JP4627220B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Description

本発明は超音波診断装置に関し、被検体を構成する組織の性状特性、特に、弾性率を計測する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that measures a property characteristic of a tissue constituting a subject, particularly an elastic modulus.

超音波診断装置は、超音波を被検体に照射し、そのエコー信号に含まれる情報を解析することにより、被検体を非侵襲的に検査する。従来から広く用いられている超音波診断装置は、エコー信号の強度を対応する画素の輝度に変換することにより、被検体の構造を断層画像として得ている。これにより、被検体の内部の構造を知ることができる。また、エコー信号のドップラーシフトを検出し、被検体の運動情報、たとえば、血流情報を画像表示する超音波診断装置も用いられてきた。   The ultrasonic diagnostic apparatus irradiates a subject with ultrasonic waves and analyzes information included in the echo signal to inspect the subject non-invasively. 2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic diagnostic apparatus that has been widely used obtains the structure of a subject as a tomographic image by converting the intensity of an echo signal into the luminance of a corresponding pixel. Thereby, the internal structure of the subject can be known. In addition, an ultrasonic diagnostic apparatus that detects Doppler shift of an echo signal and displays an image of motion information of a subject, for example, blood flow information, has been used.

これに対し、近年、エコー信号の主に位相を解析することによって、被検体の組織の動きを精密に測定し、組織の歪みや弾性率、粘性率などの物理的(性状)特性を求めることが試みられている。   On the other hand, in recent years, by analyzing mainly the phase of the echo signal, the movement of the tissue of the subject is accurately measured, and physical (property) characteristics such as tissue distortion, elastic modulus, and viscosity are obtained. Has been tried.

特許文献1は、エコー信号の検波出力信号の振幅および位相を用い、被検体の瞬間的な位置を決定することによって、被検体組織の追跡を高精度に行い、拍動している心臓組織に生じている微小振動を捕らえる方法を開示している。この方法によれば、被検体に対して同じ方向にΔTの間隔をおいて超音波パルスを複数回送信し、被検体において反射した超音波をそれぞれ受信する。図9に示すように受信したエコー信号をy(t)、y(t+ΔT)、y(t+2ΔT)とする。ある深度x1から得られるエコー信号の受信時刻t1は、パルス送信時刻をt=0とすると、t1=x1/(C/2)となる。ただし、Cは音速である。このとき、y(t1)とy(t1+ΔT)の間の位相偏移をΔθ、t1付近での超音波の中心周波数をfとすると、この期間ΔTにおけるx1の移動量Δxは、以下の式(1)で表される。   Patent Document 1 uses the amplitude and phase of the detection output signal of the echo signal to determine the instantaneous position of the subject, thereby tracking the subject tissue with high accuracy and detecting the beating heart tissue. A method for capturing the minute vibrations that occur is disclosed. According to this method, ultrasonic pulses are transmitted a plurality of times at intervals of ΔT in the same direction with respect to the subject, and the ultrasonic waves reflected by the subject are received. As shown in FIG. 9, it is assumed that the received echo signals are y (t), y (t + ΔT), and y (t + 2ΔT). The reception time t1 of the echo signal obtained from a certain depth x1 is t1 = x1 / (C / 2) where the pulse transmission time is t = 0. Where C is the speed of sound. At this time, if the phase shift between y (t1) and y (t1 + ΔT) is Δθ, and the center frequency of the ultrasonic wave near t1 is f, the movement amount Δx of x1 in this period ΔT is expressed by the following equation ( 1).

Δx=−C・Δθ/4πf (1)   Δx = −C · Δθ / 4πf (1)

移動量Δxをx1に加算することで、以下の式(2)に示すように、ΔT秒後のx1の位置x1’を求めることができ、この計算を繰り返すことにより、被検体の同一部位x1を追跡していくことができる。この方法は位相差トラッキング法と呼ばれている。   By adding the movement amount Δx to x1, the position x1 ′ of x1 after ΔT seconds can be obtained as shown in the following formula (2). By repeating this calculation, the same part x1 of the subject is obtained. Can be tracked. This method is called a phase difference tracking method.

x1’=x1+Δx (2)   x1 '= x1 + Δx (2)

特許文献2は、特許文献1の方法をさらに発展させ、被検体組織、特に動脈壁の弾性率を求める方法を開示している。この方法によれば、まず、図10に示すように、探触子101から血管壁16へ向けて超音波を送信し、血管壁16上に設定した測定点AおよびBからのエコー信号を特許文献1の方法により解析することにより、測定部位AおよびBの動きを追跡する。図11は、測定点AおよびBの位置を示す追跡波形TAおよびTBを示している。また、心電波形ECGも合わせて示している。   Patent Document 2 discloses a method of further developing the method of Patent Document 1 and obtaining the elastic modulus of a subject tissue, particularly an arterial wall. According to this method, first, as shown in FIG. 10, an ultrasonic wave is transmitted from the probe 101 to the blood vessel wall 16, and echo signals from the measurement points A and B set on the blood vessel wall 16 are patented. By analyzing according to the method of Document 1, the movement of the measurement sites A and B is tracked. FIG. 11 shows tracking waveforms TA and TB indicating the positions of the measurement points A and B. An electrocardiographic waveform ECG is also shown.

図11に示すように、追跡波形TAおよびTBは心電波形ECGに一致した周期性を有している。これは、心臓の心拍周期に一致して、動脈が拡張および収縮することを示している。具体的には、心電波形ECG中にR波と呼ばれる大きなピークが見られる際、心臓の収縮が開始し、心臓の収縮によって、動脈中に血液が押し出される。この際の血液変化によって急激に血管が拡張する。したがって、心電波形ECGにR波が現れた後、追跡波形TAおよびTBも急激に立ち上がり、動脈が急激に拡張する。その後、心臓はゆっくり拡張するので、追跡波形TAおよびTBも徐々に立ち下がり、動脈血管がゆっくり収縮する。このような動きを動脈は繰り返している。   As shown in FIG. 11, the tracking waveforms TA and TB have a periodicity that matches the ECG waveform ECG. This indicates that the artery expands and contracts in line with the heart cycle of the heart. Specifically, when a large peak called an R wave is seen in the electrocardiogram waveform ECG, the contraction of the heart starts, and blood is pushed out into the artery by the contraction of the heart. The blood vessel rapidly expands due to the blood change at this time. Therefore, after the R wave appears in the electrocardiogram waveform ECG, the tracking waveforms TA and TB also rise rapidly, and the artery expands rapidly. Thereafter, as the heart expands slowly, the tracking waveforms TA and TB also gradually fall, and the arterial blood vessels slowly contract. The artery repeats this movement.

追跡波形TAおよびTBの差は測定点AB間の厚さ変化波形Wとなる。厚さ変化波形WはAB間の歪み波形とみなすこともできる。最大厚さ変化量ΔWは、厚さ変化波形Wの最大値Wmaxと最小値Wminとの差から求めることができる。   The difference between the tracking waveforms TA and TB is a thickness change waveform W between the measurement points AB. The thickness change waveform W can also be regarded as a distortion waveform between AB. The maximum thickness change amount ΔW can be obtained from the difference between the maximum value Wmax and the minimum value Wmin of the thickness change waveform W.

ΔW=Wmax−Wmin (3)   ΔW = Wmax−Wmin (3)

測定点AB間の初期化時の基準厚さをWsとすると、測定点AB間の最大歪み量εは以下のようになる。   If the reference thickness at the time of initialization between the measurement points AB is Ws, the maximum strain amount ε between the measurement points AB is as follows.

ε=ΔW/Ws (4)   ε = ΔW / Ws (4)

また、血圧計などを用いて、このときの被検体の最高血圧Pmaxおよび最低血圧Pminを測定する。血圧差ΔPは以下の式で表される。   Further, the maximum blood pressure Pmax and the minimum blood pressure Pmin of the subject at this time are measured using a blood pressure monitor or the like. The blood pressure difference ΔP is expressed by the following equation.

ΔP=Pmax−Pmin (5)   ΔP = Pmax−Pmin (5)

最大歪み量εは、血圧差ΔPにより発生したものと考えられる。弾性率Erは応力を歪みで除した値として定義されるので、測定点AB間の弾性率Erは以下の式で表される。   The maximum strain amount ε is considered to have occurred due to the blood pressure difference ΔP. Since the elastic modulus Er is defined as a value obtained by dividing the stress by the strain, the elastic modulus Er between the measurement points AB is expressed by the following equation.

Er=ΔP/ε=ΔP・Ws/ΔW=ΔP・Ws/(Wmax−Wmin) (6)   Er = ΔP / ε = ΔP · Ws / ΔW = ΔP · Ws / (Wmax−Wmin) (6)

非特許文献1は、血管が不均一な厚さをもつ管とした場合において、各部の弾性率を最大歪み量εおよび血圧差ΔPを用いて算出する方法を開示している。   Non-Patent Document 1 discloses a method of calculating the elastic modulus of each part using the maximum strain amount ε and the blood pressure difference ΔP when the blood vessel is a tube having a non-uniform thickness.

これらの演算を断層画像上の複数点に対して行うことにより、弾性率Erの分布画像が得られる。図10に示すように、血管壁16中に粥腫11が生じている場合、粥腫とその周りの血管壁組織とでは弾性率が異なる。したがって、弾性率の分布画像が得られれば粥腫の生成やその位置を診断することが可能となる。
特開平10−5226号公報 特開2000−229078号公報 長谷川他著「不均一な壁厚を有する管の局所壁弾性率の計測法」、J Med Ultrasonics Vol.28 No.1(2001)
By performing these calculations on a plurality of points on the tomographic image, a distribution image of the elastic modulus Er is obtained. As shown in FIG. 10, when the atheroma 11 occurs in the blood vessel wall 16, the elastic modulus is different between the atheroma and the surrounding vascular wall tissue. Therefore, if an elastic modulus distribution image is obtained, it is possible to diagnose the generation and position of atheroma.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-5226 JP 2000-229078 A Hasegawa et al., “Measuring method of local wall elastic modulus of pipe with non-uniform wall thickness”, J Med Ultrasonics Vol.28 No.1 (2001)

しかしながら、従来技術による弾性率の測定方法は、厚さ変化波形Wの最大値Wmaxと最小値Wminとの差を用いて弾性率を測定するため、ノイズ耐性が低いという問題がある。たとえば、図12に示す厚さ変化波形Wが得られた場合、時刻t1およびt2のときの値をそれぞれ最大値Wmaxおよび最小値Wminとして弾性率を求める。しかし、図に示すように、時刻t2における厚さ変化波形Wの値はノイズが混入しており、正しい値ではない。   However, the elastic modulus measurement method according to the conventional technique has a problem that noise resistance is low because the elastic modulus is measured using the difference between the maximum value Wmax and the minimum value Wmin of the thickness change waveform W. For example, when the thickness change waveform W shown in FIG. 12 is obtained, the elastic modulus is obtained with the values at times t1 and t2 as the maximum value Wmax and the minimum value Wmin, respectively. However, as shown in the figure, the value of the thickness change waveform W at time t2 is not correct because noise is mixed therein.

また、診断を行う上で、弾性率の特異な領域が診断対象の器官内にあるかどうかが重要である。しかし、Bモード断層画像は、測定対象領域内のすべての器官が判別できるように被検体を表示できず、対象器官の位置および範囲を特定できない場合がある。さらに、弾性率と組織とは必ずしも1対1には対応しないため、弾性率断層像を用いても対象器官の位置および範囲を特定できない場合がある。   In making a diagnosis, it is important whether or not a region having a specific elastic modulus is present in the organ to be diagnosed. However, in the B-mode tomographic image, the subject cannot be displayed so that all the organs in the measurement target region can be identified, and the position and range of the target organ may not be specified. Furthermore, since the elastic modulus and the tissue do not necessarily correspond one-to-one, the position and range of the target organ may not be specified using the elastic modulus tomogram.

本発明は、このような従来技術の問題を解決し、ノイズの影響を低減し、高い精度で弾性特性を計測することが可能であり、さらには、組織同定をも可能とする超音波診断装置を提供することを目的とする。   The present invention solves such problems of the prior art, reduces the influence of noise, can measure elastic characteristics with high accuracy, and further enables tissue identification. The purpose is to provide.

本発明の超音波診断装置は、複数の異なる組織を含んでおり、応力によって周期的に変形する被検体へ超音波を送信するために、探触子を駆動する駆動信号を生成する送信部と、前記超音波が前記被検体において反射することにより得られるエコーを前記探触子により受信し、受信エコー信号を生成する受信部と、前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の任意の2つの測定部位間の距離変化を示す厚さ変化波形を算出する演算部と、前記複数の組織にそれぞれ対応した複数の基準波形を生成する基準波形発生部と、各基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形と各基準波形とが一致する度合いを示す指標を算出する厚さ変化量推定部と、前記指標に基づいて、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織が前記複数の組織のいずれに該当するかを判定する組織判定部とを備える。   An ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a transmission unit that generates a drive signal for driving a probe in order to transmit ultrasonic waves to a subject that includes a plurality of different tissues and periodically deforms due to stress. , An echo obtained by reflecting the ultrasonic wave at the subject is received by the probe, and a receiving unit that generates a received echo signal; and any two in the subject based on the received echo signal A calculation unit for calculating a thickness change waveform indicating a distance change between two measurement sites, a reference waveform generation unit for generating a plurality of reference waveforms respectively corresponding to the plurality of tissues, each reference waveform and the thickness change waveform And a thickness change amount estimation unit that calculates an index indicating the degree of coincidence between the thickness change waveform and each reference waveform, and the thickness change waveform is given based on the index 2 Between two measurement sites Organization and a determining tissue determining unit for determining corresponds to any of the plurality of tissue.

ある好ましい実施形態において、前記厚さ変化量推定部は、前記厚さ変化波形および前記各基準波形の一方と、係数を乗じた他方との整合残差が最小となるように、前記係数および前記係数を用いた場合の整合残差をそれぞれ算出し、前記係数および前記基準波形の振幅から、各基準波形を用いた場合における厚さ変化波形の最大厚さ変化量を求め、前記組織判定部へ出力する。   In a preferred embodiment, the thickness change amount estimation unit is configured so that the matching residual between one of the thickness change waveform and each of the reference waveforms and the other multiplied by the coefficient is minimized. A matching residual when using a coefficient is calculated, and the maximum thickness change amount of the thickness change waveform when each reference waveform is used is determined from the coefficient and the amplitude of the reference waveform, and then sent to the tissue determination unit Output.

ある好ましい実施形態において、前記厚さ変化量推定部は、前記各整合残差を前記指標として前記組織判定部へ出力し、前記組織判定部は、最も小さい整合残差が得られた基準波形に対応する組織を前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織として判定し、その基準波形を用いて得られた最大厚さ変化量を出力する。   In a preferred embodiment, the thickness variation estimation unit outputs each matching residual as the index to the tissue determination unit, and the tissue determination unit generates a reference waveform from which the smallest matching residual is obtained. The corresponding tissue is determined as a tissue between two measurement sites given the thickness change waveform, and the maximum thickness change amount obtained using the reference waveform is output.

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記被検体の変形周期において生じる前記応力の応力差の情報および前記組織判定部から出力される最大厚さ変化量に基づいて弾性率を求める弾性率算出部をさらに備える。   In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus obtains an elastic modulus based on information on a stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and a maximum thickness change amount output from the tissue determination unit. A calculation unit is further provided.

ある好ましい実施形態において、前記基準波形発生部は、前記各基準波形のデータを記憶した記憶部を含む。   In a preferred embodiment, the reference waveform generation unit includes a storage unit that stores data of each reference waveform.

ある好ましい実施形態において、前記基準波形は、あらかじめ複数の被検体の前記複数の組織から取得した厚さ変化波形を平均したものである。   In a preferred embodiment, the reference waveform is an average of thickness change waveforms acquired in advance from the plurality of tissues of a plurality of subjects.

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記組織判定部で判定した結果に基づき、前記弾性率を表示するための画像データを生成する画像処理部をさらに含む。   In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus further includes an image processing unit that generates image data for displaying the elastic modulus based on a result determined by the tissue determination unit.

ある好ましい実施形態において、前記組織判定部は、前記各整合残差が所定の値より大きい場合、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織は、前記複数の組織のいずれでもないと判定する。   In a preferred embodiment, the tissue determination unit, when each of the matching residuals is larger than a predetermined value, the tissue between the two measurement sites given the thickness change waveform is not any of the plurality of tissues Is determined.

本発明の超音波診断装置の制御方法は、超音波診断装置の制御部による超音波診断装置の制御方法であって、探触子を駆動して超音波を送信するステップ(A)と、複数の異なる組織を含んでおり、応力によって周期的に変形する被検体において前記超音波が反射することにより得られるエコーを前記探触子により受信するステップ(B)と、前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の任意の2つの測定部位間の距離変化を示す厚さ変化波形を算出するステップ(C)と、前記複数の組織にそれぞれ対応した複数の基準波形を生成するステップ(D)と、各基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形と各基準波形とが一致する度合いを示す指標を算出するステップ(E)と、前記指標に基づいて、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織が前記複数の組織のいずれに該当するかを判定するステップ(F)とを包含する。   The method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is a method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus by a control unit of the ultrasonic diagnostic apparatus, and includes a step (A) of driving a probe and transmitting ultrasonic waves, (B) receiving by the probe an echo obtained by reflection of the ultrasonic wave in a subject that includes a different tissue and periodically deformed by stress, and based on the received echo signal A step (C) of calculating a thickness change waveform indicating a change in distance between any two measurement sites in the subject, and a step (D) of generating a plurality of reference waveforms respectively corresponding to the plurality of tissues. A step (E) of calculating an index indicating a degree of coincidence between the thickness change waveform and each reference waveform by comparing each reference waveform with the thickness change waveform; and thickness It encompasses and determining (F) or tissue between two measurement sites gave of waveform corresponds to one of the plurality of tissue.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(E)は、前記厚さ変化波形および前記各基準波形の一方と、係数を乗じた他方との整合残差が最小となるように、前記係数および前記係数を用いた場合の整合残差をそれぞれ算出し、前記係数および前記基準波形の振幅から、各基準波形を用いた場合における厚さ変化波形の最大厚さ変化量を求める。   In a preferred embodiment, the step (E) sets the coefficient and the coefficient so that a matching residual between one of the thickness change waveform and each reference waveform and the other multiplied by the coefficient is minimized. The matching residuals when used are respectively calculated, and the maximum thickness change amount of the thickness change waveform when each reference waveform is used is obtained from the coefficient and the amplitude of the reference waveform.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(E)において前記各整合残差を前記指標として出力し、前記ステップ(F)は、最も小さい整合残差が得られた基準波形に対応する組織を前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織として判定し、その基準波形を用いて得られた最大厚さ変化量を出力する。   In a preferred embodiment, each matching residual is output as the index in the step (E), and the step (F) determines the thickness of the tissue corresponding to the reference waveform from which the smallest matching residual is obtained. A change waveform is determined as a tissue between two measurement sites, and the maximum thickness change amount obtained using the reference waveform is output.

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記被検体の変形周期において生じる前記応力の応力差の情報および前記ステップ(F)において求めた最大厚さ変化量に基づいて弾性率を求めるステップ(G)をさらに包含する。   In a preferred embodiment, the control method includes a step (G) of obtaining an elastic modulus based on information on a stress difference between the stresses generated in the deformation cycle of the subject and the maximum thickness change obtained in the step (F). Is further included.

ある好ましい実施形態において、前記基準波形は、あらかじめ複数の被検体の前記複数の組織から取得した厚さ変化波形を平均したものである。   In a preferred embodiment, the reference waveform is an average of thickness change waveforms acquired in advance from the plurality of tissues of a plurality of subjects.

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記ステップ(F)における判定した結果に基づき、前記弾性率を表示するための画像データを生成するステップ(H)をさらに包含する。   In a preferred embodiment, the control method further includes a step (H) of generating image data for displaying the elastic modulus based on the determination result in the step (F).

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(F)は、前記各整合残差が所定の値より大きい場合、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織は、前記複数の組織のいずれでもないと判定する。   In a preferred embodiment, in the step (F), when each of the matching residuals is larger than a predetermined value, the tissue between the two measurement sites given the thickness change waveform may be any of the plurality of tissues. Judge that there is no.

本発明によれば、基準波形および厚さ変化波形を比較することにより、最大厚さ変化量を推定する。波形を比較することにより厚さ変化波形に突発的なノイズなどが重畳しても、より正確な最大厚さ変化量および弾性率を求めることが可能となる。また、求めた弾性率がどの組織から得られたものであるかを判定するため、弾性率を測定した部位の組織同定も可能となる。したがって、本発明の超音波診断装置によれば、高い精度で弾性率を測定し、さらには測定した部位の組織も高い精度で特定することが可能となる。   According to the present invention, the maximum thickness change amount is estimated by comparing the reference waveform and the thickness change waveform. Even if sudden noise or the like is superimposed on the thickness change waveform by comparing the waveforms, a more accurate maximum thickness change amount and elastic modulus can be obtained. Further, since it is determined from which tissue the obtained elastic modulus is obtained, tissue identification of the site where the elastic modulus is measured is also possible. Therefore, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the elastic modulus can be measured with high accuracy, and the tissue of the measured site can be identified with high accuracy.

以下、本発明による超音波診断装置の実施形態を説明する。図1は、超音波診断装置201の構成を示すブロック図である。超音波診断装置201は、送信部102、受信部103、演算部151、基準波形発生部117、厚さ変化量推定部118および組織判定部172を備えている。また、これら超音波診断装置201の各構成要素を制御するために、超音波診断装置201は制御部100を備えている。   Hereinafter, embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 201. The ultrasonic diagnostic apparatus 201 includes a transmission unit 102, a reception unit 103, a calculation unit 151, a reference waveform generation unit 117, a thickness change amount estimation unit 118, and a tissue determination unit 172. In addition, in order to control each component of the ultrasonic diagnostic apparatus 201, the ultrasonic diagnostic apparatus 201 includes a control unit 100.

送信部102は、制御部100の指令に基づいて、探触子101を所定のタイミングで駆動する駆動信号を生成する。探触子101は駆動信号に基づいて、超音波を送信する。送信された超音波は、応力によって周期的に変形している被検体へ到達し、被検体の内部において反射する。本実施形態では、被検体は動脈血管の血管壁を含み、超音波診断装置201は血管壁の弾性率を求める。動脈血管には心周期に一致した周期で血液が流れるため、血液から受ける応力によって血管壁は周期的に変形する。   The transmission unit 102 generates a drive signal for driving the probe 101 at a predetermined timing based on a command from the control unit 100. The probe 101 transmits an ultrasonic wave based on the drive signal. The transmitted ultrasonic wave reaches the subject that is periodically deformed by the stress and is reflected inside the subject. In this embodiment, the subject includes a blood vessel wall of an arterial blood vessel, and the ultrasonic diagnostic apparatus 201 obtains the elastic modulus of the blood vessel wall. Since blood flows in the arterial blood vessel in a cycle that matches the cardiac cycle, the blood vessel wall is periodically deformed by the stress received from the blood.

受信部103は、被検体から反射するエコーを探触子101によって受信する。具体的には、エコーを探触子101が電気信号に変換し、受信部103は、電気信号を増幅して、受信エコー信号を生成する。また、受信エコー信号をデジタル信号に変換する。   The receiving unit 103 receives an echo reflected from the subject by the probe 101. Specifically, the probe 101 converts the echo into an electrical signal, and the receiving unit 103 amplifies the electrical signal to generate a received echo signal. Also, the received echo signal is converted into a digital signal.

送信部102および受信部103は、好ましくは、遅延時間制御部を含んでおり、駆動信号や受信エコー信号の遅延時間を制御することにより、被検体を走査するように超音波を送信し、所定の位置および方向からの超音波のみを検出する。また、探触子101は複数の超音波振動子が配列されたアレイ振動子を含むことが好ましい。   The transmission unit 102 and the reception unit 103 preferably include a delay time control unit, and transmits ultrasonic waves so as to scan the subject by controlling the delay time of the drive signal and the reception echo signal. Only ultrasonic waves from the position and direction are detected. The probe 101 preferably includes an array transducer in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged.

演算部151は、受信エコー信号を解析することにより、被検体の複数の測定部位の動きを追跡する。そして、被検体中の任意の2つの測定部位間の距離変化である厚さ変化波形を生成する。このために、演算部151は移動波形算出部115と厚さ変化波形算出部116とを含む。移動波形算出部115は、受信エコー信号を受け取って、被検体中に設定した複数の測定部位の位置変化である移動波形を式(1)および(2)にしたがって算出する。厚さ変化波形算出部116は、複数の測定部位から選ばれる2つの間の距離変化を示す厚さ変化波形を2つの測定部位の移動波形の差を求めることによって算出する。   The computing unit 151 tracks the movements of a plurality of measurement parts of the subject by analyzing the received echo signal. And the thickness change waveform which is the distance change between the arbitrary two measurement parts in a subject is produced | generated. For this purpose, the calculation unit 151 includes a movement waveform calculation unit 115 and a thickness change waveform calculation unit 116. The movement waveform calculation unit 115 receives the received echo signal, and calculates a movement waveform that is a change in position of a plurality of measurement sites set in the subject according to equations (1) and (2). The thickness change waveform calculation unit 116 calculates a thickness change waveform indicating a change in distance between two selected from a plurality of measurement sites by obtaining a difference between the movement waveforms of the two measurement sites.

測定部位は、送信する超音波の周波数などによって定まる解像度に応じて、1つの超音波ビーム上に複数設定することができる。したがって、超音波ビームを走査させることによって、2次元に配列された測定部位の各移動波形を取得することができる。   A plurality of measurement sites can be set on one ultrasonic beam according to the resolution determined by the frequency of ultrasonic waves to be transmitted. Therefore, by moving the ultrasonic beam, it is possible to acquire each movement waveform of the measurement sites arranged in two dimensions.

基準波形発生部117は、基準波形を生成する。この基準波形は、厚さ変化波形算出部116において算出する厚さ変化波形の基準となるものである。基準波形は、被検体中の測定対象領域に含まれる異なる組織ごとに用意される。本実施形態では、基準波形はあらかじめ計測などによって求められており、基準波形のデータが基準波形発生部117に設けられた半導体メモリなどの記憶部に記憶されている。   The reference waveform generation unit 117 generates a reference waveform. This reference waveform is a reference for the thickness change waveform calculated by the thickness change waveform calculation unit 116. The reference waveform is prepared for each different tissue included in the measurement target region in the subject. In the present embodiment, the reference waveform is obtained in advance by measurement or the like, and the reference waveform data is stored in a storage unit such as a semiconductor memory provided in the reference waveform generation unit 117.

厚さ変化量推定部118は、以下において詳細に説明するように、厚さ変化波形算出部116から得られる厚さ変化波形と基準波形発生部117から得られる各基準波形とを比較することによって、厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出し、またこれら2つの波形がどの程度一致しているかを示す指標を算出する。より具体的には、厚さ変化量推定部118は、厚さ変化波形および基準波形の一方と、係数を乗じた他方との整合残差が最小となるように係数およびその係数を用いた場合の整合残差とを算出する。そして、係数および基準波形の振幅から厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出する。算出した各基準波形を用いた場合における最大厚さ変化量と整合残差とは組織判定部172へ出力される。   As will be described in detail below, the thickness change amount estimation unit 118 compares the thickness change waveform obtained from the thickness change waveform calculation unit 116 with each reference waveform obtained from the reference waveform generation unit 117. The maximum thickness change amount of the thickness change waveform is calculated, and an index indicating how much the two waveforms match is calculated. More specifically, the thickness variation estimation unit 118 uses the coefficient and the coefficient so that the matching residual between one of the thickness variation waveform and the reference waveform and the other multiplied by the coefficient is minimized. The matching residual is calculated. Then, the maximum thickness change amount of the thickness change waveform is calculated from the coefficient and the amplitude of the reference waveform. The maximum thickness change amount and matching residual when each calculated reference waveform is used are output to the tissue determination unit 172.

組織判定部172は、厚さ変化波形と各基準波形との一致度を示す指標である各基準波形を用いて算出された整合残差に基づいて、厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織が被検体中のどの組織であるか判定する。より具体的には、もっとも小さい整合残差が得られた基準波形に対応する組織を厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織であると判定する。また、その基準波形を用いて得られた最大厚さ変化量を出力する。   The tissue determination unit 172 includes two measurement sites that give the thickness change waveform based on the matching residual calculated using each reference waveform that is an index indicating the degree of coincidence between the thickness change waveform and each reference waveform. It is determined which tissue in the subject is in between. More specifically, the tissue corresponding to the reference waveform from which the smallest matching residual is obtained is determined as the tissue between two measurement sites to which the thickness change waveform is given. Further, the maximum thickness variation obtained using the reference waveform is output.

超音波診断装置201は、好ましくは、組織判定部172から出力された最大厚さ変化量から弾性率を算出する弾性率算出部120をさらに備える。弾性率算出部120は、血圧計119など被検体に加えられた応力に関する情報を受け取る。たとえば、血圧計から、最高血圧と最低血圧との血圧差ΔPを受け取る。そして、式(6)にしたがって、血圧差ΔPと最大厚さ変化量ΔWとから弾性率Erを求める。ここで基準厚さWsは、厚さ変化波形を求めた2つの測定部位間の距離(たとえば400μm)であり、厚さ変化波形算出部116で選択した2つの測定部位の位置に応じて、あらかじめ設定される。このようにして、被検体の弾性率を求めることができる。   The ultrasonic diagnostic apparatus 201 preferably further includes an elastic modulus calculation unit 120 that calculates an elastic modulus from the maximum thickness change amount output from the tissue determination unit 172. The elastic modulus calculation unit 120 receives information related to stress applied to the subject such as the sphygmomanometer 119. For example, the blood pressure difference ΔP between the maximum blood pressure and the minimum blood pressure is received from the sphygmomanometer. Then, the elastic modulus Er is obtained from the blood pressure difference ΔP and the maximum thickness change amount ΔW according to the equation (6). Here, the reference thickness Ws is a distance (for example, 400 μm) between the two measurement parts for which the thickness change waveform is obtained, and is determined in advance according to the positions of the two measurement parts selected by the thickness change waveform calculation unit 116. Is set. In this way, the elastic modulus of the subject can be obtained.

求めた弾性率は被検体の断層画像とともに表示することが好ましい。これにより、測定部位の位置を分りやすく示すことができるからである。このために、超音波診断装置201は、断層画像生成部104と、画像処理部105と、画像表示部106とをさらに備えていることが好ましい。断層画像生成部104は、フィルタおよび振幅検出器を含み、受信部103から受け取った受信エコー信号の振幅を主として解析し、被検体の内部の構造を画像化した断層画像の画像信号を生成する。   The obtained elastic modulus is preferably displayed together with the tomographic image of the subject. This is because the position of the measurement site can be easily shown. Therefore, it is preferable that the ultrasonic diagnostic apparatus 201 further includes a tomographic image generation unit 104, an image processing unit 105, and an image display unit 106. The tomographic image generation unit 104 includes a filter and an amplitude detector, mainly analyzes the amplitude of the received echo signal received from the reception unit 103, and generates an image signal of a tomographic image obtained by imaging the internal structure of the subject.

画像処理部105は、画像信号および弾性率算出部120から得られた弾性率のデータを受け取って、求めた弾性率が断層画像上の適切な位置にマッピングされるように、画像信号と弾性率のデータとを合成する。このとき、組織判定部172から、測定部位がどの組織であるかを判定した結果を受け取り、判定結果に基づき、弾性率を表示する。たとえば、組織ごとに異なる色を用い、弾性率の値に応じた階調(輝度)で弾性率を表示する。これにより、弾性率を精度よく求めることが可能となり、かつ、所定の色で示された弾性率の領域の位置を被検体中で特定することが容易となる。したがって、画像表示部106に示された弾性率に基づき、信頼性の高い診断を行うことができる。   The image processing unit 105 receives the image signal and the elastic modulus data obtained from the elastic modulus calculating unit 120 and maps the image signal and the elastic modulus so that the obtained elastic modulus is mapped to an appropriate position on the tomographic image. Is combined with the data. At this time, a result of determining which tissue is the measurement site is received from the tissue determination unit 172, and the elastic modulus is displayed based on the determination result. For example, a different color is used for each tissue, and the elastic modulus is displayed with gradation (luminance) corresponding to the elastic modulus value. This makes it possible to obtain the elastic modulus with high accuracy and to easily specify the position of the elastic modulus region indicated by a predetermined color in the subject. Therefore, a highly reliable diagnosis can be performed based on the elastic modulus shown on the image display unit 106.

次に、本発明の要部である基準波形発生部117、厚さ変化量推定部118および組織判定部172および画像処理部105の動作をさらに詳しく説明する。まず、本実施形態において測定対象とする被検体を説明する。図2は、被検体に含まれる動脈血管の断面を模式的に示している。図2に示すように、動脈血管をその軸を含む平面で切断した断面には、血管腔40を挟むように血管壁30’、30が見られる。血管壁30’、30を区別する場合には、被検体の表面に近い血管壁30’を血管前壁と呼び、他方を血管後壁30と呼ぶ。血管壁30’、30は同心円状に異なる組織が分布した3層構造を備えており、血管腔40に隣接する内膜33、33’最も外側に位置する外膜32、32’およびこれらに挟まれる中膜34、34’を含む。内膜33および中膜34、ならびに、内膜33’および中膜34’をまとめて内中膜複合体31、31’と呼ぶ。本実施形態では、血管壁30’、30の弾性率を測定するため、内膜33、33’、中膜34、34’および外膜32、32’のそれぞれに対応した基準波形を用意する。   Next, operations of the reference waveform generation unit 117, the thickness change amount estimation unit 118, the tissue determination unit 172, and the image processing unit 105, which are the main parts of the present invention, will be described in more detail. First, a subject to be measured in this embodiment will be described. FIG. 2 schematically shows a cross section of an arterial blood vessel included in the subject. As shown in FIG. 2, blood vessel walls 30 ′ and 30 are seen so as to sandwich the blood vessel cavity 40 in a cross section obtained by cutting an arterial blood vessel along a plane including its axis. When distinguishing between the blood vessel walls 30 ′ and 30, the blood vessel wall 30 ′ close to the surface of the subject is called the blood vessel front wall, and the other is called the blood vessel rear wall 30. The blood vessel walls 30 ′ and 30 have a three-layer structure in which different tissues are distributed concentrically. The inner membranes 33 and 33 ′ adjacent to the blood vessel cavity 40 and the outer membranes 32 and 32 ′ located on the outermost side and sandwiched between them. Medium film 34, 34 '. The inner membrane 33 and the inner membrane 34, and the inner membrane 33 'and the inner membrane 34' are collectively referred to as the inner-media complex 31, 31 '. In the present embodiment, in order to measure the elastic modulus of the blood vessel walls 30 ′, 30, reference waveforms corresponding to the inner membranes 33, 33 ′, the inner membranes 34, 34 ′, and the outer membranes 32, 32 ′ are prepared.

図3(a)から(c)は、基準波形発生部117の記憶部に記憶されている基準波形M1(t)からM3(t)をそれぞれ示している。この波形は、あらかじめ、複数の被検者に対し、内膜33、33’、中膜34、34’および外膜32、32’の厚さ変化波形の測定を行い、その一心周期分について平均を求めることによって得られている。血管腔40を流れる血液の圧力によって、血管壁30’、30の内膜33、33’、中膜34、34’および外膜32、32’はそれぞれ周期的に応力を受け、変形する。しかし、内膜33、33’、中膜34、34’および外膜32、32’の各組織の粘性特性および弾性特性は互いに異なるため、図3(a)から(c)に示すように、厚さの変化波形も異なっている。 3A to 3C show reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) stored in the storage unit of the reference waveform generation unit 117, respectively. This waveform is obtained by measuring the thickness change waveforms of the intima 33, 33 ′, the medial films 34, 34 ′ and the adventitia 32, 32 ′ in advance for a plurality of subjects, and averaging the one heart cycle. Is obtained by seeking. Due to the pressure of blood flowing through the blood vessel cavity 40, the inner membranes 33, 33 ′, the medial membranes 34, 34 ′ and the outer membranes 32, 32 ′ of the blood vessel walls 30 ′, 30 are periodically stressed and deformed. However, since the viscous properties and elastic properties of the tissues of the inner membranes 33, 33 ′, the inner membranes 34, 34 ′ and the outer membranes 32, 32 ′ are different from each other, as shown in FIGS. The thickness variation waveform is also different.

基準波形M1(t)〜M3(t)の振幅であるΔWは、基準値、たとえば1μmとなるよう正規化されている。複数の被検者から得られたデータを平均化するため、実測したデータであってもノイズの影響等は低減されている。 ΔW that is the amplitude of the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) is normalized to be a reference value, for example, 1 μm. Since data obtained from a plurality of subjects is averaged, the influence of noise and the like is reduced even with actually measured data.

本実施形態では、上述したように血管壁の弾性率を求めるため、血管壁を構成している内膜33、33’、中膜34、34’および外膜32、32’の厚さ変化波形を基準波形として選択するが、用意する基準波形の数は、測定対象に依存する。また、健常者用基準波形のセット、糖尿病患者用基準波形のセット、動脈硬化患者用基準波形のセットなど、被検者の状態ごとにそれぞれ基準波形のデータを基準波形発生部117の記憶部に記憶しておき、操作者の指示により、用いる基準波形のセットを選択することも可能である。これにより、さらに精密な厚さ変化量の推定が可能となる。   In the present embodiment, as described above, in order to obtain the elastic modulus of the blood vessel wall, the thickness change waveform of the intima 33, 33 ′, the medial membranes 34, 34 ′ and the outer membranes 32, 32 ′ constituting the blood vessel wall. Is selected as the reference waveform, but the number of reference waveforms to be prepared depends on the measurement target. In addition, reference waveform data is stored in the storage unit of the reference waveform generation unit 117 for each state of the subject, such as a set of reference waveforms for healthy persons, a set of reference waveforms for diabetic patients, and a set of reference waveforms for arteriosclerosis patients. It is also possible to select a reference waveform set to be used in accordance with an instruction from the operator. This makes it possible to estimate the amount of change in thickness more precisely.

図4は、厚さ変化波形算出部116から得られた測定対象領域内のある2つの測定部位間の厚さ変化波形y(t)を示している。この厚さ変化波形は被検体を実際に計測することによって得られた波形の一心周期分である。tはサンプリング時刻を表しており、サンプリング点数をN個とすると、tはt=0、1、・・・N−1で表される整数である。   FIG. 4 shows a thickness change waveform y (t) between two measurement sites in the measurement target region obtained from the thickness change waveform calculation unit 116. This thickness change waveform is one cardiac cycle of the waveform obtained by actually measuring the subject. t represents the sampling time. When the number of sampling points is N, t is an integer represented by t = 0, 1,... N−1.

厚さ変化量推定部118は、基準波形M1(t)〜M3(t)および厚さ変化波形y(t)を受け取り、厚さ変化波形y(t)の振幅を何倍すると、各基準波形M1(t)〜M3(t)に最も類似するかをそれぞれ最小2乗法により算出する。y(t)に乗じる係数をk1〜k3とし、M1(t)とk1・y(t)との差の2乗をR1とすると、R1は式(7)で表される。 The thickness change amount estimation unit 118 receives the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) and the thickness change waveform y (t), and when the amplitude of the thickness change waveform y (t) is multiplied, Whether it is most similar to the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) is calculated by the least square method. a coefficient multiplying the y (t) and k 1 to k 3, when the square of the difference between M 1 (t) and k 1 · y (t) and the R 1, R 1 is represented by the formula (7) The

Figure 0004627220
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係数k1を変数として式(7)をk1で偏微分し、偏微分した式が0となるとき、2乗差R1は最小となる。 Equation (7) the coefficients k 1 as a variable partial differentiation with k 1, when partially differentiating equation becomes 0, squared difference R 1 is minimized.

Figure 0004627220
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式(8)をk1について解くと、式(9)が得られる。 Solving Equation (8) for k 1 yields Equation (9).

Figure 0004627220
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式(9)により得られる係数k1の値は、測定した厚さ変化波形y(t)をk1倍すると、振幅1μmの基準波形M1(t)との差の2乗が最小となり、2つの波形がもっとも一致することを意味している。したがって、測定した厚さ変化波形y(t)の振幅A1は、以下の式(10)により求められる。 The value of the coefficient k 1 obtained by the equation (9), when the measured thickness variation waveform y (t) to 1 × k, becomes the square of the difference between the reference waveform M 1 amplitude 1 [mu] m (t) is minimized, It means that the two waveforms are the best match. Accordingly, the amplitude A 1 of the measured thickness change waveform y (t) is obtained by the following equation (10).

1=1/k1 (μm) (10) A 1 = 1 / k 1 (μm) (10)

厚さ変化量推定部118は、さらに式(9)で求めたk1の値を式(7)へ代入し、R1を求める。k1は2乗差R1が最小となるように定められているので、このときのR1をR1mとする。つまり、以下の式(11)によってR1mを求める。 The thickness change amount estimating unit 118 further substitutes the value of k 1 obtained by Expression (9) into Expression (7) to obtain R 1 . Since k 1 is determined so that the square difference R 1 is minimized, R 1 at this time is R 1m . That is, R 1m is obtained by the following equation (11).

Figure 0004627220
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1mは、基準波形M1(t)と係数k1を乗じた厚さ変化波形y(t)との整合残差を示している。 R 1m represents a matching residual between the reference waveform M 1 (t) and the thickness change waveform y (t) multiplied by the coefficient k 1 .

なお、上述の演算と同様に、基準波形M1(t)の振幅を何倍すれば実際の厚さ変化波形y(t)に近づくかを算出してもよい。この場合、基準波形M1(t)に乗ずる係数をk’1とし、残差をR’1とすれば、以下の式(12)で示される。 Similar to the above-described calculation, it may be calculated how many times the amplitude of the reference waveform M 1 (t) is multiplied to approach the actual thickness change waveform y (t). In this case, if the coefficient multiplied by the reference waveform M 1 (t) is k ′ 1 and the residual is R ′ 1 , the following equation (12) is obtained.

Figure 0004627220
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R’1をk’1で偏微分した値を0と置き(式(12))、係数k’1について解くと式(13)が得られる。 When a value obtained by partial differentiation of R ′ 1 by k ′ 1 is set to 0 (Equation (12)) and solving for the coefficient k ′ 1 , Equation (13) is obtained.

Figure 0004627220
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Figure 0004627220
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この場合には、係数k’1は、振幅1μmの基準波形をk’1倍すると、実測の厚さ変化波形y(t)との差の2乗が最小となり、2つの波形がもっとも一致することを意味している。したがって厚さ変化波形y(t)の振幅A’は式(15)により求められる。 In this case, the coefficient k ′ 1 is obtained by multiplying the reference waveform having an amplitude of 1 μm by k ′ 1 and the square of the difference from the actually measured thickness change waveform y (t) is minimized, so that the two waveforms are most consistent. It means that. Therefore, the amplitude A ′ of the thickness change waveform y (t) is obtained by the equation (15).

A’1=k’1 (μm) (15) A ′ 1 = k ′ 1 (μm) (15)

また、整合残差R’1mは以下の式(16)によって求められる。 The matching residual R ′ 1m is obtained by the following equation (16).

Figure 0004627220
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基準波形M1(t)およびM2(t)についても、式(9)〜(11)を用いて、同様に、係数k2、k3、振幅A2、A3および整合残差R2m、R3mを求める。上述したように係数k’2、k’3、振幅A’2、A’3および整合残差R’2m、R’3mを求めてもよい。 Similarly, for the reference waveforms M 1 (t) and M 2 (t), the coefficients k 2 , k 3 , amplitudes A 2 , A 3, and matching residual R 2m are used using the equations (9) to (11). R 3m is obtained. As described above, the coefficients k ′ 2 and k ′ 3 , the amplitudes A ′ 2 and A ′ 3, and the matching residuals R ′ 2m and R ′ 3m may be obtained.

このようにして、厚さ変化量推定部118は、基準波形M1(t)〜M3(t)および厚さ変化波形y(t)を受け取り、式(9)〜(11)を用いて、基準波形M1(t)〜〜M3(t)と厚さ変化波形y(t)の整合残差が最小となる場合に求められる振幅A1〜A3および整合残差R1m〜R3mを算出し、これらを組織判定部172へ出力する。 In this way, the thickness change amount estimation unit 118 receives the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) and the thickness change waveform y (t), and uses the equations (9) to (11). , Amplitudes A 1 to A 3 and matching residuals R 1m to R obtained when the matching residuals of the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) and the thickness change waveform y (t) are minimized. 3m is calculated and output to the tissue determination unit 172.

ここで、基準波形M1(t)〜M3(t)と厚さ変化波形y(t)との比較によりなぜ最大厚さ変化量が求められるかを説明する。図5は、弾性率が異なる血管壁から得られる厚さ変化波形y0(t)およびy1(t)の一心周期分を模式的に示している。図5に示すように、弾性率が異なることによって、振幅が相違しているが、2つの厚さ変化波形の時間軸方向の変化は一致している。これは被検体が受ける応力変化である血圧の変化、あるいは、心臓の鼓動の様子は、理想的にはほぼ一定であることを意味している。ただし、前述したように組織によって粘性特性および弾性特性が異なるため、厚さ変化波形の時間軸方向の変化は、組織ごとに異なる。言い換えれば、同じ組織であれば、計測によって得られた厚さ変化波形と基準波形とは、弾性率の相違による振幅の差異が生じていても厚さ変化波形の時間軸方向の変化は一致する。 Here, the reason why the maximum thickness change amount is obtained by comparing the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t) with the thickness change waveform y (t) will be described. FIG. 5 schematically shows one cardiac cycle of thickness change waveforms y 0 (t) and y 1 (t) obtained from blood vessel walls having different elastic moduli. As shown in FIG. 5, although the amplitudes are different due to the different elastic moduli, the changes in the time axis direction of the two thickness change waveforms are the same. This means that the change in blood pressure, which is the stress change that the subject receives, or the state of the heartbeat is ideally substantially constant. However, since the viscosity characteristic and the elastic characteristic are different depending on the tissue as described above, the change of the thickness change waveform in the time axis direction is different for each tissue. In other words, if the tissue is the same, the thickness change waveform obtained by measurement and the reference waveform have the same change in the time axis direction of the thickness change waveform even if there is a difference in amplitude due to a difference in elastic modulus. .

図5に示すように、従来の方法によれば、厚さ変化波形の最大厚さ変化量を求める場合、厚さ変化波形の最大値Wmaxおよび最小値Wminを求める必要があった。これに対し、本発明では、厚さ変化波形と基準波形との整合性を解析することによって最大厚さ変化量を推定する。上述したように、弾性率の違いによって厚さ変化波形振幅のみが異なると仮定した場合において、一心周期分の厚さ変化波形から最大厚さ変化量を推定することを意味している。   As shown in FIG. 5, according to the conventional method, when obtaining the maximum thickness change amount of the thickness change waveform, it is necessary to obtain the maximum value Wmax and the minimum value Wmin of the thickness change waveform. On the other hand, in the present invention, the maximum thickness change amount is estimated by analyzing the consistency between the thickness change waveform and the reference waveform. As described above, when it is assumed that only the thickness change waveform amplitude differs due to the difference in elastic modulus, this means that the maximum thickness change amount is estimated from the thickness change waveform for one cardiac cycle.

図5の厚さ変化波形y0(t)において示しているように、厚さ変化波形の最大値Wmaxおよび最小値Wminは、厚さ変化波形y0(t)のそれぞれ一点で定まるものである。しかし、厚さ変化波形の最大値Wmaxおよび最小値Wminの間の傾斜部分a1、a2およびa3の傾きは、最大値Wmaxおよび最小値Wminに応じて変化する。つまり、傾斜部分a1、a2およびa3の傾きは、最大値Wmaxおよび最小値Wminに関する情報を含んでいる。このため、厚さ変化波形にノイズが重畳することによって、最大値Wmaxや最小値Wminが正しく得られない場合であっても、厚さ変化波形の形状が著しく変形するほどにノイズが重畳しない限り、傾斜部分a1、a2およびa3を含む厚さ変化波形から最大厚さ変化量を推定することが可能となる。したがって、本発明によれば、突発的に混入するようなスパイク状ノイズなどのノイズの影響を受けにくく、高い精度で最大厚さ変化量あるいは弾性率を求めることが可能となる。 As shown in the thickness change waveform y 0 (t) of FIG. 5, the maximum value Wmax and the minimum value Wmin of the thickness change waveform are determined at one point of the thickness change waveform y 0 (t). . However, the inclinations of the inclined portions a1, a2, and a3 between the maximum value Wmax and the minimum value Wmin of the thickness change waveform change according to the maximum value Wmax and the minimum value Wmin. That is, the inclinations of the inclined portions a1, a2, and a3 include information on the maximum value Wmax and the minimum value Wmin. For this reason, even if the maximum value Wmax and the minimum value Wmin cannot be obtained correctly by superimposing noise on the thickness change waveform, as long as the noise is not superposed so that the shape of the thickness change waveform is significantly deformed. The maximum thickness change amount can be estimated from the thickness change waveform including the inclined portions a1, a2, and a3. Therefore, according to the present invention, the maximum thickness change amount or the elastic modulus can be obtained with high accuracy without being easily influenced by noise such as spike noise that is suddenly mixed.

なお、上述の説明から明らかなように傾斜部分a1、a2およびa3にそれぞれ最大値Wmaxや最小値Wminの情報が含まれているため、厚さ変化波形の一心周期の一部を用いても、従来よりもノイズの影響が低減された最大厚さ変化量を推定することができる。ただし、選択する区間が長いほど推定する最大厚さ変化量の精度が高まるため、厚さ変化波形の一心周期全体を用いて基準波形と比較し、最大厚さ変化量を求めることが最も好ましい。このことは、式(14)を用いて以下のように説明できる。厚さ変化波形y(t)を厚さ変化s(t)とノイズn(t)の和で表すと式(14)は以下のように表すことができる。   As is clear from the above description, information on the maximum value Wmax and the minimum value Wmin is included in each of the inclined portions a1, a2, and a3, so even if a part of one heart cycle of the thickness change waveform is used, It is possible to estimate the maximum thickness change amount in which the influence of noise is reduced as compared with the conventional case. However, since the accuracy of the estimated maximum thickness change amount increases as the section to be selected increases, it is most preferable to obtain the maximum thickness change amount by comparing the reference waveform with the entire one-center cycle of the thickness change waveform. This can be explained as follows using equation (14). When the thickness change waveform y (t) is expressed by the sum of the thickness change s (t) and the noise n (t), the equation (14) can be expressed as follows.

Figure 0004627220
Figure 0004627220

ノイズn(t)がスパイクノイズやランダムノイズである場合、加算区間が長いほど式(9’)の分子の第2項は第1項に比べて小さくなる。したがって、厚さ変化s(t)が基準波形と相似(s(t)=j・M(t))であり、加算区間が十分に長く、式(14’)の第2項が無視できる場合には、式(14’)は以下の式(14’’)と表せる。   When the noise n (t) is spike noise or random noise, the second term of the numerator of the formula (9 ′) becomes smaller as compared with the first term as the addition interval becomes longer. Therefore, when the thickness change s (t) is similar to the reference waveform (s (t) = j · M (t)), the addition interval is sufficiently long, and the second term of the equation (14 ′) can be ignored. (14 ′) can be expressed as the following equation (14 ″).

Figure 0004627220
Figure 0004627220

したがって、真の係数jを推定できることになる。逆にこのことから、厚さ変化波形の全体を用いて基準波形と比較することによって、ノイズの影響が低減された厚さ変化量を推定できることが分かる。   Therefore, the true coefficient j can be estimated. On the contrary, it can be understood from this that the thickness change amount in which the influence of noise is reduced can be estimated by comparing the reference waveform with the entire thickness change waveform.

上述したように、厚さ変化波形の時間軸方向の変化は、組織ごとに異なる。したがって、組織ごとに用意した基準波形を用いて上述の演算によって整合残差を求めた場合、整合残差が最も小さくなる基準波形に対応する組織が、厚さ変化波形が得られた組織であることになる。組織判定部172は、この判定を行う。   As described above, the change in the time axis direction of the thickness change waveform differs for each tissue. Therefore, when the matching residual is obtained by the above-described calculation using the reference waveform prepared for each tissue, the tissue corresponding to the reference waveform having the smallest matching residual is the tissue from which the thickness change waveform is obtained. It will be. The tissue determination unit 172 performs this determination.

図6は、組織判定部172の動作を説明するフローチャートである。組織判定部172は、組織判定動作を開始(ステップ301)後、振幅A1、A2、A3および整合残差R1m、R2m、R3mを受け取る(ステップ302)。あらかじめ振幅A1、A2、A3および整合残差R1m、R2m、R3mを組織判定部172が受け取っており、制御部100からの指令で判定動作を開始してもよい。まず、整合残差R1m、R2m、R3mをそれぞれ所定の閾値RTHと比較する(ステップ303)。整合残差R1m、R2m、R3mのいずれもが閾値RTHよりも大きい場合、厚さ変化波形y(t)は基準波形M1(t)〜M3(t)のいずれにも類似しておらず、厚さ変化波形y(t)が得られた部位の組織は、基準波形M1(t)〜M3(t)に対応する組織のいずれでもないことを意味している。この場合、組織判定部172は、判定結果Sに0を代入し、また、振幅Aに0を代入する(ステップ304)。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the tissue determination unit 172. The tissue determination unit 172 receives the amplitudes A 1 , A 2 , A 3 and the matching residuals R 1m , R 2m , R 3m after starting the tissue determination operation (step 301) (step 302). The tissue determination unit 172 may receive the amplitudes A 1 , A 2 , A 3 and the matching residuals R 1m , R 2m , R 3m in advance, and the determination operation may be started by a command from the control unit 100. First, the matching residuals R 1m , R 2m and R 3m are respectively compared with a predetermined threshold value R TH (step 303). When the matching residuals R 1m , R 2m , and R 3m are all greater than the threshold value R TH , the thickness change waveform y (t) is similar to any of the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t). This means that the tissue of the part where the thickness change waveform y (t) is obtained is not any of the tissues corresponding to the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t). In this case, the tissue determination unit 172 substitutes 0 for the decision result S and substitutes 0 for the amplitude A (step 304).

一方、整合残差R1m、R2m、R3mの少なくとも1つが閾値RTHよりも小さい場合、整合残差R1m、R2m、R3mの中から最小値を求める。整合残差R1mが最も小さい場合には、厚さ変化波形y(t)は基準波形M1(t)と最も類似しており、厚さ変化波形y(t)が得られた部位の組織は、基準波形M1(t)に対応する組織であることを意味している。したがって、判定結果Sに1を代入し、また、振幅AにA1を代入する。 On the other hand, if at least one of the matching residuals R 1m , R 2m and R 3m is smaller than the threshold value R TH , the minimum value is obtained from the matching residuals R 1m , R 2m and R 3m . When the matching residual R 1m is the smallest, the thickness change waveform y (t) is most similar to the reference waveform M 1 (t), and the tissue of the part where the thickness change waveform y (t) is obtained. Means that the tissue corresponds to the reference waveform M 1 (t). Therefore, 1 is substituted for the determination result S, and A 1 is substituted for the amplitude A.

同様に整合残差R2mが最も小さい場合には、厚さ変化波形y(t)は基準波形M2(t)と最も類似しており、厚さ変化波形y(t)が得られた部位の組織は、基準波形M2(t)に対応する組織であることを意味している。したがって、判定結果Sに2を代入し、また、振幅AにA2を代入する。整合残差R3mが最も小さい場合には、厚さ変化波形y(t)は基準波形M3(t)と最も類似しており、厚さ変化波形y(t)が得られた部位の組織は、基準波形M3(t)に対応する組織であることを意味している。したがって、判定結果Sに3を代入し、また、振幅AにA3を代入する。これにより組織判定部172における判定を終了する(ステップ306)。弾性率の測定が2次元で行われる場合には、2次元マトリクスの各点について、判定を行う。 Similarly, when the matching residual R 2m is the smallest, the thickness change waveform y (t) is most similar to the reference waveform M 2 (t), and the portion where the thickness change waveform y (t) is obtained. Means that the tissue corresponds to the reference waveform M 2 (t). Therefore, 2 is substituted for the determination result S, and A 2 is substituted for the amplitude A. When the matching residual R 3m is the smallest, the thickness change waveform y (t) is most similar to the reference waveform M 3 (t), and the tissue of the part where the thickness change waveform y (t) is obtained. Means that the tissue corresponds to the reference waveform M 3 (t). Therefore, 3 is substituted for the determination result S, and A 3 is substituted for the amplitude A. Thereby, the determination in the tissue determination unit 172 is terminated (step 306). When the elastic modulus is measured in two dimensions, determination is made for each point in the two-dimensional matrix.

組織判定部172は、これらの判定結果を弾性率算出部120および画像処理部105へ出力する。具体的には、A1、A2、A3または0が代入された振幅Aを弾性率算出部120へ出力し、0、1、2または3が代入された判定結果Sを画像処理部105へ出力する。 The tissue determination unit 172 outputs these determination results to the elastic modulus calculation unit 120 and the image processing unit 105. Specifically, the amplitude A into which A 1 , A 2 , A 3 or 0 is substituted is output to the elastic modulus calculation unit 120, and the determination result S into which 0, 1, 2 or 3 is substituted is output to the image processing unit 105. Output to.

なお、本実施形態では、整合残差R1m、R2m、R3mと所定の閾値RTHとの比較を行った後、最も小さい整合残差R1m、R2m、R3mを特定しているが、先に最も小さい整合残差R1m、R2m、R3mを特定し、最小の整合残差と閾値RTHとを比較してもよい。 In this embodiment, after the matching residuals R 1m , R 2m , R 3m are compared with a predetermined threshold value R TH , the smallest matching residuals R 1m , R 2m , R 3m are specified. However, the smallest matching residuals R 1m , R 2m , and R 3m may be identified first, and the minimum matching residuals may be compared with the threshold value R TH .

弾性率算出部120は、上述したように受け取った振幅Aを最大厚さ変化量ΔWとして弾性率を求める。振幅Aの値が0である場合には、正しい最大厚さ変化量を求められなかったことを意味しているので、弾性率の算出は行わない。正しい弾性率の計算結果と区別し得る数値たとえば0を弾性率として代入しておいてもよい。   The elastic modulus calculation unit 120 obtains the elastic modulus using the received amplitude A as the maximum thickness change amount ΔW as described above. When the value of the amplitude A is 0, it means that the correct maximum thickness change amount has not been obtained, and hence the elastic modulus is not calculated. A numerical value that can be distinguished from the calculation result of the correct elastic modulus, for example, 0 may be substituted as the elastic modulus.

画像処理部105は、弾性率算出部120から弾性率を受け取り、組織判定部172から受け取る判定結果Sに基づいて、断層画像生成部104が生成した断層画像上に重畳して弾性率の表示を行うための画像データを生成する。弾性率が算出された測定領域には、その領域がどの組織に該当するかを判定した判定結果Sが対応している。このため、弾性率を二次元マッピング表示する場合には、組織の判定に関する情報と弾性率の値に関する情報を表示することが好ましい。   The image processing unit 105 receives the elastic modulus from the elastic modulus calculating unit 120 and displays the elastic modulus by superimposing it on the tomographic image generated by the tomographic image generating unit 104 based on the determination result S received from the tissue determining unit 172. Generate image data to do. A measurement result for which the elastic modulus is calculated corresponds to a determination result S for determining which tissue the area corresponds to. For this reason, when the elastic modulus is displayed in two-dimensional mapping, it is preferable to display information related to tissue determination and elastic modulus values.

図7は、組織ごとに異なる色を用い、弾性率の値に応じた輝度で弾性率を表示するよう画像データを画像処理部105で生成し、生成したデータを画像表示部106に表示した一例を示している。画像表示部106には、断層画像生成部104で生成した断層画像50が示されている。断層画像50には、血管腔40、内膜33、中膜34、外膜32および血管外組織41が現れている。図では各組織の境界は明瞭であるが、実際の断層画像50上においては、これらの境界は明瞭でないことが多い。また、内膜33と中膜34とは明瞭に区別して示しているが、内膜33と中膜34とは同程度の輝度で示され、判別しにくいこともある。   FIG. 7 shows an example in which image data is generated by the image processing unit 105 so as to display the elastic modulus at a luminance corresponding to the value of the elastic modulus using a different color for each tissue, and the generated data is displayed on the image display unit 106. Is shown. The image display unit 106 shows a tomographic image 50 generated by the tomographic image generation unit 104. In the tomographic image 50, a blood vessel cavity 40, an intima 33, a medial membrane 34, an outer membrane 32, and an extravascular tissue 41 appear. In the figure, the boundaries between the tissues are clear, but these boundaries are often not clear on the actual tomographic image 50. Although the inner film 33 and the inner film 34 are clearly distinguished from each other, the inner film 33 and the inner film 34 are shown with the same level of brightness and may be difficult to distinguish.

断層画像50上には、弾性率の2次元マッピング画像56が重畳されている。2次元マッピング画像56の各領域は、組織ごとに異なる色および弾性率の値に応じた諧調で表示されている。具体的には、領域52の弾性率を算出するために用いた厚さ変化波形から、組織判定部172は、領域52の判定結果Sに1を代入している。つまり、基準波形M1(t)に対応する内膜であると判定している。同様に、領域53および領域54はそれぞれ中膜および外膜であると判定されている。一方、領域51および領域55から得られた厚さ変化波形は、基準波形M1(t)〜M3(t)のいずれとも類似しておらず、判定結果Sには0が代入されている。つまり、領域51および領域55は、内膜、中膜および外膜のいずれの組織でもないと判定されている。このため、たとえば、領域52、53、54に組織の差異を示すため、黄色、赤色、茶色を用い、弾性率の値に応じた輝度で求めた弾性率を表示する。図7に示すように、中膜と判定された領域53において、弾性率の高い領域57が存在している。領域51および領域55は、内膜、中膜および外膜のいずれの組織でもないため、たとえば、灰色で表示する。領域51および領域55では弾性率は求められていない。 A two-dimensional mapping image 56 of elastic modulus is superimposed on the tomographic image 50. Each region of the two-dimensional mapping image 56 is displayed with a gradation corresponding to a color and a modulus of elasticity different for each tissue. Specifically, the tissue determination unit 172 substitutes 1 for the determination result S of the region 52 from the thickness change waveform used to calculate the elastic modulus of the region 52. That is, it is determined that the intima corresponds to the reference waveform M 1 (t). Similarly, the region 53 and the region 54 are determined to be the media and outer membrane, respectively. On the other hand, the thickness change waveforms obtained from the region 51 and the region 55 are not similar to any of the reference waveforms M 1 (t) to M 3 (t), and 0 is substituted for the determination result S. . That is, the region 51 and the region 55 are determined not to be any tissue of the intima, the media, and the adventitia. For this reason, for example, in order to show the difference in structure in the regions 52, 53, and 54, yellow, red, and brown are used, and the elastic modulus obtained with the luminance corresponding to the elastic modulus value is displayed. As shown in FIG. 7, a region 57 having a high elastic modulus exists in the region 53 determined to be the media. Since the regions 51 and 55 are neither tissue of the intima, media, or outer membrane, they are displayed in gray, for example. In the region 51 and the region 55, the elastic modulus is not obtained.

また、組織判定部172の判定結果に基づき、特定の組織と判定された領域の弾性率のみを表示してもよい。たとえば、図8に示すように、断層画像50上に重ねられた弾性率の2次元マッピング画像56において、判定結果Sが2であり、中膜と判定された領域53のみが弾性率の値に応じた輝度で表示されている。   In addition, based on the determination result of the tissue determination unit 172, only the elastic modulus of the region determined to be a specific tissue may be displayed. For example, as shown in FIG. 8, in the two-dimensional mapping image 56 of the elastic modulus superimposed on the tomographic image 50, the determination result S is 2, and only the region 53 determined to be the media is the elastic modulus value. It is displayed with the corresponding brightness.

図7に示すように、弾性率が組織の種類ごとに色分けされているため、弾性率の高い領域57は中膜内にあることが容易に判別することができる。したがって、断層画像50上においては、組織の境界が明瞭ではなくとも疾病部位を正しく特定することが容易となる。特に、図8に示すように特定の組織の弾性率のみを表示させることによって、より容易に弾性率から疾病部位を特定することが可能となる。また、従来の断層画像では、判別が難しかった血管壁における内膜と中膜との境界あるいは中膜と外膜との境界を特定することも可能となる。   As shown in FIG. 7, since the elastic modulus is color-coded for each tissue type, it can be easily determined that the region 57 having a high elastic modulus is in the media. Therefore, on the tomographic image 50, it is easy to correctly specify a diseased site even if the tissue boundary is not clear. In particular, as shown in FIG. 8, by displaying only the elastic modulus of a specific tissue, it is possible to more easily identify a disease site from the elastic modulus. In addition, in the conventional tomographic image, it is possible to specify the boundary between the intima and the media, or the boundary between the media and the adventitia in the blood vessel wall, which is difficult to discriminate.

このように、本発明によれば、基準波形と厚さ変化波形と比較することにより最大厚さ変化量を推定する。このため、厚さ変化波形に突発的なノイズなどが重畳しても、より正確な最大厚さ変化量および弾性率を求めることが可能となる。また、算出した弾性率がいずれの組織から得られものであるか判定するため、弾性率の特異な部分が被検体中のどの組織のものであるのかを特定し易い。特に、Bモード画像では判別しにくい組織であっても、弾性率の特異な部分が被検体のどの組織にあるかを特定することが可能となる。   Thus, according to the present invention, the maximum thickness change amount is estimated by comparing the reference waveform with the thickness change waveform. For this reason, even if sudden noise or the like is superimposed on the thickness change waveform, it is possible to obtain a more accurate maximum thickness change amount and elastic modulus. In addition, since it is determined from which tissue the calculated elastic modulus is obtained, it is easy to specify which tissue in the subject the specific part of the elastic modulus is. In particular, even in a tissue that is difficult to discriminate in a B-mode image, it is possible to specify which tissue of the subject has a portion with a unique elastic modulus.

なお、上記各実施形態では、基準波形として、被検体中の任意の2つの測定部位間の距離(厚さ)変化波形を用いているが、被検体中の任意の2つの測定部位間の速度差波形を基準波形として用いても同様の効果が得られる。この場合、あらかじめ複数の被検体から2つの測定部位間の速度差波形を求めてもよいし、血管径変化波形を時間微分することによって速度差波形を求めてもよい。また、血圧波形を時間微分することによって速度差波形を求めてもよい。   In each of the above embodiments, the distance (thickness) change waveform between any two measurement sites in the subject is used as the reference waveform. However, the velocity between any two measurement sites in the subject is used. Even if the difference waveform is used as the reference waveform, the same effect can be obtained. In this case, a velocity difference waveform between two measurement sites may be obtained in advance from a plurality of subjects, or a velocity difference waveform may be obtained by time-differentiating a blood vessel diameter change waveform. Further, the speed difference waveform may be obtained by time differentiation of the blood pressure waveform.

本発明の超音波診断装置は、被検体を構成する組織の厚さ変化量、歪み量、弾性特性などの性状特性を測定するのに適している。   The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is suitable for measuring property characteristics such as a thickness change amount, a strain amount, and an elastic property of a tissue constituting a subject.

本発明による超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 被検体である血管壁の断面構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-sectional structure of the blood vessel wall which is a subject. (a)、(b)および(c)は、血管壁の内膜、中膜および外膜の基準波形をそれぞれ示している。(A), (b) and (c) show reference waveforms of the intima, media and adventitia of the blood vessel wall, respectively. 図1の超音波診断装置の厚さ変化波形算出部から出力される厚さ変化波形を示している。The thickness change waveform output from the thickness change waveform calculation part of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 is shown. 厚さ変化波形に含まれる情報を説明する図である。It is a figure explaining the information contained in a thickness change waveform. 組織判定部の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of a structure | tissue determination part. 画像表示部に表示される弾性率の2次元マッピング画像の一例を示している。An example of the elastic modulus two-dimensional mapping image displayed on the image display unit is shown. 画像表示部に表示される弾性率の2次元マッピング画像の他の例を示している。The other example of the two-dimensional mapping image of the elasticity modulus displayed on an image display part is shown. 超音波エコー信号の位相差から組織の追跡を行う方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of tracking a structure | tissue from the phase difference of an ultrasonic echo signal. 探触子によって計測される被検体の断面を模式的に示している。A cross section of a subject measured by a probe is schematically shown. 被検体組織の追跡波形から歪み量を求める方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating | requiring a distortion amount from the tracking waveform of a subject tissue. 厚さ変化波形にノイズが重畳している場合に最大厚さ変化量に誤差が生じることを説明する図である。It is a figure explaining an error arising in the maximum thickness change amount when noise is superimposed on the thickness change waveform.

符号の説明Explanation of symbols

12 被検体
31 血管前壁
32 血管腔
33 血管後壁
100 制御部
101 探触子
102 送信部
103 受信部
104 断層画像生成部
105 画像処理部
106 画像表示部
115 移動波形算出部
116 厚さ変化波形算出部
117 基準波形発生部
118 厚さ変化量推定部
119 血圧計
120 弾性率算出部
150 演算部
172 組織判定部
201 超音波診断装置


DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Subject 31 Blood vessel front wall 32 Blood vessel cavity 33 Blood vessel rear wall 100 Control part 101 Probe 102 Transmission part 103 Receiving part 104 Tomographic image generation part 105 Image processing part 106 Image display part 115 Moving waveform calculation part 116 Thickness change waveform Calculation unit 117 Reference waveform generation unit 118 Thickness change estimation unit 119 Sphygmomanometer 120 Elastic modulus calculation unit 150 Calculation unit 172 Tissue determination unit 201 Ultrasonic diagnostic apparatus


Claims (15)

複数の異なる組織を含んでおり、応力によって周期的に変形する被検体へ超音波を送信するために、探触子を駆動する駆動信号を生成する送信部と、
前記超音波が前記被検体において反射することにより得られるエコーを前記探触子により受信し、受信エコー信号を生成する受信部と、
前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の任意の2つの測定部位間の距離変化を示す厚さ変化波形を算出する演算部と、
前記複数の組織にそれぞれ対応した複数の基準波形を生成する基準波形発生部と、
各基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形と各基準波形とが一致する度合いを示す指標を算出する厚さ変化量推定部と、
前記指標に基づいて、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織が前記複数の組織のいずれに該当するかを判定する組織判定部と、
を備えた超音波診断装置。
A transmitter that includes a plurality of different tissues and generates a drive signal for driving the probe to transmit ultrasonic waves to a subject that is periodically deformed by stress;
A reception unit that receives an echo obtained by the reflection of the ultrasonic wave at the subject by the probe and generates a reception echo signal;
A calculation unit that calculates a thickness change waveform indicating a change in distance between any two measurement sites in the subject based on the received echo signal;
A reference waveform generator for generating a plurality of reference waveforms respectively corresponding to the plurality of tissues;
A thickness change amount estimation unit that calculates an index indicating a degree of coincidence between the thickness change waveform and each reference waveform by comparing each reference waveform with the thickness change waveform;
Based on the index, a tissue determination unit that determines which of the plurality of tissues corresponds to the tissue between two measurement sites that gave the thickness change waveform;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記厚さ変化量推定部は、前記厚さ変化波形および前記各基準波形の一方と、係数を乗じた他方との整合残差が最小となるように、前記係数および前記係数を用いた場合の整合残差をそれぞれ算出し、前記係数および前記基準波形の振幅から、各基準波形を用いた場合における厚さ変化波形の最大厚さ変化量を求め、前記組織判定部へ出力する請求項1に記載の超音波診断装置。   The thickness variation estimation unit uses the coefficient and the coefficient so that a matching residual between one of the thickness variation waveform and each of the reference waveforms and the other multiplied by the coefficient is minimized. The matching residual is calculated, and the maximum thickness change amount of the thickness change waveform when each reference waveform is used is calculated from the coefficient and the amplitude of the reference waveform, and is output to the tissue determination unit. The ultrasonic diagnostic apparatus as described. 前記厚さ変化量推定部は、前記各整合残差を前記指標として前記組織判定部へ出力し、
前記組織判定部は、最も小さい整合残差が得られた基準波形に対応する組織を前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織として判定し、その基準波形を用いて得られた最大厚さ変化量を出力する請求項2に記載の超音波診断装置。
The thickness change amount estimation unit outputs each matching residual as the index to the tissue determination unit,
The tissue determination unit determines the tissue corresponding to the reference waveform from which the smallest matching residual is obtained as the tissue between the two measurement sites given the thickness change waveform, and is obtained using the reference waveform The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, which outputs a maximum thickness change amount.
前記被検体の変形周期において生じる前記応力の応力差の情報および前記組織判定部から出力される最大厚さ変化量に基づいて弾性率を求める弾性率算出部をさらに備える請求項3に記載の超音波診断装置。   4. The hypermodulation unit according to claim 3, further comprising an elastic modulus calculation unit that obtains an elastic modulus based on information on a stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and a maximum thickness change amount output from the tissue determination unit. Ultrasonic diagnostic equipment. 前記基準波形発生部は、前記各基準波形のデータを記憶した記憶部を含む請求項1から4のいずれかに記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reference waveform generation unit includes a storage unit that stores data of each reference waveform. 前記基準波形は、あらかじめ複数の被検体の前記複数の組織から取得した厚さ変化波形を平均したものである請求項5に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, wherein the reference waveform is an average of thickness change waveforms acquired in advance from the plurality of tissues of a plurality of subjects. 前記組織判定部で判定した結果に基づき、前記弾性率を表示するための画像データを生成する画像処理部をさらに含む請求項4に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, further comprising an image processing unit that generates image data for displaying the elastic modulus based on a result determined by the tissue determination unit. 前記組織判定部は、前記各整合残差が所定の値より大きい場合、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織は、前記複数の組織のいずれでもないと判定する請求項3に記載の超音波診断装置。   The tissue determination unit determines that the tissue between the two measurement sites to which the thickness change waveform is given is not any of the plurality of tissues when each matching residual is larger than a predetermined value. An ultrasonic diagnostic apparatus according to 1. 超音波診断装置の制御部による超音波診断装置の制御方法であって、
探触子を駆動して超音波を送信するステップ(A)と、
複数の異なる組織を含んでおり、応力によって周期的に変形する被検体において前記超音波が反射することにより得られるエコーを前記探触子により受信するステップ(B)と、
前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の任意の2つの測定部位間の距離変化を示す厚さ変化波形を算出するステップ(C)と、
前記複数の組織にそれぞれ対応した複数の基準波形を生成するステップ(D)と、
各基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形と各基準波形とが一致する度合いを示す指標を算出するステップ(E)と、
前記指標に基づいて、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織が前記複数の組織のいずれに該当するかを判定するステップ(F)と、
を包含する超音波診断装置の制御方法。
A method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus by a control unit of the ultrasonic diagnostic apparatus,
(A) transmitting the ultrasonic wave by driving the probe;
A step (B) of receiving an echo obtained by reflection of the ultrasonic wave in a subject including a plurality of different tissues and periodically deformed by stress by the probe;
Calculating a thickness change waveform indicating a change in distance between any two measurement sites in the subject based on the received echo signal (C);
Generating a plurality of reference waveforms respectively corresponding to the plurality of tissues;
A step (E) of calculating an index indicating a degree of coincidence between the thickness change waveform and each reference waveform by comparing each reference waveform with the thickness change waveform;
A step (F) of determining, based on the index, which of the plurality of tissues corresponds to the tissue between the two measurement sites to which the thickness change waveform is given;
A method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus including:
前記ステップ(E)は、前記厚さ変化波形および前記各基準波形の一方と、係数を乗じた他方との整合残差が最小となるように、前記係数および前記係数を用いた場合の整合残差をそれぞれ算出し、前記係数および前記基準波形の振幅から、各基準波形を用いた場合における厚さ変化波形の最大厚さ変化量を求める請求項9に記載の超音波診断装置の制御方法。   The step (E) includes a matching residual when the coefficient and the coefficient are used so that a matching residual between one of the thickness change waveform and each reference waveform and the other multiplied by the coefficient is minimized. The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 9, wherein the difference is calculated, and the maximum thickness change amount of the thickness change waveform when each reference waveform is used is obtained from the coefficient and the amplitude of the reference waveform. 前記ステップ(E)において前記各整合残差を前記指標として出力し、
前記ステップ(F)は、最も小さい整合残差が得られた基準波形に対応する組織を前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織として判定し、その基準波形を用いて得られた最大厚さ変化量を出力する請求項10に記載の超音波診断装置の制御方法。
Outputting each matching residual as the index in step (E);
The step (F) is obtained by determining the tissue corresponding to the reference waveform having the smallest matching residual as the tissue between the two measurement sites to which the thickness change waveform is given, and using the reference waveform. The method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10, wherein the maximum thickness change amount is output.
前記被検体の変形周期において生じる前記応力の応力差の情報および前記ステップ(F)において求めた最大厚さ変化量に基づいて弾性率を求めるステップ(G)をさらに包含する請求項11に記載の超音波診断装置の制御方法。   The step (G) of obtaining an elastic modulus based on the information of the stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and the maximum thickness change obtained in the step (F). Control method of ultrasonic diagnostic apparatus. 前記基準波形は、あらかじめ複数の被検体の前記複数の組織から取得した厚さ変化波形を平均したものである請求項9に記載の超音波診断装置の制御方法。   The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 9, wherein the reference waveform is an average of thickness change waveforms acquired in advance from the plurality of tissues of a plurality of subjects. 前記ステップ(F)における判定した結果に基づき、前記弾性率を表示するための画像データを生成するステップ(H)をさらに包含する請求項12に記載の超音波診断装置の制御方法。   The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 12, further comprising a step (H) of generating image data for displaying the elastic modulus based on the determination result in the step (F). 前記ステップ(F)は、前記各整合残差が所定の値より大きい場合、前記厚さ変化波形を与えた2つの測定部位間の組織は、前記複数の組織のいずれでもないと判定する請求項11に記載の超音波診断装置の制御方法。

The step (F) determines that the tissue between the two measurement sites to which the thickness change waveform is given is not any of the plurality of tissues when each matching residual is larger than a predetermined value. The control method of the ultrasonic diagnostic apparatus of Claim 11.

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