CN101065067B - 弹性图像显示方法以及超声波诊断装置 - Google Patents

弹性图像显示方法以及超声波诊断装置 Download PDF

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Abstract

本发明的弹性图像显示方法，其特征在于，一边对被检查体(1)施加压迫，一边测量所述被检查体的断层部位的超声波断层数据(2、3、4)，根据该超声波断层数据求出所述断层部位的组织的形变(6)，根据该形变生成所述断层部位的弹性图像并显示于显示装置(11)中(7)，在显示于所述显示装置中的所述弹性图像中设定多个ROI，并对所述各ROI中的所述形变进行指标值化(12)，通过将该指标值显示于所述显示装置中，可以定量评价诊断部位的生物体组织的硬度。

Description

弹性图像显示方法以及超声波诊断装置
技术领域
本发明涉及适于定量评价超声波诊断中的诊断部位的生物体组织的硬度(以下称作弹性)的弹性图像显示方法以及超声波诊断装置。
背景技术
超声波诊断装置，通过超声波探头向被检查体内部发送超声波，从被检查体内部接收与生物体组织的结构相应的超声波的反射回波信号，重新构成例如B模式图像等断层图像并显示用作诊断。
最近，提出了通过手动方法或者机械方法对被检查体施加压迫力，测量超声波图像数据，根据测量时间不同的两个超声波图像的帧数据求出因压迫而产生的生物体各部分的位移，根据该位移数据，生成表示生物体组织的弹性的弹性图像。已知有各种与生物体组织的弹性相关的物理量，例如采用生物体组织的形变或者弹性模量。在此，形变是对作为生物体组织的移动量的位移进行空间微分所得到的相对值，弹性模量是用对生物体组织的各部位作用的应力变化除以位移所得的定量值。
并且，作为弹性图像，已知有例如专利文献1所示的那样，根据形变或者弹性模量对组织的各部位附加红色、蓝色、其它色调信息而彩色化的弹性图像。
然而，由于生物体组织的位移因压迫力的大小而改变，因此即使是同一部位的生物体组织，如果强烈压迫则形变会变大。因此，表示形变的彩色弹性图像，只是表示该彩色弹性图像上的各部位的形变的相对显示，无法定量评价硬度。
因此，在专利文献2中，提出了在B模式图像中设定2个关心区域(ROI)，测量该两个ROI的形变，与各个ROI对应并将形变的数值显示于图像中。由此，通过比较2个ROI的形变，可以相对评价关心部位的硬 度。
即，根据专利文献2所述的技术，将两个ROI设定为认为是癌等肿瘤的部位和不存在肿瘤的部位，对比这两个ROI的形变，相对评价肿瘤等相对于不存在肿瘤的部位的形变。
但是，因B模式像不是显示组织形变的图像，难以识别形变不同的区域，因此采用专利文献2所述的技术，难以适当设定要将形变进行对比的两个ROI的大小以及位置。
并且，在专利文献2中，例如，以正常组织的部位或者硬度个体差异少的生物体组织的部位为基准，由于没有考虑有关通过比率等指标表示认为是肿瘤等病变部的部位的硬度，因此无法定量评价硬度。
专利文献1：JP2000-60853A
专利文献2：US2002/017883A1
发明内容
本发明的目的在于，实现一种可以定量评价诊断部位的生物体组织的硬度的弹性图像显示方法以及超声波诊断装置。
解决上述问题的本发明的弹性图像显示方法及适用了该方法的装置，其特征在于，包含：
超声波探头；
超声波断层数据测量机构，其经由所述超声波探头测量被检查体的断层部位的超声波断层数据；
信号处理机构，其对所测量的所述超声波断层数据进行处理并生成断层图像；
形变运算机构，其根据所测量的所述超声波断层数据，求出所述断层部位的组织的形变；
弹性图像构成机构，其根据该形变，生成所述断层部位的弹性图像；
显示装置，其显示所述断层图像和/或所述弹性图像；
输入机构，其在显示于该显示装置中的所述弹性图像中设定设于正常部位的第一关心区域和要判定的第二关心区域；和
指标化处理机构，其计算出所设定的第一关心区域和第二关心区域的所述形变的平均值之比，并且，将该指标值显示于上述显示装置中。
根据本发明，由于在弹性图像上设定要将与组织的弹性相关的物理量、即形变或者弹性模量等弹性信息进行对比的多个关心区域(ROI)，因此例如可以容易识别形变不同的区域，可以适当设定要对比的多个ROI的大小以及位置。尤其：由于将对比的多个关心区域的物理量相互进行
指标值(例如相互的比)化，并将该指标值显示于显示装置中，因此不论压迫力如何，都可以定量评价关心部位的硬度的不同，与高精度的诊断密切联系。例如，可以以在正常组织的部位或者硬度个体差异少的生物体组织的部位设定的ROI为基准，采用指标表示在认为是肿瘤等病变部的部位设定的ROI的硬度。
另外，关于关心区域，设定第一关心区域、和在包围该第一关心区域的大区域设定的第二关心区域。该第二关心区域，是不包含第一关心区域的区域。从而，由于可以区别恶性区域(第一关心区域)和良性区域(第二关心区域)而设定关心区域，因此可以正确地进行恶性区域相对良性区域的比较，以正确进行其诊断。但是，本发明并非限于此，可以间隔设定第一关心区域和第二关心区域。在任何情况下，作为指标值，都可以采用第一关心区域与第二关心区域的物理量的比。并且，可以采用各关心区域的物理量的平均值的比。
进而，在显示装置中显示物理量的标度(scale)，可以在该标度的与第一关心区域和第二关心区域的物理量对应的位置显示出显示标记。由此，便可以很容易地定量识别第一和第二关心区域的组织的硬度差异。
进而，关心区域，可以设定为在病变部设定的第一关心区域、和在该第一关心区域两侧并在弹性图像的横向间隔设定第二以及第三关心区域。在这种情况下，作为指标值，可以使用第一关心区域的物理量、与第二以及第三关心区域的上述物理量之和的比。由此，即使对各关心区域的加压集中于一方，通过取加压弱的地方与加压强的地方的平均，也可以使应力均衡。
进而，在对弹性图像彩色化并显示的情况下，优选求出各关心区域的物理量的平均值，并将该平均值的最小值和最大值与彩色化的色调信息的动态范围(dynamic range)的上限值和下限值对应。这样，可以提高颜色表示的分辨率。这种情况下，当设定三个以上的关心区域，且在物理量的平均值的最小值与最大值之间存在中间值时，可以可变地设定与该中间值对应的动态范围的水平。由此，通过改变某个关心区域之间的灰度，并将其以多灰度进行显示，从而可以容易地进行视觉观察。
并且，本发明的弹性图像显示方法，并非限于对同一断层部位的多个关心区域的组织的硬度进行对比。例如，对左右手、脚、或乳房等这样被检查体的具有对称性的左右断层部位，分别测量上述超声波断层数据，生成上述左右的断层部位的弹性图像，并显示于显示装置中，在显示于上述显示装置中的上述左右的上述弹性图像中分别设定两个关心区域，求出上述左右的两个关心区域的上述物理量的比，进而求出上述左右关心区域的 上述物理量的比的比值，并显示于上述显示装置中。由此，便可以定量评价左右手、脚、或乳房等对应的部位的组织的硬度差异，可以提高诊断的精度。
进而，就本发明的弹性图像显示方法而言，一边对被检查体施加压迫，一边对多帧测量上述被检查体的断层部位的超声波断层数据，根据该多帧的超声波断层数据求出与上述断层部位的组织的弹性相关的物理量的时间变化，根据该物理量的时间变化，生成上述断层部位的弹性图像的动态图像，并显示于显示装置，在显示于上述显示装置上的上述弹性图像的静态图像上设定至少两个关心区域，将上述各关心区域的上述物理量的时间变化显示于上述显示装置中。
由此，便可以确切地执行对应于压迫力的变化而变化的形变的各关心区域的定量对比。在这种情况下，可以对各关心区域的物理量进行指标值化，将该指标值的时间变化显示于显示装置中。并且，还可以将对多帧依次相加各关心区域的指标值而得到的加和值的变化显示于显示装置中。进而，求出多帧的各关心区域的指标值的时间平均，并显示于显示装置中。
实施上述本发明的弹性图像显示方法的本发明的超声波诊断装置，其结构包含：超声波断层数据测量机构，其一边通过超声波探头向被检查体施加压迫一边测量上述被检查体的断层部位的超声波断层数据；信号处理机构，其对所测量的上述超声波断层数据进行处理并生成断层图像；弹性信息运算机构，其根据所测量的上述超声波断层数据求出与上述断层部位的组织的弹性相关的物理量，根据该物理量生成上述断层部位的弹性图像；显示装置，其显示上述断层图像和/或上述弹性图像；输入机构，其在显示于该显示装置中的上述弹性图像的静态图像中设定多个关心区域；和指标化处理机构，其对所设定的上述各关心区域的上述物理量进行指标值化并使之显示于上述显示装置中。
另外，其结构还可以包含：加压控制机构，其支持超声波探头，并且对通过该超声波探头向被检查体施加的压迫进行加减；和固定机构，其对该加压控制机构进行支持。由此，不论被检查体的回弹力如何，由于可以以相同的压力、相同的速度对生物体组织施加压迫，因此可以得到再现性以及评价性优良的形变弹性图像，可以使本发明的与弹性相关的物理量的 指标值稳定化。
附图说明
图1是示出应用本发明的弹性图像显示方法而成的超声波诊断装置的一个实施方式的概略结构的图。
图2是示出本发明的弹性图像显示方法的一个实施方式的处理步骤的流程图。
图3是示出弹性图像的显示例的图。
图4是示出弹性图像的其它显示例的图。
图5是示出图4的显示图像的一例中色标的显示例的图。
图6是示出ROI的设定法的其它例的图。
图7是示出ROI的设定法的其它例的图。
图8A是示出各ROI的形变的时间变化的显示例的图。
图8B是示出各ROI之间的形变比的时间变化的显示例的图。
图8C是将各ROI之间的形变比的时间变化相加并显示的显示例的图。
图9A是示出各ROI的形变或弹性模量的时间变化的显示的一例的图。
图9B是示出各ROI的形变或弹性模量的时间变化的显示的其它例的图。
图10是示出将弹性图像与适于各ROI的形变平均值的比的曲线图显示于同一画面上的形态的图
图11是示出图10的显示形态的变形例的图。
图12A是示出一般的动态范围的设定例的图。
图12B是示出本发明的动态范围的设定例的一个实施方式的图。
图12C是示出本发明的动态范围的设定例的其它实施方式的图。
图13是说明本发明的弹性图像显示方法的其它实施方式的特征的图。
图14是示出本发明的超声波诊断装置的自动加压装置的一个实施方式的图。
图15是示出固定图14的探头的加压系统的详细结构的图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1表示本发明的一个实施方式的超声波诊断装置的概略结构，图2表示本发明的一个实施方式的弹性图像显示方法的处理步骤的流程图。如图1所示，本实施方式的超声波诊断装置，其结构具备：与被检查体1接触所采用的超声波探头2、超声波收发部3、调相加法电路4、断层图像构成部5、形变运算部6、弹性图像构成部7、图解(graphic)部8、色标产生部9、图像的合成部10、图像显示器11、控制运算部12、和键盘13。
探头2配设多个振子而形成，具有对被检查体1的规定断层部位进行电子光束扫描，并在与被检查体1之间收发超声波的功能。
超声波收发部3，其构成为，经由探头2以时间间隔向被检查体1的规定断层部位反复发送超声波，同时接收来自该断层部位的反射回波信号。即，具有如下功能：在发送信号时，驱动探头2生成用于产生超声波的发送脉冲，并且将所发送的超声波的会聚点设定在某个深度。而且，在接收时，将由探头2所接收的反射回波信号按规定的增益进行放大并生成RF信号、即接收信号。
调相加法电路4，输入由超声波收发部3所放大的RF信号并与相位匹配并相加，按时间序列生成作为对多个会聚点会聚的超声波断层数据的RF信号数据。
由这些探头2、超声波收发部3以及调相加法电路4，构成超声波断层数据测量机构，该机构通过探头2向被检查体1施加压迫，同时测量被检查体的断层部位的超声波断层数据。
断层图像构成部5，构成对超声波断层数据进行处理并生成断层图像的信号处理机构，根据从调相加法电路4输出的RF信号数据，重新构成被检查体1的断层部位的浓淡断层图像、例如黑白断层图像。即，断层图像构成部5，其构成包含信号处理部和黑白扫描转换器。信号处理部，输入来自调相加法电路4的RF信号数据并进行增益补正、日志压缩、检波、 轮廓强调、滤波处理等信号处理，而得到断层图像数据。并且，黑白扫描转换器，其结构包含：A/D变换器，其将来自信号处理部的断层图像数据变换成数字信号；帧存储器，其按时间序列存储变换后的多个断层图像数据；和控制器等。另外，断层图像构成部5，获得保存在黑白扫描转换器或帧存储器中的被检查体1内的断层帧数据作为一个图像，并视频同步读出所获得的断层图像帧数据。
形变运算部6，根据从调相加法电路4输出的RF信号数据，测量被检查体1的断层部位的生物体组织的位移，如后所述，求出形变。弹性图像构成部7，其构成包含弹性数据处理部以及彩色扫描转换器，根据由形变运算部6所求出的形变重新构成彩色弹性图像。即，由形变运算部6和弹性图像构成部7构成弹性信息运算机构，该机构根据超声波断层数据求出作为与断层部位的组织的弹性相关的物理量之一的形变，根据该物理量生成断层部位的弹性图像。
图解部8，对超声波信号以外的图像进行描绘。如后所述，色标产生部9，产生弹性图像的形变的色标。合成部10，将从断层图像构成部5输出的黑白断层图像、从弹性图像构成部7输出的彩色弹性图像、从图解部8输出的弹性数据等数据图像、和从色标产生部9输出的色标，合成在规定的地址上。图像显示器11，显示由合成部10所合成的合成图像。另外，合成部10，其结构具备帧存储器、图像处理部、和图像选择部，根据由控制运算部12提供的指令选择并合成所输入的黑白断层图像、彩色弹性图像、数据图像和色标。
控制运算部12，按照预先设定的处理步骤，或者按照从键盘13适当输入的指令，控制上述各构成要素。键盘13，成为各种设定用的接口。特别是本实施方式的键盘13，构成在显示于图像显示器11上的弹性图像的静止图像中设定多个关心区域的输入机构。并且，控制运算部12，其结构包含指标化处理机构，该机构经由键盘13将设定在弹性图像中的各关心区域的形变相互指标值化，并经由图解部8显示于图像显示器11上。
接着，根据图2的流程图所示的处理步骤说明本实施方式的超声波诊断装置的详细结构以及动作。由于超声波诊断装置的基本动作是周知的，因此以与本发明的弹性图像显示方法相关的功能以及动作为中心进行说 明。
(步骤S1)
形变运算部6，其构成包含RF信号选择部以及位移运算部，被设置为在调相加法电路4的后段有分支。RF信号选择部，其构成包含帧存储器和选择部。该RF信号选择部，将来自调相加法电路4的多个RF信号数据保存在帧存储器中，从所保存的RF信号帧数据组中通过选择部选出一组RF信号帧数据、即测量时间不同的两个RF信号帧数据。
例如，RF信号选择部，将根据图像的帧频率从调相加法电路4将按时间序列生成的RF信号数据依次保存在帧存储器内。并且，根据来自未图示的控制部的指令，由选择部选择当前所保存的RF信号帧数据(N)作为第一数据。与此同时，在时间上为过去所保存的RF信号帧数据组(N-1、N-2、N-3……、N-M)中选择一个RF信号帧数据(X)。在此，符号N、M、X为赋予RF信号帧数据的指标号码，为自然数。
(步骤S2)
形变运算部6的位移运算部，从一组RF信号帧数据求出生物体组织的位移等。例如，位移运算部，对由RF信号选择部所选择的一组RF信号帧数据(N)以及RF信号帧数据(X)执行一维或二维的相关处理，求出与移动矢量(位移的方向和大小)相关的一维或者二维位移分布，该移动矢量表示与断层图像的各点对应的生物体组织的位移。在此，移动矢量的检测采用块匹配(block matching)法。
(步骤S3)
通过对由步骤S2所求出的生物体组织的移动量的位移进行空间微分，从而计算出形变。即，若令由位移运算部所测量的位移为ΔL，则通过对ΔL进行空间微分便可以算出形变(S)，因此采用式S＝ΔL/ΔX便可以求出。
在此，所谓块匹配法，是指将图像分成由例如N×N个像素组成的块，着眼于关心区域内的模块，从之前的帧中找出与所注意的块最近似的块，参照该块进行预测编码化即根据差分决定标本值的处理，是周知的方法。
并且，在本实施方式中，虽然以求出形变作为弹性信息的情况为例作了说明，但本发明并非限于此，可以求出弹性模量作为弹性信息。弹性模量，由于通过用压力的变化除以移动量的变化便能计算，因此需要求出作 用于生物体组织的各部位的压力(应力)。即，例如，令由位移运算部所测量的位移为ΔL，令由未图示的压力测量部所测量的压力为ΔP，根据式Ym＝(ΔP)/(ΔL/L)便可以算出作为弹性模量之一的杨氏模量Ym。根据该杨氏模量Ym求出与断层图像的各点对应的生物体组织的弹性模量，因此可以连续得到二维弹性图像数据。另外，所谓杨氏模量，是指对物体施加的单纯拉伸应力、和与拉伸平行产生的形变对应的比值。
(步骤S4)
弹性图像构成部7的弹性数据处理部，将从形变运算部6按时间序列输出的弹性帧数据保存在帧存储器中，根据未图示的控制部的指令对所保存的帧数据进行图像处理。弹性图像构成部7的色标转换器，根据从弹性数据处理部输出的弹性帧数据，变换成赋予了色调信息的图像数据。即，彩色扫描转换器，根据弹性帧数据，变换成赋予了光的三原色的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的图像数据。例如，将形变大的弹性数据变换成红色代码，同时将形变小的弹性数据变换成蓝色代码。另外，红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的灰度为256,255是指以大亮度显示，相反0是指完全没有显示。该彩色扫描转换器中经由控制运算部12连接键盘13等操作部，通过该操作部控制弹性图像的色泽等。并且，可以在探头2中附加压力计(未图示)，设置对用探头2压迫被检查体1的压力进行测量的压力测量部(未图示)。
合成部10，将从断层图像构成部5、弹性图像构成部7以及图解部8输出的图像数据保存在帧存储器中。并且，合成部10的图像处理部，将保存在帧存储器中的断层图像数据和弹性图像数据以与控制部的指令相应的设定比例相加并合成。因此，合成图像的各像素的亮度信息以及色调信息，是以设定比例将黑白断层图像和彩色弹性图像的各信息相加后的信息。进而，合成部10的图像选择部，根据控制部的指令从帧存储器内的断层图像数据和弹性图像数据以及图像处理部的合成图像数据中选择显示于图像显示器11中的图像并显示。
(步骤S5)
从键盘13输入指令，使弹性图像显示于图像显示器11上，并且在任意时刻停止(freeze)所显示的弹性图像，并在因停止而静止的弹性图像 上，例如如图3所示，设定要对比弹性的两个关心区域ROI1、ROI2。例如，将ROI1设定在包围ROI2的大区域。即，在弹性图像中生物体组织的形变小(硬)、认为是肿瘤等病变的部位设定ROI2。并且，为了与ROI2的形变进行对比，在弹性图像上认为是正常部位的区域中设定作为指标的基准的ROI1，将其设定在包围ROI2的大区域。在此，ROI2是不包含ROI1的区域。另外，如图3所示，控制运算部12，将如图3所示用白色虚线等表示从键盘13输入设定的ROI1、ROI2的指令向图解部8输出。并且，设定ROI的图像可以成为在黑白的B模式像中重叠彩色的弹性图像的合成图像。另外，虽然图3是由黑白显示的，但实际上是由红色或蓝色等着色显示的，可以容易地诊断肿瘤等病变部的扩展或大小。
(步骤S6)
控制运算部12包含指标化处理机构，该机构计算出在图3的弹性图像中设定的ROI1和ROI2内的各个形变，进而计算该形变平均值ROI1_AVE和ROI2_AVE。并且，控制运算部12，除以与形变运算相关的一组RF信号帧数据(N)(X)的帧之间的时间，计算出每单位时间的形变平均值AVE，传送给图解部8，并画面显示表示颜色和形变的大小关系的色标。这时，如图4所示，在色标上或者其附近用箭头等显示作为彩色扫描转换器的基准的平均值的位置。另外，如图5所示，色标将形变平均值AVE的X倍作为颜色值的上限值，并对其以下的值进行线性彩色扫描转换而构成色标。
接着，控制运算部12从形变平均值ROI1_AVE和ROI2_AVE计算出形变比COMP。即，形变比COMP，是作为与组织的弹性相关的物理量(硬度)的ROI1和ROI2中的形变的平均值的比，是指对ROI1_AVE和ROI2_AVE相互进行指标化后的指标值。
(步骤S7)
接着，控制运算部12将运算结果传送给图解部8，如图3、图4所示，将显示窗40显示于画面的右下部，在显示窗40内显示形变平均值以及形变比。即，在显示窗40内显示ROI1_AVE＝0.5％、ROI2_AVE＝0.1％、COMP＝0.2。
在此，虽然关心区域ROI1、ROI2是分别独立的关心区域，但在它们 如图3所示重叠的情况下，从ROI1中除掉ROI2的部分，可以算出形变以及其平均值。
在上述中，在断层图像中生物体组织的形变小(硬)、认为是肿瘤等病变的部位设定ROI2，但也可以取色标为基准自动设定ROI2。在色标中设定箭头41，检测比所设定的箭头41硬的一侧的色调。并且，设定与该所检测的色调对应的区域为ROI2。这样，肿瘤部利用硬区域的性质，有效设定ROI2。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，计算出ROI1、ROI2的形变比(硬度比)并进行画面显示，因此通过比较所关心的部位的组织的硬度，便可以定量诊断病变部等的硬度。例如，癌与脂肪相比具有10倍以上的形变比，因此通过将ROI1设定在脂肪层，将ROI2设定在认为是癌等病变部的部位，并算出其比率，从而作为癌的一种确诊方法是有用的。并且，也可以将比较稳定地存在脂肪层的部位、例如距体表2～3cm的深度的一定区域自动设定作为ROI1。
并且，如图4所示，在色标的旁边、或者重叠并与ROI1和ROI2内的形变的平均值对应的位置，显示箭头等指示标记，从而便可以在视觉上且非数值上识别ROI1和ROI2的形变的相对关系。即，可以详细得知ROI2 内的形变平均值的大小和颜色之间的关系。
并且，如果设定ROI2为点，则虽然该点是某个位置的形变，但由于显示于画面上，或者用色标在与该形变的大小颜色对应的位置上显示箭头，因此用户可以得知更细微的形变的详细情况。
(第二实施方式)
在上述实施方式中，虽然就设定两个硬度比被比较的对象的ROI的情况作了说明，但本发明并非限于此，在控制运算部12以及键盘13中，可以产生任意个数对比对象ROI。并且，在该情况下，可以将多个ROI的形变相互指标值化。
参照图6，说明设定三个ROI的情况。如图所示，在弹性图像或者弹性图像与B模式图像的合成图像上，设定ROI1，在与ROI1横向离开的位置上下ROI2、ROI3。并且，对那些ROI中的形变或者其平均值相互进行指标值化，将该指标值显示于图像显示器11上。
下面表示这种情况下的指标值的例子。
(1)ROI之间的形变平均值的比
Ratio(1)＝ROI1_AVE/ROI3_AVE
Ratio(2)＝ROI2_AVE/ROI3_AVE
(2)ROI的形变的加和值的比
Ratio(3)＝∑ROI1/∑ROI3
Ratio(4)＝∑ROI2/∑ROI3
(3)多个ROI的组合的比
Ratio(5)＝(ROI1+ROI2)/ROI3
在此，采用图7说明以(3)的多个ROI的组合比进行指标值化的一例。图7模式地表示给予压迫的探头2与弹性图像之间的关系。即，与探头2的大范围相对应，在图像的横向间隔设定ROI1、ROI3、ROI2，在认为是病变部的部位设定正中间的ROI3的例子。
如图7所示，在通过探头2手动施加压迫的情况下，有时在探头2的长度方向施加的压迫力F1～F3会变得不均匀。如果压迫力的大小不同，则即使生物体组织的硬度相同，也会变成形变不同的值，因此，即使例如ROI1、ROI2的组织相同，ROI1/ROI3的比、与ROI2/ROI3的比也会变成不同的值。因此，如上述(3)所示，通过以Ratio(5)＝(ROI1+ROI2)/ROI3 为指标，从而可以补偿压迫力F1、F3的大小差异。
(第三实施方式)
在上述第一、第二实施方式中，虽然就对对比对象的多个ROI的形变进行指标值化，并显示于图像显示器11上的例子作了说明，但本发明并非限于此，如图8A或者图8B所示，可以采用曲线图表示ROI1、ROI2、ROI3的形变或者形变比的时间变化。另外，本实施方式的ROI的配置，与图6相同。
即，如图8A或者图8B所示，根据按时间序列测量的多个帧的超声波测量数据求出形变或者形变比，通过将这些时间变化曲线图化并显示， 从而可以识别各ROI的硬度差异而不会出错。
有关图8B详细进行说明。在此，为了方便说明，将ROI1和ROI3作为正常部，将ROI2作为肿瘤部，由于ROI1/ROI3是正常部之间的比，因此形变平均值的比值几乎为1。并且，由于肿瘤部的形变相对正常部的形变较小，因此ROI2/ROI3的形变平均值的比值是小于1的值。这样，通过预先确定作为正常部的ROI3，并进行各区域与ROI3之间的比较，从而便可以判别各区域是正常部还是肿瘤部。并且，该要判断的区域的设定，可以通过键盘13等任意执行，如果设定ROI，则根据以ROI3为基准的形变平均值的比，由控制运算部12执行正常部、肿瘤部的判定。该判定结果通过文字或在ROI内用颜色显示，而显示于画面上。在用颜色显示的情况下，例如，如果判定要判定的区域为正常部(比值几乎为1)，则该区域显示为绿色，或者如果判定为肿瘤部(比值为小于1的值)，则该区域显示为橙色。即，控制运算部12具备判定机构而构成，该机构根据各ROI相互的形变平均值的比，判定各ROI的组织是否为正常并显示判定结果。
并且，在理论上，这些形变比在时间序列上是恒定的值。在形变比按时间序列改变的情况下，由于压迫等会引起误差，因此可以催促操作者再次进行压迫。
并且，如图8C所示，如果将按每帧求出的形变比相加，并与相加帧数对应而图形显示该加和值，则能明确ROI1/ROI3与ROI2/ROI3的比的差异。
即，在本实施方式中，给被检查体1施加压迫，同时对多帧测量断层部位的超声波断层数据，根据该多帧的超声波断层数据，求出作为与断层部位的组织的弹性相关的物理量的形变的时间变化。并且，根据该形变的时间变化，生成断层部位的弹性图像的动态图像，并显示于显示装置上，在所显示的弹性图像的静止图像上设定至少2个ROI，并显示各ROI中的形变的时间变化。由此，可以确切地进行根据压迫力的变化而改变的形变的各ROI的定量对比。
在图9A中，表示在形变曲线图的形变或弹性模量的显示轴中，由于ROI1的形变与ROI2、ROI3相差甚远，因此省略ROI1与ROI2之间的形变或弹性模量的显示，而自动调整显示宽度的形态。通过该形态，即便是正 常部与肿瘤部的比较，也可以在一个画面内显示形变或弹性模量。
并且，图9B表示在形变曲线图的形变或弹性模量的显示轴中，由于所有的ROI的形变集中在中央，因此省略上下形变的显示，而自动调整显示宽度的形态。通过该形态，便可以扩大比较范围，在一个画面内显示形变或弹性模量。
图10是示出在图像显示器11中在同一画面上显示弹性图像30和适于各ROI的形变平均值的比的曲线图31的形态的图。在画面的上部显示弹性图像30，在下部显示曲线图31。从而，可以相对地识别对应于弹性图像30且适于ROI的形变的平均值的比，可以一边按时间序列确认比的值，一边观察弹性图像。宽度调整箭头32对弹性图像30的上下间隔进行调整。如果缩小宽度调整箭头的宽度，则弹性图像30缩小，相反，如果扩大宽度调整箭头的宽度，则弹性图像30扩大。即，作为弹性信息运算机构的形变运算部6，根据按时间序列测量的多个超声波断层数据生成多个弹性图像，将所生成的弹性图像与显示于图像显示器11上的断层图像在同一画面上重叠显示，并且在同一画面上显示ROI的形变的平均值的比的变化。
图11是示出在图10的形态中在形变平均值的比的曲线图31中显示时相条35，显示与时相条35对应的弹性图像30的形态，或者执行规定间隔的循环再生(loop playback)的形态的图。通过用键盘13等在横方向上移动时相条35，从而控制运算部12使之显示与任意时间相位对应的弹性图像30。例如，根据ROI的形变平均值的比的曲线图，从曲线图的斜率、最大点或者最小点中找出压迫最适当的时间相位，并显示与压迫最适当的时间相位对应的弹性图像30。即，作为弹性信息运算机构的形变运算部6，根据按时间序列测量的多个超声波断层数据生成多个弹性图像，在通过输入机构操作对显示于图像显示器11上的多个弹性图像的测量时间相位进行指定的时相条35时，将与所指定的测量时间相位对应的弹性图像显示于图像显示器11上。
并且，指定规定间隔的开始帧与结束帧，放大时间轴的显示并进行循环再生。箭头36是表示开始帧与结束帧的符号。当在时间轴上显示不了所有帧时，用时相条35滚动时间轴。
(第四实施方式)
参照图12A～图12C，说明本发明的弹性图像显示方法的其它实施方式的特征。通过根据各指标值可变地设定在将与第一～第三实施方式中求出的形变有关的各指标值着色显示的情况下的动态范围，从而可以提高着色显示的分辨率。
即，如图12A所示，以往的动态范围是在形变可取的理论值的整个范围内，线性分配颜色值。与此相对，在本实施方式中，例如在如图3所示设定两个ROI1、ROI2的情况下，如图12B所示，将各ROI的形变的平均值的小值与大值与分别彩色化的色调信息的动态范围的下限值和上限值对应。由此，可以提高着色表示的分辨率。并且，例如，在如图6所示设定3个ROI1、ROI2、ROI3的情况下，如图12C所示，将各ROI的形变的平均值的最小值和最大值与动态范围的下限值和上限值对应。并且，例如关于形变的平均值表示中间值的ROI3，通过将颜色值设定为适当的大小，并将动态范围设为非线性，从而便可以使注意部位的着色显示的分辨率提高。
(第五实施方式)
参照图13，说明本发明的弹性图像显示方法的其它实施方式的特征。在上述第一～第四实施方式中，就对比同一断层部位的多个ROI的组织的硬度的情况作了说明。但是，本发明并非限于此，通过对例如左右手、脚或乳房等那样被检查体的具有对称性的左右断层部位，分别测量超声波断层数据，生成左右断层部位的弹性图像并对比，从而便可以诊断异常部位等。
即，如图13所示，在左右弹性图像中分别设定两个层1、层2作为关心区域(ROI)。并且，按照如下求出左右两个层1、层2的形变比。
L_ratio＝左层1/左层2
R_ratio＝右层1/右层2
并且，进一步还可以按照如下求出左右ROI的形变比的比。
Comp＝L_ratio/L_ratio
根据本实施方式，可以定量评价左右手、脚或乳房等对应部位的组织的硬度差异，可以提高诊断的精度。
(第六实施方式)
采用图14、15，说明本发明的超声波诊断装置的其它实施方式。如上所述，生物体组织的形变因压迫条件而变动。因此，在本实施方式中，设置一种自动加压装置，得到再现性以及评价性优良的形变弹性图像，该装置不论被检查体1的回弹力如何，都可以以相同的压力、相同的速度压迫生物体组织。
图14表示可以进行对被检查体1施加的由探头2产生的压迫的加减的加压系统50的一例。加压系统50：固定在床52等上不动的杆51、和由杆51支持的探头保持部53。并且，加压系统50不使检查者接触被检查体1，而是通过操作一个按钮进行由探头2产生的压迫的加减。特别是加压系统50，考虑了来自被检查体1的回弹力，在探头保持部53上固定要获得组织弹性图像的探头2，根据控制命令，探头保持部53通过步进马达等进行反复控制以使探头2以恒定速度且恒压上下运动。
图15是示出保持探头2的探头保持部53的概念结构的图。由图可知，探头保持部53被固定在杆51上。在探头保持部53中设置有步进马达等驱动机构55。探头2通过螺钉等把持机构被固定在驱动机构55上。使探头2上下活动的速度和压力，通过范围切换是可以变动的。即，探头保持部53构成加压控制机构，杆51构成支持加压控制机构的固定机构。
使如此构成的加压系统50与超声波诊断装置连动，并在超声波诊断装置进行切换。另外，还设计程序实现如下操作，即如果发出一次指令，则会持续上下活动直至按压停止按钮或者发生加压。
以往提出的自动加压系统，由于没有考虑来自被检查体1的回弹力，因此如果生物体很硬，则会受到相应的回弹力，所得到的数值数据便难以加工。
关于这点，根据本实施方式，即使受到来自被检查体1的生物体的回弹力，也可以以相同的压力以及相同的速度压迫被检查体1，因此可以获得再现性或评价性优良的组织弹性图像或其数据。其结果为，有关各部位，可以使在以恒定的速度加压时得到的形变的值稳定化，因此可以提高例如在鉴别癌的良性、恶性时的精度。
以上，关于本发明的弹性图像显示方法的特征，虽然以组织的形变为 例作了说明，但本发明并非限于此，也可以采用弹性模量作为与组织的弹性相关的物理量。

Claims (14)

1.一种超声波诊断装置，包含：
超声波探头；
超声波断层数据测量机构，其经由所述超声波探头测量被检查体的断层部位的超声波断层数据；
信号处理机构，其对所测量的所述超声波断层数据进行处理并生成断层图像；
形变运算机构，其根据所测量的所述超声波断层数据，求出所述断层部位的组织的形变；
弹性图像构成机构，其根据该形变，生成所述断层部位的弹性图像；
显示装置，其显示所述断层图像和/或所述弹性图像；
输入机构，其在显示于该显示装置中的所述弹性图像中设定设于正常部位的第一关心区域和要判定的第二关心区域；和
指标化处理机构其计算出所设定的第一关心区域和第二关心区域的所述形变的平均值之比。
2.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，所述显示装置将所述形变的平均值之比，与所述断层图像和/或所述弹性图像一同显示。
3.根据权利要求1或2所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述指标化处理机构，在所述显示装置中显示所述形变的标度，在该标度中的与第一关心区域和第二关心区域的所述形变的平均值对应的位置显示显示标记。
4.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述指标化处理机构，求出所述第一、第二关心区域的所述形变的平均值，将该平均值的最小值和最大值与彩色化的色调信息的动态范围的下限值和上限值对应。
5.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，所述显示装置显示所述形变的平均值之比的时间变化。
6.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述指标化处理机构，将多帧图像的所述各关心区域的所述形变的平均值之比依次相加得到的加和值的变化显示于所述显示装置中。
7.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述第二关心区域是包围所述第一关心区域的大区域。
8.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，
所述第二关心区域与所述第一关心区域间隔设定。
9.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，所述第一关心区域被设定在所述被检查体的脂肪层。
10.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，所述第一关心区域被设定在所述被检查体的存在脂肪层的区域。
11.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，
具备根据所述形变的平均值之比判定所述第二关心区域的组织是否正常的判定机构。
12.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，所述指标化处理机构，根据由2组所述第一和所述第二关心区域算出的2个所述形变的平均值之比，来算出所述形变的平均值之比的比值。
13.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，具备：
加压控制机构，其支持所述超声波探头，并且对通过该超声波探头对所述被检查体施加的压迫进行加减；和
固定机构，其对该加压控制机构进行支持。
14.一种弹性图像显示方法，其中包括：
一边对被检查体施加压迫，一边根据所获得的超声波断层数据求出断层部位的组织的形变的步骤；
根据该形变生成所述断层部位的弹性图像并显示的步骤；
在所显示的所述弹性图像中设定设于正常部位的第一关心区域和要判定的第二关心区域的步骤；
算出所设定的第一关心区域和第二关心区域的所述形变的平均值之比的步骤。
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