JP7027924B2 - 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御方法 - Google Patents
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Description
前記複数のプッシュ波の送信に続き、前記複数の振動子の一部又は全部に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を複数回送信させる検出波パルス送信部と、複数回送信された検出波の各々に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された反射検出波に基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度フレームデータを算出する伝播情報解析部とを備え、前記プッシュ波パルス送信部は、隣接する前記送信焦点間の間隔が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、かつ、前記複数の送信振動子の列長に対する前記送信焦点の深さの比率が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、前記複数のプッシュ波を送信させることを特徴とする。
弾性計測手法を用いた超音波弾性計測では、プッシュ波で弾性値を計測できる領域は狭い領域に限られ、被検体内の異なる位置に複数のプッシュ波を送信することにより関心領域内に広い波面を有したせん断波を疑似的に発生させ、伝播解析の精度向上を図ることが考えられる。
<超音波弾性計測の概要>
超音波診断装置100は、超音波弾性率計測法により組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出する処理を行う。図1は、超音波診断装置100における超音波弾性率計測法によるSWSシーケンスの概要を示す概略図である。図1中央の枠内に示すように、超音波診断装置100の処理は、「基準検出波パルス送受信」、「プッシュ波パルス送信」、「検出波パルス送受信」、「弾性率算出」の工程から構成される。
1.構成概要
実施の形態1に係る超音波診断装置100を含む超音波診断システム1000について、図面を参照しながら説明する。図2は、実施の形態1に係る超音波診断システム1000の機能ブロック図である。図2に示すように、超音波診断システム1000は、被検体に向けて超音波を送信し、その反射波の受信する先端表面に列設された複数の振動子(振動子列)101aを有する超音波プローブ101(以下、「プローブ101」とする)、プローブ101に超音波の送受信を行わせプローブ101からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置100、検査者からの操作入力を受け付ける操作入力部102、超音波画像を画面上に表示する表示部114を有する。プローブ101、操作入力部102、表示部114は、それぞれ、超音波診断装置100に各々接続可能に構成されている。
プローブ101は、例えば一次元方向(以下、「振動子列方向」とする)に配列された複数の振動子101aからなる振動子列(101a)を有する。プローブ101は、後述の送信部106から供給されたパルス状の電気信号(以下、「送信信号」とする)をパルス状の超音波に変換する。プローブ101は、プローブ101の振動子側外表面を超音波ジェル等を介して被検体の皮膚表面に当てた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、プローブ101は、被検体からの複数の反射検出波(以下、「反射波」とする)を受信し、複数の振動子101aによりこれら反射波をそれぞれ電気信号に変換して超音波診断装置100に供給する。
操作入力部102は、検査者からの超音波診断装置100に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け超音波診断装置100の制御部116に出力する。
表示部114は、いわゆる画像表示用の表示装置であって、後述する表示制御部113からの画像出力を画面に表示する。表示部114には、液晶ディスプレイ、CRT、有機ELディスプレイ等を用いることができる。
次に、実施の形態1に係る超音波診断装置100について説明する。
次に、超音波診断装置100に含まれる各ブロックの構成について説明する。
一般に、表示部114にプローブ101によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるBモード画像が表示されている状態において、操作者は、表示部114に表示されているBモード画像を指標として、被検体内の解析対象範囲を指定し操作入力部102に入力する。関心領域設定部103は、操作入力部102から操作者により指定された情報を入力として設定し、制御部116に出力する。このとき、関心領域設定部103は、被検体内の解析対象範囲をあらわす関心領域roiをプローブ101にある複数の振動子101aからなる振動子列(101a)の位置を基準に設定してもよい。例えば、関心領域roiは、複数の振動子101aからなる振動子列(101a)を含む検出波照射領域Ax内の全部又は一部領域であってもよい。
プッシュ波パルス発生部104は、制御部116から関心領域roiを示す情報を入力し、関心領域roi内の所定位置に特定点を設定する。そして、複数の振動子101aに送信部106からプッシュ波パルスpppn(n=1~nmax)を複数(nmax)回送信させることにより、複数の振動子101aに特定点(以後、「送信焦点FPn」(n=1~nmax)とする。)に対応する被検体中の特定部位に超音波ビームが集束するプッシュ波ppn(n=1~nmax)を送信させる。これより、被検体中の特定部位にせん断波励起する。このとき、プッシュ波パルスpppnの送信回数(nmax)は、例えば、3以上8以下、さらに好ましくは、4以上6以下としてもよい。しかしながら、nmaxは、上記に限定されず適宜変更可能であることは言うまでもない。
検出波パルス発生部105は、制御部116から関心領域roiを示す情報を入力し、複数の振動子101aに送信部106から検出波パルスpwplを複数回送信させることにより超音波ビームが関心領域roiを通過するよう、検出波パルス送信振動子列Txに属する複数の振動子101aに検出波pwを送信させる。具体的には、検出波パルス発生部105は、関心領域roiを示す情報に基づき、超音波ビームが関心領域roiを通過するよう、検出波パルスpwplを送信させる振動子列(以後、「検出波送信振動子列Tx」とする)を決定する。このとき、検出波パルスpwplの送信回数(m)は、例えば、30~100としてもよい。また、検出波パルスpwplの送信間隔は、例えば、100μsec~150μsecとしてもよい。しかしながら、これらの印加条件は、上記に限定されず適宜変更可能であることは言うまでもない。
送信部106は、マルチプレクサ部107を介してプローブ101と接続され、プローブ101から超音波の送信を行うために、プローブ101に存する複数の振動子101aの全てもしくは一部に当たるプッシュ波送信振動子列Px又は検出波送信振動子列Txに含まれる複数の振動子各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する回路である。なお、図2に示すように、プッシュ波パルス発生部104と送信部106とを含む構成をプッシュ波パルス送信部1041とし、送信部106と検出波パルス発生部105とを含む構成を検出波パルス送信部1051とする。
駆動信号発生部1061は、プッシュ波パルス発生部104又は検出波パルス発生部105からの送信制御信号のうち、プッシュ波送信振動子列Px又は検出波送信振動子列Txを示す情報、プッシュ波パルスpppnのパルス幅PWn、印加開始時刻PTnを示す情報、検出波パルスpwplのパルス幅、印加開始時刻を示す情報とに基づき、プローブ101に存する振動子101aの一部又は全部に該当する送信振動子から超音波ビームを送信させるためのパルス信号spを発生する回路である。
遅延プロファイル生成部1062では、プッシュ波パルス発生部104又は検出波パルス発生部105から得られる送信制御信号のうち、プッシュ波送信振動子列Pxn又は検出波送信振動子列Txと送信焦点FPnの位置を示す情報とに基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める印加開始時刻PTnからの遅延時間tpk(kは、1から振動子101aの数kmaxまでの自然数)を振動子毎に設定して出力する回路である。これにより、遅延時間分だけ振動子毎に超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行う。
駆動信号送信部1063は、駆動信号発生部1061からのパルス信号spと遅延プロファイル生成部1062からの遅延時間tpkとに基づき、プローブ101に存する複数の振動子101a中、プッシュ波送信振動子列Pxに含まれる各振動子にプッシュ波を送信させるためのプッシュ波パルスpppを供給するプッシュ波送信処理を行う。プッシュ波送信振動子列Pxは、マルチプレクサ部107によって選択される。
また、図5(a)に示すように、プッシュ波パルスpppnごとの印加開始時刻PTnは、プッシュ波パルスpppnごとの印加開始時刻PTnの時間間隔PInが、プッシュ波パルスpppnの印加ごとに降順に増加する構成としている。これにより、プッシュ波パルスpppnごとの深さ方向送信焦点位置fznは、図3(a)に示すように、隣接する送信焦点fzn間の間隔Δfznが被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さくすることができる。
検出波受信部108は、複数回の検出波パルスpwplの各々に対応して複数の振動子101aにおいて時系列に受信された被検体組織からの反射波に基づき、検出波照射領域Ax内の複数の観測点Pijに対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータdsl(lは1からmまでの自然数、番号を区別しない場合は音響線信号フレームデータdslとする)のシーケンスを生成する回路である。すなわち、検出波受信部108は、検出波パルスpwplを送信した後、プローブ101で受信した反射波に基づき、複数の振動子101aで得られた電気信号から音響線信号を生成する。ここで、iは検出波照射領域Axにおけるx方向の座標を示す自然数であり、jはz方向の座標を示す自然数である。なお、「音響線信号」とは、受波信号(RF信号)を整相加算処理した信号である。
入力部1081は、マルチプレクサ部107を介してプローブ101と接続され、プローブ101において反射波に基づき受波信号(RF信号)を生成する回路である。ここで、受波信号rfk(kは1からnまでの自然数である)とは、検出波パルスpwplの送信に基づいて各振動子にて受信された反射波から変換された電気信号をA/D変換したいわゆるRF信号であり、受波信号rfkは各受波振動子rwkにて受信された超音波の送信方向(被検体の深さ方向)に連なった信号の列(受波信号列)から構成されている。
受波信号保持部1082は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。受波信号保持部1082は、送信イベントに同期して入力部1081から、各受信振動子rwkに対する受波信号rfkを入力し、1枚の音響線信号フレームデータが生成されるまでこれを保持する。
整相加算部1083では、送信イベントに同期して関心領域roi内の観測点Pijから、検出波パルス受信振動子列Rxに含まれる受信振動子Rpkが受信した受波信号rfkに遅延処理を施した後、全ての受信振動子Rpkについて加算して音響線信号dsを生成する回路である。検出波パルス受信振動子列Rxはプローブ101に存する複数の振動子101aの一部又は全部にあたる受信振動子Rpkから構成されており、制御部116からの指示に基づき整相加算部1083とマルチプレクサ部107によって選択される。本例では、反射波受信振動子列Rxとして、各送信イベントにおける検出波パルス送信振動子列Txを構成する振動子を少なくとも全て含む振動子列が選択される構成とした。
遅延処理部10831は、検出波パルス受信振動子列Rx内の受信振動子Rpkに対する受波信号rfkから、観測点Pijと受信振動子Rpk各々との間の距離の差を音速値で除した受信振動子Rpk各々への反射超音波の到達時間差(遅延量)により補償して、観測点Pijからの反射超音波に基づく受信振動子Rpkに対応する受信信号として同定する回路である。
検出波送信振動子列Tx(振動子列(101a)全体)から送信される検出波pwlは上述のとおり平面波である。したがって、遅延処理部10831は、送信イベントに対応して、観測点Pijまでの送信経路を、検出波送信振動子列Txから発された検出波pwlが観測点Pijに到達するまでの最短経路401として算出し、これを音速で除して送信時間を算出する。
遅延処理部10831は、送信イベントに対応して、観測点Pijについて、観測点Pijで反射され検出波受信振動子列Rxに含まれる受信振動子Rpkに到達するまでの受信経路を算出する。観測点Pijでの反射波が受信振動子Rpkに戻っていくときの受信経路は、任意の観測点Pijから各受信振動子Rpkまでの経路402の長さは幾何学的に算出する。これを音速で除して受信時間を算出する。
次に、遅延処理部10831は、送信時間と受信時間とから各受信振動子Rpkへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Rpkに対する受波信号列rfkに適用する遅延量を算出する。
次に、遅延処理部10831は、各受信振動子Rpkに対する受波信号列rfkから、遅延量に相当する受波信号rfk(遅延量を差引いた時間に対応する受波信号)を、観測点Pijからの反射波に基づく受信振動子Rpkに対応する信号として同定する。
加算部10832は、遅延処理部10831から出力される受信振動子Rpkに対応して同定された受波信号rfkを入力として、それらを加算して、観測点Pijに対する整相加算された音響線信号dsijを生成する回路である。
変位検出部109は、音響線信号フレームデータdslのシーケンスから、検出波照射領域Ax内の組織の変位を検出する回路である。
伝播情報解析部110は、関心領域roi内の複数の観測点Pijについて波面到達時間データatijを算出し、関心領域roiに対する波面到達時間フレームデータatlを算出する回路である。伝播情報解析部110は、波面検出部1101、波面到達時間検出部1102とから構成される。
弾性率算出部111は、関心領域roi内の観測点Pijについて組織の弾性率を算出し、関心領域roiに対する弾性率フレームデータelfを算出する回路である。弾性率算出部111は、弾性率変換部1111から構成される。弾性率変換部1111は、伝播速度データvoを入力として、伝播速度データvを関心領域roi内の観測点Pijにおける弾性率データelに変換して、関心領域roiに対する弾性率フレームデータelfを生成してデータ格納部115に出力する。
データ格納部115は、生成された受波信号列rf、音響線信号フレームデータdslのシーケンス、変位量フレームデータptlのシーケンス、波面フレームデータwflのシーケンス、波面到達時間フレームデータat、補償波面到達時間フレームデータcat、伝播速度フレームデータvl、弾性率フレームデータelを逐次記録する記録媒体である。
以上の構成からなる超音波診断装置100の統合SWSシーケンスの動作について説明する。
図10は、超音波診断装置100における統合SWSシーケンスの工程の概要を示す概略図である。超音波診断装置100によるSWSシーケンスは、基準検出波送受信を行い、以後の各送信イベントに対応するせん断波による変位を抽出するための基準音響線信号フレームデータds0を取得する工程(1a)、プッシュ波パルスpppn(n=1~nmax)を複数(nmax)回送信して被検体内の特定部位FPに集束するプッシュ波ppnを複数(nmax)回送信して被検体中にせん断波励起する工程(1b)、関心領域roiを通過する検出波pwlの送受信を複数(m)回繰り返す検出波パルスpwpl送受信する工程(1c)、せん断波伝搬解析を行いせん断波の伝播速度vfと弾性率elfを算出する弾性率算出の工程(1d)から構成される。
以下、公知の方法に基づき被検体の組織からの反射成分に基づき組織が描画されたBモード画像が表示部114に表示された後の超音波弾性率計測処理の動作を説明する。
ステップS100では、表示部114にプローブ101によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるBモード画像が表示されている状態において、関心領域設定部103は、操作入力部102から操作者により指定された情報を入力として、被検体内の解析対象範囲をあらわす関心領域roiをプローブ101の位置を基準に設定し、制御部116に出力する。
図11に戻って説明を続ける。
ステップS151では、変位検出部109は、各送信イベントにおける関心領域roi内の観測点Pijの変位を検出する。
伝播情報解析部110は、生成した変位量フレームデータptlをデータ格納部115に出力し保存する(ステップS173)。規定されている全ての送信イベントについてステップS151の処理が完了したか否かを判定し(ステップS152)、完了していない場合にはステップS151に戻り、次の検出波パルスpwplの送信イベントについての一連の処理を行い、完了している場合にはステップS153に進む。
ステップS153では、伝播情報解析部110は、各送信イベントにおける関心領域roi内の観測点Pijの変位量フレームデータptlから波面を検出する。
ステップS155では、弾性率算出部111は、関心領域roi内の観測点Pijについて、波面到達時間フレームデータato(oは異なる波面の数をあらわす自然数、番号を区別しない場合は波面到達時間フレームデータatとする)に基づいてせん断波の伝播速度、又は、弾性率を算出し、関心領域roiに対する弾性率フレームデータelfを算出する。
v(xt、zt)=m/Δt=√{(xt+Δt-xt)2+(zt+Δt-zt)2}/Δt
となる。伝播速度変換部1103は、全ての波面に対して波面到達時間フレームデータatoから波面到達時間データcatを取り出し上述の処理を行い、波面が通過した全座標についてせん断波の速度vを取得する。
el(xt、zt)=KT × v(xt、zt)2
に基づき算出される。KTは定数であり人体の組織では約3となる。
ステップS150における、音響線信号フレームデータdslの生成処理の概要について説明する。図17は、検出波受信部108のビームフォーミングの動作を示すフローチャートである。
ステップS157における、音響線信号フレームデータdslの生成処理の詳細について説明する。
次に、ステップS1573における、観測点Pijについて音響線信号を生成する処理の動作について説明する。図19は、検出波受信部108における観測点Pijについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
1.プッシュ波ppによるせん断波の伝播について
プッシュ波ppによるせん断波の伝播特性について説明する。
次に、超音波診断装置100による効果について説明する。
図23は、プッシュ波に基づくせん断波による計測可能領域の態様を示す模式図であり、(a)は超音波診断装置100の実施例、(b)は比較例1、(c)は比較例2、(d)は変形例について示した図である。
実施の形態1に係る実施例では、プッシュ波送信振動子列Px1~3の列長に対する送信焦点FP1~3の深さの比率が、被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく構成されている。そのため、フォーカス領域FAnの深さ方向の長さAFnは、被検体の深部ほど長く浅部ほど短くなり、弾性計測可能領域Cxnの被検体深さ方向の長さは、被検体の深部ほどに大きく浅部ほど縦長の小さい構成となる。実施例では、図23(a)に示すように、隣接する送信焦点fz間の間隔Δfz2、3が、被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく構成されているので、弾性計測可能領域Cxnを送信焦点fz間の間隔Δfznに適合させて、送信焦点fz間の間隔Δfznに対して均一な密度で配置することができる。これにより、3つの弾性計測可能領域Cx1~3によって関心領域roi全体を隙間や重なりなくカバーすることができる。
実施例では、各プッシュ波ppnの送信におけるプッシュ波パルスpppnごとのパルス幅PWnは、一定とした構成である。そのため、各プッシュ波送信振動子列Pxnから発生する音響放射圧は同じであるが、被検体深部ほどプッシュ波ppnは減衰するために、各プッシュ波ppnから発生する音響放射圧は送信焦点fzn近傍では被検体深部ほど減少する。また、弾性計測可能領域Cxnは被検体深部ほど面積が広いために、弾性計測可能領域Cxn内の平均音響放射圧は被検体深部ほど減少する。さらに、検出波pwの送受信においても、被検体深部ほど検出波pwは減衰するために、被検体深部ほど信号S/Nが低下する傾向がある。
本実施の形態1に係る超音波診断装置100によれば、プッシュ波パルス送信部1041は、複数の振動子101aから選択される複数の送信振動子Pxそれぞれに対し所定の位相が設定された所定時間長のプッシュ波パルスpppnを複数回供給することにより、複数の送信振動子Txに被検体内の深さ方向における位置が異なる複数の送信焦点FPnそれぞれに集束する複数のプッシュ波ppnを順次送信させる。さらに、隣接する送信焦点FPn間の間隔ΔFznが被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、かつ、複数の送信振動子の列長Pxに対する送信焦点の深さFznの比率が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、複数のプッシュ波を送信させる構成を採る。
実施の形態1に係る超音波診断装置100では、伝播速度変換部1103は、関心領域roi内の観測点Pijについて、波面到達時間フレームデータatoに基づいてせん断波の伝播速度を算出する構成とした。
超音波診断装置100Aでは、伝播情報解析部、弾性率算出部の構成が実施の形態1の構成と相違するため、超音波診断装置100Aに係るこれらの構成について説明する。上記以外の構成については、超音波診断装置100と同じであり説明は省略する。
超音波診断装置100AのSWSシーケンスの動作について説明する。
図26は、超音波診断装置100Aにおけるせん断波の伝播情報解析の動作を示すフローチャートである。ステップS1531からS1534までの動作、および、ステップS1535からS1538までの動作は、図14に示した超音波診断装置100のものと同じであり説明を省略する
超音波診断装置100Aでは、ステップS1534の後に相関処理部1104Aは、変位量フレームデータptlのシーケンスをデータ格納部115から読み出し(ステップS1531A)、着目観測点Pijと所定距離Δx離れた参照観測点Rijにおける変位ptijの時系列変化データ間において相互相関処理を行い、着目観測点Pijと参照観測点Rij間における変位ptijの移行時間Δtを算出し(ステップS1532A)、ΔxをΔtで除することにより着目観測点Pijに対するせん断波の伝播速度vijを算出する。この処理を関心領域roi内の各着目観測点Pijについて行い伝播速度Cfフレームデータvoをダイレクトに生成する(ステップS1533A)。
について説明する。図27は、図25のステップS1532A、S1533Aで用いることができるせん断波の伝播速度vijの出力データ作成手順を示すフローチャートである。
ステップS71では、z方向のそれぞれの位置を示す変数jを1に初期化し、ステップS72では、振動子配列方向のそれぞれの位置を示す変数iを1で初期化する。ステップS73は、変数lを1で初期化する。ステップS74では、変数初期化又は変数更新により一個の値が設定された変数lについて、積和演算を行い、fi(t)と、gi+1(t+l)との相関値Cfgを算出する。ステップS75では、相関値Cfgを正規化して、正規化された相関値Rfgを得る。ステップS76は、変数lについての終了要件であり、lが最大値maxに達していなければ、変数lをインクリメントして(ステップS70)、ステップS74に戻る。変数lが最大値maxに達するまで、変数lのインクリメントと、Cfgの算出、正規化が繰り返される。lが最大値maxに達すると(ステップS76がYes)、ステップS77に移行する。ステップS77は、l=1,2,3,4,5・・・・・nのそれぞれの値についてのRfgのうち、最小のものに変数lを乗ずることで、時間方向のずれ量τを算出する。そしてステップS78では、v←k/(τT)の計算によりせん断波速度の局所値を算出して、座標(i,j)におけるせん断波の伝播速度v(i,j)を得る。
以上、説明したように、実施の形態2に係る超音波診断装置100Aでは、伝播情報解析部110Aは、変位量フレームデータptlのシーケンスに基づいて着目観測点と所定距離だけ離れた参照観測点における変位の時系列変化データをそれぞれ算出し、複数の時系列変化データ間において相互相関処理を行うことにより、着目観測点と参照観測点間における変位の移行時間を算出し、所定距離を移行時間で除することにより着目観測点に対するせん断波の伝播速度を算出し、関心領域内の複数の観測点を着目観測点としてせん断波の伝播速度Cfフレームデータvoを算出する構成を採る。
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
本実施の形態に係る超音波診断装置は、複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成されており、前記プローブに被検体内に超音波ビームが集束するプッシュ波を送信させ、当該プッシュ波の音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波診断装置であって、前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子それぞれに対し所定の位相が設定された所定時間長のプッシュ波パルスを複数回供給することにより、前記複数の送信振動子に被検体内の深さ方向における位置が異なる複数の送信焦点それぞれに集束する複数のプッシュ波を順次送信されるプッシュ波パルス送信部と、前記複数のプッシュ波の送信に続き、前記複数の振動子の一部又は全部に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を複数回送信させる検出波パルス送信部と、前記複数回の検出波の各々に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された反射検出波に基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度フレームデータを算出する伝播情報解析部とを備え、前記プッシュ波パルス送信部は、隣接する前記送信焦点間の間隔が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、かつ、前記複数の送信振動子の列長に対する前記送信焦点の深さの比率が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、前記複数のプッシュ波を送信させることを特徴とする。
101 プローブ
101a 超音波振動子
102 操作入力部
103 関心領域設定部
104 プッシュ波パルス発生部
1041 プッシュ波パルス送信部
105 検出波パルス発生部
1051 検出波パルス送信部
106 送信部
1061 駆動信号発生部
1062 遅延プロファイル生成部
1063 駆動信号送信部
107 マルチプレクサ部
108 検出波受信部
1081 入力部
1082 受波信号保持部
1083 整相加算部
10831 遅延処理部
10832 加算部
109 変位検出部
110、110A 伝播情報解析部
1101 波面検出部
1102 波面到達時間検出部
1103 伝播速度変換部
1104A 相関処理部
111 弾性率算出部
1111 弾性率変換部
113 表示制御部
114 表示部
115 データ格納部
116 制御部
150 超音波信号処理回路
Claims (13)
- 複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成されており、前記プローブに被検体内に超音波ビームが集束するプッシュ波を送信させ、当該プッシュ波の音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波診断装置であって、
前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子それぞれに対し、所定の位相が設定された所定時間長のプッシュ波パルスを複数回供給することにより、前記複数の送信振動子に被検体内の深さ方向における位置が異なる複数の送信焦点それぞれに集束する複数のプッシュ波を順次送信させるプッシュ波パルス送信部と、
前記複数のプッシュ波の送信に続き、前記複数の振動子の一部又は全部に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を複数回送信させる検出波パルス送信部と、
複数回送信された検出波の各々に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された反射検出波に基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度フレームデータを算出する伝播情報解析部とを備え、
前記プッシュ波パルス送信部は、隣接する前記送信焦点間の間隔が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、かつ、前記複数の送信振動子の列長に対する前記送信焦点の深さの比率が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、前記複数のプッシュ波を送信させる
超音波診断装置。 - 前記プッシュ波パルス送信部から、供給されるプッシュ波パルスの供給開始時間の間隔は被検体の深部ほど長く浅部ほど短い
請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記プッシュ波パルス送信部は、同一の送信振動子の列に対してプッシュ波パルスを複数回供給する
請求項1又は2に記載の超音波診断装置。 - 前記プッシュ波パルス送信部から供給されるプッシュ波パルスの供給時間は被検体の深部ほど長く浅部ほど短い
請求項1から3の何れか1項に記載の超音波診断装置。 - それぞれの前記送信焦点に対し、前記送信焦点を含み超音波ビームのエネルギ密度が所定値以上の領域それぞれをフォーカス領域としたとき、
前記フォーカス領域の深さ方向の長さが、被検体の深部ほど長く浅部ほど短い
請求項1から4の何れか1項に記載の超音波診断装置。 - 前記プッシュ波パルス送信部は、前記複数の送信振動子を特定し、前記送信振動子毎に適用される前記プッシュ波パルスの位相、前記プッシュ波パルス毎の前記プッシュ波パルスの印加電圧及び電圧印加時間、前記プッシュ波パルス毎の前記プッシュ波パルスの最小電圧印加開始時間を設定して、前記プッシュ波パルスを供給する
請求項1から5の何れか1項に記載の超音波診断装置。 - 前記検出波は、被検体中を前記複数の振動子の列と垂直に伝播する平面波である
請求項1から6の何れか1項に記載の超音波診断装置。 - さらに、複数回送信された検出波の各々に対応した前記反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成する検出波受信部と、
前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記反射検出波の受信時刻それぞれにおける前記関心領域内の組織の変位を検出して変位量フレームデータのシーケンスを生成する変位検出部とを備え、
前記伝播情報解析部は、前記変位量フレームデータのシーケンスに基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度のフレームデータを算出する、
請求項1から7の何れか1項に記載の超音波診断装置。 - 前記伝播情報解析部は、各前記受信時刻における前記変位量フレームデータのシーケンスからせん断波の波面位置を抽出して波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータそれぞれに含まれる波面の位置と前記受信時刻とを対応させることにより波面到達時間フレームデータのシーケンスを生成し、前記波面到達時間フレームデータのシーケンスに基づき前記関心領域内のせん断波の伝播速度フレームデータを算出する
請求項8に記載の超音波診断装置。 - 前記伝播情報解析部は、前記変位量フレームデータのシーケンスに基づいて着目観測点と所定距離だけ離れた参照観測点における変位の時系列変化データをそれぞれ算出し、前記複数の時系列変化データ間において相互相関処理を行うことにより、前記着目観測点と前記参照観測点間における変位の移行時間を算出し、前記所定距離を前記移行時間で除することにより前記着目観測点に対するせん断波の伝播速度を算出し、前記関心領域内の複数の観測点を前記着目観測点としてせん断波の伝播速度フレームデータを算出する
請求項8に記載の超音波診断装置。 - 前記関心領域内のせん断波の伝播速度フレームデータに基づき、前記関心領域内の弾性率フレームデータを算出する弾性率算出部をさらに備えた
請求項1から10の何れか1項に記載の超音波診断装置。 - さらに、画像を表示する表示部を備え、
前記弾性率算出部は、前記関心領域内の弾性率フレームデータをマッピングして弾性画像を生成し、当該弾性画像を表示用の画像に変換して前記表示部に表示させる
請求項11に記載の超音波診断装置。 - 複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成されており、前記プローブに被検体内に超音波ビームが集束するプッシュ波を送信させ、当該プッシュ波の音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波診断装置の制御方法であって、
前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子それぞれに対し所定の位相が設定された所定時間長のプッシュ波パルスを複数回供給することにより、前記複数の送信振動子に被検体内の深さ方向における位置が異なる複数の送信焦点それぞれに集束する複数のプッシュ波を、隣接する前記送信焦点間の間隔が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、かつ、前記複数の送信振動子の列長に対する前記送信焦点の深さの比率が被検体の深部ほど大きく浅部ほど小さく、順次送信させ、
前記複数のプッシュ波の送信に続き、前記複数の振動子の一部又は全部に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を複数回送信させ、
複数回送信された検出波の各々に対応した反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成し、
前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記反射検出波の受信時刻それぞれにおける前記関心領域内の組織の変位を検出して変位量フレームデータのシーケンスを生成し、
各前記受信時刻における前記変位量フレームデータのシーケンスからせん断波の波面位置を抽出して波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータそれぞれに含まれる波面の位置と前記受信時刻とを対応させることにより波面到達時間フレームデータのシーケンスを生成し、前記波面到達時間フレームデータのシーケンスに基づき前記関心領域内のせん断波の伝播速度フレームデータを算出する
超音波診断装置の制御方法。
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