JP2008173177A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、血管の状態を超音波によって診断する超音波診断装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that diagnoses a state of a blood vessel using ultrasonic waves.
近年、心筋梗塞や脳梗塞などの循環器系疾病を患う人々が増加してきており、このような疾病の予防および治療を行うことが大きな課題となっている。心筋梗塞や脳梗塞の発病には、動脈硬化が深く関係しているため、動脈硬化の早期診断がこうした循環器系疾病の予防には重要となる。 In recent years, an increasing number of people suffer from cardiovascular diseases such as myocardial infarction and cerebral infarction, and it has become a major issue to prevent and treat such diseases. Since arteriosclerosis is closely related to the onset of myocardial infarction and cerebral infarction, early diagnosis of arteriosclerosis is important in preventing such cardiovascular diseases.
動脈硬化の診断は、血管の内膜中膜複合体厚(Intima-Media Thickness、以下IMTと略す)を測定することによって行われる。動脈のなかでも頚動脈は他の部位と比較してIMT値が動脈硬化の初期段階から大きくなる。このため、動脈硬化の診断には、頚動脈におけるIMTの計測が有効である。また、頚動脈は皮膚表面から2〜3cmと比較的浅く位置するため、他の動脈に比べ精度の良い計測が可能であるため、この点でも動脈硬化の診断には頚動脈を測定対象とすることが適している。 The diagnosis of arteriosclerosis is performed by measuring the intima-media thickness (hereinafter abbreviated as IMT) of the blood vessel. Among the arteries, the carotid artery has a larger IMT value from the initial stage of arteriosclerosis than other sites. Therefore, measurement of IMT in the carotid artery is effective for diagnosis of arteriosclerosis. In addition, since the carotid artery is located at a relatively shallow depth of 2 to 3 cm from the skin surface, it is possible to measure with higher accuracy than other arteries. Is suitable.
従来、超音波によって頚動脈の血管壁のIMT値を測定する方法が知られている。たとえば特許文献1は、血管によって反射された超音波に基づいて生成されたBモード画像用の輝度信号における最大ピーク値と第2ピーク値とに基づいて、血管壁のIMT値を測定する方法を開示している。
Conventionally, a method for measuring an IMT value of a vascular wall of a carotid artery by ultrasonic waves is known. For example,
しかし、この方法は、エコー強度を利用するため、測定対象となる血管壁の内膜輝度が低い場合や、輝度情報がノイズを多く含む場合、血流−内膜境界位置や中膜−外膜境界位置を正確に検出できず、正確な血管壁のIMT値を計測することができないという問題点があった。また、上述の方法は、測定対象となる血管壁の構造が正常状態にあることを前提としている。このため、測定対象となる血管内に、動脈硬化に伴う局所病変である粥腫(アテローム)などが存在していると、境界位置を正確に計測することができないという問題があった。 However, since this method uses echo intensity, if the intima brightness of the blood vessel wall to be measured is low, or if the luminance information contains a lot of noise, the blood flow-intima boundary position or the intima-outer membrane There is a problem that the boundary position cannot be accurately detected, and the accurate IMT value of the blood vessel wall cannot be measured. The above-described method is based on the assumption that the structure of the blood vessel wall to be measured is in a normal state. For this reason, there is a problem that the boundary position cannot be accurately measured if a atheroma (atheroma), which is a local lesion associated with arteriosclerosis, is present in the blood vessel to be measured.
この問題を解決するために、たとえば、特許文献2は、超音波エコーの位相変化から算出した組織の硬さに基づいて血流−内膜境界位置や中膜の位置を検出し、血管壁のIMT値を計測する方法を提案している。 In order to solve this problem, for example, Patent Document 2 detects the blood flow-intima boundary position and the medial position based on the tissue hardness calculated from the phase change of the ultrasonic echo, and A method for measuring the IMT value is proposed.
これら従来の超音波診断装置によって、血管の軸方向に平行な断面を観測した場合、1本の血管に対して被験体の皮膚表面に近い側および遠い側にそれぞれの血管壁が描出される。皮膚表面に近い側および遠い側の血管壁は前壁および後壁と呼ばれる。 When a cross section parallel to the axial direction of a blood vessel is observed by these conventional ultrasonic diagnostic apparatuses, each blood vessel wall is depicted on the side closer to and far from the skin surface of the subject with respect to one blood vessel. The vessel walls near and far from the skin surface are called the anterior and posterior walls.
一般に、超音波プローブに近い前壁からの超音波エコーは、超音波の多重反射等のノイズの影響を受けやすく、得られるBモード画像では前壁の輪郭が不鮮明になりやすい。また、特許文献2の方法で利用する組織の硬さ値にも、血流−内膜境界位置付近に後壁で認められるような明確な特徴が認められず、正確な境界位置を自動的に検出することは困難であった。このため、従来の超音波診断装置によるIMTの計測では後壁を測定対象にしていた。
しかし、粥腫は動脈硬化に伴って生成しており、粥腫などの病変が前壁の血管壁に存在する場合には、前壁の血管を測定対象とする必要がある。この場合、前述した理由から特に前壁の血流−内膜境界の正確な境界の位置を自動的に検出することは難しく、最終的には操作者がBモード画像から判断する必要がある。その結果、Bモード画像が不鮮明である場合には、血流−内膜境界を決定することが困難となる。また、操作者の熟練度によっては、正確な境界位置を決定できなかったり、計測誤差が大きいといった問題が生じる。 However, atheroma is generated with arteriosclerosis, and when a lesion such as atheroma is present on the blood vessel wall of the front wall, it is necessary to measure blood vessels on the front wall. In this case, it is difficult to automatically detect the exact boundary position of the blood flow-intima boundary on the front wall for the reason described above, and it is ultimately necessary for the operator to make a determination from the B-mode image. As a result, when the B-mode image is unclear, it is difficult to determine the blood flow-intima boundary. Further, depending on the skill level of the operator, there are problems that an accurate boundary position cannot be determined and a measurement error is large.
本発明はこのような従来技術の問題を解決し、少なくとも動脈血管の前壁の血流−内膜境界位置を検出することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。また、正確なIMT値を測定することのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art and to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of detecting at least a blood flow-intima boundary position of an anterior wall of an arterial blood vessel. It is another object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can measure an accurate IMT value.
本発明の超音波診断装置は、血管を含む生体へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、前記超音波送信波が前記生体内において反射することにより得られる超音波反射波を、前記超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記受信信号の位相情報を処理することにより、前記生体中の複数の計測位置における一定の期間の生体組織の移動量に関する特徴量、移動速度に関する特徴量および加速度に関する特徴量のうち、少なくとも一つの特徴量を算出する位相情報処理部と、前記少なくとも1つの特徴量に基づき、前記生体の血管の前壁における血流領域と内膜との境界位置とを検出する血流−内膜境界位置検出部とを備える。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a transmitter that drives an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic transmission wave to a living body including a blood vessel, and an ultrasonic wave obtained by reflecting the ultrasonic transmission wave in the living body. A reception unit that receives a reflected sound wave using the ultrasonic probe and generates a reception signal; and processing phase information of the reception signal, thereby providing a living body for a certain period at a plurality of measurement positions in the living body. A phase information processing unit that calculates at least one of the feature amount related to the movement amount of the tissue, the feature amount related to the moving speed, and the feature amount related to the acceleration, and the front of the blood vessel of the living body based on the at least one feature amount. A blood flow-intima boundary position detection unit that detects a boundary position between the blood flow region and the intima in the wall;
ある好ましい実施形態において、前記特徴量は、前記移動量、移動速度および加速度に重畳したノイズ成分の大きさを表している。 In a preferred embodiment, the feature amount represents a magnitude of a noise component superimposed on the movement amount, movement speed, and acceleration.
ある好ましい実施形態において、前記複数の計測位置は、前記受信信号の音響線上に配置されており、前記血流−内膜境界位置検出部は、前記音響線上の各計測位置における特徴量を比較することにより、前記音響線上において境界位置を検出する。 In a preferred embodiment, the plurality of measurement positions are arranged on an acoustic line of the received signal, and the blood flow-intima boundary position detection unit compares feature amounts at each measurement position on the acoustic line. Thus, the boundary position is detected on the acoustic line.
ある好ましい実施形態において、前記特徴量は、それぞれ算出した前記移動量、移動速度および加速度の高周波成分の占める割合である。 In a preferred embodiment, the feature amount is a ratio of high-frequency components of the calculated movement amount, movement speed, and acceleration, respectively.
ある好ましい実施形態において、前記特徴量は、それぞれ算出した前記移動量、移動速度および加速度の絶対値を前記所定の期間にわたって時間積分した値である。 In a preferred embodiment, the feature amount is a value obtained by integrating the absolute values of the calculated movement amount, movement speed, and acceleration over the predetermined period.
ある好ましい実施形態において、前記特徴量は、それぞれ算出した前記移動量、移動速度および加速度の前記所定の期間の2乗平均値である。 In a preferred embodiment, the feature amount is a mean square value of the calculated movement amount, movement speed, and acceleration for the predetermined period.
ある好ましい実施形態において、前記所定の期間は前記生体の一心周期である。 In a preferred embodiment, the predetermined period is a cardiac cycle of the living body.
ある好ましい実施形態において、前記血流−内膜境界位置検出部は、前記移動量に関する特徴量、移動速度に関する特徴量および加速度に関する特徴量のうちから選ばれる2つを選択し、一方を他方で除算した値に基づき、前記生体の血管の前壁における血流領域と内膜との境界位置とを検出する。 In a preferred embodiment, the blood flow-intima boundary position detection unit selects two selected from a feature amount related to the moving amount, a feature amount related to a moving speed, and a feature amount related to acceleration, and one of them is the other. Based on the divided value, a boundary position between the blood flow region and the intima in the front wall of the blood vessel of the living body is detected.
ある好ましい実施形態において、前記受信信号の特徴から前記血管の前壁における中膜と外膜の境界位置とを検出する中膜−外膜境界位置検出部と、前記中膜と外膜の境界位置および前記血流領域と内膜との境界位置とから、前記血管の前壁のIMT値を算出するIMT値算出部とをさらに備える。 In a preferred embodiment, a media-epicardium boundary position detection unit for detecting a boundary position between the media and the adventitia on the anterior wall of the blood vessel from the characteristics of the received signal, and a boundary position between the media and the adventitia And an IMT value calculation unit that calculates an IMT value of the anterior wall of the blood vessel from a boundary position between the blood flow region and the intima.
ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記受信信号に基づいて前記生体の計測領域における断層画像を生成するBモード処理部と、前記断層画像を表示する表示部とをさら備え、前記表示部は、前記血流領域と内膜との境界位置を前記断層画像に重畳して表示する。 In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus further includes a B-mode processing unit that generates a tomographic image in the measurement region of the living body based on the received signal, and a display unit that displays the tomographic image, and the display The unit superimposes and displays the boundary position between the blood flow region and the intima on the tomographic image.
本発明によれば、位相情報処理部が、生体組織の移動量、移動速度および加速度に関する特徴量のうち少なくとも1つの特徴量を算出する。この特徴量は、移動量、移動速度および加速度に重畳したノイズ成分を反映しており、血流領域から得られる特徴量にはノイズ成分が多く、血管壁組織から得られる特徴量にはノイズ成分が少ないため、特徴量に基づき、前壁の血流−内膜境界の位置を決定することができる。したがって、Bモード画像において不明瞭であり、超音波エコー信号の強度や組織の硬さ値に着目した場合に困難であった前壁の血流−内膜境界の位置を自動的にかつ明確に検出できる。また、境界の検出のために特別な関心領域を設定する必要がないため従来技術と比べ測定が迅速に行える。 According to the present invention, the phase information processing unit calculates at least one feature amount among the feature amounts related to the movement amount, movement speed, and acceleration of the living tissue. This feature value reflects the noise component superimposed on the movement amount, movement speed, and acceleration. The feature value obtained from the blood flow region has a large noise component, and the feature value obtained from the vascular wall tissue has a noise component. Therefore, the position of the blood flow-intima boundary on the front wall can be determined based on the feature amount. Therefore, the position of the blood flow-intima boundary on the front wall, which is unclear in the B-mode image and difficult when focusing on the intensity of the ultrasound echo signal and the tissue hardness value, is automatically and clearly defined. It can be detected. In addition, since it is not necessary to set a special region of interest for detecting the boundary, measurement can be performed more quickly than in the prior art.
以下、本発明による超音波診断装置の実施形態を説明する。図1は本発明による超音波診断装置の一実施形態のブロック図を示している。超音波診断装置は、送信部1、受信部2、遅延合成部3、Bモード処理部4、位相情報処理部6、血流−内膜境界位置検出部7を備えている。超音波診断装置の各構成ブロックは、図示しないCPUなどからなる制御部により制御される。また、図示しないキーボードやトラックボール、スイッチ、ボタンなどによって構成されるユーザーインターフェースが制御部に接続され、ユーザーインターフェースは、超音波診断装置の動作に関する操作者の指令を制御部100へ入力する。
Hereinafter, embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus includes a
送信部1は、制御部の制御により、指定されたタイミングで超音波プローブ101を駆動する高圧信号を発生する。超音波プローブ101は、送信部1で発生した送信信号を超音波に変換して生体40の表面20から生体40内へ超音波送信波を照射する。
The
図1に示すように生体40には動脈血管30が含まれる。動脈血管の軸方向に対して平行に超音波送信波が生体40を走査するように超音波プローブ101は生体40に配置されている。生体40の計測領域は、動脈血管30の軸方向と平行に複数の超音波により走査される。
As shown in FIG. 1, the
生体40の表面に近い側に前壁31が位置し、遠い側に後壁34が位置する。前壁31および後壁34に挟まれた領域が血流領域33である。前壁31は外膜301および内中膜302によって構成され、外膜301と内中膜302との間に中膜−外膜境界310が位置する。また、内中膜302と血流領域33との間に血流−内膜境界311が位置する。
The
同様に、後壁32は外膜304および内中膜303によって構成され、外膜304と内中膜303との間に中膜−外膜境界313が位置する。また、内中膜303と血流領域33との間に血流−内膜境界312が位置する。前壁31には粥腫36が生成している。
Similarly, the
受信部2は、超音波プローブ101により、生体40の内部から反射してきた超音波受信波を検出し、電気的な受信信号に変換する。超音波プローブ101内には複数の電気音響変換素子が配置され、送受信に使用する電気音響変換素子の選択および、電気音響変換素子に電圧を与えるタイミングを調整することによって送信する超音波の偏向角およびフォーカスを制御する。遅延合成部3は、各電気音響変換素子で受信した受信信号にあらかじめ定められた遅延を与えて加算することにより、特定の位置(フォーカス)または方向(偏向角)からの超音波のみを検出する。
The receiving unit 2 detects the ultrasonic wave reflected from the inside of the living
Bモード処理部4は、フィルタ、検波器、対数増幅器などからなり、受信信号の主に振幅を解析して、被検体の内部構造を断層画像として画像化する。 The B-mode processing unit 4 includes a filter, a detector, a logarithmic amplifier, and the like, analyzes mainly the amplitude of the received signal, and images the internal structure of the subject as a tomographic image.
位相情報処理部6は、以下において詳細に説明するように、受信信号の位相情報を処理することにより、生体40中の複数の計測位置における一定の期間の生体組織の移動量に関する特徴量、移動速度に関する特徴量および加速度に関する特徴量のうち、少なくとも一つの特徴量を算出する。この特徴量は、移動量、移動速度および加速度に重畳したノイズ成分を反映している。
As will be described in detail below, the phase information processing unit 6 processes the phase information of the received signal, thereby performing the feature amount and movement related to the movement amount of the living tissue at a plurality of measurement positions in the living
血流−内膜境界位置検出部7は、位相情報処理部6から、少なくとも1つの特徴量を受け取り、受け取った特徴量に基づき、生体40の血管の前壁における血流−内膜境界311の位置を検出する。境界の検出方法は以下において詳細に説明する。
The blood flow-intima boundary position detection unit 7 receives at least one feature amount from the phase information processing unit 6, and based on the received feature amount, the blood flow-
超音波診断装置は、好ましくは、さらに中膜−外膜境界位置検出部5、IMT算出部9および画像合成部10をさらに備える。
The ultrasonic diagnostic apparatus preferably further includes a media-exterior membrane boundary
中膜−外膜境界位置検出部5は、受信信号の特徴から前壁31の中膜−外膜境界310の位置を検出する。境界の検出方法に特に制限はなく、公知の血管における境界検出方法を用いることができる。本実施形態では、たとえば、特許文献1に開示されたBモード画像の輝度信号のピークに基づいて定めることができる。
The media-exterior membrane boundary
IMT値算出部9は、血流−内膜境界311の位置および中膜−外膜境界310の位置の情報を血流−内膜境界位置検出部7および中膜−外膜境界位置検出部5からそれぞれ受け取って、動脈血管30の前壁31のIMT値を算出する。たとえば、表示部11に示されたカーソルの位置におけるIMT値を算出する。カーソルの位置はユーザインターフェースによって操作者が指定することができる。
The IMT value calculation unit 9 obtains information on the position of the blood flow-
血流−内膜境界位置検出部7および中膜−外膜境界位置検出部5は、前壁31の血流−内膜境界311の位置および中膜−外膜境界310の位置の検出と同様にして後壁32の血流−内膜境界312の位置および中膜−外膜境界313の位置を検出してもよい。この場合、IMT値算出部9は、後壁32のIMT値も算出する。
The blood flow-intima boundary position detection unit 7 and the media-endocardium boundary
画像合成部10は、血流−内膜境界位置検出部7および中膜−外膜境界位置検出部5から出力される前壁31の血流−内膜境界311の位置および中膜−外膜境界310の位置の情報と後壁32の血流−内膜境界312の位置および中膜−外膜境界313の位置の情報とを受け取り、これらの境界を画像化しBモード処理部4から出力される生体の断層画像と合成し、表示部11に出力する。また、IMT値算出部9から出力される前壁31および後壁32のIMT値も表示部11に表示するように画像データを作成する。
The
表示部11は、画像合成部10の出力に基づき合成された画像を表示する。断層画像に血流−内膜境界311、中膜−外膜境界310、血流−内膜境界312および中膜−外膜境界313が重畳して表示された画像が表示部11に示される。また、IMT値も表示される。表示部11に表示された断層画像と検出された境界の位置に微妙なずれが生ずる場合には、検出した境界に所定のオフセット値を加算あるいは減算し、境界の位置の調整するために、中膜−外膜境界位置検出部5および血流−内膜境界位置検出部7にオフセット値を設定してもよい。
The
次に、位相情報処理部6および血流−内膜境界位置検出部7の動作を詳細に説明する。前述したように超音波プローブ101は、生体40の計測領域を複数の超音波送信波によって軸方向に平行に走査する。計測領域の1回の走査により、1フレーム分の受信信号が得られる。通常、生体40の一心周期中に十数回から数十回の走査が行われるため、一心周期中には十数から数十個のフレームが含まれる。走査する各超音波送信波により、音響線上に所定の間隔で設定された計測位置から、生体40による超音波反射波(エコー)が生じる。
Next, operations of the phase information processing unit 6 and the blood flow-intima boundary position detection unit 7 will be described in detail. As described above, the
位相情報処理部6は、受信信号を受け取り、受信信号を直交検波することにより、受信信号の位相情報を生成する。生体組織の移動量、移動速度および加速度を高精度で算出するために、たとえば、位相差トラッキング法を用いる。具体的には、走査する各超音波送信波の音響線上に設定された計測位置において、時間的に隣接する2つのフレーム間では受信信号の振幅は変化せず、位相および反射位置のみが変化するという制約のもとで、2つの受信信号の波形の整合誤差が最小となるよう最小二乗法によって2つの受信信号の位相差を求める。この位相差から、計測位置の移動速度が求められ、さらにこれを積分することにより、移動量を求めることができる。また、隣接する2つのフレームに対応して求められた移動速度を2つのフレームの間隔で除算することにより加速度が求められる。 The phase information processing unit 6 receives the received signal and generates phase information of the received signal by performing quadrature detection on the received signal. In order to calculate the movement amount, movement speed, and acceleration of the living tissue with high accuracy, for example, a phase difference tracking method is used. Specifically, at the measurement position set on the acoustic line of each ultrasonic transmission wave to be scanned, the amplitude of the received signal does not change between two temporally adjacent frames, and only the phase and reflection position change. Under the constraint, the phase difference between the two received signals is obtained by the least square method so that the waveform matching error between the two received signals is minimized. From this phase difference, the moving speed of the measurement position is obtained, and by integrating this, the moving amount can be obtained. Further, the acceleration is obtained by dividing the moving speed obtained corresponding to two adjacent frames by the interval between the two frames.
図2(a)は、Bモード処理部4が生成した計測領域の断層画像を示している。図2(a)の断層画像において、横方向には、計測領域を走査した超音波の音響線の位置を示している。また、縦方向に計測位置を示している。図2(a)の断層画像には、血流領域が濃い黒色で表されており、血流領域の上側には前壁が位置し、下側には後壁が位置している。血流領域と後壁の境界は明瞭に示されているが、血流領域と前壁との境界は不明瞭になっている。 FIG. 2A shows a tomographic image of the measurement region generated by the B mode processing unit 4. In the tomographic image of FIG. 2A, the position of the ultrasonic acoustic line that has scanned the measurement region is shown in the horizontal direction. The measurement position is shown in the vertical direction. In the tomographic image of FIG. 2A, the blood flow region is expressed in dark black, the front wall is located above the blood flow region, and the rear wall is located below. The boundary between the blood flow region and the rear wall is clearly shown, but the boundary between the blood flow region and the front wall is unclear.
図2(a)に示す断層画像において15番目の音響線上の深さ15および60に位置する計測位置における一心周期分の移動量x、移動速度vおよび加速度αを算出した結果を図2(b)から図2(g)に示す。図2(b)、(c)、(d)は深さ15に位置する計測位置における一心周期分の移動量x、移動速度vおよび加速度αであり、図2(e)、(f)、(g)は深さ60に位置する計測位置における一心周期分の移動量x、移動速度vおよび加速度αである。
FIG. 2B shows the calculation results of the movement amount x, the movement speed v, and the acceleration α for one cardiac cycle at the measurement positions located at the
これらの図から明らかなように、図2(b)、(c)、(d)に示す移動量x、移動速度vおよび加速度αにはノイズ成分は少ないが、図2(e)、(f)、(g)に示す移動量x、移動速度vおよび加速度αには多くのノイズ成分が重畳していることが分かる。これは、一般に、血管壁などの生体組織から得られる受信信号の強度が血流領域から得られる受信信号に比べて常に大きく、S/N比に優れていることに起因する。 As is clear from these drawings, the movement amount x, the movement speed v, and the acceleration α shown in FIGS. 2B, 2C, and 2D have few noise components, but FIGS. It can be seen that many noise components are superimposed on the movement amount x, the movement speed v, and the acceleration α shown in FIGS. This is because, in general, the intensity of a received signal obtained from a living tissue such as a blood vessel wall is always larger than that of a received signal obtained from a blood flow region, and the S / N ratio is excellent.
したがって、各音響線上において各測定位置における生体組織の移動量x、移動速度vまたは加速度αにノイズ成分が多く重畳しているか否かを判定することにより、その生体組織が血管壁であるか血流領域であるかを判定することができ、判定に基づく血管壁の領域と血流領域との境界を検出することによって、血流−内膜境界の位置を決定することができる。 Therefore, it is determined whether or not the biological tissue is a blood vessel wall by determining whether or not a large amount of noise component is superimposed on the moving amount x, moving speed v or acceleration α of the living tissue at each measurement position on each acoustic line. It is possible to determine whether the region is a flow region, and by detecting the boundary between the blood vessel wall region and the blood flow region based on the determination, the position of the blood flow-intima boundary can be determined.
位相情報処理部6は、各音響線上の各測定位置における生体組織の移動量x、移動速度vまたは加速度αから、これらに重畳したノイズ成分の大きさを示す指標を移動量x、移動速度vまたは加速度αの特徴量としてそれぞれ生成する。 The phase information processing unit 6 uses the movement amount x, the movement speed v as an index indicating the magnitude of the noise component superimposed on the movement amount x, movement speed v, or acceleration α of the living tissue at each measurement position on each acoustic line. Alternatively, it is generated as a feature quantity of acceleration α.
特徴量は、たとえば、移動量x、移動速度vまたは加速度αの高周波成分の占める割合を求めたものであってもよい。また、移動量x、移動速度vまたは加速度αの一心周期間の2乗平均値であってもよい。あるいは、特徴量は、移動量x、移動速度vまたは加速度αの絶対値を一心周期間にわたって時間積分した値であってもよい。以下、位相情報処理部6が特徴量として移動量x、移動速度vまたは加速度αの絶対値を一心周期間にわたって時間積分した値を算出する例を説明する。 The feature amount may be obtained, for example, by determining the proportion of the high-frequency component of the movement amount x, the movement speed v, or the acceleration α. Alternatively, it may be a mean square value during one cardiac cycle of the movement amount x, the movement speed v, or the acceleration α. Alternatively, the feature amount may be a value obtained by time-integrating the absolute value of the movement amount x, the movement speed v, or the acceleration α over one cardiac cycle. Hereinafter, an example in which the phase information processing unit 6 calculates a value obtained by time-integrating the absolute value of the movement amount x, the movement speed v, or the acceleration α over one cardiac cycle as the feature amount will be described.
計測領域における音響線の位置をHとし、各音響線上の計測位置をDとする。また、時刻をtとする。このとき、音響線Hの計測位置Dの移動量x、移動速度vおよび加速度αは、それぞれ、x(H,D,t)、v(H,D,t)、α(H,D,t)で表される。 The position of the acoustic line in the measurement region is H, and the measurement position on each acoustic line is D. Also, let time be t. At this time, the moving amount x, the moving speed v, and the acceleration α of the measurement position D of the acoustic line H are x (H, D, t), v (H, D, t), α (H, D, t, respectively. ).
位相情報処理部6は、式(1)および(2)に示すように、特徴量として移動速度v(H,D,t)および加速度α(H,D,t)の絶対値の一心拍周期の時間積分値をそれぞれ算出する。Tcは一心周期である。 As shown in equations (1) and (2), the phase information processing unit 6 is a single heartbeat cycle of absolute values of the moving speed v (H, D, t) and the acceleration α (H, D, t) as feature quantities. The time integral values of are respectively calculated. Tc is one cardiac cycle.
移動速度や加速度にノイズ成分が多く重畳している場合、絶対値の積分値を求めることによって、これらの値が大きくなる。しかし、同一音響線上における計測位置が異なることによって移動速度や加速度自体が異なる場合、式(1)や式(2)で求めた特徴量を比較するだけでは、ノイズ成分が多いことによって値が大きくなっているのか移動速度や加速度自体が大きいのか区別がつかないため、式(1)や式(2)で求めた特徴量から境界の位置を自動的には求められない可能性がある。このため、移動速度や加速度自体の値の影響を排除するため、位相情報処理部6は、式(3)で示すように、式(1)や式(2)で求めた特徴量の比K(H,D)をさらに求めることが好ましい。 When many noise components are superimposed on the moving speed and acceleration, these values are increased by obtaining the integral value of the absolute value. However, when the moving speed and acceleration itself differ due to different measurement positions on the same acoustic line, the value increases due to the large number of noise components just by comparing the feature values obtained by Equation (1) and Equation (2). Since it cannot be distinguished whether the movement speed or acceleration itself is large, there is a possibility that the position of the boundary cannot be automatically obtained from the feature amount obtained by the equations (1) and (2). For this reason, in order to eliminate the influence of the values of the moving speed and the acceleration itself, the phase information processing unit 6, as shown by the equation (3), the ratio K of the feature amount obtained by the equations (1) and (2). It is preferable to further obtain (H, D).
血流−内膜境界位置検出部7は、位相情報処理部6から比K(H,D)を受け取り、同一の音響線上(H:一定)において、比K(H,D)の変化を調べる。 The blood flow-intima boundary position detection unit 7 receives the ratio K (H, D) from the phase information processing unit 6 and examines the change in the ratio K (H, D) on the same acoustic line (H: constant). .
図3(a)は、計測領域全体において、比K(H,D)をプロットしたグラフを示している。図3(a)のグラフにおいて、比K(H,D)の値が大きい計測位置はノイズ成分が多いことを示している。図3(a)から明らかなように、計測位置の中央付近においてK(H,D)の値が大きくなっている。比K(H,D)の値が大きい領域は血流領域である。 FIG. 3A shows a graph in which the ratio K (H, D) is plotted in the entire measurement region. In the graph of FIG. 3A, a measurement position where the value of the ratio K (H, D) is large indicates that there are many noise components. As is clear from FIG. 3A, the value of K (H, D) is large near the center of the measurement position. A region where the value of the ratio K (H, D) is large is a blood flow region.
図3(b)は、15番目の音響線上の比K(H,D)を深さ方向にプロットしたグラフである。図3(b)のグラフから明らかなように、比K(H,D)の値の大きい部分が血流領域33であり、血流領域を挟む両側が血管の前壁および後壁である。図3(b)のグラフを参照しながら、血流−内膜境界位置検出部7が血流−内膜境界を自動的に検出する手順を説明する。
FIG. 3B is a graph in which the ratio K (H, D) on the 15th acoustic line is plotted in the depth direction. As is apparent from the graph of FIG. 3B, the portion where the ratio K (H, D) is large is the
まず、K(H,D)が最大値Kmaxをとる深さを検出し、その深さをD=Dmaxとする。次に、D=Dmaxから生体の体表面より遠い方向へK(H,D)が急激に変化する深さDhfを検出する。この深さが後壁の血流−内膜境界312の位置である。
First, the depth at which K (H, D) takes the maximum value Kmax is detected, and the depth is set to D = Dmax. Next, a depth Dhf at which K (H, D) rapidly changes from D = Dmax in a direction farther from the body surface of the living body is detected. This depth is the position of the blood flow-
次に、D=Dmaxから生体表面に近い方向において、K(H,D)がある閾値Thを下回る深さDhnを検出する。この深さが前壁の血流−内膜境界311の位置とする。閾値Thは操作者などにより外部から設定される。あるいは、K(H,D)のグラフの形状に応じた閾値Thをあらかじめ超音波診断装置に設定しておき、K(H,D)のグラフの形状に応じて設定された閾値Thを選択してもよい。
Next, in the direction close to the living body surface from D = Dmax, a depth Dhn below which K (H, D) falls below a certain threshold Th is detected. This depth is the position of the blood flow-
各音響線Hについて、この手順で前壁の血流−内膜境界311および後壁の血流−内膜境界312の位置を決定することにより、計測領域内に含まれる血管の血流−内膜境界をすべて検出、決定することができる。音響線ごとに境界の位置を決定するため、計測領域内に図1に示す粥腫36が含まれている場合でも、粥腫36に沿って血流−内膜境界311を検出決定することができる。
For each acoustic line H, the position of the blood flow-
このように本発明の超音波診断装置によれば、Bモード画像において不明瞭であり、超音波エコー信号の強度や組織の硬さ値に着目した場合に困難であった前壁の血流−内膜境界の位置を自動的にかつ明確に検出できる。また、境界の検出のために特別な関心領域を設定する必要がないため従来技術と比べ測定が迅速に行える。 As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the blood flow in the front wall, which is unclear in the B-mode image and difficult when focusing on the intensity of the ultrasonic echo signal and the hardness value of the tissue, The position of the intima boundary can be detected automatically and clearly. In addition, since it is not necessary to set a special region of interest for detecting the boundary, measurement can be performed more quickly than in the prior art.
さらに、検出した境界を断層画像に重畳して表示部に表示することによって、操作者が視覚により境界位置を認識でき、血管性状の把握に役立てることができる。 Furthermore, by superimposing the detected boundary on the tomographic image and displaying it on the display unit, the operator can visually recognize the boundary position, which can be used for grasping the blood vessel properties.
なお、上記説明では、比K(H,D)を組織の移動速度と加速度から定義しているが、次式(4)で示すように、移動量と移動速度から定義しても同様の効果が得られる。 In the above description, the ratio K (H, D) is defined from the moving speed and acceleration of the tissue, but the same effect can be obtained by defining it from the moving amount and moving speed as shown in the following equation (4). Is obtained.
また、上記実施形態では、一心周期の間に得られた受信信号を積分しているが、式(3)で示す分子および分母の演算において同じ所定期間を用いる限り、一心周期より短くてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the received signal obtained during one cardiac cycle is integrated, as long as the same predetermined period is used in the calculation of the numerator and denominator shown by Formula (3), it may be shorter than one cardiac cycle. .
また、本実施形態の超音波診断装置は、前壁の血流−内膜境界311の位置および後壁の血流−内膜境界312の位置から血管の内径をさらに求めてもよい。
In addition, the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment may further determine the inner diameter of the blood vessel from the position of the blood flow-
本発明は、医療用の超音波診断装置に好適に用いられ、特に、血管性状の画像表示や診断などに用いられる超音波診断装置に好適に用いられる。 The present invention is preferably used for a medical ultrasonic diagnostic apparatus, and in particular, is preferably used for an ultrasonic diagnostic apparatus used for vascular property image display or diagnosis.
1 送信部
2 受信部
3 遅延合成部
4 Bモード処理部
5 中膜−外膜境界位置検出部
6 位相情報処理部
7 血流−内膜境界位置検出部
9 ITM値算出部
10 画像合成部
11 表示部
20 表面
30 血管
31 血管の前壁
32 血管の後壁
33 血流領域
40 生体
101 プローブ
301 前壁の外膜
302 前壁の内中膜
303 後壁の内中膜
304 後壁の外膜
310 前壁の血流−内膜境界
311 前壁の中膜−外膜境界
312 後壁の血流−内膜境界
313 後壁の中膜−外膜境界
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記超音波送信波が前記生体内において反射することにより得られる超音波反射波を、前記超音波プローブを用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、
前記受信信号の位相情報を処理することにより、前記生体中の複数の計測位置における一定の期間の生体組織の移動量に関する特徴量、移動速度に関する特徴量および加速度に関する特徴量のうち、少なくとも一つの特徴量を算出する位相情報処理部と、
前記少なくとも1つの特徴量に基づき、前記生体の血管の前壁における血流領域と内膜との境界位置とを検出する血流−内膜境界位置検出部と、
を備えた超音波診断装置。 A transmitter that drives an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic transmission wave to a living body including a blood vessel;
A reception unit that receives an ultrasonic reflected wave obtained by reflecting the ultrasonic transmission wave in the living body using the ultrasonic probe, and generates a reception signal;
By processing the phase information of the received signal, at least one of the feature amount related to the movement amount of the living tissue, the feature amount related to the moving speed, and the feature amount related to the acceleration at a plurality of measurement positions in the living body for a certain period. A phase information processing unit for calculating a feature amount;
A blood flow-intima boundary position detection unit that detects a boundary position between a blood flow region and an intima in a front wall of the blood vessel of the living body based on the at least one feature amount;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記血流−内膜境界位置検出部は、前記音響線上の各計測位置における特徴量を比較することにより、前記音響線上において境界位置を検出する請求項1に記載の超音波診断装置。 The plurality of measurement positions are arranged on an acoustic line of the reception signal,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the blood flow-intima boundary position detection unit detects a boundary position on the acoustic line by comparing feature amounts at each measurement position on the acoustic line.
前記中膜と外膜の境界位置および前記血流領域と内膜との境界位置とから、前記血管の前壁のIMT値を算出するIMT値算出部と、
をさらに備えた請求項2に記載の超音波診断装置。 A media-endocardium boundary position detection unit for detecting a boundary position between the media and the adventitia in the front wall of the blood vessel from the characteristics of the received signal;
An IMT value calculation unit that calculates an IMT value of the anterior wall of the blood vessel from the boundary position between the media and outer membrane and the boundary position between the blood flow region and the intima,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, further comprising:
前記断層画像を表示する表示部と、
をさら備え、
前記表示部は、前記血流領域と内膜との境界位置を前記断層画像に重畳して表示する請求項1から9のいずれかに記載の超音波診断装置。 A B-mode processing unit that generates a tomographic image in the measurement region of the living body based on the received signal;
A display unit for displaying the tomographic image;
In addition,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the display unit displays a boundary position between the blood flow region and the intima so as to be superimposed on the tomographic image.
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