JP2004230200A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体組織の運動速度を検出し、表示する超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that detects and displays a movement speed of a subject tissue.
超音波エコーのドプラシフト周波数に基づいて血流の速度を求め、その分布をカラー表示する超音波ドプラ法が広く普及しているが、近年、この超音波ドプラ法を心筋等の被検体組織の運動速度の検出に利用する研究が進んでいる。このように超音波ドプラ法によって被検体組織の運動速度を求めリアルタイムで二次元表示する手法は、組織ドプライメージングと呼ばれ、心筋梗塞部位の同定や心筋の収縮機能の診断等、心機能の定量的な診断に有効な手法として注目されている。 The ultrasonic Doppler method, which determines the velocity of the blood flow based on the Doppler shift frequency of the ultrasonic echo and displays the distribution in color, has been widely used.In recent years, this ultrasonic Doppler method has been applied to the movement of the tissue of a subject such as a myocardium. Research for use in speed detection is ongoing. In this way, the technique of obtaining the motion velocity of the subject tissue by the ultrasonic Doppler method and displaying it in two dimensions in real time is called tissue Doppler imaging, and quantification of cardiac function such as identification of myocardial infarction site and diagnosis of myocardial contractile function. Is attracting attention as an effective technique for comprehensive diagnosis.
被検体組織の運動は、被検体組織全体が一体となって動く一体的運動成分と、被検体組織各点同士の相対的な運動成分、すなわち被検体組織の変形による運動成分とに分解できると考えられる。従って、被検体組織の特定の運動機能を評価する場合には、その運動機能に関係する運動成分のみを抽出する必要がある。例えば、心臓の運動には、心臓全体の一体的運動と心筋の拡張収縮運動とが含まれているので、心筋の拡張収縮機能を正しく評価しようとする場合には、超音波ドプラ法によって検出される速度から心臓全体の一体的運動による速度成分を除去し、拡張収縮運動のみによる速度成分を求める必要がある。 The motion of the subject tissue can be decomposed into an integral motion component in which the entire subject tissue moves integrally, and a relative motion component between each point of the subject tissue, that is, a motion component due to deformation of the subject tissue. Conceivable. Therefore, when evaluating a specific motor function of the subject tissue, it is necessary to extract only a motor component related to the motor function. For example, the motion of the heart includes the integral motion of the entire heart and the diastolic contraction of the heart muscle.Therefore, when trying to correctly evaluate the diastolic contraction function of the heart muscle, it is detected by the ultrasonic Doppler method. It is necessary to remove the velocity component due to the integral movement of the entire heart from the velocity, and obtain the velocity component solely due to the diastolic contraction movement.
そこで、心臓の拡張収縮運動の速度成分を抽出するための装置もしくは方法として、従来、例えば特許文献1や非特許文献1が提案されていた。これらの技術では、まず心筋の拡張収縮の中心となる点を求め、この点の動きから心臓全体の並進運動の速度を求める。そして、この並進運動の速度を超音波ドプラ法で求められる心筋組織の速度から減算することにより心筋組織の拡張収縮運動による速度成分を算出していた。
Therefore, conventionally, for example,
しかしながら、被検体組織全体の一体的な運動には、並進運動のほかに回転運動もある。前述の従来技術では、被検体組織の並進運動の影響を取り除くことはできるが、回転運動に関しては全く考慮されていない。従って、それら従来技術によって求められた速度成分は、被検体組織の一体的な回転運動の速度成分を含んでおり、純粋な拡張収縮運動による速度成分を表すものとはならない。よって、従来の装置では心筋の純粋な拡張収縮運動の速度成分を精度よく求めることができないという問題があった。更に言えば、従来は、心筋の一体的な回転運動の速度成分を適切に求めることもできなかった。 However, the integral movement of the entire subject tissue includes not only translational movement but also rotational movement. In the above-described prior art, the influence of the translational movement of the subject tissue can be removed, but no consideration is given to the rotational movement. Therefore, the velocity components obtained by these conventional techniques include the velocity component of the integral rotational movement of the subject tissue, and do not represent the velocity component due to the pure expansion / contraction movement. Therefore, the conventional apparatus has a problem that the velocity component of the pure diastolic contraction movement of the myocardium cannot be accurately obtained. In addition, conventionally, it has not been possible to properly determine the velocity component of the integral rotational movement of the myocardium.
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、被検体組織全体の一体的な回転運動の角速度を求めることをその目的の一つとする。また本発明の別の側面では、更に超音波ドプラ法によって検出される被検体組織の運動速度から被検体組織の一体的並進運動及び回転運動による速度成分を除去し、純粋な拡張収縮運動の速度成分のみを抽出することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。また、本発明の更に別の側面では、求めた被検体組織全体の一体的な回転運動の速度成分を利用して、被検体組織各部の2次元速度ベクトルを求めることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as one of its objects to obtain an angular velocity of an integral rotational movement of the entire subject tissue. According to another aspect of the present invention, a velocity component due to the integral translational and rotational movements of the subject tissue is removed from the velocity of the subject tissue detected by the ultrasonic Doppler method. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of extracting only components. Still another object of the present invention is to obtain a two-dimensional velocity vector of each part of the subject tissue by using the obtained velocity component of the integral rotational movement of the whole subject tissue.
前述の目的を達成するために、本発明の第1の構成は、各フレームごとに超音波画像における被検体組織の輪郭を検出する輪郭検出手段と、各フレームの被検体組織の輪郭の慣性主軸の傾きを求める慣性主軸演算手段と、慣性主軸の傾きのフレーム間の変化から、被検体組織の一体的な回転運動の角速度を求める角速度演算手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a first configuration of the present invention includes a contour detection unit that detects a contour of a subject tissue in an ultrasonic image for each frame, and a main axis of inertia of the contour of the subject tissue in each frame. And an angular velocity calculating means for calculating an angular velocity of an integral rotational movement of the subject tissue from a change in the inclination of the inertial spindle between frames.
また、本発明の第2の構成は、更に、超音波エコー信号に基づき被検体組織各点の運動速度を求める運動速度演算手段と、各フレームにおける被検体組織の輪郭の慣性中心を求め、フレーム間の慣性中心の変位から被検体組織の一体的な並進運動の速度を求める並進速度演算手段と、角速度演算手段によって求められた角速度に基づき被検体組織各点の一体的回転運動による速度成分を求める回転速度演算手段と、被検体組織各点ごとについて、その運動速度から一体的並進運動の速度と一体的回転運動による速度成分とを減算することにより、被検体組織各点の拡張収縮運動による速度成分を求める拡張収縮速度演算手段と、を有することを特徴とする。 Further, the second configuration of the present invention further includes a motion speed calculating means for calculating a motion speed of each point of the subject tissue based on the ultrasonic echo signal, and a center of inertia of a contour of the subject tissue in each frame, A translation speed calculating means for obtaining the speed of the integral translational movement of the subject tissue from the displacement of the center of inertia between; and a velocity component due to the integral rotational motion of each point of the subject tissue based on the angular speed obtained by the angular speed calculating means. The rotational speed calculation means to be determined and, for each point of the subject tissue, by subtracting the speed of the integral translational motion and the speed component by the integral rotational motion from the motion speed, the expansion and contraction motion of each point of the subject tissue is obtained. Expansion / contraction speed calculating means for obtaining a speed component.
また、本発明の第3の構成は、前記第1の構成に加え、更に超音波エコー信号に基づき被検体組織の各点の超音波ビーム方向速度成分を求めるドプラ速度検出手段と、各フレームにおける被検体組織の輪郭の慣性中心を求め、フレーム間の慣性中心の変位から被検体組織の一体的な並進運動の速度を求める並進速度演算手段と、角速度演算手段によって求められた角速度に基づき被検体組織各点の一体的回転運動による速度成分を求める回転速度演算手段と、一体的並進運動の速度と一体的回転運動による被検体組織各点の速度成分とに基づき、被検体組織各点の慣性中心周りの速度成分を求める接線速度演算手段と、被検体組織各点の超音波ビーム方向速度成分と慣性中心周りの速度成分とに基づいて被検体組織各点の二次元速度ベクトルを求める速度ベクトル演算手段と、を有することを特徴とする。 Further, a third configuration of the present invention, in addition to the first configuration, further includes a Doppler velocity detecting unit that determines an ultrasonic beam direction velocity component of each point of the subject tissue based on the ultrasonic echo signal, A translation speed calculating means for obtaining a center of inertia of the contour of the tissue of the object, a translational speed of the integrated movement of the object tissue from the displacement of the center of inertia between the frames, and an object based on the angular velocity obtained by the angular velocity calculating means. A rotational speed calculating means for obtaining a velocity component of each point of the tissue by the integral rotational movement, and an inertia of each point of the subject tissue based on the velocity of the integral translational movement and the velocity component of each point of the specimen tissue by the integral rotational movement. A tangential velocity calculating means for finding a velocity component around the center; a two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue based on the velocity component of the ultrasonic beam direction at each point of the subject tissue and the velocity component around the center of inertia. And having a speed vector calculation means for obtaining, a.
また、更に被検体組織の各点ごとについて二次元速度ベクトルの慣性中心に対する動径方向の成分から一体的並進運動の速度の前記動径方向の成分を減算することにより、被検体組織各点の拡張収縮運動による速度成分を求める拡張収縮速度演算手段を設けてもよい。 Further, by subtracting the radial component of the speed of the integral translational motion from the radial component of the two-dimensional velocity vector with respect to the center of inertia of each point of the subject tissue for each point of the subject tissue, An expansion / contraction speed calculating means for obtaining a speed component by the expansion / contraction movement may be provided.
本発明の第1の構成では、まず輪郭検出手段が超音波画像の各フレームごとに被検体組織の輪郭、例えば心臓の場合では心筋部分と血流部分との境界を検出する。次に慣性主軸演算手段が、前記輪郭検出手段で検出された輪郭の慣性主軸の傾きを求める。ここで慣性主軸とは、輪郭図形の慣性中心(重心)を原点とする直交軸のうちで、各軸まわりの輪郭図形の慣性モーメントがそれぞれ最大及び最小となるような直交軸のことである。この慣性主軸は、輪郭図形の方向性を示す軸であるといえる。被検体組織が多少変形したとしても、その変形によっては輪郭図形の方向性はほとんど変わらないと考えられるので、慣性主軸の傾きの変化は被検体組織全体の一体的な回転によるものと考えることができる。従って、慣性主軸の傾きがフレーム間でどれだけ変化したかを角速度演算手段によって検出することにより、被検体組織の一体的回転運動の角速度が求められる。 In the first configuration of the present invention, first, the contour detecting means detects the contour of the subject tissue for each frame of the ultrasonic image, for example, in the case of the heart, the boundary between the myocardial portion and the blood flow portion. Next, the inertia principal axis calculation means obtains the inclination of the inertia principal axis of the contour detected by the contour detection means. Here, the principal axis of inertia is an orthogonal axis having the maximum and minimum moments of inertia of the contour graphic around each axis among orthogonal axes having the center of inertia (center of gravity) of the contour graphic as the origin. This principal axis of inertia can be said to be an axis indicating the directionality of the contour figure. Even if the subject tissue is slightly deformed, it is considered that the direction of the contour figure hardly changes due to the deformation, so the change in the inclination of the principal axis of inertia may be attributed to the integral rotation of the entire subject tissue. it can. Therefore, by detecting how much the inclination of the principal axis of inertia changes between frames by the angular velocity calculating means, the angular velocity of the integral rotational movement of the subject tissue can be obtained.
このように、本発明の第1の構成によれば、被検体組織の一体的回転運動の角速度を求めることができ、この角速度を被検体組織の運動の定量的な評価値として利用することができる。 As described above, according to the first configuration of the present invention, the angular velocity of the integral rotational movement of the subject tissue can be obtained, and this angular velocity can be used as a quantitative evaluation value of the movement of the subject tissue. it can.
本発明の第2の構成では、このようにして求められた被検体組織の一体的な回転運動の角速度を利用して、被検体組織の運動から純粋な拡張収縮運動による成分のみを抽出する。 In the second configuration of the present invention, only the component due to the pure expansion / contraction movement is extracted from the movement of the subject tissue using the angular velocity of the integral rotational movement of the subject tissue obtained in this manner.
すなわち、被検体組織の運動は、被検体組織の一体的な並進運動、被検体組織の一体的な回転運動、及び被検体組織の拡張収縮運動を重ね合わせたものであると考えられる。従って、被検体組織のある点の速度は、一体的並進運動による速度成分、一体的回転運動による速度成分、及び拡張収縮運動による速度成分の和となる。よって、超音波ドプラ法を用いて求められる被検体組織各点の運動速度から、一体的並進運動による速度成分と、一体的回転運動による速度成分とを差し引くことにより、純粋な拡張収縮運動による速度成分を求めることができる。 That is, the motion of the subject tissue is considered to be a superposition of the integral translational motion of the subject tissue, the integral rotational motion of the subject tissue, and the expansion / contraction motion of the subject tissue. Therefore, the velocity at a certain point of the subject tissue is the sum of the velocity component due to the integral translational movement, the velocity component due to the integral rotational movement, and the velocity component due to the expansion / contraction movement. Therefore, by subtracting the velocity component due to the integral translation and the velocity component due to the integral rotational movement from the velocity of each point of the subject tissue obtained using the ultrasonic Doppler method, the velocity due to the pure expansion / contraction movement is obtained. The components can be determined.
よって、本発明の第2の構成では、運動速度演算手段において超音波ドプラ法を利用して被検体組織の各点の運動速度を求めるとともに、並進速度演算手段において輪郭の慣性中心の位置のフレーム間の変位に基づき被検体組織の一体的な並進運動の速度を求める。また、回転速度演算手段によって、一体的回転運動の角速度から被検体組織各点の一体的回転運動の速度成分を求める。そして、拡張収縮速度演算手段によって、被検体組織各点の運動速度から一体的並進運動及び一体的回転運動による速度成分を差し引くことにより、拡張収縮運動の速度成分を求める。 Therefore, in the second configuration of the present invention, the motion velocity calculating means obtains the motion velocity of each point of the subject tissue using the ultrasonic Doppler method, and the translation velocity calculating means calculates the frame at the position of the center of inertia of the contour. The speed of the integral translational movement of the subject tissue is determined based on the displacement between them. Further, the rotational speed calculating means obtains the velocity component of the integral rotational movement of each point of the subject tissue from the angular velocity of the integral rotational movement. Then, the speed component of the expansion / contraction movement is obtained by subtracting the speed component of the integral translational motion and the integral rotation motion from the motion speed of each point of the subject tissue by the expansion / contraction speed calculation means.
本発明の第3の構成は、超音波ドプラ法で超音波ビーム方向の速度成分しか求められない場合についての構成である。第3の構成は、輪郭情報から求められる被検体組織各点の一体的並進及び回転運動の速度成分とドプラ法によって求められる超音波ビーム方向の速度成分とから、被検体組織各点の二次元速度ベクトルを算出する。また、第4の構成は、被検体組織各点の二次元速度ベクトルに基づき拡張収縮運動の速度成分を算出する。 The third configuration of the present invention is a configuration in a case where only the velocity component in the ultrasonic beam direction can be obtained by the ultrasonic Doppler method. The third configuration is based on the integral translational and rotational velocity components of each point of the subject tissue obtained from the contour information and the velocity component in the ultrasonic beam direction obtained by the Doppler method. Calculate the velocity vector. In the fourth configuration, the velocity component of the expansion / contraction movement is calculated based on the two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue.
すなわち、被検体組織の慣性中心を原点とした極座標系を考えた場合、被検体組織各点の二次元速度ベクトルは、被検体組織の慣性中心周りの接線方向速度成分と、その慣性中心に対する動径方向(拡張収縮方向)の速度成分とに分解できる。ここで、被検体組織の一体的回転運動の速度は接線方向速度成分のみを有し、被検体組織の拡張収縮運動の速度は動径方向速度成分のみを有する。また、被検体組織の一体的並進運動の速度は、それら接線方向及び動径方向の両方向の速度成分を有する。従って、被検体組織の各点の二次元速度ベクトルの接線方向成分は、一体的回転運動による速度成分と、被検体組織の一体的並進運動速度の接線方向成分との和となる。一方、各点の二次元速度ベクトルの動径方向成分は、その点における拡張収縮運動による速度成分と、被検体組織の一体的並進運動の速度の動径方向成分との和となる。 That is, when considering a polar coordinate system having the origin at the center of inertia of the subject tissue, the two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue includes the tangential speed component around the center of inertia of the subject tissue and the motion with respect to the center of inertia. It can be decomposed into a velocity component in the radial direction (expansion and contraction direction). Here, the speed of the integral rotational movement of the subject tissue has only a tangential speed component, and the speed of the expansion / contraction movement of the subject tissue has only a radial speed component. Further, the speed of the integral translation of the subject tissue has speed components in both the tangential direction and the radial direction. Therefore, the tangential component of the two-dimensional velocity vector at each point of the subject tissue is the sum of the speed component due to the integral rotational motion and the tangential component of the integral translational motion speed of the subject tissue. On the other hand, the radial component of the two-dimensional velocity vector at each point is the sum of the velocity component due to the expansion and contraction movement at that point and the radial component of the velocity of the integral translational movement of the subject tissue.
ここで、一体的並進運動及び一体的回転運動の速度は、超音波ドプラ法による超音波ビーム方向速度成分とは独立に、被検体組織の輪郭情報から求めることができる。従って、これら一体的並進運動及び一体的回転運動の速度成分に基づき、被検体組織の各点の二次元速度ベクトルの接線方向成分を求めることができる。この接線方向速度成分を、超音波ドプラ法で求められる超音波ビーム方向の速度成分と組み合わせれば、真の二次元速度ベクトルを求めることができる。 Here, the velocity of the integral translational movement and the integral rotational movement can be obtained from the contour information of the subject tissue independently of the velocity component in the ultrasonic beam direction by the ultrasonic Doppler method. Therefore, the tangential component of the two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue can be obtained based on the velocity components of the integral translational movement and integral rotational movement. By combining this tangential velocity component with the velocity component in the ultrasonic beam direction obtained by the ultrasonic Doppler method, a true two-dimensional velocity vector can be obtained.
よって、本発明の第3の構成では、ドプラ速度検出手段が、被検体組織各点の超音波ビーム方向速度成分を求め、並進速度演算手段が被検体組織の輪郭の慣性中心位置のフレーム間変位に基づき被検体組織の一体的な並進運動の速度を求める。また、回転速度演算手段が、一体的回転運動の角速度から、被検体組織各点の一体的回転運動による速度成分を求める。そして、接線速度演算手段は、一体的並進運動の速度と一体的回転運動による速度成分とに基づき、被検体組織各点の接線方向速度成分を求める。速度ベクトル演算手段は、このようにして求められた被検体組織各点の接線方向速度成分と超音波ビーム方向速度成分とに基づいて、被検体組織各点の二次元速度ベクトルを算出する。 Therefore, in the third configuration of the present invention, the Doppler velocity detecting means determines the ultrasonic beam direction velocity component of each point of the subject tissue, and the translation speed calculating means calculates the displacement between frames of the inertial center position of the contour of the subject tissue. The speed of the integral translational movement of the subject tissue is obtained based on Further, the rotational speed calculating means obtains a velocity component of each point of the subject tissue due to the integral rotational movement from the angular velocity of the integral rotational movement. Then, the tangential velocity calculating means obtains a tangential velocity component of each point of the subject tissue based on the velocity of the integral translational movement and the velocity component of the integral rotational movement. The velocity vector calculation means calculates a two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue based on the tangential velocity component of each point of the subject tissue and the velocity component of the ultrasonic beam direction thus obtained.
また、前述したように、被検体組織各点の二次元速度ベクトルの動径方向成分は、拡張収縮運動による速度成分と、一体的並進運動の速度の動径方向成分との和となるので、二次元速度ベクトルの動径方向成分から一体的並進運動の速度の動径方向成分を減算することにより、被検体組織各点の拡張収縮運動の速度を求めることができる。 In addition, as described above, the radial component of the two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue is the sum of the velocity component due to the expansion / contraction movement and the radial component of the velocity of the integral translation movement. By subtracting the radial component of the speed of the integral translation from the radial component of the two-dimensional velocity vector, the speed of the expansion / contraction movement at each point of the subject tissue can be obtained.
そこで、拡張収縮速度演算手段を設ければ、被検体組織の各点ごとについて、二次元速度ベクトルの動径方向速度成分から一体的並進運動の速度の動径方向の成分を減算することにより、被検体組織各点の拡張収縮の速度を求めることができる。 Therefore, if the expansion / contraction speed calculation means is provided, for each point of the subject tissue, the radial component of the integral translational motion is subtracted from the radial velocity component of the two-dimensional velocity vector, The rate of expansion and contraction of each point of the subject tissue can be obtained.
以上説明したように、本発明によれば、被検体組織の輪郭情報に基づき、被検体組織全体の一体的回転運動の角速度を求めることができる。この角速度は、被検体組織の運動の評価値として利用することができる。 As described above, according to the present invention, the angular velocity of the integral rotational movement of the entire subject tissue can be obtained based on the contour information of the subject tissue. This angular velocity can be used as an evaluation value of the motion of the subject tissue.
また、本発明の別の側面によれば、被検体組織の各点について、ドプラ法を用いて求められる運動速度から、一体的並進運動の速度成分と一体的回転運動に起因する速度成分とを差し引くことにより、様々な運動成分が重畳した被検体組織の速度から、純粋に拡張収縮運動のみによる速度成分を抽出することができる。この拡張収縮運動の速度成分は、心臓の拡張収縮機能の評価などに利用することができる。 Further, according to another aspect of the present invention, for each point of the subject tissue, a speed component of the integral translational motion and a speed component caused by the integral rotational motion are calculated from the motion speed obtained using the Doppler method. By subtraction, it is possible to extract a velocity component based solely on the expansion / contraction movement from the velocity of the subject tissue on which various movement components are superimposed. The velocity component of the diastolic movement can be used for evaluation of the diastolic function of the heart.
また、本発明の更に別の側面によれば、超音波ドプラ法で超音波ビーム方向の速度成分しか求められない場合においても、被検体組織の輪郭情報を利用することにより被検体組織各点の二次元速度ベクトルを求めることができ、更に被検体組織各点の拡張収縮運動による速度成分を求めることができる。 According to still another aspect of the present invention, even when only the velocity component in the ultrasonic beam direction is obtained by the ultrasonic Doppler method, the contour information of the subject tissue is used to obtain each point of the subject tissue. A two-dimensional velocity vector can be obtained, and a velocity component due to expansion and contraction movement of each point of the subject tissue can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、本発明に係る超音波診断装置の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る超音波診断装置の実施例を示すブロック図である。図1において、走査制御部70は、タイミング信号発生部72からのタイミング信号に基づき、送受信部20を介して探触子10による超音波の送受波を制御する。このとき走査制御部70は、超音波の送受波によって得られるエコー情報やドプラ情報を表示する際の指標として、現在送受波中の超音波ビームの方向を示す単位ベクトル[ek ]と、その超音波ビーム上の各点の座標(x,y)を順次生成し出力する。なお、以下の説明において、括弧[]で括ったものはベクトル量を示すものとする。また、走査制御部70によって生成される座標(x,y)は、探触子10を原点とする所定の直交座標系(以下、探触子座標系と呼ぶ)で表される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a
超音波の送受波によって得られたエコー信号は、探触子10から送受信部20に入力され、以降2つの経路に分かれて処理される。一方の経路では、被検体のBモード断層画像を生成するための処理が行われ、他方では、ドプラ断層画像の生成のため処理が行われる。以下、それぞれの信号処理の流れを詳述する。
The echo signal obtained by the transmission and reception of the ultrasonic wave is input from the probe 10 to the transmission /
まず、Bモード画像生成のための信号処理から説明する。 First, signal processing for B-mode image generation will be described.
送受信部20から出力されたエコー信号は、まず増幅部22によって所定レベルまで増幅される。検波部24は、増幅されたエコー信号を検波して、エコー信号の振幅に応じた輝度信号を生成する。この輝度信号は、A/D変換部26でデジタル化された後、DSC(デジタルスキャンコンバータ)60に入力され、表示部64の走査形式に適合するように走査変換される。DSC60の出力信号は、D/A変換部62でアナログ信号に変換され、表示部64にてBモード画像として表示される。
The echo signal output from the transmission /
次に、ドプラ画像生成のための信号処理について説明する。 Next, signal processing for Doppler image generation will be described.
送受信部20から出力されたエコー信号は、直交検波部28によって直交検波される。このとき、直交検波部28は、エコー信号に対してタイミング信号発生部72から出力された90度位相の異なる参照信号を掛け合わせて直交検波を行う。直交検波部28からは、実数部及び虚数部の2つの信号から構成されるドプラ信号が出力される。
The echo signal output from the transmission /
直交検波部28から出力されたドプラ信号はA/D変換部30でデジタル化された後、ローパスフィルタ32に入力される。ローパスフィルタ32は、入力されたデジタル信号から低周波数帯域のドプラ信号のみを抽出する。例えば、被検体を心臓とした場合、心腔内の血流は速度が大きいので、血流部分のドプラ信号は比較的高周波となり、一方心筋等の組織は血流に比べて運動速度が小さいので低周波帯域のドプラ信号を生成する。従って、ローパスフィルタ32によって、血流部分の高周波数帯域のドプラ信号が除去され、心筋等の組織部分のドプラ信号が抽出される。ローパスフィルタ32によって抽出された被検体組織のドプラ信号は、自己相関部34に入力され、公知の相関演算処理により自己相関が求められる。
The Doppler signal output from the
そして、この自己相関部34で得られた相関信号に基づき、ドプラ速度演算部36は、被検体組織各点の超音波ビーム方向の速度(ドプラ速度)vk を求める。また、分散演算部38は、同じく相関信号に基づき、被検体組織の速度分布の状態を示すドプラ信号の分散σ2 を求める。
Then, based on the correlation signal obtained by the
通常の超音波ドプラ診断装置では、このようにして得られたドプラ速度と分散が表示されるが、本実施例の装置では、これに加え、更に被検体(例えば、心筋)組織各点の二次元速度ベクトルや拡張収縮運動による速度成分を求めるための処理を行う。 In a normal ultrasonic Doppler diagnostic apparatus, the Doppler velocity and variance obtained in this manner are displayed. In the apparatus of this embodiment, in addition to this, two points of each point of the subject (for example, myocardium) tissue are further displayed. A process is performed to obtain a dimensional velocity vector and a velocity component due to the expansion / contraction movement.
被検体組織の拡張収縮運動による速度成分を求めるためには、前述したように、被検体組織全体の一体的な並進、回転運動の速度成分を求め、これらの成分を除去する必要がある。そこで、本実施例では、Bモード情報を用いて被検体組織の一体的並進運動及び一体的回転運動の速度成分を求める。 As described above, in order to obtain the velocity component due to the expansion and contraction movement of the subject tissue, it is necessary to obtain the integral translation and rotation velocity components of the entire subject tissue, and to remove these components. Therefore, in the present embodiment, the velocity components of the integral translational movement and the integral rotational movement of the subject tissue are obtained using the B-mode information.
本実施例では、各フレームごとに被検体組織の輪郭の慣性中心を求め、フレーム間の慣性中心の変位に基づいて、被検体組織の一体的並進運動の速度を求める。また、各フレームごとに被検体組織の輪郭の慣性主軸の傾きを求め、フレーム間の傾きの変化に基づいて一体的回転運動の角速度を求める。 In this embodiment, the center of inertia of the contour of the subject tissue is determined for each frame, and the speed of the integral translational movement of the subject tissue is determined based on the displacement of the center of inertia between the frames. Further, the inclination of the principal axis of inertia of the contour of the subject tissue is determined for each frame, and the angular velocity of the integral rotational movement is determined based on the change in the inclination between the frames.
まず、慣性中心演算部40が、A/D変換部26から出力された輝度信号に基づいて被検体組織の輪郭を検出し、その輪郭の慣性中心の座標を求める。
First, the center of
すなわち、慣性中心演算部40は、A/D変換部26から与えられる1フレーム分のエコー信号データに基づいて被検体組織の輪郭を検出する。例えば、心臓の場合、心筋組織と血流部分とではエコー信号の強度(振幅)に大きな差があるので、エコーレベルのしきい値によってこれらを弁別することにより心筋組織と血流との境界、すなわち心筋組織の輪郭を求めることができる。
That is, the inertial
この輪郭の検出は、超音波ビームごと(すなわち走査線ごと)に行う。従って、図3に示すように探触子10からセクタ走査される各超音波ビーム100ごとに、その超音波ビームに沿った方向にエコー信号データを見ていき、エコーレベルがしきい値を超えるエッジの部分を輪郭点(すなわち血流領域110と被検体組織120との境界点)P1 、…Pi 、Pi+1 …、PN (Nは求められた輪郭点の総数)として検出し、その座標Pi (xi ,yi )を求める。ここで、各輪郭点Pi の座標は、探触子座標系で表現される。血流領域の輪郭115は、このようにして得られた輪郭点によって代表される。例えば、1フレーム分の走査における超音波ビームの数が64本であれば、100点程度の輪郭点Pi の座標が得られる。
The detection of the contour is performed for each ultrasonic beam (that is, for each scanning line). Therefore, as shown in FIG. 3, for each ultrasonic beam 100 that is sector-scanned from the probe 10, the echo signal data is viewed in the direction along the ultrasonic beam, and the echo level exceeds the threshold value. The edge portion is detected as a contour point (that is, a boundary point between the
このようにして得られた輪郭点座標データに基づき、慣性中心演算部40は、次式(1)に従って輪郭点の慣性中心Gの座標(xg ,yg )を算出する。なお、この慣性中心Gの座標(xg ,yg )は、探触子座標系で示されている。
求められた慣性中心Gの座標(xg ,yg )は、各輪郭点の座標(xi ,yi )とともに慣性主軸演算部42に入力される。なお、慣性中心Gの座標(xg ,yg )は、被検体組織の並進運動速度を求めるために速度演算処理部50にも入力される。
The obtained inertia center G of the coordinates (x g, y g) the coordinates (x i, y i) of each contour point is input together with the inertial main
次に、慣性主軸演算部42は、各輪郭点の座標及び慣性中心Gの座標に基づき、当該フレームの画像における輪郭の慣性主軸の傾きφを求める。このために、まず慣性主軸演算部42は、次式(2)に従って、各輪郭点の座標を、慣性中心G(xg ,yg )を原点とする座標系(以下、慣性中心座標系と呼ぶ)に座標変換する。
なお、この慣性中心座標系(XY座標系)は、探触子座標系(xy座標系)と平行な座標系である。 The inertial center coordinate system (XY coordinate system) is a coordinate system parallel to the probe coordinate system (xy coordinate system).
このようにして座標変換が終わると、更に慣性主軸演算部42は、慣性中心座標系の各軸回り(すなわちX軸回り及びY軸回り)の慣性モーメントMX 及びMY と、慣性乗積MXYとを以下の式(3)、(4)及び(5)に従って求める。
そして、慣性主軸演算部42は、MX 、MY 及びMXYを用いて次式(6)に従って慣性主軸の傾きφを求める。
このようにして求められた慣性主軸の傾きφは、速度演算処理部50に入力される。
The inclination φ of the principal axis of inertia determined in this manner is input to the speed
速度演算処理部50は、このようにして求められた慣性中心座標及び慣性主軸の傾きと、ドプラ速度演算部36で求められたドプラ速度vk とから、被検体組織各点の拡張収縮運動の速度成分を求める。図2は速度演算処理部50の内部構成を示したブロック図であり、以下、この図を参照して速度演算処理部50における演算処理過程を説明する。
The velocity
まず、被検体組織全体の一体的並進運動速度[V](ベクトル量)を求める過程から説明する。 First, the process of obtaining the integral translational movement speed [V] (vector amount) of the entire subject tissue will be described.
慣性中心演算部40で求められた慣性中心Gm の座標(xg(m),yg(m))は、速度演算処理部50の並進速度演算部510及びメモリ502に入力される。ここで、Gm は、超音波画像の第mフレームにおける被検体組織輪郭の慣性中心を示し、座標(xg(m),yg(m))は、その慣性中心Gm の座標である。なお、この座標は探触子座標系で示されている。メモリ502は、入力された慣性中心の座標データを1フレームの間保持する。並進速度演算部510は、入力された第mフレームの慣性中心Gm の座標(xg(m),yg(m))と、メモリ502に保持されている1つ前のフレームの慣性中心Gm-1 の座標(xg(m-1),yg(m-1))とを用いて、式(7)に従って並進運動速度[V]を求める。
なお、ここでΔtは、連続するフレーム間の時間間隔である。 Here, Δt is a time interval between successive frames.
このようにして求められた一体的並進運動速度[V]は、拡張収縮速度演算部522及び接線速度演算部518に入力される。
The integrated translation speed [V] obtained in this way is input to the dilation / contraction
次に、被検体組織の一体的な回転の角速度ωを求める過程を説明する。慣性主軸演算部42で求められた慣性主軸の傾きφm は、速度演算処理部50内の角速度演算部512及びメモリ504に入力される。ここで、傾きφm は、第mフレームにおける被検体組織輪郭の慣性主軸の傾きを示している。メモリ504は、入力された傾きφm を1フレームの間保持する。そして、角速度演算部512は、入力された第mフレームの慣性主軸の傾きφm と、メモリ504に保持されている1つ前のフレームの慣性主軸の傾きφm-1 とを用いて、次式(8)に従って被検体組織の一体的な回転の角速度ωを求める。
このようにして求められた被検体組織の一体的な回転の角速度ωは、被検体組織の運動状態に関する特徴量として用いることができる。例えば、この角速度ωの変化の様子を超音波診断装置のディスプレイ上に表示することにより被検体組織の回転状態を知ることができる。また、慣性主軸の傾きφ自体をディスプレイ上に表示することにより、診断に役立てることもできる。 The angular velocity ω of the integral rotation of the subject tissue obtained in this manner can be used as a feature amount relating to the motion state of the subject tissue. For example, the state of rotation of the subject tissue can be known by displaying the state of the change of the angular velocity ω on the display of the ultrasonic diagnostic apparatus. Further, the inclination φ of the main inertia axis itself is displayed on a display, which can be used for diagnosis.
このようにして被検体組織の一体的並進運動の速度[V]及び一体的回転運動の角速度ωが求められると、次に、この一体的並進運動の速度[V]及び一体的回転運動の角速度ωを用いて、被検体組織各点の二次元速度ベクトル及び拡張収縮運動の速度を求める。以下、この方法の原理について説明する。 When the velocity [V] of the integral translation and the angular velocity ω of the integral rotation of the subject tissue are obtained in this manner, the velocity [V] of the integral translation and the angular velocity of the integral rotation are then determined. Using ω, the two-dimensional velocity vector and the speed of the expansion-contraction movement at each point of the subject tissue are determined. Hereinafter, the principle of this method will be described.
図4は、探触子座標系(xy座標系)と慣性中心座標系(XY座標系)の関係を示す図である。被検体組織内の任意の点Pの慣性中心座標系における位置ベクトルを[r]、同じ点Pの探触子座標系での位置ベクトルを[x]、慣性中心Gの探触子座標系での位置ベクトルを[R]とすると、図4に示すように、これらベクトルは、次の関係式を満たす。
この場合において、点Pの微小変位d[x]について考えると、この微小変位d[x]は、慣性中心の微小変位d[R]と、慣性中心周りの微小角の回転によって生じる微小変位d[φ]×[r]と、慣性中心Gと点Pとを結ぶ動径方向の微小変位d[r]とを足し合わせたものである。
この(10)式において、ベクトルd[φ]は、微小回転、すなわち慣性主軸の傾きφの微小変化を示すベクトルである。図5は、ベクトルd[φ]、[r]、d[φ]×[r]の関係を慣性中心座標系(ただし、回転のベクトルを導入するために三次元に拡張した)で表したものであり、この図に示されるように、微小回転を示すベクトルd[φ]はZ軸方向のベクトルである。そして、回転による点Pの微小変位d[φ]×[r]は、d[φ]と[r]とのベクトル積であるから、d[φ]と[r]の両方に垂直なベクトルである。従って、図5に示すように、d[φ]×[r]は、XY平面内において、点Pにおける接線方向のベクトルとなる。 In the equation (10), the vector d [φ] is a vector indicating a minute rotation, that is, a minute change in the inclination φ of the principal axis of inertia. FIG. 5 shows the relationship between the vectors d [φ], [r], d [φ] × [r] in an inertial center coordinate system (however, expanded to three dimensions to introduce a rotation vector). As shown in this figure, the vector d [φ] indicating the minute rotation is a vector in the Z-axis direction. Then, since the minute displacement d [φ] × [r] of the point P due to the rotation is a vector product of d [φ] and [r], it is a vector perpendicular to both d [φ] and [r]. is there. Therefore, as shown in FIG. 5, d [φ] × [r] is a tangential vector at the point P in the XY plane.
ここで、これら微小変位が生じた微小時間をdtとすると、(10)式から次の関係式が導かれる。
この(11)式において、d[R]/dtは、慣性中心Gの速度を示すベクトルであり、これは前述の一体的並進運動の速度[V]と等しい。また、d[φ]/dtは、慣性主軸の傾きφの単位時間当たりの変化を示し、これは被検体組織の一体的回転運動の角速度[ω]に等しい。なお、角速度ベクトル[ω]は、前述の(8)式で求められる角速度ωの大きさを有し、その方向はd[φ]の方向と等しい。 In the equation (11), d [R] / dt is a vector indicating the velocity of the center of inertia G, which is equal to the velocity [V] of the integral translation described above. Further, d [φ] / dt indicates a change per unit time of the inclination φ of the principal axis of inertia, which is equal to the angular velocity [ω] of the integral rotational movement of the subject tissue. Note that the angular velocity vector [ω] has the magnitude of the angular velocity ω obtained by the above equation (8), and its direction is equal to the direction of d [φ].
ここで、d[x]/dtは点Pの二次元速度ベクトルであり、これを[v]と表す。また、点Pにおける拡張収縮運動の速度の大きさをvr とし、動径方向の単位ベクトルを[er ](図5参照)とすると、d[r]/dt=vr [er ]となる。従って、これらの関係を用いれば、前記(11)式は次式のごとく表現できる。
この式における[V]は、並進速度演算部510で求められる。
[V] in this equation is obtained by the translation
また、点Pにおける接線方向の単位ベクトルを[eφ](図5参照)とすると、
ここで、点Pの速度[v]の接線方向成分vφは、vφ=[v]・[eφ]の関係を満たすが、これは(12)式及び(13)式の関係を用いれば、次式のように簡略化できる。
(14)式の右辺の[V]、[eφ]、r及びωは前述のごとく求めることができるので、これらから点Pの速度の接線方向成分vφを求めることができる。 Since [V], [eφ], r and ω on the right side of the equation (14) can be obtained as described above, the tangential component vφ of the speed of the point P can be obtained from these.
また、前記(12)式を変形すると、
そこで、本実施例では、(14)式から求められる点Pの速度の接線方向成分vφと、ドプラ法によって求められる点Pの超音波ビーム方向速度成分vk とを用いて、この点Pの二次元速度ベクトル[v]を算出する。 Therefore, in this embodiment, the tangential component vφ of the speed of the point P obtained from the equation (14) and the ultrasonic beam direction speed component v k of the point P obtained by the Doppler method are used to calculate the point P. A two-dimensional velocity vector [v] is calculated.
すなわち、二次元速度ベクトル[v]と超音波ビーム方向速度成分vk との間には次の関係式が成り立つ。
なお、[ek ]は、超音波ビーム方向を示す単位ベクトルであり、探触子に向かう方向のベクトルである。また、θは、[ek ]と[v]とのなす角度である。 [ Ek ] is a unit vector indicating the ultrasonic beam direction, and is a vector in the direction toward the probe. Θ is the angle between [e k ] and [v].
図6には、被検体組織内の点Pの速度ベクトル[v]と各速度成分との関係が図示されている。角度γは、点Pにおける接線方向と超音波ビーム方向とのなす角度である。図6から分かるように、二次元速度ベクトル[v]の接線方向成分vφは次式を満たす。
(17)式を用いて(18)式からvを消去し、θについて解くと、
そして、求められたcos θを用いれば、(17)式によって速度ベクトル[v]の絶対値vが算出できる。このようにして、vとcos θが求まれば、超音波ビーム方向との関係から、点Pの速度ベクトル[v]が特定される。 Then, by using the obtained cos θ, the absolute value v of the velocity vector [v] can be calculated by Expression (17). When v and cos θ are obtained in this manner, the velocity vector [v] of the point P is specified from the relationship with the ultrasonic beam direction.
このように、本実施例では、ドプラ速度と、被検体組織の輪郭情報から求めた一体的並進運動及び回転運動の速度成分とから、被検体組織内の点Pの速度ベクトル[v]を求めることができる。 As described above, in the present embodiment, the velocity vector [v] of the point P in the subject tissue is obtained from the Doppler speed and the velocity components of the integral translational movement and the rotational movement obtained from the contour information of the subject tissue. be able to.
そして、求められた速度ベクトル[v]を(16)式に用いることにより、点Pの拡張収縮運動による速度成分vr が求められる。 By using the speed determined vector [v] in (16), the velocity component v r by expansion and contraction movement of the point P is determined.
以上が、速度演算処理部50にて、被検体組織内の点の速度ベクトル[v]と、その点の拡張収縮運動の速度成分vr を求めるための原理である。
Or at speed
このような原理に従い、図2に示す速度演算処理部50は、被検体組織各点の二次元速度ベクトル[v]及び拡張収縮運動の速度成分vr を求める。
In accordance with this principle, the speed
この演算に必要な被検体組織の一体的並進運動の速度[V]及び一体的回転運動の角速度ωは、既に説明したように、被検体組織の輪郭情報と用いてそれぞれ並進速度演算部510及び角速度演算部512によって求められる。
As described above, the translational speed [V] of the integral translational motion of the subject tissue and the angular velocity ω of the integral rotational motion necessary for this computation are used as the translational
そして、回転速度演算部514は、角速度演算部512で求められた角速度ωを用いて、一体的回転運動に起因する慣性中心周りの回転運動の速度成分を求める。
Then, the rotation
すなわち、回転速度演算部512には、動径演算部506より、慣性中心Gm から被検体組織各点までの動径の長さrが与えられる。この動径の長さrは、慣性中心演算部40によって求められた慣性中心Gm の座標(xg(m),yg(m))と、走査制御部70から出力される被検体組織各点の座標(x,y)とに基づき、動径演算部506によって算出される。従って、回転速度演算部514は、被検体組織各点それぞれについて、動径の長さrと角速度ωとを乗算することにより、順次各点の慣性中心周りの回転運動の速度rωを算出する。求められた各点の回転運動の速度rωは、接線速度演算部518に入力される。
That is, the rotational
接線速度演算部518は、このようにして求められた被検体組織各点の回転運動の速度rωと、並進速度演算部510で求められた並進運動速度[V]と、単位ベクトル発生部508から与えられる被検体組織各点についての接線方向単位ベクトル[eφ]とを用いて、被検体組織各点の速度の接線方向成分vφを求める。このうち、被検体組織各点における接線方向単位ベクトル[eφ]は、慣性中心演算部40で求められた慣性中心Gm の座標(xg(m),yg(m))と、走査制御部70で求められた被検体組織各点の座標(x,y)とに基づいて、単位ベクトル発生部508によって求められる。従って、接線速度演算部518は、これら[V]、rω、[eφ]を前記(14)式に代入することにより、被検体組織各点の速度の接線方向成分vφを求める。求められた接線方向速度成分vφは、二次元速度ベクトル演算部520に入力される。
The
二次元速度ベクトル演算部520は、このようにして求められた被検体組織各点の接線方向速度成分vφに基づき、被検体組織各点の二次元速度ベクトル[v]を求める。
The two-dimensional velocity
すなわち、二次元速度ベクトル演算部520には、被検体組織各点について、接線方向速度成分vφと、ドプラ速度演算部36で求められたドプラ速度vk と、三角関数発生部516で求められるsin γ及びcos γとが入力される。ここで角度γは、点Pについての接線方向と超音波ビーム方向とのなす角度である。三角関数発生部516は、単位ベクトル発生部508から入力される接線方向単位ベクトル[eφ]と走査制御部70から入力される超音波ビーム方向単位ベクトル[ek ]との内積演算によりcos γを求め、更にこのcos γを用いてsin γを求める。従って、二次元速度ベクトル演算部520は、このようにして求められたsin γ及びcos γと、既に求められている接線方向速度成分vφ及びドプラ速度vk とを用いて、前記(19)式によってcos θを算出する。この角度θは、超音波ビーム方向と二次元速度ベクトル[v]とのなす角であり、cos θを算出することにより二次元速度ベクトル[v]の方向が定められる。また、二次元速度ベクトル演算部520は、求められたcos θとドプラ速度vk とを用い、前記(17)式に基づいて二次元速度ベクトル[v]の絶対値vを算出する。このようにして求められたcos θ及びvにより、被検体組織各点の二次元速度ベクトル[v]が特定される。
That is, the two-dimensional velocity
このようにして求められた被検体組織各点についての二次元速度ベクトル[v]は、マルチプレクサ524に入力される。
The two-dimensional velocity vector [v] thus obtained for each point of the subject tissue is input to the
また、被検体組織各点についての二次元速度ベクトル[v]のデータは、拡張収縮速度演算部522に入力され、被検体組織各点の拡張収縮運動による速度成分vr の算出のために用いられる。
The data of the two-dimensional velocity vector [v] for each point of the subject tissue is input to the expansion / contraction
すなわち、拡張収縮速度演算部522は、被検体組織各点についての二次元速度ベクトル[v]データに加え、被検体組織の一体的並進運動の速度[V]と被検体組織各点についての動径方向単位ベクトル[er ]とを用いて、(16)式に基づき拡張収縮運動による速度成分vr を算出する。なお、動径方向単位ベクトル[er ]は、慣性中心Gm の座標(xg(m),yg(m))と、被検体組織各点の座標(x,y)とに基づいて、単位ベクトル発生部508によって求められる。
That is, in addition to the two-dimensional velocity vector [v] data for each point of the subject tissue, the expansion / contraction
このようにして求められた被検体組織各点の拡張収縮運動の速度成分vr は、マルチプレクサ524に入力される。
The velocity component v r of the expansion / contraction movement at each point of the subject tissue thus obtained is input to the
マルチプレクサ524は、図示しない表示切換制御部からの制御信号に応じて、二次元速度ベクトル[v]及び拡張収縮運動の速度成分vr のいずれか一方、あるいは両方のデータをDSC60に出力する。
そして、DSC60は、このようにして求められた二次元速度ベクトル[v]及び拡張収縮運動の速度成分vr を、Bモード情報や分散(σ2 )情報に重畳して表示画像を形成する。このようにして形成された表示画像は、D/A変換部62でアナログ信号に変換され、表示部64にて表示される。なお、表示においては、例えば二次元速度ベクトル[v]は矢印として表現する。また、拡張収縮運動の速度成分vr は、ドプラ画像と同様、拡張又は収縮の方向を異なった色で表し、速度成分の大きさを輝度で表す。このとき、慣性中心演算部40で求められる慣性中心Gの座標も同時に表示する構成としてもよい。もちろん、各情報の表現形式はこれに限らない。
Then,
このように、本実施例によれば、超音波ドプラ法によって求められる超音波ビーム方向速度成分と、被検体組織の輪郭情報から求められる一体的並進運動及び回転運動の速度成分とに基づき、被検体組織各点の二次元速度ベクトル及び被検体組織各点の拡張収縮運動の速度成分を求めて表示することができる。拡張収縮運動の速度成分vr は、例えば心臓の診断において、拡張収縮機能を正確に評価するのに有用である。本実施例は、心臓のほか、動脈などの診断にも用いることができる。 As described above, according to the present embodiment, based on the velocity component of the ultrasonic beam direction obtained by the ultrasonic Doppler method and the velocity component of the integral translational motion and the rotational motion obtained from the contour information of the subject tissue, the object is obtained. The two-dimensional velocity vector of each point of the specimen tissue and the velocity component of the expansion and contraction movement of each point of the specimen tissue can be obtained and displayed. Expansion and contraction movement velocity component v r of, for example, in the diagnosis of heart are useful for accurately assess the extension contractile function. This embodiment can be used for diagnosis of arteries and the like in addition to the heart.
なお、本実施例では、被検体組織の一体的な並進及び回転運動の速度成分を求めるのにBモード情報を用いたが、これに限らず、ドプラ情報から被検体組織の輪郭を求め、この輪郭から一体的な並進及び回転運動の速度成分を求める構成としてもよい。この場合、被検体組織と血流部分とは、ドプラ信号のパワー、又はドプラ速度の大小によって判別することができる。 In the present embodiment, the B-mode information is used to determine the integral translational and rotational motion velocity components of the subject tissue. However, the present invention is not limited to this, and the contour of the subject tissue is obtained from Doppler information. A configuration in which the integral translation and rotational speed components are obtained from the contour may be used. In this case, the subject tissue and the blood flow portion can be determined based on the power of the Doppler signal or the magnitude of the Doppler speed.
また、本実施例では、ドプラ情報からは超音波ビーム方向の速度成分しか求めないので、被検体組織の輪郭情報を用いて二次元速度ベクトルを算出した上で拡張収縮運動の速度成分を求めたが、例えば2ビーム法などを用いてドプラ情報から二次元速度ベクトルを求めることができる場合には、前記(15)式から直接的に拡張収縮運動の速度成分を求めることができる。 Further, in this embodiment, since only the velocity component in the ultrasonic beam direction is obtained from the Doppler information, the velocity component of the dilation / contraction movement is obtained after calculating the two-dimensional velocity vector using the contour information of the subject tissue. However, if the two-dimensional velocity vector can be obtained from the Doppler information using, for example, the two-beam method, the velocity component of the expansion-contraction movement can be directly obtained from the above equation (15).
10 探触子、20 送受信部、22 増幅部、24 検波部、26,30 A/D変換部、28 直交検波部、32 ローパスフィルタ、34 自己相関部、36 ドプラ速度演算部、38 分散演算部、40 慣性中心演算部、42 慣性主軸演算部、50 速度演算処理部、60 DSC(ディジタルスキャンコンバータ)、62 D/A変換部、64 表示部、502,504 メモリ、506 動径演算部、508 単位ベクトル発生部、510 並進速度演算部、512 角速度演算部、514 回転速度演算部、516 三角関数発生部、518 接線速度演算部、520 二次元速度ベクトル演算部、522 拡張収縮速度演算部、524 マルチプレクサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 probe, 20 transmission / reception part, 22 amplification part, 24 detection part, 26, 30 A / D conversion part, 28 quadrature detection part, 32 low-pass filter, 34 autocorrelation part, 36 Doppler velocity operation part, 38 dispersion operation part , 40 inertia center operation unit, 42 inertia spindle operation unit, 50 speed operation processing unit, 60 DSC (digital scan converter), 62 D / A conversion unit, 64 display unit, 502, 504 memory, 506 radial operation unit, 508 Unit vector generator, 510 translation speed calculator, 512 angular speed calculator, 514 rotation speed calculator, 516 trigonometric function generator, 518 tangential speed calculator, 520 two-dimensional speed vector calculator, 522 extended contraction speed calculator, 524 Multiplexer.
Claims (3)
各フレームごとに超音波画像における被検体組織の輪郭を検出する輪郭検出手段と、
各フレームの前記輪郭の慣性主軸の傾きを求める慣性主軸演算手段と、
前記慣性主軸の傾きのフレーム間の変化から、前記被検体組織の一体的な回転運動の角速度を求める角速度演算手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 In an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives an ultrasonic beam to and from an object and generates and displays an ultrasonic image based on an ultrasonic echo signal,
Contour detection means for detecting the contour of the subject tissue in the ultrasonic image for each frame,
Inertia spindle calculation means for determining the inclination of the inertia spindle of the contour of each frame,
An angular velocity calculating means for calculating an angular velocity of an integral rotational movement of the subject tissue from a change between frames of the inclination of the inertia main axis,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記超音波エコー信号に基づき前記被検体組織各点の運動速度を求める運動速度演算手段と、
各フレームにおける前記輪郭の慣性中心を求め、フレーム間の前記慣性中心の変位から前記被検体組織の一体的な並進運動の速度を求める並進速度演算手段と、
前記角速度演算手段によって求められた前記角速度に基づき、前記被検体組織各点の前記一体的回転運動による速度成分を求める回転速度演算手段と、
前記被検体組織各点ごとについて、前記運動速度から前記一体的並進運動の速度と前記一体的回転運動による速度成分とを減算することにより、前記被検体組織各点の拡張収縮運動による速度成分を求める拡張収縮速度演算手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
A movement speed calculating means for calculating a movement speed of each point of the subject tissue based on the ultrasonic echo signal,
Translation speed calculating means for determining the center of inertia of the contour in each frame, and calculating the speed of the integral translational movement of the subject tissue from the displacement of the center of inertia between frames;
A rotation speed calculation unit that calculates a speed component of the respective points of the subject tissue due to the integrated rotation motion based on the angular speed obtained by the angular speed calculation unit;
For each point of the subject tissue, by subtracting the velocity of the integral translational movement and the velocity component of the integral rotational movement from the movement velocity, the velocity component of the subject tissue at each point due to the expansion / contraction movement is calculated. Expansion and contraction speed calculating means to be obtained;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記超音波エコー信号に基づき前記被検体組織の各点の超音波ビーム方向速度成分を求めるドプラ速度検出手段と、
各フレームにおける前記輪郭の慣性中心を求め、フレーム間の前記慣性中心の変位から前記被検体組織の一体的な並進運動の速度を求める並進速度演算手段と、
前記角速度演算手段によって求められた前記角速度に基づき、前記被検体組織各点の前記一体的回転運動による速度成分を求める回転速度演算手段と、
前記一体的並進運動の速度と前記一体的回転運動による前記被検体組織各点の速度成分とに基づき、前記被検体組織各点の慣性中心周りの速度成分を求める接線速度演算手段と、
前記被検体組織各点の超音波ビーム方向速度成分と慣性中心周りの速度成分とに基づいて、前記被検体組織各点の二次元速度ベクトルを求める速度ベクトル演算手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
Doppler velocity detecting means for determining an ultrasonic beam direction velocity component of each point of the subject tissue based on the ultrasonic echo signal,
Translation speed calculating means for determining the center of inertia of the contour in each frame, and calculating the speed of the integral translational movement of the subject tissue from the displacement of the center of inertia between frames;
A rotation speed calculation unit that calculates a speed component of the respective points of the subject tissue due to the integrated rotation motion based on the angular speed obtained by the angular speed calculation unit;
A tangential velocity calculating means for calculating a velocity component around the center of inertia of each point of the subject tissue based on the velocity of the integral translational movement and the velocity component of each point of the specimen tissue due to the integral rotational movement;
Velocity vector calculating means for obtaining a two-dimensional velocity vector of each point of the subject tissue based on the ultrasonic beam direction velocity component of each point of the subject tissue and a velocity component around the center of inertia,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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