JP2009119134A - Ultrasonic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、造影剤が投与された被検体における1つの音線情報を、複数回数の超音波送受信により取得する超音波撮像装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus that acquires one sound ray information in a subject to which a contrast medium has been administered by ultrasonic transmission and reception a plurality of times.
近年、超音波撮像装置の検査において、造影剤が用いられつつある。造影剤は、数μm径の気泡からなり、超音波の照射により破壊されるもの、また超音波の繰り返し照射が可能で長時間観察が行われるもの等が存在する。 In recent years, contrast agents are being used in inspection of ultrasonic imaging apparatuses. Contrast agents include bubbles having a diameter of several μm, which can be destroyed by ultrasonic irradiation, and those that can be repeatedly irradiated with ultrasonic waves and can be observed for a long time.
ここで、造影剤の分布画像を観察する際には、造影剤が位置する組織部または血管の形態を描出するBモード(mode)画像が、背景画像として描出される。この描出により、オペレータ(operator)は、造影剤の位置を、より正確に把握することができる。 Here, when observing the distribution image of the contrast agent, a B-mode image depicting the morphology of the tissue part or blood vessel where the contrast agent is located is rendered as a background image. By this depiction, an operator can grasp the position of the contrast agent more accurately.
造影剤の分布画像は、造影剤から反射される送信超音波の高調波成分を抽出し、画像化される。この際、造影剤を破壊することなく、造影剤に高調波成分を発生させるために、送信超音波の音圧は低く設定される。音圧の低い送信超音波を用いる場合、高調波を用いた造影剤の分布画像は、描出されるものの、背景画像をなすBモード画像は、低感度となり、見にくいものとなる。 The distribution image of the contrast agent is imaged by extracting the harmonic component of the transmission ultrasound reflected from the contrast agent. At this time, the sound pressure of the transmission ultrasonic wave is set low in order to generate a harmonic component in the contrast agent without destroying the contrast agent. When transmission ultrasonic waves with low sound pressure are used, a contrast agent distribution image using harmonics is rendered, but a B-mode image forming a background image has low sensitivity and is difficult to see.
そこで、音圧の低い送信超音波を用いる場合に、受信エコー(echo)列を、別途Bモード処理部においてコントラスト(contrast)調整等を行い、造影剤の分布画像に重ねて表示することが行われる。これにより、音圧の低い送信超音波を用いる場合にも、背景画像が明瞭に描出される。
しかしながら、上記背景技術によれば、造影剤の分布と血流との関係を、把握することができなかった。すなわち、造影剤は、血流により撮像領域にまで搬送されるので、その後の造影剤の移動先を知る上で、血流の分布情報は重要となる。しかしながら、上述した造影剤の分布画像および背景画像をなすBモード画像上には、血流情報は全く含まれておらず、造影剤の分布画像のみからの移動先の予想は、確度の低いものとなる。 However, according to the above background art, the relationship between the distribution of the contrast medium and the blood flow cannot be grasped. That is, since the contrast agent is conveyed to the imaging region by the blood flow, the blood flow distribution information is important for knowing the destination of the subsequent contrast agent. However, the blood flow information is not included in the B-mode image forming the contrast medium distribution image and the background image described above, and the prediction of the movement destination from only the contrast medium distribution image has low accuracy. It becomes.
また、造影剤の分布画像を取得する際に、別途CFM(Color Flow Mapping)等の血流情報を取得する撮像を行うことは、撮像時間の延長をもたらし、これら画像情報のリアルタイム(real time)性を損なう。これは、造影剤の分布画像に生じる時間変化を観察する際には、好ましいものではない。 Further, when acquiring a distribution image of a contrast agent, performing imaging for separately acquiring blood flow information such as CFM (Color Flow Mapping) leads to extension of imaging time, and real time (real time) of these image information. Impairs sex. This is not preferable when observing a temporal change occurring in a contrast medium distribution image.
これらのことから、被検体内の造影剤分布情報と共に、被検体内の血流分布情報を、リアルタイム性を維持しつつ取得し、同時にこれら情報を容易に比較対照することができる超音波撮像装置をいかに実現するかが重要となる。 Therefore, an ultrasonic imaging apparatus capable of acquiring blood flow distribution information in a subject together with contrast agent distribution information in the subject while maintaining real-time characteristics and simultaneously comparing and contrasting the information. It is important how to achieve this.
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、被検体内の造影剤分布情報と共に、被検体内の血流分布情報を、リアルタイム性を維持しつつ取得し、同時にこれら情報を容易に比較対照することができる超音波撮像装置を提供することを目的とする。 This invention has been made to solve the above-described problems caused by the background art, and acquires blood flow distribution information in a subject together with contrast agent distribution information in the subject while maintaining real-time properties. At the same time, an object is to provide an ultrasonic imaging apparatus capable of easily comparing and contrasting these pieces of information.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第1の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、造影剤が投与された被検体における1つの音線情報を取得する際に、複数回数の超音波送受信を行う送受信部と、前記複数回数の超音波送受信で取得される受信エコー列を用いて、前記造影剤が描出される造影モード画像情報を形成する造影モード処理部と、前記複数回数の超音波送受信で取得される受信エコー列を用いて、前記造影モード画像情報の撮像領域におけるBモード画像情報を形成するBモード処理部と、前記複数回数の超音波送受信で取得される受信エコー列を用いて、前記撮像領域におけるCFM画像情報を形成するCFM処理部と、前記造影モード画像情報、前記Bモード画像情報および前記CFM画像情報を、1つの表示画面に表示する表示部とを備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the ultrasonic imaging apparatus according to the first aspect of the invention provides a plurality of times when acquiring one sound ray information in a subject to which a contrast agent is administered. A transmission / reception unit that performs ultrasonic transmission / reception, a contrast mode processing unit that forms contrast mode image information in which the contrast agent is rendered using the reception echo train acquired by the plurality of times of ultrasonic transmission / reception, and the plurality B-mode processing unit for forming B-mode image information in the imaging region of the contrast mode image information using reception echo trains acquired by the number of times of ultrasonic transmission / reception, and reception acquired by the plurality of times of ultrasonic transmission / reception Using an echo train, the CFM processing unit for forming CFM image information in the imaging area, and the contrast mode image information, the B mode image information, and the CFM image information are displayed on one display screen. A display unit to be displayed.
この第1の観点による発明では、送受信部により、1つの音線情報の取得に複数回数の送受信を行い、これらの受信エコー列を用いて、造影モード画像情報、Bモード画像情報およびCFM画像情報を形成し、これら画像情報を同時に1つの表示画面に表示する。 In the invention according to the first aspect, the transmission / reception unit performs transmission / reception a plurality of times to acquire one sound ray information, and using these received echo trains, contrast mode image information, B mode image information, and CFM image information The image information is simultaneously displayed on one display screen.
また、第2の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第2の観点に記載の超音波撮像装置において、前記CFM処理部が、前記複数回数の超音波送受信で取得される前記複数回数の受信エコー列間の相関演算により前記CFM画像情報を形成することを特徴とする。 Further, an ultrasonic imaging apparatus according to the invention of the second aspect is the ultrasonic imaging apparatus according to the second aspect, wherein the CFM processing unit acquires the plurality of times obtained by the plurality of times of ultrasonic transmission / reception. The CFM image information is formed by correlation calculation between received echo trains.
この第2の観点の発明では、CFM処理部は、1つの音線情報を取得する際に、超音波送受信を行う複数回数の相関演算を行う。 In the invention of the second aspect, the CFM processing unit performs a plurality of correlation calculations for performing ultrasonic transmission / reception when acquiring one ray information.
また、第3の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第1または2の観点に記載の超音波撮像装置において、前記Bモード処理部が、前記複数回数の超音波送受信で取得される前記複数回数の中の1つの受信エコー列を用いて、前記Bモード画像情報を形成することを特徴とする。 The ultrasonic imaging apparatus according to the invention of the third aspect is the ultrasonic imaging apparatus according to the first or second aspect, wherein the B-mode processing unit is acquired by the plurality of times of ultrasonic transmission / reception. The B-mode image information is formed by using one received echo train among a plurality of times.
この第3の観点の発明では、簡易にBモード画像情報を形成する。 In the invention of the third aspect, the B-mode image information is easily formed.
また、第4の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第1ないし3の観点のいずれか1つに記載の超音波撮像装置において、前記送受信部が、前記複数回数の超音波送受信で用いられる送信パルスの中に位相が反転した送信パルスを含むことを特徴とする。 An ultrasonic imaging apparatus according to the invention of a fourth aspect is the ultrasonic imaging apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the transmission / reception unit uses the ultrasonic transmission / reception a plurality of times. The transmission pulse includes a transmission pulse whose phase is inverted.
この第4の観点の発明では、複数回数の超音波送受信で用いられる送信パルスの中に、造影モード画像情報を形成するためのインバージョンパルスを含む。 In the invention of the fourth aspect, the inversion pulse for forming the contrast mode image information is included in the transmission pulse used in the ultrasonic transmission / reception a plurality of times.
また、第5の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第4の観点に記載の超音波撮像装置において、前記CFM処理部が、前記反転された送信パルスによる受信エコー列の直交検波を、位相が反転した基準波形を用いて行うことを特徴とする。 The ultrasonic imaging apparatus according to the fifth aspect of the invention is the ultrasonic imaging apparatus according to the fourth aspect, wherein the CFM processing unit performs quadrature detection of the received echo train by the inverted transmission pulse. It is characterized by using a reference waveform having an inverted phase.
この第5の観点の発明では、送信パルスの位相が反転した場合にも、CFM処理を反転前と全く同様に行う。 In the fifth aspect of the invention, even when the phase of the transmission pulse is inverted, the CFM process is performed in the same manner as before the inversion.
また、第6の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第5の観点に記載の超音波撮像装置において、前記造影モード処理部が、前記反転された送信パルスの受信エコー列および前記反転が行われない送信パルスの受信エコー列を用いて、前記造影モード画像情報を形成することを特徴とする。 An ultrasonic imaging apparatus according to a sixth aspect of the invention is the ultrasonic imaging apparatus according to the fifth aspect, wherein the contrast mode processing unit performs the reception echo train and the inversion of the inverted transmission pulse. The contrast mode image information is formed using a reception echo train of transmission pulses that are not performed.
この第6の観点の発明では、造影モード処理部は、パルスインバージョン法を用いて、高調波成分を抽出する。 In the invention according to the sixth aspect, the contrast mode processing unit extracts a harmonic component using a pulse inversion method.
また、第7の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第1ないし6の観点のいずれか1つに記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記造影モード画像情報の造影モード画像、前記Bモード画像情報のBモード画像および前記CFM画像情報のCFM画像を重ねて表示することを特徴とする。 An ultrasonic imaging apparatus according to a seventh aspect of the invention is the ultrasonic imaging apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the display unit includes a contrast mode image of the contrast mode image information. The B-mode image of the B-mode image information and the CFM image of the CFM image information are displayed in an overlapping manner.
この第7の観点の発明では、表示部は、造影モード画像、Bモード画像およびCFM画像の比較対照を、容易なものにする。 In the invention of the seventh aspect, the display unit facilitates comparison and contrast of the contrast mode image, the B mode image, and the CFM image.
また、第8の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第1ないし6の観点のいずれか1つに記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記造影モード画像情報の造影モード画像、前記Bモード画像情報のBモード画像および前記CFM画像情報のCFM画像のいずれか2つを並べて表示することを特徴とする。 The ultrasonic imaging apparatus according to the invention of the eighth aspect is the ultrasonic imaging apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the display unit is a contrast mode image of the contrast mode image information. Any two of the B mode image of the B mode image information and the CFM image of the CFM image information are displayed side by side.
この第8の観点の発明では、表示部は、造影モード画像、Bモード画像およびCFM画像の比較対照を、容易なものにする。 In the invention of the eighth aspect, the display unit makes it easy to compare and contrast the contrast mode image, the B mode image, and the CFM image.
本発明によれば、CFM画像情報、Bモード画像情報、造影モード画像情報を同一の受信エコー列から形成し、表示部にCFM画像、Bモード画像、造影モード画像を表示することとしているので、撮像時間を延長することなく、Bモード画像と比較して認識される造影剤の位置情報に加え、CFM画像と比較して推察される造影剤のこの比較以後の移動情報を得ることができる。 According to the present invention, the CFM image information, the B mode image information, and the contrast mode image information are formed from the same received echo train, and the CFM image, the B mode image, and the contrast mode image are displayed on the display unit. Without extending the imaging time, in addition to the position information of the contrast agent recognized in comparison with the B-mode image, the movement information after this comparison of the contrast agent inferred compared with the CFM image can be obtained.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 The best mode for carrying out an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
まず、本実施の形態にかかる超音波撮像装置100の全体構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態にかかる超音波撮像装置100の全体構成を示すブロック(block)図である。超音波撮像装置100は、探触子部101、画像取得部122,Bモード処理部103、CFM処理部109、造影モード処理部110、シネメモリ(cine memory)部104、画像表示制御部105、表示部106、入力部107およびコントローラ(controller)部108を含む。また、画像取得部122は、送受信部102およびビームフォーマー(beam former)112を含む。
First, the overall configuration of the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the present embodiment. The ultrasonic imaging apparatus 100 includes a
探触子部101は、超音波を送受信するための部分、つまり被検体1の撮像断面の特定方向に超音波を照射し、被検体1の内部から反射された超音波の受信エコー列を時系列的な音線として受信する。一方、探触子部101は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査を行う。探触子部101には、図示されない圧電素子がアレイ(array)状に配置されている。
The
送受信部102は、探触子部101と同軸ケーブル(cable)によって接続されており、探触子部101の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する。一方、送受信部102は、反射した超音波の受信エコー列の初段増幅を行う部分でもある。
The transmission /
ビームフォーマ112は、コントローラ部108からの焦点深度情報および開口幅情報等に基づいて、圧電素子に印加される駆動波形を発生させるためのタイミング信号を形成する。また、ビームフォーマ112は、概ね同時受信される、開口幅を有する複数の圧電素子アレイ(array)からの超音波信号を遅延加算し、一本の音線情報の形成を行う。
The beam former 112 forms a timing signal for generating a drive waveform applied to the piezoelectric element based on the depth of focus information and the aperture width information from the
Bモード処理部103は、ビームフォーマ112から出力された受信エコー列に、被検体内での反射深度位置に応じた超音波減衰を補正する対数変換、コントラスト調整等を行い、Bモード画像情報の音線情報を画像表示制御部105にリアルタイムで出力する。
The B-
造影モード処理部110は、被検体1に投与された造影剤の分布画像を描出するモードであり、パルスインバージョン(pulse inversion)法を用いた構成等の詳細は、後に説明する。
The contrast
CFM処理部109は、送受信部102で増幅された受信エコー列から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、平均周波数、周波数偏移のパワー値、周波数偏移の分散といった、撮像領域の各撮像位置での血流の分布画像情報を算出する。なお、CFM処理部109の構成等の詳細は、後に説明する。なお、Bモード処理部103、造影モード処理部110およびCFM処理部109は、後述するコントローラ部108からの指示によりON/OFFされ、ON状態では、Bモード処理、造影モード処理およびCFM処理は動作状態とされ、OFF状態では、Bモード処理、造影モード処理およびCFM処理は停止状態とされる。
The
シネメモリ部104は、時間変化する画像を保存する画像メモリ(memory)であり、Bモード画像情報、造影モード画像情報およびCFM画像情報を、取得時間情報と共に保存する。
The
画像表示制御部105は、Bモード画像情報、造影モード画像情報およびCFM画像情報等の表示フレームレート(frame rate)変換、並びに、表示画像の形状や位置制御を行う。なお、画像表示制御部105の構成等の詳細は、後に説明する。
The image
表示部106は、CRT(Cathode Ray Tube)あるいはLCD(Liquid Crystal Display)等からなり、Bモード画像、造影モード画像およびCFM画像等の表示を行う。これらの画像は、表示部106の表示画面上に並置あるいは重ねて表示される。
The
入力部107は、キーボード(keyboard)等からなり、オペレータにより、操作入力信号が入力される。例えば、Bモード画像情報の表示あるいはCFM画像情報の表示を選択するための操作入力等の情報を、コントローラ部108に送信する。
The
コントローラ部108は、入力部107から入力された操作入力信号および予め記憶したプログラム(program)やデータ(data)に基づいて、上述した超音波撮像装置各部の動作を制御する。
The
図2は、CFM処理部109、送受信部102およびコントローラ部108の構成を示すブロック(block)図である。コントローラ部108は、発振器81および位相反転手段80を含み、送受信部102は、バースト(burst)発生器12およびドライバー(driver)11を含む。また、CFM処理部109は、直交検波部201、利得調節器202、ウォールフィルタ(Wall filter)部203、自己相関器204および演算部205を含む。
FIG. 2 is a block diagram illustrating configurations of the
発振器81は、圧電素子に共鳴振動を励起する周波数の、正弦波発生回路である。この周波数は、超音波撮像装置100に装着される探触子部101の種別の自動検出情報および入力部107からの指示入力情報等に基づいて決定される。
The
位相反転手段80は、後述する直交検波部201、ウォールフィルタ部203およびバースト発生器12に出力される正弦波形を有する基準波形の位相を反転させ、180度位相が異なる状態とする。この位相反転は、後述するスキャンシーケンステーブル(scan sequence table)に基づいて切り換えが行われる。
The phase inversion means 80 inverts the phase of the reference waveform having a sine waveform output to the
バースト発生器12は、圧電素子に共鳴振動を励起する周波数からなる正弦波のバースト波形を発生する。
The
ドライバー(driver)11は、バースト発生器12で発生された波形を、圧電素子を駆動する電圧の波形とする。なお、送信超音波の音圧は、造影剤が破壊されず高調波を発生する低い音圧とされるので、この電圧も、造影剤を破壊しない低いものにされる。
The
直交検波部201は、送受信部102からの受信エコー列を、図示しない0度およびこれと90度の位相差を持つ基準波形を用いて直交検波し、2つの検波出力IおよびQからなる電気信号を出力する。2つの検波出力IおよびQは、利得調節器202により利得調節され、ウォールフィルタ部203に送信される。
The
ウォールフィルタ部203は、デジタルフィルタ(digital filter)からなる高域通過型のフィルタで、血管壁や心臓弁の運動に含まれる低周波のクラッタ(clatter)成分を除去し、血流信号のみを通過させる。
The
自己相関器204は、ウォールフィルタ部203の出力を用いて、自己相関演算を行う。この自己相関演算は、高速で行われ、リアルタイムに血流情報、すなわち血流のパワー(power)値、平均周波数およびその分散を算出する基となる複数の中間演算結果を出力する。
The
自己相関演算は、周期Tで繰り返し照射される超音波の受信エコー列間で行われるので、自己相関器204の内部には、周期Tの遅延回路および乗算器等を含む。また、自己相関器204は、相関演算のばらつきを少なくするために、1つの音線の血流情報を取得する際に、超音波の送信を8〜10回程度繰り返し平均化処理を行う。
Since the autocorrelation calculation is performed between the received echo trains of ultrasonic waves repeatedly irradiated with the period T, the
演算部205は、自己相関器204の出力である中間演算結果を用いて血流情報を算出する。この際、演算部205は、入力部107から選択されるモード指定によりパワー値、平均周波数およびその分散を算出し、画像表示制御部105に出力する。この出力は、表示部106にBモード画像および造影モード画像と共に表示される。
The
図3は、造影モード処理部110の構成を示すブロック図である。造影モード処理部110は、一例として、パルスインバージョン法を用いて造影スキャン(scan)を行う場合のブロック図を示した。造影モード処理部110は、スイッチ(switch)33、遅延部34、加算部35および造影ハーモニック(harmonic)Bモード処理部36を含む。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the contrast
造影ハーモニックBモードでは、音圧が正から負に変化する正相の送信パルスの送信および受信、そして音圧が負から正に変化する逆相の送信パルスの送信および受信を連続して行い、各々の受信波形の和から造影剤が存在する時に発生する2次の高調波成分のみを抽出する。 In the contrast harmonic B mode, transmission and reception of a normal-phase transmission pulse whose sound pressure changes from positive to negative, and transmission and reception of a reverse-phase transmission pulse whose sound pressure changes from negative to positive are continuously performed. Only the second harmonic component generated when the contrast agent is present is extracted from the sum of the received waveforms.
図4は、造影ハーモニックBモードで用いられる送信パルスおよび受信エコーを、模式的に示した説明図である。波形aは、正相の送信パルスの一例であり、波形bは、波形aを送信した後に取得される造影剤からの受信エコーである。波形cは、をなす逆相の送信パルスの一例であり、波形dは、波形cを送信した後に取得される造影剤からの受信エコーである。波形eは、波形bおよびdの差分を図示したもので、造影剤により発生された2次の高調波成分である。この波形eは、輝度信号に変換されることにより、造影剤が描出された断層画像を形成する。 FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing transmission pulses and reception echoes used in the contrast harmonic B mode. Waveform a is an example of a positive-phase transmission pulse, and waveform b is a reception echo from a contrast agent acquired after transmitting waveform a. The waveform c is an example of a reverse-phase transmission pulse that forms a waveform, and the waveform d is a reception echo from a contrast agent acquired after transmitting the waveform c. A waveform e illustrates the difference between the waveforms b and d and is a second-order harmonic component generated by the contrast agent. The waveform e is converted into a luminance signal, thereby forming a tomographic image in which the contrast agent is depicted.
図3に戻り、遅延部34は、送信パルスが送信された後に受信される一連の受信エコー列を、送信パルスの一周期分だけ遅延させる。遅延部34は、受信エコー列がビームフォーマ112でA/D変換されている場合には、シフトレジスター(register)等により構成される。スイッチ33は、送信パルスが正相の場合と逆相の場合とで、接続位置の切り換えが行われる電子スイッチである。これにより、遅延部34に入力された最初に取得された受信エコー列と、後に取得された受信エコー列とを加算部35で加算し、受信エコー列から2次高調波成分のみを抽出する。
Returning to FIG. 3, the
造影ハーモニックBモード処理部36は、加算された受信エコー列に、被検体内での反射深度位置に応じた超音波減衰を補正する対数変換、コントラスト調整等を行い、音線情報を画像表示制御部105に出力する。
The contrast harmonic B-
図5は、画像表示制御部105の構成を示すブロック図である。画像表示制御部105は、書き込み部61、画像メモリ62および読み出し部63を含む。画像メモリ62は、高速にアクセス(access)可能なメモリで、所定のメモリ領域に1フレーム分のCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報を有する。書き込み部61は、Bモード処理部103、造影モード処理部110およびCFM処理部109から、1音線分の断層画像情報をリアルタイムに取得し、画像メモリ62の所定領域に書き込む。読み出し部63は、書き込み部61とは独立に、画像メモリ62のCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報を、逐次読み出し表示部106に表示する。読み出し部63は、表示部106の表示位置を制御することにより、同一位置に重ねてCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報を表示することができる。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the image
つぎに、本実施の形態にかかる超音波撮像装置100の動作について説明する。図6は、造影剤が投与された被検体1の撮像を行う超音波撮像装置100の動作を示すフローチャート(flowchart)である。超音波撮像装置100の動作は、造影剤撮像処理(ステップS501)およびこれに続く造影剤表示処理(ステップS502)を含む。 Next, the operation of the ultrasonic imaging apparatus 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the ultrasonic imaging apparatus 100 that performs imaging of the subject 1 to which a contrast agent has been administered. The operation of the ultrasonic imaging apparatus 100 includes a contrast agent imaging process (step S501) and a subsequent contrast agent display process (step S502).
まず、ステップS501の造影剤撮像処理について説明する。 First, the contrast agent imaging process in step S501 will be described.
図7は、探触子部101の圧電素子アレイを走査する際に、コントローラ部108で行われる制御を示すスキャンシーケンステーブル50の一例である。スキャンシーケンステーブル50では、横軸は音線番号を示しており、テーブル中に書き込まれたスキャン番号は、1つの番号が一回の送信パルスの送信および反射超音波の受信エコー列の受信を意味している。このスキャン番号は、1枚の断層画像情報に当たる1フレームの画像情報を、すべてを取得し終わる迄、順番更新して行く。
FIG. 7 is an example of a scan sequence table 50 showing the control performed by the
ここで、音線は、超音波を被検体1の深さ方向に照射した際の,超音波の送受信方向に沿ったライン(line)を示すもので、一回の超音波照射により、超音波撮像装置100は、このライン上の断層画像情報を収集する。図8は、表示部106に表示される断層画像60と、音線番号との関係を示す説明図である。断層画像60の右側から順次、音線番号1,2・・・N−1、Nと番号付けされ、この音線番号のライン上の断層画像情報が逐次取得される。
Here, the sound ray indicates a line along the transmission / reception direction of the ultrasonic wave when the ultrasonic wave is irradiated in the depth direction of the
図7に戻り、1フレーム内で行われる送受信の順序は、すべてのフレームで同様であり、スキャン番号がフレームごとに異なることはない。従って、図7に示すフレームNo.1とNo.2のスキャンシーケンステーブル50は、全く同様のスキャン番号を有する。スキャンシーケンステーブル50は、CFM処理を行う際のスキャンシーケンステーブルと同様であり、簡単のため、CFM処理を行う際の自己相関を行う平均化回数を4回とした場合を例示した。なお、この回数は、後述するように1つの音線情報を取得する際の送受信を行う回数であり、また受信される受信エコー列の回数でもある。 Returning to FIG. 7, the order of transmission and reception performed within one frame is the same for all frames, and the scan number does not differ from frame to frame. Therefore, the frame No. shown in FIG. 1 and No. The second scan sequence table 50 has exactly the same scan number. The scan sequence table 50 is the same as the scan sequence table when performing the CFM processing, and for the sake of simplicity, the case where the number of times of averaging for performing autocorrelation when performing the CFM processing is set to four is illustrated. This number of times is the number of times of transmission / reception when acquiring one sound ray information as will be described later, and is also the number of received echo trains received.
スキャンシーケンステーブル50は、自己相関の平均化回数が4回であるので、例えば音線番号1の断層画像情報を取得する際には、スキャン番号1〜4で示される4回の送受信を同一の音線番号位置で行い、その後次の音線番号に移動する。スキャンシーケンステーブル50は、同一音線番号位置での4回の送受信を繰り返し、音線番号Nまでの断層画像情報を取得し、1枚のフレーム情報とする。そして、スキャンシーケンステーブル50は、同様の送受信を繰り返しつつ、複数フレームの断層画像情報を取得する。
In the scan sequence table 50, since the autocorrelation averaging times are four, for example, when acquiring the tomographic image information of the
図9は、スキャンシーケンステーブル50に基づいて、送受信の制御が行われる際の各処理部の動作を示す説明図である。図9は、横軸は時間を現し、縦軸は、共通の時間軸上でのBモード処理部103、造影モード処理部110、CFM処理部109および位相反転手段80の各部でのON/OFF動作を現している。図9の下部には、図7のスキャンシーケンステーブル50で示されたスキャン番号が、時間軸に沿って表示されている。処理部のON/OFF動作は、1つのスキャン番号で示される一回の送受信を、変化させる時間の最小単位として切り換えが行われる。なお、各処理部のON/OFF状態は、スキャン番号が4つ増加するごとに全く同様の状態を繰り返す。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of each processing unit when transmission / reception is controlled based on the scan sequence table 50. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents ON / OFF in each part of the B
CFM処理部109は、スキャン番号1〜4Nのすべての番号でON状態とされる。これにより、各音線ごとに4回の自己相関の平均化を行い、1〜Nのすべての音線で、CFMに最適化された血流のCFM画像情報を取得する。図10は、スキャン番号1〜4が実行される場合の送信パルス81〜84を例示している。送信パルス81〜84は、概ね圧電素子の共鳴周波数を有する正弦波のバースト波形からなり、各々のパルスは、超音波が被検体1中の所定深度を往復する時間Tを周期として、繰り返し照射される。
The
ここで、送信パルス81〜84は、スキャン番号1〜4の送信パルスに対応し、特に送信パルス81の波形は、スキャン番号1で位相反転手段80がON状態とされているので、送信パルス82〜84の波形とは位相が180度異なる反転波形を有する。なお、上述したように位相反転手段80は、バースト発生器12の出力波形の位相を反転させると同時に、直交検波部201およびウォールフィルタ部203に入力される正弦波の位相も反転させるので、CFM処理部109で行われるCFM処理の出力結果には、位相反転は何ら影響しない。
Here, the
造影モード処理部110は、スキャン番号1および2でON状態とされる。スキャン番号1および2は、送信パルスが位相反転しており、送信パルス81は、図4に示した波形aに対応し、送信パルス82は、図4に示した波形bに対応している。そして、造影モード処理部110は、スキャン番号1および2で取得される音線番号1の受信エコー列から、2次高調波成分を抽出し、音線番号1のライン上に位置する造影剤の画像情報を取得する。
The contrast
Bモード処理部103は、スキャン番号1でON状態とされ、送信パルス81の受信エコー列を用いてコントラスト調整等を行って、Bモード画像に最適化された音線番号1のラインに対応するBモード画像情報を取得する。
The B-
コントローラ部108は、以上に述べた様なスキャン番号に対応した造影モード処理部110、Bモード処理部103および位相反転手段80のON/OFF状態の切り換えを、スキャン番号1〜4Nまで行い、音線番号1〜Nに対するCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報を取得し、ひいては1フレーム分のCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報が、一回のCFM画像取得スキャンで必要とされる時間内に取得される。
The
図7に示したスキャンシーケンステーブル50を用いて取得されるCFM画像情報は、低速の血流の場合には、ウォールフィルタ部203の高域通過フィルタのカットオフ(cut off)周波数に周波数帯域を有する。この場合、血流情報に欠損が生じ、好ましいものではない。
The CFM image information acquired using the scan sequence table 50 shown in FIG. 7 has a frequency band at the cut-off frequency of the high-pass filter of the
ここで、コントローラ部108は、高域通過フィルタのカットオフ周波数を低くし、血流情報の欠損を低減させることを行う。カットオフ周波数を低くするには、例えば、ディジタルの高域通過フィルタが有する最高検出周波数を小さくすることにより行われる。最高検出周波数を低下させることにより、高域通過フィルタのカットオフ周波数も低下し、低速の血流情報の欠損が軽減される。
Here, the
一方、CFM処理を行う場合に、相関演算を繰り返し行って平均化を行う周期Tは、ドップラ(doppler)効果により検出される血流の最高検出周波数fmaxと、 On the other hand, when performing the CFM processing, the period T in which the correlation operation is repeatedly performed and the averaging is performed has a maximum blood flow detection frequency fmax detected by the Doppler effect, and
fmax∝1/T
の関係にあり、この最高検出周波数fmaxは、高域通過フィルタが有する最高検出周波数と一致させられる。
fmax∝1 / T
The maximum detection frequency fmax is matched with the maximum detection frequency of the high-pass filter.
従って、カットオフ周波数を低くする際には、平均化を行う周期Tを長いものとし、同時に最高検出周波数fmaxも小さなものとされる。ここで、相関演算を繰り返し平均化を行う周期Tを、無駄なく長くする方法として、インターリーブ(interleave)スキャンがある。 Accordingly, when the cut-off frequency is lowered, the averaging period T is made long, and at the same time the maximum detection frequency fmax is made small. Here, there is an interleave scan as a method of lengthening the period T for performing the average of the correlation calculation repeatedly without waste.
図11は、インターリーブスキャンを行う場合のスキャンシーケンステーブル90を、図7に示したスキャンシーケンステーブル50と同様の条件の元で行った場合を例示する説明図である。スキャンシーケンステーブル90では、当初行われるスキャン番号1〜4のスキャンが、音線番号を1〜4番と変えつつ行われる。その後、スキャン番号5〜8のスキャンは、再度音線番号を1〜4番と変えつつ繰り返し行う。この様なスキャンを4回繰り返した後に、つぎの音線番号5〜8のスキャンに進む。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a case where the scan sequence table 90 in the case of performing the interleave scan is performed under the same conditions as the scan sequence table 50 illustrated in FIG. In the scan sequence table 90, scans of
図12は、コントローラ部108でスキャンシーケンステーブル90に基づいて送受信の制御が行われる際の各処理部の動作を示す説明図である。図12の横軸は時間を現し、縦軸は、共通の時間軸上でのBモード処理部103、造影モード処理部110、CFM処理部109および位相反転手段80の各部でのON/OFF動作を現している。図12の下部には、図11のスキャンシーケンステーブル90で示されたスキャン番号が、時間軸に沿って表示されている。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operation of each processing unit when the
図12は、図の下部に、時間と共に番号が増加する、図11のスキャンシーケンステーブル90に示されたスキャン番号が示されている。図12は、このスキャン番号に応じた各処理部のON/OFF状態が図示されている。なお、各処理部のON/OFF状態は、スキャン番号が16だけ増加するごとに全く同様の状態を繰り返す。なお、図12に示す各処理部のON/OFF状態は、図9に示したスキャン番号1〜Nの各番号の状態を、連続する4つのスキャン番号で置き換えたものと全く同様である。
FIG. 12 shows the scan numbers shown in the scan sequence table 90 of FIG. 11 whose numbers increase with time at the bottom of the figure. FIG. 12 shows the ON / OFF state of each processing unit corresponding to the scan number. The ON / OFF state of each processing unit repeats the same state every time the scan number increases by 16. The ON / OFF states of the processing units shown in FIG. 12 are exactly the same as those obtained by replacing the states of the
ここで、音線番号1のCFM画像情報の取得では、スキャン番号1,5,9、13の4つの送受信が行われる。相関演算が行われるこれらスキャン番号の繰り返し周期は、一回のスキャン繰り返し周期をTとすると4Tとなり、取得時間を無駄にすることなく、繰り返し周期が4倍にされる。そして、高域通過フィルタが有する最高検出周波数fmaxは、自動的に1/4とされカットオフ周波数が低下する。
Here, in the acquisition of the CFM image information of the
なお、送信パルスの位相は、スキャン番号1〜4では同一とされ、スキャン番号5〜8に移行する際に位相の反転が行われる。そして、造影モード画像情報の形成は、音線番号が同一のスキャン番号1および5、スキャン番号2および6、・・・の間で行われる。
Note that the phase of the transmission pulse is the same for
つぎに、ステップS502の造影剤表示処理について説明する。スキャンシーケンステーブル50または90を実行することにより取得されるCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報は、画像表示制御部105の画像メモリ62に読み込まれる。
Next, the contrast agent display process in step S502 will be described. The CFM image information, the contrast mode image information, and the B mode image information acquired by executing the scan sequence table 50 or 90 are read into the
図13は、画像メモリ62のCFM画像情報64、造影モード画像情報65およびBモード画像情報66の一例を示した説明図である。図13(A)は、Bモード画像情報66の一例を示す図である。図中には、組織部70を背景にして走行する血管67および血管67の分岐が示されている。図13(B)は、図13(A)と同様の位置におけるCFM画像の一例である。図13(B)には、血管67の中を流れる血流68が、速度に応じた明暗を有する青色〜赤色で表示されている。図13(C)は、血流68と共に撮像断面に流入する造影剤69が示されている。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the
図14は、表示部106に表示されるCFM画像情報64、造影モード画像情報65およびBモード画像情報66の例を示す説明図である。図14(A)は、CFM画像情報64および造影モード画像情報65を重ね合わした重畳画像情報71に、Bモード画像情報66を並べて表示した例である。図14(A)の左側にはBモード画像情報66が表示され、図14(A)の右側には重畳画像情報71が表示されている。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating examples of
オペレータは、図14(A)の左側に表示されたBモード画像情報66により、撮像領域の形態を認識し、図14(A)の右側に表示された重畳画像情報71により、血流の流れおよび造影剤の位置を認識する。ここで、オペレータは、Bモード画像情報66および重畳画像情報71の比較対照により、造影剤69の位置を正確に把握し、また重畳画像情報71に示されるCFM画像情報64および造影モード画像情報の比較対照により、造影剤69のこれ以後の移動を推察することができる。例えば、CFM画像情報64の造影剤位置における色相が赤色である場合に、造影剤69は、探触子部101が存在する図14(A)の上方に向かって移動する。
The operator recognizes the form of the imaging region based on the B-
図14(B)は、Bモード画像情報66に、CFM画像情報64および造影モード画像情報65を重ねて一枚の断層画像情報として表示した例である。この場合、オペレータにとって、血管67、血流68および造影剤69の比較対照が一層容易になり、造影剤69のこれ以後の移動も、より正確に把握することができる。
FIG. 14B is an example in which C-
上述してきたように、本実施の形態では、送信パルス81〜84の受信エコー列を用いて、Bモード処理部103、造影モード処理部110およびCFM処理部109が各々最適化されたBモード画像情報66、造影モード画像情報65およびCFM画像情報64を取得し、表示部106に造影剤69の画像と共にCFM画像およびBモード画像を表示することとしているので、リアルタイム性を維持しつつ、Bモード画像情報66との比較により造影剤69の位置を正確に把握すると共に、CFM画像情報64との比較により、造影剤69のこれ以後の移動を推察することができる。
As described above, in the present embodiment, the B-mode image in which the B-
また、本実施の形態では、Bモード画像情報66、CFM画像情報64および造影モード画像情報65を表示部10に表示することとしたが、この際、Bモード画像情報66、CFM画像情報64および造影モード画像情報65の各画素値に閾値を設け、この閾値を越えるもの、あるいはこの閾値以下のもの、あるいは2つの閾値を設け、この閾値の間にあるもののみを表示することもできる。これにより、Bモード画像情報66、CFM画像情報64および造影モード画像情報65の特に関心のある画素値領域を、抽出して表示することができる。また、この閾値を用いて、Bモード画像情報66、CFM画像情報64および造影モード画像情報65を重畳する際の重畳比率等の調整を行うこともできる。
In the present embodiment, the B-
また、本実施の形態では、CFM画像情報64に造影モード画像情報65が重畳された重畳画像情報71、72を表示する例を示したが、造影モード画像情報65の画素値に、CFM画像情報64で取得される同一位置の血流方向の情報を付加し、表示することもできる。例えば、造影モード画像情報65にCFM画像情報64と同様の色分けを行い、造影剤69の強度情報と共に、血流方向を視覚化することもできる。
In the present embodiment, an example in which the superimposed image information 71 and 72 in which the contrast
また、本実施の形態では、血管67中を移動する造影剤69の例を示したが、造影剤が組織部70のクッパー(Kupffer)細胞等に貪食される場合にも、全く同様に重畳画像情報を形成することができる。
In the present embodiment, an example of the
また、本実施の形態では、断層画像61を構成するすべての音線1〜NのCFM画像情報、造影モード画像情報およびBモード画像情報を取得することとしたが、画像情報を取得する音線番号を表示画面上のROI(Region Of Interest;関心領域)等により限定し、撮像時間の短縮を計ることもできる。
In this embodiment, CFM image information, contrast mode image information, and B mode image information of all
1 被検体
10 表示部
12 バースト発生器
33 スイッチ
34 遅延部
35 加算部
36 造影ハーモニックBモード処理部
50、90 スキャンシーケンステーブル
60 断層画像
61 書き込み部
62 画像メモリ
63 読み出し部
64 画像情報
65 造影モード画像情報
66 Bモード画像情報
67 血管
68 血流
69 造影剤
70 組織部
71 重畳画像情報
81 発振器
80 位相反転手段
81〜84 送信パルス
100 超音波撮像装置
101 探触子部
102 送受信部
103 Bモード処理部
104 シネメモリ部
105 画像表示制御部
106 表示部
107 入力部
108 コントローラ部
109 CFM処理部
110 造影モード処理部
112 ビームフォーマ
122 画像取得部
201 直交検波部
202 利得調節器
203 ウォールフィルタ部
204 自己相関器
205 演算部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数回数の超音波送受信で取得される受信エコー列を用いて、前記造影剤が描出される造影モード画像情報を形成する造影モード処理部と、
前記複数回数の超音波送受信で取得される受信エコー列を用いて、前記造影モード画像情報の撮像領域におけるBモード画像情報を形成するBモード処理部と、
前記複数回数の超音波送受信で取得される受信エコー列を用いて、前記撮像領域におけるCFM画像情報を形成するCFM処理部と、
前記造影モード画像情報、前記Bモード画像情報および前記CFM画像情報を、1つの表示画面に表示する表示部と、
を備える超音波撮像装置。 When acquiring one sound ray information in a subject to which a contrast agent is administered, a transmission / reception unit that performs ultrasonic transmission / reception a plurality of times,
A contrast mode processing unit that forms contrast mode image information in which the contrast agent is rendered using the received echo train acquired by the plurality of times of ultrasonic transmission and reception;
Using the reception echo train acquired by the ultrasonic transmission and reception a plurality of times, a B mode processing unit that forms B mode image information in the imaging region of the contrast mode image information;
A CFM processing unit that forms CFM image information in the imaging region using reception echo trains acquired by the ultrasonic transmission and reception a plurality of times;
A display unit that displays the contrast mode image information, the B mode image information, and the CFM image information on one display screen;
An ultrasonic imaging apparatus comprising:
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