JP4191980B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic measurement method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置および超音計測方法に関し、特に生体内の組織の性状診断を行うための超音波診断装置および超音計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、心筋梗塞や脳梗塞などの循環器系疾病を患う国民が増加してきており、このような疾病の予防および治療を行うことが大きな課題となっている。
【０００３】
心筋梗塞や脳梗塞の発病には、動脈の硬化が深く関係している。具体的には、動脈壁に粥腫が形成されたり、高血圧等の種々の要因によって動脈の新しい細胞が作られなくなったりすると、動脈は弾力性を失い、硬く、脆くなる。そして、粥腫が形成された部分において血管が閉塞したり、粥腫を覆う血管組織が破裂することにより粥腫が血管内へ流出し、別の部分において動脈を閉塞させたり、動脈が硬化した部分が破裂したりすることによって、これらの疾病が引き起こされる。このため、動脈硬化を診断することがこれらの疾病予防や治療には重要となる。
【０００４】
従来より、動脈が硬化しているかどうかは、血管カテーテルを用いて血管内部の様子を直接観察することによって診断されていた。しかし、この診断には、血管カテーテルを血管に挿入する必要があるため、患者への負担が大きいという問題があった。このため、血管カテーテルによる観察は、動脈が硬化していることが確かである患者に対して、その場所を特定するために用いられ、例えば、健康管理のための検査として、この方法が用いられることはなかった。
【０００５】
動脈硬化の一因であるコレステロール値を測定したり、血圧値を測定したりすることは、患者への負担が少なく、容易に行うことのできる検査である。しかし、これらの値は、動脈が硬化している度合いを直接示すものではない。
【０００６】
また、動脈硬化の治療薬を動脈の硬化が余り進行していない患者に対して投与することができれば、動脈硬化の治療に効果を発揮する。しかし、動脈硬化が進行してしまうと、治療薬によって動脈の硬化を抑制することはできても、硬化した動脈を完全に回復させることは難しいと言われている。
【０００７】
こうした理由から、患者への負担が少なく、動脈の硬化が進行する前に動脈の硬化の度合いを診断する診断方法あるいは診断装置が求められている。
【０００８】
一方、患者への負担が少ない医療診断装置として、超音波診断装置が従来より用いられている。超音波診断装置を用いて超音波を体外から照射することによって、患者に苦痛を与えることなく、体内の形状情報、運動情報あるいは質情報を得ることができる。
【０００９】
特に超音波による計測を行えば、測定対象物の運動情報が得られるため、変位量から、測定対象物の弾性率を求めることができる。つまり、生体内の血管の弾性率を求めることができ、動脈の硬化の度合いを直接知ることが可能となる。また、患者に超音波プローブをあてるだけで測定できるため、患者への負担も少ない。このため、超音波診断装置を用いれば、動脈硬化の正確な診断も可能であるし、予防のための検診を被験者に対して負担を与える場合がなく行うことが期待される。
【００１０】
しかし、従来より用いられている超音波診断装置は、例えば胎児の形状を観察したり、胎児の心音を聴診したりする超音波診断装置に代表されるように、形状情報や運動情報の分解能はそれほど高くない。このため、従来の超音波診断装置を用いて、心拍に合わせて収縮する動脈の弾性率を求めることは不可能であった。例えば、特許文献１に示されているもののように、測定対象の変位量計測が十分ではないものが多かった。
【００１１】
近年、エレクトロニクス技術の進歩によって、超音波診断装置の測定精度を飛躍的に向上させることも可能になってきた。これに伴って、生体組織の微小運動を計測する超音波診断装置の開発が進んでいる。例えば、特許文献２は、検波信号の振幅および位相の両方を用い、制約付最小二乗法によって対象の瞬時の位置を決定し、高精度な位相のトラッキングを実現する超音波振動装置を開示している。この装置は、拍動により大きく動いている組織上の微小振動を計測することができる。この公報によれば、振幅が１０ｍｍ以上ある拍動に伴う大振幅変位運動上の数百Ｈｚまでの微小振動を拍動が１０回程度繰り返されても十分再現よく計測することができる。
【００１２】
この公報の装置は、数百Ｈｚまでの高い周波数成分を再現性よく計測でき、超音波ビームを収束させることによって心筋や動脈壁上の直径１〜２ｍｍ程度の領域の弾性特性を得ることができる。また、一心拍中、あらゆる時相の成分の超音波信号が得られ、その信号の周波数スペクトル解析が可能である等の優れた特徴を備えていると報告されている。
【００１３】
したがって、この公報の技術を用いた超音診断装置によれば、たとえば、健康診断などにおいて、被験者に負担を与えることなく、経時的に動脈硬化の進行度合いを調べ、動脈硬化による疾病を予防することが可能となると期待される。また、動脈の微小領域における弾性特性を測定することによって、血管破裂が生じ易い部位を特定し、その部位を治療することが可能になると期待される。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６２−２６６０４０号公報
【特許文献２】
特開平１０−５２２６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
超音波診断装置による画像には、しばしば、スペックルと呼ばれる干渉波による特有の模様が現れることが知られている。スペックルは、使用する超音波の波長以下の大きさを有し、ランダムに配置された反射体や散乱体からの反射波が重なり合って発生する現象であり、観測している対象の形状などの情報とは無関係な情報を含む。スペックルが見られる場合、反射波の振幅が、対象の実態とは無関係に小さくなったり、大きくなったりする。超音波エコー画像では、スペックルによる模様が、包絡線の振幅が大きい箇所において明るく、振幅の小さい箇所において暗く表示される。
【００１６】
スペックルは、従来より用いられている超音波診断装置においても発生していた。この場合、スペックルの模様と同程度以下の分解能で対象物の形状情報や運動情報を得ることは困難となる。しかし、従来の超音波診断装置では、スペックルの影響が問題となるような高い分解能が必要とされることは少なかったため、実用上、スペックルの影響は問題とならないことが多かった。
【００１７】
これに対して、特許文献２の技術を用いた超音波診断装置は、特に運動速度をサブミクロンのオーダで測定することを目的としているため、スペックルによる影響は大きな問題となる。具体的には、観測している対象から得られるべき必要な情報が正確に得られなかったり、反射波の位相が不連続に変化してしまい、微小運動の計測を正確に行うことができないという問題が生じる。
【００１８】
本発明はこのような問題を解決し、スペックルによる影響を少なくし、測定対象物の各部の運動速度や各微小な領域の伸縮量や弾性率を計測することのできる超音波診断装置および超音波計測方法を提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、超音波プローブから測定対象物へ超音波送信波を送信するための駆動パルス信号を出力する超音波プローブ駆動部と、前記測定対象物からの超音波反射波を受信する受信部と、前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するための遅延時間制御部と、前記超音波反射波を位相検波する位相検波部と、前記測定対象物の前記音響線上において順番に配列している複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐn（ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度を前記位相検波された信号からそれぞれ求める運動速度演算部と、前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求める伸縮演算部とを備える。前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐi、・・・・Ｐj（ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が正常な値ではなく、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における運動速度が正常な値である場合、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における正常な運動速度を用いて測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める。
【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記超音波診断装置は、前記測定対象物は力を受けることにより前記各部が運動し、前記力に関する情報にもとづいて、前記伸縮量から弾性率を求める弾性率演算部をさらに備える。
【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記超音波診断装置は、前記各部の弾性率を二次元マッピングする表示部をさらに備える。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、 前記測定対象物は生体の血管壁であり、前記力に関する情報は前記血管壁が構成する血管を流れる血液の血圧値である。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐnにおける運動速度が正常な値であるかのどうかの判断を、前記超音波反射波の振幅の大きさまたは前記超音波反射波の包絡線の振幅の大きさに基づいて行う。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、前記複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐnにおける運動速度が正常な値であるかのどうかの判断を駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数に基づいて行う。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐnにおける運動速度が正常な値であるかのどうかの判断を前記運動速度を積分した値に基づいて行う。
【００２６】
また、本発明の超音波計測方法は、駆動パルス信号により、超音波プローブから測定対象物へ超音波送信波を送信するステップと、前記測定対象物からの超音波反射波を受信するステップと、遅延時間制御を制御することにより、前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するステップと、前記超音波反射波を位相検波するステップと、前記位相検波された信号から前記測定対象物の前記音響線上に配列している複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐn（ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度をそれぞれ求めるステップと、前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求めるステップとを包含する。前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐi、・・・・Ｐj（ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が正常な値ではなく、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における運動速度が正常な値である場合、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における正常な運動速度を用いて測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記測定対象物は力を受けることにより前記各部が運動し、前記力に関する情報に基づいて、前記伸縮量から弾性率を求める。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記方法は、前記各部の弾性率を二次元マッピンして表示するステップをさらに包含する。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記測定対象物は生体の血管壁であり、前記力に関する情報は前記血管壁が構成する血管を流れる血液の血圧値である。
【００３０】
ある好ましい実施形態において、前記複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐnにおける運動速度が正常な値であるかのどうかの判断を前記超音波反射波の振幅の大きさまたは前記超音波反射波の包絡線の振幅の大きさに基づいて行う。
【００３１】
ある好ましい実施形態において、前記複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐnにおける運動速度が正常な値であるかのどうかの判断を駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数に基づいて行う。
【００３２】
ある好ましい実施形態において、前記複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐnにおける運動速度が正常な値であるかのどうかの判断を前記運動速度を積分した値に基づいて行う。
【００３３】
また、本発明の超音波計測方法は、駆動パルス信号によって超音波振動子を駆動し、前記超音波振動子から測定対象物へ超音波送信波を送信し、前記測定対象物から超音波反射波を受信し、受信した超音波反射波に基づいて、前記測定対象物に関する情報を得る。前記受信した超音波反射波のうち、包絡線の振幅が所定の閾値以上である部分のみを計測の演算に用いることにより、前記測定対象物に関する情報を画像化した際、前記画像からスペックルの影響を除去する。
【００３４】
また、本発明の超音波計測方法は、駆動パルス信号によって超音波振動子を駆動し、前記超音波振動子から測定対象物へ超音波送信波を送信し、前記測定対象物から超音波反射波を受信し、受信した超音波反射波に基づいて、前記測定対象物に関する情報を得る。前記駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数を求め、前記受信した超音波反射波のうち前記相関係数が所定の閾値以上である部分のみを計測の演算に用いることにより、前記測定対象物に関する情報を画像化した際、前記画像からスペックルの影響を除去する。
【００３５】
また、本発明の超音波計測方法は、動パルス信号によって超音波振動子を駆動し、前記超音波振動子から測定対象物へ超音波送信波を送信し、前記測定対象物から超音波反射波を受信し、受信した超音波反射波に基づいて、前記測定対象物の各部の運動に関する情報を得る。前記受信した超音波反射波を位相検波し、検波した信号から各部の運動速度および運動速度を積分した値を求め、前記積分した値が、所定の閾値以上となる部分の運動速度を除外することにより、前記測定対象物の各部の運動に関する情報を画像化した際、前記画像からスペックルの影響を除去する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波診断装置は測定対象物の各部の運動速度や各微小な領域における伸縮量および弾性率を測定する。物体自体は移動しないが、超音波を反射し、各位置における運動速度が異なっている種々の物体を好適に本発明の超音波診断装置の測定対象物とすることができる。特に、生体の各部の弾性率を計測するのに適している。以下では、生体の各部を「組織」と称する場合がある。
【００３７】
まず、本発明による超音波診断装置の一実施形態を概略的に説明する。図１は、超音波診断装置５０の構成を示すブロック図である。超音波診断装置５０は、超音波診断装置本体１と、超音波プローブ２と、モニタ１３とを備えている。また、血圧計１４とＥＣＧ（心電計）１５が超音波診断装置本体１へ接続されている。
【００３８】
超音波診断装置本体１は、超音波送受信部３、ＣＰＵ４、遅延時間制御部５、遅延データ記憶部６、位相検波部７、およびフィルタ８を含む。
【００３９】
超音波プローブ２は超音波診断装置本体１の超音波送受信部３に接続されており、測定対象物である生体に対して超音波の送受信を行う。超音波プローブ２は、アレイ状に配列された複数の超音波振動子（超音波振動子群）を有している。
【００４０】
超音波送受信部３は、電子部品等を用いて構成され、超音波プローブ駆動部となる超音波プローブ２を駆動する駆動回路と、超音波反射波を増幅する受信部となる受信回路を含む。超音波診断装置本体１全体の制御等を行うＣＰＵ４の制御にしたがって、超音波プローブ駆動回路は所定の駆動パルス信号を超音波プローブ２に与える。駆動パルスにより超音波プローブ２から送信される超音波送信波は、生体において反射し、生じた超音波反射波が超音波プローブ２で受信される。超音波プローブ２により受信された超音波反射波は、受信回路において増幅される。超音波送受信部３はまたＡ／Ｄ変換回路を含み、受信回路において増幅された超音波反射波はデジタル信号に変換される。
【００４１】
遅延時間制御部５は超音波送受信部３に接続されており、超音波送受信部３から超音波プローブ２の超音波振動子群に与える駆動パルス信号の遅延時間を制御する。これにより、超音波プローブ２から送信される超音波送信波の超音波ビームの音響線の方向や焦点深度を変化させる。また、超音波プローブ２によって受信され、超音波送受信部３によって増幅された超音波反射波信号の遅延時間を制御することにより、受信される超音波の音響線の方向を変化させることができる。遅延時間制御部５の出力は位相検波部７に入力される。駆動パルス信号および受信反射波信号の遅延時間を制御するためのデータは、遅延データ記憶部６に記憶されている。
【００４２】
位相検波部７は、遅延時間制御部５で遅延制御された受信反射波信号を位相検波し、実部信号と虚部信号とに分離する。分離された実部信号および虚部信号はフィルタ８に入力される。フィルタ８は組織運動以外の反射成分を除去する。なお、遅延時間制御部５および位相検波部７はソフトウエアによってもハードウエアによっても実現される。
【００４３】
超音波診断装置本体１は、演算部９、演算データ記憶部１０、ＤＳＣ（デジタル・スキャン・コンバータ）１１、および表示制御部１２をさらに含み、位相検波した信号から対象となる生体組織の運動速度および位置変位量を演算する。演算部９および演算データ記憶部１０はソフトウエアまたはハードウエアにより実行され、ＤＳＣ１１および表示制御部１２は電子部品を用いた回路により構成される。
【００４４】
具体的には、フィルタ８の出力は演算部９に入力される。演算部９は、運動速度演算部と、位置演算部と、伸縮演算部と、弾性率演算部とを含む。位相検波された信号の実部信号および虚部信号を用いて、運動速度演算部が対象となる生体組織の運動速度を求め、位置演算部および伸縮演算部が運動速度を積分することにより位置変位量および伸縮量を求める。さらに、弾性率演算部において、血圧計１４から入力される最低血圧値および最高血圧値に関するデータを用いて対象となる組織の弾性率を求める。演算部９の出力はＤＳＣ１１に入力される。また、適宜演算データ記憶部１０に出力され、演算部９で演算されたデータが記憶される。
【００４５】
ＤＳＣ１１は演算部９から出力される信号のデータフォーマットをモニタ１３で表示するための画像フォーマットに変換する。たとえば、二次元マッピングデータに変換する。ＤＳＣ１１の出力は表示制御部１２に入力される。表示制御部１２には、血圧計１４から得られる最低血圧値および最高血圧値とＥＣＧ（心電計）１５から得られる心電図の波形信号も入力される。表示制御部１２は、これらの信号を映像信号に変換し、ＤＳＣ１１からの映像信号に重畳する。表示制御部１２の出力はモニタ１３に入力され、モニタ１３はこれを表示する。
【００４６】
次に、超音波診断装置５０の動作を概略的に説明する。遅延時間制御部５により遅延時間が制御された複数の駆動パルス信号が超音波送受信部３から出力され、超音波プローブ２は、各駆動パルス信号を超音波送信波に変換し、生体へ送信する。生体組織によって反射して得られる超音波反射波は、超音波プローブ２で受信され、電気信号に変換される。超音波送受信部３において受信した受信反射波信号は、遅延時間制御部５を経て位相検波部７に入力される。遅延データ記憶部６には予め設定した超音波送信波および受信波の音響線の偏向角度や焦点深度に基づいた遅延時間データが複数記憶されており、駆動パルス信号ごとに遅延時間制御部５が異なる遅延時間データを読み出すことによって、駆動パルス信号ごとに異なる偏向角度で超音波の送受信を行うことができる。
【００４７】
位相検波部７は、受信反射波信号を位相検波し、実部信号および虚部信号に分離する。実部信号および虚部信号は、フィルタ８によって組織の運動速度以外の反射波成分が除去され、演算部９に入力される。
【００４８】
演算部９では、位相検波された受信反射波信号の実部信号および虚部信号に基づいて、組織の運動速度が求められる。また、運動速度を積分することにより組織の位置変位量、伸縮量および弾性率を計算し、演算データ記憶部１０に記憶するとともに、ＤＳＣ１１に出力する。ＤＳＣ１１は、求められた組織の運動速度、位置変位量および弾性率を映像信号に変換し、表示制御部１２を経て、モニタ１３に出力する。また表示制御部１２では、血圧計１４から得られる最低血圧値および最高血圧値とＥＣＧ１５から得られる心電図の波形とを映像信号に変換し、ＤＳＣ１１からの映像信号に重畳して、モニタ１３に出力する。
【００４９】
次に、演算部９における組織の位置変位量の演算について、図２を用いて説明する。ここでは、生体組織として血管壁組織の位置変位量を求める。図２は、生体２１および血管壁２３を伝播する超音波ビーム２４を模式的に示している。生体２１の表面に配置された超音波プローブ２から発信した超音波送信波は、生体２１中を進行する。超音波送信波は、ある有限の幅を持つ超音波ビーム２４として生体２１中を伝播し、その過程において生体２１によって反射または散乱した超音波の一部が超音波プローブ２へ戻り、超音波反射波として受信される。超音波反射波は時系列信号ｒ（ｔ）として検出され、超音波プローブ２に近い組織から得られる反射の時系列信号ほど、時間軸上で原点近くに位置する。超音波ビーム２４の幅（ビーム径）は、遅延時間を変化させることにより制御することができる。
【００５０】
超音波ビームの中心軸である音響線２２上に位置する血管壁２３中の複数の測定対象位置Ｐｎ（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐk・・・Ｐn、ｎは３以上の自然数）は、ある一定間隔Ｈで超音波プローブ２に近い順にＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐk・・・Ｐnと配列している。生体２１の表面を原点とする深さ方向の座標をＺ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚk、・・・Ｚnとすると、測定対象位置Ｐkからの反射は、時間軸上でｔk＝２Ｚk／ｃに位置することになる。ここでｃは生体組織内での超音波の音速を示す。反射波信号ｒ（ｔ）を位相検波部７において位相検波し、検波した信号を実部信号および虚部信号に分離してフィルタ８を通過させる。演算部９では、反射波信号ｒ（ｔ＋Δｔ）と微小時間Δｔ後の反射波信号ｒ（ｔ）において振幅は変化せず、位相および反射位置のみが変化するという制約のもとで、反射波信号ｒ（ｔ）とｒ（ｔ＋Δｔ）との波形の整合誤差が最小となるよう最小二乗法によって位相差を求める。この位相差から、測定対象位置Ｐnの運動速度Ｖn（ｔ）が求められ、さらにこれを積分することにより、位置変位量ｄn（ｔ）を求めることができる。
【００５１】
次に、これらの測定演算結果を用いた弾性率の演算・表示について、図３を用いて説明する。図３は、測定対象位置Ｐｎと弾性率演算の対象組織Ｔnとの関係を示す図である。対象組織Ｔkは、隣接する測定対象位置ＰkとＰk+1とに挟まれた範囲に厚みＨを有して位置している。ｎ個の測定対象位置Ｐ1・・・・Ｐnからは（ｎ−１）個の対象組織Ｔ1・・・・Ｔn-1を設けることができる。
【００５２】
対象組織Ｔkの伸縮量である厚み変化量Ｄk（ｔ）は、測定対象位置ＰkとＰk+1の位置変位量ｄk（ｔ）とｄk+1（ｔ）とから、Ｄk（ｔ）＝ｄk+1（ｔ）−ｄk（ｔ）として求められる。血管壁２３の組織Ｔkの厚みの変化は、心拍による血圧の変化に応じて生じる。よって、対象組織Ｔkの厚みＨ（最低血圧時の値）、対象組織の厚み変化量Ｄk（ｔ）の最大値Ｄkmax、および最低血圧値と最高血圧値との差である脈圧Ｂを用い、対象組織Ｔkの歪み率である弾性率χkをχk＝（Ｂ×Ｈ）/Ｄkmaxにより求めることができる。ここで、弾性率χkは血管半径方向の弾性率である。そして、遅延時間を制御し、送受信する超音波の偏向角度を走査させることにより、血管壁２３の任意の断面における弾性率を二次元マッピング表示することができる。二次元マッピング表示では、弾性率の大きさにしたがって、輝度を分布させたり色に濃淡をつけたりすることができる。たとえば弾性率の大きい箇所および小さい箇所をそれぞれ青色および赤色で表示し、弾性率がその中間の値である箇所は青色と赤色の中間色で表示することができる。色相の組み合わせは、ユーザが自由に選択できるようにしてもよい。
【００５３】
超音波反射波画像にスペックルが発生している場合、スペックルは、超音波反射波信号ｒ（ｔ）上では振幅の大小として現れる。このような信号を用いて上述した位置変位量や弾性率を求める場合、スペックルによりある測定対象位置Ｐkからの反射波信号ｒ（ｔ）の振幅が小さくなり、運動速度や位置変位量を正しく求めることが困難となる。これは、信号の振幅が小さい箇所ではＳ／Ｎが悪化し、ノイズ成分の影響を大きく受けてしまうためである。測定対象位置Ｐｋの運動速度Ｖｋ（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）が正しい値を示さないと、この値を用いて演算する厚み変化量Ｄk-1（ｔ）およびＤk（ｔ）の二つの値も正しい値を示さなくなる。さらには、厚み変化量Ｄk-1（ｔ）およびＤk（ｔ）から求める弾性率χk-1およびχkも正しい値を示さなくなる。
【００５４】
この場合、不正確な弾性率χk-1およびχを有する組織Ｔk-1およびＴkに隣接する組織Ｔk-2およびＴk+1の弾性率χk-2およびχk+1の平均値を求め、この平均値を組織Ｔk-1およびＴkの弾性率とすることが考えられる。しかし、組織Ｔk-1およびＴkの内部に、例えば悪性腫瘍など特異的な弾性率を有する微小領域があった場合、隣接する組織Ｔk-2およびＴk+1の弾性率で組織Ｔk-1およびＴkの弾性率を求めてしまうと、この微小領域を見落としてしまうことになる。
【００５５】
本発明の超音波診断装置では、スペックルにより正しい位置変位量ｄk（ｔ）が得られない場合でも、このような問題を回避しうる。図４は、本発明による弾性率の演算方法を示している。図４に示すように、測定対象位置Ｐkの位置変位量ｄk（ｔ）が正しい値でない場合、つまり、異常な値である場合、隣接する測定対象位置Ｐk-1およびＰk+1によって挟まれる、厚さ２Ｈの組織Ｔ’kを１つの組織として全体の弾性率χ’kを求める。具体的には、測定対象位置Ｐk-1およびＰk+1の位置変位量ｄk-1（ｔ）およびｄk+1（ｔ）から、厚み変化量Ｄ’k（ｔ）＝ｄk+1（ｔ）−ｄk-1（ｔ）として求める。
【００５６】
そして、対象組織Ｔ’kの厚さ２Ｈ、対象組織の厚み変化量Ｄ’k（ｔ）および最低血圧値・最高血圧値を用いて、対象組織Ｔ’kの歪み率、すなわち弾性率χ'kを求める。ＤＳＣ１１では、これらのデータを用いて二次元にマッピングする際、組織Ｔ'kを一つのセルとして表示する。組織Ｔ'kを示すセルは、他のセルよりも長いため、分解能は低下する。しかし、特異的な弾性率を有する微小領域の見落としは回避することができる。
【００５７】
図４では、１つの測定対象位置Ｐkの位置変位量ｄk（ｔ）が正しい値でない場合において弾性率を求める方法を説明したが、位置変位量の値が正しくない測定対象位置Ｐkが２つ以上連続していてもよい。図５に示すように、測定対象位置ＰkおよびＰk+1の位置変位量ｄk（ｔ）およびｄk+1（ｔ）の値が正確でない場合、測定対象位置ＰkおよびＰk+1を挟むように音響線２２上に位置する測定対象位置Ｐk-1およびＰk+2によって挟まれる厚さ３Ｈの組織Ｔ’k+1を１つの組織として弾性率χ’’kを求める。具体的には、測定対象位置Ｐk-1およびＰk+2の位置変位量ｄk-1（ｔ）およびｄk+2（ｔ）から、厚み変化量Ｄ’’k+1（ｔ）＝ｄk+2（ｔ）−ｄk-1（ｔ）として求める。そして、対象組織Ｔ’’k+1の厚さ３Ｈ、対象組織の厚み変化量Ｄ’’k+1（ｔ）および最低血圧値・最高血圧値を用いて、対象組織Ｔ’’k+1の歪み率、すなわち弾性率χ'’kを求める。
【００５８】
このように、超音波プローブから測定対象物へ送信される超音波ビームの音響線上の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、・・・Ｐn（ｎは３以上に自然数）において、１または連続した複数の測定対象位置Ｐi、・・・・Ｐj（ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が正常な値ではなく、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における運動速度が正常であると判断される場合には、測定対象位置ＰiおよびＰjに隣接する測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における正常な運動速度を用いて、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1に挟まれる領域を１つの領域とし、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1に挟まれる領域全体における測定対象物の厚み変化量および弾性率を求める。
【００５９】
測定対象位置Ｐｋにおける運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）がスペックルによる影響を受けておらず、厚み変化量を求めるのに適した値であるかどうかは、言い換えれば、運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）が正常な値か異常な値であるかは、たとえば、前記超音波反射波信号ｒ（ｔ）の振幅の大きさ、または、超音波反射波信号ｒ（ｔ）の包絡線の振幅の大きさから判断することができる。演算部９において、ある任意の大きさの閾値を予め決定しておき、前記超音波反射波信号ｒ（ｔ）の振幅の大きさまたは超音波反射波信号ｒ（ｔ）の包絡線の振幅が閾値より小さい場合には、該当する個所の反射波信号を運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）に使用しないようにすればよい。たとえば閾値を、包絡線の最大振幅の１０％とし、超音波反射波信号ｒ（ｔ）の包絡線の振幅が最大振幅の１０％よりも小さい部分の反射波信号を運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）に使用しないようすることによって、いいかえれば、超音波反射波信号ｒ（ｔ）の包絡線の振幅が最大振幅の１０％以上である部分の反射波信号のみを運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）に使用すればよい。
【００６０】
あるいは、演算部９において、駆動パルス信号ごとに発生する超音波反射波信号ｒ（ｔ）間の相関係数を求め、相関係数の大小から判断してもよい。超音波反射波信号の振幅が大きい箇所では、スペックルの影響を受けていないため、ノイズ成分は少ない。このため、駆動パルス信号ごとに発生する超音波反射波信号での相関を取ると、非常に高い相関性が得られる。これに対して、超音波反射波信号の振幅が小さい箇所では、スペックルの影響によってノイズ成分が多くなり、相関性は非常に低くなる。したがって、ある任意の大きさの閾値を予め決定しておき、相関係数がその閾値以上である場合に、該当する箇所の反射波信号を運動速度の演算に使用すればよい。
【００６１】
また、測定対象位置Ｐnにおける位置変位量ｄk（ｔ）から直接、その値が厚み変化量を求めるのに適した値であるかを判断してもよい。超音波反射波の振幅が小さい箇所では、位相が不連続になっており、この箇所の反射波信号を用いて位相検波を行うと、正しい運動速度を得ることができない。この時、運動速度の積分値である位置変位量には、ドリフト成分が重畳する。このため、ある任意の大きさの閾値を予め決定しておき、運動速度の積分値、すなわち位置変位量がその閾値よりも大きい場合には、該当する箇所の運動速度は後の演算に使用しないようにすればよい。
【００６２】
このような方法により、超音波反射波のデータがスペックルによる影響を受けて、測定対象位置Ｐkにおける測定対象物の運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）が正しい値となるかどうかを判断することができる。また、このように判断した場合、スペックル等の影響により、測定対象位置Ｐkの位置変位量ｄk（ｔ）が正しくない値になっている場合でも、測定の分解能は低下するものの、微小領域の組織弾性率を適切に演算・表示することが可能となる。
【００６３】
なお、上記実施形態では超音波反射波信号から測定対象組織の運動速度および位置変位量を特許文献２に開示された方法によって求めている。しかし、たとえばＲＦ信号に対するゼロクロス点検出法、組織ドプラ法のような他の方法を用いて運動速度および位置変位量を求めてもよい。
【００６４】
また、深さ方向における計測エリアが狭い（短い）場合には、超音波の送信焦点深度および受信焦点深度の両方を固定しても、分解能の高い計測をおこなうことできる場合が多い。深さ方向における計測エリアが広い（長い）場合には、送信焦点深度を変えたり、受信時にダイナミックフォーカシングを行う等により分解能の高い像を得ることができる。
【００６５】
また、上述した測定対象位置Ｐｋにおける運動速度Ｖk（ｔ）および位置変位量ｄk（ｔ）がスペックルによる影響を受けておらず、厚み変化量を求めるのに適した値であるかどうかを判断する方法は、本発明以外の超音波計測方法において、測定対象物に関する情報を画像化した際、画像からスペックルを除去する方法としても有用である。
【００６６】
以下、超音波診断装置５０を用いて、弾性体材料の厚み変化量を測定した一例を説明する。
【００６７】
図６は、計測に用いる生体ファントムの厚さを変化させる微小振動発生装置３０を模式的に示している。微小振動発生装置３０は、ポリエチレン板３３、ガラス板３５、ポリエチレン板３３およびガラス板３５に挟まれた生体ファントム３４、およびポリエチレン板３３とガラス板３５との間の距離を変化させるアクチュエータ３６を含む。生体ファントム３４は、寒天、水、およびグラファイト粉末（重量比３：１００：５）からなる厚さ約７ｍｍの弾性体であり、アクチュエータ３６の伸縮に伴い、その厚みが変化する。ガラス板３５およびアクチュエータ３６は、固定治具３７によって水槽３１に対する相対位置が変化しないよう固定されている。ポリエチレン板３３、生体ファントム３４、およびガラス板３５は、水３２中に位置しており、超音波診断装置５０の超音波プローブ２を介在して送受信される超音波ビームにより、生体ファントム３４の運動が計測される。本実施の形態においては、周波数０．５Ｈｚの正弦波電圧によりアクチュエータ３６を駆動し、約３μｍの振幅で生体ファントム３４の厚みを変化させ、その運動を計測した。
【００６８】
図７は、生体ファントム３４からの超音波反射波信号の一部を示すグラフである。縦軸は超音波反射波の強度（任意単位）を示し、横軸は時間を示している。超音波プローブ２から発信される超音波ビームは、周波数５００Ｈｚにて３０００ショット発信される。図７はそのうちの１ショット目のパルス反射波信号を示している。図７中に設けた３つの領域Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3（ドットで示す領域）はそれぞれ、生体ファントム３４中で音響線２２上に隣接している測定対象位置を示しており、位置Ｐ1は生体ファントム３４の上面から深さ約４．５ｍｍの位置にある。また、Ｐ1およびＰ2ならびにＰ2およびＰ3の間隔は、時間軸上では１μｓである。生体ファントム３４中の超音波の音速は１５００ｍ／ｓであることが計測から分かっており、Ｐ1とＰ2との空間的な間隔およびＰ2とＰ3との空間的間隔はそれぞれ７５０μｍとなる。図７から明らかなように、位置Ｐ2からの反射波信号の振幅は非常に小さくなっている。これはスペックルの影響によるので、位置Ｐ2において本来観測されるべき信号が著しく小さなり、Ｓ／Ｎ比が悪化している。
【００６９】
図８（ａ）〜（ｃ）は、位置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3からの反射波信号を基に演算した位置変化量ｄ1（ｔ）、ｄ2（ｔ）、ｄ3（ｔ）のグラフである。ｄ1（ｔ）およびｄ3（ｔ）には大きなドリフト成分も見られず、０．５Ｈｚの正弦波状の位置変位が確認できる。一方、ｄ2（ｔ）では＋方向に大きなドリフトが見られ、また０．５Ｈｚで繰り返される周期性も認められない。位置Ｐ1とＰ2とに挟まれた領域Ｔ1の厚み変化量Ｄ1（ｔ）は、Ｄ1（ｔ）＝ｄ2（ｔ）−ｄ1（ｔ）として求められるが、ｄ2（ｔ）の値が適切ではないため、領域Ｔ1の厚み変化量Ｄ1（ｔ）も適切な値を示さない。同様に、領域Ｔ2の厚み変化量Ｄ2（ｔ）も、Ｄ2（ｔ）＝ｄ3（ｔ）−ｄ2（ｔ）として求めるため、適切な値を示さない。
【００７０】
図８（ａ）および（ｂ）から、正常な信号の振幅は３μｍより小さいことが分かる。したがって、閾値を±３μｍとし、位置変化量ｄ1（ｔ）、ｄ2（ｔ）、ｄ3（ｔ）の値が±３μｍより大きくなる場合には、位置変化量が厚み変化量を求めるのには適した値ではないと判断する。図８（ｂ）に示す位置変化量ｄ2（ｔ）の場合、およそ１．５秒後に位置変化量ｄ2（ｔ）が３μｍを超え、厚み変化量を求めるのには適した値でないと判断することができる。
【００７１】
したがって、計測開始時には、Ｄ1（ｔ）＝ｄ2（ｔ）−ｄ1（ｔ）およびＤ2（ｔ）＝ｄ3（ｔ）−ｄ2（ｔ）によって、領域Ｔ1およびＴ2の厚み変化量Ｄ1（ｔ）およびＤ2（ｔ）を求める。また、位置変化量ｄ1（ｔ）、ｄ2（ｔ）、ｄ3（ｔ）の値を継続してモニタし、位置変化量ｄ2（ｔ）が３μｍを超えるおよそ１．５秒からは位置変化量ｄ2（ｔ）の値が厚み変化量を求めるのには適した値でないと判断する。そして、二つの領域Ｔ1およびＴ2を一つの領域Ｔ'2としてとらえ、Ｔ'2の厚み変化量Ｄ'２（ｔ）をＤ'2（ｔ）＝ｄ3（ｔ）−ｄ1（ｔ）から求める。図９は、１．５秒後以降、位置変化量ｄ1（ｔ）およびｄ3（ｔ）を用いてＴ'2の厚み変化量Ｄ'２（ｔ）を求めた結果を示している。図９に示すように、０．５Ｈｚの周波数で振幅が約１μｍ変化していることがわかる。
【００７２】
図９に示すＴ'2の厚み変化量Ｄ'２（ｔ）から、生体ファントム３４に加えられた力を用いて弾性率を求めることができる。
【００７３】
以上、本実施形態では、生体を測定対象物として用い、本発明の超音波装置および超音波計測方法を説明したが、測定対象物は生体以外の物体であってもよい。たとえば、化学プロセスにおいて反応容器内の物質の運動情報を計測したり、配管を流れる流体の運動情報を計測する場合にも本発明の超音波装置や超音波計測方法を好適に用いることができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の超音波診断装置および超音波計測方法によれば、スペックルによる影響を少なくし、測定対象物の各部の運動速度や各微小な領域の伸縮量および弾性率を計測するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】生体の血管壁を伝播する超音波ビームを模式的に示している。
【図３】測定対象位置と弾性率を求める対象組織との関係を示す図である。
【図４】本発明による測定対象位置と弾性率を求める対象組織との関係を示す図である。
【図５】本発明による測定対象位置と弾性率を求める対象組織との関係を示す他の図である。
【図６】本実施形態で用いる生体ファントムに微小振動を与える微小振動発生装置を示す模式図である。
【図７】生体ファントムからの超音波反射波信号の一部を示すグラフである。
【図８】（ａ）から（ｃ）は、図７に示す信号に基づいて求めた各測定対象位置における位置変化量を示すグラフである。
【図９】図７に示す信号に基づいて求めた厚さ変化量を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波プローブ
３ 超音波送受信部
４ ＣＰＵ
５ 遅延時間制御部
６ 遅延データ記憶部
７ 位相検波部
８ フィルタ
９ 演算部
１０ 演算データ記憶部
１１ ＤＳＣ
１２ 表示制御部
１３ モニタ
１４ 血圧計
１５ ＥＣＧ
２１ 生体
２２ 音響線
２３ 血管壁
２４ 超音波ビーム
３０ 微小振動発生装置
３１ 水槽
３２ 水
３３ ポリエチレン板
３４ 生体ファントム
３５ ガラス板
３６ アクチュエータ
３７ 固定治具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic measurement method, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic measurement method for diagnosing tissue properties in a living body.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an increasing number of people suffer from cardiovascular diseases such as myocardial infarction and cerebral infarction, and the prevention and treatment of such diseases has become a major issue.
[0003]
Arteriosclerosis is closely related to the onset of myocardial infarction and cerebral infarction. Specifically, when an atheroma is formed on the artery wall, or when new cells of the artery are not made due to various factors such as hypertension, the artery loses its elasticity and becomes hard and brittle. Then, the blood vessel is blocked in the part where the atheroma is formed, or the vascular tissue covering the atheroma is ruptured and the atheroma flows into the blood vessel, and the artery is blocked in another part or the artery is hardened. These diseases are caused by the rupture of parts. For this reason, diagnosing arteriosclerosis is important for the prevention and treatment of these diseases.
[0004]
Conventionally, whether an artery has hardened has been diagnosed by directly observing the inside of the blood vessel using a blood vessel catheter. However, this diagnosis has a problem that the burden on the patient is large because it is necessary to insert a vascular catheter into the blood vessel. For this reason, observation with a vascular catheter is used to identify the location of a patient whose arteries are surely hardened. For example, this method is used as a test for health care. It never happened.
[0005]
Measuring a cholesterol level, which is a cause of arteriosclerosis, or measuring a blood pressure level is an examination that can be easily performed with less burden on the patient. However, these values do not directly indicate the degree of hardening of the artery.
[0006]
Moreover, if a therapeutic agent for arteriosclerosis can be administered to a patient whose arteriosclerosis has not progressed much, it will be effective in treating arteriosclerosis. However, if arteriosclerosis progresses, it is said that it is difficult to completely recover the cured artery even though it can be suppressed by a therapeutic agent.
[0007]
For these reasons, there is a need for a diagnostic method or apparatus for diagnosing the degree of arteriosclerosis before the arteriosclerosis progresses with less burden on the patient.
[0008]
On the other hand, an ultrasonic diagnostic apparatus has been conventionally used as a medical diagnostic apparatus with less burden on the patient. By irradiating ultrasonic waves from outside the body using an ultrasonic diagnostic apparatus, it is possible to obtain shape information, exercise information, or quality information in the body without causing pain to the patient.
[0009]
In particular, if measurement is performed using ultrasonic waves, motion information of the measurement object can be obtained, so that the elastic modulus of the measurement object can be obtained from the amount of displacement. That is, the elastic modulus of the blood vessel in the living body can be obtained, and the degree of arteriosclerosis can be directly known. Moreover, since measurement can be performed simply by applying an ultrasonic probe to the patient, the burden on the patient is small. For this reason, if an ultrasonic diagnostic apparatus is used, an accurate diagnosis of arteriosclerosis is possible, and it is expected that a screening for prevention is performed without any burden on the subject.
[0010]
However, the resolution of shape information and motion information, as represented by an ultrasonic diagnostic apparatus conventionally used, for example, is an ultrasonic diagnostic apparatus that observes the shape of the fetus or auscultates the heart sound of the fetus. Not very expensive. For this reason, it has been impossible to obtain the elastic modulus of an artery that contracts in accordance with the heartbeat using a conventional ultrasonic diagnostic apparatus. For example, there are many cases where the measurement of the displacement amount of the measurement object is not sufficient, such as that shown in
[0011]
In recent years, with the advancement of electronics technology, it has become possible to dramatically improve the measurement accuracy of ultrasonic diagnostic apparatuses. Along with this, development of ultrasonic diagnostic apparatuses that measure minute movements of living tissues is progressing. For example,
[0012]
The device of this publication can measure high frequency components up to several hundred Hz with good reproducibility, and can obtain an elastic characteristic of a region of about 1 to 2 mm in diameter on the myocardium or artery wall by converging the ultrasonic beam. . Further, it has been reported that an ultrasonic signal having components of all time phases can be obtained during one heartbeat, and that the signal has an excellent feature such that the frequency spectrum of the signal can be analyzed.
[0013]
Therefore, according to the ultrasonic diagnostic apparatus using the technology of this publication, for example, in a health checkup, the degree of progression of arteriosclerosis is examined over time without burdening the subject to prevent a disease caused by arteriosclerosis. It is expected to be possible. Further, it is expected that by measuring the elastic characteristics in the minute region of the artery, it is possible to identify a site where blood vessel rupture is likely to occur and to treat the site.
[0014]
[Patent Document 1]
JP 62-266040 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-5226
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
It is known that a characteristic pattern due to an interference wave called speckle often appears in an image obtained by an ultrasonic diagnostic apparatus. Speckle is a phenomenon that has a size less than the wavelength of the ultrasonic wave to be used, and is caused by overlapping reflected waves from randomly placed reflectors and scatterers, such as the shape of the object being observed. Contains information unrelated to information. When speckle is seen, the amplitude of the reflected wave becomes smaller or larger regardless of the actual condition of the object. In the ultrasonic echo image, a speckle pattern is displayed brightly at a portion where the envelope has a large amplitude and dark at a portion where the amplitude is small.
[0016]
Speckle has also occurred in conventional ultrasonic diagnostic apparatuses. In this case, it becomes difficult to obtain the shape information and motion information of the object with a resolution equal to or less than the speckle pattern. However, in conventional ultrasonic diagnostic apparatuses, high resolution is rarely required so that the influence of speckle is a problem. Therefore, in practice, the influence of speckle is often not a problem.
[0017]
On the other hand, since the ultrasonic diagnostic apparatus using the technique of
[0018]
The present invention solves such problems, reduces the influence of speckles, and provides an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonograph that can measure the movement speed of each part of the measurement object, the amount of expansion and contraction of each minute region, and the elastic modulus. A method for measuring sound waves is provided.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes an ultrasonic probe driving unit that outputs a driving pulse signal for transmitting an ultrasonic transmission wave from an ultrasonic probe to a measurement object, and an ultrasonic reflected wave from the measurement object. A receiving unit for receiving, a delay time control unit for controlling a direction of an acoustic line of an ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflection wave, and a phase detection unit for detecting the phase of the ultrasonic reflection wave; , A plurality of measurement object positions P arranged in order on the acoustic line of the measurement object 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n (N is a natural number equal to or greater than 3) a motion speed calculation unit for determining a motion speed of the measurement object from the phase-detected signal, and a pair of measurement target positions adjacent to each other from the respective motion speeds An expansion / contraction calculation unit that calculates an expansion / contraction amount of each part of the measurement object. One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object i ... P j (I and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the motion speed is not a normal value, and the measurement target position P i-1 And P j + 1 When the motion speed at is a normal value, the measurement target position P i-1 And P j + 1 Position P to be measured using normal motion speed i-1 And P j + 1 The amount of expansion / contraction of the measurement object in the entire region sandwiched between the two is obtained.
[0020]
In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus includes: an elastic modulus calculation unit that obtains an elastic modulus from the amount of expansion and contraction based on information about the force, when the measurement object receives a force, and the parts move. Further prepare.
[0021]
In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus further includes a display unit that two-dimensionally maps the elastic modulus of each unit.
[0022]
In a preferred embodiment, the measurement object is a blood vessel wall of a living body, and the information on the force is a blood pressure value of blood flowing through a blood vessel constituting the blood vessel wall.
[0023]
In a preferred embodiment, the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n It is determined whether or not the motion speed at is a normal value based on the amplitude of the ultrasonic reflected wave or the amplitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave.
[0024]
In a preferred embodiment, the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n It is determined whether or not the motion speed at is a normal value based on the correlation coefficient between the ultrasonic reflected waves generated for each drive pulse signal.
[0025]
In a preferred embodiment, the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n Whether or not the exercise speed is a normal value is determined based on the value obtained by integrating the exercise speed.
[0026]
Further, the ultrasonic measurement method of the present invention includes a step of transmitting an ultrasonic transmission wave from an ultrasonic probe to a measurement object by a driving pulse signal, a step of receiving an ultrasonic reflected wave from the measurement object, By controlling delay time control, controlling the direction of the acoustic line of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflected wave, detecting the phase of the ultrasonic reflected wave, and detecting the phase A plurality of measurement object positions P arranged on the acoustic line of the measurement object from the measured signal 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n The step of obtaining the movement speed of the measurement object at n (n is a natural number of 3 or more) and the amount of expansion / contraction of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the movement speed. Steps. One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object i ... P j (I and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the motion speed is not a normal value, and the measurement target position P i-1 And P j + 1 When the motion speed at is a normal value, the measurement target position P i-1 And P j + 1 Position P to be measured using normal motion speed i-1 And P j + 1 The amount of expansion / contraction of the measurement object in the entire region sandwiched between the two is obtained.
[0027]
In a preferred embodiment, the measurement object receives a force, so that the respective parts move, and an elastic modulus is obtained from the amount of expansion and contraction based on information on the force.
[0028]
In a preferred embodiment, the method further includes a step of displaying the elastic modulus of each part by two-dimensional mapping.
[0029]
In a preferred embodiment, the measurement object is a blood vessel wall of a living body, and the information on the force is a blood pressure value of blood flowing through a blood vessel formed by the blood vessel wall.
[0030]
In a preferred embodiment, the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n It is determined whether or not the motion speed in the case is a normal value based on the amplitude of the ultrasonic reflected wave or the amplitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave.
[0031]
In a preferred embodiment, the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n It is determined whether or not the motion speed at is a normal value based on the correlation coefficient between the ultrasonic reflected waves generated for each drive pulse signal.
[0032]
In a preferred embodiment, the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n Whether or not the exercise speed is a normal value is determined based on the value obtained by integrating the exercise speed.
[0033]
In the ultrasonic measurement method of the present invention, an ultrasonic transducer is driven by a drive pulse signal, an ultrasonic transmission wave is transmitted from the ultrasonic transducer to a measurement object, and an ultrasonic reflected wave is transmitted from the measurement object. And information on the measurement object is obtained based on the received ultrasonic reflected wave. Of the received ultrasonic reflected wave, by using only a portion where the envelope amplitude is equal to or greater than a predetermined threshold value for the calculation of measurement, when the information about the measurement object is imaged, the speckle is extracted from the image. Remove the effect.
[0034]
In the ultrasonic measurement method of the present invention, an ultrasonic transducer is driven by a drive pulse signal, an ultrasonic transmission wave is transmitted from the ultrasonic transducer to a measurement object, and an ultrasonic reflected wave is transmitted from the measurement object. And information on the measurement object is obtained based on the received ultrasonic reflected wave. By obtaining a correlation coefficient between the ultrasonic reflected waves generated for each of the drive pulse signals, by using only a portion of the received ultrasonic reflected waves where the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold for measurement calculation, When the information about the measurement object is imaged, the influence of speckle is removed from the image.
[0035]
In the ultrasonic measurement method of the present invention, an ultrasonic transducer is driven by a motion pulse signal, an ultrasonic transmission wave is transmitted from the ultrasonic transducer to a measurement object, and an ultrasonic reflected wave is transmitted from the measurement object. And information on the movement of each part of the measurement object is obtained based on the received ultrasonic reflected wave. Phase detection of the received ultrasonic reflected wave, obtaining a value obtained by integrating the motion speed and motion speed of each part from the detected signal, and excluding a motion speed of a portion where the integrated value is equal to or greater than a predetermined threshold Thus, when the information about the motion of each part of the measurement object is imaged, the influence of speckle is removed from the image.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention measures the motion speed of each part of the measurement object, the amount of expansion and contraction, and the elastic modulus in each minute region. Although the object itself does not move, various objects that reflect ultrasonic waves and have different motion speeds at the respective positions can be preferably used as the measurement target of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention. In particular, it is suitable for measuring the elastic modulus of each part of the living body. Hereinafter, each part of the living body may be referred to as “tissue”.
[0037]
First, an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be schematically described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic
[0038]
The ultrasonic diagnostic apparatus
[0039]
The
[0040]
The ultrasonic transmission / reception unit 3 is configured using electronic components and the like, and includes a drive circuit that drives the
[0041]
The delay
[0042]
The phase detector 7 performs phase detection on the received reflected wave signal that is delay-controlled by the
[0043]
The ultrasonic diagnostic apparatus
[0044]
Specifically, the output of the filter 8 is input to the
[0045]
The DSC 11 converts the data format of the signal output from the
[0046]
Next, the operation of the ultrasonic
[0047]
The phase detector 7 phase-detects the received reflected wave signal and separates it into a real part signal and an imaginary part signal. From the real part signal and the imaginary part signal, the reflected wave component other than the motion speed of the tissue is removed by the filter 8 and input to the
[0048]
In the
[0049]
Next, the calculation of the tissue position displacement amount in the
[0050]
A plurality of measurement target positions Pn (P in the
[0051]
Next, calculation / display of elastic modulus using these measurement calculation results will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a measurement target position Pn and a target tissue T for elastic modulus calculation. n It is a figure which shows the relationship. Target organization T k Is the adjacent measurement target position P k And P k + 1 It is located with a thickness H in the range between the two. n measurement object positions P 1 .... P n From (n-1) target tissues T 1 .... T n-1 Can be provided.
[0052]
Target organization T k Thickness change amount D which is the amount of expansion and contraction of k (T) is the measurement target position P k And P k + 1 Position displacement amount d k (T) and d k + 1 From (t), D k (T) = d k + 1 (T) -d k It is calculated as (t). Tissue T of
[0053]
When speckle is generated in the ultrasonic reflected wave image, the speckle appears as the magnitude of the amplitude on the ultrasonic reflected wave signal r (t). When the position displacement amount and the elastic modulus described above are obtained using such a signal, a certain measurement target position P by speckle is used. k The amplitude of the reflected wave signal r (t) from the signal becomes small, and it becomes difficult to correctly determine the motion speed and the amount of position displacement. This is because the signal-to-noise ratio deteriorates at locations where the signal amplitude is small and is greatly affected by noise components. Movement speed Vk (t) and position displacement amount d of measurement target position Pk k If (t) does not indicate a correct value, the thickness change amount D calculated using this value k-1 (T) and D k The two values of (t) also do not show correct values. Furthermore, thickness change amount D k-1 (T) and D k Elastic modulus χ obtained from (t) k-1 And χ k Will not show the correct value.
[0054]
In this case, inaccurate elastic modulus χ k-1 And T with χ k-1 And T k Tissue T adjacent to k-2 And T k + 1 Modulus of elasticity χ k-2 And χ k + 1 The average value is obtained, and this average value is determined by the organization T k-1 And T k It is conceivable that the elastic modulus is. However, organization T k-1 And T k When there is a microregion having a specific elastic modulus, such as a malignant tumor, in the inside of the tissue T k-2 And T k + 1 T k-1 And T k If the elastic modulus is obtained, this minute region is overlooked.
[0055]
In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the correct positional displacement amount d by speckle. k Even when (t) is not obtained, such a problem can be avoided. FIG. 4 shows an elastic modulus calculation method according to the present invention. As shown in FIG. k Position displacement amount d k If (t) is not a correct value, that is, if it is an abnormal value, the adjacent measurement target position P k-1 And P k + 1 A tissue T ′ having a thickness of 2H sandwiched between k Is the whole elastic modulus χ ' k Ask for. Specifically, the measurement target position P k-1 And P k + 1 Position displacement amount d k-1 (T) and d k + 1 From (t), the thickness change amount D ′ k (T) = d k + 1 (T) -d k-1 Obtained as (t).
[0056]
And target organization T ′ k Thickness 2H, thickness change D 'of the target tissue k Using (t) and the minimum and maximum blood pressure values, the target tissue T ′ k Strain rate, that is, elastic modulus χ ′ k Ask for. In DSC 11, when mapping these data to two dimensions, the organization T ′ k Are displayed as a single cell. Organization T ' k Since the cell indicating is longer than the other cells, the resolution is lowered. However, an oversight of a minute region having a specific elastic modulus can be avoided.
[0057]
In FIG. 4, one measurement target position P k Position displacement amount d k Although the method of obtaining the elastic modulus when (t) is not a correct value has been described, the measurement target position P whose position displacement amount is not correct k Two or more may be continuous. As shown in FIG. k And P k + 1 Position displacement amount d k (T) and d k + 1 If the value of (t) is not accurate, the measurement target position P k And P k + 1 Measurement target position P located on the
[0058]
As described above, the measurement target position P on the acoustic line of the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic probe to the measurement target object. 1 , P 2 , P Three ・ ・ ・ ・ ・ ・ P n In (n is a natural number greater than or equal to 3), one or a plurality of consecutive measurement target positions P i ... P j (I and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the motion speed is not a normal value, and the measurement target position P i-1 And P j + 1 When it is determined that the motion speed at is normal, the measurement target position P i And P j Measurement target position P adjacent to i-1 And P j + 1 Using the normal motion speed in the measurement target position P i-1 And P j + 1 The area between the two is defined as one area, and the measurement target position P i-1 And P j + 1 The amount of change in thickness and the elastic modulus of the measurement object in the entire region sandwiched between the two are obtained.
[0059]
Movement speed V at measurement target position Pk k (T) and position displacement d k Whether or not (t) is not affected by speckles and is a value suitable for obtaining the thickness change amount, in other words, the motion speed V k (T) and position displacement d k Whether (t) is a normal value or an abnormal value is, for example, the magnitude of the amplitude of the ultrasonic reflected wave signal r (t) or the amplitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave signal r (t). It can be judged from the size of. In the
[0060]
Alternatively, the
[0061]
In addition, the measurement target position P n Position displacement amount d k It may be determined directly from (t) whether the value is a value suitable for obtaining the thickness change amount. The phase is discontinuous at the location where the amplitude of the ultrasonic reflected wave is small, and if phase detection is performed using the reflected wave signal at this location, a correct motion speed cannot be obtained. At this time, the drift component is superimposed on the position displacement amount, which is an integral value of the motion speed. For this reason, when a threshold value of a certain arbitrary size is determined in advance and the integral value of the motion speed, that is, the position displacement amount is larger than the threshold value, the motion speed at the corresponding location is not used for later calculation. What should I do?
[0062]
By such a method, the ultrasonic reflected wave data is affected by speckles, and the measurement target position P k Velocity of measurement object V k (T) and position displacement d k It can be determined whether (t) is a correct value. Further, in this case, the measurement target position P is affected by the influence of speckle or the like. k Position displacement amount d k Even when (t) is an incorrect value, the resolution of measurement is lowered, but the tissue elastic modulus of a minute region can be appropriately calculated and displayed.
[0063]
In the above embodiment, the motion speed and the position displacement amount of the measurement target tissue are obtained from the ultrasonic reflected wave signal by the method disclosed in
[0064]
In addition, when the measurement area in the depth direction is narrow (short), it is often possible to perform measurement with high resolution even if both the ultrasonic transmission focal depth and the reception focal depth are fixed. When the measurement area in the depth direction is wide (long), an image with high resolution can be obtained by changing the transmission focal depth or performing dynamic focusing at the time of reception.
[0065]
In addition, the motion speed V at the measurement target position Pk described above. k (T) and position displacement d k The method for determining whether (t) is not affected by speckles and is a value suitable for obtaining the amount of change in thickness is an ultrasonic measurement method other than the present invention. It is also useful as a method for removing speckle from an image when it is imaged.
[0066]
Hereinafter, an example in which the amount of change in the thickness of the elastic material is measured using the ultrasonic
[0067]
FIG. 6 schematically shows a
[0068]
FIG. 7 is a graph showing a part of the ultrasonic reflected wave signal from the living
[0069]
8A to 8C show the position P. 1 , P 2 , P Three Position change d calculated based on the reflected wave signal from 1 (T), d 2 (T), d Three It is a graph of (t). d 1 (T) and d Three A large drift component is not seen in (t), and a sinusoidal displacement of 0.5 Hz can be confirmed. On the other hand, d 2 In (t), a large drift is observed in the + direction, and no periodicity is repeated at 0.5 Hz. Position P 1 And P 2 Region T sandwiched between 1 The thickness change amount D1 (t) of 1 (T) = d 2 (T) -d 1 Calculated as (t), d 2 Since the value of (t) is not appropriate, the region T 1 Thickness change amount D 1 (T) also does not show an appropriate value. Similarly, region T 2 Thickness change amount D 2 (T) is also D 2 (T) = d Three (T) -d 2 Since it is obtained as (t), an appropriate value is not shown.
[0070]
8 (a) and 8 (b), it can be seen that the amplitude of a normal signal is smaller than 3 μm. Therefore, the threshold value is set to ± 3 μm, and the position change amount d 1 (T), d 2 (T), d Three When the value of (t) is larger than ± 3 μm, it is determined that the position change amount is not a value suitable for obtaining the thickness change amount. Position change amount d shown in FIG. 2 In the case of (t), the position change amount d after about 1.5 seconds. 2 It can be determined that (t) exceeds 3 μm and is not a value suitable for obtaining the thickness change amount.
[0071]
Therefore, at the start of measurement, D 1 (T) = d 2 (T) -d 1 (T) and D 2 (T) = d Three (T) -d 2 By (t), the region T 1 And T 2 Thickness change amount D 1 (T) and D 2 (T) is obtained. Further, the positional change amount d 1 (T), d 2 (T), d Three The value of (t) is continuously monitored, and the position change amount d 2 Position change amount d from about 1.5 seconds when (t) exceeds 3 μm 2 It is determined that the value of (t) is not a value suitable for obtaining the thickness change amount. And two areas T 1 And T 2 A region T ′ 2 T ' 2 The thickness change amount D′ 2 (t) of D ′ 2 (T) = d Three (T) -d 1 Obtained from (t). FIG. 9 shows the position change amount d after 1.5 seconds. 1 (T) and d Three T 'using (t) 2 The result of having calculated | required thickness change amount D'2 (t) of this is shown. As shown in FIG. 9, it can be seen that the amplitude changes by about 1 μm at a frequency of 0.5 Hz.
[0072]
T ′ shown in FIG. 2 From the thickness change amount D′ 2 (t), the elastic modulus can be obtained using the force applied to the living
[0073]
As described above, in the present embodiment, the living body is used as a measurement target, and the ultrasonic apparatus and the ultrasonic measurement method of the present invention have been described. However, the measurement target may be an object other than a living body. For example, the ultrasonic device and the ultrasonic measurement method of the present invention can be suitably used when measuring movement information of a substance in a reaction vessel or measuring movement information of a fluid flowing through a pipe in a chemical process.
[0074]
【The invention's effect】
According to the ultrasonic diagnostic apparatus and the ultrasonic measurement method of the present invention, the influence of speckle can be reduced, and the motion speed of each part of the measurement object, the expansion / contraction amount and the elastic modulus of each minute region can be measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 schematically shows an ultrasonic beam propagating through a blood vessel wall of a living body.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a measurement target position and a target tissue whose elastic modulus is calculated.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a measurement target position according to the present invention and a target tissue whose elastic modulus is calculated.
FIG. 5 is another diagram showing the relationship between the measurement target position and the target tissue for which the elastic modulus is calculated according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a minute vibration generator that applies minute vibrations to a living body phantom used in the present embodiment.
FIG. 7 is a graph showing a part of an ultrasonic reflected wave signal from a living body phantom.
FIGS. 8A to 8C are graphs showing the amount of change in position at each measurement target position determined based on the signal shown in FIG.
9 is a graph showing the amount of change in thickness obtained based on the signal shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Ultrasonic diagnostic equipment
2 Ultrasonic probe
3 Ultrasonic transceiver
4 CPU
5 Delay time controller
6 Delay data storage
7 Phase detector
8 Filter
9 Calculation unit
10 Calculation data storage
11 DSC
12 Display controller
13 Monitor
14 Sphygmomanometer
15 ECG
21 Living body
22 Acoustic lines
23 Blood vessel wall
24 Ultrasonic beam
30 Micro vibration generator
31 Aquarium
32 water
33 Polyethylene plate
34 Living body phantom
35 glass plate
36 Actuator
37 Fixing jig
Claims (12)
前記測定対象物からの超音波反射波を受信する受信部と、
前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するための遅延時間制御部と、
前記超音波反射波を位相検波する位相検波部と、
前記測定対象物の前記音響線上において順番に配列している複数の測定対象位置Ｐ1、Ｐ2、・・・Ｐn（ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度を前記位相検波された信号からそれぞれ求める運動速度演算部と、
前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求める伸縮演算部と、
を備えた超音波診断装置であって、
前記複数の測定対象位置Ｐ 1 、Ｐ 2 、・・・Ｐ n の各位置において、前記超音波反射波の振幅の大きさまたは前記超音波反射波の包絡線の振幅の大きさが所定の閾値以上である場合に前記運動速度が正常な値であるとし、前記超音波反射波の振幅の大きさまたは前記超音波反射波の包絡線の振幅の大きさが所定の閾値より小さい場合に前記運動速度が正常な値ではないとし、
前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐi・・・・Ｐj（ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が前記正常な値ではなく、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における運動速度が前記正常な値である場合、測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1における正常な運動速度を用いて測定対象位置Ｐi-1およびＰj+1に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める超音波診断装置。An ultrasonic probe driving unit for outputting a driving pulse signal for transmitting an ultrasonic transmission wave from the ultrasonic probe to the measurement object;
A receiver for receiving an ultrasonic wave reflected from the measurement object;
A delay time control unit for controlling the direction of an acoustic line of an ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflection wave;
A phase detector for detecting the phase of the reflected ultrasonic wave;
The movement speed of the measurement object at a plurality of measurement object positions P 1 , P 2 ,... P n (n is a natural number of 3 or more) arranged in order on the acoustic line of the measurement object is the phase. A motion speed calculator to be obtained from each detected signal;
An expansion / contraction operation unit for obtaining an expansion / contraction amount of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the respective movement speeds;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
At each of the plurality of measurement target positions P 1 , P 2 ,... P n , the amplitude of the ultrasonic reflected wave or the amplitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave is a predetermined threshold value. In the case where the above is true, the motion speed is assumed to be a normal value, and the motion when the magnitude of the amplitude of the ultrasonic reflected wave or the amplitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave is smaller than a predetermined threshold If the speed is not normal,
A plurality of measuring points P i ···· P j to 1 or continuous of the object to be measured (i, j is a natural number satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n- 1) rather than the normal value motion rate in , measuring points P i-1 and P j + when the motion velocity is the normal value in 1, measuring points P i-1 and P j measured position using normal motor speed in + 1 P i The ultrasonic diagnostic apparatus which calculates | requires the expansion-contraction amount of the measuring object in the whole area | region between -1 and Pj + 1 .
前記測定対象物からの超音波反射波を受信する受信部と、 A receiver for receiving an ultrasonic wave reflected from the measurement object;
前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するための遅延時間制御部と、 A delay time control unit for controlling the direction of an acoustic line of an ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflection wave;
前記超音波反射波を位相検波する位相検波部と、 A phase detector for detecting the phase of the reflected ultrasonic wave;
前記測定対象物の前記音響線上において順番に配列している複数の測定対象位置Ｐ A plurality of measurement object positions P arranged in order on the acoustic line of the measurement object 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn （ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度を前記位相検波された信号からそれぞれ求める運動速度演算部と、A motion speed calculation unit for determining the motion speed of the measurement object at (n is a natural number of 3 or more) from the phase-detected signal,
前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求める伸縮演算部と、 An expansion / contraction operation unit for obtaining an expansion / contraction amount of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the respective movement speeds;
を備えた超音波診断装置であって、An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記複数の測定対象位置Ｐ The plurality of measurement target positions P 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn の各位置において、前記駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数が所定の閾値以上である場合に前記運動速度が前記正常な値であるとし、前記駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数が所定の閾値より小さい場合に前記運動速度が前記正常な値ではないとし、When the correlation coefficient between the ultrasonic reflected waves generated for each of the drive pulse signals is equal to or greater than a predetermined threshold at each position, the motion speed is the normal value, and the generated for each of the drive pulse signals When the correlation coefficient between ultrasonic reflected waves is smaller than a predetermined threshold, the movement speed is not the normal value,
前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐ One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object ii ・・・・Ｐ.... P jj （ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が前記正常な値ではなく、測定対象位置Ｐ(Where i and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the movement speed is not the normal value, and the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における運動速度が前記正常な値である場合、測定対象位置ＰIf the motion speed at is the normal value, the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における正常な運動速度を用いて測定対象位置ＰPosition P to be measured using normal motion speed i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める超音波診断装置。An ultrasonic diagnostic apparatus that obtains the amount of expansion and contraction of a measurement object in the entire region sandwiched between two.
前記測定対象物からの超音波反射波を受信する受信部と、 A receiver for receiving an ultrasonic wave reflected from the measurement object;
前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するための遅延時間制御部と、 A delay time control unit for controlling the direction of an acoustic line of an ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflection wave;
前記超音波反射波を位相検波する位相検波部と、 A phase detector for detecting the phase of the reflected ultrasonic wave;
前記測定対象物の前記音響線上において順番に配列している複数の測定対象位置Ｐ A plurality of measurement object positions P arranged in order on the acoustic line of the measurement object 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn （ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度を前記位相検波された信号からそれぞれ求める運動速度演算部と、A motion speed calculation unit for determining the motion speed of the measurement object at (n is a natural number of 3 or more) from the phase-detected signal,
前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求める伸縮演算部と、 An expansion / contraction operation unit for obtaining an expansion / contraction amount of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the respective movement speeds;
を備えた超音波診断装置であって、An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記複数の測定対象位置Ｐ The plurality of measurement target positions P 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn の各位置において、前記運動速度を積分した値が所定の閾値以下である場合に前記運動速度が前記正常な値であるとし、前記運動速度を積分した値が所定の閾値より大きい場合に前記運動速度が前記正常な値ではないとし、If the value obtained by integrating the movement speed is equal to or less than a predetermined threshold at each of the positions, the movement speed is assumed to be the normal value. If the speed is not the normal value,
前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐ One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object ii ・・・・Ｐ.... P jj （ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が前記正常な値ではなく、測定対象位置Ｐ(Where i and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the movement speed is not the normal value, and the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における運動速度が前記正常な値である場合、測定対象位置ＰIf the motion speed at is the normal value, the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における正常な運動速度を用いて測定対象位置ＰPosition P to be measured using normal motion speed i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める超音波診断装置。An ultrasonic diagnostic apparatus that obtains the amount of expansion and contraction of a measurement object in the entire region sandwiched between two.
前記超音波プローブ駆動部が駆動パルス信号を生成し、前記超音波プローブから超音波送信波を送信するステップと、 The ultrasonic probe driving unit generates a driving pulse signal, and transmits an ultrasonic transmission wave from the ultrasonic probe; and
前記受信部が前記測定対象物からの超音波反射波を受信するステップと、 Receiving the ultrasonic reflected wave from the measurement object by the receiving unit;
前記遅延時間制御部が、遅延時間制御を制御することにより、前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するステップと、 The delay time control unit controlling the delay time control to control the direction of the acoustic lines of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflected wave; and
前記位相検波部が、前記超音波反射波を位相検波するステップと、 The phase detection unit phase detecting the ultrasonic reflected wave; and
前記演算部が、前記位相検波された信号から前記測定対象物の前記音響線上に配列している複数の測定対象位置Ｐ The calculation unit has a plurality of measurement target positions P arranged on the acoustic line of the measurement target from the phase-detected signal. 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn （ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度をそれぞれ求めるステップと、Obtaining each of the movement speeds of the measurement object in (n is a natural number of 3 or more);
前記演算部が、前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求めるステップと、 A step of calculating the amount of expansion / contraction of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the respective movement speeds;
を包含し、Including
前記複数の測定対象位置Ｐ The plurality of measurement target positions P 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn の各位置において、前記超音波反射波の振幅の大きさまたは前記超音波反射波の包絡線の振幅の大きさが所定の閾値以上である場合に前記運動速度が正常な値であるとし、前記超音波反射波の振幅の大きさまたは前記超音波反射波の包絡線の振幅の大きさが所定の閾値より小さい場合に前記運動速度が正常な値ではないとし、When the magnitude of the amplitude of the ultrasonic reflected wave or the magnitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave is equal to or greater than a predetermined threshold at each position, the motion speed is a normal value, When the magnitude of the amplitude of the ultrasonic reflected wave or the amplitude of the envelope of the ultrasonic reflected wave is smaller than a predetermined threshold, the movement speed is not a normal value,
前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐ One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object ii ・・・・Ｐ.... P jj （ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が前記正常な値ではなく、測定対象位置Ｐ(Where i and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the movement speed is not the normal value, and the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における運動速度が前記正常な値である場合、前記演算部が、測定対象位置ＰWhen the movement speed at the normal value is the normal value, the calculation unit i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における正常な運動速度を用いて測定対象位置ＰPosition P to be measured using normal motion speed i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める超音波計測方法。An ultrasonic measurement method for obtaining the amount of expansion and contraction of the measurement object in the entire region sandwiched between the two.
前記超音波プローブ駆動部が駆動パルス信号を生成し、前記超音波プローブから超音波送信波を送信するステップと、 The ultrasonic probe driving unit generates a driving pulse signal, and transmits an ultrasonic transmission wave from the ultrasonic probe; and
前記受信部が前記測定対象物からの超音波反射波を受信するステップと、 Receiving the ultrasonic reflected wave from the measurement object by the receiving unit;
前記遅延時間制御部が、遅延時間制御を制御することにより、前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するステップと、 The delay time control unit controlling the delay time control to control the direction of the acoustic lines of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflected wave; and
前記位相検波部が、前記超音波反射波を位相検波するステップと、 The phase detection unit phase detecting the ultrasonic reflected wave; and
前記演算部が、前記位相検波された信号から前記測定対象物の前記音響線上に配列している複数の測定対象位置Ｐ The calculation unit has a plurality of measurement target positions P arranged on the acoustic line of the measurement target from the phase-detected signal. 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn （ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度をそれぞれ求めるステップと、Obtaining each of the movement speeds of the measurement object in (n is a natural number of 3 or more);
前記演算部が、前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求めるステップと、 A step of calculating the amount of expansion / contraction of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the respective movement speeds;
を包含し、Including
前記複数の測定対象位置Ｐ The plurality of measurement target positions P 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn の各位置において、前記駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数が所定の閾値以上である場合に前記運動速度が前記正常な値であるとし、前記駆動パルス信号ごとに生じる前記超音波反射波間の相関係数が所定の閾値より小さい場合に前記運動速度が前記正常な値ではないとし、When the correlation coefficient between the ultrasonic reflected waves generated for each of the drive pulse signals is equal to or greater than a predetermined threshold at each position, the motion speed is the normal value, and the generated for each of the drive pulse signals When the correlation coefficient between ultrasonic reflected waves is smaller than a predetermined threshold, the movement speed is not the normal value,
前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐ One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object ii ・・・・Ｐ.... P jj （ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が前記正常な値ではなく、測定対象位置Ｐ(Where i and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the movement speed is not the normal value, and the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における運動速度が前記正常な値である場合、前記演算部が、測定対象位置ＰWhen the movement speed at the normal value is the normal value, the calculation unit i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における正常な運動速度を用いて測定対象位置ＰPosition P to be measured using normal motion speed i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める超音波計測方法。An ultrasonic measurement method for obtaining the amount of expansion and contraction of the measurement object in the entire region sandwiched between the two.
前記超音波プローブ駆動部が駆動パルス信号を生成し、前記超音波プローブから超音波送信波を送信するステップと、 The ultrasonic probe driving unit generates a driving pulse signal, and transmits an ultrasonic transmission wave from the ultrasonic probe; and
前記受信部が前記測定対象物からの超音波反射波を受信するステップと、 Receiving the ultrasonic reflected wave from the measurement object by the receiving unit;
前記遅延時間制御部が、遅延時間制御を制御することにより、前記超音波送信波および前記超音波反射波の超音波ビームの音響線の方向を制御するステップと、 The delay time control unit controlling the delay time control to control the direction of the acoustic lines of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave and the ultrasonic reflected wave; and
前記位相検波部が、前記超音波反射波を位相検波するステップと、 The phase detection unit phase detecting the ultrasonic reflected wave; and
前記演算部が、前記位相検波された信号から前記測定対象物の前記音響線上に配列している複数の測定対象位置Ｐ The calculation unit has a plurality of measurement target positions P arranged on the acoustic line of the measurement target from the phase-detected signal. 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn （ｎは３以上の自然数）における前記測定対象物の運動速度をそれぞれ求めるステップと、Obtaining each of the movement speeds of the measurement object in (n is a natural number of 3 or more);
前記演算部が、前記それぞれの運動速度から隣接する一対の前記測定対象位置に挟まれる前記測定対象物の各部の伸縮量を求めるステップと、 A step of calculating the amount of expansion / contraction of each part of the measurement object sandwiched between a pair of measurement object positions adjacent to each other from the respective movement speeds;
を包含し、Including
前記複数の測定対象位置Ｐ The plurality of measurement target positions P 11 、Ｐ, P 22 、・・・Ｐ・ ・ ・ ・ ・ ・ P nn の各位置において、前記運動速度を積分した値が所定の閾値以下である場合に前記運動速度が前記正常な値であるとし、前記運動速度を積分した値が所定の閾値より大きい場合に前記運動速度が前記正常な値ではないとし、If the value obtained by integrating the movement speed is equal to or less than a predetermined threshold at each of the positions, the movement speed is assumed to be the normal value. If the speed is not the normal value,
前記測定対象物の１または連続した複数の測定対象位置Ｐ One or a plurality of continuous measurement object positions P of the measurement object ii ・・・・Ｐ.... P jj （ｉ、ｊは２≦ｉ≦ｊ≦ｎ−１を満たす自然数）における運動速度が前記正常な値ではなく、測定対象位置Ｐ(Where i and j are natural numbers satisfying 2 ≦ i ≦ j ≦ n−1), the movement speed is not the normal value, and the measurement target position P i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における運動速度が前記正常な値である場合、前記演算部が、測定対象位置ＰWhen the movement speed at the normal value is the normal value, the calculation unit i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 における正常な運動速度を用いて測定対象位置ＰPosition P to be measured using normal motion speed i-1i-1 およびＰAnd P j+1j + 1 に挟まれる領域全体における測定対象物の伸縮量を求める超音波計測方法。An ultrasonic measurement method for obtaining the amount of expansion and contraction of the measurement object in the entire region sandwiched between the two.
前記表示制御部が、前記各部の弾性率を二次元マッピングして表示するステップをさらに包含する請求項１０に記載の超音波計測方法。The ultrasonic diagnostic apparatus further includes a display control unit,
The ultrasonic measurement method according to claim 10 , further comprising a step in which the display control unit displays the elastic modulus of each unit by two-dimensional mapping.
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