具体实施方式
以下,参照附图详细说明本发明的超声波诊断装置以及利用该超声波诊断装置的测量方法的实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明的超声波诊断装置的实施方式1的框图。
图1所示的超声波诊断装置100具备控制器40。该控制器40包括:超声波收发处理部2、断层像处理部3、心脏舒张末期检测部4、测量对象帧选择部5、可测量区域提取部6、测量处理部7、控制部8以及图像合成部9。在本实施方式中,超声波诊断装置100不具备探头1,能够连接通用的探头1。不过,超声波诊断装置100也可以具备探头1。
超声波收发处理部2、测量对象帧选择部5、控制部8、图像合成部9,例如由利用了各种电子部件等的公知的硬件来实现。此外,断层像处理部3、心脏舒张末期检测部4、可测量区域提取部6、测量处理部7既可以由软件构成,也可以由硬件构成。在它们由软件构成的情况下,由超声波收发处理部2生成的接收信号也可以是数字信号。控制部8例如由微型计算机等的运算器和软件等构成。
探头1具有超声波振子,通过超声波振子,对包含测量对象部位在内的被检体发送超声波,并且接收其反射超声波,变换为电信号。另外,在实施方式1中,由于将IMT作为测量对象来进行说明,因此在此所说的测量对象部位是指图16所示的IMT测量范围30。
超声波收发处理部2被构成为能够拆装探头1。在规定的定时对探头1的超声波振子提供驱动脉冲,进行驱动探头使其发送超声波的发送处理。此外,从探头1接受接收反射超声波并进行变换而得到的电信号,并进行该电信号的放大、检波等超声波的断层像的构建等所需的接收处理,由此来生成接收信号。超声波收发处理部2反复连续地进行发送处理,依次生成接收信号,根据所生成的接收信号生成多个帧。另外,在此所说的帧是指,构成1枚断层像所需要的一个总的接收信号,或者,基于这一个总的接收信号而构建的1枚断层像。
断层像处理部3接受由超声波收发处理部2生成的接收信号,进行接收信号的坐标变换等,按照每个帧依次构建作为超声波图像的二维图像的断层像。例如,依次构建图16所示那样的断层图像。如图16所示,通过在x方向上扫描超声波束,能够按照每个超声波束的前进路线即声线(用虚线表示)得到基于反射超声波的接收信号,构成1个帧的断层图像。
心脏舒张末期检测部4根据由超声波收发处理部2生成的接收信号,对心脏舒张末期的定时进行检测。具体来说,首先对由超声波收发处理部2生成的接收信号进行处理,提取作为测量对象的血管的搏动信息。另外,在此所说的血管的搏动信息例如可以列举血管的内径变化。此外,心脏舒张末期的定时是指,心脏的舒张期的最后的定时,即心脏的收缩即将开始之前的定时。
测量对象帧选择部5在由断层像处理部3生成的多个帧的断层像中,选择成为IMT测量的对象的至少2个以上的测量对象帧。在实施方式1中,将包含由心脏舒张末期检测部4检测出的心脏舒张末期在内的、其前后的规定期间内所包含的多个帧选择为测量对象帧。
可测量区域提取部6,按照每个测量对象帧,在各个测量对象帧中的测量对象部位中,提取能够充分进行测量处理的区域。
测量处理部7将由可测量区域提取部6提取出的能够进行测量处理的区域作为对象,进行规定的测量处理。在IMT测量的情况下,首先,在IMT测量范围30内,检测成为测量对象的颈动脉20的内腔内膜边界26和中膜外膜边界27这2种血管边界,将检测出的内腔内膜边界26与中膜外膜边界27之间的距离作为IMT值而算出,由此来进行测量处理。IMT值既可以是IMT测量范围30内的内腔内膜边界26与中膜外膜边界27之间的距离的最大值即maxIMT、或者平均值即meanIMT,也可以是基于其他算术结果或统计处理的IMT。
控制部8对各模块进行控制,并且将测量处理部7的测量结果确定为IMT测量值。此外,也可以控制成如下:在操作者确定为IMT测量值时自动过渡到冻结状态,以使得操作者在后述的显示器10中能够确认确定了IMT测量值的结果后的断层像。另外,在此所说的冻结状态,在超声波诊断装置的领域中一般是指停止超声波的收发,使图像显示静止的状态。在本实施方式中,除了停止超声波的收发并使图像显示静止的状态之外,还意味着仅进行了收发的停止和图像显示的静止中的任意一方的状态。
图像合成部9构成为能够连接显示器10,对由断层像处理部3生成的断层像和测量处理部7的测量结果进行合成,使得能够显示在所连接的显示器10上。
显示器10是与图像合成部9连接,对其图像信号进行显示的监视器。
接着,以IMT测量为例对实施方式1所示的超声波诊断装置100的动作进行说明。图2所示的流程图表示实施方式1的超声波诊断装置100的典型的动作。
在步骤S101中,超声波收发处理部2进行超声波信号的发送控制、接收控制,通过对探头1进行驱动来发送超声波。此外,对从被检体即颈动脉反射而由探头1接收的反射超声波,与一般的超声波诊断装置同样地进行信号处理,生成接收信号,根据所生成的接收信号来构成1个帧的接收信号。构成了帧的接收信号被发送到断层像处理部3以及心脏舒张末期检测部4。该操作在不同的时间进行多次。即依次构成1个帧的接收信号。
接着,在步骤S102中,从超声波收发处理部2发送来的接收信号被断层像处理部3处理,构建多个与每个不同时间的帧对应的断层像。
然后,在步骤S103中,心脏舒张末期检测部4对从超声波收发处理部2发送来的接收信号进行解析,提取血管的搏动信息,并对心脏舒张末期的定时进行检测。在检测出的定时不是心脏舒张末期的情况下,再次返回步骤S101继续进行超声波的收发处理。在检测出的定时是心脏舒张末期的情况下,进入下一个步骤(步骤S104)。
另外,该心脏舒张末期例如可以利用日本国专利第4189405号中记载的技术来进行检测。参照图3(a)以及(b)具体说明检测该心脏舒张末期的技术。
图3(a)示意性地表示沿着血管的长轴的剖面,(b)表示如图3(a)所示的血管的前壁21的测量点A与后壁22的测量点B之间的距离的变化即血管的内径变化波形。血管与在其内部流动的血液的量、流速对应地进行收缩。在心脏的收缩期血流速度变快且血压变高,因此该收缩期的血管的内径(上述的测量点A与测量点B之间的距离)变大,并且血管壁的厚度变小。另一方面,在心脏的舒张期血流速度变慢且血压变低,因此舒张期的血管的内径变小,血管壁的厚度变大。即,血管壁的厚度与心跳同步地变化,因此IMT值也根据进行测量的定时而变化。因此,血管的内壁,因来自心脏的血液的输出而随时间发生变化,观测到图3(b)所示那样的脉搏波状的波形。
具体而言,以非专利文献1中记载的为了取得心脏舒张末期而通常使用的ECG的R波触发定时(trigger timing)(图3(b)的下部的波形的峰值部分)为基准进行说明。如图3(b)所示,血管的内壁厚度随着来自心脏的血液的输出而变化。在ECG的R波触发定时之后,血管的内径暂时变小,然后,急剧地增大,逐渐回到原来的直径。在该内径急剧增大之前、内径变得最小的时候为心脏舒张末期。另外,ECG的R波触发定时,被视为心脏的心脏舒张末期,但由于到心脏的搏动传递到颈动脉为止会产生时差,因此颈动脉的心脏舒张末期相对于心脏的心脏舒张末期产生偏差。因此,在本实施方式中,如上所述,将血管的内径急剧增大之前、内径变得最小时的定时定义为心脏舒张末期。IMT值建议在血管壁的厚度变得最大时进行测量,因此应进行IMT测量的理想的定时是心脏舒张末期。
如上所述,如图3(a)所示,通过在成为对象的血管的前壁21和后壁22设定测量点A以及B,并对接收信号的振幅、相位进行解析,来追踪测量点A以及B的运动。动脉根据心跳而反复进行收缩舒张,因此测量点A以及B之间的距离,进行图3(b)所示的周期性的运动,因而将其检测为血管的内径变化波形。并且,能够根据内径变化波形来检测内径急剧增大的定时,并将该一定时间前的定时作为心脏舒张末期。
另外,在实施方式1中,示出了为了简便地检测IMT测量的最佳定时,而利用接收信号来检测心脏舒张末期的构成。但是,也可以是利用通常的ECG来检测心脏舒张末期的构成。在此情况下,不需要从图1的超声波收发处理部2向心脏舒张末期检测部4送出信号,而是在心脏舒张末期检测部4连接ECG。
在步骤S103中,在心脏舒张末期检测部4检测出了心脏舒张末期的定时的情况下,在步骤S104中,测量对象帧选择部5基于由心脏舒张末期检测部4检测出的心脏舒张末期的定时,将包括心脏舒张末期在内的、其前后的规定期间内的多个帧,选择为用于IMT测量的测量对象帧。
另外,虽然前面叙述了建议在血管壁的厚度成为最大时进行IMT测量,但心脏舒张末期的前后、尤其是心脏舒张末期之前(作为基准是100毫秒之程度,但不限定于此。)的期间血管的收缩比较缓慢,因此IMT值也几乎不发生变化。因此,该期间的帧,严密来说并不是在心脏舒张末期的定时被取得,但实用上,能够充分使用于IMT测量。此外,也可以不根据心脏舒张末期的前后的期间来选择测量对象帧,而是将心脏舒张末期的前后的规定的多个帧选择为测量对象帧。即,例如,若帧速率为每秒30帧,则只要选择心脏舒张末期之前的3帧,上述的心脏舒张末期之前的100毫秒期间的帧就会被选择。因此,选择心脏舒张末期之前的规定数量的帧,与决定心脏舒张末期的前后的期间并选择在该决定的期间取得的帧在本质上没有差异。
进而,为了将检测出的心脏舒张末期之前的帧作为测量对象帧,只要构成为预先将所需帧数的断层像缓冲在存储器等中,在检测出心脏舒张末期的时间点选择该被缓冲的断层像即可(在图1中,断层像的缓冲单元省略。)。
为了IMT值的正确测量,优选将血管的内腔内膜边界26和中膜外膜边界27清晰地描画在接收信号上。因此,在步骤S105中,可测量区域提取部6从测量对象帧中提取测量对象部位中能够使用于测量的区域。为了正确地测量血管壁的厚度,优选探头1捕捉血管的短轴剖面的中心附近。因此,可测量区域提取部6,提取通过由超声波束在各个测量对象帧的测量对象部位中的血管中心附近穿过而拍摄的区域。以下进行具体的说明。
图4(a)以及(b)是表示配置于被检体的探头与血管的短轴剖面之间的位置关系的图。
超声波在组织边界等声阻抗存在差异的边界进行反射,超声波越垂直于对准边界面则反射越强,能够得到清晰的回波信号。因此,如图4(a)所示当使探头1接触被检体以使得探头1捕捉血管的中心附近时(即,当波状线部所示的超声波的前进路线穿过血管中心附近时),超声波垂直地对准血管的内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27,在两个边界能够较强地得到清晰的反射(回波信号)。另一方面,在如图4(b)所示超声波的前进路线未穿过血管中心附近的情况下,由于超声波不垂直地对准血管的两个边界,因此只能较弱地得到不清晰的反射(回波信号)。因此,或者内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27模糊地混在一起被描画,或者内腔内膜边界被描画。
因此,在通过由超声波束穿过测量对象帧的测量对象部位中的、血管中心附近而拍摄到的区域中得到清晰的回波信号,在不穿过中心附近而拍摄到的区域中得到不清晰的回波信号。因此,得到不清晰的回波信号的区域不使用于测量,将得到清晰的回波信号的区域作为能够使用于测量的区域进行提取。该处理在各个测量对象帧中进行。
更具体来说,可测量区域提取部6,首先,基于断层像的亮度信息等来对血管的内腔内膜边界26和中膜外膜边界27这2种血管边界进行虚拟检测。接着,在断层像上,如图16所示,评价在检测出的内腔内膜边界26位置的声线上,从血管内腔23侧到内中膜24侧是否存在亮度的提高,在检测出的中膜外膜边界27位置的声线上,从内中膜24侧到外膜侧是否存在亮度的提高,以及,在检测出的内腔内膜边界26位置以及中膜外膜边界27位置之间的声线上是否存在亮度的降低等。由此,判定在血管边界的位置上内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27是否被清晰地描画在断层像上。可测量区域提取部6基于该结果,决定可测量区域,进行提取。
另外,上述2种边界被清晰地描画的血管的短轴剖面的中心附近是指,例如,从血管剖面的中心到图4(a)所示的声线为止的距离在0.5mm左右以内。不过,该值还依赖于被检体、超声波诊断装置的测量精度、测量条件等,因此并非严密地被限定。
以IMT测量为例进行更加具体的说明。
在进行IMT测量的情况下,作为IMT测量范围30推荐1cm等,一般使用规定的长度进行测量。因此,如图5所示,将探头1配置为与颈动脉20的长轴剖面(相对于血管的短轴方向垂直的剖面)一致,使得在1cm的IMT测量范围30内探头1捕捉血管的中心附近。具体来说,对被检体配置探头1,使得探测器面的长度方向与颈动脉20的长轴方向平行,由进行扫描的超声波束构成的扫描面包含颈动脉20的中心轴。
如图6(a)所示,在将探头1沿着颈动脉20的长轴方向配置,使其捕捉颈动脉20的短轴剖面的中心附近31的情况下,探头1在IMT测量范围30的整个范围内捕捉颈动脉20的中心附近31。这可以说是理想的状态。在此情况下,在断层像中如图6(b)所示在IMT测量范围30的整个范围内内腔内膜边界26和中膜外膜边界27被清晰地描画。因此,在IMT测量范围30的整个范围内可以测量IMT,因而IMT测量范围30的整个范围作为可测量区域被提取。
但是,相对于颈动脉20的中心附近31的范围,IMT测量范围30较长,因此为了在图6(a)所示的位置配置探头1,若不是经过了充分训练的熟练者则很困难。因此,通常的操作者在配置了探头1的情况下,会成为例如图7(a)以及图8(a)那样。
图7(a)示出了探头1相对于颈动脉20的长轴方向倾斜地配置,探头1仅在IMT的测量范围30的中央部捕捉血管的中心附近31的状态。在此情况下,在断层像中内腔内膜边界26和中膜外膜边界27仅在IMT测量范围30的中央部被清晰地描画,在端部这些边界变得不清晰。即,如图7(b)所示,仅在探头1捕捉了血管的中心附近31的部分(内腔内膜边界26和中膜外膜边界27的实线部分),边界被清晰地提取,除此以外的部分(内腔内膜边界26和中膜外膜边界27的虚线部分),边界变得不清晰。因此,在虚线部分的IMT测量范围30的端部,内腔内膜边界26和中膜外膜边界27不清晰,作为无法测量IMT的区域,仅实线部分的中央部被提取作为可测量区域。
图8(a)也与图7(a)同样地示出了配置于颈动脉20的长轴方向的探头1相对于颈动脉20的长轴方向倾斜地配置,探头1仅在IMT的测量范围30的右端部捕捉颈动脉20的中心附近31的状态。在此情况下,如图8(b)所示,在左端部没有描绘内腔内膜边界26和中膜外膜边界27,这表示探头1大幅偏离血管的中心附近31,它们的边界未被描画在断层像中。在此情况下,IMT测量范围30的右端部(实线部分)、IMT测量范围30的中央部作为可测量区域被提取,除此以外的部分无法用于IMT测量。
如上所述,在对各个测量对象帧提取了可测量区域之后,进入步骤S106,在测量处理部7中进行IMT的测量处理。
测量处理部7,首先,在各个测量对象帧的IMT测量范围30内,基于断层像的亮度信息等来检测血管的内腔内膜边界26和中膜外膜边界27这2种血管边界。此时,对在断层像中内腔内膜边界26和中膜外膜边界27被清晰地描画的区域、即可测量区域进行这些边界的检测处理。或者,也可以将可测量区域提取部6进行虚拟检测而得到的结果中的、可测量区域部分的测量结果输出到测量处理部7,测量处理部7利用该输出来进行IMT的测定。根据检测出的内腔内膜边界26与中膜外膜边界27之间的距离来计算IMT值。
测量处理部7,在各测量对象帧中算出了IMT值之后,对各个测量对象帧中的可测量区域进行组合,决定最终的IMT值。以下具体说明该步骤。
图9示出了在心脏舒张末期前后的规定期间内取得的3个测量对象帧中的、断层像上的内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27的检测结果。图9所示的“段编号”被定义为在IMT测量范围30中,由可测量区域提取部6判定是否是可测量区域的基准单位(长度)即段的位置或者顺序。例如,在IMT测量范围30的长度是1cm,IMT测量范围30被分割为20个段(segment)的情况下,各段的长度是0.5mm。段的长度能够根据所采用的探头1的分辨率、所求出的IMT测定的精度来决定。
在图9中,用实线描绘了内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27的段,表示它们的边界被清晰地描画的段,是在可测量区域提取部6中作为可测量区域而被提取的区域。另一面,用虚线描绘了内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27的段,表示它们的边界不清晰的段,没有被描绘的段表示它们的边界无法检测的段。这些段是在可测量区域提取部6中,没有作为可测量区域被提取的区域。如图9所示,即使将探头1配置于规定的位置并在不同的时间取得多个帧,也有时成为可测量区域有时成为不可测量区域,其原因在于包括颈动脉在内的体内组织的运动、或操作者即使固定了探头1而实际上也产生了微妙的抖动的缘故。
如图9所示,关于段1~6,仅在测量对象帧3清晰地描画了内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27。因此,这些段的范围,根据测量对象帧3的断层像来测量IMT值。
关于段7以及8,在测量对象帧2以及3双方清晰地描画了内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27。因此,在这些段中,根据测量对象帧2以及3的断层像来测量IMT值。为了将2个帧组合,只要在两帧的每一个帧中进行内腔内膜边界以及中膜外膜边界的检测IMT值的计算,并按照每个段求出IMT值的平均即可。或者,也可以按照每个段决定更清晰地描画了内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27的帧,利用所决定的帧,来进行内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27的检测和IMT值的计算。
关于剩余的段也同样地进行处理。具体来说,关于段9~14,根据测量对象帧2的断层像来算出IMT值。关于段15,根据测量对象帧1以及2的断层像来算出IMT值。关于段16~20,根据测量对象帧1的断层像来算出IMT值。
这样通过对测量对象帧1~3这3帧进行组合来测量IMT值,从而尽管测量对象帧1~3都只在IMT测量范围30的一部分存在可测量区域,也能够实质上在IMT测量范围30的整个范围内测量IMT值。只要按照每个段测量IMT值,并决定所有段中的最大值,则能够求出maxIMT。此外,通过求出所有段的平均值,能够求出meanIMT。
另外,在图9中,示出了通过对由可测量区域提取部6在各个测量对象帧中提取的可测量区域进行组合,从而测量处理部7对整个范围的IMT测量范围30内的IMT值进行测量的例子。但是,有些情况下即使对在各个测量对象帧中提取的可测量区域进行组合也无法对整个范围的IMT测量范围30内的IMT值进行测量。在此情况下,仅利用IMT测量范围30的被提取的可测量区域,局部进行IMT测量即可。此时可测量区域越宽,即可测量的段越多,则被测量的maxIMT、meanIMT的正确性越提高。
如图7、图8所示,在探头1从颈动脉20的血管的中心附近31偏离的情况下,本来,无法在IMT测量范围30的充分的范围内测量IMT。因此,为了对该偏差进行修正,需要进行探头1的位置调整,在如颈动脉20这样测量对象较细的情况下,如图6所示,为了调整探头1的位置使得探头1成为捕捉血管的中心附近31的状态,需要非常精细的探头1的移动,若不是熟练者则是很难的作业。此外,即使能够成为图6那样的状态,在该状态下保持探头1也是困难的作业。
但是,根据本发明,即使无法适当地保持探头1,从而探头1对血管的中心附近31进行捕捉的区域(段)发生变化,通过对多个测量对象帧进行组合,在可测量区域占IMT测量范围30的充足比例的情况下,也能够适当地测量IMT值。因此,即使不是熟练者也能够容易地测量IMT值。
在此,也可以若在IMT测量范围30中的规定范围以上测量出了IMT值,则认为据此求出的maxIMT、meanIMT具有充分的正确性,确定IMT测量值,并进行控制以完成测量。以下,参照图2对该控制详细进行说明。
如上所述,在步骤S106中,在IMT测量范围30的各段,测定了IMT值之后,在步骤S107中,控制部8判定在测量处理部7的IMT测量处理中使用的各个测量对象帧的可测量区域的合计,在IMT测量范围30中是否占有规定的比例。此时,在不满足规定的比例的情况下,返回步骤S101继续进行测量。另一方面,在可测量区域的合计为规定的比例以上的情况下,进入步骤S108,控制部8确定IMT测量值。此外,此时,通过使装置自动过渡到冻结状态,操作者能够在显示器10上确认确定了IMT测量值的结果的断层像。
确定IMT测量值所需要的可测量区域的合计的比例,既可以设为100%(IMT测量范围30的整个区域(例如1cm),也可以为小于1的一定的比例。若增大该比例则IMT值的正确性提高,若减小比例则即使从恰当的位置稍微偏离也能够进行IMT测量,因此操作性提高。例如,若将比例设为IMT测量范围30的75%,则只要可测量区域合计为7.5mm以上,则能够确定IMT测量值。在上述的将1cm宽度的IMT测量范围30分割为各0.5mm的20个段的例子中,只要可测量的段为15个以上,则能够确定IMT测量值。
此外,为了进一步提高正确性,只要同一区域中的可测量区域,在规定数量以上的测量对象帧中重复,且该重复的可测量区域的比例,在IMT测量范围30中为规定的值以上,则能够确定IMT测量值,并进行控制以完成测量。
利用图10具体进行说明。图10中的段、实线、点线的意思与图9相同。在此,说明在IMT测量范围30的75%以上(15个以上的段),在2个以上的测量对象帧中能够测量IMT的情况下,确定IMT测量值,并完成测量。
如图10所示,在段1以及2中仅在测量对象帧3这1个帧中能够测量IMT,在段3~7中在测量对象帧2以及3这2个帧中能够测量IMT,在段8以及9中在测量对象帧1~3这3个帧中全部能够测量IMT,在段10~18中在测量对象帧1以及2这2个帧中能够测量IMT,在段19以及20中仅在测量对象帧1这1个帧中能够测量IMT。结果,在2个以上的测量对象帧中能够测量IMT的是段3~18这16个段,这是IMT测量范围30的75%以上(15个以上的段)。因此,控制部8确定IMT测量值,并完成测量。
另一方面,假设将相同条件(IMT测量范围30的75%以上、且能够进行2个以上的测量对象帧中的IMT测量时,确定IMT测量值并完成测量)用于图9的例子的情况下,仅在段7、8以及15这3个段,在2个以上的测量对象帧中能够测量IMT。因此,在得到图9所示的结果的情况下,不使IMT测量值完成而是返回步骤S101继续进行测量。
通过这样的步骤进行IMT测量的情况,与只要在测量对象帧中的一个帧中能够测量IMT则确定IMT测量值的情况相比,能够得到更正确的测量值。另外,在图2中虽未图示,但通过在图像合成部9中,对由测量处理部7测量出的IMT测量值与由断层像处理部3构建的断层像进行合成,并输出到显示器10,操作者便能够确认诊断图像和测量结果。
在本实施方式中,以颈动脉的IMT测量为例对本发明进行了说明。但是,本发明不限于此,也可以应用于其他的测量。例如,还可以应用于大腿动脉中的IMT测量。此外,在腹部大动脉的血管径的测量中,也可以将清晰地描画了血管的前壁和后壁的区域作为可测量区域而应用本实施方式。进而,在胎儿测量等的情况下,也可以将清晰地描画了例如大腿骨等的测量部位的区域作为可测量区域而应用本实施方式。
(实施方式2)
图11是表示本发明的超声波诊断装置的实施方式2的框图。对与实施方式1具有相同功能的模块赋予相同编号,并省略说明。此外,以颈动脉的IMT测量为例对本实施方式进行说明。
超声波诊断装置101具备控制器41。该控制器41包括:超声波收发处理部2、断层像处理部3、心脏舒张末期检测部4、测量对象帧选择部50、帧记录部11、可测量区域提取部6、测量处理部7、控制部80以及图像合成部9。
测量对象帧选择部50与实施方式1的测量对象帧选择部5同样地,在由断层像处理部3生成的多个帧的断层像中,选择成为IMT测量对象的多个测量对象帧。不过,实施方式1的测量对象帧选择部5,将由心脏舒张末期检测部4检测出的心脏舒张末期的前后规定期间内所包含的多个帧选择为测量对象帧。与此相对,本实施方式的测量对象帧选择部50,将在由心脏舒张末期检测部4在一个心动周期中检测出的各个心脏舒张末期的定时得到的帧选择为测量对象帧。
帧记录部11对由测量对象帧选择部50选择的心脏舒张末期的帧的断层像进行记录,并且读出已记录的多个断层像,作为测量对象帧传递给可测量区域提取部6。
控制部80与实施方式1的控制部8同样地控制各模块,并且将测量处理部7的测量结果确定为IMT测量值。此外,操作者也可以控制为在确定为IMT测量值时自动过渡到冻结状态,以使得能够在显示器10上确认确定了IMT测量值结果的断层像。与实施方式1的控制部8的不同点在于,在符合规定条件的情况下,进行废弃在帧记录部11中记录的帧(断层像)的控制。
接着,以IMT测量为例对实施方式2所示的超声波诊断装置101的动作进行说明。图12所示的流程图,表示实施方式2的超声波诊断装置101的典型的动作。
探头1、超声波收发处理部2、断层像处理部3、心脏舒张末期检测部4的动作,与实施方式1相同,图12所示的步骤S201、步骤S202、步骤S203,分别对应于图2的步骤S101、步骤S102、步骤S103。
步骤S203与步骤S103相同,在心脏舒张末期检测部4所检测出的定时不是心脏舒张末期的情况下,返回步骤S201继续进行超声波的收发处理。另一方面,在心脏舒张末期检测部4所检测出的定时是心脏舒张末期的情况下,进入下一个步骤S204。
在步骤S204中,测量对象帧选择部50基于由心脏舒张末期检测部4检测出的各心动周期中的心脏舒张末期的定时,将与心脏舒张末期的定时对应的帧的断层像,选择为用于IMT测量的测量对象帧。
接着,在步骤S209中,帧记录部11对由测量对象帧选择部50选择的心脏舒张末期的帧的断层像进行记录。然后,读出在帧记录部11中已记录的规定心跳数的心脏舒张末期的帧(例如,在规定的心跳数为3次心跳的情况下为3帧)的断层像,并作为测量对象帧输出到可测量区域提取部6。
在此,在帧记录部11中已记录的帧数不足上述规定的帧数(例如,3帧)的情况下,既可以仅由已记录的帧作为测量对象帧,也可以返回步骤S201继续进行超声波的收发处理,这在图12中未进行图示。
可测量区域提取部6以及测量处理部7的动作与实施方式1相同,在步骤S205、S206中,分别与实施方式1的步骤S105、S106同样地进行处理。不过,测量对象帧成为从帧记录部11读出的多次心跳的心脏舒张末期的帧。
在步骤S207中,控制部80与实施方式1的步骤S107的控制部8同样地进行处理,判定在测量处理部7的IMT测量处理中使用的测量对象帧的可测量区域的合计是否占IMT测量范围30中的规定的区域以上。在满足该条件的情况下,与实施方式1的步骤S108的控制部8同样地,在步骤S208中使控制部80确定IMT测量值。此外,此时能够控制为使装置自动过渡到冻结状态也是同样的。
在步骤S207中不满足规定的条件的情况下,在步骤S210中,控制部80判定是否废弃在帧记录部11中记录的帧(断层像)。作为该判定条件,例如,可以考虑以下这样的条件。
第1,可以使得当在最新的心跳的测量对象帧中完全不存在可测量区域时,废弃在帧记录部11中记录的帧。完全不存在可测量区域是指,在此处探头1的位置完全偏离了血管的中心附近31,可以认为测量中断。因此,在此以前的帧废弃,不使用于以后的测量中。
第2,可以使得当由操作者进行了规定的操作,且控制部80受理了该操作事件时,废弃记录在帧记录部11中的帧(在图11中省略操作部以及从操作部向控制部80的路径)。作为规定的操作,存在:测量区域的变更、与超声波收发处理部2中的超声波的收发相关的参数(例如,扫描线密度、并行接收的有无或并行接收数、发送频率、发送功率、发送间隔)的变更、与断层像处理部3中的断层像构建相关的参数(增益、动态范围、滤波器处理的有无或特性)的变更等。在存在这些变更的情况下与此前相比测量条件发生改变,因此此前的帧废弃,在以后的测量中不使用。
第3,可以使得若检测出探头1被操作者大幅移动,则废弃在帧记录部11中记录的帧(在图11中省略探头1的移动的探测部以及从探测部向控制部80的路径)。作为对探头1的移动进行探测的手段,存在根据断层像的变化进行判定的方法、在探头1上设置角度传感器等传感器的方法等。探头1被大幅移动是指,测量部位与此前不同,此前的帧废弃,在以后的测量中不使用。
在符合以上这样的条件的情况下,在步骤S211中,废弃在帧记录部11中已记录的帧。并且,在步骤S210中符合条件的情况、不符合条件的情况下,都返回步骤S201继续进行测量。
利用图13更具体地说明上述步骤。图13示出了选择为测量对象帧的6次心跳的心脏舒张末期的帧(心脏舒张末期帧1~6)的、各断层像中的内腔内膜边界和中膜外膜边界的描画结果的一例。在此,为了容易说明,不考虑心脏舒张末期帧1之前的帧。图13中的段、实线、点线的意思,与实施方式1中的图9相同。步骤S207中的判定条件设为,当在测量对象帧中的任意一个帧中,在IMT测量范围30的整个范围(所有20个段)内能够测量IMT时,确定IMT测量值,完成测量。
首先,在最初的心跳的心脏舒张末期,测量对象帧选择部50选择心脏舒张末期帧1,并在帧记录部11中记录该帧的数据。然后,从帧记录部11读出心脏舒张末期帧1,并输出到可测量区域提取部6。可测量区域提取部6,提取段10~20作为可测量区域,测量处理部7利用所提取的可测量区域的段来测量IMT。接着,控制部80判定可测量区域是否在规定的比例以上。由于在心脏舒张末期帧1中仅11个段能够测量IMT,因此IMT测量值还没有被确定。
接着,在第2次心跳的心脏舒张末期,测量对象帧选择部50选择心脏舒张末期帧2,并在帧记录部11中记录该帧的数据。然后,从帧记录部11读出心脏舒张末期帧1以及2,并输出到可测量区域提取部6。与最初的心跳同样地,可测量区域提取部6以及测量处理部7执行上述动作,控制部80判定可测量区域是否在规定的比例以上。由于即使对心脏舒张末期帧1以及2进行组合也仅段8~20这13个段能够测量IMT,因此IMT测量值还没有被确定。
在第3次心跳的心脏舒张末期也同样地,由测量对象帧选择部50选择心脏舒张末期帧3,并在帧记录部11中记录帧数据。然后,从帧记录部11读出心脏舒张末期帧1~3。可测量区域提取部6以及测量处理部7执行上述动作。如图13所示,在心脏舒张末期帧3没有可测量的段。因此控制部80判定为符合废弃如上所述在帧记录部11中已记录的帧的条件,指示帧记录部11废弃心脏舒张末期帧1~3的数据。结果,即使对心脏舒张末期帧1~3进行组合,IMT测量值也还没有被确定,反复进行测量(步骤S210、S211、S201)。
在第4次心跳的心脏舒张末期中,测量对象帧选择部50选择心脏舒张末期帧4,并在帧记录部11中记录该帧数据。由于在帧记录部11中以前的帧被废弃,因此从帧记录部11仅读出心脏舒张末期帧4。以下,进行同样的处理,控制部80判定可测量区域是否在规定的比例以上。由于在心脏舒张末期帧4中仅在段15~20这6个段能够测量IMT可测量,因此控制部80尚不确定IMT测量值。
在第5次心跳的心脏舒张末期也同样地,由测量对象帧选择部50选择心脏舒张末期帧5,并在帧记录部11中记录该帧数据。然后,从帧记录部11读出心脏舒张末期帧4以及5。由于即使对心脏舒张末期帧4以及5进行组合,也仅在段7~20这14个段能够测量IMT,因此控制部80尚不确定IMT测量值。
在第6次心跳的心脏舒张末期,测量对象帧选择部50选择心脏舒张末期帧6,并在帧记录部11中记录该帧数据。然后,从帧记录部11读出心脏舒张末期帧4~6。可测量区域提取部6以及测量处理部7执行上述动作并测量IMT值。由于若对心脏舒张末期帧4~6进行组合则在段1~20的所有段中都能够测量IMT,因此控制部80判定为可测量区域在规定比例以上,将由测量处理部7测量出的IMT值确定为IMT测量值,由此,测量完成。此时,与实施方式1相同,也可以控制为使装置自动过渡到冻结状态。
如上所述,根据本实施方式,即使1次心跳的心脏舒张末期的帧中的可测量区域没有占IMT测量范围30的足够的比例,只要通过对多次心跳的心脏舒张末期的帧进行组合,从而可测量区域满足IMT测量范围30的足够的范围,则也能够恰当地测量IMT。因此,能够容易地测量IMT。
另外,本实施方式的测量对象帧选择部50,也可以如实施方式1的测量对象帧选择部5那样,将心脏舒张末期的前后的多个帧(例如,3帧)选择为测量对象帧。在此情况下,帧记录部11一次记录所选择的3个帧。可测量区域提取部6、测量处理部7以及控制部8,在每1次心跳利用3个测量对象帧来进行上述处理。
此外,在此情况下,在1次心跳的3个测量对象帧中的任意一个帧中都完全不存在可测量区域时,控制部80也可以判定为废弃在帧记录部11中记录的帧。或者,在1次心跳的3个测量对象帧中的至少1个或2个帧中完全不存在可测量区域时,判定为废弃在帧记录部11中记录的帧。
本实施方式的超声波诊断装置,与实施方式1相同,能够用于颈动脉的IMT测量以外的各种测量。
(实施方式3)
图14是表示本发明的超声波诊断装置的实施方式3的框图。对与实施方式1具有相同功能的模块赋予相同编号,并省略说明。此外,在实施方式3中,也以IMT测量为例进行说明。
实施方式1根据断层像来进行IMT测量,而本实施方式根据接收信号来进行IMT测量,这一点与实施方式1不同。此外,在本实施方式中,根据接收信号本身来进行IMT测量,但也可以为根据用于构建根据接收信号生成的断层像的信息(例如,亮度信息)来进行IMT测量的构成。
超声波诊断装置102具备控制器42。该控制器42包括:超声波收发处理部2、断层像处理部3、心脏舒张末期检测部4、测量对象帧选择部51、可测量区域提取部61、测量处理部71、控制部81以及图像合成部9。
超声波收发处理部2将所生成的接收信号,除了输出到断层像处理部3以及心脏舒张末期检测部4之外,还输出到测量对象帧选择部51。
测量对象帧选择部51,在由超声波收发处理部2生成的多个帧的接收信号中,选择成为IMT测量的对象的至少2个以上的测量对象帧。在本实施方式中,与实施方式1同样地,将包含由心脏舒张末期检测部4检测出的心脏舒张末期在内的、其前后的规定期间内所包含的多个帧选择为测量对象帧。
可测量区域提取部61,与实施方式1的可测量区域提取部6同样地,按每个测量对象帧提取各个测量对象帧中的测量对象部位中、能够充分进行测量处理的区域。不过,处理的帧的数据不是断层像的亮度信息,而是接收信号本身。因此,所提取的可测量区域,不是断层像上的区域,而是构成帧的接收信号群中的能够进行测量处理的部分。
测量处理部71与实施方式1的测量处理部7同样地,将由可测量区域提取部61提取的能够进行测量处理的区域作为对象,进行规定的测量处理。不过各帧的数据不是利用断层像的亮度信息,而是利用接收信号本身来进行测量处理。
可测量区域提取部61以及测量处理部71,也可以取代断层像的亮度信息而利用构成帧的接收信号的振幅信息,来进行上述处理。由此,分别进行与实施方式1的可测量区域提取部6以及测量处理部7同样的处理。具体来说,在可测量区域的提取处理中,可以取代判定是否在断层像中清晰地描画了内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27,而判断是否在接收信号上清晰地出现了与内腔内膜边界26以及中膜外膜边界27对应的振幅变化。此外,在IMT测量处理中,基于接收信号的振幅信息,从可测量区域即构成帧的接收信号群中的能够进行测量处理的部分,检测血管的内腔内膜边界26和中膜外膜边界27这2种血管边界。
控制部81与实施方式1的控制部8相同,对各模块进行控制,并且将测量处理部71的测量结果确定为IMT测量值。此外,也能够控制为在确定为IMT测量值时自动过渡到冻结状态,使得操作者能够在显示器10确认确定了IMT测量值的结果的断层像。
实施方式3所示的超声波诊断装置102的动作,除了取代上述断层像的亮度信息而利用构成帧的接收信号的振幅信息以外,与实施方式1的参照图2所示的流程图而说明的动作相同。
根据本实施方式,不利用断层像而利用接收信号的振幅信息来进行可测量区域的提取、测量处理。因此,与实施方式1不同,能够不依赖于构建断层像时的设定、参数地进行处理。
另外,与实施方式1相同,本实施方式的超声波诊断装置能够用于颈动脉的IMT测量以外的各种测量。
(实施方式4)
图15是本发明的实施方式4中的超声波诊断装置的框图。对与实施方式1~3具有相同功能的模块赋予相同编号,并省略说明。此外,在本实施方式中,也以颈动脉的IMT测量为例进行说明。
实施方式2是根据断层像来进行IMT测量的构成,与此相对,本实施方式根据接收信号来进行IMT测量,这一点与实施方式1不同。此外,在本实施方式中,根据接收信号本身来进行IMT测量,但当然也可以与实施方式3相同地,为根据用于构建根据接收信号生成的断层像的信息(例如,亮度信息)来进行IMT测量的构成。
超声波诊断装置103具备控制器43。该控制器43包括:超声波收发处理部2、断层像处理部3、心脏舒张末期检测部4、测量对象帧选择部52、可测量区域提取部61、测量处理部71、控制部82以及图像合成部9。
超声波收发处理部2将所生成的接收信号,除了输出到断层像处理部3以及心脏舒张末期检测部4之外,还输出到测量对象帧选择部52。
测量对象帧选择部52在由超声波收发处理部2生成的多个帧的接收信号中,选择成为IMT测量的对象的2个以上的测量对象帧。在本实施方式中,与实施方式2同样地,将由心脏舒张末期检测部4检测出的心脏舒张末期的定时的帧选择为测量对象帧。
帧记录部12对由测量对象帧选择部52选择的心脏舒张末期的帧的接收信号进行记录,并且读出已记录的多个帧的接收信号,作为测量对象帧输出到可测量区域提取部61。帧记录部12的动作,除了取代断层像的亮度信息而记录构成帧的接收信号以外,与实施方式2的帧记录部11相同。
可测量区域提取部61以及测量处理部71的动作,与实施方式3相同。
控制部82,与实施方式2的控制部80相同,对各模块进行控制,并且将测量处理部71的测量结果确定为IMT测量值。此外,在符合规定条件的情况下,进行废弃在帧记录部12中记录的帧(接收信号)的控制。也可以控制为当确定为IMT测量值时自动过渡到冻结状态,使得操作者能够在显示器10上确认确定了IMT测量值的结果的断层像。
实施方式4所示的超声波诊断装置103的动作,除了取代上述断层像的亮度信息而利用构成帧的接收信号的振幅信息以外,与实施方式2的利用图12所示的流程图说明的动作相同。
根据本实施方式,不利用断层像而利用接收信号的振幅信息来进行可测量区域的提取、测量处理。因此,与实施方式2不同,能够不依赖于构建断层像时的设定、参数地进行处理。
另外,与实施方式1相同,本实施方式的超声波诊断装置,能够用于颈动脉的IMT测量以外的各种测量。
这样,根据实施方式1~4的超声波诊断装置,即使不是熟练者,也能够简便而正确地进行IMT的测量、血管直径的测量、胎儿的测量等被检者的体内的各种部位的测量。
此外,根据本实施方式1~4,基于在多个时间取得的多个帧的接收信号或断层像,提取各自的可测量区域,并对其进行组合,由此来进行测量处理,因此即使不使用3D探测器、4D探测器之类的复杂的探测器,也能够进行上述测量。即,即使利用一般的简易探测器、即在一维方向排列了振子的阵列探测器,也能够实现正确的测量。
【工业实用性】
根据本申请中公开的超声波诊断装置,即使探头相对于被检体偏离测量对象部位的正确位置而配置,也不需要为了修正该偏离而进行探头的严密的位置调整,只要通过对多个测量对象帧进行组合使可测量区域满足测量对象部位的足够范围,则能够进行恰当的测量处理。
结果,即使不将探头严密地配置在能够正确地测量出测量对象部位的状态的恰当位置,也能够正确地测量出测量对象部位的状态,因此即使不是熟练者也能够容易地进行正确的测量。
因此,本发明作为用户熟练度的允许范围宽、操作性优良的装置而有效,例如,能够广泛地灵活运用于颈动脉的IMT测量等、各种体内组织或体内组织的部位的测量。
【符号说明】
1 探头
2 超声波收发处理部
3 断层像处理部
4 心脏舒张末期检测部
5、50、51、52 测量对象帧选择部
6、61 可测量区域提取部
7、71 测量处理部
8、80、81、82 控制部
9 图像合成部
10 显示器
11、12 帧记录部
20 颈动脉
21 前壁
22 后壁
23 血管内腔
24 内中膜
25 外膜
26 内腔内膜边界
27 中膜外膜边界
30 IMT测量范围
31 血管的中心附近
40、41、42、43 控制器
100、101、102、103 超声波诊断装置