JP4392091B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4392091B2 JP4392091B2 JP35878999A JP35878999A JP4392091B2 JP 4392091 B2 JP4392091 B2 JP 4392091B2 JP 35878999 A JP35878999 A JP 35878999A JP 35878999 A JP35878999 A JP 35878999A JP 4392091 B2 JP4392091 B2 JP 4392091B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode component
- negative electrode
- transducer
- positive electrode
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に、受信信号から生体組織の性状を評価するための新しい情報を演算する装置に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
従来、生体内の非線形性を画像化するために、受信信号の第2高調波を分離し、その分離した高調波成分を映像化する手法がとられている。受信信号の歪みが大きければ大きいほど第2高調波も大きくなるため、これを映像化すれば歪みに応じた映像が得られる。しかしながら、信号の歪みは第2高調波のみに生じる訳ではなく第3高調波、第4高調波なども存在し、それらの程度は歪み波形に応じて変化するものであるから、第2高調波のみを取り上げて歪みの程度を判断することはできない。
【0003】
現状の第2高調波による映像化は、歪みの程度を映像化するというよりも、サイドローブの低減や心腔内のデータの抜けの向上による画質向上に重きがおかれているようである。
【0004】
なお、特開平10−179589号公報には高調波検出が開示され、特開平5−273335号公報には送信波の制御について開示されている。
【0005】
本発明の目的は、生体等の歪み(非線形性)を高精度に検出し、それを映像化することにある。
【0006】
本発明の他の目的は、生体等の歪みを定量評価できるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)歪み抽出の原理説明
異なる2つの媒質の境界面における超音波の反射はそれぞれの媒質の固有音響インピーダンスの違いにより生じることはよく知られている。式(1)は固有インピーダンスがZ0からZ1に進入する音の反射係数を示す。
【0008】
【数1】
ここで、通常固有音響インピーダンスZは密度ρと音速cの積ρcとしては物質固有の定数として(1)式を導いているが、実際には音速cは音の進入とともにダイナミックに変化する。
【0009】
今、ある物質の体積変化と力(圧力)の関係を例えば図1のグラフのように考える。すなわち体積変化が小さいうちは僅かな力で変化が起き、体積変化が大きくなると与える力に比例していく場合である。
【0010】
この時、この物質の体積弾性率すなわち、単位体積の変化を起こすのに必要な外力は図2のように表される。圧力が小さいときには体積弾性率が小さく、圧力が大きくなると徐々に弾性率が大きくなり、ある一定圧以上では体積弾性率は一定値を示す。生体における線形領域とは、すなわちこの体積弾性率が一定の領域であり、非線形性とは体積弾性率が圧によって変化する領域に相当するものである。
【0011】
物質中を伝播する音速はこの体積弾性率K(P)と密度ρから、
【数2】
で表される。cもKも圧力の関数になるという意味でc(P),K(P)とした。すなわち、固有音響インピーダンスは、
【数3】
となる。
【0012】
生体へ音を放射した時、ある圧力の状態で微小な音が与えられると反射信号は線形動作をする。つまり、入射音の波形は維持されたまま反射信号が得られる。しかし、圧が低い状態では反射音は歪むことになる。また、強い音が照射された場合には入射音のレベルによって反射音が歪むことになる。
【0013】
図3は、入射音と固有音響インピーダンスの関係を示す。ただし、(A)及び(B)の横軸は時間軸であり、(A)の縦軸は体積弾性率の大きさを示し、(B)の縦軸は音圧を示している(横軸より上側が音圧の高い側であり、横軸より下側が音圧の低い側である)。
【0014】
図示のように、音圧の低下によって固有音響インピーダンスも小さくなり、音圧の高いところでは一定値となる。
【0015】
図4はZ1(P)>Z0のときの反射音の波形を示す。固有音響インピーダンスが小さくなるとZ0との差が小さくなるために反射音も小さくなる。そのために特に負側の波形にひずみを起こす。
【0016】
図5はZ1(P)<Z0のときの反射音の波形を示す。固有音響インピーダンスが小さくなるとZ0との差が大きくなるため反射音も大きくなる。そのために負側の波形は尖った状態にひずみ、正側の波形は頭打ちになる。
【0017】
なお、Z1(P)<Z0の場合、送信波に対して位相が反転した反射波が得られるので、図5の波形を上下反転したものが観測される。つまり、図4の波形と同様に、上側が増大し、下側が減少した波形となる。
【0018】
図5のような反射が得られた場合、正の信号と負の信号を分離し、各極性の成分に対し個別的に絶対値をとったものが図6である。これらから正側の信号のパワーのPpと負側の信号パワーPnとを求める。信号ひずみの程度はこの正負の信号パワーの差として表される。すなわち、
【数4】
が生体歪みを表す量となる。瞬時パワーを求めDを逐次演算して映像化すれば生体歪みの映像化が可能になる。また、特定領域におけるパワーを演算してDを求めれば、定量的な値として生体ひずみを評価することも可能である。
【0019】
血液のみしか存在しない心腔内ではひずみが小さく、心筋組織においてはひずみが大きい。従って、ひずみを映像化することにより抜けの良い画像を得ることができる。また、反射信号の歪み度合いは入射信号の強度にも依存する。サイドローブや多重反射など主ビーム信号に対して十分に弱い入射信号に対してはひずみが相対的に小さくなり、結果としてサイドローブなどの影響の少ない画像が得られる。
【0020】
(2)上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送受波する送受波器と、前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、前記正極成分及び前記負極成分に基づいて超音波画像を形成する画像処理回路と、を含むことを特徴とする。
【0021】
上記構成によれば、受信信号中の正極成分及び負極成分が分離され、それらに基づいて超音波画像が形成される。その場合、正極成分と負極成分との差分、正極成分と負極成分との比、正極成分と負極成分のピーク比較、などの各種の方式を利用して、2つの成分の違いを定量化することができる。
【0022】
また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送受波する送受波器と、前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、前記正極成分及び前記負極成分の差を演算する差演算回路と、前記差の演算結果に基づいて超音波画像を形成する画像処理回路と、を含むことを特徴とする。
【0023】
また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送受波する送受波器と、前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、前記正極成分のパワー及び前記負極成分のパワーを演算するパワー演算回路と、前記正極成分のパワー及び前記負極成分のパワーの差を演算する差演算回路と、前記差の演算結果に基づいて超音波画像を形成する画像処理回路と、を含むことを特徴とする。
【0024】
また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送受波する送受波器と、前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、前記正極成分及び前記負極成分に基づいて、生体組織の性状を表すエコー歪み情報を演算する演算回路と、を含むことを特徴とする。上記の演算回路は例えば歪量を表す数値などを演算するものである。
【0025】
望ましくは、前記送受波器に対して、両極パワーの対称性をもった送信信号を供給する送信部を有する。このような送信条件で超音波パルスの送信を行えば、受信信号の処理において正極成分と負極成分とを対比する場合の条件を適正化できる。なお、送信信号の正極成分及び負極成分が非対称であっても、それらのパワーなどが既知であれば、受信信号の正極成分及び負極成分に重み付けを行うことによって、2つの成分の適正な対比を行える。
【0026】
本発明によれば、生体あるいはそれに注入された超音波造影剤の歪み全体が反映された非線形情報画像を提供でき、それは単なる第2高調波画像とは異なるものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
図7には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図7はその全体構成を示すブロック図である。
【0029】
プローブ10は生体表面に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる超音波探触子である。プローブ10は複数の振動素子からなるアレイ振動子を有している。そのアレイ振動子を電子走査することによって超音波ビームが走査され、これによって走査面が形成される。この場合、電子リニア走査や電子セクタ走査などの電子走査方式を適用可能である。
【0030】
送信部12は、プローブ10に対して送信信号を供給する回路である。この送信部12の作用によって送信ビームが形成される。受信部14は、プローブ10から出力される受信信号に対して整相加算処理などの信号処理を実行する回路である。この受信部14の作用によって受信ビームが形成される。なお、この受信部14としては、いわゆるデジタルビームフォーマーの方式に基づく回路構成を採用することもできる。
【0031】
分離部16は、受信部14から出力される受信信号に対して、正極成分及び負極成分の分離を実行する回路である。例えば、受信信号をコンパレータに通過させることによって上記の成分分離を行ってもよいし、受信信号がデジタル信号であれば、閾値を適当に設定することによって正極成分及び負極成分を分離可能である。正極成分は信号処理部18に出力され、負極成分は信号処理部20に出力されている。
【0032】
信号処理部18,20はそれぞれ同一の構成を有しており、具体的には図8に示すような回路構成を有している。図8に示す構成例では、信号処理部18及び20が絶対値演算部22及びパワー演算部24によって構成されている。
【0033】
絶対値演算部22は、正極成分(又は負極成分)に対する絶対値演算を行うものであり、パワー演算部24はその絶対値演算後の成分に基づいてパワーを演算する回路である。例えば受信信号がデジタル信号である場合、このパワー演算部24は二乗平均値を演算する回路として構成される。
【0034】
図7に戻って、差分器26は、信号処理部18,20からそれぞれ出力されたパワーの差分を演算する回路である。この場合、差分演算の後に絶対値演算を実行し、その絶対値を生体歪みを表す量Dとして表示処理部28に出力してもよいし、差分演算後の符号を有する値を生体歪みを表す量Dとして表示処理部28に出力してもよい。
【0035】
表示処理部28は、生体歪みを表す量(歪み量)Dに基づいて超音波画像を形成する回路であり、例えばこの表示処理部28の作用によって断層画像上に歪み量Dがカラー表示として合成される。あるいは、その歪み量Dを二次元画像として表示するようにしてもよい。さらに、三次元表示を行うことも可能である。
【0036】
そのように形成された画像は表示部30に表示される。ちなみに、超音波画像として歪み量を表示するのではなく、歪み量を数値として表示部30に表示することも可能である。その場合、図示されていないポインティングデバイスなどによって指定された走査面上におけるアドレスの歪み量を選択的に表示するようにすればよい。上記のように、正極成分及び負極成分に対する差分が演算されるため、その差分演算を適正に行うために、送信部12からプローブ10に出力される送信信号に関してはその正極成分及び負極成分が互いに対象であるのが望ましい。
【0037】
図9及び図10にはそのような送信信号の一例が示されている。図9に示す送信波形は最初のパルス幅を有する波形であり、当該波形において正極成分及び負極成分のパワーは同一である。図9に示す送信波形はガウス分布に従った送信波形であるが、このような波形においても正極成分及び負極成分のそれら全体として両者のパワーは同一に設定されている。ちなみに、矩形波の送信パルスを生成するようにしてもよい。
【0038】
また、図示されていない制御部によって送信部12における送信パワーを生体組織の性状に応じてコントロールするようにしてもよい。また、その場合には送信パワーを生体信号に同期させて変化させるようにしてもよい。
【0039】
上記の実施形態においては、図8に示したように、各成分のパワーが演算されていたが、各成分の積分値を演算したり、あるいは各成分のピークを検出することによって各成分の比較を行ってもよい。いずれにしても受信信号の波形は生体あるいは超音波造影剤の歪み作用を反映するものであるため、正極成分及び負極成分を対比によって分析すれば、そのような歪み成分を簡易かつ的確に取り出すことが可能となる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信信号に含まれる歪み成分を高精度に検出し、それを画像化することができる。また、本発明によれば、生体歪みを定量評価可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 体積変化と圧力との関係を示す図である。
【図2】 圧力と体積弾性率との関係を示す図である。
【図3】 体積弾性率と入射波形との関係を示す図である。
【図4】 音響インピーダンスが所定の条件にある場合における反射波形を示す図である。
【図5】 音響インピーダンスが他の所定の条件にある場合における反射波形を示す図である。
【図6】 反射波形を正極成分及び負極成分に分離した状態を示す図である。
【図7】 本発明に係る超音波診断装置のブロック図である。
【図8】 信号処理部の具体的な構成例を示す図である。
【図9】 送信波形を示す波形図である。
【図10】 送信波形を示す波形図である。
【符号の説明】
10 プローブ、12 送信部、14 受信部、16 分離部、18,20 信号処理部、26 差分器、28 表示処理部、30 表示部。
Claims (5)
- 超音波を送受波する送受波器と、
前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、
前記正極成分及び前記負極成分の比較に基づいて超音波画像を形成する画像処理回路と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送受波する送受波器と、
前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、
前記正極成分及び前記負極成分の差を演算する差演算回路と、
前記差の演算結果に基づいて超音波画像を形成する画像処理回路と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送受波する送受波器と、
前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、
前記正極成分のパワー及び前記負極成分のパワーを演算するパワー演算回路と、
前記正極成分のパワー及び前記負極成分のパワーの差を演算する差演算回路と、
前記差の演算結果に基づいて超音波画像を形成する画像処理回路と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送受波する送受波器と、
前記送受波器からの受信信号を正極成分及び負極成分に分離する分離回路と、
前記正極成分及び前記負極成分の比較に基づいて、生体組織の性状又は超音波造影剤の歪み作用を表すエコー歪み情報を演算する演算回路と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の装置において、
前記送受波器に対して、パワーの両極対称性をもった送信信号を供給する送信部を有することを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35878999A JP4392091B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35878999A JP4392091B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001170058A JP2001170058A (ja) | 2001-06-26 |
JP4392091B2 true JP4392091B2 (ja) | 2009-12-24 |
Family
ID=18461126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35878999A Expired - Fee Related JP4392091B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4392091B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100679714B1 (ko) | 2005-02-07 | 2007-02-07 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 3차원 구조의 마이크로 스파이크 및 그 제조 방법 |
-
1999
- 1999-12-17 JP JP35878999A patent/JP4392091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001170058A (ja) | 2001-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5632277A (en) | Ultrasound imaging system employing phase inversion subtraction to enhance the image | |
US8002704B2 (en) | Method and system for determining contact along a surface of an ultrasound probe | |
CN109077754B (zh) | 一种测量组织力学特性参数的方法及设备 | |
EP1793343A1 (en) | Image processing system and method of enhancing the quality of an ultrasound image | |
KR101922522B1 (ko) | 전단파들을 사용하는 사운드 스피드 이미징 | |
RU2723753C1 (ru) | Способ и устройство для ультразвукового измерения и визуализации упругости биологических тканей в реальном времени | |
CN113081054B (zh) | 一种超声成像方法以及超声成像系统 | |
JP5589132B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
KR20080090888A (ko) | 초음파 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법 | |
CN110604598B (zh) | 一种超声成像方法以及超声成像系统 | |
US20200237343A1 (en) | Ultrasound elasticity measuring devices and elasticity comparative measuring methods | |
EP2157442A1 (en) | Formation of an elastic image in an ultrasound system | |
WO2020042020A1 (zh) | 一种超声弹性检测设备及剪切波弹性成像方法、装置 | |
JP7535109B2 (ja) | 超音波画像における反響アーチファクトの低減並びに関連するデバイス、システム及び方法 | |
WO2019087741A1 (ja) | 超音波診断装置、および、生体組織の物性評価方法 | |
WO2020110500A1 (ja) | 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 | |
KR100998443B1 (ko) | 스캔 변환을 고려하여 초음파 데이터를 처리하는 초음파시스템 및 방법 | |
EP2169425A2 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound diagnostic method | |
JP4392091B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
CN110710989A (zh) | 弹性成像方法、系统及计算机可读存储介质 | |
US11890133B2 (en) | Ultrasound-based liver examination device, ultrasound apparatus, and ultrasound imaging method | |
EP4252667A1 (en) | System and method for generating an ultrasound device interaction indicator | |
JP2023104734A (ja) | 超音波診断装置、及び画像処理装置 | |
CN112237445A (zh) | 一种声衰减检测方法及装置、存储介质 | |
JP2023109051A (ja) | 超音波診断装置、超音波診断方法、及び超音波診断プログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060824 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060824 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090826 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091006 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091009 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121016 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131016 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |