JP2012010943A5 - 超音波診断装置及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置及びその作動方法に関し、特に超音波を用いて被検体の超音波画像を撮影して表示し、組織性状の診断に供する超音波診断装置及びその作動方法に関する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被検体の音速が不均一で各格子の受信時刻を環境音速で近似しきれない場合でも精度良く局所音速を求めることができる超音波診断装置及びその作動方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の第１態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻と受信波の少なくとも一方を取得する取得手段と、前記受信時刻または受信波に基づいて、前記２つ以上の点が含まれる領域における局所音速値を算出する局所音速算出手段と、を備える。

本発明の第２態様に係る超音波診断装置は、第１態様において、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻または受信波を取得する際に、各点に対応して送信フォーカスを変えて前記超音波を送信する送信フォーカス手段を更に備える。

本発明の第３態様に係る超音波診断装置は、第１態様において、前記取得手段は、画像解析および位相収差解析を用いて受信時刻を取得する。

本発明の第４態様に係る超音波診断装置は、第３態様において、前記局所音速算出手段は、前記領域において仮定される仮定音速によって決まる各点から浅い点までの伝播時間と浅い点の受信波に基づいて算出される各点の合成受信波と、各点の受信波を比較して前記局所音速値を算出する。

本発明の第５態様に係る超音波診断装置は、第３態様において、前記局所音速算出手段は、前記領域において仮定される仮定音速によって決まる各点から前記超音波探触子に対して前記各点よりも浅い点までの伝播時間と前記浅い点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻に基づいて算出される各点の合成受信時刻と、各点の受信時刻とを比較して前記局所音速値を算出する。

本発明の第６態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻と受信波の少なくとも一方を取得し、２つ以上の点に対する受信時刻又は受信波から２つ以上の点が含まれる局所的な領域における各点の受信時刻を算出する受信時刻算出手段と、を備える。

本発明の第７態様に係る超音波診断装置は、第６態様において、前記受信時刻算出手段は、前記超音波探触子に対して前記各点よりも浅い点を仮想素子と見做し、各点の受信波を前記浅い点の受信時刻を遅延として整合加算して仮想素子の受信信号を生成して局所受信時刻を算出する。

本発明の第８態様に係る超音波診断装置は、第６態様において、前記受信時刻算出手段は、前記超音波探触子に対して前記各点よりも浅い点を仮想素子と見做し、各点の受信時刻から前記浅い点の受信時刻を減算した時刻のうち最も遅い時刻を仮想素子の受信時刻として算出する。

本発明の第９態様に係る超音波診断装置は、第１態様又は第６態様において、前記各点を前記被検体内の音速が略一様な領域の境界に設定する手段を更に備える。

本発明の第１０態様に係る超音波診断装置は、第１態様又は第６態様において、前記局所音速値の算出結果を表示する表示手段を更に備える。
本発明の第１１態様に係る超音波診断装置は、第１０態様において、前記超音波検出信号の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、前記表示手段が、前記局所音速値の算出結果を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて表示する。

本発明の第１２態様に係る超音波診断装置は、第１０態様において、前記超音波検出信号の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、前記表示手段が、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記局所音速値の算出結果を表示する。

本発明の第１３態様に係る超音波診断装置は、第１１態様又は第１２態様において、前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記局所音速値の算出結果を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える表示モード切替手段を更に備える。

本発明の第１４態様に係る超音波診断装置の作動方法は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子を備えた超音波診断装置の作動方法であって、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻と受信波の少なくとも一方を取得する取得ステップと、前記受信時刻または受信波に基づいて、前記２つ以上の点が含まれる領域における局所音速値を算出する局所音速算出ステップと、を備える。

本発明によれば、各格子点において環境音速ではなく各格子に対応する各素子の受信時刻又は受信波に基づいて局所音速を算出するようにしたため、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。また、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る超音波診断装置及びその作動方法について詳細に説明する。

以上、本発明に係る超音波診断装置及びその作動方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
（付記）
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
（付記１）超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点に対応する各素子の受信時刻と受信波の少なくとも一方を算出する受信時刻算出手段と、前記算出した受信時刻又は受信波を用いて局所的な領域の音速である局所音速を算出する局所音速算出手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
これにより、各格子点において環境音速ではなく受信時刻を求めて局所音速を算出するようにしたため、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。
（付記２）前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点は、前記被検体内の着目領域内の格子点と、前記着目領域よりも浅い領域に設定された格子点を含むことを特徴とする付記１に記載の超音波診断装置。
（付記３）前記局所音速算出手段は、前記浅い領域に設定された格子点の受信波を、前記着目領域において仮定される仮定音速によって決まる遅延で重ね合わせた合成受信波と、前記着目領域の受信波を比較して前記局所音速を算出することを特徴とする付記２に記載の超音波診断装置。
これにより、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。
（付記４）前記局所音速算出手段は、前記着目領域内の格子点から前記浅い領域に設定された格子点の間の、前記着目領域において仮定される仮定音速によって決まる伝播時間と、前記浅い領域に設定された格子点の受信時刻の和の最小値を、前記着目領域内の格子点の受信時刻と比較して前記局所音速を算出することを特徴とする付記２に記載の超音波診断装置。
これにより、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。
（付記５）超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点に対応する各素子の受信時刻と受信波の少なくとも一方を算出する受信時刻算出手段と、前記算出した受信時刻又は受信波を用いて局所的な領域の受信時刻である局所受信時刻を算出する局所受信時刻算出手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
これにより、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。
（付記６）前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点は、前記被検体内の着目領域内の格子点と、前記着目領域よりも浅い領域に設定された格子点を含むことを特徴とする付記５に記載の超音波診断装置。
（付記７）前記局所受信時刻算出手段は、前記浅い領域に設定された格子点を仮想素子と見做し、前記着目領域内の格子点の受信波を、前記浅い領域に設定された格子点の受信時刻を遅延として整合加算し、前記仮想素子の受信信号を位相収差解析することにより前記局所受信時刻を算出することを特徴とする付記６に記載の超音波診断装置。
これにより、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。
（付記８）前記局所受信時刻算出手段は、前記浅い領域に設定された格子点を仮想素子と見做し、前記着目領域内の格子点の受信時刻から、前記浅い領域に設定された格子点の受信時刻を遅延として減算した時刻のうち最も遅い時刻を前記仮想素子の局所受信時刻として算出することを特徴とする付記６に記載の超音波診断装置。
これにより、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。
（付記９）複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子により超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する工程と、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点に対応する各素子の受信時刻と受信波の少なくとも一方を算出する工程と、前記算出した受信時刻又は受信波を用いて局所的な領域の音速である局所音速を算出する工程と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置の作動方法。
これにより、各格子点において環境音速ではなく受信時刻を求めて局所音速を算出するようにしたため、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。
（付記１０）前記受信時刻を算出する工程は、画像解析及び位相収差解析を用いて前記受信時刻を算出することを特徴とする付記９に記載の超音波診断装置の作動方法。
（付記１１）前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点は、前記被検体内の着目領域内の格子点と、前記着目領域よりも浅い領域に設定された格子点を含むことを特徴とする付記９又は１０に記載の超音波診断装置の作動方法。
（付記１２）前記局所音速を算出する工程は、前記浅い領域に設定された格子点の受信波を、前記着目領域において仮定される仮定音速によって決まる遅延で重ね合わせた合成受信波と、前記着目領域の受信波を比較して前記局所音速を算出することを特徴とする付記１１に記載の超音波診断装置の作動方法。
これにより、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。
（付記１３）前記局所音速を算出する工程は、前記着目領域内の格子点から前記浅い領域に設定された格子点の間の、前記着目領域において仮定される仮定音速によって決まる伝播時間と、前記浅い領域に設定された格子点の受信時刻の和の最小値を、前記着目領域内の格子点の受信時刻と比較して前記局所音速を算出することを特徴とする付記１１に記載の超音波診断装置の作動方法。
（付記１４）複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子により超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する工程と、前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点に対応する各素子の受信時刻と受信波の少なくとも一方を算出する工程と、前記算出した受信時刻又は受信波を用いて局所的な領域の受信時刻である局所受信時刻を算出する工程と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置の作動方法。
これにより、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。
（付記１５）前記受信時刻を算出する工程は、画像解析及び位相収差解析を用いて前記受信時刻を算出することを特徴とする付記１４に記載の超音波診断装置の作動方法。
（付記１６）前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の格子点は、前記被検体内の着目領域内の格子点と、前記着目領域よりも浅い領域に設定された格子点を含むことを特徴とする付記１４又は１５に記載の超音波診断装置の作動方法。
（付記１７）前記局所受信時刻を算出する工程は、前記浅い領域に設定された格子点を仮想素子と見做し、前記着目領域内の格子点の受信波を、前記浅い領域に設定された格子点の受信時刻を遅延として整合加算し、前記仮想素子の受信信号を位相収差解析することにより前記局所受信時刻を算出することを特徴とする付記１６に記載の超音波診断装置の作動方法。
これにより、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。
（付記１８）前記局所受信時刻を算出する工程は、前記浅い領域に設定された格子点を仮想素子と見做し、前記着目領域内の格子点の受信時刻から、前記浅い領域に設定された格子点の受信時刻を遅延として減算した時刻のうち最も遅い時刻を前記仮想素子の局所受信時刻として算出することを特徴とする付記１６に記載の超音波診断装置の作動方法。
これにより、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。
付記１〜１８に記載の発明によれば、各格子点において環境音速ではなく各格子に対応する各素子の受信時刻又は受信波を求めて局所音速を算出するようにしたため、被検体の音速が不均一の場合にも、精度良く局所音速を求めることが可能となる。また、着目領域内の音速が不均一の場合に、局所音速の代わりに局所受信時刻を求めることが可能となる。

Claims (14)

1. 超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
   前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻と受信波の少なくとも一方を取得する取得手段と、
   前記受信時刻または受信波に基づいて、前記２つ以上の点が含まれる領域における局所音速値を算出する局所音速算出手段と、
   を備える超音波診断装置。
2. 前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻または受信波を取得する際に、各点に対応して送信フォーカスを変えて前記超音波を送信する送信フォーカス手段を更に備える請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記取得手段は、画像解析および位相収差解析を用いて受信時刻を取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記局所音速算出手段は、前記領域において仮定される仮定音速によって決まる各点から浅い点までの伝播時間と浅い点の受信波に基づいて算出される各点の合成受信波と、各点の受信波を比較して前記局所音速値を算出する請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記局所音速算出手段は、前記領域において仮定される仮定音速によって決まる各点から前記超音波探触子に対して前記各点よりも浅い点までの伝播時間と前記浅い点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻に基づいて算出される各点の合成受信時刻と、各点の受信時刻とを比較して前記局所音速値を算出する請求項３に記載の超音波診断装置。
6. 超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
   前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻と受信波の少なくとも一方を取得し、２つ以上の点に対する受信時刻又は受信波から２つ以上の点が含まれる局所的な領域における各点の受信時刻を算出する受信時刻算出手段と、
   を備える超音波診断装置。
7. 前記受信時刻算出手段は、前記超音波探触子に対して前記各点よりも浅い点を仮想素子と見做し、各点の受信波を前記浅い点の受信時刻を遅延として整合加算して仮想素子の受信信号を生成して局所受信時刻を算出する請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記受信時刻算出手段は、前記超音波探触子に対して前記各点よりも浅い点を仮想素子と見做し、各点の受信時刻から前記浅い点の受信時刻を減算した時刻のうち最も遅い時刻を仮想素子の受信時刻として算出する請求項６に記載の超音波診断装置。
9. 前記各点を前記被検体内の音速が略一様な領域の境界に設定する手段を更に備える請求項１又は６に記載の超音波診断装置。
10. 前記局所音速値の算出結果を表示する表示手段を更に備える請求項１又は６に記載の超音波診断装置。
11. 前記超音波検出信号の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、
    前記表示手段が、前記局所音速値の算出結果を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて表示する請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記超音波検出信号の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、
    前記表示手段が、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記局所音速値の算出結果を表示する請求項１０に記載の超音波診断装置。
13. 前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記局所音速値の算出結果を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える表示モード切替手段を更に備える請求項１１又は１２に記載の超音波診断装置。
14. 超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子を備えた超音波診断装置の作動方法であって、
    前記被検体内の、前記超音波探触子に対する深さが異なる２つ以上の点に対する各超音波トランスデューサの受信時刻と受信波の少なくとも一方を取得する取得ステップと、
    前記受信時刻または受信波に基づいて、前記２つ以上の点が含まれる領域における局所音速値を算出する局所音速算出ステップと、
    を備える超音波診断装置の作動方法。