JP2010082308A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像を作成することができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】被検体の生体組織に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織の各部の変位を算出する変位算出部６１と、生体組織における各部の変位の平均値を算出する平均値算出部６３と、平均値算出部６３によって算出された変位の平均値を基準にして弾性画像を作成する弾性画像作成部６４と、エコー信号についてエラー部分の検出を行うエラー検出部６２と、を備え、前記平均値算出部６３は、前記エラー検出部６２で検出されたエラー部分に相当するエラー領域とは別に、非エラー部分に相当する非エラー領域における各部の変位の平均値の算出を行い、前記弾性画像作成部６４は、少なくとも非エラー領域における弾性画像を作成することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を表示することができる超音波診断装置に関する。

通常のＢモード画像上にＲＯＩを設定し、設定されたＲＯＩ内に、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を重畳して表示する超音波診断装置が、例えば特許文献１などに開示されている。この種の超音波診断装置において、弾性画像は以下のようにして作成される。先ず、被検体に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて被検体の生体組織の弾性に関する物理量を算出する。そして、生体組織における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出し、得られた平均値を基準にして色情報を割り当て、生体組織の弾性を画像化する。従って、得られる弾性画像は、弾性画像が表示される領域内における相対的な硬さ又は軟らかさを示したものになっている。
特開２００７−２８２９３２号公報

ところで、従来においては、弾性画像を表示させる領域全てにおける各部の弾性に関する物理量の平均値の算出が行われている。しかし、弾性画像が表示される領域の中には、Ｂモード画像において暗く表示されデータが欠落しているように見える部分、すなわち被検体に送信された超音波の反射がなく、エコー信号の振幅がないような部分が含まれている場合もある。この場合、弾性に関する物理量の平均値は、このような部分も含めて算出されているため、算出された平均値を基準にして作成された弾性画像は、実際の生体組織の弾性を正確に反映したものにならない。このように正確な弾性画像が得られない場合、操作者は、Ｂモード画像において暗く表示された部分が入らないようにＲＯＩを設定しなおす必要があり、煩雑であった。

また、エコー信号にノイズが混入している場合もある。このノイズの部分も含めて算出された弾性に関する物理量の平均値を基準にして作成された弾性画像も、実際の生体組織の弾性を正確に反映したものにならない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、実際の生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像を作成することができる超音波診断装置を提供することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、第１の観点の発明は、被検体の生体組織の弾性を画像化した弾性画像を表示する超音波診断装置であって、生体組織に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する物理量算出手段と、生体組織における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出する平均値算出手段と、該平均値算出手段によって算出された弾性に関する物理量の平均値を基準にして弾性画像を作成する弾性画像作成手段と、エコー信号についてエラー部分の検出を行うエラー検出手段と、を備え、前記平均値算出手段は、前記エラー検出手段で検出されたエラー部分に相当するエラー領域とは別に、非エラー部分に相当する非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値の算出を行い、前記弾性画像作成手段は、少なくとも非エラー領域における弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置である。

第２の観点の発明は、第１の観点の発明において、前記平均値算出手段は、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出する一方で、エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出し、前記弾性画像作成手段は、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を基準にして非エラー領域についての弾性画像を作成し、またエラー部分における各部の弾性に関する物理量の平均値を基準にしてエラー部分についての弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置である。

第３の観点の発明は、第２の観点の発明において、エラー領域についての弾性画像の表示及び非表示を制御する表示制御手段を備えることを特徴とする超音波診断装置である。

第４の観点の発明は、第１の観点の発明において、前記平均値算出手段は、エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値の算出を行わずに、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値の算出のみを行い、前記弾性画像作成手段は、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を基準にして非エラー領域のみについて弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置である。

第５の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、非エラー領域とエラー領域とを識別する識別表示を表示させる識別表示設定手段を備えることを特徴とする超音波診断装置である。

第６の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、前記エラー検出手段は、エコー信号の振幅に基づいて、エラー部分の検出を行うことを特徴とする超音波診断装置である。

第７の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、前記エラー検出手段は、前記物理量算出手段によって算出された弾性に関する物理量に基づいてエラー部分の検出を行うことを特徴とする超音波診断装置である。

第８の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、前記エラー検出手段は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号の相関処理により得られる相関係数に基づいて、エラー部分の検出を行うことを特徴とする超音波診断装置である。

第９の観点の発明は、第１〜８のいずれか一の観点の発明において、前記弾性画像作成手段は、前記平均値算出手段によって算出された弾性に関する物理量の平均値を基準にして色情報を割り当て、カラーの弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置である。

第１０の観点の発明は、第１〜９のいずれか一の観点の発明において、生体組織の弾性に関する物理量は、生体組織の変位、歪み又は弾性率のいずれかであることを特徴とする超音波診断装置である。

本発明によれば、エコー信号についてエラー部分の検出が行われる。そして、エラー領域とは別に、非エラー領域について、各部の弾性に関する物理量の平均値の算出が行われて、非エラー領域について、この平均値を基準にした弾性画像が作成されるので、実際の生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像を作成することができる

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態における超音波診断装置の構成を示すブロック図、図２は、図１に示す超音波診断装置におけるカラー画像処理部の詳細構成を示すブロック図、図３は、エコー信号の一例を示す図、図４は、エコー信号の他例を示す図、図５は、表示部に表示された超音波画像のエラー領域と非エラー領域の一例を示す図、図６は、表示部に表示された超音波画像の一例を示す図である。

図１に示す超音波診断装置１は、超音波の送受信を行う超音波プローブ２と、この超音波プローブ２を駆動させてスキャン面を走査し、また前記超音波プローブ２で得られたエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行う送受信部３とを備えている。さらに、前記超音波診断装置１は、エコー処理部４、Ｂモード画像処理部５、カラー画像処理部６を備え、また前記Ｂモード画像処理部５からのＢモード画像及び前記カラー画像処理部６からの弾性画像を合成する合成部７と、この合成部７で合成された画像を表示する表示部８とを備える。また、図示しないが、前記超音波診断装置１は、さらに装置各部を制御する制御部と、操作者が指示を入力する操作部とを備える。

前記エコー処理部４は、前記送受信部３からの音線毎のエコー信号に対し、対数圧縮、包絡線検波等の信号処理を行ってＢモード画像データを作成する。そして、このＢモード画像データは、前記Ｂモード画像処理部５のデジタルスキャンコンバータ（図示省略）で走査変換され、Ｂモード画像が作成される。

前記カラー画像処理部６は、図２に示すように、変位算出部６１、エラー検出部６２、平均値算出部６３、弾性画像作成部６４、識別表示設定部６５を有している。

前記変位算出部６１は、前記送受信部３からの音線毎のエコー信号に基づいて生体組織の弾性に関する物理量として変位を算出する。具体的には、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号の相関処理を行って各部の変位を算出する。前記変位算出部６１は、本発明における物理量算出手段の実施の形態の一例である。

前記エラー検出部６２は、音線毎のエコー信号についてエラー部分の検出を行う。本例では、前記エラー検出部６２は、エコー信号の振幅がゼロである部分をエラー部分とする。ただし、これに限られるものではなく、前記エラー検出部６２は、エコー信号の振幅が所定以下である部分をエラー部分としてもよい。前記エラー検出部６２は、本発明におけるエラー検出手段の実施の形態の一例である。

ここで、エコー信号についてのエラー部分の検出とは、図３に示すように１音線分のエコー信号の一部分Ａについてのエラーが検出される場合のほか、図４に示すように、１音線分のエコー信号の全てにわたってエラーが検出される場合も含まれる。

前記平均値算出部６３は、生体組織の所定領域における各部の変位の平均値を算出する。前記平均値算出部６３は、本発明における平均値算出手段の実施の形態の一例である。

より具体的に説明すると、前記平均値算出部６３は、前記エラー検出部６２で検出されたエラー部分に相当するエラー領域とは別に、非エラー部分に相当する非エラー領域について各部の変位の平均値の算出を行う。これについて図５を用いて説明する。図５において、前記表示部８に表示された超音波画像（Ｂモード画像に弾性画像を重畳した画像）Ｇのうち、Ｒ１の領域がエラー部分に相当するエラー領域であり、Ｒ２の領域が非エラー部分に相当する非エラー領域とする。前記平均値算出部６３は、エラー領域Ｒ１とは別に非エラー領域Ｒ２における各部の変位の平均値の算出を行う。

本例では、前記平均値算出部６３は、非エラー領域Ｒ２における各部の変位の平均値を算出する一方で、エラー領域Ｒ１における各部の変位の平均値も算出する。

ちなみに、図５に示した超音波画像Ｇでは、エラー領域Ｒ１は上下方向の全長にわたっている。これは、このエラー領域Ｒ１における１音線分のエコー信号のすべてにわたってエラーが検出されたことを示す。エラー領域Ｒ１に複数本の音線が存在する場合、これらの音線すべてにおいてこのようなエラーが検出されたことになる。

前記弾性画像作成部６４は、前記平均値算出部６３によって算出された変位の平均値を基準にして弾性画像を作成する。本例では、前記弾性画像作成部６４は、非エラー領域Ｒ２における各部の変位の平均値を基準にして非エラー領域Ｒ２についての弾性画像を作成し、またこれとは別にエラー領域Ｒ１における各部の変位の平均値を基準にしてエラー領域Ｒ１についての弾性画像も作成する。前記弾性画像作成部６４は、本発明における弾性画像作成手段の実施の形態の一例である。

前記弾性画像作成部６４は、例えば平均値を基準にして変位の最大値と最小値を任意に設定し、最大値と最小値の間を２５６階調に分割して、各部分の変位の値を対応する階調に割り当てる。そして、各階調に、赤、緑、青の色コードからなる色相情報を割り当てて、各部分の変位の値に色相情報を割り当てることにより、カラーの弾性画像を作成する。例えば、平均値よりも変位量が大きい部分には赤を割り当て、また平均値よりも変位量が小さい部分には青を割り当てる。これにより、生体組織の軟らかい部分は赤く表示され、硬い部分は青く表示されたカラーの弾性画像が得られる。

前記識別表示設定部６５は、非エラー領域Ｒ２とエラー領域Ｒ１とを識別する識別表示を前記表示部８に表示させる。本例では、識別表示は、図６に示すように、非エラー領域Ｒ２とエラー領域Ｒ１の境界に表示された破線Ｌと、非エラー領域Ｒ２の下部とエラー領域Ｒ１の下部とに表示された異なる色の帯状部Ｂ１，Ｂ２である。このような識別表示を表示させることにより、エラー領域Ｒ１と非エラー領域Ｒ２とを画像上で容易に確認することができる。前記識別表示設定部６５は、本発明における識別表示設定手段の実施の形態の一例である。ちなみに、図６では具体的な画像については省略して示されている。

Ｂモード画像と弾性画像とを合成する前記合成部７は、非エラー領域Ｒ２の弾性画像のみをＢモード画像と合成してもよい。この場合、エラー領域Ｒ１の弾性画像は合成されないので、前記表示部８には、非エラー領域Ｒ２の弾性画像とＢモード画像とが合成された超音波画像が表示される。また、前記合成部７は、Ｂモード画像と弾性画像とを合成するときに、エラー領域Ｒ１と非エラー領域Ｒ２の両方の弾性画像を合成してもよい。この場合、前記表示部８には、エラー領域Ｒ１及び非エラー領域Ｒ２の弾性画像とＢモード画像とが合成された超音波画像が表示される。前記合成部７は、エラー領域についての弾性画像の表示及び非表示を制御するものであり、本発明における表示制御手段の実施の形態の一例である。

本例の超音波診断装置１において、Ｂモード画像に弾性画像を重畳して表示させる場合、前記超音波プローブ２を被検体に当接した状態で圧迫を繰り返しながら、前記超音波プローブ２から超音波の送受信を行なう。そして、得られたエコー信号は、前記エコー処理部４とＢモード画像処理部５で処理され、Ｂモード画像が作成される。また、エコー信号は前記カラー画像処理部６でも処理され、弾性画像が作成される。Ｂモード画像と弾性画像は、前記合成部７で合成され、Ｂモード画像に弾性画像が重畳された超音波画像が前記表示部８に表示される。

前記カラー画像処理部６においては、エラー領域Ｒ１とは別に、非エラー領域Ｒ２における各部の変位の平均値が算出され、非エラー領域Ｒ２において、この平均値を基準にした弾性画像が作成されるので、実際の生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像を作成することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明すると、前記平均値算出部６３は、エラー領域Ｒ１における各部の変位の平均値の算出を行わずに、非エラー領域Ｒ２における各部の変位の平均値の算出のみを行ってもよい。そして、前記弾性画像作成部６４は、非エラー領域Ｒ２のみについて弾性画像の作成を行ってもよい。この場合、前記表示部８において、エラー領域Ｒ１には弾性画像は表示されず、非エラー領域Ｒ２のみに弾性画像が表示される。

次に、第二変形例について説明する。前記エラー検出部６２は、前記変位算出部６１によって算出された各部の変位に基づいて、エコー信号についてのエラー部分の検出を行ってもよい。具体的には、前記エラー検出部６２は、前記変位算出部６１によって算出された各部の変位の統計分布に基づいて、エラー部分の検出を行う。例えば、前記エラー検出部６２は、ある部分の変位が他の部分の変位と比べて著しく異なる値になっている場合、その部分のエコー信号をエラー部分とする。また、予め非エラーと判定すべき変位の範囲を設定しておき、この範囲外の変位である場合に、その部分のエコー信号をエラー部分としてもよい。

次に、第三変形例について説明する。前記エラー検出部６２は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号の相関係数に基づいて、エコー信号についてのエラー部分の検出を行ってもよい。具体的には、前記エラー検出部６２は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号について、相関処理によって相関ウィンドウ毎に算出された各相関係数について、予め設定された閾値以下か否かを判定する。そして、前記エラー検出部６２は、相関係数が閾値以下であった部分をエラー部分とする。

次に、第四変形例について説明する。図７は、表示部に表示された超音波画像の他例を示す図である。ただし、この図７においても、図６と同様に具体的な画像については省略して示されている。

前記エラー検出部６２により、１音線分のエコー信号の一部分についてエラーが検出された場合、図７において上下方向を音線方向とすると、画像Ｇ′には、上下方向の一部分に広がるようにしてエラー領域Ｒ１′が存在することになる。前記識別表示設定部６５は、エラー領域Ｒ１′と非エラー領域Ｒ２′の境界に、識別表示として破線Ｌ′を表示する。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、この発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、生体組織の弾性に関する物理量としては、生体組織の変位の他、生体組織の歪みや弾性率があり、生体組織からのエコー信号に基づいて、生体組織における各部の歪み又は弾性率を算出し、その平均値を算出して上記と同様に弾性画像を作成してもよい。この場合、第二変形例では、前記エラー検出部６２は、生体組織における各部の歪み又は弾性率の統計分布に基づいてエラー部分の検出を行ってもよい。

また、前記各実施形態では、弾性画像を表示させる領域が、前記表示部８に表示される超音波画像の全体である場合について説明したが、前記表示部８に表示される超音波画像の一部、すなわちＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内であってもよい。ＲＯＩ内に弾性画像を表示させる場合においても、前記と同様にＲＯＩ内において、エラー領域とは別に非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の算出を行い、またエラー領域と非エラー領域とを識別する識別表示を表示する。

本発明の実施形態における超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置におけるカラー画像処理部の詳細構成を示すブロック図である。 エコー信号の一例を示す図である。 エコー信号の他例を示す図である。 表示部に表示された超音波画像のエラー領域と非エラー領域の一例を示す図である。 表示部に表示された超音波画像の一例を示す図である。 表示部に表示された超音波画像の他例を示す図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
７ 合成部（表示制御手段）
６１ 変位算出部（物理量算出手段）
６２ エラー検出部
６３ 平均値算出部
６４ 弾性画像作成部
６５ 識別表示設定部

Claims (10)

1. 被検体の生体組織の弾性を画像化した弾性画像を表示する超音波診断装置であって、
   生体組織に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する物理量算出手段と、
   生体組織における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出する平均値算出手段と、
   該平均値算出手段によって算出された弾性に関する物理量の平均値を基準にして弾性画像を作成する弾性画像作成手段と、
   エコー信号についてエラー部分の検出を行うエラー検出手段と、を備え、
   前記平均値算出手段は、前記エラー検出手段で検出されたエラー部分に相当するエラー領域とは別に、非エラー部分に相当する非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値の算出を行い、
   前記弾性画像作成手段は、少なくとも非エラー領域における弾性画像を作成する
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記平均値算出手段は、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出する一方で、エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を算出し、
   前記弾性画像作成手段は、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を基準にして非エラー領域についての弾性画像を作成し、またエラー部分における各部の弾性に関する物理量の平均値を基準にしてエラー部分についての弾性画像を作成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. エラー領域についての弾性画像の表示及び非表示を制御する表示制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記平均値算出手段は、エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値の算出を行わずに、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値の算出のみを行い、
   前記弾性画像作成手段は、非エラー領域における各部の弾性に関する物理量の平均値を基準にして非エラー領域のみについて弾性画像を作成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 非エラー領域とエラー領域とを識別する識別表示を表示させる識別表示設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記エラー検出手段は、エコー信号の振幅に基づいて、エラー部分の検出を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記エラー検出手段は、前記物理量算出手段によって算出された弾性に関する物理量に基づいてエラー部分の検出を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記エラー検出手段は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号の相関処理により得られる相関係数に基づいて、エラー部分の検出を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記弾性画像作成手段は、前記平均値算出手段によって算出された弾性に関する物理量の平均値を基準にして色情報を割り当て、カラーの弾性画像を作成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 生体組織の弾性に関する物理量は、生体組織の変位、歪み又は弾性率のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

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