JP2003190153A

JP2003190153A - 超音波撮影装置

Info

Publication number: JP2003190153A
Application number: JP2001385612A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Suzuki; 陽一鈴木
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】丈夫な殻を持つ造影剤を用いた場合でもその
普及範囲の全てを撮影する超音波撮影装置を実現する。【解決手段】撮影面内を超音波でスキャンしてエコー
を受信することを、超音波のメカニカルインデックスＭ
Ｉをスキャン単位で逐次増加させつつ行う送受信手段
（３３，３６）と、スキャンごとのエコー受信信号に基
づいてそれぞれ画像を生成する画像生成手段（４０，４
４）と、画像生成手段が生成した複数の画像を加算して
画像を合成する合成手段（４４）と、合成された画像を
表示する表示手段（４６）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波撮影装置に関
し、とくに、造影剤が注入された対象を撮影する超音波
撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波撮影では、対象の内部の撮影面内
を超音波でスキャン（ｓｃａｎ）してエコー（ｅｃｈ
ｏ）を受信し、エコー受信信号に基づいて断層像すなわ
ちＢモード（ｍｏｄｅ）画像を生成する。

【０００３】エコーの信号強度を上げる必要があるとき
は造影剤が使用される。造影剤は直径が数μｍ程度の微
小気泡の集まりである。気泡の表面は殻で覆われてい
る。造影剤の殻が超音波で破壊されたときに、送波超音
波の高調波を含む高レベル（ｌｅｖｅｌ）の超音波が発
生し、エコー信号強度の増強すなわちエコーエンハンス
メント（ｅｃｈｏｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）が行われ
る。

【０００４】エコーエンハンスメント付きの超音波撮影
は、造影剤を血流を利用して関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇ
ｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）に行き渡らせた上で
行われる。例えば血流の末梢部にあるＲＯＩを造影する
場合等は、途中で消滅しないように、比較的丈夫な殻を
持つ気泡からなる造影剤が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】丈夫な殻を持つ気泡
は、超音波を受けても破壊せずに存在し続けるものが多
くなる。気泡の集まりは超音波の著しく減衰させるの
で、造影剤が破壊せずに存在し続けることによりそれ以
深について撮影することができなくなる。

【０００６】そこで、本発明の課題は、丈夫な殻を持つ
造影剤を用いた場合でもその普及範囲の全てを撮影する
超音波撮影装置を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
するためのひとつの観点での発明は、撮影面内を超音波
でスキャンしてエコーを受信することを、超音波のメカ
ニカルインデックスＭＩをスキャン単位で逐次増加させ
つつ行う送受信手段と、前記スキャンごとのエコー受信
信号に基づいてそれぞれ画像を生成する画像生成手段
と、前記生成された複数の画像を加算して画像を合成す
る合成手段と、前記合成された画像を表示する表示手段
と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置であ
る。

【０００８】この観点での発明では、撮影面内を超音波
でスキャンしてエコーを受信することを、超音波のメカ
ニカルインデックスＭＩをスキャン単位で逐次増加させ
つつ行い、スキャンごとのエコー受信信号に基づいてそ
れぞれ画像を生成し、それら画像の加算によって得られ
た画像を表示するので、超音波のメカニカルインデック
スＭＩの増加によって造影剤の破壊深度が逐次増大し、
丈夫な殻を持つ造影剤を用いた場合でもその普及範囲の
全てを撮影することができる。

【０００９】前記送受信手段は前記超音波の収束距離を
スキャン単位で逐次増大させることが、造影剤の逐次破
壊を効果的に行う点で好ましい。前記画像生成手段によ
って生成された画像を記憶する記憶手段を具備すること
が、画像の合成を容易にする点で好ましい。

【００１０】前記合成手段と前記表示手段の間に介在
し、前記合成された画像の輝度を調節する輝度調節手段
を具備することが、表示画像の輝度の飽和を回避する点
で好ましい。

【００１１】（２）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、撮影面内を超音波で撮影面内を超音波で
スキャンしてエコーを受信することを、超音波のメカニ
カルインデックスＭＩをスキャン単位で逐次増加させつ
つ行う送受信手段と、前記スキャンごとのエコー受信信
号に基づいてそれぞれ画像を生成する画像生成手段と、
前記生成された複数の画像についてピクセルごとに複数
の画像を通じての画像データの最大値を抽出し、この最
大値によって画像を合成する合成手段と、前記合成され
た画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴と
する超音波撮影装置である。

【００１２】この観点での発明では、撮影面内を超音波
でスキャンしてエコーを受信することを、超音波のメカ
ニカルインデックスＭＩをスキャン単位で逐次増加させ
つつ行い、スキャンごとのエコー受信信号に基づいてそ
れぞれ画像を生成し、それら複数の画像についてピクセ
ルごとに複数の画像を通じての画像データの最大値を抽
出し、最大値に基づく画像を合成して表示するので、超
音波のメカニカルインデックスＭＩの増加によって造影
剤の破壊深度が逐次増大し、丈夫な殻を持つ造影剤を用
いた場合でもその普及範囲の全てを撮影することができ
る。

【００１３】前記送受信手段は前記超音波の収束距離を
スキャン単位で逐次増大させることが、造影剤の逐次破
壊を効果的に行う点で好ましい。前記画像生成手段によ
って生成された画像を記憶する記憶手段を具備すること
が、画像の合成を容易にする点で好ましい。

【００１４】前記合成手段と前記表示手段の間に介在
し、前記合成された画像の輝度を調節する輝度調節手段
具備することが、表示画像の輝度の飽和を回避する点で
好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に超音波撮影装置のブ
ロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施
の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の
装置に関する実施の形態の一例が示される。

【００１６】同図に示すように、本装置は超音波プロー
ブ３３を有する。超音波プローブ３３は使用者により対
象７の体表に押し当てて使用される。対象７の診断部位
には予め造影剤を普及させてある。

【００１７】超音波プローブ３３は、例えば、図２に示
すような超音波トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄ
ｕｃｅｒａｒｒａｙ）３００を有する。超音波トラン
スデューサアレイ３００は１次元アレイであり、例え
ば、１２８個の超音波振動子３０２からなる。超音波振
動子３０２は例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン
（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の
圧電材料によって構成される。

【００１８】超音波プローブ３３は送受信部３６に接続
されている。送受信部３６は、超音波プローブ３３に駆
動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部３６は、
また、超音波プローブ３３が受波したエコー信号を受信
する。

【００１９】図３に、超音波プローブ３３から送波され
る超音波の波形の一例を示す。同図に示すように、送波
超音波は音圧が正負に振動するパルス（ｐｕｌｓｅ）と
なる。超音波パルスの強さはメカニカルインデックス
（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｉｎｄｅｘ）ＭＩによって表
される。メカニカルインデックスＭＩは次式で与えられ
る。

【００２０】

【数１】

【００２１】ここで、Ｐｒ：音圧ｆ：周波数超音波プローブ３３が送波する超音波パルスは、メカニ
カルインデックスＭＩが可変になっている。メカニカル
インデックスＭＩの変更は、送受信部３６が超音波プロ
ーブ３３に与える駆動信号の信号強度を変更することに
よって行われる。駆動信号の信号強度を上げると、送波
超音波の音圧が上がってメカニカルインデックスＭＩが
大きくなる。駆動信号の信号強度を下げると、送波超音
波の音圧が下がってメカニカルインデックスＭＩが小さ
くなる。このようなメカニカルインデックスＭＩの変更
は、後述の制御部４８による制御の下で行われる。

【００２２】送受信部３６は、超音波プローブ３３を通
じて例えば図４に示すような音線走査を行う。すなわ
ち、放射点２００からｚ方向に進行する超音波ビーム
（ｂｅａｍ）すなわち音線２０２で扇状の２次元領域２
０６をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン（ｓｅ
ｃｔｏｒｓｃａｎ）を行う。

【００２３】送波および受波のアパーチャ（ａｐｅｒｔ
ｕｒｅ）を超音波トランスデューサアレイの一部を用い
て形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順
次移動させることにより、例えば図５に示すような走査
を行うことができる。すなわち、放射点２００からｚ方
向に発する音線２０２を直線状の軌跡２０４に沿って平
行移動させることにより、矩形状の２次元領域２０６を
ｘ方向に走査し、いわゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａ
ｒｓｃａｎ）を行う。

【００２４】なお、超音波トランスデューサアレイが、
超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたい
わゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘａｒｒａ
ｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な音線走査に
より、例えば図６に示すように、音線２０２の放射点２
００を円弧状の軌跡２０４に沿って移動させ、扇面状の
２次元領域２０６をθ方向に走査して、いわゆるコンベ
ックススキャンが行るのはいうまでもない。

【００２５】２次元領域２０６のスキャンは、送波超音
波のメカニカルインデックスＭＩを逐次増加させながら
行われる。メカニカルインデックスＭＩの増加はスキャ
ン単位で行われる。すなわち、１回目のスキャンを所定
のメカニカルインデックスＭＩの送波超音波で行い、以
下、メカニカルインデックスＭＩを逐次増加させながら
２回目以降のスキャンをそれぞれ行う。メカニカルイン
デックスＭＩの増加は予め定めた限度内で行われる。メ
カニカルインデックスＭＩの限度は、送受信部３６の駆
動信号の最大値または対象７についての許容最大音圧に
よって定まる。

【００２６】２次元領域２０６のスキャンは、また、超
音波ビームの収束距離すなわち超音波ビームの焦点距離
を逐次増加させながら行われる。焦点距離の増加はスキ
ャン単位で行われる。すなわち、１回目のスキャンを所
定の近距離に収束させた送波超音波ビームで行い、以
下、焦点距離を逐次増加させながら２回目以降のスキャ
ンをそれぞれ行う。

【００２７】送受信部３６はＢモード処理部４０に接続
されている。送受信部３６から出力される音線ごとのエ
コー受信信号は、Ｂモード処理部４０に入力される。Ｂ
モード処理部４０はＢモード画像データを形成するもの
である。Ｂモード処理部４０は、エコー受信信号を対数
増幅した後に包絡線検波して音線上の個々の反射点での
エコーの強度を表す信号すなわちＡスコープ（ｓｃｏｐ
ｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅を
それぞれ輝度値として、Ｂモード画像データを形成す
る。Ｂモード処理部４０は画像処理部４４に接続されて
いる。画像処理部４４は、Ｂモード処理部４０から入力
されるデータに基づいて画像を生成する。

【００２８】画像処理部４４は、図７に示すように、セ
ントラル・プロセシング・ユニット（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔ
ｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１４０を有
する。ＣＰＵ１４０には、バス（ｂｕｓ）１４２によっ
て、メインメモリ（ｍａｉｎｍｅｍｏｒｙ）１４４、外
部メモリ１４６、制御部インターフェース（ｉｎｔｅｒ
ｆａｃｅ）１４８、入力データメモリ（ｄａｔａｍｅ
ｍｏｒｙ）１５２、ディジタル・スキャンコンバータ
（ＤＳＣ：ＤｉｇｉｔａｌＳｃａｎＣｏｎｖｅｒｔ
ｅｒ）１５４、画像メモリ１５６、および、ディスプレ
ーメモリ（ｄｉｓｐｌａｙｍｅｍｏｒｙ）１５８が接
続されている。

【００２９】外部メモリ１４６には、ＣＰＵ１４０が実
行するプログラムが記憶されている。外部メモリ１４６
には、また、ＣＰＵ１４０がプログラムを実行するにあ
たって使用する種々のデータも記憶されている。

【００３０】ＣＰＵ１４０は、外部メモリ１４６からプ
ログラムをメインメモリ１４４にロード（ｌｏａｄ）し
て実行することにより、所定の画像処理を遂行する。Ｃ
ＰＵ１４０は、プログラム実行の過程で、制御部インタ
ーフェース１４８を通じて後述の制御部４８と制御信号
の授受を行う。

【００３１】Ｂモード処理部４０から音線ごとに入力さ
れたＢモード画像データすなわち音データは、入力デー
タメモリ１５２に記憶される。入力データメモリ１５２
の音線データは、２次元領域２０６の１スキャンすなわ
ち１フレーム（ｆｒａｍｅ）ごとにＤＳＣ１５４で走査
変換されて画像メモリ１５６に書き込まれる。その際、
画像メモリ１５６には、各スキャンごとに得られた画像
が別々な領域に書き込まれる。以下、各スキャンごとに
得られた画像をフレーム画像ともいう。

【００３２】ＣＰＵ１４０は、これら複数のフレーム画
像を加算することにより合成フレーム画像を生成する。
あるいは、複数のフレーム画像を加算する代わりに、フ
レーム画像の各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）ごとに、複数の
フレーム画像を通じての画像データの最大値を抽出し、
それら最大値を持つピクセルによって合成フレーム画像
を生成するようにしてもよい。

【００３３】合成フレーム画像はディスプレーメモリ１
５８に書き込まれる。ディスプレーメモリ１５８の合成
フレーム画像は表示部４６に出力される。表示部４６
は、このフレーム画像を可視像として表示する。表示部
４６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示可能なＣＲＴ
（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙｔｕｂｅ）を用いたグラフ
ィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａ
ｙ）等で構成される。

【００３４】ＣＰＵ１４０は、合成フレーム画像をディ
スプレーメモリ１５８に書き込むときに、合成フレーム
画像の輝度値を調節することが、表示画像の輝度の飽和
を回避する点で好ましい。

【００３５】以上の送受信部３６、Ｂモード処理部４
０、画像処理部４４および表示部４６には制御部４８が
接続されている。制御部４８は、それら各部に制御信号
を与えてその動作を制御する。制御部４８には、被制御
の各部から各種の報知信号が入力される。制御部４８に
よる制御の下でＢモード動作が実行される。

【００３６】制御部４８には操作部５０が接続されてい
る。操作部５０は使用者によって操作され、制御部４８
に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作
部５０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポ
インティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃ
ｅ）およびその他の操作具を備えている。

【００３７】本装置の動作を説明する。図８に、本装置
の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すよう
に、ステージ（ｓｔａｇｅ）８０２で、ＭＩ逐次増加に
よるスキャンを行う。すなわち、メカニカルインデック
スＭＩをスキャン単位で逐次増加させながら２次元領域
２０６をスキャンする。メカニカルインデックスＭＩの
増加に伴って送波超音波ビームの焦点距離を逐次増加さ
せてもよい。これによって、造影剤の破壊をより効果的
に行うことができる。

【００３８】２次元領域２０６には、例えば図９に示す
ように、造影剤普及範囲９が存在するものとする。この
ような２次元領域２０６について、メカニカルインデッ
クスＭＩ（および焦点距離）を逐次増加させながらスキ
ャンが行われる。

【００３９】このスキャンは、制御部４８による制御の
下で、超音波プローブ３３および送受信部３６によって
行われる。超音波プローブ３３および送受信部３６から
なる部分は、本発明における送受信手段の実施の形態の
一例である。

【００４０】このようなスキャンによって得られたエコ
ー受信信号に基づいて、ステージ８０４で、フレーム画
像を生成する。フレーム画像はスキャンごとにそれぞれ
生成される。フレーム画像の生成は、Ｂモード処理部４
０および画像処理部４４によって行われる。Ｂモード処
理部４０および画像処理部４４からなる部分は、本発明
における画像生成手段の実施の形態の一例である。

【００４１】各回のスキャンによって、例えば図１０な
いし図１３に略図で示すようなフレーム画像がそれぞれ
得られる。すなわち、１回目のスキャンでは、図１０に
示すように、造影剤普及範囲９のうち最も浅いところが
造影されて高輝度像となり、それより深いところについ
ては造影されずに低輝度像となる。

【００４２】これは、造影剤普及範囲９のうち最も浅い
ところでは造影剤が破壊されてエコーエンハンスメント
が行われるが、それより深いところでは造影剤が破壊さ
れずに気泡のままで残ることにより、超音波が著しく減
衰してほとんどエコーが得られないためである。

【００４３】メカニカルインデックスＭＩを増加させた
２回目のスキャンでは、図１１に示すように、造影剤普
及範囲９のうち１回目より深いところが造影されて高輝
度像となり、それより深いところについては造影されず
に低輝度像となる。

【００４４】メカニカルインデックスＭＩをさらに増加
させた３回目のスキャンでは、図１２に示すように、造
影剤普及範囲９のうちさらに深いところが造影されて高
輝度像となり、それより深いところについては造影され
ずに低輝度像となる。

【００４５】メカニカルインデックスＭＩをもっと増加
させた４回目のスキャンでは、図１３に示すように、造
影剤普及範囲９のうち最も深いところが造影されて高輝
度像となる。

【００４６】このような複数のフレーム画像をステージ
８０６で記憶する。フレーム画像の記憶は画像メモリ１
５６に行われる。画像メモリ１５６は、本発明における
記憶手段の実施の形態の一例である。

【００４７】画像メモリ１５６に記憶した複数のフレー
ム画像を用いて、ステージ８０８で、フレーム画像合成
を行う。フレーム画像の合成は、複数のフレーム画像を
加算することにより行われる。これによって、図１４に
示すような合成フレーム画像が得られる。合成フレーム
画像においては、造影剤普及範囲９が全て高輝度像とな
る。

【００４８】複数のフレーム画像を加算する代わりに、
フレーム画像の各ピクセルごとに、複数のフレーム画像
を通じての画像データの最大値を抽出し、それら最大値
を持つピクセルによってフレーム画像を合成しても同様
な合成フレーム画像を得ることができる。フレーム画像
の合成はＣＰＵ１４０によって行われる。ＣＰＵ１４０
は、本発明における合成手段の実施の形態の一例であ
る。

【００４９】合成されたフレーム画像についてステージ
８１０で輝度調節を行う。輝度調節はＣＰＵ１４０によ
って行われる。ＣＰＵ１４０は、本発明における輝度調
節手段の実施の形態の一例である。

【００５０】輝度調節されたフレーム画像をステージ８
１２で表示する。フレーム画像の表示は表示部４６によ
って行われる。すなわち、図１４に示した合成フレーム
画像が可視像として表示される。これによって、本装置
の使用者は造影剤普及範囲９の全てを高輝度像として観
察することができる。表示部４６は、本発明における表
示手段の実施の形態の一例である。

【００５１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、丈夫な殻を持つ造影剤を用いた場合でもその普及
範囲の全てを撮影する超音波撮影装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】超音波トランスデューサアレイの模式図であ
る。

【図３】超音波パルスの波形図である。

【図４】音線走査の概念図である。

【図５】音線走査の概念図である。

【図６】音線走査の概念図である。

【図７】画像処理部のブロック図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロ
ー図である。

【図９】造影剤普及範囲を含む２次元領域を示す略図で
ある。

【図１０】フレーム画像の一例を示す略図である。

【図１１】フレーム画像の一例を示す略図である。

【図１２】フレーム画像の一例を示す略図である。

【図１３】フレーム画像の一例を示す略図である。

【図１４】合成フレーム画像の一例を示す略図である。

【符号の説明】

３３超音波プローブ３６送受信部４０Ｂモード処理部４４画像処理部４６表示部４８制御部５０操作部１４０ＣＰＵ１４４メインメモリ１４６外部メモリ１４８制御部インターフェース１５２入力データメモリ１５４ＤＳＣ１５６画像メモリ１５８ディスプレーメモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木陽一東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社内Ｆターム(参考） 4C301 EE07 EE11 HH02 HH11 HH25 JB29 JB43 JC14 LL03 LL04 4C601 EE04 EE09 HH04 HH05 HH14 HH30 JB34 JB45 JB55 JC15 JC20 JC21 LL01 LL02 LL04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影面内を超音波でスキャンしてエコー
を受信することを、超音波のメカニカルインデックスＭ
Ｉをスキャン単位で逐次増加させつつ行う送受信手段
と、前記スキャンごとのエコー受信信号に基づいてそれぞれ
画像を生成する画像生成手段と、前記生成された複数の画像を加算して画像を合成する合
成手段と、前記合成された画像を表示する表示手段と、を具備する
ことを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項２】前記送受信手段は前記超音波の収束距離
をスキャン単位で逐次増大させる、ことを特徴とする請
求項１に記載の超音波撮影装置。
【請求項３】前記画像生成手段によって生成された画
像を記憶する記憶手段、を具備することを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の超音波撮影装置。
【請求項４】前記合成手段と前記表示手段の間に介在
し、前記合成された画像の輝度を調節する輝度調節手
段、を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項
３のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項５】撮影面内を超音波でスキャンしてエコー
を受信することを、超音波のメカニカルインデックスＭ
Ｉをスキャン単位で逐次増加させつつ行う送受信手段
と、前記スキャンごとのエコー受信信号に基づいてそれぞれ
画像を生成する画像生成手段と、前記生成された複数の画像についてピクセルごとに複数
の画像を通じての画像データの最大値を抽出し、この最
大値によって画像を合成する合成手段と、前記合成された画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項６】前記送受信手段は前記超音波の収束距離
をスキャン単位で逐次増大させる、ことを特徴とする請
求項５に記載の超音波撮影装置。
【請求項７】前記画像生成手段によって生成された画
像を記憶する記憶手段、を具備することを特徴とする請
求項５または請求項６に記載の超音波撮影装置。
【請求項８】前記合成手段と前記表示手段の間に介在
し、前記合成された画像の輝度を調節する輝度調節手
段、を具備することを特徴とする請求項５ないし請求項
７のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。