JP4627221B2 - 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ない、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8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 applying it to 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. 8, 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9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10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. 9, ultrasonic waves are transmitted from the probe 101 toward the blood vessel wall 16 and the 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. 10 shows tracking waveforms TA and TB indicating the positions of the measurement points A and B. An electrocardiographic waveform ECG is also shown.

図10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。この際の血圧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. 10, the tracking waveforms TA and TB have a periodicity that matches the electrocardiogram 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 pressure 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9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. 9, 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、被検体の弾性率を正確に求めても、弾性率自体は性状特性であるため、必ずしも被検体に含まれる組織の差異を示すものではない。このため、正確な弾性率が求められても、被検体の状態を詳細に診断することが困難な場合がある。   However, even if the elastic modulus of the subject is accurately obtained, the elastic modulus itself is a property characteristic and does not necessarily indicate a difference in tissue contained in the subject. For this reason, even if an accurate elastic modulus is required, it may be difficult to make a detailed diagnosis of the state of the subject.

また、従来技術による弾性率の測定方法では、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11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。   In addition, the elastic modulus measurement method according to the prior art 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. 11 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.

本発明は、このような従来技術の問題の少なくとも1つを解決し、被検体に含まれる組織の識別が容易であり、高い精度で性状特性を計測することのでき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 at least one of the problems of the prior art, and provides an ultrasonic diagnostic apparatus that can easily identify a tissue contained in a subject and can measure a property characteristic with high accuracy. For the purpose.

本発明の超音波診断装置は、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、複数の粘性特性用基準波形を生成する基準波形生成部と、前記複数の粘性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とをそれぞれ比較することにより、前記厚さ変化波形と前記粘性特性用基準波形とが一致する度合いを示す粘性特性用指標をそれぞれ算出する比較部と、前記粘性特性用指標に基づいて、粘性率を決定する粘性率決定部とを備えている。   An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes: a transmission unit that generates a drive signal for driving a probe to transmit ultrasonic waves to a subject that is periodically deformed by stress; and the ultrasonic waves in the subject. An echo obtained by reflection is received by the probe, and a change in the distance between any two measurement sites in the subject is shown based on the reception unit that generates a reception echo signal and the reception echo signal By comparing the arithmetic unit for calculating the thickness change waveform, the reference waveform generation unit for generating a plurality of viscosity characteristic reference waveforms, and the plurality of viscosity characteristic reference waveforms and the thickness change waveform, respectively. A comparison unit that calculates a viscosity characteristic index indicating a degree of coincidence between the thickness change waveform and the viscosity characteristic reference waveform; and a viscosity coefficient determination unit that determines a viscosity based on the viscosity characteristic index. Preparation There.

ある好ましい実施形態において、前記粘性特性用基準波形は、所定の粘性率を仮定した場合において前記被検体の応力変化を示す情報に基づいて得られる前記被検体の歪み波形であって、前記粘性率決定部は、前記粘性特性用指標のうちのもっとも小さい値が得られた粘性特性用基準波形において仮定されている粘性率を出力する。   In a preferred embodiment, the reference waveform for viscosity characteristics is a distortion waveform of the subject obtained based on information indicating a stress change of the subject when a predetermined viscosity is assumed, and the viscosity rate The determination unit outputs a viscosity coefficient assumed in the reference waveform for the viscosity characteristic from which the smallest value among the viscosity characteristic indexes is obtained.

ある好ましい実施形態において、前記比較部は、前記厚さ変化波形および前記各粘性特性用基準波形の一方に第1の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記係数を決定した場合における整合残差を前記粘性特性用指標として出力する。   In a preferred embodiment, the comparison unit includes the coefficient so that a matching residual between one of the thickness change waveform and each of the viscosity characteristic reference waveforms multiplied by a first coefficient and the other is minimized. Is output as the viscosity characteristic index.

ある好ましい実施形態において、前記被検体の応力変化を示す情報は前記被検体の血圧波形である。   In a preferred embodiment, the information indicating the stress change of the subject is a blood pressure waveform of the subject.

ある好ましい実施形態において、前記演算部は、前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の複数の測定部位の位置変化をそれぞれ示す移動波形を算出する移動波形算出部と、前記移動波形に基づいて、前記2つの測定部位間の厚さ変化波形を算出する厚さ変化波形算出部とを含む。   In a preferred embodiment, the arithmetic unit is based on the movement waveform calculation unit that calculates a movement waveform that indicates a change in position of a plurality of measurement sites in the subject based on the received echo signal, and the movement waveform. And a thickness change waveform calculation unit for calculating a thickness change waveform between the two measurement parts.

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記移動波形に基づいて前記被検体に含まれる血管径変化波形を算出する血管径算出部をさらに備え、前記被検体の応力変化を示す情報は、前記血管径波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形である。   In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus further includes a blood vessel diameter calculation unit that calculates a blood vessel diameter change waveform included in the subject based on the movement waveform, and the information indicating the stress change of the subject is: It is a waveform obtained by correcting the blood vessel diameter waveform with the maximum and minimum blood pressure values of the subject.

ある好ましい実施形態において、前記基準波形生成部は、前記演算部から前記被検体に含まれる血管壁の血管腔に近接した位置における厚さ変化波形を受け取り、前記血管腔に近接した位置における厚さ変化波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形を前記被検体の応力変化を示す情報として用いる。   In a preferred embodiment, the reference waveform generation unit receives a thickness change waveform at a position close to a blood vessel cavity of a blood vessel wall included in the subject from the arithmetic unit, and a thickness at a position close to the blood vessel cavity. A waveform obtained by correcting the change waveform with the maximum and minimum blood pressure values of the subject is used as information indicating the stress change of the subject.

ある好ましい実施形態において、前記基準波形生成部は、弾性特性用基準波形をさらに生成し、前記比較部は、前記弾性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出する。   In a preferred embodiment, the reference waveform generation unit further generates an elastic characteristic reference waveform, and the comparison unit compares the elastic characteristic reference waveform with the thickness change waveform to thereby calculate the thickness. The maximum thickness change amount of the change waveform is calculated.

ある好ましい実施形態において、前記比較部は前記厚さ変化波形および前記弾性特性用基準波形の一方に第2の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記第2の係数を決定し、前記第2の係数および前記弾性特性用基準波形の振幅から前記最大厚さ変化量を算出する。   In a preferred embodiment, the comparison unit is configured to minimize the matching residual between one of the thickness change waveform and the elastic characteristic reference waveform multiplied by a second coefficient and the other. A coefficient is determined, and the maximum thickness change amount is calculated from the amplitude of the second coefficient and the elastic characteristic reference waveform.

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を受け取って、前記最大変化量から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 further includes an elastic modulus calculation unit that receives information on a stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and obtains an elastic modulus from the maximum change amount.

ある好ましい実施形態において、前記基準波形生成部は、前記被検体の血圧変化波形に基づいて前記弾性特性用基準波形を生成する。   In a preferred embodiment, the reference waveform generation unit generates the elastic characteristic reference waveform based on a blood pressure change waveform of the subject.

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、
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、複数の粘性特性用基準波形を生成するステップ(D)と、前記複数の粘性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とをそれぞれ比較することにより、前記厚さ変化波形と前記粘性特性用基準波形とが一致する度合いを示す粘性特性用指標をそれぞれ算出するステップ(F)と、前記粘性特性用指標に基づいて、粘性率を決定するステップ(G)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, the step of driving the probe to transmit ultrasonic waves (A),
A step (B) of receiving, by the probe, an echo obtained by reflection of the ultrasonic wave in a subject periodically deformed by a stress, and any two in the subject based on the received echo signal; A step (C) of calculating a thickness change waveform indicating a change in distance between two measurement sites; a step (D) of generating a plurality of viscosity characteristic reference waveforms; and the plurality of viscosity characteristic reference waveforms and the thickness. A step (F) of calculating a viscosity characteristic index indicating a degree of coincidence between the thickness change waveform and the viscosity characteristic reference waveform by comparing each of the change waveforms, and the viscosity characteristic index And determining the viscosity (G).

ある好ましい実施形態において、前記粘性特性用基準波形は、所定の粘性率を仮定した場合において前記被検体の応力変化を示す情報に基づいて得られる前記被検体の歪み波形であって、前記ステップ(G)は、前記粘性特性用指標のうちのもっとも小さい値が得られた粘性特性用基準波形において仮定されている粘性率を出力する。   In a preferred embodiment, the viscosity characteristic reference waveform is a distortion waveform of the subject obtained based on information indicating a stress change of the subject when a predetermined viscosity is assumed, and the step ( G) outputs the viscosity coefficient assumed in the reference waveform for the viscosity characteristic from which the smallest value among the viscosity characteristic indexes is obtained.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(F)は、前記厚さ変化波形および前記各粘性特性用基準波形の一方に第1の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記係数を決定した場合における整合残差を前記粘性特性用指標として出力する。   In a preferred embodiment, the step (F) is performed so that a matching residual between one of the thickness change waveform and each of the viscosity characteristic reference waveforms multiplied by a first coefficient and the other is minimized. The matching residual when the coefficient is determined is output as the viscosity characteristic index.

ある好ましい実施形態において、前記被検体の応力変化を示す情報は前記被検体の血圧波形である。   In a preferred embodiment, the information indicating the stress change of the subject is a blood pressure waveform of the subject.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(C)は、前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の複数の測定部位の位置変化をそれぞれ示す移動波形を算出するステップと、前記移動波形に基づいて、前記2つの測定部位間の厚さ変化波形を算出するステップとを含む。   In a preferred embodiment, the step (C) includes a step of calculating a movement waveform indicating a change in position of a plurality of measurement sites in the subject based on the received echo signal, and based on the movement waveform, Calculating a thickness change waveform between the two measurement sites.

ある好ましい実施形態において、制御方法は、前記移動波形に基づいて前記被検体に含まれる血管径変化波形を算出するステップ(H)をさらに包含し、前記被検体の応力変化を示す情報は、前記血管径波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形である。   In a preferred embodiment, the control method further includes a step (H) of calculating a blood vessel diameter change waveform included in the subject based on the movement waveform, and the information indicating the stress change of the subject is the It is a waveform obtained by correcting a blood vessel diameter waveform with the maximum and minimum blood pressure values of the subject.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(C)は、前記被検体に含まれる血管壁の内腔に近接した位置における厚さ変化波形を生成し、前記ステップ(D)は、前記内腔に近接した位置における厚さ変化波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形を前記被検体の応力変化を示す情報として用いる。   In a preferred embodiment, the step (C) generates a thickness change waveform at a position close to the lumen of the blood vessel wall included in the subject, and the step (D) is close to the lumen. A waveform obtained by correcting the thickness change waveform at the position with the maximum and minimum blood pressure values of the subject is used as information indicating the stress change of the subject.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(D)は、弾性特性用基準波形をさらに生成し、前記ステップ(F)は、前記弾性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出する。   In a preferred embodiment, the step (D) further generates an elastic characteristic reference waveform, and the step (F) compares the elastic characteristic reference waveform with the thickness change waveform, thereby The maximum thickness change amount of the thickness change waveform is calculated.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(F)は、前記厚さ変化波形および前記弾性特性用基準波形の一方に第2の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記第2の係数を決定し、前記第2の係数および前記弾性特性用基準波形の振幅から前記最大厚さ変化量を算出する。   In a preferred embodiment, the step (F) is performed so that a matching residual between one of the thickness change waveform and the elastic characteristic reference waveform multiplied by a second coefficient and the other is minimized. A second coefficient is determined, and the maximum thickness change amount is calculated from the amplitude of the second coefficient and the elastic characteristic reference waveform.

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を受け取って、前記最大変化量から弾性率を求めるステップ(I)をさらに包含する。   In a preferred embodiment, the control method further includes a step (I) of receiving information on a stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and obtaining an elastic modulus from the maximum change amount.

ある好ましい実施形態において、前記ステップ(D)は、前記被検体の血圧変化波形に基づいて前記弾性特性用基準波形を生成する。   In a preferred embodiment, the step (D) generates the elastic characteristic reference waveform based on the blood pressure change waveform of the subject.

本発明によれば、基準波形と厚さ変化波形とを比較することにより、粘性率を推定するため、推定した粘性率から被検体組織の差異を識別することが可能となる。このため、弾性率の値では識別が困難であった組織を判別することも可能となる。また、基準波形と厚さ変化波形とを比較し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。   According to the present invention, since the viscosity is estimated by comparing the reference waveform and the thickness change waveform, it is possible to identify the difference in the subject tissue from the estimated viscosity. For this reason, it becomes possible to discriminate | determine the structure | tissue whose identification was difficult with the value of the elasticity modulus. Further, the reference waveform and the thickness change waveform are compared to estimate the maximum thickness change amount. 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.

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、超音波を用いて被検体の弾性率を算出するとともに、被検体の粘性率も推定する。粘性率も求めることによって、弾性率のみでは判別が難しい組織の差異を判断することが可能となる。このために、超音波診断装置201は、送信部102、受信部103、演算部151、基準波形生成部117、比較部118および粘性率決定部121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 calculates the elastic modulus of the subject using ultrasonic waves and also estimates the viscosity of the subject. By determining the viscosity, it is possible to determine the difference in the tissue that is difficult to determine only by the elastic modulus. For this purpose, 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 comparison unit 118, and a viscosity rate determination unit 121. In addition, the ultrasonic diagnostic apparatus 201 includes a control unit 100 in order to control each component of the ultrasonic diagnostic apparatus 201.

送信部102は、制御部100の指令に基づいて、所定のタイミングで探触子101を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、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 the present embodiment, the subject includes a blood vessel wall of an arterial blood vessel, and the elastic modulus of the blood vessel wall is obtained. 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によって受信し、エコーを電気信号に変換し、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, converts the echo into an electric signal, amplifies it, and generates 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、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よう、駆動信号や受信エコー信号の遅延時間を制御する遅延時間制御部を含んでいることが好ましい。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 transmit an ultrasonic wave so as to scan the subject, and set a delay time of the drive signal and the reception echo signal so as to detect only the ultrasonic wave from a predetermined position and direction. It is preferable that a delay time control unit to be controlled is included. 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 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.

基準波形生成部117は、弾性特性用基準波形および複数の粘性特性用基準波形を生成する。以下において詳細に説明するように、これら基準波形は比較部118において厚さ変化波形との比較を行う基準となる。本実施形態では、弾性特性用基準波形は、被検体の動脈血管の血圧変化を示す血圧波形をリアルタイム血圧計150などから取得し、振幅を調整することによって生成する。また、複数の粘性特性用基準波形も血圧波形に基づいて生成する。各粘性特性用基準波形は、所定の粘性率を仮定した場合において血圧波形に基づいて得られる被検体の歪み波形である。   The reference waveform generation unit 117 generates an elastic characteristic reference waveform and a plurality of viscosity characteristic reference waveforms. As will be described in detail below, these reference waveforms serve as a reference for comparison with the thickness change waveform in the comparison unit 118. In the present embodiment, the elastic characteristic reference waveform is generated by obtaining a blood pressure waveform indicating a change in blood pressure of the arterial blood vessel of the subject from the real-time sphygmomanometer 150 and adjusting the amplitude. A plurality of viscosity characteristic reference waveforms are also generated based on the blood pressure waveform. Each viscosity characteristic reference waveform is a distortion waveform of the subject obtained based on the blood pressure waveform when a predetermined viscosity is assumed.

比較部118は2つの機能を備えている。1つは、弾性率の算出に関しており、他の1つは粘性率の推定に関している。具体的には、弾性率の算出のために、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生成部117から得られる弾性特性用基準波形とを比較することにより、厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出する。より具体的には、厚さ変化波形および弾性特性用基準波形の一方に係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように係数を決定し、決定した係数および弾性特性用基準波形の振幅から最大厚さ変化量を算出する。   The comparison unit 118 has two functions. One relates to the calculation of the elastic modulus and the other relates to the estimation of the viscosity. Specifically, in order to calculate the elastic modulus, the thickness change waveform obtained from the thickness change waveform calculation unit 116 is compared with the reference waveform for elastic characteristics obtained from the reference waveform generation unit 117 to obtain the thickness. The maximum thickness change amount of the change waveform is calculated. More specifically, the coefficient is determined so that the matching residual between one of the thickness change waveform and the elastic characteristic reference waveform multiplied by the coefficient is minimized, and the determined coefficient and elastic characteristic reference is determined. The maximum thickness change amount is calculated from the waveform amplitude.

また、粘性率の推定のために、複数の粘性特性用基準波形のそれぞれと厚さ変化波形とを比較し、各粘性特性用基準波形と厚さ変化波形とが一致する度合いを示す粘性特性用指標を算出する。より具体的には、厚さ変化波形および各粘性特性用基準波形の一方に係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように係数を決定した場合における整合残差をそれぞれ算出し、これらの整合残差を粘性特性用指標として出力する。比較部118は、これら弾性率の算出および粘性率の推定を厚さ変化波形の周期ごとに行う。   In addition, for estimation of viscosity, each of the plurality of viscosity characteristic reference waveforms is compared with the thickness change waveform, and each viscosity characteristic reference waveform and the thickness change waveform indicate the degree of coincidence. Calculate the indicator. More specifically, the matching residual is calculated when the coefficient is determined so that the matching residual between the thickness change waveform and the reference waveform for each viscosity characteristic multiplied by the coefficient and the other is minimized. These matching residuals are output as an index for viscosity characteristics. The comparison unit 118 performs the calculation of the elastic modulus and the estimation of the viscosity for each period of the thickness change waveform.

粘性率決定部121は、粘性特性用指標に基づいて、粘性率を推定する。具体的には、各粘性特性用基準波形を用いて得られた整合残差を互いに比較し、最小の整合残差が得られる粘性特性用基準波形を特定する。各粘性特性用基準波形は、所定の粘性率を仮定することにより求められているので、特定された粘性特性用基準波形において仮定されている粘性率の値が推定した被検体の厚さ変化波形が得られた部位における粘性率となる。   The viscosity determining unit 121 estimates the viscosity based on the viscosity characteristic index. Specifically, the matching residuals obtained using the respective viscosity characteristic reference waveforms are compared with each other, and the viscosity characteristic reference waveform that provides the minimum matching residual is specified. Each viscosity characteristic reference waveform is obtained by assuming a predetermined viscosity, so that the thickness change waveform of the object estimated by the viscosity value assumed in the specified viscosity characteristic reference waveform is estimated. Is the viscosity at the obtained site.

超音波診断装置201は、好ましくは、求め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、リアルタイム血圧計150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、リアルタイム血圧計150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 obtained maximum thickness change amount. The elastic modulus calculation unit 120 receives information related to stress applied to the subject such as the real-time sphygmomanometer 150. For example, the blood pressure difference ΔP between the maximum blood pressure and the minimum blood pressure is received from the real-time sphygmomanometer 150. 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.

求めた弾性率および粘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、画像合成部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 and viscosity are preferably displayed together with the tomographic image of the subject. This is because the position of the measurement site can be easily shown. For this reason, it is preferable that the ultrasonic diagnostic apparatus 201 further includes a tomographic image generation unit 104, an image synthesis 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.

画像構成部105は、画像信号、弾性率算出部120から得られた弾性率のデータおよび粘性率決定部121から得られた粘性率のデータを受け取って、求めた粘性率および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。画像表示部106は、合成された画像を表示する。粘性率と弾性率とが同時に表示されるよう、断層画像を2つの画像表示部106に表示し、2つの断層画像に粘性率および弾性率をそれぞれ表示してもよい。また、1つの断層画像を画像表示部106に表示し、操作者の操作によって、粘性率と弾性率とを切り替えて表示してもよい。   The image construction unit 105 receives the image signal, the elastic modulus data obtained from the elastic modulus calculation unit 120, and the viscosity data obtained from the viscosity determining unit 121, and the obtained viscosity and elastic modulus are tomographic images. The image signal and the elastic modulus data are combined so as to be mapped to an appropriate position above. The image display unit 106 displays the synthesized image. The tomographic image may be displayed on the two image display units 106 so that the viscosity and the elastic modulus are displayed simultaneously, and the viscosity and the elastic modulus may be displayed on the two tomographic images, respectively. Further, one tomographic image may be displayed on the image display unit 106, and the viscosity coefficient and the elastic modulus may be switched and displayed by the operation of the operator.

次に、弾性率の算出および粘性率の推定について詳細に説明する。まず弾性率の算出方法を詳細に説明する。   Next, the calculation of the elastic modulus and the estimation of the viscosity will be described in detail. First, the elastic modulus calculation method will be described in detail.

図2は、基準波形生成部117で生成する弾性特性用基準波形M(t)の一周期分を示している。この波形は、被検体の動脈血管の血圧変化を示すものであり、リアルタイム血圧計150などによって取得される。弾性特性用基準波形M(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。   FIG. 2 shows one period of the elastic characteristic reference waveform M (t) generated by the reference waveform generation unit 117. This waveform indicates a blood pressure change in the arterial blood vessel of the subject, and is acquired by the real-time sphygmomanometer 150 or the like. ΔW, which is the amplitude of the elastic characteristic reference waveform M (t), is normalized to be a reference value, for example, 1 μm.

図3は、厚さ変化波形算出部116から得られた厚さ変化波形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. 3 shows the thickness change waveform y (t) 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.

比較部118は、弾性特性用基準波形M(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、弾性特性用基準波形M(t)に最も類似するかを最小2乗法により算出する。y(t)に乗じる係数をkとしたとき、M(t)とk・y(t)との差の2乗をRとすると、Rは式(7)で表される。   The comparison unit 118 receives the elastic characteristic reference waveform M (t) and the thickness change waveform y (t), and when the amplitude of the thickness change waveform y (t) is multiplied, the elastic characteristic reference waveform M (t) Is calculated by the method of least squares. When the coefficient to be multiplied by y (t) is k, and R is the square of the difference between M (t) and k · y (t), R is expressed by Expression (7).

Figure 0004627221
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係数kを変数として式(7)をkで偏微分し、偏微分した式が0となるとき、2乗差Rは最小となる。   The equation (7) is partially differentiated by k using the coefficient k as a variable, and when the partially differentiated equation becomes 0, the square difference R is minimized.

Figure 0004627221
Figure 0004627221

式(8)をkについて解くと、式(9)が得られる。 Solving equation (8) for k yields equation (9).

Figure 0004627221
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式(9)により得られる係数kの値は、測定した厚さ変化波形y(t)をk倍すると、振幅1μmの弾性特性用基準波形M(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Aは、以下の式(10)により求められる。   When the measured thickness change waveform y (t) is multiplied by k, the square of the difference from the elastic characteristic reference waveform M (t) having an amplitude of 1 μm is minimized. It means that the two waveforms are the best match. Therefore, the amplitude A of the measured thickness change waveform y (t) is obtained by the following equation (10).

A=1/k (μm) (10)   A = 1 / k (μm) (10)

なお、上述の演算と同様に、弾性特性用基準波形M(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、弾性特性用基準波形M(t)に乗ずる係数をk’とし、残差をR’とすれば、以下の式(11)で示される。   Similar to the above-described calculation, it may be calculated how many times the amplitude of the elastic characteristic reference waveform M (t) is multiplied to approach the actual thickness change waveform y (t). In this case, if the coefficient multiplied by the elastic characteristic reference waveform M (t) is k ′ and the residual is R ′, the following equation (11) is obtained.

Figure 0004627221
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R’をk’で偏微分した値を0と置き(式(12))、係数k’について解くと式(13)が得られる。   When a value obtained by partial differentiation of R ′ by k ′ is set to 0 (formula (12)), and solving for the coefficient k ′, formula (13) is obtained.

Figure 0004627221
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Figure 0004627221
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この場合には、係数k’は、振幅1μmの弾性特性用基準波形をk’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(14)により求められる。   In this case, when the elastic characteristic reference waveform having an amplitude of 1 μm is multiplied by k ′, the coefficient k ′ is the smallest square of the difference from the actually measured thickness change waveform y (t), and the two waveforms are the most consistent. Is meant to do. Therefore, the amplitude A ′ of the thickness change waveform y (t) is obtained by the equation (14).

A’=k’ (μm) (14)   A ′ = k ′ (μm) (14)

このように、比較部118は、弾性特性用基準波形M(t)および厚さ変化波形y(t)を受け取り、式(9)または式(13)を用いて、弾性特性用基準波形M(t)と厚さ変化波形y(t)の整合残差が最小となる係数kまたは係数k’を算出する。算出した係数kまたは係数k’から、厚さ変化波形の振幅である最大厚さ変化量をさらに算出する。   In this way, the comparison unit 118 receives the elastic characteristic reference waveform M (t) and the thickness change waveform y (t), and uses the equation (9) or equation (13) to determine the elastic property reference waveform M ( The coefficient k or the coefficient k ′ that minimizes the matching residual between t) and the thickness change waveform y (t) is calculated. From the calculated coefficient k or coefficient k ′, a maximum thickness change amount that is an amplitude of the thickness change waveform is further calculated.

図4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4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、心臓の振動の様子は、理想的には、ほぼ一定であることを意味している。 FIG. 4 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. 4, although the amplitude is different due to the difference in elastic modulus, 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 a change in stress received by the subject, or the state of heart vibration is ideally almost constant.

図4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、厚さ変化波形と弾性特性用基準波形との全体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の全体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. 4, according to the conventional method, when the maximum thickness change amount of the thickness change waveform is obtained, it is necessary to obtain the maximum value Wmax and the minimum value Wmin of the thickness change waveform. In contrast, in the present invention, the maximum thickness change amount is estimated by analyzing the overall consistency between the thickness change waveform and the elastic characteristic reference waveform. As described above, when it is assumed that only the thickness change waveform amplitude is different due to the difference in elastic modulus, this means that the maximum thickness change amount is estimated from the entire thickness change waveform for one cardiac cycle.

図4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の全体から最大厚さ変化量を推定することが可能となる。 As shown in the thickness change waveform y 0 (t) in FIG. 4, 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 entire thickness change waveform including the inclined portions a1, a2, and a3.

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。   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(13)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(13)は以下のように表すことができる。   As is clear from the above description, since information on the maximum value Wmax and the minimum value Wmin is included in the inclined portions a1, a2, and a3, respectively, even if a part of one heart cycle of the thickness change waveform is used. Thus, 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 (13). 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 (13) can be expressed as follows.

Figure 0004627221
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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(13’)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)=m・M(t))であり、加算区間が十分に長く、式(13’)の第2項が無視できる場合には、式(13’)は以下の式(13’’)と表せる。   When the noise n (t) is spike noise or random noise, the second term of the numerator of the equation (13 ′) becomes smaller than the first term as the addition interval becomes longer. Therefore, when the thickness change s (t) is similar to the reference waveform (s (t) = m · M (t)), the addition interval is sufficiently long, and the second term of the equation (13 ′) can be ignored. Can be expressed by the following equation (13 ″).

Figure 0004627221
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したがって、真の係数m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 m 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.

本発明では、弾性特性用基準波形と測定値とを用いて最大厚さ変化量および弾性率を求めるため、適切な弾性特性用基準波形を用意することが重要である。本実施形態では、弾性特性用基準波形は被検体の血圧波形に基づいて生成しているため、弾性特性用基準波形の周期と厚さ変化波形の周期とはよく一致し、2つの波形を正しく比較することができる。また、被検体の血圧変化は比較的大きく、また、血圧変化の測定は確立された技術を利用するため、血圧波形に重畳するノイズは小さい。このため、ノイズの影響がある厚さ変化波形の基準として、血圧波形に基づいて生成された弾性特性用基準波形を用いることは好適である。また、被検体の血圧波形に基づいて弾性特性用基準波形を生成しているため被検体の個体差を弾性特性用基準波形に反映させることができる。   In the present invention, since the maximum thickness variation and the elastic modulus are obtained using the elastic characteristic reference waveform and the measured value, it is important to prepare an appropriate elastic characteristic reference waveform. In this embodiment, since the elastic characteristic reference waveform is generated based on the blood pressure waveform of the subject, the period of the elastic characteristic reference waveform and the period of the thickness change waveform are in good agreement, and the two waveforms are correct. Can be compared. Further, the blood pressure change of the subject is relatively large, and the measurement of the blood pressure change uses an established technique, so that noise superimposed on the blood pressure waveform is small. For this reason, it is preferable to use the elastic characteristic reference waveform generated based on the blood pressure waveform as the reference of the thickness change waveform affected by noise. In addition, since the elastic characteristic reference waveform is generated based on the blood pressure waveform of the subject, individual differences of the subject can be reflected in the elastic characteristic reference waveform.

次に粘性率の推定方法を詳細に説明する。被検体の歪み波形は被検体が受ける応力変化と被検体の粘弾性特性とによって決定される。したがって、血圧波形p(t)が得られたとき、種々の弾性率Eiおよび粘性率ηiを仮定して作成した歪み波形εi(t)は、仮定した弾性率Eiおよび粘性率ηiが被検体の真の弾性率および粘性率と一致するとき、計測された厚さ変化波形y(t)から得られる歪み波形ε(t)=y(t)/Wsと一致し、ε(t)とεi(t)との残差はゼロとなるはずである。したがってε(t)とεi(t)の残差を評価し、その残差が最小となるような弾性率Eiおよび粘性率ηiを決定することで被検体の粘性率を推定する。 本実施形態では、血管壁の歪み波形を基準波形として選ぶ。測定部位の粘性率の値をη1、η2、η3とし、血圧波形に基づいて血管壁の歪み波形を生成すると、たとえば、図5のε1(t)、ε2(t)ε3(t)で示される波形が得られる。粘性率が異なるため、これらの波形の時間軸方向の変化の様子は異なる。厚さ変化波形y(t)と、これらの歪み波形を比較すると、振幅の大きさは異なるものの、厚さ変化波形y(t)はε2(t)と最もよく一致する。したがって、ε2(t)において仮定した粘性率が測定部位の粘性率の値と推定される。   Next, the viscosity estimation method will be described in detail. The strain waveform of the subject is determined by the stress change that the subject receives and the viscoelastic characteristics of the subject. Therefore, when the blood pressure waveform p (t) is obtained, the strain waveform εi (t) created on the assumption of various elastic moduli Ei and viscosity ηi has an assumed elastic modulus Ei and viscosity ηi of the subject. When coincident with the true elastic modulus and viscosity, it coincides with the strain waveform ε (t) = y (t) / Ws obtained from the measured thickness change waveform y (t), and ε (t) and εi ( The residual with t) should be zero. Therefore, the residual of ε (t) and εi (t) is evaluated, and the viscosity of the subject is estimated by determining the elastic modulus Ei and the viscosity ηi that minimize the residual. In this embodiment, the vascular wall distortion waveform is selected as the reference waveform. When the viscosity values of the measurement sites are set to η1, η2, and η3 and the blood vessel wall distortion waveform is generated based on the blood pressure waveform, for example, ε1 (t) and ε2 (t) ε3 (t) in FIG. A waveform is obtained. Since the viscosities are different, the changes of these waveforms in the time axis direction are different. Comparing the thickness change waveform y (t) with these distortion waveforms, the thickness change waveform y (t) is the best match with ε2 (t), although the amplitude is different. Therefore, the viscosity assumed in ε2 (t) is estimated as the value of the viscosity of the measurement site.

以下、計測方法を具体的に説明する。まず、被検体の血圧波形をp(t)とし、血管壁の歪み波形をε(t)とする。p(t)およびε(t)のラプラス変換をp(ω)、ε(ω)とし、血管壁の伝達関数をB(ω)とすると、血圧波形p(ω)は以下の式(15)で示される。   Hereinafter, the measurement method will be specifically described. First, the blood pressure waveform of the subject is p (t), and the distorted waveform of the blood vessel wall is ε (t). Assuming that the Laplace transforms of p (t) and ε (t) are p (ω) and ε (ω) and the transfer function of the blood vessel wall is B (ω), the blood pressure waveform p (ω) is expressed by the following equation (15). Indicated by

p(ω)=B(ω)ε(ω) (15) p (ω) = B (ω) ε (ω) (15)

粘弾性のモデル化に一般的に用いられるVoigtモデルを用いて伝達関数B(ω)を表すと以下の式(16)のように示される。   When a transfer function B (ω) is expressed using a Voigt model generally used for modeling viscoelasticity, the following equation (16) is obtained.

B(ω)=E’+jωη’ (16) B (ω) = E ′ + jωη ′ (16)

ここで、E’は静的弾性率であり、η’は粘性率である。弾性特性用基準波形から算出した弾性率E0は、以下の式(17)の関係を満たす。   Here, E ′ is a static elastic modulus and η ′ is a viscosity. The elastic modulus E0 calculated from the reference waveform for elastic characteristics satisfies the relationship of the following formula (17).

Figure 0004627221
Figure 0004627221

ただし、E’はE0・Eであり、ωη’=E0・ωηはである。したがって、E=E’/E0=1として、粘性率の推定を行う。具体的には、ηを0から被検体の粘性率として想定される値を含むように所定の間隔で増加させた値η1、η2、η3、η・・・・ηi・・・ηNを設定し、式(16)のEおよびηにこれらの値を代入することによって、粘性率をそれぞれの値に仮定した場合の伝達関数B1(ω)、B2(ω)B3(ω)・・・Bi(ω)・・BN(ω)を計算する。さらに仮定した粘性率ηiを用いて求めた伝達関数Bi(ω)を下記の式(18)に代入する。   However, E ′ is E0 · E, and ωη ′ = E0 · ωη. Therefore, the viscosity is estimated with E = E ′ / E0 = 1. Specifically, values η1, η2, η3, η... Ηi..., N that are increased at predetermined intervals so that η includes a value assumed as the viscosity of the subject from 0 are set. By substituting these values into E and η in equation (16), transfer functions B1 (ω), B2 (ω) B3 (ω)... ω)... BN (ω) is calculated. Further, the transfer function Bi (ω) obtained using the assumed viscosity ηi is substituted into the following equation (18).

εi(ω)=p(ω)/Bi(ω) (18) εi (ω) = p (ω) / Bi (ω) (18)

これによりεi(ω)、i=1、2、・・・・・・Nが算出される。これを逆フーリエ変換することにより、歪み波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nが算出される。基準波形生成部117は、この歪み波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nを粘性特性用基準波形として生成する。上述したように粘性特性用基準波形εi(t)ではそれぞれ粘性率の値をη1、η2、η3、η・・・・ηi・・・ηNと仮定されている。   Accordingly, εi (ω), i = 1, 2,... N is calculated. By subjecting this to inverse Fourier transform, a distortion waveform εi (t), i = 1, 2,... N is calculated. The reference waveform generation unit 117 generates the distortion waveform εi (t), i = 1, 2,... N as a viscosity characteristic reference waveform. As described above, the viscosity characteristic values are assumed to be η1, η2, η3, η... Ηi.

なお、血管壁の歪み波形ε(t)と血圧波形をp(t)との関係が非線形的であると仮定して、式(15)に換えて、式(19)を用いてもよい。   Assuming that the relationship between the distortion waveform ε (t) of the blood vessel wall and the blood pressure waveform p (t) is non-linear, equation (19) may be used instead of equation (15).

log(p(ω))=B(ω)ε(ω) (19) log (p (ω)) = B (ω) ε (ω) (19)

この場合でも、同様にηを値η1、η2、η3、η・・・・ηi・・・ηNと仮定した場合の伝達関数Bi(ω)を式(16)によって求め、以下の式(20)を得る。   Even in this case, the transfer function Bi (ω) when η is assumed to be values η1, η2, η3, η... Ηi. Get.

εi(ω)=log(p(ω))/Bi(ω) (20) εi (ω) = log (p (ω)) / Bi (ω) (20)

式(20)を逆フーリエ変換することにより、歪み波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nが同様に算出される。なお、1/Bi(ω)を逆フーリエ変換してインパルス応答bi(t)を求め、p(t)もしくはlog(p(t))にbi(t)をたたみ込み積分することによってεi(t)を求めてもよい。   Distortion waveform εi (t), i = 1, 2,... N is similarly calculated by inverse Fourier transform of equation (20). In addition, 1 / Bi (ω) is subjected to inverse Fourier transform to obtain an impulse response bi (t), and εi (t is obtained by convolving bi (t) with p (t) or log (p (t)). ) May be requested.

比較部118は、粘性特性用基準波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nのそれぞれと、厚さ変化波形y(t)との一方に係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように係数を決定した場合における整合残差をそれぞれ算出する。具体的には、式(7)および(9)において、弾性特性用基準波形M(t)に変えて上記粘性特性用基準波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nを用い、式(9)で求めたkの値を式(7)へ代入し、Rを求める。kは2乗差Rが最小となるように定められているので、このときのRをRimとする。つまり以下の式(21)によって整合残差Rim(i=1、2、・・・・・・N)を求める。   The comparison unit 118 is obtained by multiplying one of the viscosity characteristic reference waveform εi (t), i = 1, 2,... N and the thickness change waveform y (t) by a coefficient. The matching residuals are calculated when the coefficients are determined so that the matching residual with the other is minimized. Specifically, in the equations (7) and (9), instead of the elastic characteristic reference waveform M (t), the viscosity characteristic reference waveform εi (t), i = 1, 2,... Using N, substitute the value of k obtained in equation (9) into equation (7) to obtain R. Since k is determined so that the square difference R is minimized, R at this time is Rim. That is, the matching residual Rim (i = 1, 2,... N) is obtained by the following equation (21).

Figure 0004627221
Figure 0004627221

粘性率決定部121は、比較部118から整合残差R1m、R2m、・・・RNmを受け取って、最も小さい整合残差が得られた粘性特性用基準波形において仮定した粘性率ηiを決定する。そして、決定した粘性率を出力する。決定された粘性率は、直接演算によって求めた値ではないが、上述した理由から、厚さ変化波形が得られた測定部位における正しい粘性率であると推定される。   The viscosity determination unit 121 receives the matching residuals R1m, R2m,... RNm from the comparison unit 118, and determines the viscosity ηi assumed in the reference waveform for the viscosity characteristic from which the smallest matching residual is obtained. Then, the determined viscosity is output. Although the determined viscosity is not a value obtained by direct calculation, for the reason described above, it is estimated that the viscosity is a correct viscosity at the measurement site where the thickness change waveform is obtained.

このようにして、超音波診断装置201は、弾性率および粘性率を求めることができる。したがって、たとえば、弾性率の値からは、内中膜複合体に脂肪が沈着しているのか、血管炎によって内中膜複合体が炎症しているのか判断し難い場合であっても、粘性率の値から、両者の区別を行うことが可能となる。その結果、本発明によれば、従来の超音波診断装置において得られる断層画像や、弾性率からのみでは判別が困難であった組織の差異を弾性率および粘性率を求めることによって判別することが可能となり、より正確な診断を行うことが可能となる。   In this way, the ultrasonic diagnostic apparatus 201 can determine the elastic modulus and viscosity. Therefore, for example, even if it is difficult to determine from the elastic modulus value whether fat is deposited in the intima-media complex or whether the intima-media complex is inflamed due to vasculitis, It is possible to distinguish both from the value of. As a result, according to the present invention, it is possible to discriminate a tissue difference that is difficult to discriminate from only a tomographic image obtained by a conventional ultrasonic diagnostic apparatus or an elastic modulus by obtaining an elastic modulus and a viscosity. This makes it possible to perform more accurate diagnosis.

なお、上記実施形態において、弾性特性用基準波形および粘性特性用基準波形は、血圧波形に基づいて生成していたが、上述したように被検体に加えられる応力変化あるいは、応力変化に基づく形状変化など種々の情報を弾性特性用基準波形および粘性特性用基準波形の生成に用いることができる。   In the above-described embodiment, the elastic characteristic reference waveform and the viscosity characteristic reference waveform are generated based on the blood pressure waveform. However, as described above, a stress change applied to the subject or a shape change based on the stress change. Various information can be used to generate the elastic characteristic reference waveform and the viscosity characteristic reference waveform.

たとえば、図6に示す超音波診断装置202は、血管径算出部142を備え、血管径変化波形に基づいて、弾性特性用基準波形および粘性特性用基準波形を生成する。具体的には、血管径算出部142は、移動波形算出部115から血管内膜の血管腔に近接した2点の移動変化波形、あるいは、外膜の血管外組織に近接した2点の移動変化波形を受け取り、これら2点から血管径変化波形を生成する。基準波形生成部117’は、血管径変化波形を受け取り、振幅がたとえば1μmとなるように規格化し、弾性特性用基準波形を生成する。また、血管径変化波形を血圧計119から受け取る最高血圧値および最低血圧値によって補正し、血圧波形p’(t)を生成する。さらに、血圧波形p’(t)に基づき、上述したように粘性特性用基準波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nを生成する。この場合、粘性特性用基準波形には、血管壁の粘性の影響を避けるため血管の内径変化波形を用いることが好ましい。   For example, the ultrasonic diagnostic apparatus 202 shown in FIG. 6 includes a blood vessel diameter calculation unit 142, and generates an elastic characteristic reference waveform and a viscosity characteristic reference waveform based on a blood vessel diameter change waveform. Specifically, the blood vessel diameter calculation unit 142 may generate two movement change waveforms in the vicinity of the vascular lumen of the intima from the movement waveform calculation unit 115 or two points of movement change in the vicinity of the epicardial extravascular tissue. A waveform is received, and a blood vessel diameter change waveform is generated from these two points. The reference waveform generation unit 117 ′ receives the blood vessel diameter change waveform, normalizes the amplitude to be 1 μm, for example, and generates an elastic characteristic reference waveform. Further, the blood vessel diameter change waveform is corrected by the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value received from the sphygmomanometer 119 to generate a blood pressure waveform p ′ (t). Further, based on the blood pressure waveform p ′ (t), the viscosity characteristic reference waveform εi (t), i = 1, 2,... N is generated as described above. In this case, it is preferable to use a blood vessel inner diameter change waveform as the viscosity characteristic reference waveform in order to avoid the influence of the viscosity of the blood vessel wall.

また、図7に示す超音波診断装置203では、基準波形生成部117’’は、厚さ変化波形算出部116から血管内膜の血管腔に近接した2点の厚さ変化波形を受け取り、振幅がたとえば1μmとなるように規格化し、弾性特性用基準波形を生成する。また、血管腔に近接した2点の厚さ変化波形を血圧計119から受け取る最高血圧値および最低血圧値によって補正し、血圧波形p’(t)を生成する。さらに、血圧波形p’(t)に基づき、上述したように粘性特性用基準波形εi(t)、i=1、2、・・・・・・Nを生成する。   In the ultrasonic diagnostic apparatus 203 shown in FIG. 7, the reference waveform generation unit 117 ″ receives two thickness change waveforms close to the vascular cavity of the intima from the thickness change waveform calculation unit 116, and the amplitude Is standardized to be 1 μm, for example, and a reference waveform for elastic characteristics is generated. Further, the two thickness change waveforms close to the blood vessel cavity are corrected by the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value received from the sphygmomanometer 119 to generate the blood pressure waveform p ′ (t). Further, based on the blood pressure waveform p ′ (t), the viscosity characteristic reference waveform εi (t), i = 1, 2,... N is generated as described above.

こうした血管径変化波形や血管内膜の血管腔に近接した2点の厚さ変化波形は血圧変化という被検体が受ける応力変化を示す波形ときわめて類似している。したがって、これらの波形を用いて弾性特性用基準波形および粘性特性用基準波形を生成しても上述した様に弾性率および粘性率を求めることができる。   Such a blood vessel diameter change waveform and two thickness change waveforms in the vicinity of the blood vessel cavity of the intima are very similar to a waveform indicating a change in stress that the subject undergoes as blood pressure change. Therefore, even if the elastic characteristic reference waveform and the viscosity characteristic reference waveform are generated using these waveforms, the elastic modulus and viscosity can be obtained as described above.

さらに血管径変化波形を求めた2点や血管内膜の血管腔に近接した2点間の速度差波形を用いても同様の効果が得られる。この場合、あらかじめ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。   Further, the same effect can be obtained by using the velocity difference waveform between the two points obtained from the vascular diameter change waveform and the two points close to the vascular cavity of the intima. In this case, the velocity difference waveform between the two measurement sites may be obtained in advance, or the velocity difference waveform may be obtained by time differentiation of the blood vessel diameter change waveform. Further, the speed difference waveform may be obtained by time differentiation of the blood pressure waveform.

また、上記実施形態では超音波診断装置は弾性率および粘性率の両方を算出しているが、組織の差異を判別することを目的とする場合には、弾性率は求めなくてもよい。   In the above-described embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus calculates both the elastic modulus and the viscosity, but the elastic modulus may not be obtained when it is intended to discriminate the difference between tissues.

本発明の超音波診断装置は、被検体を構成する組織を判別したり、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 discriminating tissues constituting a subject and measuring physical properties such as tissue thickness change amount, strain amount, and elastic properties.

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. 図1の超音波診断装置の基準波形生成部において生成する基準波形を示している。The reference waveform produced | generated in the reference | standard waveform production | generation part of the ultrasonic diagnosing device of FIG. 1 is shown. 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. 粘性率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 viscosity. 本発明による超音波診断装置の他の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structure of the ultrasonic diagnosing device by this invention. 本発明による超音波診断装置の他の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structure of the ultrasonic diagnosing device by this invention. 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

11 粥種
12 被検体
16 血管壁
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 画像合成部
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、117’、117’’ 基準波形生成部
118 比較部
119 血圧計
120 弾性率算出部
121 粘性率決定部
142 血管径算出部
150 演算部
201、202、203 超音波診断装置


DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Species 12 Subject 16 Blood vessel wall 100 Control part 101 Probe 102 Transmission part 103 Reception part 104 Tomographic image generation part 105 Image composition part 106 Image display part 115 Moving waveform calculation part 116 Thickness change waveform calculation part 117, 117 ', 117' Reference waveform generation unit 118 Comparison unit 119 Sphygmomanometer 120 Elastic modulus calculation unit 121 Viscosity determination unit 142 Blood vessel diameter calculation unit 150 Calculation unit 201, 202, 203 Ultrasonic diagnostic apparatus


Claims (22)

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、
複数の粘性特性用基準波形を生成する基準波形生成部と、
前記複数の粘性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とをそれぞれ比較することにより、前記厚さ変化波形と前記粘性特性用基準波形とが一致する度合いを示す粘性特性用指標をそれぞれ算出する比較部と、
前記粘性特性用指標に基づいて、粘性率を決定する粘性率決定部と、
を備えた超音波診断装置。
A transmitter that generates a drive signal for driving the probe in order 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 for viscosity characteristics;
Comparison for calculating a viscosity characteristic index indicating a degree of matching between the thickness change waveform and the viscosity characteristic reference waveform by comparing the plurality of viscosity characteristic reference waveforms and the thickness change waveform, respectively. And
A viscosity determining unit that determines the viscosity based on the viscosity characteristic index;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記粘性特性用基準波形は、所定の粘性率を仮定した場合において前記被検体の応力変化を示す情報に基づいて得られる前記被検体の歪み波形であって、
前記粘性率決定部は、前記粘性特性用指標のうちのもっとも小さい値が得られた粘性特性用基準波形において仮定されている粘性率を出力する請求項1に記載の超音波診断装置。
The viscosity characteristic reference waveform is a distortion waveform of the subject obtained based on information indicating a stress change of the subject when a predetermined viscosity is assumed,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the viscosity determining unit outputs a viscosity assumed in the reference waveform for the viscosity characteristic that provides the smallest value among the indices for the viscosity characteristic.
前記比較部は、前記厚さ変化波形および前記各粘性特性用基準波形の一方に第1の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記係数を決定した場合における整合残差を前記粘性特性用指標として出力する請求項2に記載の超音波診断装置。   The comparison unit performs matching when the coefficient is determined so that one of the thickness change waveform and the reference waveform for each viscosity characteristic is multiplied by the first coefficient and the matching residual between the other is minimized. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein a residual is output as the viscosity characteristic index. 前記被検体の応力変化を示す情報は前記被検体の血圧波形である請求項3に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the information indicating the stress change of the subject is a blood pressure waveform of the subject. 前記演算部は、前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の複数の測定部位の位置変化をそれぞれ示す移動波形を算出する移動波形算出部と、前記移動波形に基づいて、前記2つの測定部位間の厚さ変化波形を算出する厚さ変化波形算出部とを含む請求項3に記載の超音波診断装置。   The calculation unit includes a movement waveform calculation unit that calculates a movement waveform that indicates a change in position of a plurality of measurement parts in the subject based on the received echo signal, and the two measurement parts based on the movement waveform The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, further comprising a thickness change waveform calculation unit that calculates a thickness change waveform therebetween. 前記移動波形に基づいて前記被検体に含まれる血管径変化波形を算出する血管径算出部をさらに備え、前記被検体の応力変化を示す情報は、前記血管径波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形である請求項5に記載の超音波診断装置。   The blood vessel diameter calculating unit further calculates a blood vessel diameter change waveform included in the subject based on the movement waveform, and the information indicating the stress change of the subject includes the blood vessel diameter waveform as the highest and lowest of the subject. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, wherein the waveform is a waveform corrected with a blood pressure value. 前記基準波形生成部は、前記演算部から前記被検体に含まれる血管壁の血管腔に近接した位置における厚さ変化波形を受け取り、前記血管腔に近接した位置における厚さ変化波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形を前記被検体の応力変化を示す情報として用いる請求項3に記載の超音波診断装置。   The reference waveform generation unit receives a thickness change waveform at a position close to a blood vessel cavity of a blood vessel wall included in the subject from the calculation unit, and receives the thickness change waveform at a position close to the blood vessel cavity. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein a waveform corrected with the highest and lowest blood pressure values is used as information indicating a stress change of the subject. 前記基準波形生成部は、弾性特性用基準波形をさらに生成し、
前記比較部は、前記弾性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出する請求項1から7のいずれかに記載の超音波診断装置。
The reference waveform generation unit further generates a reference waveform for elastic characteristics,
8. The super-compact according to claim 1, wherein the comparison unit calculates a maximum thickness change amount of the thickness change waveform by comparing the reference waveform for elastic characteristics with the thickness change waveform. 9. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記比較部は前記厚さ変化波形および前記弾性特性用基準波形の一方に第2の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記第2の係数を決定し、前記第2の係数および前記弾性特性用基準波形の振幅から前記最大厚さ変化量を算出する請求項8に記載の超音波診断装置。   The comparison unit determines the second coefficient so that a matching residual between one of the thickness change waveform and the elastic characteristic reference waveform multiplied by a second coefficient and the other is minimized, The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the maximum thickness change amount is calculated from a second coefficient and an amplitude of the elastic characteristic reference waveform. 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を受け取って、前記最大変化量から弾性率を求める弾性率算出部をさらに備える請求項9に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 9, further comprising: an elastic modulus calculation unit that receives information on a stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and obtains an elastic modulus from the maximum change amount. 前記基準波形生成部は、前記被検体の血圧変化波形に基づいて前記弾性特性用基準波形を生成する請求項8に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the reference waveform generation unit generates the elastic characteristic reference waveform based on a blood pressure change waveform of the subject. 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、
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、
複数の粘性特性用基準波形を生成するステップ(D)と、
前記複数の粘性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とをそれぞれ比較することにより、前記厚さ変化波形と前記粘性特性用基準波形とが一致する度合いを示す粘性特性用指標をそれぞれ算出するステップ(F)と、
前記粘性特性用指標に基づいて、粘性率を決定するステップ(G)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 the reflection of the ultrasonic wave by the probe 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 viscosity characteristic reference waveforms (D);
Calculating a viscosity characteristic index indicating a degree of coincidence of the thickness change waveform and the viscosity characteristic reference waveform by comparing the plurality of viscosity characteristic reference waveforms and the thickness change waveform, respectively; (F) and
Determining a viscosity based on the viscosity characteristic index (G);
A method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus including:
前記粘性特性用基準波形は、所定の粘性率を仮定した場合において前記被検体の応力変化を示す情報に基づいて得られる前記被検体の歪み波形であって、
前記ステップ(G)は、前記粘性特性用指標のうちのもっとも小さい値が得られた粘性特性用基準波形において仮定されている粘性率を出力する請求項12に記載の超音波診断装置の制御方法。
The viscosity characteristic reference waveform is a distortion waveform of the subject obtained based on information indicating a stress change of the subject when a predetermined viscosity is assumed,
13. The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 12, wherein the step (G) outputs a viscosity coefficient assumed in the reference waveform for the viscosity characteristic that gives the smallest value among the viscosity characteristic indicators. .
前記ステップ(F)は、前記厚さ変化波形および前記各粘性特性用基準波形の一方に第1の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記係数を決定した場合における前記整合残差を、前記粘性特性用指標として出力する請求項13に記載の超音波診断装置の制御方法。   In the step (F), when the coefficient is determined so that the matching residual between the one obtained by multiplying one of the thickness change waveform and the reference waveform for each viscosity characteristic by the first coefficient and the other is minimized. The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 13, wherein the matching residual is output as the viscosity characteristic index. 前記被検体の応力変化を示す情報は前記被検体の血圧波形である請求項14に記載の超音波診断装置の制御方法。   The method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 14, wherein the information indicating the stress change of the subject is a blood pressure waveform of the subject. 前記ステップ(C)は、
前記受信エコー信号に基づいて前記被検体中の複数の測定部位の位置変化をそれぞれ示す移動波形を算出するステップと、
前記移動波形に基づいて、前記2つの測定部位間の厚さ変化波形を算出するステップとを含む請求項14に記載の超音波診断装置の制御方法。
The step (C)
Calculating a movement waveform respectively indicating a change in position of a plurality of measurement sites in the subject based on the received echo signal;
The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 14, further comprising: calculating a thickness change waveform between the two measurement sites based on the movement waveform.
前記移動波形に基づいて前記被検体に含まれる血管径変化波形を算出するステップ(H)をさらに包含し、
前記被検体の応力変化を示す情報は、前記血管径波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形である請求項14に記載の超音波診断装置の制御方法。
A step (H) of calculating a blood vessel diameter change waveform included in the subject based on the movement waveform;
The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 14, wherein the information indicating the stress change of the subject is a waveform obtained by correcting the blood vessel diameter waveform with the highest and lowest blood pressure values of the subject.
前記ステップ(C)は、前記被検体に含まれる血管壁の内腔に近接した位置における厚さ変化波形を生成し、
前記ステップ(D)は、前記内腔に近接した位置における厚さ変化波形を前記被検体の最高および最低血圧値で補正した波形を前記被検体の応力変化を示す情報として用いる請求項14に記載の超音波診断装置の制御方法。
The step (C) generates a thickness change waveform at a position close to the lumen of the blood vessel wall included in the subject,
The step (D) uses the waveform obtained by correcting the thickness change waveform at a position close to the lumen with the maximum and minimum blood pressure values of the subject as information indicating the stress change of the subject. Method for ultrasonic diagnostic apparatus.
前記ステップ(D)は、弾性特性用基準波形をさらに生成し、
前記ステップ(F)は、前記弾性特性用基準波形と前記厚さ変化波形とを比較することにより、前記厚さ変化波形の最大厚さ変化量を算出する請求項13から18のいずれかに記載の超音波診断装置の制御方法。
The step (D) further generates a reference waveform for elastic properties,
19. The step (F) calculates the maximum thickness change amount of the thickness change waveform by comparing the elastic characteristic reference waveform and the thickness change waveform. Method for ultrasonic diagnostic apparatus.
前記ステップ(F)は、前記厚さ変化波形および前記弾性特性用基準波形の一方に第2の係数を乗じたものと他方との整合残差が最小となるように前記第2の係数を決定し、前記第2の係数および前記弾性特性用基準波形の振幅から前記最大厚さ変化量を算出する請求項19に記載の超音波診断装置の制御方法。   The step (F) determines the second coefficient so that a matching residual between one of the thickness change waveform and the elastic characteristic reference waveform multiplied by the second coefficient and the other is minimized. The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 19, wherein the maximum thickness change amount is calculated from the second coefficient and the amplitude of the elastic characteristic reference waveform. 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を受け取って、前記最大変化量から弾性率を求めるステップ(I)をさらに包含する請求項20に記載の超音波診断装置の制御方法。   21. The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 20, further comprising a step (I) of receiving information on a stress difference of the stress generated in the deformation cycle of the subject and obtaining an elastic modulus from the maximum change amount. 前記ステップ(D)は、前記被検体の血圧変化波形に基づいて前記弾性特性用基準波形を生成する請求項19に記載の超音波診断装置の制御方法。


20. The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 19, wherein the step (D) generates the elastic characteristic reference waveform based on a blood pressure change waveform of the subject.


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