JP5893723B2 - 超音波撮像装置及び超音波撮像方法 - Google Patents
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Description
推定部は、前記エコー信号から第一の方法により算出した第一の血流速度と前記エコー信号から第二の方法により算出した第二の血流速度との一致度に基づき、前記血流速度情報の確からしさを求める。
本実施形態の超音波撮像装置(1)は、検査対象(3、30)に超音波を送信するとともに検査対象から反射するエコー信号を受信する超音波探触子(2)と、超音波探触子(2)によって受信されたエコー信号を処理する信号処理部(15)と、信号処理部(15)による処理結果を表示する表示部(14)とを備える。信号処理部(15)は、エコー信号から血流の速度情報を推定する演算部(152〜154)と、推定された血流速度情報に基き血流情報をマッピング表示する画像形成部(156)と、マッピング表示された血流速度情報の確からしさを求める推定部(155)とを備えることを特徴とする。推定部(155)は、例えば2つの異なる方法で求めた血流速度情報をもとに確からしさを策定する。
図1は、本発明による超音波撮像装置の装置構成例を示すブロック図である。この超音波撮像装置は、図1に示すように、装置本体1と超音波探触子2とを有している。
超音波探触子2は、超音波信号発生器12で生成された信号に従い、生体(被検者)3に接し、照射領域30に対し、超音波を照射すると共に、照射領域30の反射波エコー信号を受信する。超音波探触子2は、スキャン方式に応じて連続波或いはパルス波を発生する。
<ステップS1>(撮像ステップ)
まず、照射領域の形態情報(Bモード画像)を得るために撮像を行う。即ち、超音波信号発生器12は所定の周波数の超音波信号を超音波探触子2に送り、超音波探触子2から照射され、被検体3から反射したエコー信号を超音波受信回路13で受信する。
断層画像形成部151は、ステップS1で形成した超音波生体画像から所定の深度における組織位置情報を取得する。組織位置の決定は、組織内壁を画像処理によって検出してもよいし、検者が入力部10を介して組織内壁を指定することで位置情報を取得してもよい。画像処理で検出する場合には、超音波画像では組織が高輝度値として認識されることを利用し、高輝度値部を心臓組織とし、その部分の2次元あるいは3次元的な心臓組織位置を取得する。検者が指定する場合には、例えば入力部10に備えてあるポインティングデバイスを介し、血液と組織との境界面である組織内壁を指定し位置を与える。図3に示す例では、同一深度に位置する2つの組織内壁(血液と組織との境界面)a、bの位置が指定されている。
次に、ドプラ速度演算部153が、断層画像形成部151で取得した超音波生体画像のなかの血流部に注目し、血流速度分布情報を取得する。この演算は汎用的な手法であるカラードプラ法を用いて行うことができる。このステップS3で得られる血流速度は、ビーム方向の速度成分である。
ステップS4では、血流ベクトル演算部154が、組織速度演算部152で算出した組織血流境界速度(左側組織aの速度511及び右側組織bの速度512のいずれか一方)と、ドプラ速度演算部153で取得した血流速度分布情報をもちいて、血流ベクトルを推定する。
ステップS4で算出された速度ベクトルの確からしさを推定するために、ステップS2で算出した組織血流境界速度、例えば右側組織bの速度512と、式(4)の積分を点aから点bまで行うことにより算出された右側組織bの速度との一致度を評価する。以下、一致度の算出について、図6を参照して説明する。
本ステップにおける一致度の算出は、同じ位置について、ステップS2(組織トラッキング)で求めた速度(直交方向の速度成分)と、ステップS4の式(4)又は式(5)から求めた速度とを比較することにより行う。
ここでは図5に示す点b(右側の組織)における速度の一致度を算出する場合を説明する。ステップS2で算出した速度の、ビームと直交する方向の成分をvθb T(r)とし、ステップS4で求めたビームと直交方向の速度をvθb m(r)とする。仮に、計測対象が図3に示すセクタスキャンの面に平行な2次元流であるとすると式(6)が成り立つ。
ステップS51で算出した一致度は、血流速度ベクトル推定の確からしさの情報を含むが、統計処理によって、さらに検者が解釈しやすい情報を提供することができる。そこで本ステップS52では、ステップS51で算出した一致度に対し統計処理を行う。本ステップで行う統計処理を、図7を参照して説明する。
上述のように求めた信頼度Bを表示画像形成部156が画面上に表示する。表示の態様は、数値の表示、色による表示、コメントによる表示など種々の態様を取ることができる。
また本実施形態では、推定ベクトルの確からしさEから、さらに信頼度Bを算出し表示するようにしているが、確からしさE自体が有用な情報であり、信頼度の算出を省略することも可能である。
超音波撮像装置の信号処理部が、エコー信号から組織断層画像を作成する組織断層画像作成部(151)と、組織断層画像作成部が作成した組織断層画像をもとに第一の部位(例えば点a)及び第二の部位(例えば点b)について第一の血流速度を算出する第一の速度演算部(組織速度演算部152)と、エコー信号からドプラ効果を用いてドプラ速度(vr)を算出するドプラ速度演算部(153)と、第一の速度演算部が算出した第一の部位(点a)の第一の血流速度とドプラ速度(vr)とを用いて、第二の部位(点b)の第二の血流速度を算出する第二の速度演算部(血流ベクトル演算部154)と、第二の部位について算出された第一の血流速度と第二の血流速度との一致度を推定する一致度推定部(155)と、を備えること。
本実施形態の動作を図12に示す。図12において、第一実施形態の動作を示す図2と同じステップは同じ符号で示し、その説明を省略する。
速度ベクトルの補正は、速度ベクトルを補正するステップS71と、補正後の速度ベクトルを用いて一致度を再計算するステップS72とを含む。
<ステップS71>
ステップS51で算出したM個の一致度Ab,jの平均EAは、カラードプラ法(ステップS3)で算出した速度ベクトルの全体としてのバイアス誤差であり、個々のベクトルの誤差に分配することが可能である。補正は速度ベクトル推定ステップS4で算出した各速度ベクトル(直交方向の速度成分)を次式(17)により補正する。
次いで、補正後の速度ベクトル(直交成分)とビーム方向の速度成分とを用いて、速度ベクトルを補正する。補正後の速度ベクトルは、ステップS6で画面上に表示される。
補正後の速度ベクトル(直交成分)を用いて、ステップS5と同様にして、再度、式(7)または(8)により一致度Ab mod(r)又はAa mod(r)を算出し、その平均EAと分散σとから、確からしさEを計算する。
なお本実施形態についても、第一実施形態と同様の変更が可能である。
本実施形態は、第一又は第二実施形態で算出した一致度及び確からしさの履歴を保存し、時間的な変動の結果を表示する機能を備えていることが特徴である。本実施形態の超音波診断装置の構成例を図13に示す。この構成例では、信号処理部15が速度一致度推定部155で算出した一致度、確からしさ、信頼度等の情報(以下、まとめて一致度情報という)を記憶する記憶部157と、記憶部157に記憶された、異なる時間に取得された一致度情報を用いて履歴情報を作成する履歴作成部158とを備えていることが特徴である。
本実施形態の動作を、図14を参照して説明する。本実施形態では、まずステップS11で心電同期信号を入力した後、例えば図2に示すステップS1からS5までの動作を、時間を変えて繰り返す。なお第一実施形態で説明したように、ステップS2では組織速度算出のために異なる時間でスキャンを行う。これら異なる時間のスキャンで得た情報をステップS11〜S12の繰り返しに用いることができる。
繰り返しの時間間隔は、一心拍あるいは複数心拍としてもよいし、心臓の収縮期や拡張期といった特徴的な時相を選択的に抽出して行ってもよい。心拍或いは時相の情報は、入力部10から取り込んだ心電図信号を用いる(ステップS11)。
Claims (20)
- 検査対象に超音波を送信し、前記検査対象から反射するエコー信号を受信する超音波探触子と、前記超音波探触子によって受信されたエコー信号を処理する信号処理部と、を備えた超音波撮像装置であって、
前記信号処理部は、前記エコー信号から血流速度情報を推定する演算部と、前記推定された血流速度情報をマッピング表示する画像を形成する画像形成部と、前記マッピング表示された血流速度情報の確からしさを求める推定部と、を備え、
前記推定部は、前記エコー信号から第一の方法により算出した第一の血流速度と前記エコー信号から第二の方法により算出した第二の血流速度との一致度に基づき、前記血流速度情報の確からしさを求めることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記信号処理部による処理結果を表示する表示部を、さらに備え、
前記表示部は、前記画像形成部が形成したマッピング表示する画像を表示する、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記演算部は、前記エコー信号から血流の流れを表す血流ベクトルを推定する血流ベクトル演算部を備え、
前記推定部は、前記一致度に基づき、前記推定された血流ベクトルの確からしさを求める、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記信号処理部は、
前記エコー信号から組織断層画像を作成する組織断層画像作成部と、
前記組織断層画像作成部が作成した組織断層画像をもとに所定の部位について前記第一の血流速度を算出する第一の速度演算部と、
前記エコー信号からドプラ効果を用いてドプラ速度を算出するドプラ速度演算部と、
前記ドプラ速度を用いて、前記所定の部位の第二の血流速度を算出する第二の速度演算部と、を備え、
前記推定部は、前記所定の部位について算出された第一の血流速度と第二の血流速度との一致度を推定する一致度推定部を備える、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記第一の血流速度は、組織断層画像における組織位置の時間的変動をもとに算出した組織血流境界速度であり、
前記第二の血流速度は、前記エコー信号からドプラ効果を用いて算出したドプラ速度を用いて算出した血流速度である、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記第一の血流速度及び前記第二の血流速度は、それぞれ、前記超音波探触子が発する超音波ビームのビーム方向と直交する方向の血流速度ベクトル、またはビーム方向と直交する方向の速度成分を合成した血流速度ベクトルである、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記推定部は、前記一致度として、同一部位における血流速度ベクトルの差、同一部位における血流速度ベクトルの比、同一部位における血流速度ベクトルの差分の割合、あるいはそれらの統計処理した諸量のうち少なくともいずれか1つを算出する、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、
前記推定部は、複数の一致度を統計処理して、前記血流速度情報の確からしさを求める、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項8に記載の超音波撮像装置において、
前記推定部は、中心極限定理を用いて、前記複数の一致度の平均と分散を算出し、前記一致度の平均及び分散から前記確からしさを求める、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項8に記載の超音波撮像装置において、
前記推定部が処理する複数の一致度は、空間的及び/又は時間的に異なる複数の一致度からなる、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項10に記載の超音波撮像装置において、
前記時間的に異なる複数の一致度は、それぞれ、心臓の心周期或いは心時相が異なる、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項8に記載の超音波撮像装置において、
前記推定部は、前記複数の一致度の履歴を記憶する記憶部を備え、前記複数の一致度の平均値、分散、最大値、最小値を算出する、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項8に記載の超音波撮像装置において、
前記推定部は、前記統計処理の結果を用いて、前記演算部が推定した血流速度情報を補正する、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項13に記載の超音波撮像装置において、
前記信号処理部は、前記補正された血流速度情報を用いて、前記第二の血流速度を再計算し、前記補正された血流速度情報の確からしさを求める、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項2に記載の超音波撮像装置において、
前記表示部は、前記血流速度情報の確からしさを表示する、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項15に記載の超音波撮像装置において、
前記表示部は、前記確からしさを数値で表示、複数の段階ごとに色別に表示、又は検者が取るべき措置をコメントとして表示する、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項15に記載の超音波撮像装置において、
前記表示部は、前記血流速度情報の確からしさを、断層画像及び/又は血流ベクトルとともに表示する、ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 検査対象から反射した超音波のエコー信号を用いて断層画像を形成するとともに血流フローマッピングを表示する超音波撮像方法であって、
前記エコー信号から血流速度情報を算出するとともに血流速度情報をマッピング表示するステップ、
前記エコー信号を用いて第一の方法により、所定の位置における血流速度を算出するステップ、
前記エコー信号を用いて第二の方法により、前記所定の位置における血流速度を算出するステップ、及び
前記第一の方法で算出した血流速度と前記第二の方法で算出した血流速度との一致度を算出し、前記一致度をもとに前記マッピングした血流速度情報の確からしさを求めるステップ、
を含む超音波撮像方法。 - 請求項18に記載の超音波撮像方法であって、
前記血流速度情報の確からしさを求めるステップは、複数の位置について前記一致度を算出し、統計処理により前記確からしさを求める、ことを特徴とする超音波撮像方法。 - 請求項18に記載の超音波撮像方法であって、さらに
前記血流速度情報の確からしさを表示及び/又は報知するステップを含む、ことを特徴とする超音波撮像方法。
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