JP2012120840A - 時間に応じた血流変化を示す付加情報を提供する超音波システムおよび方法 - Google Patents

時間に応じた血流変化を示す付加情報を提供する超音波システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】時間に応じた血流変化を付加情報として提供する超音波システムおよび方法を提供すること。
【解決手段】本発明における超音波システムは、生体に対応する第１超音波データおよび第２超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記第１超音波データを用いてＢモード映像を形成し、前記Ｂモード映像に少なくとも１つのサンプルボリュームを設定し、前記少なくとも１つのサンプルボリュームに対応する前記第２超音波データを用いて前記生体内の血流に対応する血流情報を形成し、前記血流情報を用いて時間に応じた血流変化を示す付加情報を形成するプロセッサとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波システムに関し、特に、時間に応じた血流変化を示す付加情報を提供する超音波システムおよび方法に関する。
超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、生体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるため、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。
超音波システムは、対象体を含む生体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を２次元映像で示すＢモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｍｏｄｅ）映像、ドップラ効果（ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）を用いて動いている対象体（特に、血流）の速度をドップラスペクトルで示すＤモード（ｄｏｐｐｌｅｒ ｍｏｄｅ）映像、ドップラ効果を用いて動いている対象体の速度をカラーで示すＣモード（ｃｏｌｏｒ ｍｏｄｅ）映像、圧力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を加えた時と加えない時の反応差を映像で示す弾性モード映像などを提供してくれる。
特に、対象体が動いている場合、超音波システムは、Ｂモード映像にサンプルボリューム(ｓａｍｐｌｅ ｖｏｌｕｍｅ)を設定し、そのサンプルボリュームに対応する血流情報(血流速度情報、血流量情報、血流流速分布情報等)に基づいてＤモード映像(即ち、ドップラスペクトル映像)を形成する。
従来は、血流情報に基づいてドップラスペクトル映像のみを提供している。従って、ユーザーの利便性のために、時間に応じた血流変化を示す付加情報を提供するシステムおよび方法が要求されている。
特開２００８−１０００６１号公報 特表２００６−５２０６１９号公報
本発明は、時間に応じた血流変化を付加情報として提供する超音波システムおよび方法を提供する。
本発明における超音波システムは、生体に対応する第１超音波データおよび第２超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記第１超音波データを用いてＢモード映像を形成し、前記Ｂモード映像に少なくとも１つのサンプルボリュームを設定し、前記少なくとも１つのサンプルボリュームに対応する前記第２超音波データを用いて前記生体内の血流に対応する血流情報を形成し、前記血流情報を用いて時間に応じた血流変化を示す付加情報を形成するプロセッサとを備える。
また、本発明における付加情報の提供方法は、ａ）生体に対応する第１超音波データを取得する段階と、ｂ）前記第１超音波データを用いてＢモード映像を形成する段階と、ｃ）前記Ｂモード映像に少なくとも１つのサンプルボリュームを設定する段階と、ｄ）前記少なくとも１つのサンプルボリュームに対応する第２超音波データを取得する段階と、ｅ）前記第２超音波データを用いて前記生体内の血流に対応する血流情報を形成する段階と、ｆ）前記血流情報を用いて時間に応じた血流変化を示す付加情報を形成する段階とを備える。
本発明は、時間に応じた血流変化を示す付加情報を提供することができるため、ユーザーがドップラスペクトル映像を見なくても付加情報のみを用いて時間に応じた血流変化を観測することができる。
また、本発明は、時間に応じた血流変化を示す付加情報を提供することができるので、携帯型超音波(ｈａｎｄ ｃａｒｒｉｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ、ＨＣＵ)装備または特定アプリケーション(ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ)のための装備のようにディスプレイ部の画面が小さい場合に有用に用いることができる。
本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。 Ｂモード映像およびサンプルボリュームを示す例示図である。 本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例によって、付加情報を形成する順序を示すフローチャートである。 本発明の実施例における付加情報の一例を示す例示図である。 本発明の実施例における付加情報の他の例を示す例示図である。 本発明の実施例における付加情報の他の例を示す例示図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、超音波システム１００は、ユーザー入力部１１０を備える。
ユーザー入力部１１０は、ユーザーの入力情報を受信する。本実施例において、入力情報は、図２に示すように、Ｂモード映像ＢＩにサンプルボリュームＳＶを設定するための入力情報を含む。しかし、入力情報は、必ずしもこれに限定されない。図２において、符号ＢＶは、血管を示す。ユーザー入力部１１０は、コントロールパネル(ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ)、トラックボール(ｔｒａｃｋｂａｌｌ)、マウス(ｍｏｕｓｅ)、キーボード(ｋｅｙｂｏａｒｄ)などを含む。
超音波システム１００は、超音波データ取得部１２０をさらに備える。超音波データ取得部１２０は、超音波信号を生体に送信し、生体から反射される超音波信号(即ち、超音波エコー信号)を受信して超音波データを取得する。生体は、対象体（例えば、血流、心臓、胎児、肝臓等）を含む。
図３は、本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、超音波データ取得部１２０は、超音波プローブ３１０を備える。
超音波プローブ３１０は、電気的信号と超音波信号を相互変換する複数の電気音響変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ：以下単に変換素子と呼ぶ）（図示せず）を備える。超音波プローブ３１０は、超音波信号を生体に送信し、生体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ３１０は、コンベックスプローブ（ｃｏｎｖｅｘ ｐｒｏｂｅ）、リニアプローブ（ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｂｅ）などを含む。
超音波データ取得部１２０は、送信部３２０をさらに備える。送信部３２０は、超音波信号の送信を制御する。また、送信部３２０は、変換素子および集束点を考慮して、超音波映像を得るための電気的信号(「送信信号」)を形成する。送信部３２０は、送信信号形成部(図示せず)、送信遅延時間情報メモリ(図示せず)、送信ビームフォーマ(図示せず)などを備える。
本実施例において、送信部３２０は、図２に示すように、Ｂモード映像ＢＩを得るための第１送信信号を形成する。従って、超音波プローブ３１０は，送信信号形成部３２０から提供される第１送信信号を超音波信号に変換して生体に送信し、生体から反射される超音波エコー信号を受信して第１受信信号を形成する。また、送信部３２０は、図２に示すように、サンプルボリュームＳＶに対応するドップラスペクトル映像を得るための第２送信信号を形成する。従って、超音波プローブ３１０は、送信部３２０から提供される第２送信信号を超音波信号に変換して生体に送信し、生体から反射される超音波エコー信号を受信して第２受信信号を形成する。
超音波データ取得部１２０は、受信部３３０をさらに備える。受信部３３０は、超音波プローブ３１０から提供される受信信号をアナログデジタルに変換してデジタル信号を形成する。また、受信部３３０は、変換素子および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。受信部３３０は、受信信号増幅部(図示せず)、アナログデジタル変換部(図示せず)、受信遅延時間情報メモリ(図示せず)、受信ビームフォーマ(図示せず)などを備える。
本実施例において、受信部３３０は、超音波プローブ３１０から提供される第１受信信号をアナログデジタル変換して第１デジタル信号を形成する。受信部３３０は、変換素子および集束点を考慮して、第１デジタル信号を受信集束させて第１受信集束信号を形成する。また、受信部３３０は、超音波プローブ３１０から提供される第２受信信号をアナログデジタルに変換して第２デジタル信号を形成する。受信部３３０は、変換素子および集束点を考慮して、第２デジタル信号を受信集束させて第２受信集束信号を形成する。
超音波データ取得部１２０は、超音波データ形成部３４０をさらに備える。超音波データ形成部３４０は、受信部３３０から提供される受信集束信号を用いて超音波データを形成する。また、超音波データ形成部３４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得（ｇａｉｎ）調節等）を受信集束信号に行うこともできる。
本実施例において、超音波データ形成部３４０は、受信部３３０から提供される第１受信集束信号を用いてＢモード映像ＢＩに対応する第１超音波データを形成する。第１超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データを含む。しかし、第１超音波データは、必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部３４０は、受信部３３０から提供される第２受信集束信号を用いてサンプルボリュームＳＶ（即ち、ドップラスペクトル映像）に対応する第２超音波データ形成する。第２超音波データは、ＲＦデータまたはＩＱ（ｉｎ−ｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）データを含む。しかし、第２超音波データは、必ずしもこれに限定されない。
再び図１を参照すると、超音波システム１００は、プロセッサ１３０をさらに備える。プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１１０および超音波データ取得部１２０に連結される。プロセッサ１３０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサまたはＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）などを含む。
図４は、本発明の実施例によって、付加情報を形成する順序を示すフローチャートである。図４を参照すると、プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１２０から提供される第１超音波データを用いてＢモード映像ＢＩを形成する(Ｓ４０２)。Ｂモード映像ＢＩは、ディスプレイ部１５０に表示される。従って、ユーザーは、ユーザー入力部１１０を用いてディスプレイ部１５０に表示されたＢモード映像ＢＩにサンプルボリュームＳＶを設定することができる。
プロセッサ１３０は、ユーザー入力部１１０から提供される入力情報に基づいて図２に示すように、Ｂモード映像ＢＩにサンプルボリュームＳＶを設定する(Ｓ４０４)。従って、超音波データ取得部１２０は、サンプルボリュームＳＶに対応する第２超音波データを取得する。
プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１２０から提供される第２超音波データに基づいて、生体内の動く対象体(即ち、血流)に対応する情報(以下、血流情報という)を形成する(Ｓ４０６)。本実施例において、血流情報は、血流速度情報、血流量情報、血流流速分布情報などを含む。血流情報は、公知となった多様な方法を用いて形成することができるので、本実施例では詳細に説明しない。
プロセッサ１３０は、血流情報に基づいてドップラスペクトル映像を形成する(Ｓ４０８)。ドップラスペクトル映像は、公知となった多様な方法を用いて形成することができるので、本実施例では詳細に説明しない。
プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて時間に応じた血流変化を示す付加情報を形成する(Ｓ４１０)。
一例として、プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて図５に示すようにカラーマップ(ｃｏｌｏｒ ｍａｐ)ＣＭを付加情報として形成する。即ち、プロセッサ１３０は、血流速度(即ち、ドップラスペクトルの高さ)をカラーにマッピングさせることによってカラーマップＣＭを形成する。
他の例として、プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて図５に示すようにカラードップラスペクトラル映像ＰＷＩを付加情報として形成する。プロセッサ１３０は、カラーマップに対応するカラーをドップラスペクトラル映像にマッピングさせることによってカラードップラスペクトラル映像ＰＷＩを形成する。即ち、プロセッサ１３０は、血流速度に対応するカラーをドップラスペクトラル映像のピクセルに適用することによってカラードップラスペクトラル映像ＰＷＩを形成する。
他の例として、プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて図５に示すようにカラー血流速度映像ＣＩを付加情報として形成する。プロセッサ１３０は、血流速度をカラーにマッピングさせることによってカラー血流速度映像ＣＩを形成する。カラー血流速度映像ＣＩは、サンプルボリュームＳＶ上に表示される。
前述した例では、付加情報としてカラーマップ、カラー血流速度映像またはカラードップラスペクトラル映像を形成すると説明したが、他の例では付加情報としてカラーマップ、カラー血流速度映像およびカラードップラスペクトラル映像のうちの少なくとも１つを形成することもできる。
他の例として、プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて、血流量に対応する透明度をカラーマップ、カラー血流速度映像およびカラードップラスペクトラル映像のうちの少なくとも１つに付加情報としてマッピングさせることができる。即ち、プロセッサ１３０は、血流量に応じて血流速度に対応するカラーに透明度を適用させることができる。
他の例として、プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて図６に示すように血流流速分布映像６１０を付加情報として形成する。血流流速分布映像６１０は、輝点の分布(即ち、ドップラスペクトルの幅)に基づいて血流流速分布を示すための映像である。
他の例として、プロセッサ１３０は、血流情報に基づいて血流速度および分散に対応する数値情報を付加情報として形成する。
前述した実施例では、血流情報に基づいて付加情報とともにドップラスペクトル映像を形成すると説明したが、他の実施例では血流情報に基づいて付加情報のみを形成することもできる。
また、前述した、血流速度に関するカラーマップＣＭ、カラードップラスペクトラル映像ＰＷＩおよびカラー血流速度映像ＣＩ、血流量に対応する透明度に関するカラーマップ、カラー血流速度映像およびカラードップラスペクトラル映像、血流流速分布映像６１０、数値情報をそれぞれ組み合わせて付加情報とすることができる。
また、前述した実施例では、Ｂモード映像ＢＩに１つのサンプルボリュームＳＶを設定し、サンプルボリュームＳＶに対応する付加情報を提供すると説明したが、他の実施例では、Ｂモード映像ＢＩに少なくとも１つのサンプルボリューム、例えば、図７に示すように、２つのサンプルボリュームＳＶ１、ＳＶ２を設定し、サンプルボリュームＳＶ１、ＳＶ２のそれぞれに対応する付加情報、例えばカラードップラスペクトラル映像ＰＷＩ１、ＰＷＩ２、カラー血流速度映像ＣＩ１、ＣＩ２などを提供することができる。
再び図１を参照すると、超音波システム１００は、格納部１４０をさらに備える。格納部１４０は、超音波データ取得部１２０で取得された第１超音波データおよび第２超音波データを格納する。また、格納部１４０は、ユーザー入力部１１０で受信された入力情報を格納することができる。
超音波システム１００は、ディスプレイ部１５０をさらに備える。ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成されたＢモード映像ＢＩを表示する。また、ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成されたドップラスペクトル映像を表示する。また、ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された付加情報を表示する。
本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。
１００ 超音波システム
１１０ ユーザー入力部
１２０ 超音波データ取得部
１３０ プロセッサ
１４０ 格納部
１５０ ディスプレイ部
３１０ 超音波プローブ
３２０ 送信部
３３０ 受信部
３４０ 超音波データ形成部
ＢＩ Ｂモード映像
ＳＶ、ＳＶ１、ＳＶ２ サンプルボリューム
ＢＶ 血管
ＣＭ、ＣＭ１、ＣＭ２ カラーマップ
ＰＷＩ、ＰＷＩ１、ＰＷＩ２ カラードップラスペクトラル映像
ＣＩ、ＣＩ１、ＣＩ２ カラー血流速度映像
６１０ 血流流速分布映像

Claims (18)

  1. 生体に対応する第１超音波データおよび第２超音波データを取得する超音波データ取得部と、
    前記第１超音波データを用いてＢモード映像を形成し、前記Ｂモード映像に少なくとも１つのサンプルボリュームを設定し、前記少なくとも１つのサンプルボリュームに対応する前記第２超音波データを用いて前記生体内の血流に対応する血流情報を形成し、前記血流情報を用いて時間に応じた血流変化を示す付加情報を形成するプロセッサと
    を備えることを特徴とする超音波システム。
  2. 前記プロセッサは、前記血流情報に基づいて血流速度をカラーにマッピングさせるカラーマップを前記付加情報として形成することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
  3. 前記プロセッサは、前記血流情報に基づいて血流速度をカラーにマッピングさせるカラー血流速度映像を前記付加情報として形成することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波システム。
  4. 前記カラー血流速度映像は、前記少なくとも1つのサンプルボリューム上に表示されることを特徴とする請求項３に記載の超音波システム。
  5. 前記プロセッサは、前記血流情報に基づいて血流速度をカラーにマッピングさせるカラードップラスペクトラル映像を前記付加情報として形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波システム。
  6. 前記プロセッサは、前記血流情報に基づいて血流量に対応する透明度をカラーマップ、カラー血流速度映像およびカラードップラスペクトラル映像のうちの少なくとも１つに前記付加情報として適用させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波システム。
  7. 前記プロセッサは、前記血流情報に基づいて輝点の分布によって血流流速分布を示す血流流速分布映像を前記付加情報として形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波システム。
  8. 前記プロセッサは、前記血流情報に基づいて血流速度および分散に対応する数値情報を前記付加情報として形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波システム。
  9. 前記血流情報は、血流速度情報、血流量情報および血流流速分布情報を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の超音波システム。
  10. ａ）生体に対応する第１超音波データを取得する段階と、
    ｂ）前記第１超音波データを用いてＢモード映像を形成する段階と、
    ｃ）前記Ｂモード映像に少なくとも１つのサンプルボリュームを設定する段階と、
    ｄ）前記少なくとも１つのサンプルボリュームに対応する第２超音波データを取得する段階と、
    ｅ）前記第２超音波データを用いて前記生体内の血流に対応する血流情報を形成する段階と、
    ｆ）前記血流情報を用いて時間に応じた血流変化を示す付加情報を形成する段階と
    を備えることを特徴とする付加情報提供方法。
  11. 前記段階ｆ）は、
    前記血流情報に基づいて血流速度をカラーにマッピングさせるカラーマップを前記付加情報として形成する段階
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の付加情報提供方法。
  12. 前記段階ｆ）は、
    前記血流情報に基づいて血流速度をカラーにマッピングさせるカラー血流速度映像を前記付加情報として形成する段階
    を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の付加情報提供方法。
  13. 前記カラー血流速度映像は、前記少なくとも1つのサンプルボリューム上に表示されることを特徴とする請求項１２に記載の付加情報提供方法。
  14. 前記段階ｆ）は、
    前記血流情報に基づいて血流速度をカラーにマッピングさせるカラードップラスペクトラル映像を前記付加情報として形成する段階
    を備えることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の付加情報提供方法。
  15. 前記段階ｆ）は、
    前記血流情報に基づいて血流量に対応する透明度をカラーマップ、カラー血流速度映像およびカラードップラスペクトラル映像のうちの少なくとも１つに前記付加情報として適用させる段階
    を備えることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載の付加情報提供方法。
  16. 前記段階ｆ）は、
    前記血流情報に基づいて輝点の分布によって血流流速分布を示す血流流速分布映像を前記付加情報として形成する段階
    を備えることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれかに記載の付加情報提供方法。
  17. 前記段階ｆ）は、
    前記血流情報に基づいて血流速度および分散に対応する数値情報を前記付加情報として形成する段階
    を備えることを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれかに記載の付加情報提供方法。
  18. 前記血流情報は、血流速度情報、血流量情報および血流流速分布情報を含むことを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれかに記載の付加情報提供方法。
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