JP7157649B2 - 超音波撮像装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
一方、速度レンジ等の調整を自動化する方法も提案されている。例えば、特許文献2には、スペクトル画像から速度成分のヒストグラムを作成し、ヒストグラムにおける最大頻度の速度成分が存在するスペクトル画像をもとに最適化を行う手法が開示されている。
まず各実施形態に共通する超音波撮像装置の全体構成を、図1を用いて説明する。超音波撮像装置100は、図1に示すように、本体10と、被検体50に接触して、超音波を送受信する超音波プローブ20と、ユーザーが計測や制御に必要な条件などを入力するための入力部30、及び計測結果である画像やスペクトル及びUIを表示する表示部40を備えている。
本実施形態では、ドプラモードではカラードプラ計測(第一の血流計測)に続いてスペクトルドプラ計測(第二の血流計測)を実行し、カラードプラ計測からスペクトルドプラ計測に移行する中間期間において、スペクトルドプラ計測の初期計測条件を算出し、設定する。本実施形態の撮像の流れを図3に示す。
計測制御部70は、送受信回路60に指令を送り、ステップS33で決定した計測位置またはそれを含む狭い領域(走査線xとその近傍の走査線)を対象として折り返しなし血流速度を推定するのに必要な超音波信号の送受信を行う(S341)。折り返しなし血流速度を推定する手法は、折り返し回避用パルスを送受信して折り返しなし速度を算出する方法、折り返しのある速度を補正して折り返しなし速度を算出する方法など、いくつか公知の手法があるが、本実施形態では折り返し回避用パルスを用いる方法を採用する場合を説明する。
[数1]
prfi=(pi/qi)×prf1 (1)
式中、piとqiは割り切れない関係の整数であり、「i」により異なる。
VD=VDi+2nNiVNi (2)
ここでナイキスト速度は、VN=(PRF・C)/4f0(PRFはパルス繰り返し周波数でありPRTの逆数、Cは超音波速度、f0は超音波の送信周波数)である。
[数3]
VN1=(pi/qi)×VNi (3)
[数4]
nint[qi×{(VDi-VD1)/2VN1}]=nN1qi-nNipi (4)
式(4)中、「nint」は整数型への変換である。
[数5]
|nN1qi―nNipi|≦(1/2)×(pi+qi) (5)
[数6]
|nNi|≦ceiling{(qi-1)/2} (6)
第一実施形態では、カラースペクトル計測からスペクトルドプラ計測に移行する中間期間において、折り返しなし速度推定のための送受信シーケンス及び計測条件演算を実行することを説明したが、カラードプラ計測中にスペクトルドプラの計測位置を選択するカーソル操作を行ってから、スペクトルドプラ開始ボタンを操作するまでが極めて短時間に行われ、折り返し回避用送受信の実施時間より短い(約1秒未満)場合もありえる。その場合、例えばデフォルトで設定されている速度レンジ等でスペクトルドプラ用超音波パルスの送受信が始まってしまうと、計測条件演算部85の結果が反映されないことになる。
第一実施形態では、折り返しなし血流速度を取得するために、折り返し回避用送受シーケンスを用い、PRTが異なる受信信号の対の演算によって折り返しなし血流速度を算出したが、折り返しなし血流速度を取得する方法は、この方法に限らず、公知の折り返し補正する方法を採用することができる。この変形例では図2の血流速度推定部86は、折り返し補正部として機能する。
相互相関法:受信したRF 信号について、一波長以上の動きを相互相関手法で検出し、その後、自己相関法で得られる位相情報と足すことで折り返しのない速度求める方法(例えば、非特許文献2:Lai X. et al, [An Extended Autocorrelation Method for Estimation of Blood Velocity], IEEE TRANSACTION On ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL)VOL.44,No.6,1997、に記載の方法など)
第一実施形態では、ユーザーがカーソルを操作することにより、スペクトルドプラ計測の計測位置を選択したが、本実施形態では、カラードプラ計測で得られる情報を用いてスペクトルドプラ計測の計測位置を自動的に算出する。
第一実施形態では、カラードプラとスペクトルドプラとの間、即ち中間期間で、折り返しなし血流速度を推定するのに必要な信号を取得する送受信シーケンス(折り返し回避用送受シーケンス)を実行したが、このようなシーケンスをカラードプラの送受信中に行ってもよい。
なお第一実施形態においても、折り返し回避用送受シーケンスの実行後にも、スペクトルドプラ送受信開始まではカラードプラの送受シーケンスを継続してよいので、折り返し回避用送受シーケンスの実行とその後の計測条件演算とは、カラードプラ計測中に行われる処理ということができるが、本変形例3は、ユーザーによる計測位置選択を待たずに折り返し回避用送受シーケンスを実行することが特徴である。
Claims (12)
- 超音波プローブを介して、超音波信号の送受信を行う送受信回路と、
前記送受信回路が受信した超音波信号を用いてドプラ演算を行う演算部と、
前記送受信回路の動作を制御し、血流情報の二次元分布を取得する第一の血流計測と、血流速度のスペクトルを取得する第二の血流計測と、折り返しを生じていない血流速度の算出のための折り返し回避用送受シーケンスとを実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第二の血流計測の計測位置の1ないし複数の計測位置候補について、前記折り返し回避用送受シーケンスを前記第一の血流計測の実行中に実行し、
前記演算部は、前記折り返し回避用送受シーケンスの実行により取得した超音波信号を用いて折り返しを生じていない血流速度を推定する血流速度推定部と、前記計測位置候補のいずれかの計測位置候補について推定した前記折り返しを生じていない血流速度を用いて、前記第二の血流計測における計測条件を算出する計測条件演算部と、を備えた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であって、
前記制御部は、前記計測条件演算部が算出した計測条件で前記第二の血流計測の開始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であって、
前記制御部は、前記折り返し回避用送受シーケンスにおいて、複数のパルス繰り返し周波数の超音波信号を用いた計測を行い、
前記血流速度推定部は、前記複数のパルス繰り返し周波数と、それを用いた計測で取得した超音波信号を用いて、折り返しを生じていない血流速度を推定することを特徴とすることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項3に記載の超音波撮像装置であって、
前記制御部は、前記複数のパルス繰り返し周波数の超音波信号を用いた計測を予め定めた所定期間実行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であって、
前記血流速度推定部は、前記折り返し回避用送受シーケンスにおいて超音波信号から推定した血流速度についてヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムから最大血流速度及び最小血流速度を推定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であって、
前記計測条件演算部は、前記血流速度推定部が推定した最大血流速度及び最小血流速度を用いて、速度レンジ及びベースラインの少なくとも一つを含む計測条件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であって、
ユーザーによる第二の血流計測における計測位置を受付ける受付け部をさらに備え、
前記血流速度推定部は、前記受付け部が前記計測位置を受付けたときに、当該計測位置から受信した超音波信号を用いて、折り返しを生じていない血流速度を推定することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項7に記載の超音波撮像装置であって、
前記血流速度推定部は、前記折り返しを生じていない血流速度から最大速度及び最小速度を算出し、前記制御部は、前記1ないし複数の計測位置候補のうち前記受付け部が受付けた計測位置と同じか近傍の計測位置について、前記最大速度及び最小速度を表示装置に表示させ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であって、
前記第二の血流計測で取得したスペクトルを表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記第二の血流計測の開始時に、前記血流速度推定部が推定した血流速度に関する情報及び/または前記計測条件演算部が算出した計測条件を前記表示部に表示させることを特徴とする超音波撮像装置。 - 超音波プローブを介して、超音波信号の送受信を行う送受信回路と、前記送受信回路が受信した超音波信号を用いてドプラ演算を行う演算部と、を備えた超音波撮像装置の制御方法であって、
前記送受信回路に、血流情報の二次元分布を取得する第一の血流計測と、血流速度のスペクトルを取得する第二の血流計測と、折り返しを生じていない血流速度の算出のための折り返し回避用送受シーケンスとを実行させるステップと、
前記演算部により、前記折り返し回避用送受シーケンスの実行により取得した超音波信号を用いて折り返しを生じていない血流速度を推定する演算と、前記折り返しを生じていない血流速度を用いて、前記第二の血流計測における計測条件を算出する演算と、を実行させるステップと、を含み、
前記折り返し回避用送受シーケンスを実行するステップは、前記第二の血流計測の計測位置の1ないし複数の計測位置候補について、前記第一の血流計測の実行中に実行し、
前記第二の血流計測における計測条件を算出する演算は、前記計測位置候補のいずれかの計測位置候補について推定した血流速度を用いて行い、
前記演算部が算出した計測条件で前記第二の血流計測の超音波信号の送受信を開始することを特徴とする超音波撮像装置の制御方法。 - 請求項10に記載の超音波撮像装置の制御方法であって、
前記第一の血流計測の間に、ユーザーによる第二の血流計測における計測位置を受付けるステップをさらに含み、
前記血流速度を推定する演算は、受付けた前記計測位置から受信した超音波信号を用いて行うことを特徴とする超音波撮像装置の制御方法。 - 請求項10に記載の超音波撮像装置の制御方法であって、
前記血流速度を推定する演算は、前記折り返し回避用送受シーケンスにより取得した超音波信号から、最大血流速度及び最小血流速度を推定する演算を含み、
前記第二の血流計測の開始時に、前記最大血流速度及び最小血流速度を、前記第二の血流計測の結果を表示する表示画面に表示させることを特徴とする超音波撮像装置の制御方法。
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