JP3759298B2 - 超音波撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波撮像方法および装置に関し、特に、マイクロバルーン(micro baloon)造影剤を注入した被検体についての超音波撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
造影剤を用いる超音波撮像では、直径が数μｍ程度の多数の気泡（マイクロバルーン）を液体に混入したマイクロバルーン造影剤を用い、その非直線的なエコー(echo)源性に基づく第２高調波エコーを利用して造影撮像を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波は、第２高調波エコーの他に様々な信号を含んでいる。その１つに、マイクロバルーンの破壊にともなって生じるサブハーモニックス(subharmonics)の超音波がある。これは、送波超音波の基本周波数の半分の周波数を持つ。サブハーモニックスの超音波は、特に、比較的殻が硬いマイクロバルーンが破壊する場合に顕著に発生する。
【０００４】
また、送波超音波によって誘発される音響放射(asAE : acoustically stimulated acoustic emission)がある。これは、送波超音波の周波数と相関性がない周波数を持つ超音波信号となる。
【０００５】
さらには、本発明者が発見した、仮にシンチレーション(scintillation) と呼ぶ現象に由来する信号がある。「シンチレーション」とは、エコー信号がその位相および振幅にランダム(random)な変調を受ける現象であり、エコー信号のドップラー(Doppler) として検出することができる。
【０００６】
上記のように、マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波には種々の信号が含まれるが、従来は、それらを総合的に利用して超音波撮像を行うという発想がなかった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波に含まれる複数の信号を総合的に利用して撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその両側の周波数帯域のエコーをそれぞれ画像生成に利用する、ことを特徴とする。
【０００９】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信し、それら受信信号ないしそれら受信信号に基づく信号間で信号修飾を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信し、それら受信信号間の時間差を合わせる、ことを特徴とする。
【００１１】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波し送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその両側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信する送受信手段と、前記送受信手段が受信した周波数帯域が異なる複数のエコー信号に基づいてそれぞれ画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
（５）上記の課題を解決する第５の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波し送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信する送受信手段と、前記送受信手段が受信した周波数帯域が異なる複数のエコー信号ないしそれらエコー信号に基づく信号間で信号修飾を行う信号修飾手段と、前記信号修飾を経た信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
（６）上記の課題を解決する第６の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波し送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信する送受信手段と、前記送受信手段が受信した周波数帯域が異なる複数のエコー信号間の時間差を合わせる時間差調整手段と、前記時間差調整手段により時間差が調整された信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
第１の発明乃至第６の発明において、前記周波数帯域が異なる複数のエコー信号に基づく画像を表示色を変えて表示することが、造影剤像の識別を容易にする点で好ましい。
【００１５】
また、第１の発明乃至第６の発明において、前記基本波の周波数帯域のエコーに基づく画像とそれ以外の周波数帯域のエコーに基づく画像とを組み合わせて表示することが体内組織に対する位置関係が明確な造影剤像を表示する点で好ましい。
【００１６】
また、第１の発明乃至第６の発明において、前記周波数帯域が異なる複数のエコー信号に基づく画像を１画面中に並べて表示することが、画像の比較対照を容易にする点で好ましい。
【００１７】
第２の発明または第５の発明において、前記信号修飾により体内組織画像への造影剤画像の嵌め込みを行うことが、造影剤画像を明瞭化する点で好ましい。
その場合、前記信号修飾により造影剤画像の嵌め込み部分における体内組織画像の切出しを行うことが、嵌め込み部分の体内組織画像を可視化する点で好ましい。
【００１８】
また、第２の発明または第５の発明において、前記信号修飾により造影剤画像をマスクとして体内組織画像を強調することが、造影剤注入部分の体内組織画像画像を明瞭化する点で好ましい。
【００１９】
（作用）
第１の発明または第４の発明では、送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその両側の周波数帯域のエコーをそれぞれ利用して撮像を行う。
【００２０】
第２の発明または第５の発明では、周波数帯域が異なる複数のエコー信号ないしそれらエコー信号に基づく信号間で信号修飾を行い、信号修飾を経た信号に基づいて画像を生成することにより、多様な表示画像を得る。
【００２１】
第３の発明または第６の発明では、周波数帯域が異なる複数のエコー信号間で時間差を合わせることにより、相互間の位置ずれのない画像を得る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１に、超音波撮像装置のブロック(block) 図を示す。本装置は本発明の超音波撮像装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置についての実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法についての実施の形態の一例が示される。
【００２４】
（構成）
本装置の構成を説明する。図１に示すように、本装置は、超音波プローブ(probe) ２を有する。超音波プローブ２は、例えば前方に張り出した円弧に沿って形成された図示しない超音波振動子アレイ(array) を有する。すなわち、超音波プローブ２はコンベックスプローブ(convex probe)となっている。超音波プローブ２は、操作者により被検体４に当接されて使用される。被検体４には、マイクロバルーン造影剤４０が注入されている。
【００２５】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて、被検体４内に超音波を送波させるようになっている。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波した被検体４からのエコーを受信するようになっている。超音波プローブ２および送受信部６は、本発明における送受信手段の実施の形態の一例である。
【００２６】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ(beam former) ６０４に入力するようになっている。
【００２７】
送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam forming)信号、すなわち、超音波振動子アレイ中の複数の超音波トランスデューサ(transducer)を時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００２８】
送受切換回路６０６は、複数の駆動信号をセレクタ(selector)６０８に入力するようになっている。セレクタ６０８は、超音波振動子アレイの中から送波アパーチャ(aperture)を形成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動信号をそれぞれ与えるようになっている。
【００２９】
複数の超音波トランスデューサは、複数の駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって定まる。
【００３０】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、一定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換えることにより順次変更される。それによって、被検体４の内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査される。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査される。
【００３１】
セレクタ６０８は、また、超音波トランスデューサのアレイの中から受波アパーチャを形成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波トランスデューサが受波した複数のエコー信号を送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００３２】
送受切換回路６０６は、複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになっている。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー信号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上のエコー受信信号を形成するようになっている。セレクタ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査される。
【００３３】
以上の、送波タイミング発生回路６０２乃至受波ビームフォーマ６１０は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
超音波プローブ２および送受信部６によって、例えば図３に示すような走査が行われる。すなわち、同図に示すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０６がθ方向に走査され、いわゆるコンベックススキャンが行われる。音線２０２を超音波の送波方向（ｚ方向）とは反対方向に延長したとき、全ての音線が一点２０８で交わるようになっている。点２０８は全ての音線の発散点となる。
【００３４】
送受信部６はＢモード(mode)処理部１０およびドップラ(Doppler) 処理部１２に接続されている。送受信部６から出力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２に入力される。
【００３５】
Ｂモード処理部１０はＢモード画像データ(data)を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図４に示すように４系統のフィルタ(filter)１００〜１０６と、各フィルタに接続されたシグナルコンディショナ(signal conditioner)１１０〜１１６を備えている。フィルタ１００〜１０６に受波ビームフォーマ６１０の出力信号が入力される。
【００３６】
フィルタ１００〜１０６は、それぞれ、図５に示す周波数通過帯域Ｂ１〜Ｂ４を有する。帯域Ｂ１は、送波超音波の基本周波数ｆ０の半分の周波数、すなわち、サブハーモニッスに合わせてある。帯域Ｂ２は、送波超音波の基本周波数ｆ０に合わせてある。帯域Ｂ４は、送波超音波の第２高調波２ｆ０に合わせてある。帯域Ｂ３は、帯域Ｂ２とＢ４の間の帯域に合わせてある。フィルタ１００〜１０６は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
【００３７】
シグナルコンディショナ(signal conditioner)１１０〜１１６は、それぞれ、フィルタ１００〜１０６を通過した信号について、対数増幅、包絡線検波、レベル(level) 調整、遅延時間調整等の処理を行うようになっている。シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
【００３８】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、いずれも、対数増幅および包絡線検波により音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード(mode)画像データを形成するようになっている。これによって、４系統のＢモード画像データを得るようになっている。
【００３９】
Ａスコープ信号は、シグナルコンディショナ１１０〜１１６のレベル調整機能によりそのレベルが調整できるようになっている。また、遅延時間調整機能により遅延量を調整できるようになっている。
【００４０】
ドップラ処理部１２はドップラ画像データを形成するものである。ドップラ処理部１２は、図６に示すように直交検波回路１２０、ＭＴＩフィルタ(moving target indication filter) １２２、自己相関回路１２４、平均流速演算回路１２６、分散演算回路１２８およびパワー(power) 演算回路１３０を備えている。
【００４１】
ドップラ処理部１２は、直交検波回路１２０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関演算を行い、平均流速演算回路１２６で自己相関演算結果から平均流速を求め、分散演算回路１２８で自己相関演算結果から流速の分散を求め、パワー演算回路１３０で自己相関演算結果からドプラ信号のパワーを求めるようになっている。
【００４２】
これによって、被検体４内の血流やその他のドップラ信号源（以下、血流等という）の平均流速とその分散およびドプラ信号のパワーを表すそれぞれのデータ（ドップラ画像データ）が音線毎に得られる。なお、流速は音線方向の成分として得られる。流れの方向は、近づく方向と遠ざかる方向とが区別される。
【００４３】
マイクロバルーン造影剤４０も、前述の「シンチレーション」によりドップラ信号源となる。したがって、それについてのドップラ画像データも得ることができる。
【００４４】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２は画像処理部１４に接続されている。Ｂモード処理部１０、ドップラ処理部１２および画像処理部１４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２からそれぞれ入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画像およびドップラ画像を生成するものである。
【００４５】
画像処理部１４は、図７に示すように、バス(bus) １４０によって接続された音線データメモリ(data memory) １４２、ディジタル・スキャンコンバータ(digital scan converter)１４４、画像メモリ１４６および画像処理プロセッサ(prosessor) １４８を備えている。
【００４６】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２から音線毎に入力されたＢモード画像データおよびドップラ画像データは、音線データメモリ１４２にそれぞれ記憶される。
【００４７】
ディジタル・スキャンコンバータ１４４は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間のデータに変換するものである。ディジタル・スキャンコンバータ１４４によって変換された画像データは、画像メモリ１４６に記憶される。すなわち、画像メモリ１４６は物理空間の画像データを記憶する。画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すものである。データ処理については、のちにあらためて説明する。
【００４８】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。表示部１６は、カラー（color)画像が表示可能なものとなっている。
【００４９】
以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、ドップラ処理部１２、画像処理部１４および表示部１６は制御部１８に接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっている。また、制御部１８には、被制御の各部から各種の報知信号が入力されるようになっている。制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作およびドップラモード動作が遂行される。
【００５０】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操作具を備えた操作パネル(panel) で構成される。
【００５１】
（動作）
本装置の動作を説明する。操作者は、予めマイクロバルーン造影剤４０を被検体４に注入し、超音波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、操作部２０を操作して、例えばＢモードとドップラモードを併用した撮像を行う。
【００５２】
撮像は、制御部１８による制御の下で、Ｂモードとドップラモードの時分割動作により行われる。すなわち、例えばドップラモードのスキャンを数回行う度にＢモードのスキャンを１回行う割合で、Ｂモードとドップラモードの混合スキャンを行う。
【００５３】
Ｂモードにおいては、送受信部６は、超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。音線がマイクロバルーン造影剤４０の注入部位を走査したとき、エコーには、体内組織からの基本波エコーに加えて、マイクロバルーン造影剤４０からの第２高調波エコーおよび誘発音響が含まれる。また、マイクロバルーンの破壊をともなうときは、サブハーモニックスエコーも含まれる。これらのエコーの混在した信号が、送受信部６からＢモード処理部１０に入力される。
【００５４】
Ｂモード処理部１０は、フィルタ１００、１０２、１０４および１０６で、それぞれ、サブハーモニックスエコー、基本波エコー、誘発音響および第２高調波エコーを抽出する。
【００５５】
このとき、マイクロバルーンのエコー発生メカニズムにより、第２高調波エコー、サブハーモニックスエコーおよび誘発音響は、基本波エコーよりも超音波振動の半サイクルまたはそれ以上遅れて発生する。また、第２高調波エコーおよびサブハーモニックスエコーをそれぞれ抽出するフィルタ１０６および１００の狭帯域性は当然に信号の遅延量を大きくする。
【００５６】
このような遅れは、画像を形成したときの各画像間の位置ずれとなって表れるので、シグナルコンディショナ１１０〜１１６の遅延時間調整機能により、それぞれの信号の遅延時間を調整して相互間の遅れを無くす。そして、そのような信号に基づいて、それぞれのエコーに対応する４種類のＢモード画像データを形成する。シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、本発明における時間差調整手段の実施の形態の一例である。
【００５７】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力される４種類のＢモード画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての４系統の音線データ空間が形成される。
【００５８】
ドップラモードにおいては、送受信部６は超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線当たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われる。
【００５９】
ドップラ処理部１２は、エコー受信信号を直交検波回路１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関を求め、自己相関結果から、平均流速演算回路１２６で平均流速を求め、分散演算回路１２８で分散を求め、パワー演算回路１３０でパワーを求める。
【００６０】
これらの算出値は、それぞれ、例えば血流等の平均流速とその分散およびドップラ信号のパワーを音線毎に表すドップラ画像データとなる。また、マイクロバルーン造影剤４０の「シンチレーション」を示すドップラ画像データとなる。なお、ＭＴＩフィルタ１２２でのＭＴＩ処理は１音線当たりの複数回のエコー受信信号を用いて行われる。
【００６１】
画像処理部１４は、ドップラ処理部１２から入力される音線毎のドップラ画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、ドップラ画像データについての音線データ空間が形成される。
【００６２】
画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２の４系統のＢモード画像データとドップラ画像データを、ディジタル・スキャンコンバータ１４４でそれぞれ走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。その際、ドップラ画像データを、流速に分散を加えたＣＦＭ(color flow mapping)画像用の画像データおよびパワードップラ画像用の画像データとしてそれぞれ書き込む。
【００６３】
画像処理プロセッサ１４８は、４系統のＢモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像を別々な領域に書き込む。基本波エコーによるＢモード画像は、走査面における体内組織の断層像を示すものとなる。第２高調波エコーによるＢモード画像は、走査面におけるマイクロバルーン造影剤４０の広がりを示すものとなる。誘発音響によるＢモード画像およびサブハーモニックスエコーによるＢモード画像も、走査面におけるマイクロバルーン造影剤４０の広がりをそれぞれ示すものとなる。
【００６４】
第２高調波エコーによるＢモード画像、誘発音響によるＢモード画像およびサブハーモニックスエコーによるＢモード画像は、いずれもマイクロバルーン造影剤４０の像を示すものであるが、エコーないし誘発音響の発生のメカニズム(mechanism) の相違により、それらＢモード画像はそれぞれ固有の態様を示す。この態様の相違を病理診断等に効果的に役立てることができる。
【００６５】
ＣＦＭ画像は、走査面における血流等の速度およびマイクロバルーン造影剤４０の「シンチレーション」の２次元分布を示す画像となる。パワードップラ画像は、走査面における血流等および「シンチレーション」の所在を示す画像となる。この「シンチレーション」も、マイクロバルーン造影剤４０の像を独特の態様で示すものとなり、Ｂモード画像とは異なった観点での有用性がある。
【００６６】
操作者は、操作部２０を操作して、上記のような各種のＢモード画像ないしドップラ画像を表示部１６に表示させる。すなわち、例えば図８に示すように、組織の断層像１６０と第２高調波エコー像１６２との合成画像、および、組織の断層像１６０と誘発音響像１６４との合成画像を１画面中に並べて表示させる。これにより、組織に対する位置関係が明確な造影剤像をそれぞれ得ることができる。
【００６７】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６により遅延時間が調整されているので、画像の合成は位置ずれなしに行える。なお、位置ずれの調整は、必ずしもシグナルコンディショナ１１０〜１１６での遅延時間調整によらずとも、画像処理プロセッサ１４８によって行うようにしても良い。ここで、画像処理プロセッサ１４８は、本発明における時間差調整手段の実施の形態の一例である。
【００６８】
組織の断層像１６０、第２高調波エコー像１６２および誘発音響像１６４は、それぞれ表示の色等を違えるのが区別を容易にする点で好ましい。このような２つの態様の表示画像を比較対照することにより、病理診断等を効果的に行うことができる。
【００６９】
誘発音響像１６４は、指定によりサブハーモニックスエコー像に代えることができる。また、ＣＦＭ画像あるいはパワードップラ画像に代えることもできる。それらの画像もそれぞれ固有の色等で表示する。あるいは、それらの画像をそれぞれ組織の断層像１６０と合成して、例えば図９に示すように、全てを同一画面に並べて表示するようにしても良い。これは、比較対照による病理診断等を一層効果的に行う点で好ましい。
【００７０】
あるいは、第２高調波エコー像、誘発音響像、サブハーモニックスエコー像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像のうち、制御部１８ないし画像処理プロセッサ１４８により所定の評価基準で最も信号レベルの高いものを選び、基本波エコー像と重ね合わせて表示するようにしても良い。これは、最も明瞭な造影剤像を組織像とともに表示する点で好ましい。
【００７１】
また、造影剤として、マイクロバルーンの殻が軟らかいものと硬いものとの混合剤を用いた場合は、軟殻のマイクロバルーン造影剤像は主として第２高調波エコー像（非破壊モード像）として得られ、硬殻のマイクロバルーン造影剤像は主としてサブハーモニックスエコー像（破壊モード像）として得られる。そこで、両画像から２種類のマイクロバルーン間の相互関係等を把握し、診断に役立てることができる。
【００７２】
ところで、組織の断層像と造影剤像とを合成するにあたり、それらを単に足し合わせただけでは、たとえ表示色を違えたとしても、造影部位は必ずしも明瞭に表示されるとは限らない。そこで、造影剤像と重なる部分では画像の足し合わせではなく嵌め込みを行うようにする。
【００７３】
以下、造影剤像の嵌め込みについて説明する。造影剤像の嵌め込みの１つの態様では、制御部１８が、例えばシグナルコンディショナ１１６における第２高調波エコー信号のレベルを監視し、それが所定の閾値を越えたときはシグナルコンディショナ１１２における基本波エコー信号のレベルを０ないし極低レベルにする。あるいは、フィルタ１０２の低域のカットオフ(cut off) 周波数をｆ０よりも高くし、基本波エコー信号の通過を阻止する。
【００７４】
すなわち、第２高調波エコー信号に基づいて、基本波エコー信号の修飾を行う。シグナルコンディショナ１１２またはフィルタ１０２と制御部１８は、本発明における信号修飾手段の実施の形態の一例である。
【００７５】
これによって、第２高調波エコー像と重複する部分では基本波エコー像の画像データが０ないし極低輝度のデータとなって、その部分に造影剤像が嵌め込まれることになり、図８に示す合成画像において第２高調波エコー像１６２１６８の表示が明瞭になる。
【００７６】
同様な処理を誘発音響信号およびサブハーモニックスエコー信号に基づいてそれぞれ行うことにより、誘発音響像１６４およびサブハーモニックスエコー像１６６の嵌め込みを行うことができる。
【００７７】
上記のような信号処理は、画像処理プロセッサ１４８を用いて行うこともできる。すなわち、音線データメモリ１４２または画像メモリ１４６に記憶されたデータについて、造影剤像データが所定の閾値を越える部分に相当する基本波エコー像の部分を消去するようにすれば、上記と同様な効果を得ることができる。
【００７８】
また、ＣＦＭ画像またはパワードップラ画像で表される造影剤像１６８の嵌め込みも同様に行うことができる。ここで、画像処理プロセッサ１４８は、本発明における信号修飾手段の実施の形態の一例である。
【００７９】
また、画像処理プロセッサ１４８で処理する場合は、造影剤像の画素と組織の断層像の画素を、足し合わせることなく混ぜ合わせるいわゆるノンアディティブ・ミキシング(non additive mixing) の手法を用いて、嵌め込みと同様の効果を得ることが可能である。
【００８０】
また、画像処理プロセッサ１４８で処理する場合は、造影剤像と重なる部分の組織の断層像を別に切り出して、例えば図１０に示すように合成画像と並べて表示することが、嵌め込みによって見えなくなる造影剤注入部位の組織像を見えるようにする点で好ましい。これも信号修飾の実施の形態である。
【００８１】
また、画像処理プロセッサ１４８を用いた場合は、造影剤像をマスク(mask)としてマスクに相当する部分の組織像を強調することもできる。すなわち、音線データメモリ１４２または画像メモリ１４６に記憶されたデータについて、造影剤像データが所定の閾値を越える部分をマスク領域とし、このマスク領域に相当する基本波エコー像の部分の輝度を上げるか、あるいは、マスク領域以外の部分の輝度を下げるようにする。これも信号修飾の実施の形態である。
【００８２】
これによって、例えば図１１に示すように、マスク領域に属する部分を強調した組織の断層像を得ることができ、造影剤注入部位の組織の断層像を特に強調した画像表示を行うことができる。強調にあたっては、造影剤像の輝度に応じた強調をかけることが、表示画像にアクセント(accent)をつける点で好ましい。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波に含まれる複数の信号を総合的に利用して撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態の一例の装置による音線走査の概念図である。
【図４】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるフィルタの通過帯域を示すグラフである。
【図６】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるドップラ処理部のブロック図である。
【図７】 本発明の実施の形態の一例の装置における画像処理部のブロック図である。
【図８】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図９】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図１０】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図１１】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【符号の説明】
２ 超音波プローブ
４ 被検体
４０ マイクロバルーン造影剤
６ 送受信部
１０ Ｂモード処理部
１２ ドップラ処理部
１４ 画像処理部
１６ 表示部
１８ 制御部
２０ 操作部
６０２ 送波タイミング発生回路
６０４ 送波ビームフォーマ
６０６ 送受切換回路
６０８ セレクタ
６１０ 受波ビームフォーマ
１００〜１０６ フィルタ
１１０〜１１６ シグナルコンディショナ
１２０ 直交検波回路
１２２ ＭＴＩフィルタ
１２４ 自己相関回路
１２６ 平均流速演算回路
１２８ 分散演算回路
１３０ パワー演算回路
１４０ バス
１４２ 音線データメモリ
１４４ ディジタル・スキャンコンバータ
１４６ 画像メモリ
１４８ 画像処理プロセッサ
２００ 放射点
２０２ 音線
２０４ 円弧
２０６ ２次元領域
２０８ 発散点
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波撮像方法および装置に関し、特に、マイクロバルーン(micro baloon)造影剤を注入した被検体についての超音波撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
造影剤を用いる超音波撮像では、直径が数μｍ程度の多数の気泡（マイクロバルーン）を液体に混入したマイクロバルーン造影剤を用い、その非直線的なエコー(echo)源性に基づく第２高調波エコーを利用して造影撮像を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波は、第２高調波エコーの他に様々な信号を含んでいる。その１つに、マイクロバルーンの破壊にともなって生じるサブハーモニックス(subharmonics)の超音波がある。これは、送波超音波の基本周波数の半分の周波数を持つ。サブハーモニックスの超音波は、特に、比較的殻が硬いマイクロバルーンが破壊する場合に顕著に発生する。
【０００４】
また、送波超音波によって誘発される音響放射(asAE : acoustically stimulated acoustic emission)がある。これは、送波超音波の周波数と相関性がない周波数を持つ超音波信号となる。
【０００５】
さらには、本発明者が発見した、仮にシンチレーション(scintillation) と呼ぶ現象に由来する信号がある。「シンチレーション」とは、エコー信号がその位相および振幅にランダム(random)な変調を受ける現象であり、エコー信号のドップラー(Doppler) として検出することができる。
【０００６】
上記のように、マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波には種々の信号が含まれるが、従来は、それらを総合的に利用して超音波撮像を行うという発想がなかった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波に含まれる複数の信号を総合的に利用して撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその両側の周波数帯域のエコーをそれぞれ画像生成に利用する、ことを特徴とする。
【０００９】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信し、それら受信信号ないしそれら受信信号に基づく信号間で信号修飾を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信し、それら受信信号間の時間差を合わせる、ことを特徴とする。
【００１１】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波し送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその両側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信する送受信手段と、前記送受信手段が受信した周波数帯域が異なる複数のエコー信号に基づいてそれぞれ画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
（５）上記の課題を解決する第５の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波し送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信する送受信手段と、前記送受信手段が受信した周波数帯域が異なる複数のエコー信号ないしそれらエコー信号に基づく信号間で信号修飾を行う信号修飾手段と、前記信号修飾を経た信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
（６）上記の課題を解決する第６の発明は、マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波を送波し送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその外側の周波数帯域のエコーをそれぞれ受信する送受信手段と、前記送受信手段が受信した周波数帯域が異なる複数のエコー信号間の時間差を合わせる時間差調整手段と、前記時間差調整手段により時間差が調整された信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
第１の発明乃至第６の発明において、前記周波数帯域が異なる複数のエコー信号に基づく画像を表示色を変えて表示することが、造影剤像の識別を容易にする点で好ましい。
【００１５】
また、第１の発明乃至第６の発明において、前記基本波の周波数帯域のエコーに基づく画像とそれ以外の周波数帯域のエコーに基づく画像とを組み合わせて表示することが体内組織に対する位置関係が明確な造影剤像を表示する点で好ましい。
【００１６】
また、第１の発明乃至第６の発明において、前記周波数帯域が異なる複数のエコー信号に基づく画像を１画面中に並べて表示することが、画像の比較対照を容易にする点で好ましい。
【００１７】
第２の発明または第５の発明において、前記信号修飾により体内組織画像への造影剤画像の嵌め込みを行うことが、造影剤画像を明瞭化する点で好ましい。
その場合、前記信号修飾により造影剤画像の嵌め込み部分における体内組織画像の切出しを行うことが、嵌め込み部分の体内組織画像を可視化する点で好ましい。
【００１８】
また、第２の発明または第５の発明において、前記信号修飾により造影剤画像をマスクとして体内組織画像を強調することが、造影剤注入部分の体内組織画像画像を明瞭化する点で好ましい。
【００１９】
（作用）
第１の発明または第４の発明では、送波超音波の基本波の周波数帯域のエコーおよびその両側の周波数帯域のエコーをそれぞれ利用して撮像を行う。
【００２０】
第２の発明または第５の発明では、周波数帯域が異なる複数のエコー信号ないしそれらエコー信号に基づく信号間で信号修飾を行い、信号修飾を経た信号に基づいて画像を生成することにより、多様な表示画像を得る。
【００２１】
第３の発明または第６の発明では、周波数帯域が異なる複数のエコー信号間で時間差を合わせることにより、相互間の位置ずれのない画像を得る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１に、超音波撮像装置のブロック(block) 図を示す。本装置は本発明の超音波撮像装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置についての実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法についての実施の形態の一例が示される。
【００２４】
（構成）
本装置の構成を説明する。図１に示すように、本装置は、超音波プローブ(probe) ２を有する。超音波プローブ２は、例えば前方に張り出した円弧に沿って形成された図示しない超音波振動子アレイ(array) を有する。すなわち、超音波プローブ２はコンベックスプローブ(convex probe)となっている。超音波プローブ２は、操作者により被検体４に当接されて使用される。被検体４には、マイクロバルーン造影剤４０が注入されている。
【００２５】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて、被検体４内に超音波を送波させるようになっている。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波した被検体４からのエコーを受信するようになっている。超音波プローブ２および送受信部６は、本発明における送受信手段の実施の形態の一例である。
【００２６】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ(beam former) ６０４に入力するようになっている。
【００２７】
送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam forming)信号、すなわち、超音波振動子アレイ中の複数の超音波トランスデューサ(transducer)を時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００２８】
送受切換回路６０６は、複数の駆動信号をセレクタ(selector)６０８に入力するようになっている。セレクタ６０８は、超音波振動子アレイの中から送波アパーチャ(aperture)を形成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動信号をそれぞれ与えるようになっている。
【００２９】
複数の超音波トランスデューサは、複数の駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって定まる。
【００３０】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、一定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換えることにより順次変更される。それによって、被検体４の内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査される。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査される。
【００３１】
セレクタ６０８は、また、超音波トランスデューサのアレイの中から受波アパーチャを形成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波トランスデューサが受波した複数のエコー信号を送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００３２】
送受切換回路６０６は、複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになっている。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー信号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上のエコー受信信号を形成するようになっている。セレクタ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査される。
【００３３】
以上の、送波タイミング発生回路６０２乃至受波ビームフォーマ６１０は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
超音波プローブ２および送受信部６によって、例えば図３に示すような走査が行われる。すなわち、同図に示すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０６がθ方向に走査され、いわゆるコンベックススキャンが行われる。音線２０２を超音波の送波方向（ｚ方向）とは反対方向に延長したとき、全ての音線が一点２０８で交わるようになっている。点２０８は全ての音線の発散点となる。
【００３４】
送受信部６はＢモード(mode)処理部１０およびドップラ(Doppler) 処理部１２に接続されている。送受信部６から出力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２に入力される。
【００３５】
Ｂモード処理部１０はＢモード画像データ(data)を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図４に示すように４系統のフィルタ(filter)１００〜１０６と、各フィルタに接続されたシグナルコンディショナ(signal conditioner)１１０〜１１６を備えている。フィルタ１００〜１０６に受波ビームフォーマ６１０の出力信号が入力される。
【００３６】
フィルタ１００〜１０６は、それぞれ、図５に示す周波数通過帯域Ｂ１〜Ｂ４を有する。帯域Ｂ１は、送波超音波の基本周波数ｆ０の半分の周波数、すなわち、サブハーモニッスに合わせてある。帯域Ｂ２は、送波超音波の基本周波数ｆ０に合わせてある。帯域Ｂ４は、送波超音波の第２高調波２ｆ０に合わせてある。帯域Ｂ３は、帯域Ｂ２とＢ４の間の帯域に合わせてある。フィルタ１００〜１０６は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
【００３７】
シグナルコンディショナ(signal conditioner)１１０〜１１６は、それぞれ、フィルタ１００〜１０６を通過した信号について、対数増幅、包絡線検波、レベル(level) 調整、遅延時間調整等の処理を行うようになっている。シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、後述の制御部１８によって制御されるようになっている。
【００３８】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、いずれも、対数増幅および包絡線検波により音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード(mode)画像データを形成するようになっている。これによって、４系統のＢモード画像データを得るようになっている。
【００３９】
Ａスコープ信号は、シグナルコンディショナ１１０〜１１６のレベル調整機能によりそのレベルが調整できるようになっている。また、遅延時間調整機能により遅延量を調整できるようになっている。
【００４０】
ドップラ処理部１２はドップラ画像データを形成するものである。ドップラ処理部１２は、図６に示すように直交検波回路１２０、ＭＴＩフィルタ(moving target indication filter) １２２、自己相関回路１２４、平均流速演算回路１２６、分散演算回路１２８およびパワー(power) 演算回路１３０を備えている。
【００４１】
ドップラ処理部１２は、直交検波回路１２０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関演算を行い、平均流速演算回路１２６で自己相関演算結果から平均流速を求め、分散演算回路１２８で自己相関演算結果から流速の分散を求め、パワー演算回路１３０で自己相関演算結果からドプラ信号のパワーを求めるようになっている。
【００４２】
これによって、被検体４内の血流やその他のドップラ信号源（以下、血流等という）の平均流速とその分散およびドプラ信号のパワーを表すそれぞれのデータ（ドップラ画像データ）が音線毎に得られる。なお、流速は音線方向の成分として得られる。流れの方向は、近づく方向と遠ざかる方向とが区別される。
【００４３】
マイクロバルーン造影剤４０も、前述の「シンチレーション」によりドップラ信号源となる。したがって、それについてのドップラ画像データも得ることができる。
【００４４】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２は画像処理部１４に接続されている。Ｂモード処理部１０、ドップラ処理部１２および画像処理部１４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２からそれぞれ入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画像およびドップラ画像を生成するものである。
【００４５】
画像処理部１４は、図７に示すように、バス(bus) １４０によって接続された音線データメモリ(data memory) １４２、ディジタル・スキャンコンバータ(digital scan converter)１４４、画像メモリ１４６および画像処理プロセッサ(prosessor) １４８を備えている。
【００４６】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２から音線毎に入力されたＢモード画像データおよびドップラ画像データは、音線データメモリ１４２にそれぞれ記憶される。
【００４７】
ディジタル・スキャンコンバータ１４４は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間のデータに変換するものである。ディジタル・スキャンコンバータ１４４によって変換された画像データは、画像メモリ１４６に記憶される。すなわち、画像メモリ１４６は物理空間の画像データを記憶する。画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すものである。データ処理については、のちにあらためて説明する。
【００４８】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。表示部１６は、カラー（color)画像が表示可能なものとなっている。
【００４９】
以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、ドップラ処理部１２、画像処理部１４および表示部１６は制御部１８に接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっている。また、制御部１８には、被制御の各部から各種の報知信号が入力されるようになっている。制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作およびドップラモード動作が遂行される。
【００５０】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操作具を備えた操作パネル(panel) で構成される。
【００５１】
（動作）
本装置の動作を説明する。操作者は、予めマイクロバルーン造影剤４０を被検体４に注入し、超音波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、操作部２０を操作して、例えばＢモードとドップラモードを併用した撮像を行う。
【００５２】
撮像は、制御部１８による制御の下で、Ｂモードとドップラモードの時分割動作により行われる。すなわち、例えばドップラモードのスキャンを数回行う度にＢモードのスキャンを１回行う割合で、Ｂモードとドップラモードの混合スキャンを行う。
【００５３】
Ｂモードにおいては、送受信部６は、超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。音線がマイクロバルーン造影剤４０の注入部位を走査したとき、エコーには、体内組織からの基本波エコーに加えて、マイクロバルーン造影剤４０からの第２高調波エコーおよび誘発音響が含まれる。また、マイクロバルーンの破壊をともなうときは、サブハーモニックスエコーも含まれる。これらのエコーの混在した信号が、送受信部６からＢモード処理部１０に入力される。
【００５４】
Ｂモード処理部１０は、フィルタ１００、１０２、１０４および１０６で、それぞれ、サブハーモニックスエコー、基本波エコー、誘発音響および第２高調波エコーを抽出する。
【００５５】
このとき、マイクロバルーンのエコー発生メカニズムにより、第２高調波エコー、サブハーモニックスエコーおよび誘発音響は、基本波エコーよりも超音波振動の半サイクルまたはそれ以上遅れて発生する。また、第２高調波エコーおよびサブハーモニックスエコーをそれぞれ抽出するフィルタ１０６および１００の狭帯域性は当然に信号の遅延量を大きくする。
【００５６】
このような遅れは、画像を形成したときの各画像間の位置ずれとなって表れるので、シグナルコンディショナ１１０〜１１６の遅延時間調整機能により、それぞれの信号の遅延時間を調整して相互間の遅れを無くす。そして、そのような信号に基づいて、それぞれのエコーに対応する４種類のＢモード画像データを形成する。シグナルコンディショナ１１０〜１１６は、本発明における時間差調整手段の実施の形態の一例である。
【００５７】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力される４種類のＢモード画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての４系統の音線データ空間が形成される。
【００５８】
ドップラモードにおいては、送受信部６は超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線当たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われる。
【００５９】
ドップラ処理部１２は、エコー受信信号を直交検波回路１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関を求め、自己相関結果から、平均流速演算回路１２６で平均流速を求め、分散演算回路１２８で分散を求め、パワー演算回路１３０でパワーを求める。
【００６０】
これらの算出値は、それぞれ、例えば血流等の平均流速とその分散およびドップラ信号のパワーを音線毎に表すドップラ画像データとなる。また、マイクロバルーン造影剤４０の「シンチレーション」を示すドップラ画像データとなる。なお、ＭＴＩフィルタ１２２でのＭＴＩ処理は１音線当たりの複数回のエコー受信信号を用いて行われる。
【００６１】
画像処理部１４は、ドップラ処理部１２から入力される音線毎のドップラ画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、ドップラ画像データについての音線データ空間が形成される。
【００６２】
画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２の４系統のＢモード画像データとドップラ画像データを、ディジタル・スキャンコンバータ１４４でそれぞれ走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。その際、ドップラ画像データを、流速に分散を加えたＣＦＭ(color flow mapping)画像用の画像データおよびパワードップラ画像用の画像データとしてそれぞれ書き込む。
【００６３】
画像処理プロセッサ１４８は、４系統のＢモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像を別々な領域に書き込む。基本波エコーによるＢモード画像は、走査面における体内組織の断層像を示すものとなる。第２高調波エコーによるＢモード画像は、走査面におけるマイクロバルーン造影剤４０の広がりを示すものとなる。誘発音響によるＢモード画像およびサブハーモニックスエコーによるＢモード画像も、走査面におけるマイクロバルーン造影剤４０の広がりをそれぞれ示すものとなる。
【００６４】
第２高調波エコーによるＢモード画像、誘発音響によるＢモード画像およびサブハーモニックスエコーによるＢモード画像は、いずれもマイクロバルーン造影剤４０の像を示すものであるが、エコーないし誘発音響の発生のメカニズム(mechanism) の相違により、それらＢモード画像はそれぞれ固有の態様を示す。この態様の相違を病理診断等に効果的に役立てることができる。
【００６５】
ＣＦＭ画像は、走査面における血流等の速度およびマイクロバルーン造影剤４０の「シンチレーション」の２次元分布を示す画像となる。パワードップラ画像は、走査面における血流等および「シンチレーション」の所在を示す画像となる。この「シンチレーション」も、マイクロバルーン造影剤４０の像を独特の態様で示すものとなり、Ｂモード画像とは異なった観点での有用性がある。
【００６６】
操作者は、操作部２０を操作して、上記のような各種のＢモード画像ないしドップラ画像を表示部１６に表示させる。すなわち、例えば図８に示すように、組織の断層像１６０と第２高調波エコー像１６２との合成画像、および、組織の断層像１６０と誘発音響像１６４との合成画像を１画面中に並べて表示させる。これにより、組織に対する位置関係が明確な造影剤像をそれぞれ得ることができる。
【００６７】
シグナルコンディショナ１１０〜１１６により遅延時間が調整されているので、画像の合成は位置ずれなしに行える。なお、位置ずれの調整は、必ずしもシグナルコンディショナ１１０〜１１６での遅延時間調整によらずとも、画像処理プロセッサ１４８によって行うようにしても良い。ここで、画像処理プロセッサ１４８は、本発明における時間差調整手段の実施の形態の一例である。
【００６８】
組織の断層像１６０、第２高調波エコー像１６２および誘発音響像１６４は、それぞれ表示の色等を違えるのが区別を容易にする点で好ましい。このような２つの態様の表示画像を比較対照することにより、病理診断等を効果的に行うことができる。
【００６９】
誘発音響像１６４は、指定によりサブハーモニックスエコー像に代えることができる。また、ＣＦＭ画像あるいはパワードップラ画像に代えることもできる。それらの画像もそれぞれ固有の色等で表示する。あるいは、それらの画像をそれぞれ組織の断層像１６０と合成して、例えば図９に示すように、全てを同一画面に並べて表示するようにしても良い。これは、比較対照による病理診断等を一層効果的に行う点で好ましい。
【００７０】
あるいは、第２高調波エコー像、誘発音響像、サブハーモニックスエコー像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像のうち、制御部１８ないし画像処理プロセッサ１４８により所定の評価基準で最も信号レベルの高いものを選び、基本波エコー像と重ね合わせて表示するようにしても良い。これは、最も明瞭な造影剤像を組織像とともに表示する点で好ましい。
【００７１】
また、造影剤として、マイクロバルーンの殻が軟らかいものと硬いものとの混合剤を用いた場合は、軟殻のマイクロバルーン造影剤像は主として第２高調波エコー像（非破壊モード像）として得られ、硬殻のマイクロバルーン造影剤像は主としてサブハーモニックスエコー像（破壊モード像）として得られる。そこで、両画像から２種類のマイクロバルーン間の相互関係等を把握し、診断に役立てることができる。
【００７２】
ところで、組織の断層像と造影剤像とを合成するにあたり、それらを単に足し合わせただけでは、たとえ表示色を違えたとしても、造影部位は必ずしも明瞭に表示されるとは限らない。そこで、造影剤像と重なる部分では画像の足し合わせではなく嵌め込みを行うようにする。
【００７３】
以下、造影剤像の嵌め込みについて説明する。造影剤像の嵌め込みの１つの態様では、制御部１８が、例えばシグナルコンディショナ１１６における第２高調波エコー信号のレベルを監視し、それが所定の閾値を越えたときはシグナルコンディショナ１１２における基本波エコー信号のレベルを０ないし極低レベルにする。あるいは、フィルタ１０２の低域のカットオフ(cut off) 周波数をｆ０よりも高くし、基本波エコー信号の通過を阻止する。
【００７４】
すなわち、第２高調波エコー信号に基づいて、基本波エコー信号の修飾を行う。シグナルコンディショナ１１２またはフィルタ１０２と制御部１８は、本発明における信号修飾手段の実施の形態の一例である。
【００７５】
これによって、第２高調波エコー像と重複する部分では基本波エコー像の画像データが０ないし極低輝度のデータとなって、その部分に造影剤像が嵌め込まれることになり、図８に示す合成画像において第２高調波エコー像１６２１６８の表示が明瞭になる。
【００７６】
同様な処理を誘発音響信号およびサブハーモニックスエコー信号に基づいてそれぞれ行うことにより、誘発音響像１６４およびサブハーモニックスエコー像１６６の嵌め込みを行うことができる。
【００７７】
上記のような信号処理は、画像処理プロセッサ１４８を用いて行うこともできる。すなわち、音線データメモリ１４２または画像メモリ１４６に記憶されたデータについて、造影剤像データが所定の閾値を越える部分に相当する基本波エコー像の部分を消去するようにすれば、上記と同様な効果を得ることができる。
【００７８】
また、ＣＦＭ画像またはパワードップラ画像で表される造影剤像１６８の嵌め込みも同様に行うことができる。ここで、画像処理プロセッサ１４８は、本発明における信号修飾手段の実施の形態の一例である。
【００７９】
また、画像処理プロセッサ１４８で処理する場合は、造影剤像の画素と組織の断層像の画素を、足し合わせることなく混ぜ合わせるいわゆるノンアディティブ・ミキシング(non additive mixing) の手法を用いて、嵌め込みと同様の効果を得ることが可能である。
【００８０】
また、画像処理プロセッサ１４８で処理する場合は、造影剤像と重なる部分の組織の断層像を別に切り出して、例えば図１０に示すように合成画像と並べて表示することが、嵌め込みによって見えなくなる造影剤注入部位の組織像を見えるようにする点で好ましい。これも信号修飾の実施の形態である。
【００８１】
また、画像処理プロセッサ１４８を用いた場合は、造影剤像をマスク(mask)としてマスクに相当する部分の組織像を強調することもできる。すなわち、音線データメモリ１４２または画像メモリ１４６に記憶されたデータについて、造影剤像データが所定の閾値を越える部分をマスク領域とし、このマスク領域に相当する基本波エコー像の部分の輝度を上げるか、あるいは、マスク領域以外の部分の輝度を下げるようにする。これも信号修飾の実施の形態である。
【００８２】
これによって、例えば図１１に示すように、マスク領域に属する部分を強調した組織の断層像を得ることができ、造影剤注入部位の組織の断層像を特に強調した画像表示を行うことができる。強調にあたっては、造影剤像の輝度に応じた強調をかけることが、表示画像にアクセント(accent)をつける点で好ましい。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、マイクロバルーン造影剤から帰投する超音波に含まれる複数の信号を総合的に利用して撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態の一例の装置による音線走査の概念図である。
【図４】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるフィルタの通過帯域を示すグラフである。
【図６】 本発明の実施の形態の一例の装置におけるドップラ処理部のブロック図である。
【図７】 本発明の実施の形態の一例の装置における画像処理部のブロック図である。
【図８】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図９】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図１０】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【図１１】 本発明の実施の形態の一例の装置における表示画像の模式図である。
【符号の説明】
２ 超音波プローブ
４ 被検体
４０ マイクロバルーン造影剤
６ 送受信部
１０ Ｂモード処理部
１２ ドップラ処理部
１４ 画像処理部
１６ 表示部
１８ 制御部
２０ 操作部
６０２ 送波タイミング発生回路
６０４ 送波ビームフォーマ
６０６ 送受切換回路
６０８ セレクタ
６１０ 受波ビームフォーマ
１００〜１０６ フィルタ
１１０〜１１６ シグナルコンディショナ
１２０ 直交検波回路
１２２ ＭＴＩフィルタ
１２４ 自己相関回路
１２６ 平均流速演算回路
１２８ 分散演算回路
１３０ パワー演算回路
１４０ バス
１４２ 音線データメモリ
１４４ ディジタル・スキャンコンバータ
１４６ 画像メモリ
１４８ 画像処理プロセッサ
２００ 放射点
２０２ 音線
２０４ 円弧
２０６ ２次元領域
２０８ 発散点
Claims (6)
- マイクロバルーン造影剤を注入した被検体に超音波プローブを用いて超音波を送波し前記被検体からのエコーを受信する送受信手段と、
前記送受信手段が受信したエコーを複数のフィルタに通過させることにより送波超音波の基本波の周波数帯域のエコー信号およびその両側の周波数帯域のエコー信号である周波数帯域が異なる前記複数のエコー信号を得て、これらのエコー信号に所定の処理を行うことにより複数系統のＢモード画像データを得るＢモード処理手段と、
前記Ｂモード処理手段から出力される音線データである複数系統のＢモード画像データに基づいて前記基本波の周波数帯域のエコー信号による基本波周波数帯域画像と前記基本波の周波数帯域より高い周波数帯域のエコー信号による高周波数帯域画像及び前記基本波の周波数帯域より低い周波数帯域のエコー信号による低周波数帯域画像のうちの少なくとも一方の画像とを生成し、前記基本波周波数帯域画像、前記基本波周波数帯域画像と前記高周波数帯域画像とを合成した画像及び前記基本波周波数帯域画像と前記低周波数帯域画像とを合成した画像のうちの少なくとも２つの画像を表示手段の１画面中に並べて表示する画像を生成する画像処理手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項１に記載の超音波撮像装置において、
前記Ｂモード処理手段における複数のフィルタは、４つのフィルタであり、それぞれ、前記送波超音波の基本波周波数を中心として所定の周波数幅を有する第１の周波数帯域、前記送波超音波の基本波の１／２の周波数を中心として所定の周波数幅を有する第２の周波数帯域、前記送波超音波の基本波の２倍の周波数を中心として所定の周波数幅を有する第３の周波数帯域、前記第１の周波数帯域と前記第３の周波数帯域との間の第４の周波数帯域を有することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項２に記載の超音波撮像装置において、
前記表示手段に表示される画像は、前記第１の周波数帯域を有するエコー信号による組織の断層像と前記第３の周波数帯域を有するエコー信号による第２高調波エコー像とを合成した合成画像と、前記組織の断層像と前記第４の周波数帯域を有するエコー信号による誘発音響像とを合成した合成画像とを１画面中に並べて表示させた画像であることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項２に記載の超音波撮像装置において、
前記表示手段に表示される画像は、前記第１の周波数帯域を有するエコー信号による組織の断層像と前記第３の周波数帯域を有するエコー信号による第２高調波エコー像とを合成した合成画像と、前記組織の断層像と前記第４の周波数帯域を有するエコー信号による誘発音響像とを合成した合成画像と、前記組織の断層像と前記第２の周波数帯域を有するエコー信号によるサブハーモニックスエコー像とを合成した合成画像と、前記組織の断層像とパワードップラ像又はＣＦＭ像とを合成した合成画像と、を１画面中に並べて表示させた画像であることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項２に記載の超音波撮像装置において、
前記表示手段に表示される画像は、前記第１の周波数帯域を有するエコー信号による組織の断層像と前記第３の周波数帯域を有するエコー信号による第２高調波エコー像とを合成した合成画像と、前記合成画像において第２高調波エコー像と重なる部分の組織の断層像を別に切り出した組織の断層像とを１画面中に並べて表示させた画像であることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項２に記載の超音波撮像装置において、
前記表示手段に表示される画像は、前記第１の周波数帯域を有するエコー信号による組織の断層像と前記第３の周波数帯域を有するエコー信号による第２高調波エコー像とを合成した合成画像と、前記合成画像おける前記第２高調波エコー像のデータが所定の閾値を超える部分をマスク領域とし、前記マスク領域に相当する前記組織の断層像の部分の輝度を上げるか又は前記マスク領域以外の部分の輝度を下げた組織の断層像とを１画面中に並べて表示させた画像であることを特徴とする超音波撮像装置。
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