WO2007142255A1 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that displays a tomographic image in a subject using ultrasonic waves, and calculates and displays elasticity data such as strain and elastic modulus at each point on the tomographic image.
- the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus having a function to perform this function.
- a conventional general ultrasonic diagnostic apparatus uses ultrasonic transmission / reception means for transmitting and receiving ultrasonic waves to a subject, and an ultrasonic echo signal from the ultrasonic transmission / reception means.
- elasticity information such as strain and elastic modulus of biological tissue is calculated using this ultrasonic diagnostic apparatus, and this is displayed as an elastic image.
- One example is to calculate elasticity information (hardness) using vascular pulsation.
- Such elasticity information is useful because, for example, the tissue becomes hard due to lack of tissue flexibility due to aging or the accumulation of intravascular plaque, etc. Because it is. In particular, plaque deposited on the blood vessel wall has the risk of collapsing and clogging the peripheral blood vessels. Therefore, being able to know the elasticity information of the plaque is thought to provide extremely useful information for clinical practice. ing.
- the elasticity information of plaque is said to be related to the luminance value of the tomographic image confirmed by the ultrasonic diagnostic apparatus. For example, in black plaques that have a high risk of failure with lipid as the main component, plaques that have a low tomographic intensity value as the main component and plaques that have a low risk of failure with calcification are The brightness value is rendered high.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-317313 Disclosure of the invention
- the elasticity information of the tissue can be grasped, but the tomographic data that is the luminance value of the ultrasonic tomogram and the elasticity information There is an unresolved issue that the local area that focuses attention on the relationship cannot be grasped.
- An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of grasping the relationship between tomographic data and elasticity information in a local area where attention is paid.
- the present invention provides an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject, and a tissue based on an output signal from the ultrasonic probe.
- Elastic data calculating means for calculating elastic data indicating displacement; tomographic data calculating means for calculating tomographic data indicating tissue morphology based on an output signal from the ultrasonic probe; the elastic data and the tomographic data
- a display means for displaying a region of interest, and a region of interest division setting means for setting a region of interest by dividing the display means into a plurality of divided regions, wherein the elasticity data calculating means or the At least one of the tomographic data calculation means is an ultrasonic diagnostic apparatus that performs an operation for each of the divided regions.
- the ultrasonic diagnostic apparatus transmits / receives ultrasonic waves to / from a subject by an ultrasonic probe, and based on an output signal from the ultrasonic probe, tissue elasticity data or tissue tomography It is a device that calculates and displays data.
- the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention divides a region of interest including a tissue to be diagnosed into a plurality of divided regions, calculates elasticity data or tomographic data for each divided region, and generates elasticity data for each divided region. And fault data.
- the region of interest can be divided and handled as a plurality of analysis regions.
- the analysis result can be displayed for each divided area.
- the elasticity data calculation means in the present invention calculates a representative value (for example, an average value) of elasticity data for each of the divided areas, and the tomographic data calculation means calculates for each of the divided areas.
- a representative value of the tomographic data (for example, an average value of tomographic image luminance values) is calculated.
- the display unit displays a distribution of the representative value of the elasticity data and the representative value of the tomographic data for each of the divided regions.
- the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention calculates real tissue address information based on the displacement distribution of the elastic data, and the elastic data calculating means and the tomographic data calculating means include the address information in the address information. Based on this, fault data and elasticity data are calculated by removing elasticity data and fault data in areas other than the real tissue.
- the elasticity data and tomographic data of the real tissue can be calculated with high accuracy for each divided region.
- the elasticity data calculation means calculates the elasticity data by adding area identification information for identifying the boundary of the divided area to the elasticity data (displacement amount data) between the frames.
- the ultrasonic diagnostic apparatus can identify the boundary portion of the divided region in common in each signal processing by the region identification information.
- the region of interest is divided into a plurality of divided regions, and the tomographic data or the elastic data is calculated for each divided region. Therefore, the relationship between the tomographic data and the elastic information Can be grasped in a local area where attention is paid to, and ultrasonic diagnosis can be performed from various perspectives.
- FIG. 1 is a block configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a schematic flowchart of calculation processing by the ultrasonic diagnostic apparatus 1.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a screen displayed on the display means 20 and the console 25.
- FIG. 4 Enlarged view of the vicinity of ROI 20d displayed on the elastic image screen 20b.
- FIG. 5 is a block configuration diagram of the displacement amount calculation means 21.
- FIG. 6 is a block diagram of the analysis area information adding means 21c.
- FIG. 7 is a diagram for explaining addition of area identification information 43;
- FIG. 8 is a block configuration diagram of the elastic information analysis means 23.
- FIG. 9 is a block diagram of the elastic data analysis means 23a.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of processing by the elastic data analysis means 23a.
- FIG. 11 is a block diagram of the elasticity data processing means 23b.
- FIG. 12 is a block diagram of signal analysis means 17.
- FIG. 13 is an explanatory diagram of processing for calculating a representative value of tomographic data.
- FIG. 14 is a diagram showing a display example of a distribution diagram of representative values of fault data and elasticity data.
- FIG. 15 is a diagram showing an operation and display example by the distribution map creation / comparison means 17f.
- FIG. 16 is a diagram showing a display example of fault data distribution.
- FIG. 17 is a diagram showing a display example of fault data distribution.
- FIG. 18 is a diagram showing a display example of a tomographic data distribution.
- FIG. 19 is a diagram showing an example of the type of probe 13 and an ROI setting method.
- FIG. 1 is a block configuration diagram of ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment of the present invention.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes a transmission unit 11, a transmission / reception separation unit 12, a probe 13, a reception unit 14, a phasing addition unit 15, an ultrasonic tomographic image calculation unit 16, a signal analysis unit 17, and monochrome information exchange Means 18, switching addition means 19, display means 20, displacement calculation means 21, elasticity calculation means 22, elasticity information Information analysis means 23, color signal information exchange means 24, console 25, ROI information calculation means 26, etc.
- the transmission unit 11 generates an ultrasonic wave to be transmitted to the subject 3, and the transmission / reception separating unit 12 switches between transmission and reception of the ultrasonic wave.
- the probe 13 is brought into contact with the subject 3 to transmit and receive ultrasonic waves, and the receiving means 14 amplifies ultrasonic echo signals for the ultrasonic waves transmitted from the probe 13.
- the phasing addition means 15 performs a predetermined delay process on the ultrasonic echo signal received by the reception means 14, and performs phasing addition with the phases aligned.
- the ultrasonic tomographic image calculation means 16 calculates ultrasonic tomographic data of living tissue based on the output signal of the phasing addition means 15.
- the signal analyzing unit 17 calculates a representative value of the ultrasonic tomographic image (for example, an average value of pixel values in an arbitrary region) from the output signal of the ultrasonic tomographic image calculating unit 16.
- the black and white information exchanging means 18 generates ultrasonic tomographic data from the output of the ultrasonic tomographic image calculating means 16.
- the display means 20 displays an ultrasonic tomographic image based on the tomographic data.
- the ROI information calculation means 26 extracts the position information of the ROI displayed on the display means 20, the number of contained beams, and the like, and performs calculation processing related to the divided areas. A numerical value such as a set value related to the division or the like, and support are input.
- the displacement amount calculation means 21 calculates the displacement amount between frames of the living tissue included in the ROI displayed on the display means 20 based on the signal output from the phasing addition means 15.
- the elasticity calculating means 22 calculates elasticity data such as strain and elastic modulus of the living tissue in the displacement amount ROI calculated by the displacement amount calculating means 21.
- the elasticity information analyzing means 23 calculates a representative value of the elasticity data calculated by the elasticity calculating means 22.
- the color signal information exchanging means 24 generates color signal information for displaying the output signal of the elastic information analyzing means 23 as a color image on the display means 20, and the switching and adding means 19 includes the black and white information exchanging means. 18 and the color signal information exchanging means 24 are added to each other, and the display means 20 is displayed with various display methods switched.
- FIG. 2 is a schematic flowchart showing a processing procedure by the ultrasonic diagnostic apparatus 1.
- the transmission / reception separating means 12 transmits an ultrasonic wave from the probe 13 to the subject 3 (step 201), receives the ultrasonic echo signal, and the phasing addition means 15 receives the ultrasonic echo signal. Delay processing Then, phasing processing is performed (step 202).
- the ultrasonic tomographic image calculation means 16 generates tomographic data which is luminance value data of a black and white tomographic image (step 203).
- the ROI information calculation means 26 performs calculation processing for setting (ROI setting or ROI division) related to ROI information (step 204).
- the displacement amount calculation means 21 performs the phasing.
- the elasticity calculating means 22 calculates the force of the tissue displacement and the elasticity data such as strain of the living tissue and elastic distribution. (Step 205).
- the elasticity information analysis means 23 removes elasticity data other than the real tissue and calculates a representative value of the elasticity data of the real tissue (step 206).
- the signal analysis means 17 receives the address information of the real tissue from the elastic information analysis means 23, and calculates the representative value of the tomographic data of the real tissue (Step 207).
- the black and white signal information exchanging means 18 converts the tomographic data into a digital signal (step 208), and the color signal information exchanging means 24 converts the elastic data into color information (step 209).
- the switching addition means 19 selects and switches the display method, and generates tomographic data or elasticity data.
- step 210 they are displayed on the display means 20 by superimposing both of them.
- the operator diagnoses the elasticity data and tomographic data displayed on the display means 20, determines whether adjustment such as ROI setting or recalculation is necessary (step 211). Returning to step 204, perform settings and computations for ROI information, and recalculate the elasticity data for the set ROI.
- the transmission / reception separating unit 12 transmits the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 11 from the probe 13 to the subject 3.
- the transmission means 11 has a function of generating a transmission pulse for generating an ultrasonic wave by driving the probe 13, and setting a convergence point of the transmitted ultrasonic wave to a certain depth. ing.
- the transmission / reception separating means 12 has a switching circuit force, and at the time of ultrasonic transmission, the transmission pulse generated by the transmission means 11 is transmitted to the probe 13 to receive the ultrasonic waves. At times, the transmission path of the signal is switched so that the ultrasonic echo signal from the subject 3 is transmitted to the receiving means 14.
- the probe 13 is formed by arranging a plurality of transducers, and has a function of electronically performing beam scanning and transmitting / receiving ultrasonic waves to / from the subject 3 via the transducers. is doing.
- the receiving unit 14 amplifies the ultrasonic echo signal received by the probe 13 with a predetermined gain to generate an ultrasonic wave reception signal.
- the phasing addition means 15 performs phase control after inputting the ultrasonic wave reception signal amplified by the reception means 14.
- the ultrasonic tomographic image calculation means 16 performs various signal processing such as gain correction, compression, detection, contour emphasis, filter processing, etc. on the ultrasonic wave reception signal output from the phasing addition means 15 to obtain an ultrasonic monochrome signal. Generate tomographic data that is luminance value data of a tomographic image.
- a tomographic image is displayed on the display means 20 in real time.
- the setting of ROI and the like is performed by displaying a tomographic image or the like on the display means 20 and inputting the ROI range, setting value or the like with the console 25.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the screen displayed on the display means 20 and the console 25.
- a tomographic image screen 20a showing a tomographic image displayed based on the tomographic data generated by the ultrasonic tomographic image calculation means 16 and the elasticity data are displayed overlapping the tomographic image.
- the elastic image screen 20b is displayed.
- the tomographic image screen 20a and the elastic image screen 20b display a biological tissue 20c to be diagnosed, and the elastic image screen 20b displays a ROI (region of interest) 20d for calculating and displaying elastic data.
- the color bar 20e indicates the calculated elasticity data value, value range, and the like for each color.
- FIG. 4 shows an enlarged view near the ROI 20d displayed on the elastic image screen 20b.
- 31a and 31b are the upper blood vessel wall and the lower blood vessel wall, and 35 is the blood flowing in the blood vessel. It is diagnosed from the tomographic image 20a that the plaque 33 is deposited on the lower blood vessel wall 31b by the ultrasonic diagnostic apparatus 1. Therefore, in order to calculate and display the elasticity data of the plaque 33, the operator sets the ROI 20d from the console 25.
- the ROI information calculation unit 26 counts the position information of the ROI 20d, the number of ultrasonic beams included in the ROI 20d, the number of data points included in the depth direction, and holds the values. In addition, the counted number of beam lines is displayed on the beam number display section 20f. In this case, as shown in FIG. 3, “120” is displayed on the beam number display section 20f, and 120 ultrasonic beams are transmitted / received to / from the RO I 20d.
- the operator designates the number of divided areas of the ROI 20d using the operation input button 25c or the like.
- the divided area is obtained by dividing the ROI into a plurality of areas, and the elasticity data can be calculated and displayed for each divided area. For example, when dividing the ROI 20d into six divided areas is input from the console 25, the number of divided areas is displayed as “6” in the divided area number display section 20g of the display screen shown in FIG.
- the ROI information calculation means 26 converts the ROI 20d into six divided areas 20g-l, 20g-2, 20g-3, Divided into 20g-4, 20g-5, and 20g-6 and displayed on the display means 20.
- 20 ultrasonic beams are included in one divided area.
- the ROI information calculation means 26 performs the setting of ROI and the setting related to the divided areas, and holds the ROI information related to these settings.
- Displacement calculation means 21 The amount of displacement of the living body yarn and weaving between frames for a predetermined time is calculated.
- FIG. 5 is a block configuration diagram of the displacement amount calculation means 21.
- the displacement amount calculation means 21 includes a frame memory frame data selection means 21a, a displacement amount calculation means 21b, and an analysis region information addition means 21c.
- the frame memory 'frame data selection means 21a ultrasonic echo signals (in frame units) are input in real time from the phasing addition means 15 in real time, and ultrasonic echo signals for a plurality of frames are stored.
- the displacement amount calculation means 21b is included in the ROI 20d set on the display means 20 from the ultrasonic echo signals for two frames that are the output signals of the frame memory frame data selection means 21a.
- the amount of tissue displacement is calculated by, for example, a block matching method.
- FIG. 6 is a block configuration diagram of the analysis area information adding means 21c.
- the analysis area information adding unit 21c includes a front frame memory 21c-1, an information adding unit 21c-2, and a rear frame memory 21c-3.
- the pre-stage frame memory 21c-1 stores data in units of frames output from the displacement amount calculation means 21b.
- the information adding means 21c-2 is an area for identifying the divided area based on the ROI information held in the ROI information calculating means 26 for the data stored in the previous frame memory 21c-1. Identification information 43 (for example, the coordinates of the boundary of the divided area) is added.
- FIG. 7 is a diagram for explaining the addition of the region identification information 43.
- Previous frame memory 21c Previous frame memory 21c
- the tissue displacement data 38 at each point is stored in order in each of the divided regions of the ROI 20d.
- the displacement amount data 38 is a displacement amount calculated for each pixel of the tomographic image.
- the information adding means 21c-2 includes the number of ultrasonic beams (for example, "20" lines) included in each of the divided areas 20g-1, ..., 20g-6 from the ROI information calculating means 26 And the address information of the start point of ROI20d, the value of the number of data points in the depth direction, etc. are input. Based on these values, the information adding means 21c-2 identifies the boundary of the divided areas 20g-1, 1, ..., 6-6 with respect to the displacement data 38 stored in the previous frame memory 11c1. Area identification information 43—1, • Add 43-5 and store it in the post-frame memory 21c-3.
- the block of displacement data 38 corresponding to the area 20g-l is 41-1
- the block of displacement data 38 corresponding to the area 20g-5 is 41 5
- the displacement data corresponding to the area 20g-6 is displacement 41.
- the information adding means 21c—2 assigns the area identification information 43—1 between block 41—1 and block 41—2, and “block 41—5 and block 41— Area identification information 43-5 is added between 6 and 6.
- the displacement amount calculation means 21 of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 calculates displacement amount data to which the region identification information 43 for identifying each divided region 20g is added, and outputs the displacement amount data to the elasticity calculation means 22.
- the ultrasound diagnostic apparatus 1 can identify the boundary portion of each divided region 20g in common in each signal processing by the region identification information 43.
- the displacement amount is output to the elasticity calculating means 22 without adding the region identification information 43.
- the elastic calculation means 22 calculates elastic data such as strain and Young's modulus based on the displacement amount between frames calculated by the displacement amount calculation means 21.
- the elasticity calculation means 22 calculates a strain by performing a spatial differentiation process on the displacement amount between frames calculated by the displacement amount calculation means 21. By performing this process for one frame,
- the elastic modulus distribution is obtained by performing this process for one frame.
- the elasticity data calculated in this way is output to the elasticity information analysis means 23.
- the elasticity information analysis means 23 removes elasticity data other than the real tissue from the elasticity data calculated by the elasticity calculation means 22 and calculates a representative value of the elasticity data of the real tissue.
- the address information is output to the signal analysis means 17.
- FIG. 8 is a block configuration diagram of the elastic information analysis means 23.
- the elastic information analyzing means 23 is composed of an elastic data analyzing means 23a, an elastic data processing means 23b, and a stabilized display processing means 23c.
- FIG. 9 is a block diagram of the elastic data analysis means 23a
- FIG. 10 is an elastic data analysis
- FIG. 11 is an explanatory diagram of processing by means 23a.
- the elastic data analyzing means 23a includes an analysis one-frame memory 23a-1, elastic data determination means 23a-2, and an analysis two-frame memory 23a-3.
- the analysis 1-frame memory 23a-1 stores elasticity data such as strain and Young's modulus in the ROI 20d.
- elasticity data such as strain and Young's modulus
- the ROI 20d there are elastic data 52 corresponding to the portion of the real tissue 51 and the pixels included in the portion 52, and the elastic data 54 corresponding to the pixels included in the portion other than the real tissue 53.
- the real tissue 51 is a plaque 33 deposited in an arterial blood vessel
- the region 53 other than the real tissue is a region of blood 35 flowing in the arterial blood vessel.
- inertial data in areas other than the actual organization has a large variation in data. Therefore, in order to accurately obtain the representative value of the elasticity data, it is necessary to obtain the representative value of the elasticity data 52 of the real tissue 51.
- the elasticity data determination means 23a-2 of the elasticity data analysis means 23a uses the elasticity data 52 of the real tissue 51 other than the elasticity data 52 of the real tissue 51 and the real tissue 51 from the elasticity data of the ROI 20d stored in the analysis 1-frame memory 23a-1. For example, based on the magnitude of the spatial or temporal variation of the elasticity data, the elasticity data 52 of the real tissue 51 and the address of the pixel included in the area 53 other than the real tissue The information data 55 is extracted and stored in the analysis 2-frame memory 23a-3.
- the elastic data 52 from which the noise component stored in the analysis 2-frame memory 23a-3 is removed is output to the subsequent elastic data processing means 23b, and the address information data 55 is sent to the signal analyzing means 17 described later. Is output.
- the elasticity data of the real tissue can be calculated with high accuracy for each divided region.
- FIG. 11 is a block diagram of the elastic data processing means 23b.
- the elastic data processing means 23b includes a frame memory 23b-1, a representative value calculating means 23b-2, and a representative value holding means 23b-3.
- the elasticity data processing means 23b stores the received elasticity data 52 in the frame memory 23b-1, and the representative value calculation means 23b-2 performs statistical processing on the elasticity data 52 and receives the representative value (for example, Average value).
- the representative value holding means 23b-3 holds the representative value calculated by the representative value calculating means 23b-2. Exist. As shown in Fig. 4, when the ROI 20d is divided into six divided areas 20g-1, 1, ..., 20g-6, the representative value calculation means 23b-2 uses each of the added information. The representative value in the divided area 20g is calculated, and each representative value is stored in the representative value holding means 23b-3.
- the representative value stored in the representative value holding means 23b-3 is output to the signal analyzing means 17.
- the elasticity data 52 stored in the frame memory 23b-1 is output to the stabilized display processing means 23c.
- the signal analysis means 17 receives the address information data 55 in the area other than the real tissue 51 from the elastic information analysis means 23 and calculates the representative value of the tomographic data of the real tissue 51.
- FIG. 12 is a block configuration diagram of the signal analysis means 17.
- the signal analyzing means 17 includes a tomographic data holding means 17a, an address information holding means 17b, a tomographic data analyzing means 17c, an elastic data representative value holding means 17e, and a distribution map creation comparing means 17.
- FIG. 13 is an explanatory diagram of processing for calculating a representative value of tomographic data.
- the tomographic data holding means 17a temporarily holds the tomographic data of the ultrasonic tomographic image calculated in real time by the ultrasonic tomographic image calculating means 16, and also converts the imaged data in real time into the subsequent black and white signal information. This is output to the exchange means 18.
- the address information holding unit 17b holds the address information data 55 output from the elastic information analyzing unit 23.
- the tomographic data analyzing unit 17c includes a tomographic image data removing unit 17c-1 and a tomographic data representative value calculating unit 17c-2.
- the elastic data removing means 17c-1 corresponds to the region 53 other than the real tissue 51 from the tomographic data 61 held in the tomographic data holding means based on the address information data 55 held in the address information holding means 17b. The data is removed, and the tomographic data 65 corresponding to the real tissue 51 is taken out.
- the tomographic data of the real tissue can be calculated with high accuracy for each divided region.
- the tomographic data representative value calculating means 17c-2 calculates the tomographic data (luminance value) corresponding to the real tissue 51 Data) Statistical processing is applied to 65, and a representative value (average value, etc.) for the luminance value is calculated. The calculated representative value of the tomographic data 65 is output to the subsequent distribution map creation / comparison means 17f.
- the elasticity data representative value holding means 17e holds the elasticity data representative value that is output from the elasticity information analyzing means 23, and is similarly output to the distribution map creation comparing means 17f.
- the distribution map creation / comparison means 17f constructs a distribution chart based on the representative values of the input tomographic data and the representative values of the elasticity data, and shows the relationship between the two values to the display means 20. Etc. are output.
- the black and white signal information exchanging means 18 is a so-called scan converter, which converts the tomographic data for ultrasonic black and white tomographic image stored in the tomographic data holding means 17a of the signal analyzing means 17 into a digital signal.
- a frame memory that stores a plurality of converted tomographic data in time series and a control controller are included.
- Black-and-white signal information exchange means The tomographic frame data in the subject 3 stored in the frame memory of the 18 is acquired as one image, and the acquired tomographic frame data is read out in synchronization with the TV. The information is displayed on the display means 20 via the switching addition means 19.
- the stabilization display processing means 23c of the elasticity information analysis means 23 is for displaying the elasticity data 52 stored in the frame memory 23b-1 in the elasticity data processing means 23b on the display means 20 as a stable image quality. For example, when the calculated distortion is extremely small, the frame is removed and signal processing such as smoothing processing in the time direction is performed on the preceding and following frames.
- the signal-processed elasticity data 52 is converted into a color code by the color signal information exchanging means 24.
- the color signal information exchanging means 24 converts the light into three primary colors, that is, red (R), green (G), and blue (B) based on the elasticity data 52. For example, elastic data with a large strain is converted into a red code, and elastic data with a small strain is converted into a blue code. Note that the gradation of red (R) green (G) blue (B) is 2 ⁇ 6 gradation.
- Fault data and its representative values, elasticity data and its representative values, etc. calculated as above Is displayed on the display means 20 by various display methods designated and switched by the switching addition means 19.
- FIG. 14 is a diagram showing a display example of a distribution diagram of representative values of tomographic data and elasticity data.
- a tomographic image 81, an elastic image 83, a distribution map 85, and a distribution map 87 are displayed.
- the tomographic image 81 is an image displayed based on the tomographic data stored in the tomographic data holding unit 17a of the signal analyzing unit 17.
- the elastic image 83 is an image displayed by being overlapped with the tomographic image 81 based on the elastic data 52 colored by the color signal information exchanging means 24.
- the horizontal axis of the distribution map 85 and the distribution map 87 represents, for example, the luminance value of the tomographic data in the tissue included in the ROI 20d, and the vertical axis represents the distortion in the tomographic data in the tissue included in the ROI 20d.
- the distribution diagram 85 shows a point 86 indicating the relationship between the representative value of the luminance value, which is the tomographic data in the entire ROI 20d region, and the representative value of the inertial data.
- the distribution diagram 87 shows the representative value of the luminance value and the elasticity of the tomographic data in each divided area when ROI20d is divided into six divided areas 20g-1, 1, ..., 20g-6. Points Pl, P2, P3, P4, P5, and P6 indicating the relationship with the representative value of the data. From the distribution diagram 87, it can be seen that the points Pl, P2, and P6 included in the group 88 have low luminance and large distortion, and that the points P3, P4, and P5 included in the group 89 indicate high luminance and small distortion. .
- FIG. 15 is a diagram showing an operation and display example by the distribution map creation / comparison means 17f.
- FIGS. 16, 17, and 18 are diagrams showing display examples of the elastic data distribution.
- an elastic image is translucent on a tomographic image. Overlapping display is possible, and the color tone can be specified as color display or gray scale.
- FIG. 16 is a display example of the inertial image 111 showing the distribution of the elastic data in the ROI 20d when the entire ROI 20d is designated.
- FIG. 17 shows that ROI 20d has six divided regions 20g—1, 20g—2, 20g—3, 20g—4, 20g—5,
- Elastic image 121-1, 121-2 showing distribution of elasticity data when divided into 20g—6
- the ultrasonic diagnostic apparatus 1 sets the maximum value and the minimum value of the elasticity data in each of the divided areas 20g-1,. Elastic images showing the distribution of elasticity data can be displayed for each area.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can display an elastic image of a designated divided region.
- the divided regions 20g-2 and 20g-4 can be designated and the elastic images 131-1 and 131-2 of the divided regions can be displayed.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can handle a region of interest as a plurality of analysis regions. Moreover, the analysis result can be displayed for each divided region. In addition, the ultrasonic diagnostic device can display the calculated tomographic data, its representative value, elasticity data, its representative value, etc. by various display methods, and can easily perform examination by diagnosis visually. .
- the ROI can be set again if necessary, and the processing from step 204 to step 210 can be repeated to perform the calculation again (step 211).
- the linear electronic scanning ultrasonic probe 13 having a rectangular ROI 20d has been described as an example.
- the present invention can also be applied to a probe that employs other scanning methods. .
- FIG. 19 is a diagram showing an example of the probe 13 type and ROI setting method.
- Fig. 19 (a) is a diagram showing an ROI 73 of a convex probe.
- the convex ROI 73 including the diagnosis target tissue 73 is divided into, for example, four divided regions 73-1, 73-2, 73-3, and 73-4, and the same analysis as described above can be performed.
- FIG. 19 (b) is a diagram showing the ROI 75 of the sector type probe. Sectors including the diagnosis target tissue 79
- the ROI 75 of the mold is divided into, for example, four divided regions 77-1, 77-2, 77-3, and 77-4, and the same analysis as described above can be performed.
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Abstract
超音波断層像の輝度値である断層データと組織の弾性情報との関係を注目する局部領域において把握する。
ROI情報演算手段はROIを複数の分割領域に分割する。変位量演算手段21はフレーム間の変位量を算出し、分割領域の境界に領域識別情報を付加して変位量データを弾性演算手段22に出力する。弾性演算手段22は変位量から弾性データを算出し、弾性情報解析手段23は実組織の弾性データの代表値を算出すると共に、実組織以外のアドレス情報を信号解析手段17に出力する。信号解析手段17は、超音波断層像演算手段16により生成された断層データとアドレス情報を基に、実組織の断層データの代表値を算出する。算出された断層データ、弾性データは、様々な表示方法によって表示手段20に表示される。
Description
明 細 書
超音波診断装置
技術分野
[0001] 本発明は、超音波を利用して被検体内の断層像を表示する超音波診断装置に係 り、断層画像上の各点の歪みや弾性率等の弾性データを算出し、表示する機能を有 する超音波診断装置に関する。
背景技術
[0002] 従来の一般的な超音波診断装置は、被検体に超音波を送信及び受信する超音波 送受信手段と、この超音波送受信手段からの超音波エコー信号を用いて、運動糸且織 を含む被検体内の診断像データを所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この 断層走査手段によって得た時系列データを表示する画像表示手段を有して構成さ れており、輝度値データを用いて被検体内の生体組織の断層画像を表示するもので ある。
[0003] 一方、最近では、この超音波診断装置を用いて生体組織の歪みや弾性率等の弾 性情報を算出し、これを弾性画像として表示することが行われている。その一例とし て、血管拍動を利用して弾性情報 (硬さ)を算出するものがある。(例えば、特許文献 1)
このような弾性情報が有用とされるのは、例えば、加齢による組織柔軟性の欠如や 血管内プラークの堆積等によって組織は硬くなるので、疾病による組織性状を弾性 情報は敏感に反映すると考えられているからである。特に血管壁に堆積したプラーク は、破綻をきたし末梢の血管を詰まらせる危険性があるため、プラークの弾性情報を 知り得ることは、臨床の現場に極めて有用な情報を与えることができると考えられてい る。また、プラークの弾性情報は、超音波診断装置で確認される断層像の輝度値とも 関連すると言われている。例えば、脂質を主成分とする破綻の危険性が高いブラー クでは断層像の輝度値が低ぐ繊維質を主成分とし、石灰化を伴うような破綻の危険 性の低いプラークは、断層像の輝度値が高く描出される。
[0004] 特許文献 1 :特開平 5-317313号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、従来の弾性画像表示手段を備えた超音波診断装置では、例えば、 組織の弾性情報は把握できるが、超音波断層像の輝度値である断層データと弾性 情報との関係を注目する局部領域にぉ 、て把握することができな 、と 、う未解決の 課題がある。
[0006] 本発明は、断層データと弾性情報との関係を注目する局部領域にお!、て把握する ができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 前述した目的を達成するために、本発明は、被検体との間で超音波の送受信を行 う超音波探触子と、前記超音波探触子からの出力信号に基づいて組織変位を示す 弾性データを算出する弾性データ算出手段と、前記超音波探触子からの出力信号 に基づいて組織形態を示す断層データを算出する断層データ算出手段と、前記弾 性データ及び前記断層データを表示する表示手段と、を備える超音波診断装置であ つて、前記表示手段において複数の分割領域に分割して関心領域を設定する関心 領域分割設定手段を具備し、前記弾性データ算出手段または前記断層データ算出 手段の少なくともいずれかは、前記分割領域ごとに演算を行うことを特徴とする超音 波診断装置である。
[0008] 超音波診断装置は、超音波探触子が被検体との間で超音波の送受信を行い、超 音波探触子からの出力信号に基づ 、て組織の弾性データ或いは組織の断層データ を算出して表示する装置である。
[0009] 本発明の超音波診断装置は、診断対象となる組織を含む関心領域を複数の分割 領域に分割し、分割領域ごとに弾性データ或いは断層データを算出し、分割領域ご とに弾性データ及び断層データを表示する。
[0010] これにより、関心領域を複数の解析用領域として分割して扱うことができる。また、解 析結果を分割領域毎に表示することができる。
[0011] また、本発明における弾性データ算出手段は、前記分割領域ごとに弾性データの 代表値 (例えば、平均値等)を算出し、断層データ算出手段は、前記分割領域ごとに
断層データの代表値 (例えば、断層像輝度値の平均値等)を算出する。
[0012] また、表示手段は、前記分割領域ごとに前記弾性データの代表値と前記断層デー タの代表値の分布を表示する。
[0013] これにより、分割領域毎に弾性データ及び断層データの代表値を算出し、両代表 値の関係を示す分布図を構築することができる。
[0014] また、本発明の超音波診断装置は、弾性データの変位量分布に基づ ヽて実組織 のアドレス情報を算出し、弾性データ算出手段及び断層データ算出手段は、前記ァ ドレス情報に基づ 、て、実組織以外の領域における弾性データ及び断層データを除 去して断層データや弾性データを算出する。
[0015] これにより、分割領域毎に、実組織の弾性データ及び断層データを高精度に算出 することができる。
[0016] また、弾性データ算出手段は、フレーム間の弾性データ (変位量データ)に分割領 域の境界を識別する領域識別情報を付加して弾性データを算出する。
[0017] 超音波診断装置は、この領域識別情報により各信号処理において共通して分割領 域の境界部分の識別をすることができる。
発明の効果
[0018] このように、本超音波診断装置によれば、関心領域を複数の分割領域に分割し、分 割領域ごとに断層データ或いは弾性データを算出するので、断層データと弾性情報 との関係を注目する局部領域において把握することができ、多角的かつ視覚的に超 音波診断を行うことができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本実施の形態に係る超音波診断装置 1のブロック構成図。
[図 2]超音波診断装置 1による演算処理の概略フローチャート。
[図 3]表示手段 20に表示された画面の一例と操作卓 25を示す図。
[図 4]弾性像画面 20bに表示された ROI20d付近の拡大図。
[図 5]変位量演算手段 21のブロック構成図。
[図 6]解析領域情報付加手段 21cのブロック構成図。
[図 7]領域識別情報 43の付加を説明するための図。
[図 8]弾性情報解析手段 23のブロック構成図。
[図 9]弾性データ解析手段 23aのブロック構成図。
[図 10]弾性データ解析手段 23aによる処理の説明図。
[図 11]弾性データ処理手段 23bのブロック構成図。
[図 12]信号解析手段 17のブロック構成図。
[図 13]断層データの代表値を算出する処理の説明図。
[図 14]断層データと弾性データの代表値の分布図の表示例を示す図。
[図 15]分布図作成比較手段 17fによる動作、及び表示例を示す図。
[図 16]断層データ分布の表示例を示す図。
[図 17]断層データ分布の表示例を示す図。
[図 18]断層データ分布の表示例を示す図。
[図 19]探触子 13の種類と ROIの設定方法例を示す図。
符号の説明
[0020] 1 超音波診断装置, 3 被検体, 11 送信手段, 12 送受分離手段, 13 探触子, 1 4 受信手段, 15 整相加算手段, 16 超音波断層像演算手段, 17 信号解析手段, 18 白黒信号情報交換手段, 19 切替え加算手段, 20 表示手段, 21 変位量演算 手段, 22 弾性演算手段, 23 弾性情報解析手段, 24 カラー信号情報交換手段, 2 5 操作卓, 26 ROI情報演算手段, 20d ROI, 20g 分割領域, 43 領域識別情報, 5 1 実組織, 55 アドレス情報データ。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形 態について詳細に説明する。なお、以下の説明および添付図面において、略同一の 機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を 省略することにする。
[0022] 図 1は、本発明の本実施の形態に係る超音波診断装置 1のブロック構成図である。
[0023] 超音波診断装置 1は、送信手段 11、送受分離手段 12、探触子 13、受信手段 14、整 相加算手段 15、超音波断層像演算手段 16、信号解析手段 17、白黒情報交換手段 1 8、切替え加算手段 19、表示手段 20、変位量演算手段 21、弾性演算手段 22、弾性情
報解析手段 23、カラー信号情報交換手段 24、操作卓 25、 ROI情報演算手段 26等か ら構成される。
[0024] 送信手段 11は、被検体 3に送波する超音波を生成し、送受分離手段 12は、超音波 の送受信を切換える。探触子 13は被検体 3に当接されて超音波の送受信を行い、受 信手段 14は探触子 13より送波された超音波に対する超音波エコー信号を増幅する。 整相加算手段 15は受信手段 14が受信した超音波エコー信号に対し所定の遅延処 理を行い、位相を揃えて整相加算する。
[0025] 超音波断層像演算手段 16は、整相加算手段 15の出力信号を基に、生体組織の超 音波断層データを演算する。信号解析手段 17は、超音波断層像演算手段 16の出力 信号から、超音波断層像の代表値 (例えば任意の領域の画素値の平均値等)を算出 する。白黒情報交換手段 18は、超音波断層像演算手段 16の出力から超音波断層デ ータを生成する。表示手段 20は、断層データを基に超音波断層画像を表示する。
[0026] ROI情報演算手段 26は、表示手段 20に表示される ROIの位置情報や含まれるビー ム数等の抽出を行って分割領域に関する演算処理を行うものであり、操作卓 25は RO Iの分割等に関する設定値等の数値や支持等の入力を行うものである。
[0027] 変位量演算手段 21は、整相加算手段 15から出力される信号を基に、表示手段 20に 表示される ROI内に含まれる生体組織のフレーム間の変位量を算出する。弾性演算 手段 22は、変位量演算手段 21によって算出された変位量力 ROI内の生体組織の 歪みや弾性率等の弾性データを算出する。弾性情報解析手段 23は、弾性演算手段 22で算出された弾性データの代表値を算出する。
[0028] カラー信号情報交換手段 24は、弾性情報解析手段 23の出力信号をカラー像として 表示手段 20に表示するためのカラー信号情報を生成し、切替え加算手段 19は、前 記白黒情報交換手段 18と前記カラー信号情報交換手段 24の出力を加算するなど、 表示方法を様々に切り替えて表示手段 20に表示させる。
[0029] 次に、超音波診断装置 1による診断処理について説明する。図 2は超音波診断装 置 1による処理手順を示す概略フローチャートである。
[0030] 送受信分離手段 12は、探触子 13から被検体 3に対して超音波を送信し (ステップ 20 1)、超音波エコー信号を受信し、整相加算手段 15は超音波エコー信号の遅延処理
、整相処理等を行う(ステップ 202)。
[0031] 超音波断層像演算手段 16は、白黒断層画像の輝度値データである断層データを 生成する(ステップ 203)。
[0032] また、 ROI情報演算手段 26は、 ROI情報に関する設定 (ROI設定や ROI分割)ゃ演 算処理を行い (ステップ 204)、設定された ROIにおいて、変位量演算手段 21は、前記 整相加算手段 15の出力を基に、フレーム間に加わった応力による生体組織の組織 変位量を算出し、弾性演算手段 22はその組織変位量力 生体組織の歪みや弾性分 布等の弾性データを算出する (ステップ 205)。
[0033] 次に、弾性情報解析手段 23は、実組織以外の弾性データを除去し、実組織の弾性 データの代表値を算出する (ステップ 206)。
[0034] 信号解析手段 17は、弾性情報解析手段 23より実組織のアドレス情報を受信し、実 組織の断層データの代表値を算出する (ステップ 207)。
[0035] 白黒信号情報交換手段 18は、断層データをデジタル信号に変換し (ステップ 208)、 カラー信号情報交換手段 24は、弾性データをカラー情報に変換する (ステップ 209)。 切替え加算手段 19は、表示方法を選択、切り替えし、断層データ或いは弾性データ
、或いは両者を重畳するなどして表示手段 20に表示する(ステップ 210)。
[0036] 操作者は、表示手段 20に表示された弾性データ及び断層データを診断し、 ROIの 設定や再演算等の調整が必要かどうかを判定し (ステップ 211)、必要であれば、ステ ップ 204に戻って、 ROI情報に関する設定や演算処理を行い、設定された ROIにおい て弾性データを再度算出する。
[0037] 次に、各ステップについて詳細に説明する。
(ステップ 201、ステップ 202)
送受分離手段 12は送信手段 11から送信された超音波を探触子 13から被検体 3に 送波する。
[0038] 送信手段 11は、探触子 13を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成 するとともに、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。
[0039] 送受分離手段 12はスイッチング回路力 構成されており、超音波の送波時におい ては、送信手段 11によって生成された送波パルスを探触子 13に伝え、超音波の受信
時においては、被検体 3からの超音波エコー信号を受信手段 14に伝えるという、信号 の伝達経路の切換えを行う。
[0040] 探触子 13は、複数の振動子を配設して形成されており、電子的にビーム走査を行 なって、被検体 3に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。
[0041] 受信手段 14は、探触子 13で受信した超音波エコー信号を所定のゲインで増幅して 超音波受波信号を生成するものである。
[0042] 整相加算手段 15は、受信手段 14で増幅された超音波受波信号を入力した後、位 相制御を行う。
(ステップ 203)
超音波断層像演算手段 16は、整相加算手段 15から出力された超音波受波信号に 対して、ゲイン補正、圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の各種信号処理を行い 、超音波白黒断層画像の輝度値データである断層データを生成する。
[0043] この断層データを基に、表示手段 20にはリアルタイムに断層像が表示される。
(ステップ 204)
次に、 ROI情報演算手段 26による ROIの設定や ROIの分割に関する処理について 説明する。
[0044] ROIの設定等は、表示手段 20に断層像等を表示させ、操作卓 25によって ROI範囲 や設定値等を入力することによって行われる。
[0045] 図 3は、表示手段 20に表示された画面の一例と操作卓 25を示す図である。 表示画 面 20には、例えば、超音波断層像演算手段 16によって生成された断層データを基に 表示された断層像を示す断層像画面 20aと、断層像に重複して弾性データを表示す る弾性像画面 20bが表示される。
[0046] 断層像画面 20a及び弾性像画面 20bには診断対象となる生体組織 20cが表示され、 弾性像画面 20bには、弾性データを算出し表示する ROI (関心領域) 20dが表示される
。カラーバー 20eは、算出された弾性データの値や値の範囲等をカラー別に示すもの である。
[0047] ここでは、生体組織 20cとして、動脈血管に堆積したプラークを例に説明する。
[0048] 図 4は、弾性像画面 20bに表示された ROI20d付近の拡大図を示す。
[0049] 操作卓 25上の弾性モード遷移ボタン 25aを押すことで、超音波診断装置 1の表示画 面は図 3に示す画面から図 4に示す弾性像表示画面に切換えられる。操作者は、操 作卓 25内のトラックボール 25b等を使用して、図 4に示すように、動脈血管内に堆積し たプラークに対し ROI20dを設定する。
[0050] 図 4において、 31a、 31bは上部血管壁、下部血管壁であり、 35は血管内を流れる血 液である。超音波診断装置 1によりプラーク 33は下部血管壁 31bに堆積して 、ることが 断層像 20aから診断される。そこで、プラーク 33の弾性データを算出し、表示するため 、操作者は操作卓 25から ROI20dを設定する。
[0051] 設定された ROI20dに対し、 ROI情報演算手段 26は、 ROI20dの位置情報と、 ROI20d に含まれる超音波ビーム数、深度方向に含まれるデータ点数等のカウントを行い、そ の値を保持すると共にカウントされたビームライン数を、ビーム数表示部 20fに表示す る。この場合、図 3に示すように、ビーム数表示部 20fには「120」と表示されており、 RO I20dには 120本の超音波ビームが送受される。
[0052] また、操作者は、操作入力ボタン 25c等を用いて ROI20dの分割領域数を指定する。
ここで、分割領域とは、 ROIを複数の領域に分割したものであり、その分割領域ごと〖こ 弾性データを算出し表示することができる。例えば、操作卓 25から ROI20dを 6つの分 割領域に分割することが入力されると、図 3に示す表示画面の分割領域数表示部 20g には分割領域数が「6」と表示される。
[0053] 分割領域数「6」が設定されると、 ROI情報演算手段 26は、図 4に示すように、 ROI20d を 6つの分割領域であるエリア 20g—l、 20g—2、 20g—3、 20g—4、 20g—5、 20g—6に 分割して表示手段 20に表示する。ここでは、一つの分割領域に含まれる超音波ビー ムは 20本となる。
[0054] こうして、 ROI情報演算手段 26は、 ROIの設定や分割領域に関する設定を行い、そ れらの設定に関する ROI情報を保持する。
(ステップ 205、ステップ 206)
次に、弾性データの算出について説明する。
[0055] 探触子 13にて被検体 3の動脈血管を撮像することによって、弾性データを算出する ための超音波エコー信号が変位量演算手段 21に入力される。変位量演算手段 21は
、所定の時間のフレーム間の生体糸且織の変位量を算出する。
[0056] 図 5は、変位量演算手段 21のブロック構成図である。変位量演算手段 21はフレーム メモリ'フレームデータ選択手段 21a、変位量算出手段 21bと、解析領域情報付加手 段 21cから構成される。フレームメモリ'フレームデータ選択手段 21aには、前記整相 加算手段 15から時系列順に超音波エコー信号 (フレーム単位)がリアルタイムに入力 され、複数フレーム分の超音波エコー信号が保存される。
[0057] 保存されたフレーム単位の超音波エコー信号力 適切な応力が加わった 2フレーム 分のフレームデータを選択し、変位量算出手段 21bに出力を行う。即ち、変位量算出 手段 21bには、常に 2フレーム分の超音波エコー信号が入力される。
[0058] 次に、変位量算出手段 21bは、フレームメモリ'フレームデータ選択手段 21aの出力 信号である 2フレーム分の超音波エコー信号から、表示手段 20上で設定された ROI20 dに含まれた組織の変位量を、例えば、ブロックマッチング法等により算出する。
[0059] 図 6は、解析領域情報付加手段 21cのブロック構成図である。解析領域情報付加手 段 21cは、前段フレームメモリ 21c— 1と情報付加部 21c— 2、後段フレームメモリ 21c— 3 力 構成される。前段フレームメモリ 21c— 1は、前記変位量算出手段 21bから出力さ れるフレーム単位のデータを保存するものである。情報付加手段 21c— 2は、前段フレ ームメモリ 21 c— 1に格納されたデータに対して、前記 ROI情報演算手段 26に保持さ れた ROI情報をもとに、分割領域を識別するための領域識別情報 43(例えば、分割領 域の境界の座標)を付加するものである。
[0060] 図 7は領域識別情報 43の付加を説明するための図である。前段フレームメモリ 21c
1には、前述の ROI20dの各分割領域にぉ 、て各点の組織の変位量データ 38が順 に格納されている。変位量データ 38は、断層像の各ピクセルにおいて算出された変 位量である。
[0061] 情報付加手段 21c— 2には、 ROI情報演算手段 26から、分割領域の各エリア 20g— 1 、 · · ·、 20g— 6に含まれる超音波ビームの数(例えば「20」ライン)や ROI20dの始点の アドレス情報、深度方向のデータ点数の値等が入力される。これらの値をもとに情報 付加手段 21c— 2は、前段フレームメモリ 11c 1に格納されている変位量データ 38に 対し、分割領域 20g— 1、 · · ·、 20— 6の境界を識別するための領域識別情報 43— 1、 ·
• ·、 43— 5を付カ卩し、後段フレームメモリ 21c— 3に格納する。
[0062] 例えば、エリア 20g—lに対応する変位量データ 38のブロックを 41— 1、エリア 20g—5 に対応する変位量データ 38のブロックを 41 5、エリア 20g— 6に対応する変位量デー タ 38のブロックを 41— 6とすると、情報付加手段 21c— 2は、ブロック 41— 1とブロック 41 —2の間に領域識別情報 43— 1を、 · · 'ブロック 41— 5とブロック 41— 6の間に領域識別 情報 43— 5を付加する。
[0063] こうして、本超音波診断装置 1の変位量演算手段 21は、分割領域 20gごとに識別す る領域識別情報 43を付加した変位量データを算出し、弾性演算手段 22に出力する。
[0064] これにより、超音波診断装置 1は、領域識別情報 43により各信号処理において共通 して各分割領域 20gの境界部分の識別をすることができる。
[0065] 尚、 ROI20d内に分割領域 20gが設定されなければ、領域識別情報 43は付加されな いまま、変位量が弾性演算手段 22へ出力される。
[0066] 弾性演算手段 22は、変位量演算手段 21で算出されたフレーム間の変位量をもとに 歪みやヤング率等の弾性データを算出する。
[0067] 弾性演算手段 22は、変位量演算手段 21で算出されたフレーム間の変位量に対し、 空間微分処理を施すことによって歪みを算出する。この処理を 1フレーム分行うことで
、歪み分布を算出することが可能である。
[0068] また、弾性演算手段 22は、時相 nフレームと n + 1フレーム間でカ卩わる応力を Δ Ρ とし、その際に発生した歪みを Δ εとして、ヤング率 Υを Υ = Δ Ρ/ Δ ε で算出す る。この処理を 1フレーム分行うことで弾性率分布が求められる。
[0069] こうして算出された弾性データは、弾性情報解析手段 23に出力される。
[0070] 弾性情報解析手段 23は、弾性演算手段 22によって算出された弾性データのうち、 実組織以外の弾性データを除去して、実組織の弾性データの代表値を算出すると 共に、実組織のアドレス情報を信号解析手段 17に出力する。
[0071] 図 8は、弾性情報解析手段 23のブロック構成図である。弾性情報解析手段 23は、弾 性データ解析手段 23aと、弾性データ処理手段 23bと安定化表示処理手段 23cから構 成される。
[0072] 図 9は、弾性データ解析手段 23aのブロック構成図であり、図 10は弾性データ解析
手段 23aによる処理の説明図である。
[0073] 弾性データ解析手段 23aは、解析用 1フレームメモリ 23a— 1、弾性データ判定手段 2 3a—2、解析用 2フレームメモリ 23a— 3から構成される。
[0074] 図 10に示すように、解析用 1フレームメモリ 23a— 1には、 ROI20d内の例えば、歪み やヤング率等の弾性データが格納される。 ROI20dには、実組織 51の部分とその部分 に含まれるピクセルに対応した弾性データ 52力 実組織以外の領域 53とその部分に 含まれるピクセルに対応した弾性データ 54が存在する。
[0075] ここで、実組織 51は動脈血管に堆積したプラーク 33であり、実組織以外の領域 53は 動脈血管内を流れる血液 35の領域である。一般的に、実組織以外の領域の弹性デ ータは、データのばらつきが大きい。従って、弾性データの代表値を精度良く求める ためには、実組織 51の弾性データ 52の代表値を求める必要がある。
[0076] そのため、弾性データ解析手段 23aの弾性データ判定手段 23a— 2は、解析用 1フレ ームメモリ 23a— 1に格納された ROI20dの弾性データから、実組織 51の弾性データ 52 と実組織 51以外の領域 53の弾性データ 54を、例えば弾性データの空間的若しくは時 間的ばらつきの大きさに基づいて区別し、実組織 51の弾性データ 52と、実組織以外 の領域 53に含まれるピクセルのアドレス情報データ 55とを取り出し、解析用 2フレーム メモリ 23a— 3に格納する。
[0077] 解析用 2フレームメモリ 23a— 3に格納されたノイズ成分が除去された弾性データ 52 は、後段の弾性データ処理手段 23bに出力され、アドレス情報データ 55は、後述する 信号解析手段 17に出力される。
[0078] これにより、分割領域毎に、実組織の弾性データを高精度に算出することができる
[0079] 図 11は弾性データ処理手段 23bのブロック構成図である。弾性データ処理手段 23b は、フレームメモリ 23b— 1、代表値演算手段 23b— 2、代表値保持手段 23b— 3から構 成される。弾性データ処理手段 23bは、受信した弾性データ 52をフレームメモリ 23b— 1に格納し、代表値演算手段 23b— 2は、弾性データ 52に対して、統計処理を施し、そ の代表値 (例えば、平均値等)を算出する。
[0080] 代表値保持手段 23b— 3は代表値演算手段 23b— 2によって算出された代表値を保
存する。図 4に示すように、 ROI20dが 6つの分割領域 20g— 1、 · · ·、 20g— 6に分割され ている場合、代表値演算手段 23b— 2は、付加された情報をもとに、各々の分割領域 20gにおける代表値の算出を行 ヽ、それぞれの代表値を代表値保持手段 23b— 3に 格納する。
[0081] こうして、代表値保持手段 23b— 3に格納された代表値は、信号解析手段 17に出力 される。
[0082] また、フレームメモリ 23b— 1に格納された弾性データ 52は、安定化表示処理手段 23 cに出力される。
(ステップ 207〜ステップ 209)
信号解析手段 17は、弾性情報解析手段 23から実組織 51以外の領域のアドレス情 報データ 55を受け取り、実組織 51の断層データの代表値を算出する。
[0083] 図 12は信号解析手段 17のブロック構成図である。信号解析手段 17は、断層データ 保持手段 17a、アドレス情報保持手段 17b、断層データ解析手段 17c、弾性データ代 表値保持手段 17eと、分布図作成比較手段 17 ゝら構成される。
[0084] 図 13は、断層データの代表値を算出する処理の説明図である。
[0085] 断層データ保持手段 17aは、超音波断層像演算手段 16によってリアルタイムに演算 される超音波断層像の断層データを一時保持すると共に、リアルタイムに画像ィ匕され たデータを後段の白黒信号情報交換手段 18に出力するものである。
[0086] アドレス情報保持手段 17bは、弾性情報解析手段 23から出力されたアドレス情報デ ータ 55を保持する。
[0087] 断層データ解析手段 17cは、図 13に示すように、断層像データ除去手段 17c— 1と 断層データ代表値算出手段 17c— 2から構成される。弾性データ除去手段 17c— 1は 、アドレス情報保持手段 17bに保持されたアドレス情報データ 55をもとに、断層データ 保持手段に保持された断層データ 61から、実組織 51以外の領域 53に対応するデー タを除去し、実組織 51に対応する断層データ 65を取り出す。
[0088] これにより、分割領域毎に、実組織の断層データを高精度に算出することができる
[0089] 断層データ代表値算出手段 17c— 2は、実組織 51に対応する断層データ (輝度値
データ) 65に統計処理を施し、輝度値に対する代表値 (平均値等)を算出する。算出 された断層データ 65の代表値は、後段の分布図作成比較手段 17fに出力される。
[0090] また、弾性データ代表値保持手段 17eには、弾性情報解析手段 23からの出力であ る弾性データの代表値が保持されており、同様に分布図作成比較手段 17fに出力さ れる。
[0091] 分布図作成比較手段 17fは、入力された断層データの代表値と弾性データの代表 値をもとに分布図を構築し、前記表示手段 20に対し、両値の関係を示す分布図等を 出力する。
[0092] 白黒信号情報交換手段 18は、いわゆるスキャンコンバータであり、信号解析手段 17 の断層データ保持手段 17aに格納されている超音波白黒断層像用の断層データを デジタル信号に変換する AZD変 と、変換された複数の断層データを時系列に 記憶するフレームメモリと、制御コントローラを含んで構成される。白黒信号情報交換 手段 18のフレームメモリに格納された被検体 3内の断層フレームデータを 1画像として 取得し、取得された断像フレームデータをテレビ同期で読み出すものであり、読み出 されたデータは切換え加算手段 19を介して前記表示手段 20に表示される。
[0093] 次に、弾性データの表示について説明する。
[0094] 弾性情報解析手段 23の安定化表示処理手段 23cは、弾性データ処理手段 23b内の フレームメモリ 23b— 1に格納された弾性データ 52を、表示手段 20に安定した画質とし て表示させるため、例えば、算出された歪みが極端に小さい場合など、そのフレーム を除去すると共に前後のフレームによって時間方向にスムージング処理を施すなど の信号処理を行う。
[0095] その後、信号処理された弾性データ 52は、カラー信号情報交換手段 24によりカラー コードに変換される。カラー信号情報交換手段 24は、弾性データ 52に基づいて光の 3 原色すなわち赤 (R)、緑 (G)、青 (B)に変換する。例えば、歪みが大きい弾性データ を赤色コードに変換し、歪みが小さい弾性データを青色コードに変換する。なお、赤 (R)緑 (G)青 (B)の階調は 2δ6階調である。
(ステップ 210)
以上のように算出された、断層データやその代表値、弾性データやその代表値等
は、切替え加算手段 19により指定され切り替えられる様々な表示方法によって表示 手段 20に表示される。
[0096] 以下、表示例についていくつか例を挙げて説明する。
[0097] 図 14は、断層データと弾性データの代表値の分布図の表示例を示す図である。表 示手段 20の画面には、断層像 81、弾性像 83、分布図 85、分布図 87が表示される。
[0098] 断層像 81は、信号解析手段 17の断層データ保持手段 17aに格納された断層データ を基に表示された画像である。
[0099] 弾性像 83は、カラー信号情報交換手段 24によってカラー化された弾性データ 52を 基に、断層像 81に重複させて表示された画像である。
[0100] 分布図 85、分布図 87の横軸は、例えば、 ROI20dに含まれる組織における断層デー タの輝度値を表し、縦軸は ROI20dに含まれる組織における断層データのうちの歪み を表す。
[0101] 分布図 85は、 ROI20d全領域における断層データである輝度値の代表値と、弹性デ ータの代表値との関係を示す点 86を示す。
[0102] 分布図 87は、 ROI20dを 6つの分割領域 20g— 1、 · · ·、 20g— 6に分割した場合のそ れぞれの分割領域における、断層データである輝度値の代表値と弾性データの代 表値との関係を示す点 Pl、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6を示すものである。分布図 87より、群 88に含まれる点 Pl、 P2、 P6は低輝度で歪みが大きいことがわかり、群 89に含まれる 点 P3、 P4、 P5では高輝度で歪みが小さいことがわ力る。
[0103] 図 15は、分布図作成比較手段 17fによる動作、及び表示例を示す図である。
[0104] 図 15に示すように、 ROI20dが 6つの分割領域 20g— 1、 · · ·、 20g— 6に分割されてい る場合、各領域の弾性データの代表値を Sl、 · · ·、 S6とする。これらの代表値 Sl、 · · ·、 S6は分布図作成比較手段 17fに格納されており、代表値同士の比較が指示される と、比較結果 20hとして表示することも可能である。このように、代表値の比をとることに よって、分割領域ごとの組織の柔らかさ等を定量的に評価することも可能である。伹 し、比較する対象はこの限りではない。
[0105] 図 16、図 17、図 18は、弾性データ分布の表示例を示す図である。
[0106] 本超音波診断装置 1では、弾性像の表示方法として、断層像上に弾性像を半透明
重複表示させることもでき、その色調もカラー表示やグレイスケールなど指定すること ができる。
[0107] 図 16は、 ROI20d全体を指定した場合の、 ROI20d内の弾性データの分布を示す弹 性像 111の表示例である。
[0108] また図 17は、 ROI20dが 6つの分割領域 20g— 1、 20g— 2、 20g— 3、 20g— 4、 20g— 5、
20g— 6に分割されている場合の、弾性データの分布を示す弾性像 121— 1、 121— 2、
121— 3、 121—4、 121— 5、 121— 6の表示例である。
[0109] 超音波診断装置 1は、図 17に示す表示例のように、分割領域 20g— 1、 · · ·、 20g-6 のそれぞれにおいて弾性データの最大値、最小値を設定して、分割領域ごとに弾性 データの分布を示す弾性像を表示ことができる。
[0110] また、超音波診断装置 1は、指定された分割領域の弾性像を表示することができる
。例えば、図 18に示す表示例のように、分割領域 20g— 2、 20g— 4を指定して、その分 割領域の弾性像 131— 1、 131—2を表示することができる。
[0111] 以上のように、超音波診断装置 1は、関心領域を複数の解析用領域として分割して 扱うことができる。また、解析結果を分割領域毎に表示することができる。また、超音 波診断装置は、算出した断層データやその代表値、弾性データやその代表値等を 様々な表示方法によって表示することができ、診断による検討を視覚的に容易に行う ことができる。
[0112] こうして、表示手段 20に表示された結果を基に、必要であれば再度 ROIを設定し、 ステップ 204からステップ 210の処理を繰り返し、再度演算を行うこともできる (ステップ 2 11)。
[0113] 尚、本実施の形態では、 ROI20dが矩形であるリニア電子走査型の超音波探触子 13 を例に説明したが、その他の走査方式を採用する探触子にも適用可能である。
[0114] 図 19は探触子 13の種類と ROIの設定方法例を示す図である。
[0115] 図 19 (a)はコンベックス型探触子の ROI73を示す図である。診断対象組織 73を含む コンベックス型の ROI73は、例えば、 4つの分割領域 73— 1、 73— 2、 73— 3、 73— 4に 分割され、前述と同様の解析を行うことができる。
[0116] 図 19 (b)はセクタ型探触子の ROI75を示す図である。診断対象組織 79を含むセクタ
型の ROI75は、例えば、 4つの分割領域 77— 1、 77-2, 77— 3、 77— 4に分割され、前 述と同様の解析を行うことができる。
[0117] このように、本超音波診断装置によれば、診断対象となる組織の弾性情報を精度よ く算出することができ、さまざまな表示方法で視覚化することで、多角的な超音波診 断が可能である。
[0118] 以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態 について説明したが、本発明は力かる例に限定されない。当業者であれば、本願で 開示した技術的思想の範疇内にぉ 、て、各種の変更例又は修正例に想到し得るこ とは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解 される。
Claims
[1] 被検体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、前記超音波探触子からの 出力信号に基づいて糸且織の弾性データを算出する弾性データ算出手段と、 前記 超音波探触子からの出力信号に基づいて組織形態を示す断層データを算出する断 層データ算出手段と、前記弾性データ及び前記断層データを表示する表示手段と、 を備える超音波診断装置において、
前記表示手段上に複数の分割領域力 なる関心領域を設定する関心領域分割設 定手段を備え、
前記弾性データ算出手段による前記弾性データの算出と前記断層データ算出手 段による前記断層データの算出の少なくともいずれかは、前記分割領域ごとに行わ れることを特徴とする超音波診断装置。
[2] 請求項 1に記載の超音波診断装置において、
前記表示手段は、前記分割領域ごとに前記弾性データ及び前記断層データを表 示することを特徴とする超音波診断装置。
[3] 請求項 1に記載の超音波診断装置において、
前記弾性データ算出手段は、前記分割領域ごとに弾性データの代表値を算出す る弾性情報解析手段を備えることを特徴とする超音波診断装置。
[4] 請求項 3に記載の超音波診断装置において、 前記断層データ算出手段は、前 記分割領域ごとに断層データの代表値を算出する信号解析手段を備えることを特徴 とする超音波診断装置。
[5] 請求項 4に記載の超音波診断装置において、
前記信号解析手段は、前記断層データ代表値と前記弾性データ代表値との分布 図を作成し、前記表示手段へ出力する分布図作成比較手段を備えることを特徴とす る超音波診断装置。
[6] 請求項 5に記載の超音波診断装置において、
前記分布図作成比較手段は、前記関心領域全体、又は前記分割領域ごとの分布 図を作成することを特徴とする超音波診断装置。
[7] 請求項 3に記載の超音波診断装置において、
前記表示手段は、前記分割領域ごとに算出した弾性データの代表値の比率を表 示することを特徴とする超音波診断装置。
[8] 請求項 3に記載の超音波診断装置において、
前記弾性情報解析手段は、弾性データに基づき実組織の領域と実組織以外の領 域を区別し、双方のアドレス情報を出力する弾性データ解析手段と、
実組織の領域と実組織以外の領域の弾性データの代表値を算出する弾性データ 処理手段と、を備えることを特徴とする超音波診断装置。
[9] 請求項 8に記載の超音波診断装置において、
前記弾性データ解析手段は、弾性データのばらつきに基づき実組織の領域と実組 織以外の領域を区別する弾性データ判定手段を備えることを特徴とする超音波診断 装置。
[10] 請求項 8に記載の超音波診断装置において、
前記アドレス情報に基づき前記実組織以外についての弾性データ及び断層デー タを除去して演算を行う手段を備えることを特徴とする超音波診断装置。
[11] 請求項 1に記載の超音波診断装置において、
前記弾性データ算出手段は、前記弾性データに前記分割領域の境界を識別する 領域識別情報を付加する解析領域情報付加手段を備えることを特徴とする超音波 診断装置。
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