JP2017023498A - Ultrasonic medical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、治療用超音波を送波する超音波医用装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic medical apparatus for transmitting therapeutic ultrasonic waves.
強力集束超音波(HIFU:High Intensity Focused Ultrasound)などの治療用超音波を例えば生体に照射し、その音響エネルギーを利用して腫瘍などの治療部位を加熱して凝固させる治療方法が知られている。 A treatment method is known in which a living body is irradiated with, for example, a treatment ultrasound such as high intensity focused ultrasound (HIFU), and the treatment site such as a tumor is heated using the acoustic energy to coagulate. .
治療用超音波を利用した治療においては、加熱による治療部位の凝固の進行状態を確認することが望ましい。例えば、組織が凝固する際には音響特性などが変化するため、その変化を超音波診断装置の受信信号(RF信号)により抽出して画像上にマッピングすることにより、凝固の領域を測定する手法が知られている(非特許文献1,2参照 )。
In treatment using therapeutic ultrasound, it is desirable to confirm the progress of coagulation at the treatment site due to heating. For example, since the acoustic characteristics and the like change when the tissue coagulates, a method of measuring the coagulation region by extracting the change from the received signal (RF signal) of the ultrasonic diagnostic apparatus and mapping it on the image. Is known (see
治療用超音波を利用した治療において、インターバル(治療用超音波の送波の停止期間)を設け、そのインターバルに診断用の超音波を送受して画像確認を行うことができるものの、この場合には、治療用超音波を送波している時点における組織状態を確認することができない。また、特に、三次元超音波画像により組織状態を確認する場合には、三次元超音波画像を形成するための超音波の送受に時間を要するため、インターバル(治療用超音波の送波の停止期間)が比較的長くなってしまう。 In treatments using therapeutic ultrasound, an interval (the period for stopping the transmission of therapeutic ultrasound) can be set, and diagnostic ultrasound can be sent and received during that interval to check the image. Cannot confirm the tissue state at the time of transmitting therapeutic ultrasonic waves. In particular, when a tissue state is confirmed by a three-dimensional ultrasonic image, it takes time to transmit and receive ultrasonic waves for forming a three-dimensional ultrasonic image. Period) is relatively long.
そのため、治療用超音波を照射しつつ、診断用超音波を送受して超音波画像を形成できることが望ましい。例えば、特許文献1,非特許文献3には、治療用超音波を照射しつつ画像形成のための超音波を送受し、治療用超音波(HIFU)に対応した周波数のノッチフィルタにより治療用超音波の成分を除去する手法が提案されている。また、非特許文献4には、治療用超音波を照射しつつ画像形成のための超音波を送受し、治療用超音波(HIFU)の照射にパルスインバージョン法を適用して治療用超音波の成分を除去する手法が提案されている。
Therefore, it is desirable to be able to form an ultrasound image by transmitting and receiving diagnostic ultrasound while irradiating therapeutic ultrasound. For example, in
しかし、ノッチフィルタにより治療用超音波(HIFU)の成分を除去する手法では、照射状況に応じて刻々と変化する治療用超音波の成分に合わせて最適なノッチフィルタを設定するために、複雑なアルゴリズム等が必要になり、例えばリアルタイム性が損なわれる可能性がある。また、治療用超音波(HIFU)の照射にパルスインバージョン法を適用して治療用超音波の成分を除去する手法では、治療用超音波の周波数帯と診断用超音波の周波数帯のペアを適切に組み合わせる必要があり適用できる事例が制限される可能性がある。 However, in the method of removing the therapeutic ultrasonic wave (HIFU) component by the notch filter, in order to set the optimal notch filter according to the therapeutic ultrasonic wave component that changes momentarily according to the irradiation situation, it is complicated. An algorithm or the like is required, and for example, real-time performance may be impaired. In addition, in the technique of applying the pulse inversion method to the irradiation of therapeutic ultrasonic waves (HIFU) and removing the components of therapeutic ultrasonic waves, a pair of frequency bands of therapeutic ultrasonic waves and diagnostic ultrasonic waves is used. Appropriate combinations must be made and applicable cases may be limited.
このように、治療用超音波を照射しつつ画像形成のための診断用超音波を送受して超音波画像を形成する従来の技術には、いくつかの解決すべき課題があった。 As described above, there are some problems to be solved in the conventional technique of forming ultrasonic images by transmitting and receiving diagnostic ultrasonic waves for image formation while irradiating therapeutic ultrasonic waves.
本発明は、治療用超音波を送波しつつ診断用超音波を送受して超音波画像を形成する改良技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an improved technique for forming an ultrasound image by transmitting and receiving diagnostic ultrasound while transmitting therapeutic ultrasound.
上記目的にかなう好適な超音波医用装置は、治療部位に治療用超音波を送波することにより得られる第1超音波と、前記治療部位に治療用超音波と共に診断用超音波を送波することにより得られる第2超音波を受波する複数の振動素子と、前記第2超音波を受波することにより得られる受信情報と前記第1超音波を受波することにより得られる受信情報とに基づく差分処理により差分情報を得る差分処理部と、を有し、前記差分情報に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成することを特徴とする。 A suitable ultrasonic medical apparatus that meets the above-described purpose transmits a first ultrasonic wave obtained by transmitting a therapeutic ultrasonic wave to a treatment site and a diagnostic ultrasonic wave together with the therapeutic ultrasonic wave to the treatment site. A plurality of vibration elements for receiving the second ultrasonic wave obtained by the above, reception information obtained by receiving the second ultrasonic wave, and reception information obtained by receiving the first ultrasonic wave, And a difference processing unit that obtains difference information by difference processing based on, and forming an ultrasonic image of the treatment site based on the difference information.
上記構成において、診断用超音波は、一般的な超音波診断装置における画像形成用の超音波と同程度の特性(周波数,波形,強度)であり、診断用の複数の振動素子を利用して送受することができる。これに対し、治療用超音波は、治療部位を加熱治療できる程度の比較的強度の大きい超音波である。治療用超音波は、例えば診断用超音波に比べて強度が大きく、特に強力集束超音波(HIFU:High Intensity Focused Ultrasound)が治療用超音波の好適な具体例である。 In the above configuration, the diagnostic ultrasound has the same characteristics (frequency, waveform, intensity) as the ultrasound for image formation in a general ultrasound diagnostic apparatus, and uses a plurality of diagnostic vibration elements. You can send and receive. On the other hand, therapeutic ultrasonic waves are ultrasonic waves having a relatively high intensity that can heat-treat a treatment site. The therapeutic ultrasound has a higher intensity than, for example, diagnostic ultrasound, and particularly high intensity focused ultrasound (HIFU) is a preferred specific example of therapeutic ultrasound.
上記構成の超音波医用装置によれば、治療用超音波を送波しつつ診断用超音波を送受して得られた差分情報に基づいて治療部位の超音波画像を形成することができる。これにより、例えば、医師等のユーザは、治療用超音波を照射しつつ超音波画像で治療部位の状態を確認しながら治療を行うことができる。 According to the ultrasonic medical device having the above configuration, an ultrasonic image of a treatment site can be formed based on difference information obtained by transmitting and receiving diagnostic ultrasonic waves while transmitting therapeutic ultrasonic waves. Accordingly, for example, a user such as a doctor can perform treatment while confirming the state of the treatment site with an ultrasonic image while irradiating therapeutic ultrasonic waves.
望ましい具体例において、前記超音波医用装置は、前記複数の振動素子の各振動素子ごとに前記第2超音波に対応した第2受信信号と前記第1超音波に対応した第1受信信号を得る受信部を有し、前記差分処理部は、前記複数の振動素子の各振動素子ごとに当該振動素子の前記第2受信信号と前記第1受信信号を差分処理することにより差分信号を形成し、前記複数の振動素子に対応した複数の差分信号に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic medical device obtains a second reception signal corresponding to the second ultrasonic wave and a first reception signal corresponding to the first ultrasonic wave for each vibration element of the plurality of vibration elements. The difference processing unit forms a difference signal by performing a difference process on the second reception signal and the first reception signal of the vibration element for each vibration element of the plurality of vibration elements, An ultrasonic image of the treatment site is formed based on a plurality of differential signals corresponding to the plurality of vibration elements.
望ましい具体例において、前記超音波医用装置は、前記複数の差分信号を整相加算処理することにより複数ビームのビーム信号を得る整相加算処理部と、前記複数ビームのビーム信号に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する画像形成部をさらに有することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic medical device includes a phasing addition processing unit that obtains a beam signal of a plurality of beams by performing a phasing addition process on the plurality of difference signals, and the treatment based on the beam signal of the plurality of beams. It further has an image forming part which forms an ultrasonic image of a part.
望ましい具体例において、前記超音波医用装置は、前記複数の振動素子の各振動素子ごとに前記第2超音波に対応した第2受信信号と前記第1超音波に対応した第1受信信号を得る受信部と、前記複数の振動素子に対応した複数の第2受信信号を整相加算処理することにより複数ビームの各ビームごとに第2受信ビーム信号を形成し、前記複数の振動素子に対応した複数の第1受信信号を整相加算処理することにより前記複数ビームの各ビームごとに第1受信ビーム信号を形成する整相加算処理部を有し、前記差分処理部は、前記複数ビームの各ビームごとに第2受信ビーム信号と第1受信ビーム信号を差分処理することにより差分ビーム信号を形成し、前記複数ビームに対応した複数の差分ビーム信号に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic medical device obtains a second reception signal corresponding to the second ultrasonic wave and a first reception signal corresponding to the first ultrasonic wave for each vibration element of the plurality of vibration elements. The receiving unit and a plurality of second reception signals corresponding to the plurality of vibration elements are subjected to phasing addition processing to form a second reception beam signal for each of the plurality of beams, and corresponding to the plurality of vibration elements A phasing addition processing unit that forms a first reception beam signal for each of the plurality of beams by performing phasing addition processing on the plurality of first reception signals, and the difference processing unit includes each of the plurality of beams. A differential beam signal is formed by performing differential processing on the second received beam signal and the first received beam signal for each beam, and an ultrasonic image of the treatment site based on a plurality of differential beam signals corresponding to the plurality of beams. Formed, characterized in that.
望ましい具体例において、前記超音波医用装置は、前記治療部位内の複数位置に対して順に治療用ビームを形成して前記治療用超音波を送波することにより前記第1超音波を受波し、さらに、前記複数位置に対して順に治療用ビームを形成して前記治療用超音波を送波すると共に診断用ビームを走査して前記診断用超音波を送波することにより前記第2超音波を受波し、前記差分処理部は、前記複数位置の各位置ごとに、当該位置に対応した前記第2超音波の受信情報と前記第1超音波の受信情報に基づく差分処理により差分情報を取得する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic medical device receives the first ultrasonic wave by sequentially forming a therapeutic beam for a plurality of positions in the treatment site and transmitting the therapeutic ultrasonic wave. Further, the second ultrasonic wave is formed by sequentially forming a therapeutic beam for the plurality of positions and transmitting the therapeutic ultrasonic wave and scanning the diagnostic beam to transmit the diagnostic ultrasonic wave. The difference processing unit obtains difference information for each position of the plurality of positions by difference processing based on the reception information of the second ultrasonic wave and the reception information of the first ultrasonic wave corresponding to the position. It is characterized by acquiring.
本発明により、治療用超音波を送波しつつ診断用超音波を送受して超音波画像を形成する改良技術が提供される。例えば本発明の好適な態様によれば、治療用超音波を送波しつつ診断用超音波を送受して得られた差分情報に基づいて治療部位の超音波画像を形成することができる。 According to the present invention, there is provided an improved technique for forming an ultrasound image by transmitting and receiving diagnostic ultrasound while transmitting therapeutic ultrasound. For example, according to a preferred aspect of the present invention, an ultrasonic image of a treatment site can be formed based on difference information obtained by transmitting and receiving diagnostic ultrasonic waves while transmitting therapeutic ultrasonic waves.
図1は、本発明の実施において好適な超音波医用装置(本超音波医用装置)の全体構成図である。本超音波医用装置は、複合型の超音波振動子10を有しており、超音波振動子10は、HIFU用振動子10Hと診断用振動子10Dを備えている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic medical apparatus (the present ultrasonic medical apparatus) suitable for implementing the present invention. This ultrasonic medical apparatus has a composite ultrasonic transducer 10, and the ultrasonic transducer 10 includes a
HIFU用振動子10Hは、治療用超音波の好適な具体例である強力集束超音波(HIFU)を送波する振動子であり、例えば二次元的に配列された複数の振動素子を備えている。HIFU用振動子10Hは、例えば癌や腫瘍などの治療部位Pに向けて治療用超音波ビームTBを形成して強力集束超音波を送波し、その治療部位Pを加熱して治療するために利用される。
The
一方、診断用振動子10Dは、例えば一次元的に配列された複数の振動素子を備えており、例えば治療部位Pを有する被検体(患者)に対して、超音波画像を形成するための比較的弱い超音波を送受する。つまり、公知の一般的な超音波診断装置において超音波画像を形成する際に利用される超音波と同じ程度の強度(エネルギー)の超音波を送受する。診断用振動子10Dは、治療部位Pを含む断面内において診断用超音波ビームDBを走査する。なお、診断用振動子10Dは、例えば、二次元的に配列された複数の振動素子を備え、これにより、治療部位Pを含む空間内において診断用超音波ビームDBが立体的に走査されてもよい。
On the other hand, the
超音波振動子10は、例えば、お椀(どんぶり)状に凹ませた内部の表面を振動子面とする。そして、例えば、お椀状に凹んだ内部の中央に位置する底の部分に診断用振動子10Dが設けられ、診断用振動子10Dを取り囲むようにHIFU用振動子10Hが設けられる。なお、超音波振動子10の振動子面の形状は、お椀状に限定されず、例えば治療の用途等に応じた形状とされることが望ましい。また、全ての振動素子またはいくつかの振動素子が、HIFU用と診断用の両用途に併用されてもよい。また、HIFU用振動子10Hと診断用振動子10Dは、図1に示すように一体型の超音波振動子10を構成してもよいし、互いに物理的に離れた別体型であってもよい。
The ultrasonic transducer | vibrator 10 makes the inside surface dented in bowl shape like a vibrator surface, for example. Then, for example, the
送受信部12は、HIFU用振動子10Hを構成する複数の振動素子の各々に対応した送信信号(治療用超音波の送信信号)を出力することにより、HIFU用振動子10Hを制御して治療用超音波ビームTBを形成する。また、送受信部12は、診断用振動子10Dを構成する複数の振動素子の各々に対応した送信信号(診断用超音波の送信信号)を出力することにより、診断用振動子10Dを制御して診断用超音波の送信ビームを形成し、さらに、それら複数の振動素子の各々から超音波の受信信号を得る。
The transmission /
受信信号処理ブロック20は、診断用振動子10Dを構成する複数の振動素子から得られる受信信号を処理するブロックであり、差分演算処理部22と整相加算処理部24とノッチフィルタ処理部26で構成される。受信信号処理ブロック20における処理については後に詳述する。
The reception
超音波画像形成部30は、受信信号処理ブロック20から得られる受信処理後の受信情報(信号またはデータ)に基づいて、治療部位Pの超音波画像を形成する。超音波画像形成部30は、例えば、治療部位PのBモード画像を形成する。なお、診断用振動子10Dが二次元的に配列された複数の振動素子を備えている場合には、治療部位Pを立体的に映し出した三次元超音波画像が形成されてもよい。超音波画像形成部30において形成された超音波画像は、表示部32に表示される。
The ultrasonic
超音波画像形成部30は、強力集束超音波(HIFU)により治療部位Pが加熱治療されている治療期間において、複数フレーム(複数時相)に亘って超音波画像を形成する。相互相関処理部40は、複数フレームに亘って得られる超音波画像のフレーム間に、ブロックマッチング(パターンマッチング)等の相互相関処理を適用する。組織が加熱されて凝固すると組織の音響特性などが変化するため、超音波画像のフレーム間にその変化に伴う画像の差が発生する。そのフレーム間における画像の差が相互相関処理により検出される。なお、相互相関処理部40における処理には、例えば、非特許文献1,2に開示される測定原理を適用することができる。
The ultrasonic
凝固領域推定部50は、相互相関処理部40における演算結果に基づいて、加熱により凝固したとみなされる凝固領域を推定する。凝固領域推定部50は、例えば、超音波画像に対応した断面内で、又は超音波画像とは別の画像として、凝固の程度を色で示した凝固領域推定画像を形成してもよい。凝固領域推定画像は、表示部32に表示される。
The solidified
制御部70は、図1の超音波医用装置内を全体的に制御する。制御部70による全体的な制御には、操作デバイス60を介して、医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。
The
図1に示す構成(符号を付された各部)のうち、送受信部12,差分演算処理部22,整相加算処理部24,ノッチフィルタ処理部26,超音波画像形成部30,相互相関処理部40,凝固領域推定部50の各部は、例えば電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、上記各部に対応した機能の少なくとも一部がコンピュータにより実現されてもよい。つまり、上記各部に対応した機能の少なくとも一部が、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現されてもよい。
Among the configurations shown in FIG. 1 (respectively assigned parts), the transmission /
表示部32の好適な具体例は、液晶ディスプレイ等であり、操作デバイス60は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、その他のスイッチ類等のうちの少なくとも一つにより実現できる。そして、制御部70は、例えば、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現することができる。
A suitable specific example of the
図1の超音波医用装置(本超音波医用装置)の全体構成は以上のとおりである。次に、本超音波医用装置により実現される機能の具体例について詳述する。なお、図1に示した構成(符号を付された各部)については、以下の説明において図1の符号を利用する。 The overall configuration of the ultrasonic medical apparatus (present ultrasonic medical apparatus) in FIG. 1 is as described above. Next, specific examples of functions realized by the ultrasonic medical apparatus will be described in detail. In addition, about the structure (each part to which the code | symbol was attached | subjected) shown in FIG. 1, the code | symbol of FIG. 1 is utilized in the following description.
本超音波医用装置は、治療用超音波の好適な具体例である強力集束超音波(HIFU)を照射して治療部位Pの治療を行いつつ、診断用超音波を送受して治療部位Pの超音波画像を形成する。具体的には、治療部位Pに治療用超音波(強力集束超音波)を送波することにより得られる第1超音波と、治療部位Pに治療用超音波と共に診断用超音波を送波することにより得られる第2超音波が受波され、第2超音波に対応した受信情報と第1超音波に対応した受信情報に基づく差分処理が行われる。 This ultrasonic medical device performs treatment of the treatment site P by irradiating the intense focused ultrasound (HIFU), which is a preferable specific example of the treatment ultrasound, and transmits and receives diagnostic ultrasound to the treatment site P. An ultrasound image is formed. Specifically, the first ultrasonic wave obtained by transmitting the therapeutic ultrasonic wave (strongly focused ultrasonic wave) to the treatment site P and the diagnostic ultrasonic wave together with the therapeutic ultrasonic wave are transmitted to the treatment site P. The 2nd ultrasonic wave obtained by this is received, and the difference process based on the receiving information corresponding to a 2nd ultrasonic wave and the receiving information corresponding to a 1st ultrasonic wave is performed.
図2は、差分処理の具体例1を説明するための図である。図2(1)には、治療部位Pに治療用超音波であるHIFUを送波することにより得られる第1受信信号が図示さされている。図2(1)の第1受信信号は、診断用振動子10Dから診断用超音波を送波せずにHIFU用振動子10Hから治療部位Pに対してHIFUを送波し、診断用振動子10Dの各振動素子ごとに得られる受波信号に対応している。
FIG. 2 is a diagram for explaining a specific example 1 of the difference processing. FIG. 2A illustrates a first reception signal obtained by transmitting a HIFU that is a therapeutic ultrasonic wave to the treatment site P. The first received signal in FIG. 2 (1) transmits the HIFU from the
図2(2)には、治療部位PにHIFUを送波すると共に診断用超音波を送波することにより得られる第2受信信号が図示されている。図2(2)の第2受信信号は、HIFU用振動子10Hから治療部位Pに対してHIFUを送波しつつ、診断用振動子10Dから診断用超音波を送波することにより、診断用振動子10Dの各振動素子ごとに得られる受波信号に対応している。なお、図2(2)の第2受信信号には、診断用超音波が送波されずにHIFUのみが送波されて得られた受信信号の期間であるHIFU応答期間と、HIFUと共に診断用超音波が送波されて得られた受信信号の期間であるHIFU+診断応答期間が含まれている。
FIG. 2 (2) shows a second received signal obtained by transmitting HIFU to the treatment site P and transmitting diagnostic ultrasonic waves. The second received signal in FIG. 2 (2) is used for diagnosis by transmitting diagnostic ultrasound from the
そして、図2(3)には、第2受信信号から第1受信信号を差し引く(差分処理する)ことにより得られる差分信号が図示されている。図2に示す具体例1において、差分演算処理部22は、診断用振動子10Dの各振動素子ごとに、第2受信信号から第1受信信号を差し引くことにより、差分信号を形成する。
FIG. 2 (3) shows a differential signal obtained by subtracting the first received signal from the second received signal (difference processing). In Specific Example 1 shown in FIG. 2, the difference
第2受信信号は、治療用超音波であるHIFUと共に診断用超音波を送波して得られる受信信号であるため、診断用超音波に伴う受信信号成分とHIFUに伴う受信信号成分を含んでいる。一方、第1受信信号は、HIFUのみを送波して得られる受信信号であるため、HIFUに伴う受信信号成分のみとなる。したがって、第2受信信号から第1受信信号を差し引くことにより、診断用超音波に伴う受信信号成分が支配的となった、望ましくは、診断用超音波に伴う受信信号成分のみとなった差分信号が得られる。 Since the second received signal is a received signal obtained by transmitting diagnostic ultrasound together with HIFU that is therapeutic ultrasound, the second received signal includes a received signal component associated with the diagnostic ultrasound and a received signal component associated with the HIFU. Yes. On the other hand, since the first reception signal is a reception signal obtained by transmitting only the HIFU, only the reception signal component accompanying the HIFU is included. Therefore, by subtracting the first received signal from the second received signal, the received signal component associated with the diagnostic ultrasound is dominant, and preferably, the differential signal is only the received signal component associated with the diagnostic ultrasound. Is obtained.
差分演算処理部22は、例えば、第2受信信号のHIFU応答期間における波形と第1受信信号の波形に基づいて、これらの2つの波形の位相と振幅を互いに揃えてから差分処理を実行することが望ましい。なお、第2受信信号のHIFU応答期間における波形に基づいて第1受信信号が形成されてもよい。つまり、第2受信信号のHIFU応答期間が第1受信信号として利用されてもよい。
For example, based on the waveform of the second received signal in the HIFU response period and the waveform of the first received signal, the difference
また、ノッチフィルタ処理部26においてノッチフィルタ処理が実行されてもよい。つまり、治療用超音波(HIFU)に対応した周波数を除去するノッチフィルタ処理(バンドエリミネーションフィルター処理)が実行されてもよい。ノッチフィルタは、例えば、HIFUの基本波と2次高調波と3次高調波に対応した周波数を除去するように設計される。ノッチフィルタ処理部26は、例えば、第2受信信号から第1受信信号を差し引くことにより得られた差分信号に対してノッチフィルタ処理を施すことにより、差分信号に残っているHIFUに伴う受信信号成分を除去する。なお、ノッチフィルタ処理部26は、第2受信信号に対してノッチフィルタ処理を施すことによりHIFUに伴う受信信号成分を除去してもよい。
Further, the notch
図3は、受信信号処理の具体例1を説明するための図である。図3には、診断用振動子10Dの複数の振動素子(全素子)に対応した複数の第2受信信号(図2(2))からなる第2受信信号セットと、それら複数の振動素子(全素子)に対応した複数の第1受信信号(図2(1))からなる第1受信信号セットと、それら複数の振動素子(全素子)に対応した複数の差分信号(図2(3))からなる差分信号セットが図示されている。
FIG. 3 is a diagram for explaining a specific example 1 of the received signal processing. FIG. 3 shows a second received signal set composed of a plurality of second received signals (FIG. 2 (2)) corresponding to a plurality of vibrating elements (all elements) of the
差分演算処理部22における差分処理により差分信号セットが得られると、整相加算処理部24は、差分信号セットを構成する複数の差分信号、つまり診断用振動子10Dの複数の振動素子(全素子)に対応した複数の差分信号に対して、公知の整相加算処理(ビームフォーミング)を実行して各受信ビームごとにビームデータを形成する。
When the difference signal set is obtained by the difference processing in the difference
例えば、診断用超音波を走査して複数の超音波ビームが形成される場合に、診断用超音波の各送信ビームごとに、第2受信信号セットと第1受信信号セットが得られて差分処理により差分信号セットが形成され、差分信号セットに対する整相加算処理により、その送信ビームに対応した各受信ビームのビームデータが形成される。そして、診断用超音波を走査して1フレームを構成する複数の送信ビームに対応した複数の受信ビームのビームデータを得ることにより、1フレームを構成する複数の受信ビームに対応したビームデータからなる差分ビームデータセットが形成される。 For example, when a plurality of ultrasonic beams are formed by scanning diagnostic ultrasonic waves, the second received signal set and the first received signal set are obtained for each transmitted beam of diagnostic ultrasonic waves, and differential processing is performed. Thus, a differential signal set is formed, and beam data of each reception beam corresponding to the transmission beam is formed by phasing addition processing on the differential signal set. Then, by scanning the diagnostic ultrasonic wave to obtain beam data of a plurality of reception beams corresponding to a plurality of transmission beams constituting one frame, the beam data corresponding to a plurality of reception beams constituting one frame is formed. A differential beam data set is formed.
なお、診断用超音波の各送信ビームごとに複数の受信ビームのビームデータを形成するパラレル受信が実行されてもよいし、診断用超音波の平面波を角度を変えて複数回送信する公知の送信コンパウンドが実行されてもよい。 Note that parallel reception for forming beam data of a plurality of reception beams may be executed for each transmission beam of diagnostic ultrasound, or a known transmission that transmits a plane wave of diagnostic ultrasound multiple times at different angles. A compound may be executed.
差分ビームデータセットは、各フレームごとに複数フレームに亘って次々に形成され、そして、差分ビームデータセットに基づいて超音波画像形成部30により超音波画像の画像データが形成される。
The difference beam data set is successively formed over a plurality of frames for each frame, and image data of an ultrasound image is formed by the ultrasound
図4は、超音波画像の具体例を示す図である。超音波画像形成部30は、受信信号処理ブロック20における処理により得られた複数フレームの差分ビームデータセットに基づいて、各フレームごとに超音波画像を形成する。例えば、Bモード画像が超音波画像としての好適な具体例である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of an ultrasonic image. The ultrasonic
図4に示す具体例において、超音波画像34は、治療部位Pを含む断面、つまり診断用振動子10Dにより実現される走査面(ZX平面)に対応したBモード画像である。超音波振動子10と被検体の間には、超音波の音響媒体(例えば水)が挿入される。図4に示す超音波画像内には、治療部位Pを含む生体(被検体)36と音響媒体(水)35の断層像が映し出されている。
In the specific example shown in FIG. 4, the ultrasound image 34 is a B-mode image corresponding to a cross section including the treatment site P, that is, a scanning plane (ZX plane) realized by the
超音波画像形成部30は、複数フレームに亘って各フレームごとに治療部位Pとその近傍を映し出した超音波画像34を形成する。形成された超音波画像34は表示部32に表示される。
The ultrasonic
本超音波医用装置(図1)によれば、治療部位Pに治療用超音波であるHIFUを照射しつつ、治療部位Pとその近傍を映し出した超音波画像を表示部32に表示することができる。そのため、例えば、医師等のユーザは、治療部位PにHIFUを照射しつつ、治療部位Pの超音波画像を確認することができる。したがって、例えば、HIFUを照射している際に治療部位Pの近傍に意図しないキャビテーションの発生などの異常があれば、医師等のユーザは、操作デバイス60を操作してHIFUの照射を停止することができる。もちろん、医師等のユーザは、治療部位Pの治療が意図した状態に達した場合に、操作デバイス60を操作してHIFUの照射を停止することもできる。
According to the ultrasonic medical device (FIG. 1), an ultrasonic image showing the treatment site P and the vicinity thereof can be displayed on the
また、本超音波医用装置(図1)は、超音波画像34に対応した断面内で、又は超音波画像34とは別の画像として、凝固の程度を色で示した凝固領域推定画像を形成する。 In addition, the ultrasonic medical apparatus (FIG. 1) forms a coagulation region estimation image indicating the degree of coagulation in color within a cross section corresponding to the ultrasonic image 34 or as an image different from the ultrasonic image 34. To do.
図5は、凝固領域推定画像の具体例を示す図である。図5には、超音波画像34内に凝固の状態を示す凝固領域推定画像の具体例が図示されている。凝固領域推定画像は、相互相関処理部40における相関演算の結果に基づいて、凝固領域推定部50により形成される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of a coagulation region estimation image. FIG. 5 shows a specific example of a coagulation region estimation image showing a coagulation state in the ultrasonic image 34. The solidified region estimation image is formed by the solidified
相互相関処理部40は、複数フレームに亘って得られる超音波画像34のフレーム間にブロックマッチング(パターンマッチング)等の相互相関処理を実行する。組織が加熱されて凝固すると組織の音響特性などが変化するため、超音波画像34のフレーム間にその変化に伴う画像の差が発生する。そのフレーム間における画像の差(例えば輝度差)が相互相関処理により検出される。
The
相互相関処理部40は、例えば、超音波画像34内に設定された関心領域ROI内において相互相関処理を適用する。関心領域ROIは、表示部32に表示される超音波画像34を確認したユーザにより操作デバイス60を利用して設定されてもよいし、例えば、本超音波医用装置により治療部位Pの位置を取り囲むように超音波画像34内に設定されてもよい。
The
凝固領域推定部50は、相互相関処理部40における演算結果に基づいて、加熱により凝固したとみなされる凝固領域を推定する。凝固領域推定部50は、例えば、超音波画像34に設定された関心領域ROI内に、例えば、相関値に応じた色を示した、つまり凝固の程度を色で示した凝固領域推定画像を形成する。形成された凝固領域推定画像は、表示部32に表示される。
The solidified
凝固領域推定部50は、相互相関処理部40における演算結果に基づいて、凝固領域が目的の状態に達したか否かを判定してもよい。凝固領域推定部50は、例えば、関心領域ROI内における相関係数(相関値)の平均値が判定値(閾値)に達したか否かにより、目的とする凝固領域に達したか否かを判定する。また、例えば、関心領域ROI内に判定領域が設定され、その判定領域内における相関係数の平均値等により、目的とする凝固領域に達したか否かが判定されてもよい。
The solidified
凝固領域推定部50における判定結果は制御部70に伝えられ、制御部70は、目的とする凝固領域に達したと判定された場合に、例えば、送受信部12を制御してHIFUの照射を停止させる。
The determination result in the coagulation
図6は、図1の超音波医用装置の動作例1を説明するための図である。図6には、図1の超音波医用装置内における複数信号(トリガ)のタイミングチャートが示されている。 FIG. 6 is a diagram for explaining an operation example 1 of the ultrasonic medical apparatus in FIG. 1. FIG. 6 shows a timing chart of a plurality of signals (triggers) in the ultrasonic medical apparatus of FIG.
メイントリガは、強力集束超音波(HIFU)による治療の開始タイミングを示す信号であり、例えば、ユーザ(検査者)による治療開始の操作に応じて、制御部70から本超音波医用装置(図1)内の各部へ出力される。 The main trigger is a signal indicating the start timing of treatment by high intensity focused ultrasound (HIFU). For example, in response to an operation of starting treatment by a user (examiner), the main trigger from the control unit 70 (FIG. 1) ) Is output to each part.
フレーム開始トリガ信号とフレーム終了トリガ信号は、それぞれ、1フレームの開始タイミングと1フレームの終了タイミングを示す信号であり、フレーム開始トリガ信号が出力されてから、その後に初めて出力されるフレーム終了トリガ信号までの期間において、1フレーム分の送受信処理(例えば図3を利用して説明した受信信号処理)が行われる。 The frame start trigger signal and the frame end trigger signal are signals indicating the start timing of one frame and the end timing of one frame, respectively, and are output for the first time after the frame start trigger signal is output. In the period up to, transmission / reception processing for one frame (for example, reception signal processing described with reference to FIG. 3) is performed.
差分演算処理期間トリガは、治療用超音波(HIFU)成分の除去を行う期間を示す信号であり、立ち上がりで処理を開始し、立下りで処理を終了する。この期間において、例えば図3を利用して説明した受信信号処理のうちの差分処理が行われる。 The difference calculation processing period trigger is a signal indicating a period during which the therapeutic ultrasound (HIFU) component is removed, and the process starts at the rising edge and ends at the falling edge. During this period, for example, the difference process of the received signal process described with reference to FIG. 3 is performed.
整相加算処理期間トリガは、整相加算処理を行う期間を示す信号であり、立ち上がりで処理を開始し、立下りで処理を終了する。この期間において、例えば図3を利用して説明した受信信号処理のうちの整相加算処理が行われる。 The phasing addition process period trigger is a signal indicating a period during which the phasing addition process is performed, and the process starts at the rising edge and ends at the falling edge. In this period, for example, the phasing addition process of the reception signal process described with reference to FIG. 3 is performed.
相互相関演算処理期間トリガは、画像間で相互相関演算を行う期間を示す信号であり、立ち上がりで処理を開始し、立下りで処理を終了する。相互相関処理を行うには、2枚以上(2フレーム以上)の超音波画像が必要なため、超音波画像を2枚取得後からトリガ信号が立ち上がる。すなわち2枚目の差分演算処理が終了した時点から処理が開始される。 The cross-correlation calculation processing period trigger is a signal indicating a period during which cross-correlation calculation is performed between images, starts processing at the rising edge, and ends processing at the falling edge. In order to perform the cross-correlation process, two or more (two or more frames) ultrasonic images are required. Therefore, the trigger signal rises after two ultrasonic images are acquired. In other words, the processing is started from the time when the second difference calculation processing is completed.
加熱期間信号は、治療用超音波ビームTBによる治療部位Pの加熱処理期間を示す信号であり、加熱期間信号の立ち上がりから立下りまでの期間において、例えば治療部位Pを焦点として治療用超音波ビームTBが形成される。なお、医師等のユーザからHIFUの照射を停止する操作が成された場合には、直ちにHIFUの照射(治療用超音波ビームTB)が停止される。また、凝固領域推定部50において目的とする凝固領域に達したと判定された場合にも、HIFUの照射が停止される。
The heating period signal is a signal indicating the heating process period of the treatment site P by the therapeutic ultrasound beam TB, and in the period from the rise to the fall of the heating period signal, for example, the treatment ultrasound beam is focused on the treatment site P. TB is formed. When a user such as a doctor performs an operation to stop HIFU irradiation, HIFU irradiation (therapeutic ultrasonic beam TB) is immediately stopped. Also, when the coagulation
HIFU信号は、治療用超音波ビームTBの送信信号であり、送受信部12からHIFU用振動子10Hの複数の振動素子に出力される。
The HIFU signal is a transmission signal of the therapeutic ultrasonic beam TB, and is output from the transmission /
図7は、差分処理の具体例2を説明するための図である。図7(1)には、治療部位Pに治療用超音波であるHIFUを送波することにより得られる整相加算処理後の第1受信信号(整相後第1受信信号)が図示さされている。図7(1)の整相後第1受信信号は、診断用振動子10Dから診断用超音波を送波せず、HIFU用振動子10Hから治療部位Pに対してHIFUを送波し、診断用振動子10Dの各振動素子ごとに得られる受波信号を整相加算処理することにより得られる。
FIG. 7 is a diagram for explaining a specific example 2 of the difference processing. FIG. 7A illustrates a first reception signal after phasing addition processing (first reception signal after phasing) obtained by transmitting HIFU, which is a therapeutic ultrasonic wave, to the treatment site P. ing. The first received signal after phasing in FIG. 7 (1) does not transmit diagnostic ultrasonic waves from the
図7(2)には、治療部位PにHIFUを送波すると共に診断用超音波を送波することにより得られる整相加算処理後の第2受信信号(整相後第2受信信号)が図示さされている。図7(2)の整相後第2受信信号は、HIFU用振動子10Hから治療部位Pに対してHIFUを送波しつつ、診断用振動子10Dから診断用超音波を送波することにより、診断用振動子10Dの各振動素子ごとに得られる受波信号を整相加算処理することにより得られる。なお、図7(2)の整相後第2受信信号には、診断用超音波が送波されずにHIFUのみが送波されて得られたHIFU信号と、HIFUと共に診断用超音波が送波されることによりHIFU信号に重畳される組織信号が含まれている。
In FIG. 7 (2), the second received signal after phasing addition processing (second received signal after phasing) obtained by transmitting HIFU to the treatment site P and transmitting diagnostic ultrasonic waves is shown. It is shown. The second received signal after phasing in FIG. 7 (2) is obtained by transmitting diagnostic ultrasound from the
そして、図7(3)には、整相後第2受信信号から整相後第1受信信号を差し引く(差分処理する)ことにより得られる整相後差分信号が図示されている。図7に示す具体例2において、差分演算処理部22は、整相加算処理部24から得られる整相後第2受信信号から整相後第1受信信号を差し引くことにより、整相後差分信号を形成する。
FIG. 7 (3) shows a post-phasing differential signal obtained by subtracting the post-phasing first reception signal from the post-phasing second reception signal (difference processing). In the second specific example shown in FIG. 7, the difference
整相後第2受信信号は、治療用超音波であるHIFUと共に診断用超音波を送波して得られる受信信号であるため、診断用超音波に伴う組織信号の成分とHIFUに伴うHIFU信号の成分を含んでいる。一方、整相後第1受信信号は、HIFUのみを送波して得られる受信信号であるため、HIFUに伴うHIFU信号の成分のみとなる。したがって、整相後第2受信信号から整相後第1受信信号を差し引くことにより、診断用超音波に伴う組織信号の成分が支配的となった、望ましくは、組織信号の成分のみとなった整相後差分信号が得られる。 Since the second received signal after phasing is a received signal obtained by transmitting diagnostic ultrasound together with HIFU that is therapeutic ultrasound, the component of the tissue signal accompanying diagnostic ultrasound and the HIFU signal accompanying HIFU Contains ingredients. On the other hand, since the first received signal after phasing is a received signal obtained by transmitting only the HIFU, only the HIFU signal component accompanying the HIFU is included. Therefore, by subtracting the first received signal after phasing from the second received signal after phasing, the component of the tissue signal accompanying the diagnostic ultrasound became dominant, preferably only the component of the tissue signal. After phasing, a differential signal is obtained.
差分演算処理部22は、例えば、整相後第2受信信号のHIFU信号のみの期間における波形と整相後第1受信信号の波形に基づいて、これらの2つの波形の位相と振幅を互いに揃えてから差分処理を実行することが望ましい。なお、整相後第2受信信号のHIFU信号のみの期間における波形に基づいて整相後第1受信信号が形成されてもよい。
For example, based on the waveform of the second received signal after phasing in the period of only the HIFU signal and the waveform of the first received signal after phasing, the difference
また、ノッチフィルタ処理部26においてノッチフィルタ処理が実行されてもよい。つまり、治療用超音波(HIFU)に対応した周波数を除去するノッチフィルタ処理(バンドエリミネーションフィルター処理)が実行されてもよい。ノッチフィルタは、例えば、HIFUの基本波と2次高調波と3次高調波に対応した周波数を除去するように設計される。ノッチフィルタ処理部26は、例えば、整相後差分信号に対してノッチフィルタ処理を施すことにより、整相後差分信号に残っているHIFU信号の成分を除去する。なお、ノッチフィルタ処理部26は、整相後第2受信信号に対してノッチフィルタ処理を施すことによりHIFU信号の成分を除去してもよい。
Further, the notch
図8は、受信信号処理の具体例2を説明するための図である。図8には、診断用振動子10Dの複数の振動素子(全素子)に対応した複数の第2受信信号(図2(2))からなる第2受信信号セットと、それら複数の振動素子(全素子)に対応した複数の第1受信信号(図2(1))からなる第1受信信号セットが図示されている。
FIG. 8 is a diagram for explaining a specific example 2 of the received signal processing. FIG. 8 shows a second received signal set composed of a plurality of second received signals (FIG. 2 (2)) corresponding to a plurality of vibrating elements (all elements) of the
図8の具体例2では、整相加算処理部24により、第2受信信号セットと第1受信信号セットの各々に対して整相加算処理が実行される。整相加算処理部24は、第2受信信号セットを構成する複数の第2受信信号に対して、公知の整相加算処理(ビームフォーミング)を実行して各受信ビームごとにビームデータを形成する。同様に、整相加算処理部24は、第1受信信号セットを構成する複数の第1受信信号に対して、公知の整相加算処理(ビームフォーミング)を実行して各受信ビームごとにビームデータを形成する。
In the specific example 2 of FIG. 8, the phasing
例えば、診断用超音波を走査して複数の超音波ビームが形成される場合に、診断用超音波の各送信ビームごとに、第2受信信号セットと第1受信信号セットが得られ、整相加算処理により、その送信ビームに対応した各受信ビームの第2ビームデータセットと第1ビームデータセットが形成される。さらに、各受信ビームの第2ビームデータセットと第1ビームデータセットに基づく差分処理により差分ビームデータセットが形成される。そして、1フレームを構成する診断用超音波の複数の送信ビームに対応した複数の受信ビームのビームデータ(差分ビームデータ)を得ることにより、1フレームを構成する複数の受信ビームに対応したビームデータ(差分ビームデータ)からなる差分ビームデータセットが形成される。 For example, when a plurality of ultrasonic beams are formed by scanning diagnostic ultrasonic waves, a second received signal set and a first received signal set are obtained for each transmitted beam of diagnostic ultrasonic waves. By the addition process, a second beam data set and a first beam data set of each reception beam corresponding to the transmission beam are formed. Further, a differential beam data set is formed by differential processing based on the second beam data set and the first beam data set of each received beam. Then, by obtaining beam data (difference beam data) of a plurality of reception beams corresponding to a plurality of transmission beams of diagnostic ultrasonic waves constituting one frame, beam data corresponding to a plurality of reception beams constituting one frame A differential beam data set consisting of (differential beam data) is formed.
なお、診断用超音波の各送信ビームごとに複数の受信ビームのビームデータを形成するパラレル受信が実行されてもよいし、診断用超音波の平面波を角度を変えて複数回送信する公知の送信コンパウンドが実行されてもよい。 Note that parallel reception for forming beam data of a plurality of reception beams may be executed for each transmission beam of diagnostic ultrasound, or a known transmission that transmits a plane wave of diagnostic ultrasound multiple times at different angles. A compound may be executed.
差分ビームデータセットは、各フレームごとに複数フレームに亘って次々に形成され、そして、差分ビームデータセットに基づいて超音波画像形成部30により超音波画像(例えば図4の超音波画像34)の画像データが形成される。さらに、図5を利用して説明したように、凝固領域推定部50により凝固領域推定画像が形成されてもよいし、凝固領域推定部50により凝固領域が目的の状態に達したか否かの判定が行われてもよい。
The difference beam data set is successively formed over a plurality of frames for each frame, and an ultrasonic image (for example, the ultrasonic image 34 in FIG. 4) is generated by the ultrasonic
図9は、図1の超音波医用装置の動作例2を説明するための図である。図9には、図1の超音波医用装置内における複数信号(トリガ)のタイミングチャートが示されている。 FIG. 9 is a diagram for explaining an operation example 2 of the ultrasonic medical apparatus in FIG. 1. FIG. 9 shows a timing chart of a plurality of signals (triggers) in the ultrasonic medical apparatus of FIG.
メイントリガは、強力集束超音波(HIFU)による治療の開始タイミングを示す信号であり、例えば、ユーザ(検査者)による治療開始の操作に応じて、制御部70から本超音波医用装置(図1)内の各部へ出力される。 The main trigger is a signal indicating the start timing of treatment by high intensity focused ultrasound (HIFU). For example, in response to an operation of starting treatment by a user (examiner), the main trigger from the control unit 70 (FIG. 1) ) Is output to each part.
フレーム開始トリガ信号とフレーム終了トリガ信号は、それぞれ、1フレームの開始タイミングと1フレームの終了タイミングを示す信号であり、フレーム開始トリガ信号が出力されてから、その後に初めて出力されるフレーム終了トリガ信号までの期間において、1フレーム分の送受信処理(例えば図8を利用して説明した受信信号処理)が行われる。 The frame start trigger signal and the frame end trigger signal are signals indicating the start timing of one frame and the end timing of one frame, respectively, and are output for the first time after the frame start trigger signal is output. In the period up to, transmission / reception processing for one frame (for example, reception signal processing described with reference to FIG. 8) is performed.
整相加算処理期間トリガは、整相加算処理を行う期間を示す信号であり、立ち上がりで処理を開始し、立下りで処理を終了する。この期間において、例えば図8を利用して説明した受信信号処理のうちの整相加算処理が行われる。 The phasing addition process period trigger is a signal indicating a period during which the phasing addition process is performed, and the process starts at the rising edge and ends at the falling edge. In this period, for example, the phasing addition process of the reception signal process described with reference to FIG. 8 is performed.
差分演算処理期間トリガは、治療用超音波(HIFU)成分の除去を行う期間を示す信号であり、立ち上がりで処理を開始し、立下りで処理を終了する。この期間において、例えば図8を利用して説明した受信信号処理のうちの差分処理が行われる。 The difference calculation processing period trigger is a signal indicating a period during which the therapeutic ultrasound (HIFU) component is removed, and the process starts at the rising edge and ends at the falling edge. In this period, for example, the difference process of the received signal process described with reference to FIG. 8 is performed.
図9に示す具体例2における相互相関演算処理期間トリガと加熱期間信号とHIFU信号は、それぞれ、図6の具体例1における相互相関演算処理期間トリガと加熱期間信号とHIFU信号と同じであるため、ここでは説明を省略する。 Since the cross correlation calculation processing period trigger, the heating period signal, and the HIFU signal in the specific example 2 shown in FIG. 9 are the same as the cross correlation calculation processing period trigger, the heating period signal, and the HIFU signal in the specific example 1 of FIG. The description is omitted here.
また、図1の超音波医用装置は、治療用超音波のビーム(治療用ビーム)の焦点(フォーカス)を移動させ、例えばキャビテーション気泡を生成し、加熱効果を増強させて治療を効率化してもよい。 In addition, the ultrasonic medical device of FIG. 1 can move the focal point of a therapeutic ultrasonic beam (therapeutic beam) to generate, for example, cavitation bubbles and enhance the heating effect to improve the treatment efficiency. Good.
図10は、治療用ビームの焦点の具体例を示す図である。図10には、XYZ座標系(図1参照)内において治療部位Pが含まれるXY断面(平面)が図示されている。図10の具体例において、治療用ビームの焦点(フォーカス位置)は、治療部位Pが含まれるXY断面内において、位置1,位置2,位置3,位置4,位置5,位置6の順に円周に沿って移動され、位置1〜6の移動を周期的に繰り返す。なお、円周の直径は、例えば治療部位Pの状態等に応じて決定されることが望ましく、例えば数mm〜数cm程度とされる。
FIG. 10 is a diagram showing a specific example of the focus of the therapeutic beam. FIG. 10 shows an XY cross section (plane) including the treatment site P in the XYZ coordinate system (see FIG. 1). In the specific example of FIG. 10, the focus (focus position) of the treatment beam is in the order of
送受信部12は、HIFU用振動子10Hの複数の振動素子へ出力する送信信号に対して、例えば位相変調処理等を施すことにより、治療用ビームの焦点を移動させる。また、位相変調処理に代えて、または、位相変調処理と共に、振幅変調処理などが適用されてもよい。
The transmission /
なお、HIFU用振動子10Hと診断用振動子10D(図1)が別体型の場合には、例えば、図10に示すXY断面(又はこれに平行な断面)に対応した超音波画像が形成できるように、診断用振動子10Dが配置されてもよい。具体的には、HIFU用振動子10Hと診断用振動子10Dの振動子面が互いに直交するように配置されてもよい。
When the
図11は、治療用ビームの焦点移動と受信処理の具体例を示す図である。図11には、図10の具体例に従って、治療用ビームの焦点(フォーカス位置)を位置1〜6の順に移動させた場合の受信処理が図示されている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of focus shift and reception processing of a therapeutic beam. FIG. 11 shows a reception process when the focus (focus position) of the therapeutic beam is moved in the order of
まず、第1周期において、治療用ビームの焦点(フォーカス)を位置1〜6の順に移動させながら治療用超音波のみが送波され、各位置ごとに第1受信信号セット(図3,図8参照)が得られる。
First, in the first period, only the therapeutic ultrasonic wave is transmitted while moving the focus of the therapeutic beam in the order of
次に、第2周期において、治療用ビームの焦点(フォーカス)を位置1〜6の順に移動させながら治療用超音波を送波すると共に、診断用ビームを走査して診断用超音波が送波され、各位置ごとに第2受信信号セット(図3,図8参照)が得られる。
Next, in the second period, the therapeutic ultrasound is transmitted while moving the focus of the therapeutic beam in the order of
そして、各位置ごとに、その位置で得られた第2受信信号セットと第1受信信号セットに基づいて、図3を利用して説明した受信信号処理の具体例1、または、図8を利用して説明した受信信号処理の具体例2が実行され、差分ビームデータセットが得られる。 Then, for each position, based on the second received signal set and the first received signal set obtained at that position, the received signal processing specific example 1 described using FIG. 3 or FIG. 8 is used. Specific example 2 of the received signal processing described above is executed, and a differential beam data set is obtained.
こうして、各位置ごとに差分ビームデータセットに基づいて超音波画像が形成される。さらに、例えば、第1周期と第2周期を交互に繰り返すことにより、各位置ごとに、複数の時相に亘って超音波画像を形成することができる。 Thus, an ultrasonic image is formed based on the difference beam data set for each position. Furthermore, for example, an ultrasonic image can be formed over a plurality of time phases for each position by alternately repeating the first period and the second period.
図11には、各位置ごとに第2受信信号セットと第1受信信号セットを得て差分ビームデータセットに基づいて超音波画像を形成する具体例を示した。つまり、治療用ビームの焦点の位置と超音波画像とを1対1に対応付ける具体例を示したが、治療用ビームの焦点の位置と超音波画像は必ずしも1対1の関係でなくてもよい。 FIG. 11 shows a specific example in which the second received signal set and the first received signal set are obtained for each position and an ultrasonic image is formed based on the difference beam data set. That is, a specific example in which the focus position of the therapeutic beam and the ultrasound image are associated with each other on a one-to-one basis has been described. .
図12は、治療用ビームの焦点移動と受信処理の一般例を示す図である。図12には、図10の具体例に従って、治療用ビームの焦点(フォーカス位置)を位置1〜6の順に移動させた場合の受信処理が図示されている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a general example of focus shift and reception processing of a therapeutic beam. FIG. 12 illustrates a reception process when the focus (focus position) of the therapeutic beam is moved in the order of
図12に示す一般例では、まず、時刻t0から始まる第1〜第N周期(Nは変調周期数であり自然数)の各周期ごとに、治療用ビームの焦点を位置1〜6の順に移動させながら治療用超音波のみが送波される。なお、各周期の時間長は期間T0(T0は治療用ビームの変調繰り返し周期)である。
In the general example shown in FIG. 12, first, the focus of the treatment beam is moved in the order of
また時刻t0から各期間ごとに第1受信信号セット(図3,図8参照)が得られる。つまり、期間Δt12,Δt23,・・・,Δtn(n+1)の順に各期間ごとに第1受信信号セット(1),第1受信信号セット(2),・・・,第1受信信号セット(n)までのnセット(nは受信信号セット数であり自然数)が次々に得られる。 The first reception signal set from time t 0 for each period (see FIGS. 3 and 8) is obtained. That is, the first received signal set (1), the first received signal set (2), ..., the first received signal for each period in the order of the periods Δt 12 , Δt 23 , ..., Δt n (n + 1). N sets (n is the number of received signal sets and natural number) up to set (n) are obtained one after another.
次に、時刻t0+N・T0から始まる第N+1〜第2N周期の各周期ごとに、治療用ビームの焦点を位置1〜6の順に移動させながら治療用超音波を送波すると共に、診断用ビームを走査して診断用超音波が送波される。なお、各周期の時間長は期間T0である。
Next, in each cycle of the (N + 1) th to (N) th 2N cycles starting from time t 0 + N · T 0 , therapeutic ultrasound is transmitted while moving the focus of the treatment beam in the order of
また、時刻t0+N・T0から各期間ごとに第2受信信号セット(図3,図8参照)が得られる。つまり、期間Δt12,Δt23,・・・,Δtn(n+1)の順に各期間ごとに第2受信信号セット(1),第2受信信号セット(2),・・・,第2受信信号セット(n)までのnセットが次々に得られる。 In addition, a second received signal set (see FIGS. 3 and 8) is obtained for each period from time t 0 + N · T 0 . In other words, the period Delta] t 12, Delta] t 23, ..., the second reception signal set for each period in the order of Δt n (n + 1) ( 1), second reception signal set (2), ..., the second received signal N sets up to set (n) are obtained one after another.
そして、同一のセット番号に対応した第2受信信号セットと第1受信信号セットに基づいて、図3を利用して説明した受信信号処理の具体例1、または、図8を利用して説明した受信信号処理の具体例2が実行され、差分ビームデータセットが得られる。例えば、第2受信信号セット(1)と第1受信信号セット(1)に基づいて差分ビームデータセット(1)が得られ、第2受信信号セット(2)と第1受信信号セット(2)に基づいて差分ビームデータセット(2)が得られ、そして、第2受信信号セット(n)と第1受信信号セット(n)に基づいて差分ビームデータセット(n)が得られる。 Then, based on the second received signal set and the first received signal set corresponding to the same set number, the received signal processing example 1 described with reference to FIG. 3 or described with reference to FIG. Specific example 2 of the received signal processing is executed, and a differential beam data set is obtained. For example, a differential beam data set (1) is obtained based on the second received signal set (1) and the first received signal set (1), and the second received signal set (2) and the first received signal set (2). A differential beam data set (2) is obtained based on the second received signal set (n), and a differential beam data set (n) is obtained based on the second received signal set (n) and the first received signal set (n).
図12に示す一般例により得られる差分ビームデータセット(n)に基づいて超音波画像を形成することができる。 An ultrasonic image can be formed based on the difference beam data set (n) obtained by the general example shown in FIG.
図12に示す一般例では、第1受信信号セットの取得を開始するタイミング(時刻t0)と第2受信信号セットの取得を開始するタイミング(時刻t0+N・T0)の時間差が治療用ビームの変調繰り返し周期T0の自然数倍(N・T0)に設定されている。また、同一のセット番号に対応した第2受信信号セット(n)と第1受信信号セット(n)が互いに同じ期間Δtn(n+1)で得られている。 In the general example shown in FIG. 12, the time difference between the timing for starting acquisition of the first received signal set (time t 0 ) and the timing for starting acquiring the second received signal set (time t 0 + N · T 0 ) It is set to a natural number multiple (N · T 0 ) of the beam modulation repetition period T 0 . Further, the second received signal set (n) and the first received signal set (n) corresponding to the same set number are obtained in the same period Δt n (n + 1) .
ちなみに、図12に示す一般例において、受信信号セット数を6(n=6)、変調周期数を1(N=1)、各期間を治療用ビームの変調繰り返し周期の6分の1(期間Δt12=Δt23=・・・=Δtn(n+1)=T0/6)としたものが図11に示す具体例である。 Incidentally, in the general example shown in FIG. 12, the number of received signal sets is 6 (n = 6), the number of modulation periods is 1 (N = 1), and each period is 1/6 of the modulation repetition period of the therapeutic beam (periods). FIG. 11 shows a specific example in which Δt 12 = Δt 23 =... = Δt n (n + 1) = T 0/6 ).
図13は、治療用ビームの焦点移動と受信処理の別の具体例を示す図である。図13に示す具体例は、図12に示す一般例において、受信信号セット数を4(n=4)、変調周期数を2(N=2)、各期間をΔt(期間Δt12=Δt23=・・・=Δtn(n+1)=Δt)としたものである。 FIG. 13 is a diagram illustrating another specific example of focus shift and reception processing of a therapeutic beam. In the specific example shown in FIG. 13, in the general example shown in FIG. 12, the number of received signal sets is 4 (n = 4), the number of modulation periods is 2 (N = 2), and each period is Δt (period Δt 12 = Δt 23 =... = Δt n (n + 1) = Δt).
図13に示す具体例においても、同一のセット番号に対応した第2受信信号セットと第1受信信号セットに基づいて、図3を利用して説明した受信信号処理の具体例1または図8を利用して説明した受信信号処理の具体例2が実行され、差分ビームデータセットが得られる。例えば、第2受信信号セット(1)と第1受信信号セット(1)に基づいて差分ビームデータセット(1)が得られ、第2受信信号セット(2)と第1受信信号セット(2)に基づいて差分ビームデータセット(2)が得られ、第2受信信号セット(3)と第1受信信号セット(3)に基づいて差分ビームデータセット(3)が得られ、そして、第2受信信号セット(4)と第1受信信号セット(4)に基づいて差分ビームデータセット(4)が得られる。 Also in the specific example shown in FIG. 13, based on the second received signal set and the first received signal set corresponding to the same set number, the specific example 1 or FIG. 8 of the received signal processing described using FIG. Specific example 2 of the received signal processing explained using the above is executed, and a differential beam data set is obtained. For example, a differential beam data set (1) is obtained based on the second received signal set (1) and the first received signal set (1), and the second received signal set (2) and the first received signal set (2). The differential beam data set (2) is obtained based on the second received signal set (3), the differential beam data set (3) is obtained based on the second received signal set (3) and the second received signal set (3). A difference beam data set (4) is obtained based on the signal set (4) and the first received signal set (4).
図14は、図1の超音波医用装置の好適な動作例を示すフローチャートである。まず、治療用超音波(HIFU)の照射に先だって、診断用振動子10Dにより診断用超音波が送受されて超音波画像形成部30により超音波画像が形成され、例えば、表示部32に表示される被検体内の超音波画像により、医師等のユーザが治療部位Pの位置や大きさなどを確認する(S1401)。次に、その確認の結果に応じて、医師等のユーザが操作デバイス60を利用して、例えば、関心領域ROI(図5)、治療用ビームの焦点の位置(図10)、治療の終了条件(凝固領域推定部50が参照する閾値等)などの治療条件を設定する。
FIG. 14 is a flowchart showing a preferred operation example of the ultrasonic medical apparatus of FIG. First, prior to irradiation with therapeutic ultrasonic waves (HIFU), diagnostic ultrasonic waves are transmitted and received by the
そして、例えば医師等のユーザが操作デバイス60を利用して開始操作を行うことにより、S1402で設定された治療条件に従って、治療用超音波(HIFU)の照射が開始される(S1403)。
Then, for example, when a user such as a doctor performs a start operation using the
治療用超音波(HIFU)を照射しつつ、診断用超音波が送受され(S1404)、HIFU成分を除去する受信信号処理が実行され(S1405)、超音波画像が形成されて表示され(S1406)、凝固領域の推定が行われる(S1407)ことは、図2から図13を利用して詳述したとおりである。 While irradiating therapeutic ultrasonic waves (HIFU), diagnostic ultrasonic waves are transmitted and received (S1404), received signal processing for removing HIFU components is executed (S1405), and an ultrasonic image is formed and displayed (S1406). The solidification region is estimated (S1407) as described in detail with reference to FIGS.
さらに、凝固領域推定部50により凝固領域が目的の状態に達したか否かが判定され(S1408)、凝固領域が目的の状態に達するまで、治療用超音波(HIFU)を照射しつつS1404〜S1408の処理が繰り返される。 Furthermore, it is determined whether or not the coagulation region has reached the target state by the coagulation region estimation unit 50 (S1408), and the treatment ultrasonic wave (HIFU) is irradiated until the coagulation region reaches the target state. The process of S1408 is repeated.
そして、凝固領域が目的の状態に達すると(S1408)、治療用超音波(HIFU)の照射が停止され、図14のフローチャートが終了する。なお、図14のフローチャートに従った処理の途中で、医師等のユーザからHIFUの照射を停止する操作が成された場合には、直ちにHIFUの照射が停止される。また、S1402においてHIFUの照射時間が設定されている場合には、S1403におけるHIFUの照射開始から照射時間が経過した時点でHIFUの照射が停止される。 Then, when the coagulation region reaches a target state (S1408), the irradiation of therapeutic ultrasonic waves (HIFU) is stopped, and the flowchart of FIG. 14 is ended. Note that, when an operation for stopping irradiation of HIFU is performed by a user such as a doctor during the process according to the flowchart of FIG. 14, irradiation of HIFU is immediately stopped. If the irradiation time of HIFU is set in S1402, the irradiation of HIFU is stopped when the irradiation time has elapsed from the start of irradiation of HIFU in S1403.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。なお、本発明に係る超音波医用装置を利用した治療等は、医師等の専門家の指導の下で十分に慎重に行われるべきことは言うまでもない。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof. Needless to say, treatment using the ultrasonic medical device according to the present invention should be performed with sufficient care under the guidance of a specialist such as a doctor.
10 超音波振動子、12 送受信部、20 受信信号処理ブロック、22 差分演算処理部、24 整相加算処理部、26 ノッチフィルタ処理部、30 超音波画像形成部、32 表示部、40 相互相関処理部、50 凝固領域推定部、60 操作デバイス、70 制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic transducer, 12 Transmission / reception part, 20 Reception signal processing block, 22 Difference calculation processing part, 24 Phased addition process part, 26 Notch filter processing part, 30 Ultrasound image formation part, 32 Display part, 40 Cross correlation process Unit, 50 coagulation region estimation unit, 60 operation device, 70 control unit.
Claims (5)
前記第2超音波を受波することにより得られる受信情報と前記第1超音波を受波することにより得られる受信情報とに基づく差分処理により差分情報を得る差分処理部と、
を有し、
前記差分情報に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する、
ことを特徴とする超音波医用装置。 A first ultrasonic wave obtained by transmitting therapeutic ultrasonic waves to the treatment site and a second ultrasonic wave obtained by transmitting diagnostic ultrasonic waves together with the therapeutic ultrasonic wave to the treatment site are received. A plurality of vibration elements;
A difference processing unit for obtaining difference information by difference processing based on reception information obtained by receiving the second ultrasonic wave and reception information obtained by receiving the first ultrasonic wave;
Have
Forming an ultrasound image of the treatment site based on the difference information;
An ultrasonic medical device.
前記複数の振動素子の各振動素子ごとに前記第2超音波に対応した第2受信信号と前記第1超音波に対応した第1受信信号を得る受信部を有し、
前記差分処理部は、前記複数の振動素子の各振動素子ごとに当該振動素子の前記第2受信信号と前記第1受信信号を差分処理することにより差分信号を形成し、
前記複数の振動素子に対応した複数の差分信号に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する、
ことを特徴とする超音波医用装置。 The ultrasonic medical device according to claim 1,
A receiving unit that obtains a second reception signal corresponding to the second ultrasonic wave and a first reception signal corresponding to the first ultrasonic wave for each vibration element of the plurality of vibration elements;
The differential processing unit forms a differential signal by performing differential processing on the second received signal and the first received signal of the vibrating element for each vibrating element of the plurality of vibrating elements,
Forming an ultrasonic image of the treatment site based on a plurality of differential signals corresponding to the plurality of vibration elements;
An ultrasonic medical device.
前記複数の差分信号を整相加算処理することにより複数ビームのビーム信号を得る整相加算処理部と、
前記複数ビームのビーム信号に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する画像形成部と、
をさらに有する、
ことを特徴とする超音波医用装置。 The ultrasonic medical device according to claim 2,
A phasing addition processing unit for obtaining a beam signal of a plurality of beams by performing phasing addition processing on the plurality of differential signals;
An image forming unit that forms an ultrasonic image of the treatment site based on the beam signals of the plurality of beams;
Further having
An ultrasonic medical device.
前記複数の振動素子の各振動素子ごとに前記第2超音波に対応した第2受信信号と前記第1超音波に対応した第1受信信号を得る受信部と、
前記複数の振動素子に対応した複数の第2受信信号を整相加算処理することにより複数ビームの各ビームごとに第2受信ビーム信号を形成し、前記複数の振動素子に対応した複数の第1受信信号を整相加算処理することにより前記複数ビームの各ビームごとに第1受信ビーム信号を形成する整相加算処理部と、
を有し、
前記差分処理部は、前記複数ビームの各ビームごとに第2受信ビーム信号と第1受信ビーム信号を差分処理することにより差分ビーム信号を形成し、
前記複数ビームに対応した複数の差分ビーム信号に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する、
ことを特徴とする超音波医用装置。 The ultrasonic medical device according to claim 1,
A receiving unit for obtaining a second received signal corresponding to the second ultrasonic wave and a first received signal corresponding to the first ultrasonic wave for each of the vibrating elements of the plurality of vibrating elements;
A plurality of second reception signals corresponding to the plurality of vibration elements are subjected to phasing addition processing, thereby forming a second reception beam signal for each of the plurality of beams, and a plurality of first reception signals corresponding to the plurality of vibration elements. A phasing addition processing unit that forms a first reception beam signal for each of the plurality of beams by performing phasing addition processing on the reception signal;
Have
The differential processing unit forms a differential beam signal by performing differential processing on the second received beam signal and the first received beam signal for each beam of the plurality of beams,
Forming an ultrasound image of the treatment site based on a plurality of differential beam signals corresponding to the plurality of beams;
An ultrasonic medical device.
前記治療部位内の複数位置に対して順に治療用ビームを形成して前記治療用超音波を送波することにより前記第1超音波を受波し、さらに、前記複数位置に対して順に治療用ビームを形成して前記治療用超音波を送波すると共に診断用ビームを走査して前記診断用超音波を送波することにより前記第2超音波を受波し、
前記差分処理部は、前記複数位置の各位置ごとに、当該位置に対応した前記第2超音波の受信情報と前記第1超音波の受信情報に基づく差分処理により差分情報を取得する、
ことを特徴とする超音波医用装置。 In the ultrasonic medical device according to any one of claims 1 to 4,
The first ultrasonic wave is received by forming a therapeutic beam in order for a plurality of positions in the treatment site and transmitting the therapeutic ultrasonic wave, and further for the treatment in order for the plurality of positions. Receiving the second ultrasound by forming a beam and transmitting the therapeutic ultrasound and scanning the diagnostic beam to transmit the diagnostic ultrasound;
The difference processing unit obtains difference information for each position of the plurality of positions by difference processing based on the reception information of the second ultrasonic wave corresponding to the position and the reception information of the first ultrasonic wave,
An ultrasonic medical device.
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