JP4837206B2

JP4837206B2 - 超音波撮像方法および超音波診断装置

Info

Publication number: JP4837206B2
Application number: JP2001288138A
Authority: JP
Inventors: 一純早坂
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2003102731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、異なる複数の音線方向を予め定めなくても自動的にスラント角度を最適化できる超音波撮像方法および超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−８９８３８号公報には、異なる複数の音線方向でそれぞれ２次元血流画像を得て、それらのうちで最も画質の良い２次元血流画像が得られた音線方向とする超音波診断装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−８９８３８号公報に開示された超音波診断装置では、予め定めた複数の異なる音線方向で、それぞれ２次元血流画像を得ている。
しかし、異なる複数の音線方向を多くすると、スラント角度を細かく最適化できる利点はあるが、最適化が終わるまでに長い時間がかかる。
一方、異なる複数の音線方向を少なくすると、最適化が終わるまでに短い時間で済むが、スラント角度を細かく最適化できない。
すなわち、特開平１１−８９８３８号公報に開示された超音波診断装置では、異なる複数の音線方向を予め定める際の定め方が難しい問題点がある。
そこで、本発明の目的は、異なる複数の音線方向を予め定めなくても自動的にスラント角度を最適化できる超音波撮像方法および超音波診断装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、被検体を走査して得た超音波画像を基に血管走行方向を認識し、血管走行方向と音線方向の成す角度が予め定めた目標交差角度に近づくように音線方向を調整することを特徴とする超音波撮像方法を提供する。
被検体の部位により、血管走行方向は大体決まっており、撮像のために超音波探触子を当てる方向も大体決まっている。従って、被検体の部位に応じて、血管走行方向と音線方向とが成す最適の角度も決まっている。そこで、この血管走行方向と音線方向とが成す最適の角度を、目標交差角度として、被検体の部位に対応させて予め定めておくことが出来る。
すると、上記第１の観点による超音波撮像方法では、音線方向が、予め定めた目標交差角度に近づくように調整されるから、血管走行方向と音線方向とが成す角度が自動的に最適化されることになる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、上記構成の超音波撮像方法において、前記目標交差角度が、４５゜であることを特徴とする超音波撮像方法を提供する。
超音波ビームが血管壁に当たる角度が９０゜に近い場合と０゜に近い場合とを比較すると、９０゜に近い場合の方が０゜に近い場合よりも、超音波ビームが血管内に入り且つ超音波エコーが超音波探触子に戻る割合が高いと考えられる。つまり、９０゜に近い方が、大きなパワーで血流情報を検出できると考えられる。
他方、超音波ビームと血流方向の成す角度が０゜に近い場合と９０゜に近い場合とを比較すると、同じ血流速度でも、０゜に近い場合の方が９０゜に近い場合よりも検出速度は大きくなる。つまり、０゜に近い方が、血流速度を検出しやすくなる。
よって、両者のバランスを考えると、血管走行方向と音線方向の成す角度を４５゜にするのが良いと考えられる。
そこで、上記第２の観点による超音波撮像方法では、目標交差角度を４５゜としている。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の超音波撮像方法において、超音波探触子の音線方向−感度特性で最大感度の音線方向を挟んで感度低下率が急激に大きくなる両側の角度の範囲内で音線方向を調整することを特徴とする超音波撮像方法を提供する。
超音波探触子の音線方向−感度特性は、音線方向が０゜（エレメントの配列に直交する方向）の時に最大感度となり、音線方向が０゜から離れるほど感度低下してゆく。この感度低下率は、音線方向が０゜からある角度以上離れると急激に大きくなり、実用的な感度が得られなくなる。
そこで、上記第３の観点による超音波撮像方法では、感度低下率が急激に大きくなる両側の角度の範囲内で音線方向を調整することにより、実用的な感度を維持するように担保している。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、被検体を走査して得た超音波画像を基に血管領域を認識し、音線方向を変えながら血管領域内の感度を求めることを繰り返して感度が最大になる音線方向を検出し、感度が最大になる音線方向を維持することを特徴とする超音波撮像方法を提供する。
上記構成において“感度”とは、１点における信号強度であってもよいし、数点における信号強度の平均値または最大値であってもよい。
また、音線方向を変える方法は、一定角度ずつであってもよいし、最初は大きな角度で変え、感度が最大になる音線方向に近づいた後は小さな角度で変えるようにしてもよい。
上記第４の観点による超音波撮像方法では、血流領域での感度が最大になるように音線方向を調整するから、血管走行方向と音線方向の成す角度が自動的に最適化されることになる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、超音波探触子と、前記平面内で音線方向を変更しうる走査手段と、前記超音波探触子で得られた受信信号から超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、前記超音波画像を基に血管走行方向を認識する血管走行方向認識手段と、血管走行方向と音線方向の成す角度が予め定めた交差角度に近づくように音線方向を調整する音線方向調整手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第５の観点による超音波診断装置では、前記第１の観点による超音波撮像方法を好適に実施できる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記交差角度が、４５゜であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第６の観点による超音波診断装置では、前記第２の観点による超音波撮像方法を好適に実施できる。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記音線方向調整手段は、超音波探触子の音線方向−感度特性で最大感度の音線方向を挟んで感度低下率が急激に大きくなる両側の角度の範囲内で音線方向を調整することを特徴とする超音波撮像方法を提供する。
上記第７の観点による超音波診断装置では、前記第３の観点による超音波撮像方法を好適に実施できる。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、超音波探触子と、前記平面内で音線方向を変更しうる走査手段と、前記超音波探触子で得られた受信信号から超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、前記超音波画像を基に血管領域を認識する血管領域認識手段と、血管領域内の感度を求める感度取得手段と、音線方向を変えながら血管領域内の感度を求めることを繰り返して感度が最大になる音線方向を検出し該感度が最大になる音線方向を維持する音線方向調整手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第８の観点による超音波診断装置では、前記第４の観点による超音波撮像方法を好適に実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す発明の実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１３】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかる超音波診断装置の構成図である。
この超音波診断装置１０は、一平面（音線平面）上にある多数の平行な音線を形成しうるリニア超音波探触子１と、リニア超音波探触子１を駆動して超音波パルスを被検体内へ送信すると共に被検体内から超音波エコーを受信して受信データを出力する送受信部２と、受信データからＢモードデータを得るＢモード処理部３と、受信データからＣＦＭ（Color Flow Mapping）データを得るＣＦＭ処理部４と、ＢモードデータからＢモード画像を生成すると共にＣＦＭデータからＣＦＭ画像を生成するＤＳＣ５と、Ｂモード画像やＣＦＭ画像を表示するＣＲＴ６と、図２を参照して後述するスラント角調整処理を実行して音線方向を自動調整する音線方向制御部１７とを具備して構成されている。
【００１４】
音線方向制御部１７には、血管走行方向と音線方向とが成す角度の目標として目標交差角度α（例えば４５゜）が入力されている。また、リニア超音波探触子１の音線方向−感度特性で最大感度の音線方向を挟んで感度低下率が急激に大きくなる角度である調整最大角度θmax が入力されている。
【００１５】
図２は、リニア超音波探触子１の音線方向−感度特性の概念図である。
最大感度となる音線方向を０゜とするとき、音線方向を＋側または−側に振ると、感度が低下していく。そして、音線方向の角度が＋θmax または−θmax を越えると、感度低下率が急激に大きくなる。
【００１６】
図３は、超音波診断装置１０が実行するスラント角調整処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像を撮像し、図４に示すように、ＣＲＴ６に表示する。
ステップＳ２では、操作者は、図５に示すように、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像上の血管Ｖ内に着目点Ｐを指定する。
ステップＳ３では、音線方向制御部１７は、図６に示すように、着目点Ｐにおける血管Ｖの走行方向Ｖｄの角度φを求める。
【００１７】
ステップＳ４では、目標交差角度αと調整最大角度θmax を読み込む。
ステップＳ５では、次式により音線方向θを算出する。
θ＝φ−α
ステップＳ６では、算出した音線方向θが−θmax とθmax の間であればステップＳ７へ進み、そうでなければステップＳ８へ進む。
【００１８】
ステップＳ７では、音線方向をθとする。これにより、図６に示すように、音線方向Ｓｄと血管Ｖの走行方向Ｖｄの成す角度は、目標交差角度αになる。そして、処理を終了する。
【００１９】
ステップＳ８では、θが−θmax より小さいなら音線方向を−θmax とし、θがθmax より大きいなら音線方向をθmax とする。これにより、リニア超音波探触子１の感度が著しく低下しない範囲で、音線方向Ｓｄと血管Ｖの走行方向Ｖｄの成す角度を目標交差角度αに近付けることが出来る。そして、処理を終了する。
【００２０】
以上により、図７に示すように、最良の交差角度となる音線方向で血流を撮像することが出来る。
【００２１】
−第２の実施形態−
図８は、第２の実施形態にかかる超音波診断装置の構成図である。
この超音波診断装置２０は、一平面（音線平面）上にある多数の平行な音線を形成しうるリニア超音波探触子１と、リニア超音波探触子１を駆動して超音波パルスを被検体内へ送信すると共に被検体内から超音波エコーを受信して受信データを出力する送受信部２と、受信データからＢモードデータを得るＢモード処理部３と、受信データからＣＦＭデータを得るＣＦＭ処理部４と、ＢモードデータからＢモード画像を生成すると共にＣＦＭデータからＣＦＭ画像を生成するＤＳＣ５と、Ｂモード画像やＣＦＭ画像を表示するＣＲＴ６と、図９を参照して後述するスラント角調整処理を実行して音線方向を自動調整する音線方向制御部２７とを具備して構成されている。
【００２２】
音線方向制御部２７には、音線方向を調整する単位である調整単位角度Δθ（例えば２゜）が入力されている。
【００２３】
図９，図１０は、超音波診断装置２０が実行するスラント角調整処理を示すフロー図である。
ステップＳ１１では、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像を撮像し、図４に示すように、ＣＲＴ６に表示する。
ステップＳ１２では、操作者は、図５に示すように、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像上の血管Ｖ内に着目点Ｐを指定する。
ステップＳ１３では、音線方向制御部１７は、図１１に示すように、血管Ｖの壁に当たるまで着目点Ｐを中心とする円形領域の半径を広げ、それを血管領域Ａとする。
ステップＳ１４では、音線方向制御部１７は、血管領域Ａにおける感度を求め、前回感度として記憶する。ここで、感度とは、血管領域Ａにおける１点の信号強度であってもよいし、数点における信号強度の平均値または最大値であってもよい。
【００２４】
ステップＳ１５では、音線方向制御部１７は、調整単位角度Δθを読み込む。
【００２５】
ステップＳ１６では、音線方向制御部１７は、音線方向の現在角度θに調整単位角度Δθを加算した角度（θ＋Δθ）を音線方向とする。
【００２６】
ステップＳ１７では、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像を撮像し、血管領域Ａにおける感度を求め、今回感度として記憶する。
ステップＳ１８では、許容範囲をδとするとき、（前回感度＋δ）＜今回感度ならステップＳ１９へ進み、そうでないならステップＳ２０へ進む。
【００２７】
ステップＳ１９では、今回感度を前回感度として記憶し、前記ステップＳ１６に戻る。
【００２８】
ステップＳ２０では、（前回感度−δ）＞今回感度ならステップＳ２１へ進み、そうでないなら前記ステップＳ１７に戻る。
【００２９】
ステップＳ２１では、今回感度を前回感度として記憶し、図１０のステップＳ２２へ進む。
【００３０】
図１０のステップＳ２２では、音線方向制御部１７は、音線方向の現在角度θから調整単位角度Δθを減算した角度（θ−Δθ）を音線方向とする。
【００３１】
ステップＳ２３では、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像を撮像し、血管領域Ａにおける感度を求め、今回感度として記憶する。
ステップＳ２４では、（前回感度＋δ）＜今回感度ならステップＳ２５へ進み、そうでないならステップＳ２６へ進む。
【００３２】
ステップＳ２５では、今回感度を前回感度として記憶し、前記ステップＳ２２に戻る。
【００３３】
ステップＳ２６では、（前回感度−δ）＞今回感度ならステップＳ２６へ進み、そうでないなら前記ステップＳ２３に戻る。
【００３４】
ステップＳ２７では、今回感度を前回感度として記憶し、図９のステップＳ１５に戻る。
【００３５】
以上により、常に最大の感度となる音線方向で血流を撮像することが出来る。
【００３６】
−他の実施形態−
前記第２の実施形態では、音線方向を一定の調整単位角度Δθずつ振ったが、例えば音線方向を振る回数が増えるほど調整単位角度Δθを小さくしていってもよい。これは、音線方向を振る回数が増えるほど最大の感度となる音線方向に近づくから、調整量を小さくしてもよいと考えられるからである。また、例えば音線方向を振る方向を逆転する毎に調整単位角度Δθを小さくしていってもよい。これは、音線方向を振る方向を逆転した時は最大の感度となる音線方向を過ぎた時であるため、その時は調整量を小さくしてもよいと考えられるからである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の超音波撮像方法および超音波診断装置によれば、異なる複数の音線方向を予め定めなくても自動的にスラント角度を最適化でき、最も画質の良い２次元血流画像が得られる方向に自動的にスラント角度を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図２】超音波探触子の音線方向−感度特性を示す概念図である。
【図３】第１の実施形態にかかる超音波診断装置が実行するスラント角調整処理を示すフロー図である。
【図４】Ｂモード画像またはＣＦＭ画像の例示図である。
【図５】着目点の指定を示す説明図である。
【図６】血管の走行方向と音線方向の成す角度を示す説明図である。
【図７】調整後の画像を示す説明図である。
【図８】第２の実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図９】第２の実施形態にかかる超音波診断装置が実行するスラント角調整処理を示すフロー図である。
【図１０】図９の続きのフロー図である。
【図１１】血管内領域を示す説明図である。
【符号の説明】
１リニア超音波探触子
２送受信部
３Ｂモード処理部
４ＣＦＭ処理部
５ＤＳＣ
１７，２７音線方向制御部

Claims

被検体を走査して得た超音波画像を基に血管領域を認識し、音線方向を変えながら血管領域内の感度を求めることを繰り返して、感度が最大になる音線方向を検出しつつ感度が最大になる音線方向を維持することを特徴とする超音波撮像方法。
請求項１に記載の超音波撮像方法において、
前記血管領域内の感度は、前記血管領域における、１点の信号強度、複数点の信号強度の平均値又は複数点の信号強度の最大値であることを特徴とする超音波撮像方法。
請求項１又は請求項２に記載の超音波撮像方法において、
前記求めた今回の感度と記憶された前回の感度とを比較した結果により音線方向をプラス方向に変えるかマイナス方向に変えるかを決定することを特徴とする超音波撮像方法。
請求項３に超音波撮像方法において、
許容値をδとするとき、前回の感度＋δ＜今回の感度である場合、又は、前回の感度−δ＞今回の感度である場合に、今回の感度を前回の感度として記憶することを特徴とする超音波撮像方法。
超音波探触子と、
前記平面内で音線方向を変更しうる走査手段と、
前記超音波探触子で得られた受信信号から超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
前記超音波画像を基に血管領域を認識する血管領域認識手段と、
血管領域内の感度を求める感度取得手段と、
音線方向を変えながら血管領域内の感度を求めることを繰り返して、感度が最大になる音線方向を検出しつつ該感度が最大になる音線方向を維持する音線方向調整手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記血管領域内の感度は、前記血管領域における、１点の信号強度、複数点の信号強度の平均値又は複数点の信号強度の最大値であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項５又は請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記音線方向調整手段は、前記求めた今回の感度と記憶された前回の感度とを比較した結果により音線方向をプラス方向に変えるかマイナス方向に変えるかを決定することを特徴とする超音波診断装置。
請求項７に超音波診断装置において、
前記音線方向調整手段は、許容値をδとするとき、前回の感度＋δ＜今回の感度である場合、又は、前回の感度−δ＞今回の感度である場合に、今回の感度を前回の感度として記憶することを特徴とする超音波診断装置。