JP2015008733A - 超音波処理装置および方法 - Google Patents

超音波処理装置および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015008733A
JP2015008733A JP2013133668A JP2013133668A JP2015008733A JP 2015008733 A JP2015008733 A JP 2015008733A JP 2013133668 A JP2013133668 A JP 2013133668A JP 2013133668 A JP2013133668 A JP 2013133668A JP 2015008733 A JP2015008733 A JP 2015008733A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
viscoelastic coefficient
viscoelastic
unit
image
calculation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013133668A
Other languages
English (en)
Inventor
竜己 坂口
Tatsuki Sakaguchi
竜己 坂口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2013133668A priority Critical patent/JP2015008733A/ja
Priority to US14/308,882 priority patent/US10660614B2/en
Priority to CN201410277030.7A priority patent/CN104248450B/zh
Publication of JP2015008733A publication Critical patent/JP2015008733A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0858—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving measuring tissue layers, e.g. skin, interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023—Details of receivers
    • G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
    • G01S7/52042—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation determining elastic properties of the propagation medium or of the reflective target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52053—Display arrangements
    • G01S7/52057—Cathode ray tube displays
    • G01S7/52071—Multicolour displays; using colour coding; Optimising colour or information content in displays, e.g. parametric imaging

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

【課題】エラストグラフィにおいて硬さの違いをより明瞭に描くことができる超音波処理装置を提供する。【解決手段】粘弾性係数演算部４４は、受信BF部４３からの整相加算後のRF信号を用いて、エラストグラフィのために、検査対象を含む被写体（内部）の粘弾性係数とその空間的変化である微分を演算する。粘弾性係数演算部４４は、各ライン上のサンプル点における粘弾性係数値を表すHue（色相信号）と、粘弾性係数の微分値を表すValue（明度信号）、およびSaturation（彩度：１）を画像合成部４６に出力する。【選択図】図１

Description

本開示は、超音波処理装置および方法に関し、特に、エラストグラフィにおいて硬さの違いをより明瞭に描くことができるようにした超音波処理装置および方法に関する。
超音波を用いて組織の硬さを評価するエラストグラフィにおいては、組織に偏在する硬さの異なる部位を表現するために、主に色(HSV表色系のHue)の情報を利用している。
しかしながら、部位毎の硬さの違いが微小な場合、色による表現では人間の視覚によって十分な差異を検知することが困難な場合がある。
差異の小さな部位を描き分けるためにはROI(Region of Interet:注目領域)の設定を狭くして粘弾性係数のダイナミックレンジを狭め、色による表現階調を細分化する方式がとられる。ただし、この場合、同時に大局的な硬さの違いを表現することができなかった。また、もともと差の大きくない部位をROIとして設定することは困難であり、かつROIの設定変更による検査時間も増大してしまう。
そこで、特許文献１または特許文献２などに記載の技術が提案されている。特許文献１においては、計測された弾性のヒストグラムを計算し、適切な閾値設定によって硬さの異なる部位の描出を明瞭化することが記載されている。
特許文献２においては、信号処理によって部位の抽出を行い、その結果を表示画像に重畳する技術が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術も与えられたROI内部での表示最適化となり、大局的な硬さの分布と局所的な分布で見え方が異なってしまう。また、特許文献２に記載の技術には、各種閾値による処理や、経験的結果に基づく処理が含まれており、粘弾性係数そのものの認識処理結果を提示するのは、検査者である人間による解釈をミスリードする恐れもある。
国際公開２０１０／０４４３８５号 国際公開２００５／０２５４２５号
以上のように、エラストグラフィ（粘弾性係数）の表示においては、あくまでも物理量を検査者に分かりやすく提示することを目的とすべきであり、判断は検査者にゆだねなければならない。したがって、検査者が組織の形状を判断するに十分な情報（群）を認知可能な情報として提示すべきである。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、エラストグラフィにおいて硬さの違いをより明瞭に描くことができるものである。
本開示の一側面の超音波処理装置は、プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数の算出を行う粘弾性係数算出部と、前記粘弾性係数算出部により算出された粘弾性係数の空間的変化量を算出し、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力する空間的変化量算出部とを備える。
前記粘弾性係数算出部は、算出された粘弾性係数を、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の色情報として出力することができる。
前記空間的変化量算出部は、前記被写体の粘弾性係数のビーム方向の空間的変化量を算出することができる。
前記空間的変化量算出部は、前記被写体の粘弾性係数の素子方向の空間的変化量を算出することができる。
前記粘弾性係数の空間的変化量は、前記粘弾性係数の微分値である。
前記粘弾性係数は、歪みである。
前記粘弾性係数は、弾性率である。
前記空間的変化量算出部により出力された明るさ情報および前記粘弾性係数算出部により出力された色情報に、前記被写体に関する画像を合成する画像合成部をさらに備えることができる。
前記被写体に関する画像は、前記超音波信号から取得されるBrightness画像である。
前記被写体に関する画像は、外部から取得される前記被写体の内視鏡画像である。
前記粘弾性係数算出部は、算出された粘弾性係数を、前記粘弾性係数に関する立体画像を表示する際のデプス(Depth)情報として出力することができる。
前記空間的変化量算出部により出力された明るさ情報に基づいて、前記粘弾性係数に関する画像の表示を制御する表示制御部をさらに備えることができる。
本開示の一側面の超音波処理方法は、超音波処理装置が、プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数を算出し、算出された粘弾性係数の空間的変化量を算出し、算出された空間的変化量を、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力する。
本開示の一側面においては、プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数が算出される。そして、算出された粘弾性係数の空間的変化量が算出され、算出された空間的変化量が、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力される。
本開示によれば、粘弾性係数を画像として表示することができる。特に、エラストグラフィにおいて硬さの違いをより明瞭に描くことができる。
本技術を適用した超音波画像診断装置の構成例を示すブロック図である。 被写体の粘弾性係数の微分値の例を示す図である。 Bモード画像と粘弾性係数の表示画像の例を示す図である。 超音波信号処理の例について説明するフローチャートである。 粘弾性係数演算部の構成例を示すブロック図である。 奥行き方向の空間微分による表現の例を示す図である。 素子方向の空間微分による表現の例を示す図である。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（超音波画像診断装置）
２．第２の実施の形態（コンピュータ）
＜第１の実施の形態＞
[超音波画像診断装置の構成例]
図１は、本技術を適用した超音波処理装置としての、超音波画像診断装置の構成例を示す図である。
図１に示される超音波画像診断装置１１は、超音波を用いて被写体（対象物）の内部の画像（すなわち、超音波画像）を撮影し、表示する装置である。超音波画像診断装置１１は、例えば、医療用として患者の身体の内部や胎児などの撮影に用いられたり、手術中に臓器や組織に直接当てて用いられたり、工業用として製品の内部の断面などの撮影に用いられたりする。
特に、この超音波画像診断装置１１は、被写体の超音波画像を撮影し、超音波を用いて組織の硬さを評価（検査）するエラストグラフィのため、粘弾性係数に関する画像を表示する。なお、本明細書において、粘弾性係数とは、粘弾性率そのものではなく、粘弾性を表す何らかの係数を意味するものとする。粘弾性係数は、静的エラストグラフィの場合、例えば、歪であり、動的エラストグラフィの場合、例えば、弾性率である。
超音波画像診断装置１１は、超音波プローブ２１、超音波信号処理部２２、および画像表示部２３を含むように構成されている。
超音波プローブ２１は、被写体（生体；例えば、皮膚）などに押しつけて、被写体の画像を撮影する部位である。なお、超音波プローブ２１は、1Dアレイであってもよいし、2Dアレイであってもよい。
超音波プローブ２１は、例えば、複数の振動子（トランスデューサ）が配列されるアレイ振動子からなり、複数の振動子は、被写体と接する側に配列される。超音波プローブ２１は、超音波信号処理部２２の送受分離部４２からの超音波信号に基づいて、被写体に対して超音波ビームを送出する。また、超音波プローブ２１は、被写体からの反射波（被写体によって反射、拡散させられた信号）を受信し、受信した信号を送受分離部４２に供給する。
超音波信号処理部２２は、送信BF部４１、送受分離部４２、受信BF部４３、粘弾性係数演算部４４、画像化信号処理部４５、画像合成部４６、およびスキャンコンバータ４７を含むように構成されている。
送信BF部４１は、超音波信号（波形）を生成する処理である送信ビームフォーミング処理を行い、送信ビームフォーミング処理後の信号を送受分離部４２に出力する。
送受分離部４２は、超音波信号の送信と受信とを切り替えるスイッチである。送受分離部４２は、送信BF部４１からの超音波信号を受信し、受信した超音波信号を、超音波プローブ２１に供給する。送受分離部４２は、超音波プローブ２１からの超音波信号を受信し、受信した超音波信号を、受信BF部４３に供給する。
受信BF部４３は、送受分離部４２から受信した信号に対して、受信ビームフォーミング処理を行う。受信ビームフォーミング処理とは、具体的には、測定領域内の対象点から超音波プローブ２１内の振動子までの距離に基づいて、各振動子の受信波の各々を遅延させた各信号を加算する処理（以下、整相加算処理と適宜称する）によって受信波の位相をそろえ、測定領域内の対象点からの反射波の強度を示す反射波検出信号（以下、RF信号と適宜称する）を生成する処理である。
受信BF部４３は、受信ビームフォーミング処理後（整相加算後）のRF信号を、粘弾性係数演算部４４および画像化信号処理部４５に供給する。
粘弾性係数演算部４４は、受信BF部４３からの整相加算後のRF信号を用いて、エラストグラフィのために、検査対象を含む被写体（内部）の粘弾性係数とその空間的変化量である空間微分を演算する。なお、空間的変化量の例としては、空間微分の他に、例えば、隣接間の差分、または垂直、水平方向の相関値などがあげられる。粘弾性係数演算部４４は、各ライン上のサンプル点における粘弾性係数値を表すHue（色相信号）と、粘弾性係数の微分値を表すValue（明度信号）、およびSaturation（彩度：１）を画像合成部４６に出力する。
画像化信号処理部４５は、受信BF部４３からの整相加算後のRF信号に対して信号処理を行い、輝度画像（B(Brightness)モード画像）に変換する。画像化信号処理部４５は、変換されたBモード画像を、画像合成部４６に供給する。
画像合成部４６は、粘弾性係数演算部４４から入力される各HSV(Hue, Value（lightness or Brightness）, Saturation)の値をある比率でブレンドし、さらに、画像化信号処理部４５からのBモード画像も合成して、表示用画像を生成する。画像合成部４６は、生成された表示用画像をRGB表色系に色変換して、スキャンコンバータ４７に出力する。
スキャンコンバータ４７は、画像合成部４６からの表示用画像を画像表示部２３に表示させる。
画像表示部２３は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)などで構成され、スキャンコンバータ４７からの表示用画像を表示する。なお、画像表示部２３が立体表示可能な場合、画像合成部４６は、上述した演算の他に、Hueをデプス値として各サンプル点に与えて画像を生成するようにしてもよい。
以上のように、超音波画像診断装置１１においては、粘弾性係数を画像として（粘弾性係数を画像化して）表示する際に、各ライン上のサンプル点における粘弾性係数値を表すHue（色相信号）に加えて、粘弾性係数の微分値を表すValue(明度信号)が出力される。
これにより、エラストグラフィにおいて硬さの違いをより明瞭に描くことができる。
[本技術の概要と効果]
まず、図２および図３を参照して、本技術の概要と効果について説明する。
図２は、縦軸が粘弾性係数の微分値を表し、横軸が被写体の表面からの深度を表している。深度１７付近と深度４７付近で粘弾性係数の微分値に大きな変化があり、深度１７乃至４７には、それ以外の部位と異なる硬さの部位が存在していることがわかる。
図３の例においては、Bモード画像аと色による粘弾性係数の表示画像ｂ、およびb-モード画像Ａと本技術による表示画像Ｂ、すなわち色と明るさ（輝度）による粘弾性係数の表示画像Ｂが示されている。
人間の視覚認知の特性は、色の変化よりも輝度の変化に敏感である。また、人間の視覚認知の特性は、同じ色でも暖色の方が寒色よりも変化に敏感である。
エラストグラフィの場合、臨床的には周囲より硬い領域を見つけることが目的であるが、硬い物体には、主に寒色系が割り当てられいたため、そもそも諧調表現が弱かった。
本技術の場合、すでにエラストグラフィとして認知されているHue（色）へのマッピング方法は変更せずに、色よりも視覚認知が敏感な明るさ（すなわち、輝度）の情報が付加される。これにより、硬さの違いをより明瞭に描くことができる。
また、粘弾性係数そのものではなく粘弾性係数の微分値を明るさ（輝度）に割り当てる。例えば、図２に示されるように、粘弾性係数の微分値において、立ち下がりを白っぽく表示させ、立ち上がりを黒っぽく表示させる。
これにより、図３の色と明るさによる粘弾性係数の表示画像Ｂに示されるように、色による粘弾性係数の表示画像ｂと比して、硬さの異なる部位の境界付近が明瞭となり、硬さの異なる部位の形状把握のサポートにつながる。
なお、粘弾性係数の表示画像Ｂだけを表示してもよいが、粘弾性係数の表示画像Ｂに、Bモード画像を重畳して表示してもよい。硬さの異なる部位の境界付近をより明瞭化することができる。
以下、具体的に説明していく。なお、以下の具体的な説明は、静的エストラグラフィ（粘弾性係数＝歪）の例で行っていくが、動的エストラグラフィの場合も表示方法に関しては同様のアプローチをとることが可能である。
また、以下においては、HSV表色系のそれぞれのダイナミックレンジが、
Hue 0度（赤）、−120度（緑）、−240度（青）
Saturation 0.0（無彩色）、−1.0（純色）
Value 0.0（最低輝度、明るさ0、黒）、−1.0（最高輝度、明るさ100%、無彩色の場合は白）
として記述される。
[超音波信号処理の例]
まず、図４のフローチャートを参照して、エラストグラフィのための超音波信号処理について説明する。なお、この超音波信号処理を行う場合の粘弾性係数演算部４４は、図５に示されるように構成される。
図５の例において、粘弾性係数演算部４４は、粘弾性係数算出部１１１、空間微分部１１２、およびカラーマッピング部１１３を含むように構成されている。
粘弾性係数算出部１１１は、RF信号の入力に対して粘弾性係数の算出を行う。粘弾性係数算出部１１１は、算出された粘弾性係数を、空間微分部１１２およびカラーマッピング部１１３に出力する。
空間微分部１１２は、粘弾性係数算出部１１１からの粘弾性係数に対して空間微分を計算する。空間微分部１１２は、計算した微分値をカラーマッピング部１１３に出力する。
カラーマッピング部１１３は、粘弾性係数算出部１１１からの粘弾性係数をHueにマッピングし、空間微分部１１２からの粘弾性係数の微分値をValueにマッピングする。カラーマッピング部１１３は、マッピングされた各HSVの値を、画像合成部４６に出力する。すなわち、粘弾性係数算出部１１１は、計算した粘弾性係数を、粘弾性係数に関する画像を表示する際の色情報としてカラーマッピング部１１３に出力する。また、空間微分部１１２は、計算した微分値を、粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報としてカラーマッピング部１１３に出力する。
図４に戻り、超音波画像診断装置１１において、ビームの送信が指示されると、送信BF部４１は、送信ビームフォーミング処理を開始する。これに対応して、ステップＳ２１において、送受分離部４２は、超音波信号を取得する。
具体的には、送信BF部４１は、図示せぬ操作部などを介して入力されるユーザの指示信号に応じて、超音波信号（波形）を生成する処理である送信ビームフォーミング処理を行い、送信ビームフォーミング処理後の信号を送受分離部４２に出力する。送受分離部４２は、送信BF部４１からの超音波信号を受信し、受信した超音波信号を、超音波プローブ２１に出力する。
超音波プローブ２１は、送受分離部４２からの超音波信号に基づいて、被写体に対して超音波ビームを送出する。また、超音波プローブ２１は、被写体からの反射波（被写体によって反射、拡散させられた信号）を受信し、受信した信号を送受分離部４２に供給する。送受分離部４２は、超音波プローブ２１からの超音波信号を取得し、取得した超音波信号を、受信BF部４３に供給する。
ステップＳ２２において、受信BF部４３は、送受分離部４２からの超音波信号を整相加算する。すなわち、受信BF部４３は、送受分離部４２からの超音波信号に対して、受信ビームフォーミング処理を行い、処理後（整相加算後）のRF信号を、粘弾性係数演算部４４および画像化信号処理部４５に供給する。
ステップＳ２３において、粘弾性係数演算部４４の粘弾性係数算出部１１１は、受信BF部４３からの整相加算後のRF信号から粘弾性係数を算出する。粘弾性係数の適宜や計算方法は様々であるので、ここでは割愛する。ここで求められる粘弾性係数は、式（１）で表わされる。
Figure 2015008733
 ここで、tは時間（同時に深さ方向の距離）、eは、アレイ（素子）方向の位置である。
粘弾性係数算出部１１１は、算出された粘弾性係数を空間微分部１１２およびカラーマッピング部１１３に出力する。
ステップＳ２４において、空間微分部１１２は、空間微分を行う。すなわち、空間微分部１１２は、粘弾性係数算出部１１１からの粘弾性係数に対して空間微分を計算する。
具体的に説明すると、ここでは、奥行き方向（すなわち、ビーム方向）の空間微分のみを計算する第１の方法の場合と、奥行き方向の空間微分に素子方向の空間微分を加えて計算する第２の方法の場合（２ケース）の２つのケースがある。奥行き方向の空間微分は、式（２）で表わされ、奥行き方向の空間微分に素子方向の空間微分を加えた場合の空間微分は、式（３）で表わされる。
Figure 2015008733
Figure 2015008733
 ここで、kは、奥行き方向と素子方向のブレンド比率である。
また、離散値としての式（２）は、次の式（４）および式（５）で求められる。
Figure 2015008733
Figure 2015008733
このようにすることで、第１の方法の場合、図６に示されるように、上下方向の硬さの違いを表現可能であり、具体的には、周囲よりも硬い物体の境界のうち、上側がより明るく、下側がより暗く表現される。また第２の方法の場合、第１の方法の場合に加えて、さらに、図７に示されるように、左右方向の硬さの違いを表現可能であり、具体的には、周囲よりも硬い物体の境界のうち、右側がより明るく、左側がより暗く表現される。逆にしてもよいが、逆にするよりも、硬い物質が手前に認知されやすくなる。
なお、素子方向の空間微分のみを計算する第３の方法で空間微分を求めるようにしてもよい。素子方向の境界は、Bモード画像では検出されないので、素子方向への硬い物質の認知度を向上させることができる。
また、これより先は、粘弾性係数εおよび空間微分値ε’とそれぞれ記述していく。空間微分部１１２は、計算した微分値ε’をカラーマッピング部１１３に出力する。
図５に戻って、ステップＳ２５において、カラーマッピング部１１３は、カラーマッピングを行う。すなわち、カラーマッピング部１１３は、粘弾性係数算出部１１１からの粘弾性係数をHueにマッピングし、空間微分部１１２からの粘弾性係数の微分値をValueにマッピングする。なお、このとき、Saturationは常に１とされる。
Hue値は、次の式（６）のようにマッピングされる。
Figure 2015008733
 ここで、εcenterは、正規化の基準値である。フレーム内のεの平均値でもよいし、経験的に求めた数値でも構わない。NhardとNsoftはそれぞれ基準値より硬い側および柔らかい側の正規化係数である。平均値に応じて適応的に制御するようにしてもよいし、固定値としてもよい。また、NhardとNsoftが同一であってもよい。εcenterとNによる正規化の結果は、0乃至120(center)と乃至240の範囲になるように設定される。
一方、Value値も同様に、次の式（７）のようにマッピングされる。
Figure 2015008733
 ここで、Ndiffは、Valueεが0.0乃至1.0の範囲になるように設定される。
カラーマッピング部１１３は、マッピングされた各HSVの値を、画像合成部４６に出力する。
ステップＳ２６において、画像化信号処理部４５は、Bモード画像化を行う。すなわち、画像化信号処理部４５は、受信BF部４３からの整相加算後のRF信号に対して、検波、フィルタリングなどの信号処理を行い、輝度(Brihtness)画像（Bモード画像）に変換する。
そして、画像化信号処理部４５は、次の式（８）に示されるように、Brihtnessを、ValueBにマッピングする。
Figure 2015008733
 ただし、Brihtnessは、既に0.0乃至1.0に正規化されているものとする。なお、画像化信号処理部４５においてHueとSaturationは出力されない。
画像化信号処理部４５は、マッピングされたValueBを画像合成部４６に出力する。
ステップＳ２７において、画像合成部４６は、カラーマッピング部１１３からのHSVと、画像化信号処理部４５からのValueBを次の式（９）に示されるように合成して、表示用画像を生成する。粘弾性係数はROI(Region of Interet:注目領域)の設定などにより観測されたすべての点で計算されるとは限らない。そのため、粘弾性係数演算部４４の出力の有無によって合成結果は変化する。
Figure 2015008733
 ただし、mは全体のValueにBモードの強さをどの程度反映させるかの係数である。m=0.0は、エラストグラフィの結果に、Bモード画像を重畳せず、輝度はε’のみで決まることを示す。m=1.0は、輝度はBモードのみで決まり、ε’には依存しないことを示す。
また、(ValueB-0.5)GainB+CenterBの項は、エラストグラフィの表現の際にValueをそのままBモードの値としてしまうと、Bモード上で輝度の低い領域にほとんど色がのらないことを防ぐため、エラストグラフィの結果があるピクセルに対しては中央値を高い値に持ち上げる。
画像合成部４６は、以上のようにして求められたHue,Saturation,Valueの値をRGBの値に変換し、表示用画像としてスキャンコンバータ４７に出力する。
ステップＳ２８において、スキャンコンバータ４７は、画像合成部４６からの表示用画像（RGBの値）を、LCDなどで構成される画像表示部２３に表示させる。
上述したように、人間の視覚認知の特性は、色の変化よりも輝度の変化に敏感である。また、人間の視覚認知の特性は、同じ色でも暖色の方が寒色よりも変化に敏感である。
本技術においては、すでにエラストグラフィとして認知されているHue（色）へのマッピング方法は変更せずに、色よりも視覚認知が敏感な明るさ（すなわち、輝度）の情報が付加される。これにより、硬さの違いをより明瞭に描くことができる。
また、粘弾性係数そのものではなく粘弾性係数の微分値を明るさ（輝度）に割り当てるため、硬さの異なる部位の境界付近が明瞭となり、硬さの異なる部位の形状の把握のサポートにもつながる。輝度の変化に対して敏感な認知特性により、境界付近の硬さの変化も的確に把握することが可能である。そのため、病巣の湿潤度合いなども通常のエラストグラフィ(Hueのみ)と比較して、判断材料となる情報を増加させることができると考えられる。
さらに、本技術による表示は、通常のディスプレイ（モニタ）への表示の場合でも、疑似的な立体感を誘発させる。つまり、この表示は、硬い領域が周囲よりも手前に飛び出して見える効果を与える。
この本技術による表示方法は、立体表示が可能なディスプレイに対してエラストグラフィの結果を提示する際にも立体感の強調効果をもたらすことができる。粘弾性係数値をそのままdepthに割り当てて立体表現を行う場合に比べ、さらに、微分値を輝度に重畳することにより、疑似的な照明モデルを定義したレンダリングと同等の表現を行うことができる。この表現により、組織の粘弾性係数の違いを、幾何学的凹凸として知覚できるため、検査者への情報の提示能力をさらに高めることができる。
以上により、本技術によれば、エラストグラフィにおいて硬さの違いをより明瞭に描くことができる。これにより、例えば、病変の見逃しを防止するなど、検査精度を向上させることができる。
なお、上記説明においては、HSV表色系を例に説明したが、本技術は、例えば、YUVなど、色と輝度を用いる表色系や色空間であればどの表色系や色空間に適用することも可能である。
また、粘弾性係数の画面表示時に、粘弾性係数を色に割り当て、さらに、空間微分を明るさに割り当てるだけでなく、例えば、上述したように、粘弾性係数を立体映像の深さ（Depth）情報として利用し、３Ｄ表示制御装置などと組み合わせて、立体表現する際にも、同様に、空間微分を明るさに割り当てて表現することも可能である。
さらに、上記説明においては、粘弾性係数値、粘弾性係数の微分値、１が割り当てられたHSVに、Bモード画像を合成して表示する例を説明したが、Bモード画像を合成することなしに表示させてもよい。また、合成する画像としては、Bモード画像だけに限らず、どんな画像であってもよい。具体的には、弾性係数値、粘弾性係数の微分値、１が割り当てられ得たHSVに、被写体に関する画像として、被写体のCT画像、被写体のMRI画像、被写体の内視鏡画像（内視鏡により撮影されたビデオ画像または静止画像）などを合成することも可能である。
なお、本技術は、医療用途および非医療用途のいずれにも用いることが可能である。また、本技術は、人間だけでなく、例えば、動物や植物、人工物など、超音波により被写体の断面の撮影を行う様々な場面に用いることができる。
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
＜第２の実施の形態＞
[コンピュータの構成例]
図８は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU(Central Processing Unit)４０１、ROM(Read Only Memory)４０２、RAM(Random Access Memory)４０３は、バス４０４により相互に接続されている。
バス４０４には、さらに、入出力インタフェース４０５が接続されている。入出力インタフェース４０５には、入力部４０６、出力部４０７、記憶部４０８、通信部４０９、およびドライブ４１０が接続されている。
入力部４０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部４０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部４０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部４０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ４１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体４１１を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU４０１が、例えば、記憶部４０８に記憶されているプログラムを入出力インタフェース４０５及びバス４０４を介してRAM４０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（CPU４０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記録媒体４１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体４１１をドライブ４１０に装着することにより、入出力インタフェース４０５を介して、記憶部４０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部４０９で受信し、記憶部４０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM４０２や記憶部４０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、ブロック、手段などにより構成される全体的な装置を意味するものである。
なお、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数を算出する粘弾性係数算出部と、
前記粘弾性係数算出部により算出された粘弾性係数の空間的変化量を算出し、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力する空間的変化量算出部と
を備える超音波処理装置。
（２） 前記粘弾性係数算出部は、算出された粘弾性係数を、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の色情報として出力する
前記（１）に記載の超音波処理装置。
（３） 前記空間的変化量算出部は、前記被写体の粘弾性係数のビーム方向の空間的変化量を算出する
前記（１）または（２）に記載の超音波処理装置。
（４） 前記空間的変化量算出部は、前記被写体の粘弾性係数の素子方向の空間的変化量を算出する
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の超音波処理装置。
（５） 前記粘弾性係数の空間的変化量は、前記粘弾性係数の微分値である
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の超音波処理装置。
（６） 前記粘弾性係数は、歪みである
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の超音波処理装置。
（７） 前記粘弾性係数は、弾性率である
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の超音波処理装置。
（８） 前記空間的変化量算出部により出力された明るさ情報および前記粘弾性係数算出部により出力された色情報に、前記被写体に関する画像を合成する画像合成部を
さらに備える前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の超音波処理装置。
（９） 前記被写体に関する画像は、前記超音波信号から取得されるBrightness画像である
（８）に記載の超音波処理装置。
（１０） 前記被写体に関する画像は、外部から取得される前記被写体の内視鏡画像である
（８）に記載の超音波処理装置。
（１１） 前記粘弾性係数算出部は、算出された粘弾性係数を、前記粘弾性係数に関する立体画像を表示する際のデプス(Depth)情報として出力する
前記（１）に記載の超音波処理装置。
（１２） 前記粘弾性係数算出部により出力された明るさ情報に基づいて、前記粘弾性係数に関する画像の表示を制御する表示制御部
をさらに備える前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の超音波処理装置。
（１３） 超音波処理装置が、
プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数を算出し、
算出された粘弾性係数の空間的変化量を算出し、
算出された空間的変化量を、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力する
超音波処理方法。
１１ 超音波画像診断装置， ２１ 超音波プローブ， ２２ 超音波信号処理部， ２３ 画像表示部， ４１ 送信BF部， ４２ 送受分離部， ４３ 受信BF部， ４４ 粘弾性係数演算部， ４５ 画像化信号処理部， ４６ 画像合成部， ４７ スキャンコンバータ， １１１ 粘弾性係数算出部， １１２ 空間微分部， １１３ カラーマッピング部

Claims (13)

  1. プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数を算出する粘弾性係数算出部と、
    前記粘弾性係数算出部により算出された粘弾性係数の空間的変化量を算出し、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力する空間的変化量算出部と
    を備える超音波処理装置。
  2. 前記粘弾性係数算出部は、算出された粘弾性係数を、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の色情報として出力する
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  3. 前記空間的変化量算出部は、前記被写体の粘弾性係数のビーム方向の空間的変化量を算出する
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  4. 前記空間的変化量算出部は、前記被写体の粘弾性係数の素子方向の空間的変化量を算出する
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  5. 前記粘弾性係数の空間的変化量は、前記粘弾性係数の微分値である
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  6. 前記粘弾性係数は、歪みである
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  7. 前記粘弾性係数は、弾性率である
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  8. 前記空間的変化量算出部により出力された明るさ情報および前記粘弾性係数算出部により出力された色情報に、前記被写体に関する画像を合成する画像合成部を
    さらに備える請求項２に記載の超音波処理装置。
  9. 前記被写体に関する画像は、前記超音波信号から取得されるBrightness画像である
    請求項８に記載の超音波処理装置。
  10. 前記被写体に関する画像は、外部から取得される前記被写体の内視鏡画像である
    請求項８に記載の超音波処理装置。
  11. 前記粘弾性係数算出部は、算出された粘弾性係数を、前記粘弾性係数に関する立体画像を表示する際のデプス(Depth)情報として出力する
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  12. 前記空間的変化量算出部により出力された明るさ情報に基づいて、前記粘弾性係数に関する画像の表示を制御する表示制御部
    をさらに備える請求項１に記載の超音波処理装置。
  13. 超音波処理装置が、
    プローブの振動子より取得される超音波信号から、被写体の粘弾性係数を算出し、
    算出された粘弾性係数の空間的変化量を算出し、
    算出された空間的変化量を、前記粘弾性係数に関する画像を表示する際の明るさ情報として出力する
    超音波処理方法。
JP2013133668A 2013-06-26 2013-06-26 超音波処理装置および方法 Pending JP2015008733A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013133668A JP2015008733A (ja) 2013-06-26 2013-06-26 超音波処理装置および方法
US14/308,882 US10660614B2 (en) 2013-06-26 2014-06-19 Ultrasonic processing apparatus and method
CN201410277030.7A CN104248450B (zh) 2013-06-26 2014-06-19 超声处理装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013133668A JP2015008733A (ja) 2013-06-26 2013-06-26 超音波処理装置および方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015008733A true JP2015008733A (ja) 2015-01-19

Family

ID=52116266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013133668A Pending JP2015008733A (ja) 2013-06-26 2013-06-26 超音波処理装置および方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10660614B2 (ja)
JP (1) JP2015008733A (ja)
CN (1) CN104248450B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017042606A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 東芝メディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置および医用画像処理装置
US11786220B2 (en) 2015-08-24 2023-10-17 Canon Medical Systems Corporation Ultrasound diagnostic apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11413007B2 (en) 2016-05-26 2022-08-16 University Of Washington Non-contact acoustic radiation force based (ARF-based) generation of broad bandwidth mechanical waves using air-coupled ultrasound
US11154277B2 (en) * 2017-10-31 2021-10-26 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Tissue viscoelastic estimation from shear velocity in ultrasound medical imaging

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6558324B1 (en) * 2000-11-22 2003-05-06 Siemens Medical Solutions, Inc., Usa System and method for strain image display
EP1665987B1 (en) 2003-09-12 2016-11-09 Hitachi, Ltd. Ultrasonograph
EP1800603B1 (en) * 2004-08-05 2013-10-23 Hitachi Medical Corporation Method and apparatus for displaying elastic image and ultrasonograph
US20070232916A1 (en) * 2004-10-08 2007-10-04 Koji Waki Ultrasound Diagnostic Apparatus
JP5303147B2 (ja) * 2005-10-19 2013-10-02 株式会社日立メディコ 弾性画像を生成する超音波診断装置
JP5479353B2 (ja) 2008-10-14 2014-04-23 株式会社日立メディコ 超音波診断装置
US9129360B2 (en) * 2009-06-10 2015-09-08 Koninklijke Philips N.V. Visualization apparatus for visualizing an image data set
JP5484826B2 (ja) * 2009-08-26 2014-05-07 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 超音波診断装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017042606A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 東芝メディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置および医用画像処理装置
US11786220B2 (en) 2015-08-24 2023-10-17 Canon Medical Systems Corporation Ultrasound diagnostic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20150005632A1 (en) 2015-01-01
CN104248450A (zh) 2014-12-31
CN104248450B (zh) 2019-01-22
US10660614B2 (en) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5264097B2 (ja) 超音波診断装置
JP5479353B2 (ja) 超音波診断装置
JP4919972B2 (ja) 弾性画像表示方法及び弾性画像表示装置
US10743845B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and method for distinguishing a low signal/noise area in an ultrasound image
JP4685633B2 (ja) 超音波診断装置
JP5087341B2 (ja) 超音波診断装置
US20240023940A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus
JP2004129773A5 (ja)
JP2012081257A (ja) 超音波診断装置及び超音波画像処理装置
JP7130352B2 (ja) 超音波診断装置および医用画像処理装置
JPWO2015083471A1 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラム
JP2015008733A (ja) 超音波処理装置および方法
KR101629541B1 (ko) 초음파 진단 장치 및 그 제어 프로그램
JP5113548B2 (ja) 超音波画像処理装置
US10028727B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and method of displaying ultrasound image
JP5623609B2 (ja) 超音波診断装置
JP6212160B1 (ja) 超音波診断装置
JP5334103B2 (ja) 超音波診断装置
KR101574851B1 (ko) 초음파 진단 장치 및 그 제어 프로그램
JP5871913B2 (ja) カラー再構成映像を提供する超音波システムおよび方法
JP7109986B2 (ja) 画像処理装置及び超音波診断装置
JP2011167330A (ja) 超音波診断装置
US11730444B2 (en) Image processing apparatus and ultrasound diagnosis apparatus
JP2009261686A (ja) 超音波装置
JP6457105B2 (ja) 音響波診断装置およびその制御方法