JP4347954B2 - Ultrasonic imaging device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波撮像装置に関し、特に、撮像対象内の3次元領域を超音波ビーム(beam)により音線順次で走査して投影像を撮像する超音波撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
撮像対象内の3次元領域を超音波ビームにより音線順次で走査(スキャン:scan)して投影像を撮像する装置は、特開平9−243342号公報により公知である。この装置は、超音波プローブ(probe)をスキャン面に垂直な方向に移動させながら撮像対象内を逐次超音波撮像し、得られた断層像の画像データを音線方向に投影して1スライス当たり1ライン(line)の画像を形成し、このライン画像を形成順に平行に並べて投影像を形成するようにしたものである。
【0003】
ライン画像を、例えばBモード(mode)画像の最小値投影(Minimum Intensity Projection)、または、パワードップラ(power Doppler)画像ないしカラードップラ(color Doppler)画像の最大値投影(Maximum Intensity Projection)によって形成することにより、血流ないし血管を超音波プローブ側から眺めた投影画像が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
血管の造影撮像を行う場合、微小気泡(マイクロバブル:microbubble)を主体とする超音波造影剤を注入し、その特有のエコー特性を利用して撮像を行うが、マイクロバブルは超音波によって破壊され易いという性質があるので、1度スキャンしたところは再度スキャンしても十分なエコーを生じない。このため、適切な投影像が得られないことが多いという問題があった。
【0005】
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、超音波造影剤を用いた投影撮像を効果的に行う超音波撮像装置を実現することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)上記の課題を解決するための第1の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させる超音波送受信手段と、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成する断層像形成手段と、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成するライン画像形成手段と、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する投影像形成手段とを有する超音波撮像装置であって、前記超音波送受信手段に前記スライス領域の移動を実質的に前記スライス領域の厚みに相当する距離ずつ順次に行わせる制御手段を具備することを特徴とする超音波撮像装置である。
【0007】
(2)上記の課題を解決するための第2の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させる超音波送受信手段と、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成する断層像形成手段と、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成するライン画像形成手段と、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する投影像形成手段とを有する超音波撮像装置であって、前記スライス領域の移動量を検出する移動量検出手段と、前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるたびに前記超音波送受信手段に前記音線順次の走査を行わせる制御手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。
【0008】
(3)上記の課題を解決するための第3の観点での発明は、前記制御手段は前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるまでは強度を減じた超音波による音線順次の走査を前記超音波送受信手段に行わせることを特徴とする請求項2に記載の超音波撮像装置である。
【0009】
(4)上記の課題を解決するための第4の観点での発明は、前記移動量検出手段は前記強度を減じた超音波に対応するエコー受信信号に基づき前記断層像形成手段が互いに異なる時期においてそれぞれ形成した複数の断層像の相互相関に基づいて前記スライス領域の移動量を検出することを特徴とする請求項3に記載の超音波撮像装置である。
【0010】
(5)上記の課題を解決するための第5の観点での発明は、前記強度を減じた超音波は前記撮像対象内に注入された超音波造影剤を実質的に破壊しない程度の強度を持つことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の超音波撮像装置である。
【0011】
(6)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させ、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成し、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成し、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する超音波撮像方法であって、前記スライス領域の移動を実質的に前記スライス領域の厚みに相当する距離ずつ順次に行うことを特徴とする超音波撮像方法である。
【0012】
(7)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させ、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成し、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成し、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する超音波撮像方法であって、前記スライス領域の移動量を検出し、前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるたびに前記音線順次の走査を行うことを特徴とする超音波撮像方法である。
【0013】
(8)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるまでは強度を減じた超音波による音線順次の走査を行うことを特徴とする(7)に記載の超音波撮像方法である。
【0014】
(9)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記強度を減じた超音波に対応するエコー受信信号に基づき互いに異なる時期においてそれぞれ形成した複数の断層像の相互相関に基づいて前記スライス領域の移動量を検出することを特徴とする(8)に記載の超音波撮像方法である。
【0015】
(10)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記強度を減じた超音波は前記撮像対象内に注入された超音波造影剤を実質的に破壊しない程度の強度を持つことを特徴とする(8)または(9)に記載の超音波撮像方法である。
【0016】
(作用)
本発明では、スライス領域の移動を実質的にスライス領域の厚みに相当する距離ずつ順次に行う。あるいは、スライス領域の移動量が実質的にスライス領域の厚みに相当する距離になるたびに投影像撮像用の超音波ビームの走査を行う。これによって常に未スキャン領域がスキャンされ、超音波造影剤から十分なエコーを得ることができる。
【0017】
【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。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、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0018】
本装置の構成を説明する。同図に示すように、本装置は超音波プローブ2を有する。超音波プローブ2は、撮像対象100に当接されて超音波の送受波に使用される。撮像対象100は、血管に超音波造影剤110が注入されている。超音波造影剤110は例えばマイクロバブル等を主体とする造影剤である。以下、超音波造影剤を単に造影剤という。
【0019】
超音波プローブ2は、図示しない超音波トランスデューサアレイ(transducer array)を有する。超音波トランスデューサアレイは複数の超音波トランスデューサで構成される。個々の超音波トランスデューサは、例えばPZT(チタン(Ti)酸ジルコン(Zr)酸鉛(Pb))セラミックス(ceramics)等の圧電材料で構成される。
【0020】
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の超音波トランスデューサアレイを駆動して超音波ビームを送信し、また、超音波トランスデューサアレイが受波したエコー(echo)を受信する。
【0021】
送受信部6のブロック図を図2に示す。同図に示すように、送受信部6は信号発生ユニット602を有する。信号発生ユニット602は、パルス(pulse)信号を所定の周期で繰り返し発生して送波ビームフォーマ604に入力する。送波ビームフォーマ604は入力信号に基づいて送波ビームフォーミング信号を出力する。送波ビームフォーミング信号は、超音波トランスデューサアレイにおいて送信アパーチャ(aperture)を構成する複数の超音波トランスデューサに与える複数のパルス信号であり、個々のパルス信号には超音波ビームの方位および焦点に対応した遅延時間が付与される。以下、送信アパーチャを送波アパーチャという。
【0022】
送波ビームフォーマ604の出力信号は送受切換ユニット608を通じて送波アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサに駆動信号として与えられる。駆動信号が与えられた複数の超音波トランスデューサはそれぞれ超音波を発生し、それら超音波の波面合成により所定の方位への送波超音波ビームが形成される。送波超音波ビームは所定の距離に設定された焦点に収束する。
【0023】
送波超音波のエコーが、超音波プローブ2の受信アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサでそれぞれ受波される。以下、受信アパーチャを受波アパーチャという。複数の超音波トランスデューサが受波した複数のエコー受波信号は、送受切換ユニット608を通じて受波ビームフォーマ610に入力される。受波ビームフォーマ610は、エコー受信音線の方位およびエコー受信の焦点に対応した遅延を個々のエコー受波信号に付与して加算し、所定の音線および焦点に合致したエコー受信信号を形成する。
【0024】
エコー受信信号はフィルタ612によってフィルタリングされ、所定の周波数成分が抽出される。所定の周波数成分とは、例えば、送波超音波の基本周波数の2倍の周波数を持つ成分すなわち第2高調波成分である。これによって、造影剤110に特有のエコー信号が抽出される。
【0025】
なお、フィルタ612が抽出する周波数成分は第2高調波に限るものではなく、3次以上の高調波成分、または、基本周波数より周波数が低いサブハーモニクス成分、あるいは、いわゆる誘発音響放射(sAE:stimulated acoustic emission)成分等、マイクロバブルに特有のエコー成分を抽出するものであって良い。
【0026】
送波ビームフォーマ604は、送波超音波ビームの方位を順次切り換えることにより音線順次の走査を行う。受波ビームフォーマ610は、受波音線の方位を順次切り換えることにより音線順次の受波の走査を行う。これにより、送受信部6は例えば図3に示すような走査を行う。すなわち、放射点200からz方向に延びる超音波ビーム202が扇状の2次元領域206をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン(sector scan)を行う。2次元領域206は、本発明におけるスライス領域の実施の形態の一例である。
【0027】
送波および受波のアパーチャを超音波トランスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順次移動させることにより、例えば図4に示すような走査を行うことができる。すなわち、放射点200からz方向に発する超音波ビーム202が直線的な軌跡204上を移動することにより、矩形状の2次元領域206がx方向に走査され、いわゆるリニアスキャン(linear scan)が行われる。
【0028】
なお、超音波トランスデューサアレイが、超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたいわゆるコンベックスアレイ(convex array)である場合は、リニアスキャンと同様な信号操作により、例えば図5に示すように、超音波ビーム202の放射点200が円弧状の軌跡204上を移動して扇面状の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えるのはいうまでもない。
【0029】
超音波ビーム202は、これをθ方向(またはx方向、以下、θ方向で代表する)に見たとき、例えば図6に示すような厚みを持っている。超音波ビーム202の厚みは焦点220付近で最も小さくなっており、この部分の厚みtがスライスの実質的な厚みとなる。スライス厚tは、超音波ビーム202の収束度によって定まる。超音波ビーム202の収束度は超音波プローブ2の前面に設けた音響レンズ(lens)等によって定まるので、スライス厚tは既知の値となる。
【0030】
超音波プローブ2はアクチュエータ(actuator)8に連結されている。アクチュエータ8は、超音波プローブ2をθ走査方向とは直交する方向に移動させるようになっている。この方向をφ方向という。すなわち、アクチュエータ8はφ走査を行うものである。
【0031】
φ走査は、例えば図7に示すように、超音波プローブ2をθ走査と直交する方向に平行移動させることによって行われる。これによって撮像対象100の内部の3次元領域302が走査される。φ走査は、この他に、例えば図8に示すように、超音波プローブ2をφ方向に揺動させることによって行うようにしても良い。揺動の中心軸は、中心軸300で示すように、θ走査の音線の発散点208を通るようにするのがθ走査とφ走査の角度の原点を一致させる点で好ましい。なお、φ走査は、必ずしもアクチュエータ8によらず、操作者が手動で行うようにしても良い。以上の、超音波プローブ2、送受信部6およびアクチュエータ8からなる部分は、本発明における超音波送受信手段の実施の形態の一例である。
【0032】
送受信部6はBモード処理部10に接続されている。送受信部6から出力される音線ごとのエコー受信信号がBモード処理部10に入力される。Bモード処理部10は、図9に示すように対数増幅回路102と包絡線検波回路104を備えている。Bモード処理部10は、対数増幅回路102でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波回路104で包絡線検波し、音線上の造影剤110が生じる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、造影剤110に関するBモード画像データを形成する。
【0033】
Bモード処理部10は画像処理部14に接続されている。画像処理部14は、Bモード処理部10から入力されるデータに基づいてBモード画像を形成する。また、後述するように、Bモード画像に基づいてライン画像を形成し、ライン画像に基づいて投影像を形成する。
【0034】
画像処理部14は、図9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(DSC:digital scan converter)144、画像メモリ146および画像処理プロセッサ(processor)148を備えている。
【0035】
Bモード処理部10から音線ごとに入力されたBモード画像データは音線データメモリ142に記憶される。撮像対象100の走査が複数スライスについて順次に行われることにより、音線データメモリ142には複数スライスの画像データがそれぞれ記憶される。これによって、音線データメモリ142内に音線データ空間が構成される。以下、音線データメモリ142に記憶されたスライスごとの画像データを音線データフレーム(data frame)という。
【0036】
DSC144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。これによって、音線データ空間の画像データが物理空間の画像データに変換される。DSC144によって変換された画像データが画像メモリ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。
【0037】
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のデータについて所定のデータ処理を行うものである。画像処理プロセッサ148は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。画像処理プロセッサ148のデータ処理には投影像を形成するためのデータ処理が含まれる。このデータ処理については後にあらためて説明する。
【0038】
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。表示部16は例えばグラフィック・ディスプレー(graphic display)等を用いて構成される。
【0039】
以上の送受信部6、アクチュエータ8、Bモード処理部10、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。制御部18には、また、被制御の各部から例えば報知信号等各種の信号が入力される。制御部18による制御の下で超音波撮像が実行される。制御部18は、本発明における制御手段の実施の形態の一例である。
【0040】
制御部18は、送受信部6およびアクチュエータ8を制御することにより、θ走査とφ走査を協調して行わせ、θ走査の1スキャンごとにφ走査を1ピッチ(pitch)進めるようになっている。φ走査の1ピッチは、スライス厚tに等しい。このようなφ走査により、撮像対象100内で隣り合う複数のスライスが重複せずに順番に走査される。
【0041】
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。
【0042】
図11に、投影像形成に関わる画像処理プロセッサ148のブロック図を示す。同図に示すように、画像処理プロセッサ148は、断層像形成ユニット(unit)482、ライン画像形成ユニット484および投影像形成ユニット486を有する。これら各ユニットは、例えばコンピュータプログラム(computer program)等によって実現される。
【0043】
断層像形成ユニット482は、本発明における断層像形成手段の実施の形態の一例である。ライン画像形成ユニット484は、本発明におけるライン画像形成手段の実施の形態の一例である。投影像形成ユニット486は、本発明における投影像形成手段の実施の形態の一例である。
【0044】
断層像形成ユニット482はDSC144の機能を含んでおり、音線データメモリ142から読み出した音線データに基づいて、造影剤110の断層像すなわちBモード画像を形成する。このBモード画像から、ライン画像形成ユニット484がライン画像を形成する。ライン画像の形成を図12によって説明する。
【0045】
θ走査によって例えば図12に示すような断層像90iが得られたとし、この断層像90iに血管断面像92iが含まれるとする。血管断面像92iは、造影剤110のエコーによるもので信号強度の強い部分となる。
【0046】
ライン画像形成ユニット484は、断層像90iの画像データについてz方向への最大値投影を行い、ライン画像93iを求める。ライン画像93iは、投影面940にける1次元画像となる。
【0047】
次のスライスの断層像90jが得られたときも、同様にしてライン画像93jを求める。以下同様に、引き続く断層像90k,…が得られるたびに、z方向の最大値投影によるライン画像93k,…を逐次求める。
【0048】
投影像形成ユニット486は、これらライン画像93i,j,k,…をスキャンの順番に平行に並べて投影像を形成する。形成された投影像は血管920の像を投影面940に投影した画像となり、例えば図13に示すように、血管920の走行状態を超音波プローブ2側から見た像となる。
【0049】
なお、画像データの投影は、スライス面上に設定した適宜の関心領域に属する画像データのみについて行うようにしても良い。これは、例えば体内の所望の深さ範囲に位置する血管のみを投影する点で好ましい。
【0050】
本装置の動作について説明する。操作者はアクチュエータ8に連結された超音波プローブ2を撮像対象100の所望の箇所に位置決めし、操作部20を操作して撮像を行わせる。以下、制御部18による制御の下で、撮像が遂行される。
【0051】
送受信部6は超音波プローブ2を通じて音線順次で撮像対象100の内部をθ走査して逐一そのエコーを受信する。Bモード処理部10はエコー受信信号に基づいてBモード画像データを音線ごとに求める。
【0052】
画像処理部14は、Bモード処理部10から入力される音線ごとのBモード画像データを音線データメモリ142に記憶する。φ走査の進行につれて、例えば図14に概念的に示すように、3次元領域302の複数のスライス900〜910が順次に走査され、それらの画像データを記憶した複数の音線データフレームが順次音線データメモリ142内に形成される。3次元領域302には血管920が含まれる。血管920中には造影剤110が存在する。
【0053】
このような音線データに基づいて、断層像形成ユニット482が複数のスライス900〜910の断層像を形成する。複数の断層像に基づいて、ライン画像形成ユニット484がライン画像を形成し、それに基づいて投影像形成ユニット486が投影像を形成する。
【0054】
このような投影像を表示部16に表示することにより、表示画面には例えば図15に示すように、超音波プローブ2のφ走査の進行につれて、画面の上から下に向けて血管920の走行状態が次第に写し出されて行く。
【0055】
φ走査が画面の表示範囲に相当する範囲を越えた後は、図16に示すように表示画像が上方にスクロールされ、新たな画像が画面の下端から出現するとともに、画面の上端から旧い画像が退出して行く。
【0056】
ここで、θ走査とφ走査を協調して行わせ、撮像対象100内で重複せずに隣り合う複数のスライスを順番にスキャンするようにしているので、各スライスはいずれも初めてスキャンされるものとなる。したがって、いずれのスライスにおいても造影剤110から十分なエコーを得ることができる。これによって、造影剤を用いた投影撮像を適切に行うことができる。
【0057】
図17に、超音波撮像装置のブロック図を示す。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、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0058】
図17において、図1に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置では、アクチュエータ8が超音波プローブ2のφ走査を連続的に行うようになっている。φ走査の速度は一定である必要はない。アクチュエータ8は移動距離検出器82を備えている。移動距離検出器82は、本発明における移動量検出手段の実施の形態の一例である。移動距離検出器82は、アクチュエータ8による超音波プローブ2のφ走査の移動距離を検出して制御部18に報知する。
【0059】
制御部18は、移動距離検出器82が検出した超音波プローブ2のφ走査の移動距離がスライス厚tに相当する距離になるたびに送受信部6にθ走査を行わせる。これによって、撮像対象100内で重複せずに隣り合う複数のスライスを順番にスキャンすることができ、図1に示した装置と同様に、造影剤を用いた投影撮像を効果的に行うことができる。
【0060】
図18に、超音波撮像装置のブロック図を示す。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、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0061】
図18において、図1に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置でも、アクチュエータ8が超音波プローブ2のφ走査を連続的に行う。φ走査の速度は一定である必要はない。
【0062】
本装置では、さらに、制御部18により送受信部6の送波超音波の強度を強弱の2段階に切り換えるようにしている。弱い送波超音波は造影剤110を実質的に破壊しない程度のものである。制御部18は、強い超音波によるスキャンを1回行わせた後は、しばらく弱い超音波によるスキャンを行わせ、後述する条件が成立する状態になったときに再び強い超音波によるスキャンを行わせるという動作を繰り返す。
【0063】
本装置では、画像処理部14の画像処理プロセッサ148は、図19に示すような構成を有する。同図に示す構成は、相互相関演算ユニット488以外は図11に示したものと同様である。相互相関演算ユニット488は、例えばコンピュータプログラム等により実現される。
【0064】
ここでは、ライン画像形成ユニット484は、強い送波超音波でスキャンしたときの断層像に基づいてライン画像を形成するようにしている。なお、送波超音波の強弱は制御部18から通知される。
【0065】
相互相関演算ユニット488には、断層像形成ユニット482から断層像が入力される。相互相関演算ユニット488は、弱い超音波で撮像した複数の断層像について相互相関演算を行い、その結果を制御部18に報知する。なお、送波超音波の強弱は制御部18から通知される。
【0066】
φ走査の進行に伴う相互相関演算ユニット488の相互相関演算の概念図を図20に示す。同図に示すように、スライスSaを強い送波超音波でスキャンしたとすると、次回のスキャンは弱い送波超音波でスキャンする。これにより、スライスSaからφ方向に少しずれたスライスSbが弱い送波超音波でスキャンされる。スライスSbはスライスSaと重複する部分が多く、そこでは血管920中の造影剤110が前回の強い送波超音波によって破壊されあらかた消滅している。このようなスライスSbの断層像が相互相関演算ユニット488に先ず入力される。
【0067】
次のスキャンも弱い送波超音波で行われる。このとき、スライスSbからφ方向に少しずれたスライスScがスキャンされる。このスライスScの断層像が相互相関演算ユニット488に入力される。
【0068】
相互相関演算ユニット488は、スライスSbの断層像に対するスライスScの断層像の相互相関を求める。スライスScはスライスSbと重複する部分が多いので2つの断層像については高い相関が得られる。
【0069】
その次のスキャンも弱い送波超音波で行われる。これにより、スライスScからφ方向に少しずれた図示しないスライスSdがスキャンされる。このスライスSdの断層像が相互相関演算ユニット488に入力される。
【0070】
相互相関演算ユニット488は、スライスSbの断層像に対するスライスSdの断層像の相互相関を求める。スライスSdはスライスSbと重複する部分がまだ多いので比較的高い相関が得られる。この繰り返しにより、スライスSbの断層像と順次に得られる各断層像との相互相関を求めて行く。
【0071】
やがて、φ方向の移動距離がスライス厚tに相当する距離になり、スライスSjの断層像との相互相関が求められる。スライスSjでは造影剤110は大部分が実質的に未破壊である。このためスライスSjの断層像はスライスSbの断層像との相関が極めて低くなる。
【0072】
制御部18は各回の相関演算結果を監視しており、相関値が所定の閾値を割り込んだことをもって、φ走査の移動距離がスライス厚t相当の距離に達したとする。相互相関演算ユニット488および制御部18からなる部分は、本発明における移動量検出手段の実施の形態の一例である。
【0073】
この状態になったとき、制御部18はその次のスキャンを強い送波超音波で行わせる。これによりスライスSjからφ方向に少しずれたスライスSkが強い送波超音波でスキャンされる。スライスSkでは造影剤110が未破壊の状態で存在するので、強い送波超音波により適正な造影撮像を行うことができる。
【0074】
スライスSkの断層像に基づきライン画像形成ユニット484がライン画像を形成し、投影像形成ユニット486がこのライン画像をスライスSaについてのライン画像と並べて投影像を形成する。以上の動作の繰り返しにより撮像を遂行する。投影像は造影剤110が確実に存在するスライスの断層像に基づいて形成されるので、品質の良い投影像を得ることができる。
【0075】
以上、超音波プローブを機械的に変位させて3次元領域をスキャンする例について説明したが、3次元領域のスキャンはそれに限るものではなく、例えば超音波トランスデューサの2次元アレイを備えた超音波プローブにより、電子的に行うようにしても良いのはもちろんである。
【0076】
また、断層像をz方向に投影した投影像を形成する例で説明したが、投影方向はθないしx方向としても良く、要するにスライスの厚みに垂直な方向であって良い。
【0077】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、超音波造影剤を用いた投影撮像を効果的に行う超音波撮像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】図1に示した装置の送受信部のブロック図である。
【図3】図2に示した送受信部による音線走査の概念図である。
【図4】図2に示した送受信部による音線走査の概念図である。
【図5】図2に示した送受信部による音線走査の概念図である。
【図6】超音波ビームの概念図である。
【図7】図1に示した装置によるφ走査の概念図である。
【図8】図1に示した装置によるφ走査の概念図である。
【図9】図1に示した装置のBモード処理部のブロック図である。
【図10】図1に示した装置の画像処理部のブロック図である。
【図11】図10に示した画像処理プロセッサのブロック図である。
【図12】図11に示したライン画像形成ユニットによるライン画像形成の概念図である。
【図13】図11に示した投影像形成ユニットによる投影像形成の概念図である。
【図14】図1に示した装置による複数スライス走査の概念図である。
【図15】図1に示した装置による投影像表示の概念図である。
【図16】図1に示した装置による投影像表示の概念図である。
【図17】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18】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19】図18に示した装置における画像処理プロセッサのブロック図である。
【図20】図18に示した装置によるφ走査の概念図である。
【符号の説明】
2 超音波プローブ
6 送受信部
8 アクチュエータ
10 Bモード処理部
14 画像処理部
16 表示部
18 制御部
20 操作部
100 撮像対象
140 バス
142 音線データメモリ
144 DSC
146 画像メモリ
148 画像処理プロセッサ
482 断層像形成ユニット
484 ライン画像形成ユニット
486 投影像形成ユニット
488 相互相関演算ユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus, and more particularly to an ultrasonic imaging apparatus that scans a three-dimensional region in an imaging target in an acoustic ray sequence with an ultrasonic beam to capture a projected image.
[0002]
[Prior art]
An apparatus that captures a projected image by scanning a three-dimensional region within an imaging target in a ray-sequential manner with an ultrasonic beam is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-243342. This apparatus sequentially ultrasonically picks up the inside of an imaging target while moving an ultrasonic probe in a direction perpendicular to the scan plane, and projects image data of the obtained tomographic image in the sound ray direction per slice. A line image is formed, and the line images are arranged in parallel in the forming order to form a projection image.
[0003]
The line image is formed by, for example, a minimum intensity projection of a B-mode image (Minimum Intensity Projection), or a maximum value projection (Maximum Intensity Projection) of a power Doppler image or a color Doppler image (color Doppler). Thus, a projection image obtained by viewing the blood flow or blood vessel from the ultrasonic probe side is obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When blood vessel contrast imaging is performed, an ultrasound contrast agent mainly composed of microbubbles is injected, and imaging is performed using its unique echo characteristics. However, microbubbles are destroyed by ultrasound. Since it has the property of being easy, once it is scanned, sufficient echo is not generated even if it is scanned again. For this reason, there is a problem that an appropriate projection image is often not obtained.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize an ultrasonic imaging apparatus that effectively performs projection imaging using an ultrasonic contrast agent.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) According to the first aspect of the invention for solving the above-mentioned problem, the slice region in the imaging target is scanned in the sound ray sequence with ultrasonic waves and echoes are received while the slice region is moved in the thickness direction. Ultrasonic transmitting / receiving means for moving, tomographic image forming means for forming a tomographic image of the slice region based on the received echo, and projecting image data of the tomographic image in a direction perpendicular to the thickness of the slice region An ultrasonic imaging apparatus, comprising: a line image forming unit that forms a line image for the slice region; and a projection image forming unit that forms a projection image by arranging the line images in parallel in the order of formation. An ultrasonic imaging apparatus comprising: control means for causing the means to sequentially move the slice area by a distance substantially corresponding to the thickness of the slice area; It is.
[0007]
(2) According to the second aspect of the invention for solving the above-described problem, the slice region in the imaging target is scanned in a sound ray sequence with ultrasonic waves and echoes are received while the slice region is moved in the thickness direction. Ultrasonic transmitting / receiving means for moving, tomographic image forming means for forming a tomographic image of the slice region based on the received echo, and projecting image data of the tomographic image in a direction perpendicular to the thickness of the slice region An ultrasonic imaging apparatus comprising: a line image forming unit that forms a line image for the slice region; and a projection image forming unit that forms a projection image by arranging the line images in parallel in the order of formation. A moving amount detecting means for detecting a moving amount; and each time the detected moving amount becomes a value substantially corresponding to the thickness of the slice region, the sound is transmitted to the ultrasonic transmitting / receiving means. An ultrasonic imaging apparatus characterized by comprising a control means for causing the sequential scan.
[0008]
(3) In the invention according to the third aspect for solving the above-described problem, the control means reduces the intensity until the detected movement amount becomes a value substantially corresponding to the thickness of the slice region. The ultrasonic imaging apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic transmission / reception unit performs acoustic ray sequential scanning using ultrasonic waves.
[0009]
(4) According to a fourth aspect of the invention for solving the above-mentioned problem, the movement amount detecting means is a time when the tomographic image forming means are different from each other on the basis of an echo reception signal corresponding to an ultrasonic wave with reduced intensity. The ultrasonic imaging apparatus according to claim 3, wherein an amount of movement of the slice region is detected based on a cross-correlation between a plurality of tomographic images formed respectively.
[0010]
(5) The fifth aspect of the invention for solving the above-described problem is that the ultrasonic wave with the reduced intensity does not substantially destroy the ultrasonic contrast agent injected into the imaging target. The ultrasonic imaging apparatus according to claim 3, wherein the ultrasonic imaging apparatus is provided.
[0011]
(6) According to another aspect of the invention for solving the above-described problem, the slice region in the imaging target is scanned in a sound ray sequence with ultrasonic waves, and the slice region is moved in the thickness direction while receiving an echo. Forming a tomographic image of the slice region based on the received echo, projecting the image data of the tomographic image in a direction perpendicular to the thickness of the slice region, forming a line image for the slice region, An ultrasonic imaging method for forming a projection image by arranging the line images in parallel in the formation order, wherein the movement of the slice region is sequentially performed by a distance substantially corresponding to the thickness of the slice region. This is an ultrasonic imaging method.
[0012]
(7) According to another aspect of the invention for solving the above-described problem, the slice region in the imaging target is scanned in a sound ray sequence with ultrasonic waves and the slice region is moved in the thickness direction while receiving an echo. Forming a tomographic image of the slice region based on the received echo, projecting the image data of the tomographic image in a direction perpendicular to the thickness of the slice region, forming a line image for the slice region, An ultrasonic imaging method for forming a projection image by arranging the line images in parallel in the order of formation, wherein a movement amount of the slice region is detected, and the detected movement amount substantially corresponds to a thickness of the slice region. The ultrasonic imaging method is characterized in that the sound ray sequential scanning is performed each time the value is reached.
[0013]
(8) According to another aspect of the invention for solving the above-described problem, an acoustic ray generated by an ultrasonic wave with reduced intensity until the detected movement amount substantially corresponds to the thickness of the slice region. The ultrasonic imaging method according to (7), wherein sequential scanning is performed.
[0014]
(9) In another aspect of the invention for solving the above-described problem, the invention is based on cross-correlation between a plurality of tomographic images formed at different times based on echo reception signals corresponding to ultrasonic waves with reduced intensity. The ultrasonic imaging method according to (8), wherein a movement amount of the slice area is detected.
[0015]
(10) In another aspect of the invention for solving the above-described problem, the ultrasonic wave with the reduced intensity has an intensity that does not substantially destroy the ultrasonic contrast agent injected into the imaging target. The ultrasonic imaging method according to (8) or (9), wherein
[0016]
(Function)
In the present invention, the slice region is sequentially moved by a distance substantially corresponding to the thickness of the slice region. Alternatively, every time the amount of movement of the slice region becomes a distance substantially corresponding to the thickness of the slice region, scanning of an ultrasonic beam for imaging a projection image is performed. As a result, the unscanned area is always scanned, and a sufficient echo can be obtained from the ultrasound contrast agent.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of an ultrasonic imaging apparatus of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus. An example of an embodiment related to the method of the present invention is shown by the operation of the apparatus.
[0018]
The configuration of this apparatus will be described. As shown in the figure, this apparatus has an ultrasonic probe 2. The ultrasonic probe 2 is brought into contact with the imaging target 100 and used for transmitting and receiving ultrasonic waves. In the imaging object 100, an ultrasound contrast agent 110 is injected into a blood vessel. The ultrasonic contrast agent 110 is a contrast agent mainly composed of, for example, microbubbles. Hereinafter, the ultrasound contrast agent is simply referred to as a contrast agent.
[0019]
The ultrasonic probe 2 has an ultrasonic transducer array (not shown). The ultrasonic transducer array is composed of a plurality of ultrasonic transducers. Each ultrasonic transducer is made of a piezoelectric material such as PZT (titanium (Ti) zirconate (Zr) lead (Pb)) ceramics.
[0020]
The ultrasonic probe 2 is connected to the transmission / reception unit 6. The transmission / reception unit 6 drives the ultrasonic transducer array of the ultrasonic probe 2 to transmit an ultrasonic beam, and receives an echo (echo) received by the ultrasonic transducer array.
[0021]
A block diagram of the transceiver 6 is shown in FIG. As shown in the figure, the transmission / reception unit 6 includes a signal generation unit 602. The signal generation unit 602 repeatedly generates a pulse signal at a predetermined period and inputs the pulse signal to the transmission beamformer 604. The transmission beam former 604 outputs a transmission beam forming signal based on the input signal. The transmitted beam forming signal is a plurality of pulse signals given to a plurality of ultrasonic transducers constituting a transmission aperture in the ultrasonic transducer array, and each pulse signal corresponds to the direction and focus of the ultrasonic beam. Delay time is given. Hereinafter, the transmission aperture is referred to as a transmission aperture.
[0022]
An output signal of the transmission beam former 604 is given as a drive signal to a plurality of ultrasonic transducers constituting a transmission aperture through a transmission / reception switching unit 608. Each of the plurality of ultrasonic transducers to which the drive signal is given generates ultrasonic waves, and a transmission ultrasonic beam in a predetermined direction is formed by wavefront synthesis of the ultrasonic waves. The transmitted ultrasonic beam converges to a focal point set at a predetermined distance.
[0023]
The echoes of the transmitted ultrasonic waves are received by a plurality of ultrasonic transducers that constitute the reception aperture of the ultrasonic probe 2. Hereinafter, the reception aperture is referred to as a reception aperture. The plurality of echo reception signals received by the plurality of ultrasonic transducers are input to the reception beam former 610 through the transmission / reception switching unit 608. The reception beamformer 610 adds a delay corresponding to the direction of the echo reception sound ray and the focus of the echo reception to each echo reception signal and adds them to form an echo reception signal that matches the predetermined sound ray and focus. To do.
[0024]
The echo reception signal is filtered by the filter 612, and a predetermined frequency component is extracted. The predetermined frequency component is, for example, a component having a frequency twice the fundamental frequency of the transmitted ultrasonic wave, that is, a second harmonic component. Thereby, an echo signal peculiar to the contrast agent 110 is extracted.
[0025]
Note that the frequency component extracted by the filter 612 is not limited to the second harmonic, but is a third or higher harmonic component, a subharmonic component having a frequency lower than the fundamental frequency, or so-called induced acoustic radiation (sAE: stimulated). An echo component unique to microbubbles such as an acoustic emission component may be extracted.
[0026]
The transmission beam former 604 performs acoustic ray sequential scanning by sequentially switching the direction of the transmission ultrasonic beam. The receiving beamformer 610 scans received rays in a sound ray sequence by sequentially switching the directions of the received sound rays. Thereby, the transmitter / receiver 6 performs scanning as shown in FIG. 3, for example. That is, the ultrasonic beam 202 extending in the z direction from the radiation point 200 scans the fan-shaped two-dimensional region 206 in the θ direction, and performs a so-called sector scan. The two-dimensional area 206 is an example of an embodiment of a slice area in the present invention.
[0027]
When the transmission and reception apertures are formed by using a part of the ultrasonic transducer array, the apertures are sequentially moved along the array to perform scanning as shown in FIG. 4, for example. That is, when the ultrasonic beam 202 emitted from the radiation point 200 in the z direction moves on the linear locus 204, the rectangular two-dimensional region 206 is scanned in the x direction, and a so-called linear scan is performed. Is called.
[0028]
In the case where the ultrasonic transducer array is a so-called convex array formed along an arc extending in the ultrasonic transmission direction, for example, as shown in FIG. In addition, it goes without saying that the radiation point 200 of the ultrasonic beam 202 moves on the arc-shaped locus 204 and the fan-shaped two-dimensional region 206 is scanned in the θ direction, and so-called convex scan can be performed.
[0029]
The ultrasonic beam 202 has a thickness as shown in FIG. 6, for example, when viewed in the θ direction (or the x direction, hereinafter represented by the θ direction). The thickness of the ultrasonic beam 202 is the smallest in the vicinity of the focal point 220, and the thickness t of this portion becomes the substantial thickness of the slice. The slice thickness t is determined by the convergence degree of the ultrasonic beam 202. Since the convergence degree of the ultrasonic beam 202 is determined by an acoustic lens (lens) or the like provided in front of the ultrasonic probe 2, the slice thickness t is a known value.
[0030]
The ultrasonic probe 2 is connected to an actuator 8. The actuator 8 moves the ultrasonic probe 2 in a direction orthogonal to the θ scanning direction. This direction is called the φ direction. That is, the actuator 8 performs φ scanning.
[0031]
The φ scan is performed, for example, by translating the ultrasonic probe 2 in a direction orthogonal to the θ scan, as shown in FIG. As a result, the three-dimensional region 302 inside the imaging target 100 is scanned. In addition, the φ scan may be performed by swinging the ultrasonic probe 2 in the φ direction, for example, as shown in FIG. As shown by the central axis 300, it is preferable that the center axis of the oscillation should pass through the sound ray divergence point 208 of the θ scan in order to match the origins of the θ scan and φ scan angles. Note that the φ scan is not necessarily performed by the actuator 8 and may be performed manually by the operator. The portion including the ultrasonic probe 2, the transmission / reception unit 6, and the actuator 8 is an example of an embodiment of the ultrasonic transmission / reception means in the present invention.
[0032]
The transmission / reception unit 6 is connected to the B-mode processing unit 10. An echo reception signal for each sound ray output from the transmission / reception unit 6 is input to the B-mode processing unit 10. The B-mode processing unit 10 includes a logarithmic amplifier circuit 102 and an envelope detection circuit 104 as shown in FIG. The B mode processing unit 10 logarithmically amplifies the echo reception signal by the logarithmic amplifier circuit 102, envelope-detects it by the envelope detection circuit 104, and indicates a signal representing the intensity of echo generated by the contrast medium 110 on the sound ray, that is, an A scope ( (scope) signal is obtained, and B-mode image data relating to the contrast medium 110 is formed using the instantaneous amplitude of the A scope signal as a luminance value.
[0033]
The B mode processing unit 10 is connected to the image processing unit 14. The image processing unit 14 forms a B-mode image based on data input from the B-mode processing unit 10. Further, as will be described later, a line image is formed based on the B-mode image, and a projection image is formed based on the line image.
[0034]
As shown in FIG. 9, the image processing unit 14 includes a sound ray data memory 142, a digital scan converter (DSC) 144, an image memory 146, and an image connected by a bus 140. A processing processor 148 is provided.
[0035]
The B-mode image data input for each sound ray from the B-mode processing unit 10 is stored in the sound ray data memory 142. By sequentially scanning the imaging target 100 for a plurality of slices, the sound ray data memory 142 stores a plurality of slices of image data. As a result, a sound ray data space is formed in the sound ray data memory 142. Hereinafter, the image data for each slice stored in the sound ray data memory 142 will be referred to as a sound ray data frame (data frame).
[0036]
The DSC 144 converts sound ray data space data into physical space data by scan conversion. Thereby, the image data in the sound ray data space is converted into image data in the physical space. The image data converted by the DSC 144 is stored in the image memory 146. That is, the image memory 146 stores physical space image data.
[0037]
The image processor 148 performs predetermined data processing on the data in the sound ray data memory 142 and the image memory 146. The image processor 148 is configured using, for example, a computer. Data processing of the image processor 148 includes data processing for forming a projection image. This data processing will be described later.
[0038]
A display unit 16 is connected to the image processing unit 14. The display unit 16 receives an image signal from the image processing unit 14 and displays an image based on the image signal. The display unit 16 is configured using, for example, a graphic display.
[0039]
The transmission / reception unit 6, actuator 8, B-mode processing unit 10, image processing unit 14, and display unit 16 are connected to the control unit 18. The control unit 18 gives control signals to these units to control their operation. The control unit 18 also receives various signals such as a notification signal from each unit to be controlled. Ultrasonic imaging is executed under the control of the control unit 18. The control unit 18 is an example of an embodiment of control means in the present invention.
[0040]
The control unit 18 controls the transmission / reception unit 6 and the actuator 8 to coordinately perform the θ scan and the φ scan, and advances the φ scan by one pitch for every scan of the θ scan. . One pitch of φ scan is equal to the slice thickness t. By such φ scan, a plurality of adjacent slices in the imaging target 100 are scanned in order without overlapping.
[0041]
An operation unit 20 is connected to the control unit 18. The operation unit 20 is operated by an operator, and inputs desired commands and information to the control unit 18. The operation unit 20 includes, for example, an operation panel including a keyboard and other operation tools.
[0042]
FIG. 11 shows a block diagram of an image processor 148 related to projection image formation. As shown in the figure, the image processor 148 includes a tomographic image forming unit (unit) 482, a line image forming unit 484, and a projected image forming unit 486. Each of these units is realized by, for example, a computer program.
[0043]
The tomographic image forming unit 482 is an example of an embodiment of tomographic image forming means in the present invention. The line image forming unit 484 is an example of an embodiment of a line image forming unit in the present invention. The projection image forming unit 486 is an example of the embodiment of the projection image forming means in the present invention.
[0044]
The tomographic image forming unit 482 includes the function of the DSC 144 and forms a tomographic image of the contrast agent 110, that is, a B-mode image, based on the sound ray data read from the sound ray data memory 142. From this B-mode image, the line image forming unit 484 forms a line image. Line image formation will be described with reference to FIG.
[0045]
For example, it is assumed that a tomographic image 90i as shown in FIG. 12 is obtained by θ scanning, and the tomographic image 90i includes a blood vessel cross-sectional image 92i. The blood vessel cross-sectional image 92i is based on an echo of the contrast medium 110 and is a portion having a high signal intensity.
[0046]
The line image forming unit 484 projects the maximum value in the z direction on the image data of the tomographic image 90i to obtain the line image 93i. The line image 93i is a one-dimensional image on the projection plane 940.
[0047]
When the tomographic image 90j of the next slice is obtained, the line image 93j is obtained in the same manner. Similarly, each time a tomographic image 90k,... Is obtained, line images 93k,.
[0048]
The projection image forming unit 486 forms a projection image by arranging these line images 93i, j, k,... In parallel in the scan order. The formed projection image is an image obtained by projecting the image of the blood vessel 920 onto the projection surface 940. For example, as shown in FIG. 13, the travel state of the blood vessel 920 is viewed from the ultrasonic probe 2 side.
[0049]
Note that the image data may be projected only on image data belonging to an appropriate region of interest set on the slice plane. This is preferable in that, for example, only blood vessels located in a desired depth range in the body are projected.
[0050]
The operation of this apparatus will be described. The operator positions the ultrasonic probe 2 connected to the actuator 8 at a desired position of the imaging target 100 and operates the operation unit 20 to perform imaging. Hereinafter, imaging is performed under the control of the control unit 18.
[0051]
The transmission / reception unit 6 scans the inside of the imaging target 100 through the ultrasonic probe 2 in the order of sound rays, and receives the echoes one by one. The B-mode processing unit 10 obtains B-mode image data for each sound ray based on the echo reception signal.
[0052]
The image processing unit 14 stores the B-mode image data for each sound ray input from the B-mode processing unit 10 in the sound ray data memory 142. As the φ scan progresses, for example, as conceptually shown in FIG. 14, a plurality of slices 900 to 910 of the three-dimensional region 302 are sequentially scanned, and a plurality of sound ray data frames storing these image data are sequentially reproduced. It is formed in the line data memory 142. The three-dimensional region 302 includes a blood vessel 920. Contrast agent 110 is present in blood vessel 920.
[0053]
Based on such sound ray data, the tomographic image forming unit 482 forms tomographic images of a plurality of slices 900 to 910. The line image forming unit 484 forms a line image based on the plurality of tomographic images, and the projection image forming unit 486 forms a projection image based on the line image.
[0054]
By displaying such a projection image on the display unit 16, the display screen travels the blood vessel 920 from the top to the bottom of the screen as the φ scan of the ultrasonic probe 2 progresses, for example, as shown in FIG. 15. The state is gradually projected.
[0055]
After the φ scan exceeds the range corresponding to the display range of the screen, the display image is scrolled upward as shown in FIG. 16, and a new image appears from the lower end of the screen, and the old image appears from the upper end of the screen. Exit.
[0056]
Here, the θ scan and the φ scan are performed in a coordinated manner, and a plurality of adjacent slices are sequentially scanned in the imaging target 100, so that each slice is scanned for the first time. It becomes. Therefore, sufficient echoes can be obtained from the contrast medium 110 in any slice. This makes it possible to appropriately perform projection imaging using a contrast agent.
[0057]
FIG. 17 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of an ultrasonic imaging apparatus of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus. An example of an embodiment related to the method of the present invention is shown by the operation of the apparatus.
[0058]
In FIG. 17, the same parts as those shown in FIG. In this apparatus, the actuator 8 continuously performs the φ scan of the ultrasonic probe 2. The speed of φ scan need not be constant. The actuator 8 includes a movement distance detector 82. The movement distance detector 82 is an example of an embodiment of the movement amount detection means in the present invention. The moving distance detector 82 detects the moving distance of φ scanning of the ultrasonic probe 2 by the actuator 8 and notifies the control unit 18 of the detected distance.
[0059]
The control unit 18 causes the transmission / reception unit 6 to perform the θ scan every time the moving distance of the φ scanning of the ultrasonic probe 2 detected by the moving distance detector 82 becomes a distance corresponding to the slice thickness t. Thereby, it is possible to sequentially scan a plurality of adjacent slices in the imaging target 100 without overlapping, and similarly to the apparatus shown in FIG. 1, it is possible to effectively perform projection imaging using a contrast agent. it can.
[0060]
FIG. 18 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of an ultrasonic imaging apparatus of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus. An example of an embodiment related to the method of the present invention is shown by the operation of the apparatus.
[0061]
In FIG. 18, the same parts as those shown in FIG. Also in this apparatus, the actuator 8 continuously performs φ scan of the ultrasonic probe 2. The speed of φ scan need not be constant.
[0062]
In this apparatus, the control unit 18 further switches the intensity of the transmitted ultrasonic wave of the transmission / reception unit 6 between two levels of strength and weakness. The weak transmitted ultrasound is of a level that does not substantially destroy the contrast agent 110. The controller 18 scans with a strong ultrasonic wave once and then performs a scan with a weak ultrasonic wave for a while and causes a strong ultrasonic wave scan again when a condition described later is satisfied. Repeat the operation.
[0063]
In this apparatus, the image processor 148 of the image processor 14 has a configuration as shown in FIG. The configuration shown in the figure is the same as that shown in FIG. 11 except for the cross-correlation calculation unit 488. The cross correlation operation unit 488 is realized by, for example, a computer program.
[0064]
Here, the line image forming unit 484 forms a line image based on a tomographic image obtained by scanning with a strong transmitted ultrasonic wave. Note that the strength of transmitted ultrasonic waves is notified from the control unit 18.
[0065]
The cross-correlation calculation unit 488 receives a tomographic image from the tomographic image forming unit 482. The cross-correlation calculation unit 488 performs a cross-correlation calculation on a plurality of tomographic images captured with weak ultrasonic waves and notifies the control unit 18 of the result. Note that the strength of transmitted ultrasonic waves is notified from the control unit 18.
[0066]
FIG. 20 shows a conceptual diagram of the cross-correlation calculation of the cross-correlation calculation unit 488 as the φ scan progresses. As shown in the figure, if the slice Sa is scanned with strong transmitted ultrasonic waves, the next scan is performed with weak transmitted ultrasonic waves. Thereby, the slice Sb slightly shifted in the φ direction from the slice Sa is scanned with weak transmitted ultrasonic waves. The slice Sb has many overlapping portions with the slice Sa, where the contrast agent 110 in the blood vessel 920 is destroyed by the previous strong transmitted ultrasonic wave and disappears. Such a tomographic image of the slice Sb is first input to the cross-correlation calculation unit 488.
[0067]
The next scan is also performed with weak transmitted ultrasound. At this time, the slice Sc slightly shifted in the φ direction from the slice Sb is scanned. The tomographic image of this slice Sc is input to the cross-correlation calculation unit 488.
[0068]
The cross correlation calculation unit 488 obtains the cross correlation of the tomographic image of the slice Sc with respect to the tomographic image of the slice Sb. Since the slice Sc has many overlapping portions with the slice Sb, a high correlation is obtained for the two tomographic images.
[0069]
The next scan is also performed with weak transmitted ultrasound. Thereby, a slice Sd (not shown) that is slightly shifted in the φ direction from the slice Sc is scanned. The tomographic image of this slice Sd is input to the cross-correlation calculation unit 488.
[0070]
The cross correlation calculation unit 488 obtains the cross correlation of the tomographic image of the slice Sd with respect to the tomographic image of the slice Sb. Since slice Sd still has many overlapping portions with slice Sb, a relatively high correlation can be obtained. By repeating this process, the cross-correlation between the tomographic image of the slice Sb and each tomographic image obtained sequentially is obtained.
[0071]
Eventually, the moving distance in the φ direction becomes a distance corresponding to the slice thickness t, and a cross-correlation with the tomographic image of the slice Sj is obtained. In the slice Sj, most of the contrast medium 110 is substantially undestructed. For this reason, the tomogram of the slice Sj has a very low correlation with the tomogram of the slice Sb.
[0072]
The control unit 18 monitors the correlation calculation result of each time, and it is assumed that the moving distance of the φ scan reaches a distance corresponding to the slice thickness t when the correlation value has interrupted a predetermined threshold value. The portion composed of the cross-correlation calculation unit 488 and the control unit 18 is an example of the embodiment of the movement amount detection means in the present invention.
[0073]
When this state is reached, the control unit 18 causes the next scan to be performed with a strong transmitted ultrasonic wave. As a result, the slice Sk slightly shifted in the φ direction from the slice Sj is scanned with strong transmitted ultrasonic waves. In the slice Sk, the contrast agent 110 exists in an undestructed state, so that appropriate contrast imaging can be performed with strong transmitted ultrasonic waves.
[0074]
The line image forming unit 484 forms a line image based on the tomographic image of the slice Sk, and the projection image forming unit 486 forms a projection image by arranging this line image with the line image for the slice Sa. Imaging is performed by repeating the above operation. Since the projection image is formed based on the tomographic image of the slice in which the contrast medium 110 is surely present, a high-quality projection image can be obtained.
[0075]
The example in which the ultrasonic probe is mechanically displaced to scan the three-dimensional region has been described above. However, the scanning of the three-dimensional region is not limited thereto. For example, the ultrasonic probe including a two-dimensional array of ultrasonic transducers Of course, it may be performed electronically.
[0076]
Further, although an example of forming a projection image obtained by projecting a tomographic image in the z direction has been described, the projection direction may be the θ or x direction, and in short, may be a direction perpendicular to the slice thickness.
[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus that effectively performs projection imaging using an ultrasonic contrast agent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a transmission / reception unit of the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram of sound ray scanning by the transmission / reception unit shown in FIG. 2;
4 is a conceptual diagram of sound ray scanning by the transmission / reception unit shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a conceptual diagram of sound ray scanning by the transmission / reception unit shown in FIG. 2;
FIG. 6 is a conceptual diagram of an ultrasonic beam.
7 is a conceptual diagram of φ scanning by the apparatus shown in FIG. 1;
8 is a conceptual diagram of φ scanning by the apparatus shown in FIG. 1;
9 is a block diagram of a B-mode processing unit of the apparatus shown in FIG.
10 is a block diagram of an image processing unit of the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 11 is a block diagram of the image processor shown in FIG.
12 is a conceptual diagram of line image formation by the line image forming unit shown in FIG.
13 is a conceptual diagram of projection image formation by the projection image formation unit shown in FIG.
14 is a conceptual diagram of multi-slice scanning by the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
15 is a conceptual diagram of a projected image display by the apparatus shown in FIG.
16 is a conceptual diagram of a projected image display by the apparatus shown in FIG.
FIG. 17 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram of an image processor in the apparatus shown in FIG.
20 is a conceptual diagram of φ scanning by the apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
2 Ultrasonic probe 6 Transmission / reception unit 8 Actuator 10 B mode processing unit 14 Image processing unit 16 Display unit 18 Control unit 20 Operation unit 100 Imaging target 140 Bus 142 Sound ray data memory 144 DSC
146 Image memory 148 Image processor 482 Tomographic image forming unit 484 Line image forming unit 486 Projected image forming unit 488 Cross correlation operation unit

Claims (4)

造影剤が注入された撮像対象に対して超音波プローブから送波される超音波ビームを2次元領域上で走査して断層像を形成するとともに前記超音波プローブを徐々に動かして前記断層像の厚み方向において位置が異なる複数の断層像を形成することにより、前記超音波ビームの3次元領域の走査を実行する超音波撮像装置であって、
前記超音波プローブは、前記造影剤のバブルを破壊する強度が大きい超音波ビームと前記造影剤のバブルを破壊しない強度が小さい超音波ビームとを送波し、
前記撮像対象から受信したエコーに基づいて前記2次元領域の断層像を形成する断層像形成手段と、
前記強度が小さい超音波ビームを送波して形成された2つの断層像について相互相関演算を行う演算手段と、
前記強度が大きい超音波ビームを送波して形成された断層像の画像データを一定方向に投影して前記断層像についてのライン画像を形成するライン画像形成手段と、
前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する投影像形成手段と、
前記強度が大きい超音波ビームを送波して断層像を形成する次に、前記強度が小さい超音波ビームを送波して第1の断層像を形成し、前記超音波プローブを動かして、前記強度が小さい超音波ビームを送波して第2の断層像を形成し、第1及び第2の断層像について相互相関演算を行った結果、所定値以下の相関であった場合には、前記超音波プローブを動かした位置で前記強度が大きい超音波ビームを送波して断層像を形成し、所定値を超える相関であった場合には、さらに前記超音波プローブを動かして、前記強度が小さい超音波ビームを送波して第3の断層像を形成し、第1及び第3の断層像について相互相関演算を行う、ことを繰り返す制御手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。
A tomographic image is formed by scanning an ultrasonic beam transmitted from an ultrasonic probe over an imaging target into which a contrast agent has been injected over a two-dimensional region, and the ultrasonic probe is gradually moved to form an image of the tomographic image. An ultrasonic imaging apparatus that performs scanning of a three-dimensional region of the ultrasonic beam by forming a plurality of tomographic images having different positions in the thickness direction,
The ultrasonic probe transmits a high-intensity ultrasonic beam that destroys the contrast agent bubble and a low-intensity ultrasonic beam that does not destroy the contrast agent bubble,
A tomographic image forming means for forming a tomographic image of the two-dimensional region based on an echo received from the imaging target;
A calculation means for performing a cross-correlation calculation for two tomographic images formed by transmitting an ultrasonic beam having a low intensity;
Line image forming means for projecting image data of a tomographic image formed by transmitting the ultrasonic beam having a high intensity in a certain direction to form a line image for the tomographic image;
A projection image forming means for arranging the line images in parallel in the formation order to form a projection image;
The ultrasonic beam having the high intensity is transmitted to form a tomographic image. Next, the ultrasonic beam having the low intensity is transmitted to form a first tomographic image, the ultrasonic probe is moved, and the ultrasonic probe is moved. When an ultrasonic beam having a low intensity is transmitted to form a second tomographic image and the cross-correlation calculation is performed on the first and second tomographic images, When the ultrasonic probe is moved, a high-intensity ultrasonic beam is transmitted to form a tomographic image, and when the correlation exceeds a predetermined value, the ultrasonic probe is further moved to increase the intensity. Ultrasonic imaging comprising: a control unit that repeats the process of transmitting a small ultrasonic beam to form a third tomographic image, and performing a cross-correlation calculation on the first and third tomographic images. apparatus.
請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記超音波ビームが走査される2次元領域は、セクタ超音波プローブのセクタスキャンによるもの、リニアアレイ超音波プローブのリニアスキャンによるもの、又は、コンベックスアレイ超音波プローブのリニアスキャンによるものであることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1,
The two-dimensional region scanned by the ultrasonic beam is a sector scan of a sector ultrasonic probe, a linear scan of a linear array ultrasonic probe, or a linear scan of a convex array ultrasonic probe. A characteristic ultrasonic imaging apparatus.
請求項1又は請求項2に記載の超音波撮像装置において、
前記超音波ビームが走査される3次元領域は、前記超音波プローブを前記断層像の厚み方向に平行に動かすことによるもの、又は、前記超音波プローブを前記2次元領域の走査方向を回転軸として揺動させることによるものであることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The three-dimensional region in which the ultrasonic beam is scanned is obtained by moving the ultrasonic probe in parallel with the thickness direction of the tomographic image, or the ultrasonic probe is used with the scanning direction of the two-dimensional region as the rotation axis. An ultrasonic imaging apparatus characterized by being caused to swing.
請求項1〜3のいずれかに記載の超音波撮像装置において、
前記超音波プローブを動かすアクチュエータを具備することを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An ultrasonic imaging apparatus comprising an actuator for moving the ultrasonic probe.
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