JP7227362B2 - 超音波診断装置、超音波診断装置の制御方法および超音波診断装置用プロセッサ - Google Patents
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Description
また、血管壁検出部は、検出された血管前壁および血管後壁にそれぞれ検出点マーカを設定して表示装置に表示することが好ましい。
ゲート設定部は、血管壁検出部により検出された血管前壁および血管後壁の座標に基づいて決定された中心位置およびサイズを有するドプラゲートを設定することができる。
Bモード処理部は、血管壁検出部により推定された血管走行角度に応じて設定されたBモードステア角度に基づいてBモード画像を生成することができる。
ドプラ処理部は、ドプラデータに基づいてドプラ波形画像を生成し、表示装置は、Bモード処理部により生成されたBモード画像とドプラ処理部により生成されたドプラ波形画像の双方を表示することが好ましい。
あるいは、ドプラ処理部は、Bモード画像がフリーズされた後に、ドプラゲート内のドプラデータを取得して、ドプラ波形画像を生成し、ドプラ波形画像がフリーズされて血流量計測部による血流量の計測が行われることもできる。
この際に、超音波診断装置は、Bモード画像における血管の長軸像の変化量が定められた値以下になった時点を開始トリガとすることができる。
また、マイクと、マイクにより入力された音声を認識する音声認識部とをさらに備え、超音波診断装置は、ユーザの音声により付与された開始トリガに基づいて、血流量を自動的に計測することもできる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「垂直」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「垂直」および「平行」とは、厳密な垂直あるいは平行に対して±10度未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な垂直あるいは平行に対しての誤差は、5度以下であることが好ましく、3度以下であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
図1に、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置1の構成を示す。図1に示すように、超音波診断装置1は、振動子アレイ2を備えており、送信回路3および受信回路4がそれぞれ接続されている。ここで、送信回路3と受信回路4により、送受信回路5が構成されている。受信回路4には、Bモード(Brightness mode:輝度モード)処理部6およびドプラ処理部7が接続され、これらのBモード処理部6およびドプラ処理部7に表示制御部8を介して表示装置9が接続されている。
また、振動子アレイ2は、超音波プローブ21に含まれており、Bモード処理部6、ドプラ処理部7、表示制御部8、血管壁検出部10、ゲート設定部11、血流量計測部12、血流速度算出部13および装置制御部15により、超音波診断装置1用のプロセッサ22が構成されている。
信号処理部26は、受信回路4により生成された受信データに対し、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。
DSC27は、信号処理部26で生成されたBモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換(ラスター変換)する。
画像処理部28は、DSC27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8に出力する。以降は、画像処理部28により画像処理が施されたBモード画像信号を、単に、Bモード画像と呼ぶ。
さらに、血管壁検出部10は、探索線SL上におけるBモード画像UBの輝度プロファイルに基づいて、探索線SL上におけるBモード画像UBの輝度変化が、一定の値よりも大きい2つの点X1、X2の位置を血管前壁W1の位置および血管後壁W2の位置として検出することができる。
さらに、血管壁検出部10は、配置された2つの検出点マーカM1、M2間の距離を、血管径として測定し、測定された血管径の測定値MV1を、表示装置9に表示することができる。
また、血管壁検出部10は、例えば、図8に示すように、得られた血管勾配線BLと、Bモード画像UBの垂直方向に沿った直線L1との間の角度を、血管走行角度BAとして推定することができる。
また、ゲート設定部11は、図12に示すように、設定されたドプラゲートDGを、Bモード画像UBに重畳して表示装置9に表示する。
直交検波部29は、受信回路4で生成された受信データに参照周波数のキャリア信号を混合することで、受信データを直交検波して複素データに変換する。
ハイパスフィルタ30は、いわゆるウォールフィルタ(Wall Filter)として機能するもので、直交検波部29で生成された複素データから被検体の体内組織の運動に由来する周波数成分を除去する。
ドプラ波形画像生成部32は、高速フーリエ変換部31で生成されたスペクトル信号を時間軸上に揃えつつ各周波数成分の大きさを輝度で表すことによりドプラ波形画像信号を生成する。以降は、ドプラ波形画像生成部32により生成されたドプラ波形画像信号を、単に、ドプラ波形画像と呼ぶ。
また、データメモリ33は、直交検波部29で受信データから変換された複素データを保存する。
血流量計測部12は、血管壁検出部10により算出された血管の断面積と、血流速度算出部13により算出された血流速度とに基づいて、血管内を流れる血液の単位時間当たりの体積を表す血流量を計測する。
表示制御部8は、装置制御部15の制御の下、Bモード処理部6により生成されたBモード画像UB、ドプラ処理部7により生成されたドプラ波形画像等に所定の処理を施して、Bモード画像UB、ドプラ波形画像等を表示装置9に表示する。
入力装置16は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
まず、ステップS1において、少なくとも血管が撮像されているBモード画像UBが生成され、生成されたBモード画像UBが表示装置9に表示される。この際に、まず、送信回路3からの駆動信号に従って振動子アレイ2の複数の振動子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振動子から受信信号が受信回路4に出力され、増幅部23で増幅され、AD変換部24でAD変換された後、ビームフォーマ25で整相加算されて、受信データが生成される。この受信データは、Bモード処理部6において、信号処理部26で包絡線検波処理が施されることでBモード画像信号となり、DSC27および画像処理部28を経て表示制御部8に出力され、表示制御部8の制御の下でBモード画像UBが表示装置9に表示される。以降のステップにおいても、このようにして、連続的にBモード画像UBが生成され、生成されたBモード画像UBが表示装置9に表示されるものとする。
さらに、血管壁検出部10は、例えば、図8に示すように、得られた血管勾配線BLと、Bモード画像UBの垂直方向に沿った直線L1との間の角度を、血管走行角度BAとして推定することができる。
また、血管壁検出部10は、図7に示すように、ステップS4で推定された血管勾配線BLに直交する直線TLと血管前壁W1との交点の位置に検出点マーカM1を、直線TLと血管後壁W2との交点の位置に検出点マーカM2を配置し、配置された2つの検出点マーカM1、M2を表示装置9に表示することもできる。
なお、以降のステップにおいても、ステップS3~ステップS7の処理は、Bモード処理部6によりBモード画像UBが生成される毎に実施されるものとする。
また、ゲート設定部11は、図12に示すように、設定されたドプラゲートDGを、Bモード画像UBに重畳して表示装置9に表示する。
このようにして、ドプラ波形WDの変化量が小さい拡張期P2におけるドプラデータを血流量の計測に使用することができる。
まず、ステップS18において、血管壁検出部10は、血管が円形の断面を有するものとして、ステップS7で算出された血管径に基づいて、血管の断面積を算出する。
ステップS20において、血流量計測部12は、ステップS18で算出された血管の断面積とステップS19で算出された血流速度とに基づいて、血管内を流れる血液の単位時間当たりの体積を表す血流量を算出する。
このようにして、ステップS16の血流量の自動計測が完了する。
このようにして、血流量の計測値MV2が表示装置9に表示されると、超音波診断装置1の動作が終了する。
特に、図示しないが、例えば、表示装置9が携帯可能な小型のディスプレイにより構成され、ユーザが一方の手に表示装置9を持ち、他方の手に超音波プローブ21を持っている場合等、ユーザの両手が塞がっている場合でも、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置1によれば、ユーザが入力装置16等を介した操作を行う必要が無いため、血流量の計測を簡便に行うことができる。
ここで、一般的に、撮像対象となる血管の位置を容易に見つけるために、まず、血管の走行方向に直交する方向に沿った血管の横断面を表す血管の短軸像を撮像し、血管の短軸像の断層面と直交する断層面を撮像するように超音波プローブ21の向きを回転させることにより、血管の長軸像を撮像する手技が知られている。そのため、例えば、Bモード処理部6により生成されたBモード画像UBに撮像されている血管が短軸像から長軸像に変わったことを開始トリガとして、血流量を自動的に計測することもできる。
また、例えば、ステップS6およびステップS11を省略することもできる。この場合には、ステップS5でBモード画像UB上に検出点マーカM1、M2が配置されたことをトリガとしてステップS7の血管径の算出が行われる。また、ステップS10でBモード画像UB上にドプラゲートDGが配置されたことをトリガとして、ステップS12でドプラ波形画像UDが生成される。
また、ドプラ波形WDの調整において、ベースラインの位置の調整およびドプラ波形WDの縦軸のスケールの調整の他に、ドプラ波形WDの最大値および最小値が縦軸のスケールの70%以内に収まるように、ドプラゲートDGの位置の再調整が行われてもよい。
また、例えば、ステップS13を省略することもできる。しかしながら、ドプラ波形WDの調整がなされることで、血流速度算出部13により算出される血流速度の精度を向上させ、血流量計測部12により計測される血流量の精度を向上させることができるため、ステップS13を実施することが好ましい。
例えば、現在時点が拡張期P2であるか否かが判定される代わりに、現在時点が収縮期P1であるか否かが判定されてもよい。この場合には、現在時点が収縮期P1ではないと判定された場合に、再度、現在時点が収縮期P1であるか否かの判定がなされ、現在時点が収縮期P1であると判定された場合に、次のステップS15に進む。しかしながら、ドプラ波形WDの変化量は、収縮期P1よりも拡張期P2の方が少ないため、現在時点が収縮期P1であることをステップS15に進むトリガとするよりも、現在時点が拡張期P2であることをステップS15に進むトリガとする方が好ましい。
また、例えば、ステップS14が実施される代わりに、ドプラ波形WDにおいて、2周期または3周期等の複数の心拍周期の開始点と終了点が検出された時点をトリガとして、ステップS15に進むこともできる。
例えば、血管壁検出部10は、Bモード画像UBの中心等の定められた位置を通るように探索線SLを設定して血管壁を検出することもできる。
実施の形態1の超音波診断装置1の動作におけるステップS12では、Bモード画像UBとドプラ波形画像UDが並行して生成されているが、Bモード画像UBの生成を一時的に停止して、ドプラ波形画像UDのみを生成することもできる。
以下では、図19のフローチャートを用いて、実施の形態2に係る超音波診断装置1の動作を説明する。なお、このフローチャートは、図14に示す実施の形態1のフローチャートにおいて、ステップS11およびステップS12の代わりにステップS21~ステップS23が加えられ、ステップS15の代わりにステップS24が加えられたものである。
ここで、血管壁検出部10は、図7に示すように、ステップS4で推定された血管勾配線BLに直交する直線TLと血管前壁W1との交点の位置および直線TLと血管後壁W2との交点の位置に、検出点マーカM1、M2を配置し、配置された検出点マーカM1、M2を表示装置9に表示することもできる。
なお、以降のステップにおいても、ステップS3~ステップS7の処理は、Bモード処理部6によりBモード画像UBが生成される毎に実施されるものとする。
ステップS10において、ゲート設定部11は、図12に示すように、Bモード画像UB上における血管領域BR内に、ステップS3で検出された血管前壁W1の座標および血管後壁W2の座標に基づいて決定された中心位置およびサイズを有するドプラゲートDGを設定する。また、ゲート設定部11は、設定されたドプラゲートDGを、Bモード画像UBに重畳して表示装置9に表示する。
続くステップS23において、ドプラ処理部7は、ドプラ波形画像UDの連続的な生成を開始し、生成されたドプラ波形画像UDを表示装置9に表示する。これにより、表示装置9において、Bモード画像UBがフリーズ表示された状態の下で、ドプラ波形画像UDが表示装置9に表示される。
ステップS14において、ドプラ波形WDの周期情報が取得され、取得された周期情報に基づいて、現在時点が被検体の心臓の拡張期P2であるか否かが判定される。現在時点が被検体の心臓の拡張期P2ではないと判定された場合には、再度、ステップS14の処理が実施される。現在時点が被検体の心臓の拡張期P2であると判定された場合には、ステップS24に進む。
このようにして、血流量の計測値MV2が表示装置9に表示されると、超音波診断装置1の動作が終了する。
例えば、現在時点が拡張期P2であるか否かが判定される代わりに、現在時点が収縮期P1であるか否かが判定されてもよい。この場合には、現在時点が収縮期P1ではないと判定された場合に、再度、現在時点が収縮期P1であるか否かの判定がなされ、現在時点が収縮期P1であると判定された場合に、次のステップS22に進む。しかしながら、ドプラ波形WDの変化量は、収縮期P1よりも拡張期P2の方が少ないため、現在時点が収縮期P1であることをステップS15に進むトリガとするよりも、現在時点が拡張期P2であることをステップS22に進むトリガとする方が好ましい。
また、例えば、ステップS10におけるドプラゲートDGの設定が完了した時点から2秒間等の一定の時間が経過したことを、ステップS22に進むトリガとすることもできる。
実施の形態1では、Bモード画像UBにおける血管の長軸像の変化量が定められた値以下となった時点を、血流量を自動的に計測する動作の開始トリガとする例が示されているが、この開始トリガとして、例えば、ユーザの音声を用いることもできる。
図21に、実施の形態3に係る超音波診断装置1Aの構成を示す。実施の形態3に係る超音波診断装置1Aは、図1に示す実施の形態1の超音波診断装置1において、装置制御部15の代わりに装置制御部15Aを備え、マイク41と音声認識部42を追加したものである。
装置制御部15Aは、音声認識部42から開始トリガが付与されると、超音波診断装置1Aの各部を制御して、血流量を自動的に計測し始める。
実施の形態1の超音波診断装置1は、表示装置9、入力装置16、超音波プローブ21がプロセッサ22に直接的に接続される構成を有しているが、例えば、表示装置9、入力装置16、超音波プローブ21、プロセッサ22がネットワークを介して間接的に接続されることもできる。
また、例えば、いわゆるタブレットと呼ばれる携帯型の薄型コンピュータが表示装置9および入力装置16として使用される場合には、ユーザは、より容易に被検体の超音波診断を行うことができ、超音波診断の利便性をさらに向上させることができる。
また、実施の形態4の態様は、実施の形態1に適用されることが説明されているが、実施の形態2および実施の形態3についても、同様に適用されることができる。
Claims (15)
- 被検体に対して超音波の送受信を行うことにより得られる受信信号に基づいて少なくとも血管が撮像されているBモード画像を生成するBモード処理部と、
前記Bモード画像を表示する表示装置と、
前記Bモード画像を解析することにより血管壁を検出する血管壁検出部と、
前記Bモード画像上における前記血管内にドプラゲートを設定するゲート設定部と、
前記ドプラゲート内のドプラデータを取得するドプラ処理部と、
前記ドプラデータに基づいて血流速度を算出する血流速度算出部と、
前記血管壁検出部により検出された前記血管壁および前記血流速度算出部により算出された前記血流速度に基づいて血流量を計測する血流量計測部と
を備え、定められた開始トリガに基づいて、少なくとも、前記血管壁検出部による前記血管壁の検出、前記ゲート設定部による前記ドプラゲートの設定、前記ドプラ処理部による前記ドプラデータの取得、前記血流量算出部による前記血流速度の算出および前記血流量計測部による前記血流量の計測を含む一連の処理を自動的に行う超音波診断装置。 - 前記血管壁検出部は、
前記血管壁を探索するための探索線を前記Bモード画像上に設定し、
設定された前記探索線上における前記Bモード画像の輝度プロファイルに基づいて血管前壁および血管後壁を前記血管壁として検出する請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記血管壁検出部は、検出された前記血管前壁および前記血管後壁にそれぞれ検出点マーカを設定して前記表示装置に表示する請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記ゲート設定部は、前記血管壁検出部により検出された前記血管前壁および前記血管後壁の座標に基づいて決定された中心位置およびサイズを有する前記ドプラゲートを設定する請求項2または3に記載の超音波診断装置。
- 前記血管壁検出部は、前記血管壁検出部により検出された前記血管前壁および前記血管後壁の座標に基づいて決定された中心位置から方位方向に離れた複数の位置においてそれぞれ浅い方向に前記血管前壁を探索し且つ深い方向に前記血管後壁を探索することにより血管走行角度を推定し、前記血管走行角度に対する角度補正値が60度以内となるようにドプラステア角度を設定する請求項2~4のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記Bモード処理部は、前記血管壁検出部により推定された前記血管走行角度に応じて設定されたBモードステア角度に基づいて前記Bモード画像を生成する請求項5に記載の超音波診断装置。
- 前記血管壁検出部は、検出された前記血管壁に基づいて前記血管の断面積を算出し、
前記血流量計測部は、前記血管壁検出部により算出された前記断面積と、前記血流速度算出部により算出された前記血流速度との積により前記血流量を計測する請求項1~6のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記ドプラ処理部は、前記ドプラデータに基づいてドプラ波形画像を生成し、
前記表示装置は、前記Bモード処理部により生成された前記Bモード画像と前記ドプラ処理部により生成された前記ドプラ波形画像の双方を表示する請求項1~7のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記ドプラ処理部は、前記Bモード処理部による前記Bモード画像の生成と並行してドプラ波形画像を生成し、
前記Bモード画像および前記ドプラ波形画像の双方がフリーズされて前記血流量計測部による前記血流量の計測が行われる請求項8に記載の超音波診断装置。 - 前記ドプラ処理部は、前記Bモード画像がフリーズされた後に、前記ドプラゲート内のドプラデータを取得して、ドプラ波形画像を生成し、
前記ドプラ波形画像がフリーズされて前記血流量計測部による前記血流量の計測が行われる請求項8に記載の超音波診断装置。 - 前記Bモード処理部により生成された前記Bモード画像に撮像されている前記血管が、短軸像から長軸像に変わったことを前記開始トリガとして、少なくとも、前記血管壁検出部による前記血管壁の検出、前記ゲート設定部による前記ドプラゲートの設定、前記ドプラ処理部による前記ドプラデータの取得、前記血流量算出部による前記血流速度の算出および前記血流量計測部による前記血流量の計測を含む一連の処理を自動的に行う請求項1~10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記Bモード画像における前記血管の長軸像の変化量が定められた値以下になった時点を前記開始トリガとする請求項1~11のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- マイクと、
前記マイクにより入力された音声を認識する音声認識部と
をさらに備え、
ユーザの音声により付与された前記開始トリガに基づいて、少なくとも、前記血管壁検出部による前記血管壁の検出、前記ゲート設定部による前記ドプラゲートの設定、前記ドプラ処理部による前記ドプラデータの取得、前記血流量算出部による前記血流速度の算出および前記血流量計測部による前記血流量の計測を含む一連の処理を自動的に行う請求項1~10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 被検体に対して超音波の送受信を行うことにより得られる受信信号に基づいて少なくとも血管が撮像されているBモード画像を生成し、
前記Bモード画像を表示し、
前記Bモード画像を解析することにより血管壁を検出し、
前記Bモード画像上における前記血管内にドプラゲートを設定し、
前記ドプラゲート内のドプラデータを取得し、
前記ドプラデータに基づいて血流速度を算出し、
検出された前記血管壁および算出された前記血流速度に基づいて血流量を計測し、
定められた開始トリガに基づいて、少なくとも、前記血管壁の検出、前記ドプラゲートの設定、前記ドプラデータの取得、前記血流速度の算出および前記血流量の計測を含む一連の処理を自動的に行う超音波診断装置の制御方法。 - 被検体に対して超音波の送受信を行うことにより得られる受信信号に基づいて少なくとも血管が撮像されているBモード画像を生成し、前記Bモード画像を表示し、前記Bモード画像を解析することにより血管壁を検出し、前記Bモード画像上における前記血管内にドプラゲートを設定し、前記ドプラゲート内のドプラデータを取得し、前記ドプラデータに基づいて血流速度を算出し、検出された前記血管壁および算出された前記血流速度に基づいて血流量を計測し、定められた開始トリガに基づいて、少なくとも、前記血管壁の検出、前記ドプラゲートの設定、前記ドプラデータの取得、前記血流速度の算出および前記血流量の計測を含む一連の処理を自動的に行う超音波診断装置用プロセッサ。
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