JP5016936B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、生体組織の弾性情報を画像化した弾性画像を観察して生体組織の良性又は悪性を診断するのに好適な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 suitable for diagnosing benign or malignant biological tissue by observing an elastic image obtained by imaging elasticity information of the biological tissue.
生体組織の軟らかさ又は硬さにより病変部位等の診断を行うため、超音波探触子などにより生体組織を圧迫し、その圧迫により生じた生体組織の変位に基づいて、歪みあるいは弾性率などの弾性情報を演算して弾性画像を生成し、表示された弾性画像を観察して生体組織の良性又は悪性を診断することが行われている。 In order to diagnose the lesion site by the softness or hardness of the living tissue, the living tissue is compressed with an ultrasonic probe or the like, and based on the displacement of the living tissue caused by the compression, strain or elastic modulus An elasticity image is calculated to generate an elasticity image, and the displayed elasticity image is observed to diagnose benign or malignant tissue.
ところで、弾性情報としては、定量的な弾性率によるのが的確であるが、弾性率は生体組織の各部位に加わる応力を歪みで除した値であるから、被検体との接触面に加えた圧力を圧力センサなどで計測して組織内部に作用する応力を演算により推定する必要がある。この応力分布を正確に推定する演算処理は、膨大な処理量である。 By the way, it is accurate that the elastic information is based on a quantitative elastic modulus, but since the elastic modulus is a value obtained by dividing the stress applied to each part of the living tissue by strain, it is added to the contact surface with the subject. It is necessary to measure the pressure with a pressure sensor or the like and estimate the stress acting on the inside of the tissue by calculation. The calculation processing for accurately estimating the stress distribution is a huge amount of processing.
そこで、現在は、変位を微分して得られる歪みを画像化した歪み画像により診断することが主流となっている。例えば、前立腺癌等の診断分野では、正常組織に比べて前立腺癌は硬いため、組織を圧迫して内部に生じた歪みを演算して歪み画像を表示し、歪み画像上で歪みが小さい領域(硬い領域)を悪性部位と疑って、診断することが行われている。 Therefore, at present, diagnosis is based on a distortion image obtained by imaging the distortion obtained by differentiating the displacement. For example, in the diagnostic field such as prostate cancer, since prostate cancer is harder than normal tissue, the strain generated by compressing the tissue is calculated and a distortion image is displayed. Diagnosis is made by suspecting a hard region) as a malignant site.
しかし、歪みは定量的ではなく、組織を作用させた圧縮量に応じた定性的な弾性情報であるから、圧迫条件の違いによる影響を受け、圧迫条件が適当でなかったことが原因で歪みが小さい領域が求められる場合がある。その場合、歪みが小さい領域を硬い領域として誤認することになるから、誤診に繋がることがある。 However, strain is not quantitative, but is qualitative elasticity information according to the amount of compression on which the tissue is applied, so it is affected by the difference in compression conditions, and the distortion is caused by inappropriate compression conditions. A small area may be required. In that case, since the area | region with small distortion will be misidentified as a hard area | region, it may lead to a misdiagnosis.
そこで、特許文献1に記載されているように、応力―歪み特性との関係が分かっている弾性参照体を探触子と被検体との間に介在させて、探触子により被検体に圧迫力を加えることにより、被検体の組織に作用する応力を推定することが提案されている。すなわち、被検体に加わる圧迫力と同じ圧迫力を弾性参照体に加え、取得時間が異なる一対のRF信号フレームデータに基づいて弾性参照体の変位を計測して歪み量を求め、弾性参照体の応力―歪み特性に基づいて弾性参照体に作用する応力を求め、その応力が被検体の表皮に作用する応力と等価であるものとして、弾性率を演算することが提案されている。 Therefore, as described in Patent Document 1, an elastic reference body whose relation between the stress-strain characteristics is known is interposed between the probe and the subject, and the subject is compressed by the probe. It has been proposed to estimate the stress acting on the tissue of the subject by applying force. That is, the same compression force as that applied to the subject is applied to the elastic reference body, the displacement of the elastic reference body is measured based on a pair of RF signal frame data having different acquisition times, and the amount of strain is obtained. It has been proposed to calculate the elastic modulus on the assumption that the stress acting on the elastic reference body is obtained based on the stress-strain characteristics and that the stress is equivalent to the stress acting on the skin of the subject.
しかし、特許文献1では、探触子の表面と圧迫される対象組織の接触面の形状が一致しない場合、被検体の生体組織に作用する応力を求めることについては考慮されていない。 However, in Patent Document 1, no consideration is given to obtaining stress acting on the living tissue of the subject when the shape of the contact surface of the target tissue to be pressed and the surface of the probe do not match.
本発明が解決しようとする課題は、対象組織を均一に圧迫できない場合において、被検体の生体組織の定量的な弾性情報を容易に取得できる超音波診断装置を実現することにある。 The problem to be solved by the present invention is to realize an ultrasonic diagnostic apparatus that can easily acquire quantitative elasticity information of a living tissue of a subject when the target tissue cannot be uniformly compressed.
上記課題を解決するため、本発明は、表面が曲面状である探触子と、該探触子を介して被検体に圧迫力を加えて計測される反射エコー信号の取得時刻が異なる一対のRF信号フレームデータを選択するフレームデータ選択手段と、選択された一対のRF信号フレームデータに基づいて複数の計測点における生体組織の変位を求める変位計測手段と、該変位計測手段により求められた変位に基づいて前記各計測点における生体組織の弾性情報を演算する弾性演算手段と、該弾性演算手段により求められた弾性情報に基づいて弾性画像を生成する弾性画像生成手段と、該弾性画像生成手段により生成された弾性画像を表示する表示手段とを備えた超音波診断装置において、前記弾性演算手段は、前記探触子の視野内に設定された既知の応力―歪み特性を有する基準領域の変位に基づいて当該基準領域の歪みを求め、該基準領域の歪みに基づいて該基準領域以外の生体組織の各計測点における弾性情報を求めることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a probe having a curved surface and a pair of different acquisition times of reflected echo signals measured by applying a compression force to the subject via the probe. Frame data selection means for selecting RF signal frame data, displacement measurement means for obtaining displacement of a living tissue at a plurality of measurement points based on the selected pair of RF signal frame data, and displacement obtained by the displacement measurement means Elasticity calculation means for calculating elasticity information of the living tissue at each measurement point based on the above, elasticity image generation means for generating an elasticity image based on elasticity information obtained by the elasticity calculation means, and elasticity image generation means And an elastic diagnostic apparatus comprising: a display unit configured to display an elastic image generated by the step of calculating a predetermined stress-strain in the field of view of the probe. It obtains the distortion of the reference area based on the displacement of the reference area with sex, and obtains elasticity information at each measurement point of the body tissue other than the reference region based on the strain of the reference region.
すなわち、本発明は、基準領域の歪みを計測することにより、既知の応力―歪み特性に基づいて基準領域に作用する応力を求めることができ、この応力は基準領域に作用した圧迫力と同一方向にある他の生体組織にも作用すると仮定し、同一の圧迫方向に位置する基準領域以外の生体組織の各計測点の歪みデータに基づいて、その計測点の定量的な弾性情報である弾性率を求めることができる。あるいは、基準領域の歪みデータを基準として、基準領域以外の生体組織の各計測点の歪みデータを指標値化することにより、その計測点の定量的な弾性情報である弾性インデックスを求めることができる。 That is, the present invention can determine the stress acting on the reference region based on the known stress-strain characteristics by measuring the strain of the reference region, and this stress is in the same direction as the compression force acting on the reference region. Based on the strain data of each measurement point of the living tissue other than the reference region located in the same compression direction, the elastic modulus that is quantitative elastic information of the measurement point Can be requested. Alternatively, by using the strain data of the reference region as a reference, the strain data of each measurement point of the living tissue other than the reference region is converted into an index value, whereby an elasticity index that is quantitative elasticity information of the measurement point can be obtained. .
これにより、圧力センサにより被検体に作用する圧力を計測して生体に対して作用する応力を求める演算が不要であるから、生体組織の定量的な弾性情報を容易に取得でき、これにより関心部位の組織の硬さの情報を定量的に評価することができる。言い換えれば、関心領域内において相対的には圧迫が弱かった領域(方向)であっても、その領域固有の弾性を表す弾性率として評価可能になる。 This eliminates the need for calculating the stress acting on the living body by measuring the pressure acting on the subject by the pressure sensor, so that quantitative elasticity information of the living tissue can be easily obtained, and thus the region of interest. It is possible to quantitatively evaluate the tissue hardness information. In other words, even in a region (direction) in which compression is relatively weak in the region of interest, it can be evaluated as an elastic modulus representing elasticity inherent in the region.
この場合において、基準領域は、探触子の視野内に存在する生体組織の一つの内に設定された領域とすることができる。また、これに代えて、基準領域は、探触子の超音波送受信面に設けられた弾性参照体内に設定された領域とすることができる。この弾性参照体を用いれば、脂肪などの組織に基準領域を設定した場合に比べて、精度の高い応力−歪み線図を用いることができるから、任意の関心部位の弾性率又は弾性インデックスEindexを精度よく計測することができる。 In this case, the reference region can be a region set in one of the living tissues existing in the visual field of the probe. Alternatively, the reference region can be a region set in the elastic reference body provided on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the probe. By using this elastic reference body, it is possible to use a stress-strain diagram with higher accuracy than when a reference region is set in a tissue such as fat. Therefore, the elastic modulus or elastic index Eindex of an arbitrary region of interest can be obtained. It can measure with high accuracy.
さらに、本発明は、次の構成を付加することができる。すなわち、円柱状探触子の超音波送受信面にバルーンを設け、該バルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて被検体に圧迫力を加えるように構成することができる。あるいは、円柱状探触子を、バルーン内に挿入し、該バルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて被検体に圧迫力を加えるように構成することができる。このように、バルーンを膨張、収縮して圧迫操作をすれば、円柱状探触子であっても視野の全方位へ均等な圧迫力を加えることができるから、一層定量的に関心部の弾性情報を取得することができる。 Furthermore, the present invention can add the following configuration. That is, a balloon can be provided on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the cylindrical probe, and a fluid can be put in and out of the balloon to be inflated and contracted to apply a compression force to the subject. Alternatively, the cylindrical probe can be configured to be inserted into a balloon, injecting fluid into and out of the balloon, and expanding and contracting to apply a compression force to the subject. In this way, if the balloon is inflated and deflated, and the compression operation is performed, even a cylindrical probe can apply a uniform compression force in all directions of the field of view. Information can be acquired.
この場合、バルーンの体腔壁側に、基準領域を構成する弾性参照体を装着して構成することができる。また、円柱状探触子を挿入する体腔と異なる体腔にバルーンカテーテルを挿入し、バルーンカテーテル内に流体を出し入れして被検体に圧迫力を加えるように構成できる。この場合、バルーンカテーテルの外表面に、基準領域を構成する弾性参照体を装着することができる。 In this case, an elastic reference body constituting the reference region can be mounted on the body cavity wall side of the balloon. In addition, a balloon catheter can be inserted into a body cavity different from the body cavity into which the cylindrical probe is inserted, and fluid can be taken in and out of the balloon catheter to apply a compression force to the subject. In this case, the elastic reference body which comprises a reference | standard area | region can be mounted | worn with the outer surface of a balloon catheter.
本発明によれば、表面が曲面状である探触子を用いて被検体の生体組織の定量的な弾性情報を容易に取得できる。 According to the present invention, it is possible to easily acquire quantitative elasticity information of a biological tissue of a subject using a probe having a curved surface.
以下、本発明の超音波診断装置の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described.
図1に、本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図を示す。図に示すように、被検体1に当接して用いられる超音波の探触子2は、被検体1との間で超音波を送信及び受信する複数の振動子が整列された超音波送受信面を有して形成されている。探触子2は、送信回路3から供給される超音波パルスにより駆動される。送受信制御回路4は、探触子2の複数の振動子を駆動する超音波パルスの送信タイミングを制御して、被検体1内に設定される焦点に向けて超音波の送波ビームを形成するようになっている。また、送受信制御回路4は、探触子2の振動子の配列方向に電子的に送波ビームを走査するようになっている。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention. As shown in the figure, an ultrasonic probe 2 used in contact with a subject 1 is an ultrasonic transmission / reception surface in which a plurality of transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject 1 are arranged. It is formed. The probe 2 is driven by ultrasonic pulses supplied from the transmission circuit 3. The transmission /
一方、探触子2は、被検体1内から発生する反射エコー信号を受信して受信回路5に出力する。受信回路5は、送受信制御回路4から入力されるタイミング信号に従って、反射エコー信号を取り込んで増幅などの受信処理を行う。受信回路5により受信処理された反射エコー信号は、整相加算回路6において複数の振動子により受信された反射エコー信号の位相を合わせて加算することにより増幅され、超音波の受波ビームが生成される。整相加算回路6において生成された受波ビームのRF信号は、信号処理部7に入力され、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理がなされる。なお、整相加算回路6において生成されるRF信号は、複素復調したI、Q信号であってもよい。
On the other hand, the probe 2 receives a reflected echo signal generated from the subject 1 and outputs it to the
信号処理部7により処理されたRF信号は白黒スキャンコンバータ8に導かれ、ここにおいてディジタル信号に変換されるとともに、超音波ビームの走査面に対応した2次元の断層像データに変換される。これらの信号処理部7と白黒スキャンコンバータ8によって断層像(Bモード像)の画像再構成手段が構成される。白黒スキャンコンバータ8から出力される断層像データは、切替加算部9を介して画像表示器10に供給されてBモード像が表示されるようになっている。
The RF signal processed by the
一方、整相加算回路6から出力されるRF信号は、RF信号フレームデータ選択部11に導かれる。RF信号フレームデータ選択部11は、超音波ビームの走査面(断層面)に対応するRF信号群を、フレームデータとして複数フレーム分を取得してメモリなどに格納する。変位計測部12は、RF信号フレームデータ選択部11に格納されている取得時刻が異なる複数対のフレームデータを順次取り込み、取り込んだ一対のフレームデータに基づいて断層面における複数の計測点の変位ベクトルを求め、変位フレームデータとして歪み演算手段である弾性演算部13に出力するようになっている。
On the other hand, the RF signal output from the
本実施形態の弾性演算部13は、変位フレームデータに基づいて各計測点の生体組織の歪みを求めて歪みフレームデータ又は弾性率フレームデータを生成するように構成されている。弾性演算部13にて生成された歪みフレームデータ又は弾性率フレームデータは、弾性データ処理部14に出力されるようになっている。
The
弾性データ処理部14は、弾性演算部13から入力される歪みフレームデータ又は弾性率フレームデータに対して、座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理、フレーム間における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理を施して、カラースキャンコンバータ15に送出するようになっている。
The elasticity
カラースキャンコンバータ15は、弾性データ処理部14により処理された歪みフレームデータ又は弾性率フレームデータを取り込み、設定された1次元又は2次元カラーマップに従って、フレームデータの画素ごとに色調コードを付与してカラー歪み画像又は弾性率画像の弾性画像を生成するようになっている。これらの弾性データ処理部14とカラースキャンコンバータ15によって、弾性画像生成手段が構成されている。
The
カラースキャンコンバータ15により生成されたカラー歪み画像又はカラー弾性率画像は、切替加算部9を介して画像表示器10に表示されるようになっている。また、切替加算部9は、白黒スキャンコンバータ8から出力される白黒の断層像と、カラースキャンコンバータ15から出力されるカラー歪み画像又はカラー弾性率画像とを入力し、両画像を切り替えていずれか一方を表示させる機能と、両画像の一方を半透明にして加算合成して画像表示器10に重ねて表示させる機能と、両画像を並べて表示させる機能を有して形成されている。
The color distortion image or the color elastic modulus image generated by the
さらに、本実施形態の超音波診断装置には、基準領域設定部17と装置制御インターフェイス部18が設けられている。基準領域設定部17は、圧迫条件の違いによる影響を抑えて、関心領域(ROI)における生体組織の固有の硬さを求めるために、被検体1の計測面の組織領域に設定する基準領域19を装置制御インターフェイス部18から入力指定するようになっている。ここで、基準領域19としては、計測部位の視野内に存在し、予め応力―歪み特性が実験計測等により求められ、弾性率E0が分かっている組織領域を設定する。また、基準領域設定部17は、予め設定された条件に基づいて、RF信号フレームデータから条件にあった基準領域19を自動的に検出するように構成することができる。
Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment is provided with a reference
装置制御インターフェイス部18は、基準領域設定部17及びカラースキャンコンバータ15に各種の指令、設定データなどを入力するようになっている。基準領域設定部17は、装置制御インターフェイス部18から入力設定される基準領域19の座標データに従って、弾性演算部13の歪み演算の基準とする領域を設定して、弾性演算部13に出力するようになっている。さらに、本実施形態では、RF信号フレームデータ選択部11からRF信号フレームデータを取り込み、装置制御インターフェイス部18から入力される条件に対応した領域を検出して基準領域19を設定可能に構成されている。そして、基準領域設定部17は、設定した基準領域の座標データを弾性演算部13に出力するようになっている。また、基準領域設定部17は、設定した基準領域19の座標データをカラースキャンコンバータ15に出力して、カラー歪み画像又はカラー弾性率画像に基準領域を表示させるようになっている。
The apparatus
また、図示はしていないが、弾性演算部13は装置制御インターフェイス部18から入力設定される関心領域(ROI)についてのみ歪み演算を実行し、弾性データ処理部14及びカラースキャンコンバータ15は、ROIについてのみカラー歪み画像又はカラー弾性率画像を構成することができる。
Although not shown, the
このように構成される本実施形態の基本的な動作について説明する。まず、探触子2により被検体1に圧迫力を加えて、被検体1に送波ビームを走査するとともに、走査面からの反射エコー信号を連続的に受信する。そして、整相加算回路6から出力される受波ビームのRF信号に基づいて、信号処理部7及び白黒スキャンコンバータ8により断層像が再構成され、切替加算器9を介して画像表示器10に表示される。
The basic operation of this embodiment configured as described above will be described. First, the probe 2 applies a compressive force to the subject 1 to scan the subject 1 with a transmitted beam and continuously receive reflected echo signals from the scanning surface. Based on the RF signal of the received beam output from the
一方、RF信号フレームデータ選択部11は、被検体1に加えられる圧迫力が変化する過程で、RF信号を取り込んでフレームレートに同期させてフレームデータを繰り返し取得し、内蔵されたフレームメモリ内に時系列順に保存する。そして、取得時刻が異なる一対のフレームデータを単位として、連続的に複数対のフレームデータを選択して変位計測部12に出力する。変位計測部12は、選択された一対のフレームデータを1次元もしくは2次元相関処理し、走査面における各計測点の変位ベクトルを計測して変位フレームデータを生成する。この変位ベクトルの検出法としては、例えば特開平5−317313号公報等に記載されているブロックマッチング法又はグラジェント法が知られている。ブロックマッチング法は、画像を例えばN×N画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックに最も近似しているブロックを前フレームから探索し、これに基づいて計測点の変位ベクトルを求める。また、一対のRF信号フレームデータの同一領域における自己相関を計算して変位を算出することができる。
On the other hand, the RF signal frame
変位計測部12で求められた変位フレームデータは、弾性演算部13に入力され、各計測点の歪みを演算して、歪みフレームデータを弾性データ処理部14に出力する。歪みの演算は、公知のように変位を空間微分することによって計算される。
The displacement frame data obtained by the
ここで、本発明の特徴部である弾性演算部13における歪み演算の基本的な実施形態について説明する。弾性演算部13は、変位計測部12から入力される変位フレームデータに基づいて各計測点の歪みを演算する。このとき、基準領域設定部17により設定された基準領域19の座標データを取り込み、基準領域19に含まれる1又は複数の計測点の歪みを求める。このとき、探触子2により加えた圧迫力の方向に対応付けて、その圧迫力が作用する基準領域19における1又は複数の計測点の歪みを求める。次いで、基準領域19の応力−歪み特性と弾性率E0に基づいて、基準領域19に作用している応力を圧迫力の方向に対応付けて演算する。そして、同一の圧迫力の方向に存在する他の組織に同一の応力が作用していると見做して、他の組織の計測点について求められた歪みと応力に基づいて、他の組織の計測点における弾性率を演算する。これにより、関心部位の組織の硬さの情報を定量的に評価することができる。言い換えれば、関心領域内において相対的には圧迫が弱かった領域(方向)であっても、その領域固有の弾性を表す弾性率として評価可能になる。
Here, a basic embodiment of the strain calculation in the
ここで、例えば、基準領域19としては、例えば前立腺周りの弾性画像を取得して、悪性の病変部の有無を診断する場合、得られる弾性画像には前立腺の腺組織以外にも、尿管、膀胱、前線維筋性間質(AFS)、脂肪、筋、精嚢の組織などの組織領域が同一の視野領域に描画される。これらの組織領域の内、例えば前立腺皮膜部の組織である脂肪を基準領域19として設定し、脂肪の歪みを基準にして、相対的に他の組織の歪みの値を求めれば、他の組織の弾性率を確定的に求めることができる。つまり、脂肪の応力―歪み特性を予め実験計測で求めておき、実際の計測においてその脂肪の歪みを計測することにより、圧迫により生体組織に作用する応力を精度よく求めることができる。
Here, for example, as the
その結果、本実施形態によれば、圧力センサなどにより探触子から被検体に加えられた圧迫力を検出し、検出した圧力に基づいて生体組織の各部位に作用する応力を演算する必要がないから、圧力センサなどの付加的な装置を必要とせず、関心部の組織固有の定量的な弾性情報を確定的に得ることができる。 As a result, according to the present embodiment, it is necessary to detect the pressing force applied to the subject from the probe by a pressure sensor or the like and calculate the stress acting on each part of the living tissue based on the detected pressure. Therefore, no additional device such as a pressure sensor is required, and quantitative elasticity information specific to the tissue of the region of interest can be obtained deterministically.
以下、具体的な実施例に基づいて、本発明の特徴部の弾性情報の計測法の詳細を説明する。 Hereinafter, based on a concrete Example, the detail of the measuring method of the elasticity information of the characteristic part of this invention is demonstrated.
図2〜5を参照して、図1の実施形態の超音波診断装置を用いて前立腺の画像診断を実施した例を説明する。前立腺の画像診断には、図2に示すような経直腸型探触子101を用い、図3に示すように経直腸的なアプローチで前立腺の診断を行う。
With reference to FIGS. 2-5, the example which performed the image diagnosis of the prostate using the ultrasonic diagnostic apparatus of embodiment of FIG. 1 is demonstrated. For the image diagnosis of the prostate, a
図2(A)に示すように、経直腸型探触子101は、円柱状に形成され体内に挿入される先端部102にコンベックス型探触子103とリニア型探触子104の2つが設けられ、後端部の保持部105を手で持って挿入操作するように形成されている。コンベックス型探触子103は、図2(B)に示すように円柱面に沿って周方向に配列され、リニア型探触子104は、図2(C)に示すように円柱面に沿って軸方向に配列されている。このように形成される経直腸型探触子101は、図3に示すように、直腸110内に挿入して用いられ、コンベックス型探触子103とリニア型探触子104の超音波送受信面を前立腺111に向けて撮像する。経直腸型探触子101の撮像視野内には、前立腺111の周りの膀胱112や尿管113などが存在する。
As shown in FIG. 2 (A), the
経直腸型探触子101により撮像される前立腺の横断面について代表的な画像を図4に示す。同図(A)はBモード像であり、同図(B)は歪み画像に代表される弾性画像である。弾性画像は同図に示すように、硬い領域、軟らかい領域、ノイズ領域が識別可能なカラー画像で表示される。同図に示すように、前立腺の横断面には、前立腺111の腺組織以外にも、尿管113、膀胱112、前線維筋性間質(AFS)114、脂肪及び筋などの皮膜115の組織が同時に視野領域に表示される。
FIG. 4 shows a representative image of the transverse section of the prostate imaged by the
本実施例では、前立腺皮膜部の組織である脂肪を基準領域19として設定して、関心部の組織固有の弾性情報を計測する方法について、図5のフローチャートを参照して説明する。
In this embodiment, a method for measuring the elasticity information specific to the tissue of the region of interest by setting fat, which is the tissue of the prostate capsule, as the
まず、基準領域19の設定は、装置制御インターフェイス部18からフリーズ指令を入力し、現在撮像中のBモード像と歪み画像の静止画を表示させる(S1)。次いで、装置制御インターフェイス部18から基準領域指定モードに切り替える(S2)。そして、マウスやトラックボールなどの入力デバイスを用いてカーソルを移動し、Bモード像又は歪み画像上で基準領域として前立腺皮膜部組織の領域を指定する(S3)。これにより、基準領域設定部17により弾性演算部13に基準領域の座標データが出力される。弾性演算部13は、指定された基準領域について歪みを求め、求めた歪みの値と基準領域について設定された弾性率とにより応力分布を演算する(S4)。次に、求めた応力の値に応じて関心組織の弾性率を演算する(S5)。次いで、演算された弾性率の値に応じて弾性データ処理部14及びカラースキャンコンバータ15により弾性画像を構築して画像表示器10に表示する(S6)。
First, the
図6を参照して、図5のステップS4〜S6における手順の詳細を説明する。基準領域として設定した皮膜部の弾性率E0は実験計測等で既知である(例えば、E0=10kPa)。また、コンベックス型探触子103により撮像される扇形視野を、扇形中心からの距離rと扇形の一方の端の径線からの角度θで表すものとする。
Details of the procedure in steps S4 to S6 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. The elastic modulus E0 of the film portion set as the reference region is known by experimental measurement or the like (for example, E0 = 10 kPa). In addition, the fan-shaped field of view imaged by the
いま、図7(A)〜(C)に示すように、皮膜部の脂肪組織の弾性率E0と、θ方向にある脂肪において計測された歪み変化Δε0(θ)から、θ方向の応力変化Δσ0(θ)を次式(1)で求める。 Now, as shown in FIGS. 7A to 7C, the stress change Δσ0 in the θ direction is calculated from the elastic modulus E0 of the fat tissue of the skin part and the strain change Δε0 (θ) measured in the fat in the θ direction. (Θ) is obtained by the following equation (1).
Δσ(θ)=E0×Δε0(θ) (1)
そして、歪み分布Δε(r、θ)と、境界条件となる応力変化Δσ0(θ)を用いて、弾性率Eのフレームデータを構築する。例えば、θ方向の応力変化が深度rによらず一定という仮定で、弾性率のフレームデータE(r、θ)を次式(2)に基づいて構築する。
Δσ (θ) = E0 × Δε0 (θ) (1)
Then, the frame data of the elastic modulus E is constructed by using the strain distribution Δε (r, θ) and the stress change Δσ0 (θ) as the boundary condition. For example, assuming that the stress change in the θ direction is constant regardless of the depth r, the frame data E (r, θ) of the elastic modulus is constructed based on the following equation (2).
E(r、θ)=Δσ0(θ)/Δε(r,θ) (2)
通常、経直腸型探触子101などの体内挿入型の探触子を用いて、用手法により経直腸型探触子101で被検体1を圧迫する場合、扇形領域の全ての方向(θ)に均等に圧迫を加えられないことが多い。そのため、十分な圧迫が加えられなかった領域(方向)は歪みが小さくなり、応力分布を考慮しない例えば歪み画像などでは、相対的に硬い領域として誤認されてしまうことになる。
E (r, θ) = Δσ0 (θ) / Δε (r, θ) (2)
In general, when the subject 1 is pressed with the
この点、本実施例1によれば、既知である皮膜部の脂肪組織の弾性率E0と、弾性演算部13において計測して歪み変化Δε0(θ)から、θ方向の応力変化Δσ0(θ)を式(1)で求める。そして、求めた応力変化Δσ0(θ)と計測した歪み変化Δε0(θ)を用いて、各計測点(r、θ)の弾性率E(r、θ)を式(2)で求めている。つまり、脂肪組織の既知の弾性率E0を基準として他の未知の組織に作用する応力を推定し、推定した応力と実測した歪みに基づいて弾性率E(r、θ)を求めているから、関心部位の組織の硬さの情報を定量的に評価することができる。言い換えれば、関心領域内において相対的には圧迫が弱かった領域(方向)であっても、その領域固有の弾性を表す弾性率として評価可能になる。
In this regard, according to the first embodiment, the stress change Δσ 0 (θ) in the θ direction is calculated from the known
なお、上記では、既知の脂肪組織の弾性率E0を基準として、未知の組織の硬さを定量的な弾性率の次元(kPa)で求める例を説明した。しかし、本発明はこれに限らず、弾性率画像に代えて、例えば、脂肪組織等の基準領域の歪み変化Δε0(θ)と、他の未知の組織について計測された歪み変化Δε(r、θ)の比の値を指標値として、次式(3)により弾性インデックスEindexとして求めることができる。この弾性インデックスEindexは、同一の圧迫方向(θ)における基準領域の歪み変化Δε0(θ)を基準として、同一の圧迫方向(θ)における組織の歪み変化を指標値化したものである。 In the above description, an example has been described in which the hardness of an unknown tissue is determined by a quantitative elastic modulus dimension (kPa) based on a known elastic modulus E0 of a fat tissue. However, the present invention is not limited to this, and instead of the elastic modulus image, for example, the strain change Δε0 (θ) of a reference region such as adipose tissue and the strain change Δε (r, θ measured for other unknown tissues). ) As an index value, the elastic index Eindex can be obtained by the following equation (3). This elastic index Eindex is an index value of the tissue strain change in the same compression direction (θ) with reference to the strain change Δε0 (θ) of the reference region in the same compression direction (θ).
Eindex(r、θ) = Δε0(θ)/Δε(r、θ) (3)
このようにして求めた弾性インデックスEindexをフレームデータとすることにより、歪み情報によって定量的な弾性画像を描画することができる。
Eindex (r, θ) = Δε0 (θ) / Δε (r, θ) (3)
By using the elastic index Eindex thus obtained as frame data, a quantitative elastic image can be drawn based on the strain information.
さらに、本実施例1では、基準領域を前立腺皮膜部の脂肪組織に設定する例に基づいて説明したが、皮膜部の脂肪の更に外側にある筋組織を用いてもよい。また、尿管壁、前線維筋性間質(AFS)、精嚢等を基準領域として適用することも可能である。 Furthermore, although the first embodiment has been described based on an example in which the reference region is set to the fatty tissue of the prostate skin part, muscle tissue further outside the fat of the skin part may be used. It is also possible to apply the ureter wall, anterior fibromuscular stroma (AFS), seminal vesicles, etc. as the reference region.
実施例1では、基準領域を静止画像上においてマニュアル操作で設定する例を説明したが、本発明は静止画像に表れた特徴的な領域を自動的に検出して、基準領域を自動により設定することができる。自動設定の手法には、下記のいくつかの方法がある。 In the first embodiment, an example has been described in which the reference region is manually set on the still image. However, the present invention automatically detects a characteristic region appearing in the still image and automatically sets the reference region. be able to. There are several methods for automatic setting as follows.
(1)例えば、前立腺などの診断部位が決まれば、皮膜部の脂肪組織、その脂肪組織の更に外側にある筋組織、尿管壁、前線維筋性間質(AFS)、精嚢等は、特徴的な配置及び形状を有することから画像上で識別できる。そこで、特徴的な配置及び形状を有するテンプレートを用意しておき、周知の画像マッチング法を適用して、基準領域を自動検出することが可能である。 (1) For example, if a diagnostic site such as the prostate is determined, the adipose tissue of the skin part, the muscle tissue further outside the adipose tissue, the ureter wall, the anterior fibromuscular stroma (AFS), the seminal vesicle, etc. Since it has a characteristic arrangement and shape, it can be identified on the image. Therefore, it is possible to prepare a template having a characteristic arrangement and shape and automatically detect a reference region by applying a known image matching method.
(2)テンプレートを用いなくても、例えば、尿管は、内部に流体を含んでおり、圧迫に対する挙動は流動体に特有の挙動を示すことを利用して、基準領域を自動的に設定することができる。つまり、尿管の内部は生体組織ではないため、隣接する計測点間において全く異なる大きさ、方向の変位ベクトルを持つ傾向がある。この変位ベクトルの方向のバラツキを利用して、尿管の内部を識別できる。 (2) Even without using a template, for example, the ureter contains fluid inside, and the behavior for compression automatically sets the reference region by utilizing the behavior specific to the fluid. be able to. That is, since the inside of the ureter is not a living tissue, it tends to have displacement vectors having completely different sizes and directions between adjacent measurement points. The inside of the ureter can be identified using the variation in the direction of the displacement vector.
(3)前線維筋性間質(AFS)は、前立腺のベース部からミドル部に局在する組織領域であり、これを経直腸型探触101により撮像された前立腺横断面で観察すると、前立腺中央から膀胱手前の前立腺腹側皮膜に向けて広がる逆三角形の低エコー域として認識できる。
(3) The anterior fibromuscular stroma (AFS) is a tissue region that is localized from the base portion of the prostate to the middle portion. When this is observed on the prostate cross section imaged by the
そこで、例えばBモード像により低エコー域の輝度に対応した閾値処理を行うと、AFSの形状情報と、位置情報を得ることができる。具体的には、低エコー域を検出し、例えば、前立腺全域を含むBモード像の輝度平均値Pmeanを基準にして、その何倍かを示す値として「1」以下のTh(AFS)を設定し、次の式(4)により、AFS輝度閾値を設定する。 Therefore, for example, if threshold processing corresponding to the luminance in the low echo area is performed using a B-mode image, shape information and position information of AFS can be obtained. Specifically, a low echo area is detected, and, for example, Th (AFS) of “1” or less is set as a value indicating a multiple of the brightness average value Pmean of the B-mode image including the entire prostate gland. Then, the AFS luminance threshold is set by the following equation (4).
(AFS輝度閾値)=Th(AFS)×Pmean (4)
このAFS輝度閾値処理により得られた領域の形状を認識して、AFS領域を判定する。つまり、背側(画像では近傍)から腹側(画像では深部)に向かうに従い、横幅が増加する傾向にあるかどうかを判定することにより、AFS領域を確認できる。
(AFS brightness threshold) = Th (AFS) × Pmean (4)
The AFS region is determined by recognizing the shape of the region obtained by the AFS luminance threshold processing. That is, the AFS region can be confirmed by determining whether or not the lateral width tends to increase from the back side (near in the image) to the ventral side (the deep portion in the image).
また、抽出されたAFS領域の位置情報により、AFS領域であるか否かを判定する。つまり、前立腺の右にも左にも偏らず、中央に配置しているかを判定することにより、AFS領域を確認できる。更に、その低エコー域の腹側の領域に、膀胱があるかどうかを判定することにより、AFS領域を確認できる。 Also, it is determined whether or not it is an AFS region based on the extracted position information of the AFS region. That is, the AFS region can be confirmed by determining whether the prostate is located in the center without being biased to the right or left. Furthermore, the AFS region can be confirmed by determining whether or not the bladder exists in the ventral region of the low echo region.
(4)前立腺皮膜部をBモード像上で抽出して基準領域を自動設定することができる。つまり、前立腺皮膜部は、前立腺の腺組織領域よりも高輝度であること、また、前立腺皮膜部は、円弧状の帯として連続して繋がっていることを利用して、前立腺皮膜部(輪郭部)の領域を検出することが可能である。 (4) A prostate region can be extracted on a B-mode image and a reference region can be automatically set. In other words, the prostate capsule part (contour part) is utilized by utilizing the fact that the prostate coat part has higher brightness than the glandular tissue region of the prostate, and that the prostate coat part is continuously connected as an arc-shaped band. ) Area can be detected.
上記の実施例1,2では、超音波のBモード像を用いて基準領域を自動的に検出して設定する例を説明した。これに代えて、例えばリアルタイムバーチャルソノグラフィ(RVS)の技術と組み合わせることにより、CTやMRIなどの3次元画像を利用することが可能となり、例えばAFS、皮膜部脂肪などの組織の識別を容易に行うことができる。 In the first and second embodiments, the example in which the reference region is automatically detected and set using the ultrasonic B-mode image has been described. Instead, for example, by combining with real-time virtual sonography (RVS) technology, it becomes possible to use 3D images such as CT and MRI, and for example, tissue identification such as AFS and skin fat can be easily performed. It can be carried out.
実施例1、2では、基準領域を設定して、関心部位に加えられる圧迫条件の違いによる影響を抑えて、悪性部位の有無の診断を確定的に行う手法について説明した。本実施例3は、さらに圧迫の均一性を向上させて、組織固有の弾性を計測する手法について説明する。 In the first and second embodiments, the method has been described in which the reference region is set and the influence of the difference in the compression condition applied to the region of interest is suppressed and the diagnosis of the presence or absence of the malignant region is performed deterministically. In the third embodiment, a technique for measuring the elasticity inherent in tissue by further improving the uniformity of compression will be described.
図8(A)、(B)に示すように、経直腸型探触子101のコンベックス型探触子103の超音波送受信面をゴムなどの可撓性材料で形成されたバルーン120で覆い、バルーン120内に液体を出し入れ可能に構成する。そして、バルーン120を前立腺111の組織に当てて、バルーン120内に液体を注入して膨らませることにより、コンベックス型探触子103の扇形視野の前方向の前立腺111の組織に均等な圧迫力を加えることができる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the ultrasound transmitting / receiving surface of the
本実施例と実施例1、2を組み合わせることにより、扇形視野の全方位にわたる基準領域がない場合であっても、その基準領域に基づいて求めた応力を全方位に適用して、定量的な弾性率及び弾性インデックスを求めることができる。 By combining the present embodiment with the first and second embodiments, even when there is no reference area across all directions of the fan-shaped field of view, the stress obtained based on the reference area is applied to all directions, and quantitative Elastic modulus and elastic index can be determined.
本実施例は、実施例3の変形であり、図9(A)、(B)に示すように、バルーンカテーテル121を尿管113内に挿入し、バルーンカテーテル121にシリンジ103から液体を出し入れして膨張・収縮させ、これにより尿管113から周囲の前立腺111の組織に圧迫を加えることを特徴とする。
This embodiment is a modification of the third embodiment. As shown in FIGS. 9A and 9B, the
本実施例4によれば、前立腺111の内部の全方位の領域に対して均等な圧迫を行うことができる。したがって、関心部位に加えられる圧迫条件の違いによる影響を抑えて、関心部位の弾性情報を計測することができ、ノイズの少ない弾性画像が構築されるから、悪性部位の有無の診断を確定的に行うことができる。
According to the fourth embodiment, uniform compression can be performed on the omnidirectional region inside the
つまり、従来は、経直腸型探触子101等の探触子を手で保持しながら動かして、前立腺を圧迫するようにした場合、深部(腹側)の領域や、辺縁部(PZ)にまで均等に圧迫することができないことがあったが、本実施例によれば、関心部位に対して均等な圧迫を行うことができる。
That is, conventionally, when the probe such as the
したがって、本実施例によれば、探触子による圧迫操作の不適切に起因する関心部位の誤診断を回避でき、再現性の高い客観的な診断ができる。また、バルーンカテーテル121への液体の出し入れを自動化すれば、検者の負担が低減される。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to avoid erroneous diagnosis of a region of interest due to improper pressure operation by the probe, and to perform objective diagnosis with high reproducibility. Further, by automating the liquid in and out of the
また、本実施例4に、実施例1、2を組み合わせ、基準領域として尿管壁113aを設定することにより、計測される定性的な歪み情報と、既知の尿管壁113aの弾性率とに基づいて尿管壁113aに作用する応力を求めれば、前述の式(2)、(3)と同様に、任意の関心部位の弾性率又は弾性インデックスEindexを求めることができる。 Further, by combining the first and second embodiments with the first embodiment and setting the ureter wall 113a as the reference region, the qualitative strain information to be measured and the known elastic modulus of the ureter wall 113a are obtained. If the stress acting on the ureter wall 113a is obtained based on this, the elastic modulus or the elastic index Eindex of an arbitrary region of interest can be obtained in the same manner as in the equations (2) and (3) described above.
図10(A),(B)を参照して、実施例5の弾性情報の計測法を説明する。本実施例は、他の実施例と同様に、経直腸型探触子101を用いて前立腺に関して弾性情報を計測する例である。経直腸型探触子101には、図8と同様に、超音波送受信面103を包囲して圧迫力を加えるバルーン120が設けられ、さらにバルーン120の超音波送受信面103の反対面に弾性参照体122を取り付けている。弾性参照体122は、一定の弾性を有し、前述した基準領域の組織と同様に、予め歪みと応力と弾性率の関係が計測された物体である。例えば、ソナーエイド(SONAR-AID:Geistlich社製)として市販されている音響カプラを用いることができる。
With reference to FIGS. 10A and 10B, a method of measuring elasticity information according to the fifth embodiment will be described. This embodiment is an example of measuring elasticity information regarding the prostate using the
このような弾性参照体122を挟んで、バルーン120を膨張、収縮させて前立腺111に圧迫力を加え、RF信号フレームデータを連続的に取得する。そして取得時刻が異なる一対のRF信号フレームデータに基づいて、弾性参照体122を含めて各計測点の変位フレームデータを求め、さらに変位フレームデータに基づいて歪みフレームデータを求める。弾性参照体122は、弾性率が既知であるから、弾性率と計測した歪みとの関係に基づいて応力を求めることができる。この弾性参照体122に作用した応力(参照応力)と同一の応力が前立腺111の組織に作用しているとみなして、計測した歪みフレームデータと参照応力とを用いて、各計測点の弾性率を求める。
The
本実施例の弾性参照体122は、実施例1、2で設定した脂肪などの組織の基準領域に比べて、精度の高い応力−歪み線図を用いることができるから、任意の関心部位の弾性率又は弾性インデックスEindexを精度よく計測することができる。
Since the
また、本実施例によれば、バルーン120の膨張、収縮によって、全方向へ均等な圧迫力を加えることができるから、弾性参照体122を用いることとあいまって、定量的に関心部の弾性情報を取得することができる。
In addition, according to the present embodiment, an even compression force can be applied in all directions by inflating and deflating the
図11(A),(B)を参照して、実施例6の弾性情報の計測法を説明する。本実施例は、他の実施例と同様に、前立腺に関して弾性情報を計測する例であるが、超音波探触子として血管内超音波探触子124をバルーンカテーテル121内に装着して用いる点が異なる。
With reference to FIGS. 11A and 11B, a method of measuring elasticity information in Example 6 will be described. This embodiment is an example of measuring elasticity information regarding the prostate, as in the other embodiments. However, the
つまり、尿管113内からバルーンカテーテル121で全方向に向かって圧迫すると同時に、実施例1と同様に、いずれかの組織(例えば、尿管壁)を基準領域に設定して関心部の弾性率を計測する。本実施例によれば、血管内超音波探触子124の超音波送受信面に接触する位置に尿管壁があるので、尿管壁を基準領域に設定することにより、弾性率の計測を高精度に行うことができる。
That is, at the same time as pressing in all directions from the inside of the
また、実施例5と同様に、バルーンカテーテル121の外表面に弾性参照体を装着すれば、弾性率の計測を一層高精度に行うことができる。
Similarly to the fifth embodiment, if an elastic reference body is attached to the outer surface of the
実施例1、2で計測された弾性情報に基づいて弾性画像を生成して画像表示器10に表示するにあたり、不適切な圧迫方向の弾性画像をマスク等により削除して表示しないようにすることにより、不要な情報を除去することが好ましい。
When generating an elasticity image based on the elasticity information measured in the first and second embodiments and displaying it on the
すなわち、実施例1、2によれば、図3に示したように、経直腸型探触子101を前立腺111に押し付けて圧迫力を加えるようにしている。これによれば、コンベックス型探触子103の円弧面の鉛直方向の全方位に対し、均一に圧迫力を加えることはできないから、一度の圧迫操作で全視野範囲を均等に圧迫することはできず、十分に圧迫できない方向が生じる。
That is, according to the first and second embodiments, as shown in FIG. 3, the
そこで、本実施例では、関心部位の腹側部に配置する前立腺皮膜部(脂肪、筋)に生じた歪みが、所定の閾値を越えたかどうかを判定することにより、その方向に適切に圧迫されたかどうかを判定する。 Therefore, in this embodiment, by determining whether or not the distortion generated in the prostate skin part (fat, muscle) arranged on the ventral part of the region of interest exceeds a predetermined threshold, it is appropriately compressed in that direction. Determine whether or not.
すなわち、歪みの値に圧迫の程度を判定する歪み閾値εthrsを設定する。この歪み閾値εthrsは、前立腺画像内の全ての計測点において計測された歪み平均の値εmeanにより各計測点の歪みを規格化した値に対する閾値とする。 That is, the distortion threshold value εthrs for determining the degree of compression is set as the distortion value. The distortion threshold value εthrs is a threshold value for a value obtained by normalizing the distortion at each measurement point by the distortion average value εmean measured at all measurement points in the prostate image.
(1)前立腺の歪み分布を規格化する。つまり、各計測点において計測された歪みの値εmeas(i, j)を、次式(4)に示すように、全計測点(N個)で計測された歪みの平均値εmeanで除して、規格化歪みεnorm(i, j)を求める。 (1) Normalize the strain distribution of the prostate. In other words, the strain value εmeas (i, j) measured at each measurement point is divided by the strain average value εmean measured at all measurement points (N) as shown in the following equation (4). Then, normalization distortion εnorm (i, j) is obtained.
εmean=Σεmeas(i, j)/N
εnorm(i, j)=εmeas(i, j)/εmean (4)
これにより、圧迫前後での圧縮量に依存しない、歪み閾値を設定することができる。
εmean = Σεmeas (i, j) / N
εnorm (i, j) = εmeas (i, j) / εmean (4)
Thereby, the distortion threshold value independent of the compression amount before and after the compression can be set.
(2)前立腺皮膜部において計測された規格化歪みεnorm(i, j)について、歪み閾値εthrsを越えたかどうかを判定する。超えていれば、その計測点(i, j)の方向への圧迫は適切であったと判定する。 (2) For the normalized strain εnorm (i, j) measured in the prostate capsule, it is determined whether the strain threshold εthrs has been exceeded. If so, it is determined that compression in the direction of the measurement point (i, j) was appropriate.
ここでは、歪み分布を用いて説明したが、歪み画像を構築していれば、歪み画像の輝度情報や、色相情報に歪み閾値に相当する閾値を設定し、圧迫の適否を判定するようにすることができる。 Here, the description has been made using the distortion distribution. However, if a distortion image is constructed, a threshold value corresponding to the distortion threshold value is set in the luminance information and hue information of the distortion image to determine whether compression is appropriate. be able to.
図12(A)に、歪み閾値εthrsを超えなかった皮膜部126に対し、図12(B)に示すように、皮膜部126の方向の弾性画像がマスク129により覆われて、表示されないようになっている。これにより、不要な画像情報がなくなり、誤診を回避できる。
As shown in FIG. 12B, the elastic image in the direction of the
なお、歪み閾値εthrsを超えた皮膜部128の方向の弾性画像であっても、その皮膜部後方の弾性画像をマスクして、皮膜内部の前立腺腺組織部の弾性画像のみを抽出して表示するようにすることもできる。
Even if the elasticity image in the direction of the
ここで、図示はしないが、本発明の実施例8について説明する。本実施例は、被検体の体表から圧迫するコンベックス形超音波探触子を用いる点が他の実施例と異なる。 Here, although not shown, an eighth embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the other embodiments in that a convex ultrasonic probe that presses from the body surface of the subject is used.
具体的には、図7(A)〜(C)と同様に、皮膜部の脂肪組織の弾性率E0と、θ方向にある脂肪において計測された歪み変化Δε0(θ)から、θ方向の応力変化Δσ0(θ)を次式(5)で求める。 Specifically, as in FIGS. 7A to 7C, the stress in the θ direction is calculated from the elastic modulus E0 of the fat tissue of the skin part and the strain change Δε0 (θ) measured in the fat in the θ direction. The change Δσ0 (θ) is obtained by the following equation (5).
Δσ(θ)=E0×Δε0(θ) (5)
そして、歪み分布Δε(r、θ)と、境界条件となる応力変化Δσ0(θ)を用いて、弾性率のフレームデータを構築する。例えば、θ方向の応力変化が深度rによらず一定という仮定で、弾性率のフレームデータE(r、θ)を次式(6)に基づいて構築する。
Δσ (θ) = E0 × Δε0 (θ) (5)
Then, the elastic modulus frame data is constructed using the strain distribution Δε (r, θ) and the stress change Δσ0 (θ) as a boundary condition. For example, assuming that the stress change in the θ direction is constant regardless of the depth r, the frame data E (r, θ) of the elastic modulus is constructed based on the following equation (6).
E(r、θ)=Δσ0(θ)/Δε(r、θ) (6)
通常、コンベックス型探触子で被検体1を圧迫する場合、扇形領域の全ての方向(θ)に均等に圧迫を加えられないことが多い。そのため、十分な圧迫が加えられなかった領域(方向)は歪みが小さくなり、応力分布を考慮しない例えば歪み画像などでは、相対的に硬い領域として誤認されてしまうことになる。
E (r, θ) = Δσ0 (θ) / Δε (r, θ) (6)
Usually, when the subject 1 is compressed with a convex probe, it is often impossible to apply pressure evenly in all directions (θ) of the fan-shaped region. For this reason, the region (direction) where sufficient compression is not applied has a small distortion, and for example, in a strain image that does not consider the stress distribution, it is mistaken as a relatively hard region.
この点、本実施例8によれば、既知である皮膜部の脂肪組織の弾性率E0と、弾性演算部13において計測した歪み変化Δε0(θ)から、θ方向の応力変化Δσ0(θ)を式(5)で求める。そして、求めた応力変化Δσ0(θ)と計測した歪み変化Δε0(θ)を用いて、各計測点(r、θ)の弾性率E(r、θ)を式(6)で求めている。つまり、脂肪組織の既知の弾性率E0を基準として他の未知の組織に作用する応力を求めているから、関心部位の組織の硬さの情報を定量的に評価することができる。言い換えれば、関心領域内において相対的には圧迫力が弱かった領域(方向)であっても、その領域固有の弾性を表す弾性率として評価可能になる。
In this regard, according to the eighth embodiment, the stress change Δσ0 (θ) in the θ direction is calculated from the known elastic modulus E0 of the fat tissue of the film portion and the strain change Δε0 (θ) measured in the
以上、本発明の弾性情報の計測法を、前立腺に関する弾性情報を計測する実施例に基づいて説明したが、本発明は前立腺に限らず、他の組織の弾性情報を計測して関心部位の良悪性を診断する場合にも適用できることはいうまでもない。 As described above, the elastic information measuring method of the present invention has been described based on the example of measuring the elastic information related to the prostate. However, the present invention is not limited to the prostate, and the elastic information of other tissues is measured to determine the good region of interest. Needless to say, it can also be applied to the diagnosis of malignancy.
また、圧迫操作の不適切を判定して、不適切な領域の弾性画像を表示しないようにすることは、対象組織が変わっても同じであることはいうまでもない。 Needless to say, determining whether the compression operation is inappropriate and not displaying an elastic image of an inappropriate area is the same even if the target tissue changes.
1 被検体
2 探触子
9 切替加算部
10 画像表示器
11 RF信号フレームデータ選択部
12 変位計測部
13 弾性演算部
14 弾性データ処理部
15 カラースキャンコンバータ
17 基準領域設定部
19 基準領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Subject 2
Claims (11)
前記弾性演算手段は、前記探触子の視野内に設定された既知の応力―歪み特性を有する基準領域における計測点の歪みを求め、求めた前記基準領域の計測点の歪みと前記応力−歪み特性に基づいて前記基準領域の計測点に作用している応力を演算し、前記基準領域と同一の圧迫力の方向に存在する他の領域の組織に同一の応力が作用していると見做し、前記他の組織の計測点について求めた歪みに基づいて前記他の組織の計測点における弾性情報を求めるものとされ、
前記基準領域は、特徴的な生体組織の配置及び形状を有するテンプレートを用いて画像マッチング法により自動検出して設定されることを特徴とする超音波診断装置。 A probe having a curved surface, and frame data selection means for selecting a pair of frame data having different acquisition times of reflected echo signals measured by applying a compression force to the subject via the probe; Based on the selected pair of frame data, displacement measurement means for obtaining displacement of the biological tissue at a plurality of measurement points, and calculating elasticity information of the biological tissue at each measurement point based on the displacement obtained by the displacement measurement means An elasticity calculation means, an elasticity image generation means for generating an elasticity image based on the elasticity information obtained by the elasticity calculation means, and a display means for displaying the elasticity image generated by the elasticity image generation means In ultrasonic diagnostic equipment,
The elasticity calculation means obtains strain at a measurement point in a reference region having a known stress-strain characteristic set in the field of view of the probe, and calculates the strain at the measurement point in the reference region and the stress-strain. The stress acting on the measurement point of the reference region is calculated based on the characteristics, and it is assumed that the same stress is acting on the tissue in another region existing in the same compression force direction as the reference region. and, based on the distortion obtained for the measurement point of the other tissues it is intended to obtain the elasticity information in the measurement point of the other tissues,
The ultrasonic diagnostic apparatus , wherein the reference region is automatically detected and set by an image matching method using a template having a characteristic biological tissue arrangement and shape .
前記弾性演算手段は、前記探触子の視野内に設定された既知の応力―歪み特性を有する基準領域における計測点の歪みを求め、求めた前記基準領域の計測点の歪みと前記応力−歪み特性に基づいて前記基準領域の計測点に作用している応力を演算し、前記基準領域と同一の圧迫力の方向に存在する他の領域の組織に同一の応力が作用していると見做し、前記他の組織の計測点について求めた歪みに基づいて前記他の組織の計測点における弾性情報を求めるものとされ、
前記基準領域は、Bモード像により低エコー域の輝度に対応した閾値処理を行うことにより、特徴的な生体組織の形状情報及び位置情報を得て自動検出して設定されることを特徴とする超音波診断装置。 A probe having a curved surface, and frame data selection means for selecting a pair of frame data having different acquisition times of reflected echo signals measured by applying a compression force to the subject via the probe; Based on the selected pair of frame data, displacement measurement means for obtaining displacement of the biological tissue at a plurality of measurement points, and calculating elasticity information of the biological tissue at each measurement point based on the displacement obtained by the displacement measurement means An elasticity calculation means, an elasticity image generation means for generating an elasticity image based on the elasticity information obtained by the elasticity calculation means, and a display means for displaying the elasticity image generated by the elasticity image generation means In ultrasonic diagnostic equipment,
The elasticity calculation means obtains strain at a measurement point in a reference region having a known stress-strain characteristic set in the field of view of the probe, and calculates the strain at the measurement point in the reference region and the stress-strain. The stress acting on the measurement point of the reference region is calculated based on the characteristics, and it is assumed that the same stress is acting on the tissue in another region existing in the same compression force direction as the reference region. The elasticity information at the measurement point of the other tissue is obtained based on the strain obtained for the measurement point of the other tissue,
The reference region is set by automatically detecting and obtaining characteristic shape information and position information of a biological tissue by performing threshold processing corresponding to the luminance of a low echo region using a B-mode image. Ultrasonic diagnostic equipment .
前記弾性演算手段は、前記弾性情報として、前記基準領域の歪みと該基準領域の応力―歪み特性に基づいて該基準領域に作用する応力を求め、該基準領域に作用する応力と前記他の生体組織の計測点について求められた歪みに基づいて、当該計測点の弾性率を求めることを特徴とする超音波診断装置。 In claim 1 or 2 ,
The elasticity calculation means obtains, as the elasticity information, stress acting on the reference region based on the strain of the reference region and the stress-strain characteristic of the reference region, and the stress acting on the reference region and the other living body based on the distortion determined for tissue measurement point, an ultrasonic diagnostic apparatus characterized by determining the modulus of the measuring point.
前記弾性演算手段は、前記基準領域の歪みを指標値として前記他の生体組織の計測点における歪みを指標値化した歪みを前記弾性情報とし、
前記弾性画像生成手段は、前記弾性情報に基づいて前記弾性画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。 In claim 1 or 2 ,
Said elastic computing means, the distortions index valued distortion in measurement point of said other body tissue strain as an index value of the reference area and the elasticity information,
The ultrasound diagnostic apparatus, wherein the elasticity image generation means generates the elasticity image based on the elasticity information .
前記探触子は、被検体の体腔内に挿入されるものであり、超音波送受信面にバルーンが設けられ、該バルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて前記被検体に圧迫力を加えるように構成されてなることを特徴とする超音波診断装置。 In claim 1 or 2 ,
The probe is inserted into a body cavity of a subject, and a balloon is provided on an ultrasonic wave transmission / reception surface. A fluid is taken in and out of the balloon to expand and contract, thereby applying a compression force to the subject. An ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above.
前記探触子は、バルーンを装着されて被検体の体腔内に挿入されるものであり、該バルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて前記被検体に圧迫力を加えるように構成されてなることを特徴とする超音波診断装置。 In claim 1 or 2 ,
The probe is attached to a balloon and inserted into the body cavity of the subject, and is configured to apply a compressive force to the subject by inflating and deflating a fluid in and out of the balloon. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by comprising:
前記バルーンの体腔壁側に、前記基準領域を構成する弾性参照体を装着したことを特徴とする超音波診断装置。 In claim 5 or 6 ,
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein an elastic reference body constituting the reference region is mounted on a body cavity wall side of the balloon.
前記探触子は、被検体の体表から圧迫するものであることを特徴とする超音波診断装置。 In claim 1 or 2 ,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the probe is pressed from the body surface of a subject.
前記円柱状探触子の視野内に存在する前記体腔と異なる体腔にバルーンカテーテルを挿入し、該バルーンカテーテル内に流体を出し入れして前記被検体に圧迫力を加え、
前記弾性演算手段は、前記円柱状探触子の視野内に設定された既知の応力―歪み特性を有する基準領域における計測点の歪みを求め、求めた前記基準領域の計測点の歪みと前記応力−歪み特性に基づいて前記基準領域の計測点に作用している応力を演算し、前記基準領域と同一の圧迫力の方向に存在する他の領域の組織に同一の応力が作用していると見做し、前記他の組織の計測点について求めた歪みに基づいて前記他の組織の計測点における弾性情報を求めるものとされ、
前記基準領域は、特徴的な生体組織の配置及び形状を有するテンプレートを用いて画像マッチング法により自動検出して設定されることを特徴とする超音波診断装置。 A columnar probe that is inserted into the body cavity of the subject, and a frame data selection unit that selects a pair of frame data having different acquisition times of reflected echo signals measured by the columnar probe; Displacement measuring means for obtaining a displacement of a living tissue at a plurality of measurement points based on a pair of frame data, and an elastic calculation for calculating elasticity information of the living tissue at each measurement point based on the displacement obtained by the displacement measuring means Diagnostic means comprising: means; an elasticity image generating means for generating an elasticity image based on the elasticity information obtained by the elasticity calculating means; and a display means for displaying the elasticity image generated by the elasticity image generating means In the device
A balloon catheter is inserted into a body cavity different from the body cavity present in the field of view of the cylindrical probe, fluid is taken in and out of the balloon catheter, and a compression force is applied to the subject;
The elasticity calculation means obtains the distortion of the measurement point in the reference region having a known stress-strain characteristic set in the field of view of the cylindrical probe, and obtains the distortion of the measurement point and the stress in the obtained reference region. -When the stress acting on the measurement point of the reference region is calculated based on the strain characteristics, and the same stress is acting on the tissue in another region existing in the same compression force direction as the reference region regarded, it is intended to obtain the elasticity information in the measurement point of the other tissues on the basis of the distortion obtained for the measurement point of the other tissues,
The ultrasonic diagnostic apparatus , wherein the reference region is automatically detected and set by an image matching method using a template having a characteristic biological tissue arrangement and shape .
前記円柱状探触子の視野内に存在する前記体腔と異なる体腔にバルーンカテーテルを挿入し、該バルーンカテーテル内に流体を出し入れして前記被検体に圧迫力を加え、 A balloon catheter is inserted into a body cavity different from the body cavity present in the field of view of the cylindrical probe, fluid is taken in and out of the balloon catheter, and a compression force is applied to the subject;
前記弾性演算手段は、前記探触子の視野内に設定された既知の応力―歪み特性を有する基準領域における計測点の歪みを求め、求めた前記基準領域の計測点の歪みと前記応力−歪み特性に基づいて前記基準領域の計測点に作用している応力を演算し、前記基準領域と同一の圧迫力の方向に存在する他の領域の組織に同一の応力が作用していると見做し、前記他の組織の計測点について求めた歪みに基づいて前記他の組織の計測点における弾性情報を求めるものとされ、The elasticity calculation means obtains strain at a measurement point in a reference region having a known stress-strain characteristic set in the field of view of the probe, and calculates the strain at the measurement point in the reference region and the stress-strain. The stress acting on the measurement point of the reference region is calculated based on the characteristics, and it is assumed that the same stress is acting on the tissue in another region existing in the same compression force direction as the reference region. The elasticity information at the measurement point of the other tissue is obtained based on the strain obtained for the measurement point of the other tissue,
前記基準領域は、Bモード像により低エコー域の輝度に対応した閾値処理を行うことにより、特徴的な生体組織の形状情報及び位置情報を得て自動検出して設定されることを特徴とする超音波診断装置。The reference region is set by automatically detecting and obtaining characteristic shape information and position information of a biological tissue by performing threshold processing corresponding to the luminance of a low echo region using a B-mode image. Ultrasound diagnostic device.
前記バルーンカテーテルの外表面に、前記基準領域を構成する弾性参照体を装着したことを特徴とする超音波診断装置。 In claim 9 or 10 ,
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein an elastic reference body constituting the reference region is attached to an outer surface of the balloon catheter.
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