JP6494784B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents
超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6494784B2 JP6494784B2 JP2017548722A JP2017548722A JP6494784B2 JP 6494784 B2 JP6494784 B2 JP 6494784B2 JP 2017548722 A JP2017548722 A JP 2017548722A JP 2017548722 A JP2017548722 A JP 2017548722A JP 6494784 B2 JP6494784 B2 JP 6494784B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase difference
- complex data
- unit
- data
- center frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 65
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 64
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 48
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 47
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 46
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 36
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 26
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 20
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 12
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 11
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 9
- 210000001715 carotid artery Anatomy 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5269—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving detection or reduction of artifacts
- A61B8/5276—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving detection or reduction of artifacts due to motion
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/13—Tomography
- A61B8/14—Echo-tomography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/48—Diagnostic techniques
- A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/54—Control of the diagnostic device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
- G01S15/8986—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems with measures taken for suppressing velocity ambiguities, i.e. anti-aliasing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52025—Details of receivers for pulse systems
- G01S7/52026—Extracting wanted echo signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
- G01S7/52042—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation determining elastic properties of the propagation medium or of the reflective target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52077—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging with means for elimination of unwanted signals, e.g. noise or interference
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
- G01S7/52038—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target
- G01S7/52039—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target exploiting the non-linear response of a contrast enhancer, e.g. a contrast agent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
このような演算においては、超音波プローブから被検体への超音波パルスの送信と被検体からの超音波エコーの受信が繰返し行われる。超音波を送受信するごとに、受信データを整相加算し、さらに、直交検波することで、位相情報を含む複素データが得られる。得られた複素データの位相情報からフレーム間の位相差が得られ、この位相差から変位量を演算することで、フレーム間の測定対象組織の動きをトラッキングすることができる。
そこで、特許文献1には、超音波プローブから被検体に低周波の超音波パルスと高周波の超音波パルスをそれぞれ送信し、低周波の超音波パルスにより得られたフレーム間の位相差を用いて、高周波の超音波パルスにより得られたフレーム間の位相差の折り返しを防止する超音波診断装置が開示されている。
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、
第2の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、第1の位相差をθ1として、
評価関数Δe(n)=|θ1+2πn−(C1/C2)×θ2|
の値が最小となるnを第1の位相差の折り返し回数Nとして決定することができる。
送受信部は、互いに位相が反転した第1のパルス信号および第2のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、複素データ生成部は、第1のパルス信号に対応する受信データと第2のパルス信号に対応する受信データの和信号から第1の複素データを生成し、且つ、第1のパルス信号に対応する受信データと第2のパルス信号に対応する受信データの差信号から第2の複素データを生成する構成とすることもできる。
被検体の測定対象組織の変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する構成とすることもできる。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ1Aを内蔵する超音波プローブ1を備え、この超音波プローブ1に送受信部2を介して複素データ生成部3が接続されている。複素データ生成部3には、Bモード処理部4A、M(motion)モード処理部4Bおよび弾性指標演算処理部5が並列に接続され、これらBモード処理部4A、Mモード処理部4Bおよび弾性指標演算処理部5に表示制御部6を介して表示部7が接続されている。
送受信部2の送受信制御部10、複素データ生成部3、Bモード処理部4A、Mモード処理部4B、弾性指標演算処理部5および表示制御部6に装置制御部11が接続されている。さらに、装置制御部11に、プローブ種類検知部12、直交検波条件メモリ13、操作部14および格納部15がそれぞれ接続されている。
直交検波部19は、送受信部2で生成された受信データに第1の中心周波数のキャリア信号を混合し、第1の遮断周波数を用いてフィルタリングすることで、第1の複素データを生成する。また、直交検波部19は、送受信部2で生成された受信データと同一のデータに、第1の中心周波数よりも低い第2の中心周波数のキャリア信号を混合し、第1の中心周波数より低い第2の遮断周波数を用いてフィルタリングすることで、第2の複素データを生成する。
また、第1の複素データメモリ20は、直交検波部19で生成された第1の複素データをフレーム毎に順次保存し、第2の複素データメモリ21は、直交検波部19で生成された第2の複素データをフレーム毎に順次保存する。
振幅演算部22Aは、複素データ生成部3で生成された第1の複素データおよび第2の複素データからそれぞれ振幅情報を取り出し、信号処理部23Aは、振幅演算部22Aで取り出された第1の複素データおよび第2の複素データの双方の振幅情報を用い、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるBモード画像信号を生成する。
画像処理部25Aは、DSC24Aから入力されるBモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Bモード画像信号を表示制御部6に出力する。
なお、Bモード処理部4Aは、第1の複素データに含まれる振幅情報、あるいは、第2の複素データに含まれる振幅情報のいずれか一方のみを用いても、Bモード処理をすることができる。
振幅演算部22Bは、複素データ生成部3で生成された第1の複素データおよび第2の複素データからそれぞれ振幅情報を取り出し、信号処理部23Bは、振幅演算部22Bで取り出された第1の複素データおよび第2の複素データの双方の振幅情報を用い、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報を生成し、DSC24Bは、指定された1走査線上の断層画像情報が時間軸上に並ぶように画像信号に変換し、Mモード画像信号を生成する。Mモード画像は、横軸に時間軸を示し、縦軸に輝度で表示された測定対象組織の断層画像を示し、測定対象組織の変位量に応じて断層画像が縦軸の方向に変化するものである。
なお、Mモード処理部4Bは、第1の複素データに含まれる振幅情報、あるいは、第2の複素データに含まれる振幅情報のいずれか一方のみを用いても、Mモード処理をすることができる。
位相差演算部26は、第1の複素データメモリ20にフレーム毎に順次保存された第1の複素データにそれぞれ含まれる位相情報を比較することで、フレーム間の第1の位相差を演算する。また、位相差演算部26は、第2の複素データメモリ21にフレーム毎に順次保存された第2の複素データにそれぞれ含まれる位相情報を比較することで、フレーム間の第2の位相差を演算する。
位相差補正部27は、折り返し回数決定部30が決定した第1の位相差の折り返しの回数および位相差演算部26で演算された第2の位相差に基づいて、第1の位相差を補正する。
変位量演算部28は、位相差補正部27で補正された第1の位相差を用いて、血管壁等の被検体の測定対象組織のフレーム間の変位量を演算し、弾性指標演算部31および表示部7に出力する。
表示制御部6は、Bモード処理部4Aにより生成されたBモード画像信号に基づいて、表示部7にBモード画像を表示させると共に、Mモード処理部4Bにより生成されたMモード画像信号に基づいて、表示部7にMモード画像を表示させる。また、変位量演算部28で演算された変位量に応じて変化する測定対象組織の動きを、Mモード画像上に表示しても良いし、弾性指標演算部31により演算された弾性指標を表示部7に表示しても良い。
表示部7は、例えば、LCD(liquid crystal display)等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部6の制御の下で、Bモード画像およびMモード画像を表示する。
直交検波条件メモリ13は、複数の超音波プローブに対してそれぞれ設定された複数の直交検波条件を予め保存している。複数の直交検波条件は、検知された超音波プローブの周波数帯域に適した直交検波を行うようにするためのものである。
また、操作部14は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部15は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、DVD−ROM、SDカード、CFカード、USBメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
図6は、超音波プローブ1の周波数帯域Pおよび被検体からの超音波エコーの周波数帯域Eを示すグラフであり、横軸に超音波の周波数、縦軸に超音波の強度を示している。超音波プローブ1は、周波数帯域Pの範囲内で超音波を送信し、周波数帯域Eの範囲内で超音波エコーを受信する。
直交検波部19は、装置制御部11の制御の下で、第1の中心周波数C1および第1の遮断周波数F1を用いて受信データを直交検波し、第1の複素データを生成する。このとき、第1の中心周波数C1に第1の遮断周波数F1を加算した値から、第1の中心周波数C1に第1の遮断周波数F1を減算した値までを帯域幅とするフィルタが設定される。
図9Aは、フレームレートを50フレーム/秒、中心周波数を10MHzに設定して作成された頸動脈のMモード画像であり、図9Bは、フレームレートを50フレーム/秒、中心周波数を6MHzに設定して作成された頸動脈のMモード画像である。比較的高周波域に中心周波数を設定した図9AのMモード画像の方が図9BのMモード画像よりも高い解像度を有している。
複素データZは、tを時間、dをサンプリング深さ、実部をI(t,d)、虚部をQ(t,d)として、
Z=I+jQ
と表される。そして、フレーム間の位相差をΔθとすると、Δθは、ΔTをフレーム間時間、すなわち、1/フレームレート、Dを複素データのサンプリング点の深さ方向の距離間隔とし、深さ方向のROI(region of interest)毎の複素データZを用いて以下の式(1)により演算することができる。
折り返し回数決定部30は、第1の位相差の折り返し回数の候補を求め、複数の折り返し回数の候補が求められた場合、これら複数の折り返し回数の候補から折り返し回数を決定する。
次に、第2の位相差の正負を判定し、第2の位相差が正である場合、第2の位相差をθ2、折り返し回数の候補をn、ノイズ等を考慮したしきい値の調整値をW1、W2として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2 ・・・(2)
を満たす折り返し回数の候補nを求める。調整値W1、W2は、π/4程度の値とすることができる。そして、調整値W1、W2により、折り返し回数が変化する位相差区間に互いに位相差が重複する境界領域を設定している。
式(2)に折り返し回数の候補をそれぞれ代入し、式(2)を満たす折り返し回数の候補が1つである場合は、その折り返し回数の候補nを第1の位相差の折り返し回数Nとして決定する。一方、複数の折り返し回数の候補が式(2)を満たす場合、第1の位相差をθ1として、
評価関数Δe(n)=|θ1+2πn−(C1/C2)×θ2| ・・・(3)
にこれら複数の折り返し回数の候補nをそれぞれ代入し、評価関数の値が最小となる折り返し回数の候補nを第1の位相差の折り返し回数Nとして決定する。
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2 ・・・(4)
を満たす折り返し回数の候補nを求める。このとき、式(4)にそれぞれの折り返し回数の候補を代入し、式(4)を満たす折り返し回数の候補が1つである場合は、その折り返し回数の候補を第1の位相差θ1の折り返し回数Nとして決定する。一方、複数の折り返し回数の候補nが式(4)を満たす場合、式(3)にこれら複数の折り返し回数の候補nをそれぞれ代入し、評価関数の値が最小となる折り返し回数の候補nを第1の位相差の折り返し回数Nとして決定する。
まず、折り返し回数決定部30により、比C1/C2の整数部分が1であることから、全ての折り返し回数の候補である0,1,−1が求められる。そして、図11に示されるように、θ2は正であるので、式(2)に各値を代入すると、式(2)を満たす2つの折り返し回数の候補である0,1が求められる。
これら2つの折り返し回数の候補を式(3)にそれぞれ代入すると、n=1のときに2π×1を加算後の第1の位相差θ1と仮の第1の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる。従って、折り返し回数決定部30は、第1の位相差θ1に生じた折り返しの回数Nが1回であると決定する。
このように、第1の位相差θ1に1回折り返しが生じているので、位相差補正部27が第1の位相差θ1に位相β=2π×1を加算するという補正をする。
まず、折り返し回数決定部30により、比C1/C2の整数部分が1であることから、全ての折り返し回数の候補である0,1,−1が求められる。そして、図12に示されるように、θ2は正であるので、式(2)に各値を代入すると、式(2)を満たす2つの折り返し回数の候補である0,1が求められる。
これら2つの折り返し回数の候補を式(3)にそれぞれ代入すると、n=1のときに2π×1を加算後の第1の位相差θ1と仮の第1の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる。従って、折り返し回数決定部30が第1の位相差θ1に生じた折り返しの回数が1回であると決定する。
このように、第1の位相差θ1に1回折り返しが生じているので、位相差補正部27が第1の位相差θ1に位相β=2π×1を加算するという補正をする。
まず、折り返し回数決定部30により、比C1/C2の整数部分が1であることから、全ての折り返し回数の候補である0,1,−1が求められる。そして、図13に示されるように、θ2は正であるので、式(2)に各値を代入すると、式(2)を満たす2つの折り返し回数の候補である0,1が求められる。
これら2つの折り返し回数の候補を式(3)にそれぞれ代入すると、n=0のときに2π×0を加算後の第1の位相差θ1と仮の第1の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる。従って、折り返し回数決定部30が第1の位相差θ1に生じた折り返し回数が0回、すなわち、折り返しが生じていないと決定する。この場合、位相差補正部27が第1の位相差θ1に位相β=2π×0を加算するという補正をする。
なお、上述したように、第1の位相差と第2の位相差は、受信部9で生成された受信データと同一のデータを用いて、直交検波部19によりそれぞれ演算された第1の複素データおよび第2の複素データから取り出されている。このため、演算に用いられた受信データにノイズの有無の差異が生じることが少なく、受信データのノイズの有無の差異による補正の誤差が生じることも防止されている。
各フレーム間の速度をv、変位量をΔx、音速をC0、角速度をω0=2πC1、あるいは、ω0=2πC2として、以下の式(5)、(6)により各フレーム間の速度vおよび変位量Δxを演算することができる。
なお、速度vは、位相差θに比例するため、位相差に折り返しが生じていると、実際の測定対象組織とは逆方向に動いていると演算してしまい、次のフレーム間のROIの設定位置を間違い、測定対象組織のトラッキングに失敗することとなる。
変位量演算部28で演算された測定対象組織の変位量、弾性指標演算部31で演算された測定対象組織の弾性指標を、Bモード画像、Mモード画像に測定対象組織の弾性指標として併せて表示させることができる。
まず、送受信部2の送信部8からの駆動信号に従って超音波プローブ1のアレイトランスデューサ1Aの複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信部9に出力され、受信部9の増幅部16で増幅され、A/D変換部17でA/D変換された後、ビームフォーマ18で整相加算されて、受信データが生成される。
このとき、プローブ種類検知部12が超音波プローブ1の種類を検知し、装置制御部11が、超音波プローブ1の種類に基づいて、直交検波条件メモリ13に予め保存された複数の直交検波条件のうち最適な直交検波条件を選択し、直交検波部19を制御する。また、装置制御部11は、超音波プローブ1の種類に加え、基本波、ハーモニック、コンパウンドハーモニック等のモード条件、観察部位の観察条件(プリセット)に基づいて、直交検波部19を制御することもできる。
なお、操作者が操作部14を操作することにより、超音波プローブ1の周波数帯域に応じて、第1の中心周波数、第1の遮断周波数、第2の中心周波数および第2の遮断周波数を調節することもできる。
一方、図15は、第2の中心周波数C2により得られた第2の複素データの位相情報を用いて、位相差演算部26が演算したフレーム間の第2の位相差θ2の例を示している。この第2の複素データが、第1の中心周波数C1よりも低い第2の中心周波数C2により得られたものであることから、折り返しノイズに対してロバストネスが高く、図15に示されるように、第2の位相差θ2には、図14に示したような折り返しAiが生じていない。
図16は、折り返し回数決定部30が式(2)〜(4)を用いて、図14に示した第1の位相差θ1の折り返し回数Nを決定し、位相差補正部27が折り返し回数Nおよび図15に示した第2の位相差θ2を用いて第1の位相差θ1を補正した例を示している。補正前の波形Rにおいて折り返しが生じているが、位相差補正部27により補正された波形Dにおいては折り返しが解消されている。
折り返しが生じた第1の位相差θ1を補正せずにMモード画像を生成すると、図17Aに示されるように、Mモード画像上に折り返しAiが生じ、演算された測定対象組織の変位量に誤差が生じることで、測定対象組織の動きを正確にトラッキングすることが困難となり、また、測定対象組織の径変化量およびストレインなどの弾性指標を正確に演算することが困難となる。一方、上述したように、位相差補正部27が第1の位相差θ1を補正することで、図17Bに示されるように、フレームレートを上げたり、Mモード画像の解像度を下げたりすることなく、測定対象組織の動きを精度良くトラッキングでき、また、測定対象組織の弾性指標を精度良く演算することができる。
測定対象組織が血管の場合、血管壁の中央辺りを代表点として演算した第2の位相差θ2を用い、血管壁の全領域における第1の位相差θ1を補正し、この血管の変位量Δxを演算することができる。測定対象組織が動脈壁の場合、厚み変化(ひずみ)は、並進運動の1/10以下であり、測定対象組織の位相の変化は並進運動が寄与する分がほとんどである。この並進運動は、測定対象組織の深さ方向の変化が少なく、折り返しが生じる回数の決定に用いられる第2の位相差θ2は、このような代表点における複素データのみを用いて演算することができる。
このように、測定対象組織の代表点において、検波処理、位相差の演算をすることで、測定対象組織の全体について演算する場合と比較して、計算量を50%程度削減することができる。
上記の実施の形態1では、送受信部2の送受信制御部10が1種類のパルス信号を用いて超音波ビームの送受信を行っていたが、互いに反転した第1のパルス信号および第2のパルス信号を用いてパルスインバージョン法による超音波ビームの送受信を行うことができる。
実施の形態2では、第1のパルス信号に対応する受信データと第2のパルス信号に対応する受信データの和信号を第1の中心周波数C1、第1の遮断周波数F1で直交検波することで第1の複素データを演算し、第1のパルス信号に対応する受信データと第2のパルス信号に対応する受信データの差信号を第2の中心周波数C2、第2の遮断周波数F2で直交検波することで第2の複素データを演算する。
しかしながら、上述のように、第1の中心周波数C1および第2の中心周波数C2を用いて直交検波することで、パルスインバージョン法によりフレームレートが半減するが、これよりさらにフレームレートが低下することを抑制することができる。
Claims (15)
- 超音波プローブと、
前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、
前記送受信部で生成された前記受信データを第1の中心周波数および第1の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第1の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第1の中心周波数より低い第2の中心周波数および第2の遮断周波数を用いて直交検波して第2の複素データを生成する複素データ生成部と、
前記第1の複素データおよび前記第2の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてBモード画像を生成するBモード処理部と、
前記第1の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第1の位相差を演算し且つ前記第2の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第2の位相差を演算する位相差演算部と、
前記第2の位相差に基づいて前記第1の位相差の折り返し回数を決定する折り返し回数決定部と、
前記第2の位相差および前記第1の位相差の折り返し回数を用いて前記第1の位相差を補正する位相差補正部と、
補正された前記第1の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部と
を備え、
前記折り返し回数決定部は、
前記第2の位相差の正負を判定し、
前記第1の中心周波数をC1、前記第2の中心周波数をC2としてC1/C2の整数部分を折り返し回数の候補の最大値とし、
前記第2の位相差が正である場合、前記第2の位相差をθ2、折り返し回数の候補をn、任意の値である調整値をW1、W2として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、
前記第2の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、前記第1の位相差をθ1として、
評価関数Δe(n)=|θ1+2πn−(C1/C2)×θ2|
の値が最小となるnを前記第1の位相差の折り返し回数Nとして決定する超音波診断装置。 - 前記第1の遮断周波数が、前記第2の遮断周波数より高い請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記位相差補正部は、被検体の測定対象組織の代表点における第2の複素データの位相情報のみから演算された第2の位相差を用いて前記第1の位相差を補正する請求項1または2に記載の超音波診断装置。
- 前記送受信部は、互いに位相が反転した第1のパルス信号および第2のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、
前記複素データ生成部は、前記第1のパルス信号に対応する受信データと前記第2のパルス信号に対応する受信データの和信号から前記第1の複素データを生成し、且つ、前記第1のパルス信号に対応する受信データと前記第2のパルス信号に対応する受信データの差信号から前記第2の複素データを生成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 予め、複数の前記超音波プローブ毎に設定された第1の中心周波数条件、第2の中心周波数条件、第1の遮断周波数条件および第2の遮断周波数条件からなる複数の直交検波条件を保存した直交検波条件メモリと、
前記直交検波メモリに保存された前記複数の直交検波条件から前記超音波プローブに応じた前記直交検波条件を選択し且つ前記直交検波条件に基づいて複素データの生成が行われるように前記複素データ生成部を制御する装置制御部とを備えた請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 被検体の測定対象組織の前記変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 超音波プローブと、
前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、
前記送受信部で生成された前記受信データを第1の中心周波数および第1の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第1の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第1の中心周波数より低い第2の中心周波数および第2の遮断周波数を用いて直交検波して第2の複素データを生成する複素データ生成部と、
前記第1の複素データおよび前記第2の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてBモード画像を生成するBモード処理部と、
前記第1の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第1の位相差を演算し且つ前記第2の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第2の位相差を演算する位相差演算部と、
被検体の測定対象組織の代表点における前記第2の複素データの位相情報のみから前記位相差演算部により演算された前記第2の位相差を用いて前記第1の位相差を補正する位相差補正部と、
補正された前記第1の位相差を用いて前記被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部と
を備える超音波診断装置。 - 前記第1の遮断周波数が、前記第2の遮断周波数より高い請求項7に記載の超音波診断装置。
- 前記第2の位相差に基づいて、前記第1の位相差の折り返し回数を決定する折り返し回数決定部をさらに備えた請求項7または8に記載の超音波診断装置。
- 前記折り返し回数決定部は前記第1の中心周波数、前記第2の中心周波数、前記第1の遮断周波数および前記第2の遮断周波数に基づいて少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、前記少なくとも1つの折り返し回数の候補から前記第1の位相差の折り返し回数を決定する請求項9に記載の超音波診断装置。
- 前記送受信部は、互いに位相が反転した第1のパルス信号および第2のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、
前記複素データ生成部は、前記第1のパルス信号に対応する受信データと前記第2のパルス信号に対応する受信データの和信号から前記第1の複素データを生成し、且つ、前記第1のパルス信号に対応する受信データと前記第2のパルス信号に対応する受信データの差信号から前記第2の複素データを生成する請求項7〜10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 予め、複数の前記超音波プローブ毎に設定された第1の中心周波数条件、第2の中心周波数条件、第1の遮断周波数条件および第2の遮断周波数条件からなる複数の直交検波条件を保存した直交検波条件メモリと、
前記直交検波メモリに保存された前記複数の直交検波条件から前記超音波プローブに応じた前記直交検波条件を選択し且つ前記直交検波条件に基づいて複素データの生成が行われるように前記複素データ生成部を制御する装置制御部とを備えた請求項7〜11のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 被検体の測定対象組織の前記変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する請求項7〜12のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する工程と、
前記受信データを第1の中心周波数および第1の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第1の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第1の中心周波数より低い第2の中心周波数および第2の遮断周波数を用いて直交検波して第2の複素データを生成する工程と、
前記第1の複素データおよび前記第2の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてBモード画像を生成する工程と、
前記第1の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第1の位相差を演算し且つ前記第2の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第2の位相差を演算する工程と、
前記第2の位相差に基づいて前記第1の位相差の折り返し回数を決定する工程と、
前記第2の位相差および前記第1の位相差の折り返し回数を用いて前記第1の位相差を補正する工程と、
補正された前記第1の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する工程と
を含み、
前記第1の位相差の折り返し回数を決定する工程は、
前記第2の位相差の正負を判定し、
前記第1の中心周波数をC1、前記第2の中心周波数をC2としてC1/C2の整数部分を折り返し回数の候補の最大値とし、
前記第2の位相差が正である場合、前記第2の位相差をθ2、折り返し回数の候補をn、任意の値である調整値をW1、W2として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、
前記第2の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも1つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、前記第1の位相差をθ1として、
評価関数Δe(n)=|θ1+2πn−(C1/C2)×θ2|
の値が最小となるnを前記第1の位相差の折り返し回数Nとして決定する超音波診断装置の制御方法。 - 超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する工程と、
前記受信データを第1の中心周波数および第1の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第1の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第1の中心周波数より低い第2の中心周波数および第2の遮断周波数を用いて直交検波して第2の複素データを生成する工程と、
前記第1の複素データおよび前記第2の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてBモード画像を生成する工程と、
前記第1の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第1の位相差を演算し且つ前記第2の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第2の位相差を演算する工程と、
被検体の測定対象組織の代表点における前記第2の複素データの位相情報のみから演算された前記第2の位相差を用いて前記第1の位相差を補正する工程と、
補正された前記第1の位相差を用いて前記被検体の測定対象組織の変位量を演算する工程と
を含む超音波診断装置の制御方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015215611 | 2015-11-02 | ||
JP2015215611 | 2015-11-02 | ||
PCT/JP2016/081733 WO2017077916A1 (ja) | 2015-11-02 | 2016-10-26 | 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017077916A1 JPWO2017077916A1 (ja) | 2018-08-09 |
JP6494784B2 true JP6494784B2 (ja) | 2019-04-03 |
Family
ID=58662452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017548722A Active JP6494784B2 (ja) | 2015-11-02 | 2016-10-26 | 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11103218B2 (ja) |
EP (1) | EP3372170A4 (ja) |
JP (1) | JP6494784B2 (ja) |
WO (1) | WO2017077916A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3095941B1 (fr) * | 2019-05-17 | 2021-04-16 | Supersonic Imagine | Procédé pour déterminer par ultrasons une image corrigée d’un milieu, et dispositif pour mettre en œuvre ce procédé |
US20230225702A1 (en) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | Telemed, UAB | Real-time image analysis for vessel detection and blood flow differentiation |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4955386A (en) * | 1987-11-27 | 1990-09-11 | Hitachi, Ltd. | Pulse doppler flow speed meter |
JPH0380842A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-05 | Hitachi Ltd | 超音波ドプラ計 |
JP2953083B2 (ja) * | 1991-02-26 | 1999-09-27 | 株式会社日立製作所 | 高限界速パルスドプラ計測装置 |
JPH05200024A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-10 | Aloka Co Ltd | 超音波ドプラ診断装置 |
JPH0751270A (ja) * | 1993-08-13 | 1995-02-28 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
JP3652791B2 (ja) * | 1996-06-24 | 2005-05-25 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 超音波診断装置 |
JP4567842B2 (ja) * | 2000-04-10 | 2010-10-20 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
JP4113377B2 (ja) * | 2002-05-10 | 2008-07-09 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
WO2006025364A1 (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 超音波診断装置 |
-
2016
- 2016-10-26 JP JP2017548722A patent/JP6494784B2/ja active Active
- 2016-10-26 WO PCT/JP2016/081733 patent/WO2017077916A1/ja active Application Filing
- 2016-10-26 EP EP16861978.1A patent/EP3372170A4/en active Pending
-
2018
- 2018-05-01 US US15/967,853 patent/US11103218B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3372170A4 (en) | 2018-12-05 |
JPWO2017077916A1 (ja) | 2018-08-09 |
US11103218B2 (en) | 2021-08-31 |
US20180242954A1 (en) | 2018-08-30 |
EP3372170A1 (en) | 2018-09-12 |
WO2017077916A1 (ja) | 2017-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9310472B2 (en) | Focal point information determination method and apparatus, and ambient sound velocity obtaining method and apparatus | |
CN106466192B (zh) | 超声波诊断装置和多普勒波形图像生成方法 | |
JP6110760B2 (ja) | 超音波診断装置および超音波診断装置の作動方法 | |
JPH09224938A (ja) | 超音波診断装置及び遅延時間最適化方法 | |
JP2012192077A (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
JP2013070740A (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
JP5588924B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
US8905933B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
JP6494784B2 (ja) | 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 | |
JP5281107B2 (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
JP2012170467A (ja) | 超音波プローブおよび超音波診断装置 | |
WO2020110500A1 (ja) | 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 | |
JP2013244159A (ja) | 超音波診断装置及び音速推定方法 | |
JP2012192133A (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
JP5869411B2 (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
US8303504B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
WO2017170114A1 (ja) | 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 | |
US20220022849A1 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus, control method of ultrasound diagnostic apparatus, and processor for ultrasound diagnostic apparatus | |
JP2012192075A (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
JP5247844B2 (ja) | 超音波診断装置および超音波画像生成方法 | |
JP5296824B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
JP2023104734A (ja) | 超音波診断装置、及び画像処理装置 | |
JP5289482B2 (ja) | 超音波プローブおよび超音波診断装置 | |
JP5917388B2 (ja) | 超音波検査装置、超音波検査装置の信号処理方法およびプログラム | |
JP5921133B2 (ja) | 超音波診断装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180413 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180413 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190305 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6494784 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |