JP2007054226A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性率表示画像を提供する超音波診断装置においてフロントエンドのパラメータを最適化し、精度の良い弾性率表示を提供する。
【解決手段】画像判定部２００において断層画像より画質の判定を行なう。例えば頚動脈においては血管壁のうち輝度が低く表示される中膜と、輝度が高く表示される内膜の輝度差を計算し輝度差が最も大きくなったときを最適の画質と判定する。本体部制御器１０２でパラメータの調整を行ない、開口幅は開口選択スイッチ１０６、送信波形（送信周波数、デューティ、波数）は波形生成部１０５、フォーカス位置はフォーカス制御器１０４において制御が行なわれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体組織の弾性率、歪み量、歪み率、粘性率などの物理的特性を表わす組織特性画像を表示する超音波診断装置に関する。

従来の超音波診断装置は、超音波を被検体内に放射し、受信したエコーから体内の臓器などの形態情報や血液の流れを表示することができるもので、その原理はよく知られている。

近年、反射エコー信号の位相を解析することで、被検体の動きを精密に測定し、そこから被検体の弾性率を求めるという試みがある。

例えば、反射エコー信号の検波出力信号の振幅と位相の両者を用いて、被検体の瞬間的な位置を決定することによって、高精度に組織の追跡を行ない、拍動による大振幅変位運動上の微小振動を捕らえる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上記の方法をさらに発展させ、心拍による血管壁の内面および外面の各大振幅変位運動を精密に追跡し、大振幅変位運動に重畳されている微小振動の運動速度を求め、その差から血管壁の局所弾性率を求める方法や、弾性率の空間分布を断層画像に重畳表示する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

弾性率の空間分布を断層画像に重畳表示する装置の構成例を図８に示す。

装置は大きく分けて、本体部１００と組織追跡部１０１から構成される。本体部１００の制御を本体部制御器１０２が、組織追跡部１０１の制御を組織追跡部制御器１０３が行なう。本体部１００内には送信パルス発生タイミングを制御することで送信フォーカスを制御するフォーカス制御器１０４、フォーカス制御器１０４で決定されたタイミングで送信波形を生成する送信波形生成部１０５、生成された送信パルスを探触子１０７内の複数の振動子のいずれから送信するかを選択する開口選択スイッチ１０６により送信パルスを探触子１０７で超音波に変換し、図示されない被検体に照射する。被検体内で反射した信号は探触子１０７により再び電気信号に変換し、受信部１０８により増幅、空間的な信号選択を行なう。受信部１０８の出力信号は断層画像処理部１０９により輝度変調され、断層画像メモリ１１０に一時的に記憶される。

受信部１０８の出力信号はその一方で組織追跡部１０１内の直交検波部１１１に取り込まれ、参照信号発生器１１２で発生された参照信号を用いて検波される。直交検波部１１１の出力は組織追跡部１１３により場所を同定され、組織特性演算処理部１１４において弾性率を計算され、弾性率画像に変換され、弾性率画像メモリ１１５に一時的に記憶される。組織追跡部１１３および組織特性演算処理部１１４の処理には心電測定部１１６により図示されない被検体から取り込まれた心電波形が用いられる。心電波形は画像表示のため波形メモリ１１７にも記憶される。組織特性演算処理部１１４での弾性率の計算においては、絶対値計算を行なうために絶対値血圧の数値が必要であり、血圧測定部１１８のデータが取り込まれる。

以上のようにして用意された断層画像データ、弾性率画像データ、心電波形データは画像合成部１１９により合成され、モニタ１２０に表示される。
特開平１０−５２２６号公報 特開２０００−２２９０７８号公報

しかしながら、被検体組織の追跡を正確に行なうためには、正確な弾性率を測定できる良好な画質を得ることのできるように本体部１００内の各部のパラメータを設定する必要があるが、従来の装置においては、これらのパラメータは通常固定であり、調整が行なわれていなかった。

本発明においては、良好な画質を得るために各種パラメータの調整を自動で行ない、正確な弾性率情報を提供するものである。

本発明は、組織特性演算処理部の処理データを用い、送信、受信に用いるパラメータの最適化を行なうことで、課題を解決するものである。

請求項１の発明においては、断層画像の質を判定し、本体部制御器にフィードバックすることで、パラメータの最適化を行なうものである。

請求項２の発明においては、請求項１において断層画像の質を判定を縦分解能の良否により行なうものである。

請求項３の発明においては、断層画像の質を判定し、本体部制御器により開口選択スイッチを制御し、画質の最適化を図るものである。

請求項４の発明においては、断層画像の質を判定し、本体部制御器により送信フォーカス位置を制御し、画質の最適化を図るものである。

請求項５の発明においては、断層画像の質を判定し、本体部制御器により送信フォーカス波形を制御し、画質の最適化を図るものである。

請求項６の発明においては、断層画像の質を判定し、本体部制御器により直交検波に用いる参照信号の周波数を制御し、画質の最適化を図るものである。

請求項７の発明においては、装置を操作する操作者が画質の最適化を行なうタイミングを指示するための操作ボタンを用いることで、画質の最適化の精度を円滑に行なうものである。

請求項８の発明においては、装置を操作する操作者が画質の最適化を行なうタイミングを断層画像より解析し、決定することで、画質の最適化の精度を円滑に行なうものである。

請求項９の発明においては、血管の横断面画像を用いて画質の最適化を図ることで、操作者の手のブレ、被検体の動きの影響を排除するものである。

請求項１０の発明においては、血管の弾性率を測定する主探触子に直交した副探触子により血管の横断面の画像を得、これを用いて画質の最適化を図ることで、操作者の手のブレ、被検体の動きの影響を排除するものである。

本発明の超音波診断装置によれば組織特性演算処理部の処理データを用い、送信、受信に用いるパラメータの最適化を行なうことで各種パラメータの調整を自動で行ない、正確な弾性率情報を得ることができる。

以下、本発明の実施について、図１を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１に本実施の形態の超音波診断装置のブロック図を示す。図１では、従来例の図５と比較して、画像判定部２００が付加されている点が異なる。画像判定部２００は断層画像メモリ１１０の出力をもとに画像を判定し、出力を本体部制御部に戻す。

図２に画像判定部２００による画像判定の原理を示す。（ａ）には頚動脈における実施例を示している。超音波断層像において、体表に近い部分に皮下組織や筋肉組織があり、その下に前壁と呼ばれる血管の壁が観察できる。また、血管を挟み深い部位には後壁と呼ばれる血管壁が観察できる。前壁、後壁それぞれは、管内に近い部位に輝度の高い内膜からの反射が観察でき、その外側に輝度が低い中膜が観察できる。血管壁の弾性率を正しく測定するためには、この血管壁の内膜および中膜が良好に分離されている画像であることが望ましい。

画像をＡーＡ’で切った断面が（ｂ）の図のようであり、縦軸を輝度とするとこのようなグラフが描ける。このときの内膜と中膜の輝度の差が大きくなるように本体部の各種パラメータを調整する。

本体部制御器１０２は例えば開口選択スイッチ１０６により開口幅を、送信波形生成部１０５において送信波形（送信周波数やデューティー、波数）、フォーカス制御器１０４においてフォーカス位置を、より良好な弾性率画像が得られるように変更する。

（実施の形態２）
図３に本実施の形態における超音波診断装置のブロック図を示す。図３は図１の第１の実施の形態と比較して、操作ボタン２０１が付加されている点が異なる。

第１の実施の形態において、最適化が開始されるタイミングを決めることが重要である。つまり被検部からの信号を得ることができるように探触子１０７が設置されるまでは最適化が行なわれることは無意味であるばかりか、逆に画像が安定しないがために、操作者が正しく被検部に探触子を位置させるのを妨害することにもなる。

そこで、本実施の形態においては、操作ボタン２０１を設け、探触子１０７を被検部に位置させてから、操作者が操作ボタン２０１を押すことで、最適化が開始されるようにしたものである。操作の方法はかならずしもボタンを押すことでなくともよく、例えば、音声認識により音声で知らせるなど、他の手段も可能である。

（実施の形態３）
図４に本実施の形態における超音波診断装置のブロック図を示す。図３は第１の実施の形態と比較して、ブザー２０２が付加されている点が異なる。

第２の実施の形態においては、探触子１０７の位置合わせが完了したことを操作ボタンにより装置に知らせる方式を取っていた。しかしながらこの作業がわずらわしいという問題も発生する。そこで、画像判定部２００において、被検部に正しく探触子１０７が位置されたかを判定する。正しく位置されたと判定された場合、ブザー２０２を鳴らすことで、操作者に自動調整に入ることを知らせる。このようにして、操作者がいちいちボタンを押す手間を省くことが可能となる。

（実施の形態４）
図５に本実施の形態における超音波診断装置の測定のフローチャートを示す。本実施の形態において、構成は実施の形態２（図３）と同様である。

第２の実施の形態において、血管の縦断面を表示し、パラメータを調整し、最適化する方法を述べた。しかしながら、第２の実施の形態においては、パラメータを最適化する際に血管に対し探触子が適切な位置にあり、かつ、パラメータの調整中はその位置で保持する必要がある。操作者の手のブレや、被検体が動くなどにより血管に対する探触子の位置が変わることも多いと考えられる。そこで本実施の形態においては、測定者は、まず探触子を血管方向に対し直交する方法に探触子を位置させる。血管に対し直交する方向で探触子を保持した場合、操作者もしくは、被検体のずれがあっても、血管そのものの描出に対する影響は少ない。

パラメータを最適化したあと、操作者は探触子を血管に対し並行に配置しなおし、データの測定と弾性率の計算を行なう。

このようにして、血管に対する探触子の位置ずれによるパラメータ調整の失敗をなくし、最適なパラメータで弾性率の測定を行なうことが可能となる。

（実施の形態５）
図６は本実施の形態における超音波診断装置のブロック図の例である。本実施の形態においては、実施の形態３におけるブロック図（図３）と比較して、探触子が主探触子１０７ａと副探触子１０７ｂの２つになっており、それぞれに対応した送受信回路を備えていることである。

図７は、主探触子１０７ａと副探触子１０７ｂの２つを備え、血管方向の画像と、血管方向に直交した方向の画像を同時に取得することができる探触子の一例である。主探触子１０７ａは図面の横方向に配列された複数の振動子により図面の横方向に超音波ビームを走査し、２次元断層像を得る。また、副探触子１０７ｂは図面の上下方向に配列された複数の振動子により図面の縦方向に超音波ビームを走査し、２次元画像を得る。

主探触子１０７ａにおいて血管の縦断面の画像を得つつ、副探触子１０７ｂにより血管の横断面の画像を得る。各種パラメータの調整は副探触子により行なうことで、操作者の手のブレや、被験者の動きによる各種パラメータ調整の失敗をなくし、最適なパラメータで弾性率の測定を行なうことが可能となる。

主探触子に対する副探触子の配置は例えば図７（ｂ）のように主探触子に対し２つの副探触子であってもよいし、また、図７（ｃ）のように副探触子が主探触子を２つに分割したような配置であってもよい。

本発明は上記実施の形態より明らかなように、画像から各種パラメータを調整することで、最適な弾性率演算を行なうことができ、精度の高い弾性率表示を行なう、質の高い超音波画像を得る超音波診断装置を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のブロック図 本発明の第１の実施の形態におけるパラメータ最適化の方法を示す説明図 本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置のブロック図 本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置のブロック図 本発明の第４の実施の形態におけるパラメータ最適化およびデータ取得のフローチャート 本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置のブロック図 本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置の探触子の説明図 本発明の従来例における超音波診断装置のブロック図

符号の説明

１００ 本体部
１０１ 組織追跡部
１０２ 本体部制御器
１０３ 組織追跡部制御器
１０４，１０４ｂ フォーカス制御器
１０５，１０５ｂ 送信波形生成部
１０６，１０６ｂ 開口選択スイッチ
１０７ 探触子
１０７ａ，１０７ａａ，１０７ａｂ 主探触子
１０７ｂ，１０７ｂａ，１０７ｂｂ 副探触子
１０８，１０８ｂ 受信部
１０９，１０９ｂ 断層画像処理部
１１０，１１０ｂ 断層画像メモリ
１１１ 直交検波器
１１２ 参照信号発生器
１１３ 組織追跡部
１１４ 組織特性演算処理部
１１５ 弾性率画像メモリ
１１６ 心電測定部
１１７ 波形メモリ
１１８ 血圧測定部
１１９ 画像合成部
１２０ モニタ
２００ 画像判定部
２０１ 操作ボタン
２０２ ブザー

Claims (10)

1. 被検体に対して超音波の送受信を行なう複数の振動子から構成される探触子と、複数の振動子を用いて被検体内への送受信を行なう送受信部と受信した信号から画像を構築する画像処理部から成る本体部と、受信信号を検波し、組織特性を抽出する組織演算部より構成され、組織特性演算の結果が最良となるよう、本体部のパラメータを調整することを特徴とする超音波診断装置。
2. 本体部のパラメータ調整の良否をＢモードの画像の縦分解能により判定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 調整される本体部のパラメータが開口幅であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
4. 調整される本体部のパラメータが送信フォーカス深度であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
5. 調整される本体部のパラメータが送信フォーカス波形であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
6. 調整される本体部のパラメータが直交検波のための参照信号の周波数であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
7. 調整の開始タイミングを操作ボタンもしくはそれに類する入力装置であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
8. 調整の開始タイミングを断層画像から判断し決定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
9. 探触子を血管の横断面を得る方向に位置させ、本体部のパラメータを調整してから、探触子を血管の縦断面を得る方向に位置させ、弾性率を測定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
10. 血管の弾性率を測定するための主探触子とこれに直交した方向の画像をえるための少なくとも１つの副探触子を備え、副探触子により、本体部のパラメータを調整することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。

Images