JPWO2010018692A1 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Abstract

リアルタイム性を保持した状態で、組織断層画面中において存在する気泡化造影剤を全て可視化させ、それによって発生した造影剤由来信号のみを確実に区別して画像化する。超音波造影剤を投与した被検体に探触子1から送信ビームを照射し、この送信に伴う受信エコーを用いて組織断層像得る際に、異なる焦点距離を持った複数の送信ビームを焦点距離の長いものから順に照射し、それに伴った受信エコー信号に補正演算をし、差分演算部14において直前の受信ビームとの差分とり、積算処理部11で積算することで、対象部位に存在する気泡化造影剤全てを可視化させ、その造影剤成分のみを抽出し画像化する。While maintaining the real-time property, all of the aerated contrast agent present in the tissue tomographic screen is visualized, and only the contrast agent-derived signal generated thereby is reliably distinguished and imaged. When a transmission beam is irradiated from the probe 1 onto a subject to which an ultrasound contrast agent has been administered and a tissue tomographic image is obtained using a reception echo accompanying this transmission, a plurality of transmission beams having different focal lengths are converted into focal lengths. , The correction is performed on the received echo signal, and the difference calculation unit 14 obtains the difference from the immediately preceding reception beam and integrates it with the integration processing unit 11. All the contrast medium is visualized, and only the contrast medium component is extracted and imaged.

Description

本発明は超音波診断装置に係り、特に超音波造影剤を投与した被検体の診断部位に存在する超音波造影剤の分布を呈示することにより、より微細な疾患部位の描出を可能にする超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that can depict a finer disease site by presenting the distribution of an ultrasonic contrast agent present in a diagnostic site of a subject administered with an ultrasonic contrast agent. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.

今日、わが国における3大疾患の一つに挙げられる癌疾患の罹患率は増加する一方であり、有用な早期診断・治療方法が強く望まれている。特に、癌の所在をごく初期のうちに見つけることが可能な医用画像診断装置においては研究開発が活発に進められており、PET,CT、MRI、超音波など複数のモダリティにおいての技術の進歩はめざましい。また、PETとCTのように複数のモダリティの組み合わせも進んでおり、CTなどによって得られる組織形態イメージング画像に、PETによって得られる特定のたんぱく質及び代謝物質などの分子(機能)イメージングを重畳することにより、病変部位の特定のみならず、従来の画像診断法では得られなかった病変の進行にまで及ぶ知見を得ることも可能となってきている。   Today, the incidence of cancer diseases listed as one of the three major diseases in Japan continues to increase, and useful early diagnosis and treatment methods are strongly desired. In particular, research and development has been actively carried out for medical diagnostic imaging apparatuses that can detect the location of cancer in the very early stages, and technological advances in multiple modalities such as PET, CT, MRI, and ultrasound have progressed. It's amazing. Also, combinations of multiple modalities such as PET and CT are progressing, and superimposing molecular (functional) imaging such as specific proteins and metabolites obtained by PET on the tissue morphology imaging image obtained by CT or the like. Thus, it has become possible not only to specify a lesion site, but also to obtain knowledge that covers the progression of lesions that could not be obtained by conventional diagnostic imaging methods.

その中で、超音波診断装置は、人体に及ぼす影響が低く安全性が高い、可搬性が高い、撮像時間が短くリアルタイムイメージングが可能である、小型で安価であり診療所等でも導入率が高い、などの点で優位であり、産婦人科での胎児の診断、腹部、乳腺、泌尿器、心臓の疾患の診断などに無くてはならないツールである。今日、超音波診断装置においては、探触子を体表に接触させるだけの簡単な操作で二次元画像データを得るパルスエコータイプが主流である。探触子が接した体表面から体内に発信された音響パルスは、体内の組織及び細胞など音響インピーダンスの異なる部位で反射する。反射エコーは超音波変換機により受信され、反射するまでにかかってきた時間を深さ方向に、反射強度を輝度として処理される。このパルスを体表方向に平行に走査することで、二次元の輝度像を得るものである。   Among them, ultrasonic diagnostic equipment has low impact on the human body, high safety, high portability, short imaging time, real-time imaging is possible, small size, low cost, high introduction rate even in clinics, etc. It is an indispensable tool for diagnosis of fetus in obstetrics and gynecology, diagnosis of abdomen, mammary gland, urinary organs, heart disease, etc. Today, in an ultrasonic diagnostic apparatus, a pulse echo type that obtains two-dimensional image data with a simple operation by simply bringing a probe into contact with the body surface is the mainstream. An acoustic pulse transmitted from the surface of the body in contact with the probe to the inside of the body is reflected at a site having a different acoustic impedance such as a tissue and a cell in the body. The reflected echo is received by the ultrasonic transducer, and the time taken for reflection is processed in the depth direction, and the reflection intensity is processed as luminance. By scanning this pulse in parallel with the body surface direction, a two-dimensional luminance image is obtained.

近年、特に肝臓癌などに代表される癌の診断においてより詳細な撮像を要する際、超音波造影剤を被検体に投与してから撮像することもあり、造影剤の撮像に適した撮像法をコントラストエコー法と称する。このとき用いられる超音波造影剤としては界面活性剤、高分子などで安定化した、1−5ミクロン程度のサイズを持つ微小気泡(マイクロバブル)が一般的である。マイクロバブル造影剤は、気液界面での音響インピーダンスの違いによって超音波信号を反射し、特に毛細血管などを造影するのに適している。コントラストエコー法にはさまざまな手法があり、あえて気泡を崩壊させてから造影剤の再かん流を撮像するフラッシュエコー法(非特許文献1など)、特定の周波数で超音波を照射して気泡を共振させ、それによる特徴的な音響反応を画像化するハーモニックイメージング法(特許文献1など)が代表的な例である。   In recent years, when more detailed imaging is required especially in the diagnosis of cancers typified by liver cancer, imaging may be performed after administering an ultrasound contrast agent to a subject. This is called the contrast echo method. As the ultrasonic contrast agent used at this time, microbubbles having a size of about 1 to 5 microns stabilized with a surfactant or a polymer are generally used. The microbubble contrast agent reflects an ultrasonic signal due to a difference in acoustic impedance at the gas-liquid interface, and is particularly suitable for imaging a capillary blood vessel. There are various methods for contrast echo, such as flash echo (such as Non-Patent Document 1) that captures the reperfusion of the contrast agent after the bubble is intentionally collapsed. A typical example is a harmonic imaging method (for example, Patent Document 1) that resonates and images a characteristic acoustic response.

マイクロバブル造影剤を使用した超音波撮像法では、マイクロバブルが血管に滞留し、組織内に浸透しない性質があるため、組織そのものが撮像できないという欠点がある。そのため、新規超音波造影剤として、特許文献2及び非特許文献2のように、造影剤のサイズをサブミクロンサイズにすることにより、新生血管などからの漏出を狙い、より深部組織の造影を狙った造影法の開発が行なわれている。特に、特許文献2で報告されている気泡化造影剤は、診断用に認可された超音波撮像システム、及びMechanical Index(MI)値によって規定された超音波撮像強度内で造影しうるとのことから早期の実用化が期待されている。The ultrasonic imaging method using a microbubble contrast agent has a drawback that microbubbles stay in blood vessels and do not penetrate into the tissue, so that the tissue itself cannot be imaged. Therefore, as a new ultrasonic contrast agent, as disclosed in Patent Document 2 and Non-Patent Document 2, the size of the contrast agent is set to a submicron size, aiming at leakage from new blood vessels and the like, aiming at contrasting deeper tissues. Development of new contrast methods has been carried out. In particular, the bubble contrast agent has been reported in Patent Document 2, an ultrasound imaging system approved for diagnosis, and a can contrast in ultrasound imaging intensity defined by M echanical I ndex (MI) value Therefore, early commercialization is expected.

非特許文献3によれば、気泡化造影剤は、予め低沸点の難水溶性液体を過熱状態でカプセル化し、目的部位において過熱を超音波エネルギーにより解消させ該液体本来の沸点を回復させることで気化させ、気泡とするタイプの造影剤であり、2点の特徴を持つ。第一に、粒子の直径を0.5ミクロン以下にすることにより、従来のマイクロバブル造影剤では困難な、血管以外の組織への到達を実現可能とする。第二に、狙った部位にのみ超音波を照射することで、マイクロバブルを局在させることが可能である。これらのことから、特に病変組織などを詳細に画像化する超音波の造影剤、マイクロバブルを用いた局所的治療用増感剤として適している。
特開2002−177268号公報 特開2008−24604号公報 Japanese Journal of Medical Ultrasonics, Vol.23, Supplement 1; 1996; 67-195 Circulation, Vol.94; 1996; 3334 Japanese Journal of Applied Physics, Vol.44, 2005; 44: 4548
According to Non-Patent Document 3, an aerated contrast agent encapsulates a low-boiling poorly water-soluble liquid in an overheated state in advance, and eliminates overheating with ultrasonic energy at a target site to restore the original boiling point of the liquid. It is a type of contrast agent that is vaporized into bubbles and has two characteristics. First, by setting the diameter of the particles to 0.5 microns or less, it is possible to achieve a tissue other than blood vessels, which is difficult with a conventional microbubble contrast agent. Second, it is possible to localize microbubbles by irradiating ultrasonic waves only on the target site. For these reasons, it is particularly suitable as an ultrasonic contrast agent for imaging a diseased tissue or the like in detail, and as a sensitizer for local treatment using microbubbles.
JP 2002-177268 A JP 2008-24604 A Japanese Journal of Medical Ultrasonics, Vol.23, Supplement 1; 1996; 67-195 Circulation, Vol.94; 1996; 3334 Japanese Journal of Applied Physics, Vol.44, 2005; 44: 4548

気泡化造影剤を用いて組織超音波造影を行う場合、超音波の音圧を用いて液滴から気泡への相変化を起こすために、ある一定の負圧を持つ超音波が必要とされる。さらに、一般的な超音波診断装置に具備された超音波探触子は、焦点に収束した送信ビームを走査して組織断層像を得るものであり、気泡化造影剤を造影しようとした場合、音圧が局所的に高くなる焦点部位のみでしか気泡化が起こらない(造影剤として可視化されない)という特性を持つ。   When tissue ultrasound imaging is performed using an aerated contrast agent, ultrasound with a certain negative pressure is required to cause a phase change from a droplet to a bubble using the sound pressure of the ultrasound. . Furthermore, an ultrasonic probe provided in a general ultrasonic diagnostic apparatus scans a transmission beam converged at a focal point to obtain a tissue tomographic image. When an attempt is made to contrast an aerated contrast agent, Bubbles are generated only at the focal part where the sound pressure is locally increased (not visible as a contrast agent).

すなわち、適正な濃度で投与すれば、超音波組織断層像中に存在する全ての造影剤が音響的に光るマイクロバブル造影剤とは異なり、たとえ断層像中他の部位に存在していたとしても、超音波ビームの焦点でのみ造影剤は音響的に可視化されるということである。この特性のためにマイクロバブルを局在させることが可能になるわけだが、病巣部の診断を的確に行なうためには、広範囲で造影剤を可視化し、より多くの情報を得ることが望ましい。   In other words, if administered at an appropriate concentration, all contrast agents present in the ultrasonic tissue tomogram are acoustically shining, even if they exist at other sites in the tomogram. This means that the contrast agent is acoustically visualized only at the focal point of the ultrasound beam. This characteristic makes it possible to localize microbubbles. However, in order to accurately diagnose a lesion, it is desirable to visualize a contrast medium over a wide range and obtain more information.

また、気泡化造影剤の撮像は診断用超音波の中でも比較的高音圧の領域で撮像するため、組織境界など強いエコー源からの信号レベルと、気泡化による信号レベルとの峻別が難しいという問題もある。気泡化によるエコー信号は時間方向に積算すれば組織由来成分を押さえ造影由来信号を強調することも考えられるが、トレードオフとしてリアルタイム性は著しく低下する。   In addition, since imaging of aerated contrast agent is performed in a relatively high sound pressure region of diagnostic ultrasound, it is difficult to distinguish the signal level from a strong echo source such as a tissue boundary from the signal level due to aeration. There is also. If echo signals due to bubble formation are integrated in the time direction, the tissue-derived component can be suppressed and the contrast-derived signal can be emphasized, but the real-time property is significantly reduced as a trade-off.

これら問題点を踏まえ、本発明は、リアルタイム性を保持した状態で、組織断層画面中において存在する気泡化造影剤を全て可視化させ、それによって発生した造影剤由来信号のみを確実に区別して画像化する手法を提供することを目的とする。   Based on these problems, the present invention visualizes all the aerated contrast medium present in the tissue tomographic screen while maintaining the real-time property, and reliably distinguishes and generates only the contrast medium-derived signal generated thereby. It aims at providing the technique to do.

上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波造影剤を投与した被検体の体表から複数の超音波照射源より構成される探触子を用いて各超音波照射源に印加する電圧を時間的に制御することで送信ビームを形成し、この送信ビームに対応して得られる受信エコー信号を用いて組織断層像を形成する際に、各超音波照射源への印加電圧の時間的制御を変化させることで得られる異なる焦点距離を持った複数の送信ビームを、より焦点距離が長い送信ビームが先になるよう時系列的に照射し、焦点距離が違うため異なったビームプロファイルを持つ各送信ビームに対応して得られる各々の受信エコー信号の中から基準とする受信エコー信号ビームプロファイルを定め、全ての受信エコー信号がその基準ビームプロファイルを持つ送信ビームによって得られるのと実質的に同等の受信エコー信号となるように、各点の受信エコー信号強度を補正したうえで、一つのラスターを形成するのに必要な複数の受信エコー信号W(n)と受信エコー信号W(n−1)、(n≠1)、の差分エコー信号を得ることで、対象部位に存在する気泡化造影剤全てを可視化させ、かつその造影剤成分のみを抽出し画像化する。   In order to achieve the above-described object, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention uses a probe configured of a plurality of ultrasonic irradiation sources from the body surface of a subject to which an ultrasonic contrast agent is administered. When a transmission beam is formed by temporally controlling the voltage applied to the source and a tissue tomogram is formed using the received echo signal corresponding to this transmission beam, each ultrasonic irradiation source Different transmission beams with different focal lengths obtained by changing the temporal control of the applied voltage are irradiated in time series so that the transmission beams with longer focal lengths come first. A received echo signal beam profile is defined as a reference from each received echo signal obtained corresponding to each transmitted beam having a different beam profile, and all received echo signals have the reference beam profile. After correcting the received echo signal intensity at each point so that the received echo signal is substantially equivalent to that obtained by the received beam, a plurality of received echo signals W ( n) and the received echo signals W (n−1) and (n ≠ 1) are obtained to visualize all the aerated contrast agents present in the target region and extract only the contrast agent components. Image.

このように、同じ波形を持つ送信ビームを焦点距離の長いものから順に照射することで、超音波走査線上に存在する気泡化造影剤を全て気泡化させることが可能である。このとき、焦点距離、及び隣接する焦点距離の間隔は、局所的に存在する造影剤の濃度、送信ビームの特性、及び関心領域によって規定されるべきである。造影剤の濃度は、定められた生体に安全な投与量を仮定し、一定のレンジを規定できる。本発明では、送信ビームの焦点距離、印加電圧、周波数などの特性によって影響されうる焦点距離の条件を演算する処理部を有する。さらに、この焦点距離及び造影範囲は可変であり、造影剤濃度、関心領域など被検体の個体差を反映させることができる。   In this way, by irradiating transmission beams having the same waveform in order from the longest focal length, it is possible to bubble all the aerated contrast agent present on the ultrasonic scanning line. At this time, the focal length and the interval between the adjacent focal lengths should be defined by the concentration of the locally existing contrast agent, the characteristics of the transmission beam, and the region of interest. As for the concentration of the contrast agent, it is possible to define a certain range by assuming a dose safe for a predetermined living body. The present invention includes a processing unit that calculates a focal length condition that can be influenced by characteristics such as a focal length, an applied voltage, and a frequency of a transmission beam. Furthermore, the focal distance and the contrast range are variable, and individual differences of the subject such as the contrast agent concentration and the region of interest can be reflected.

ところで、気泡は超音波を反射するという性質を持つゆえに超音波造影剤として広く使われているわけだが、それゆえに、高濃度で存在するときは超音波を遮蔽するという特性をも持つ。本発明は、生成した気泡による超音波の遮蔽を避けるために、焦点距離が最も長い送信ビームを一番先に照射し、順に焦点距離を短くしていく。   By the way, the bubbles are widely used as an ultrasonic contrast agent because they have the property of reflecting ultrasonic waves. Therefore, they also have the characteristic of shielding ultrasonic waves when present at high concentrations. In the present invention, in order to avoid the shielding of the ultrasonic wave by the generated bubbles, the transmission beam having the longest focal length is irradiated first, and the focal length is shortened in order.

本発明は、複数の送信ビームによる複数の受信エコー信号のうち最低一つの信号が、組織断層像取得に必要な撮像視野を持ち、それ以外の送信ビームにおいては焦点周辺の受信エコー信号のみを取得するという特性を持つ。これはすなわちパルス繰り返し周波数(PRF)を高く保つということであり、被検体の同じ部位に複数のビームを照射することにより起こる撮像フレームレートの低下を最低限に抑え、リアルタイム性の保持を可能にする。   In the present invention, at least one signal among a plurality of reception echo signals by a plurality of transmission beams has an imaging field of view necessary for acquiring a tissue tomographic image, and only reception echo signals around the focal point are acquired in other transmission beams. It has the characteristic of doing. This means that the pulse repetition frequency (PRF) is kept high, and the reduction in the imaging frame rate caused by irradiating multiple beams to the same part of the subject is minimized, and real-time characteristics can be maintained. To do.

次に、複数の送信ビームによる複数の受信エコー信号の処理について述べる。本発明では、同じ部位に照射され、直近に得られた二つの受信エコー信号の差分を取る演算部を有する。直近の二つのパルスの時間間隔は数kHzオーダーであり、被検体の体動に由来する成分より少なくとも3桁早い動きであるため、原理的に組織成分は全く同じ応答を示す。よって、この差分処理により、造影剤成分のみを抽出し、詳細な造影剤分布を表示することが可能となる。   Next, processing of a plurality of reception echo signals by a plurality of transmission beams will be described. In this invention, it has the calculating part which irradiates the same site | part and takes the difference of the two received echo signals obtained most recently. Since the time interval between the two most recent pulses is on the order of several kHz, and the movement is at least three orders of magnitude faster than the component derived from the body movement of the subject, the tissue component in principle shows exactly the same response. Therefore, by this difference processing, it is possible to extract only the contrast agent component and display the detailed contrast agent distribution.

上記差分演算をするとき、2つの受信エコー信号が異なる焦点距離の送信ビームによった場合、受信エコー信号差分を得るためにはこの焦点距離の違いによる音圧分布の差を補正しなくてはならない。本発明に係る超音波診断装置は、被検体の同じ部位に照射された異なった焦点距離を有する複数送信ビームによって得られた受信エコー信号のうち、第一の受信エコー信号を除いて直前に受信したエコー信号と同じ焦点距離を仮定した受信エコー信号に換算する演算部、及びその換算処理に必要な数値を格納した記憶部を有する。   When performing the above difference calculation, if two received echo signals are transmitted by beams having different focal lengths, the difference in sound pressure distribution due to the difference in focal lengths must be corrected in order to obtain a difference in received echo signals. Don't be. The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention receives the received echo signal immediately before except for the first received echo signal among the received echo signals obtained by a plurality of transmission beams having different focal lengths irradiated on the same part of the subject. A calculation unit for converting into a received echo signal assuming the same focal length as the echo signal, and a storage unit storing numerical values necessary for the conversion process.

このとき、差分処理とそれに伴う換算計算処理を、受信エコー信号の中でも特に気泡化が起こりうる焦点距離周辺にのみに限定し、演算処理を行ってもよい。さらに、上記演算処理によって得られた個々の差分情報は、それぞれの焦点での造影剤情報を有しており、これを積算処理することにより、断層像中の関心領域における造影剤の分布情報を提示することが出来る。   At this time, the difference process and the conversion calculation process accompanying the difference process may be limited to only the vicinity of the focal distance where bubble formation may occur in the received echo signal, and the calculation process may be performed. Furthermore, the individual difference information obtained by the above calculation processing has contrast agent information at each focal point, and by integrating this, the distribution information of the contrast agent in the region of interest in the tomogram is obtained. Can be presented.

本発明では、組織断層像取得に必要な深度までの受信エコー信号を順に方位方向にマップすることで得る組織断層画像データ、及び造影剤分布情報から演算した造影剤分布画像データを、おのおの独立して表示することも、並べて表示することも、また一方を他方に重畳して表示することも可能である。重畳するときは、一方をグレースケールで、他方を異なる色を持つカラースケールで表示することが可能である。特に、造影剤分布画像データの表示には、造影剤濃度、あるいは濃度に換算しうる量に応じて異なる色もしくは強度を変えて表示することができる。さらに、低濃度で造影剤が存在する部位も鮮明に表示するために、造影剤分布画像データとして、上述の方法によって複数回の撮影で得られる複数フレームの濃度情報を一度の画面表示で積算表示することも可能である。   In the present invention, the tissue tomographic image data obtained by sequentially mapping the received echo signals to the depth necessary for obtaining the tissue tomographic image in the azimuth direction, and the contrast agent distribution image data calculated from the contrast agent distribution information are independently obtained. Can be displayed side by side, displayed side by side, or one can be superimposed on the other. When superimposing, it is possible to display one on a gray scale and the other on a color scale having different colors. In particular, the contrast agent distribution image data can be displayed in different colors or intensities depending on the contrast agent concentration or the amount that can be converted into the concentration. Furthermore, in order to display clearly the part where the contrast agent exists at low concentration, as the contrast agent distribution image data, concentration information of multiple frames obtained by multiple times of imaging by the above method is integrated and displayed on a single screen display. It is also possible to do.

本発明によれば、被検体の組織断層画面中において存在する気泡化造影剤を全て可視化して、更にそれによって発生した造影剤由来信号のみを確実に区別して、組織断層像に重畳して表示することができ、より詳細な造影剤分布情報を把握することが可能となる。このため、病巣部の状態に関するより詳細な情報を提供でき、小さい病変や多数にわたる病変が検知しやすくなり、病変の早期診断、及び的確で安全な治療行為を補助できる。   According to the present invention, all of the aerated contrast agent existing in the tissue tomographic screen of the subject is visualized, and only the contrast agent-derived signal generated thereby is reliably distinguished and displayed superimposed on the tissue tomographic image. This makes it possible to grasp more detailed contrast medium distribution information. For this reason, more detailed information on the state of the lesion can be provided, small lesions and numerous lesions can be easily detected, and early diagnosis of lesions and accurate and safe treatment can be assisted.

本発明による超音波診断装置の実施形態を示すブロック図。1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 本発明による複数送信パルスの照射法の一例を表す概念図。The conceptual diagram showing an example of the irradiation method of the several transmission pulse by this invention. 本発明による複数送信パルスの照射法の一例を表す概念図。The conceptual diagram showing an example of the irradiation method of the several transmission pulse by this invention. 本発明による焦点間隔の算出法の模式図。The schematic diagram of the calculation method of the focus space | interval by this invention. 本発明による差分演算のための補正処理を表す概念図。The conceptual diagram showing the correction process for the difference calculation by this invention. 補正演算の具体的な例の簡略模式図。The simplified schematic diagram of the specific example of correction | amendment calculation. 補正演算の具体的な例の簡略模式図。The simplified schematic diagram of the specific example of correction | amendment calculation. 本発明によって得られた造影剤濃度情報の定量性の一例を表す図。The figure showing an example of quantitative property of contrast agent concentration information obtained by the present invention. 本発明を実施した場合の取得画像例の図。The figure of the example of an acquisition picture at the time of carrying out the present invention. 本発明によって一度の画面表示で複数撮影時間に及ぶ造影剤分布情報を積算して表示したときの効果の一例を示す図。The figure which shows an example of the effect at the time of integrating | accumulating and displaying the contrast agent distribution information over several imaging time by one screen display by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 探触子
2 診断機本体
3 入力部
4 表示部
5 受信ビームフォーマ
6 送信ビームフォーマ
7 送受信シークエンス制御部
8 補正演算部
9 補正演算用メモリ
10 組織断層像演算部
11 積算処理部
12 表示データ合成部
13 受波処理部
14 差分演算部
15 切り替えスイッチ
16 送信遅延・重み選択部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 2 Diagnostic machine main body 3 Input part 4 Display part 5 Reception beam former 6 Transmission beam former 7 Transmission / reception sequence control part 8 Correction calculation part 9 Correction calculation memory 10 Tissue tomographic image calculation part 11 Integration processing part 12 Display data composition Unit 13 reception processing unit 14 difference calculation unit 15 selector switch 16 transmission delay / weight selection unit

以下に、この発明の1つの実施形態を、図を参照しながら説明する。   Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明による超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。この超音波診断装置は、パルス超音波を利用して、予め造影剤を投与した被検体の診断部位について断層像を得て表示するもので、診断機本体2に探触子1、入力部3、表示部4を接続した形態をとる。診断機本体2は、送受信シークエンス制御部7、受信ビームフォーマ5、送信ビームフォーマ6、送信遅延・重み選択部16、切り替えスイッチ15、受波処理部13、組織断層像演算部10、差分演算部14、補正演算部8、補正演算用メモリ9、積算処理部11、表示データ合成部12を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus uses a pulsed ultrasonic wave to obtain and display a tomographic image of a diagnostic region of a subject to which a contrast medium has been administered in advance. A probe 1 and an input unit 3 are displayed on a diagnostic machine main body 2. The display unit 4 is connected. The diagnostic machine body 2 includes a transmission / reception sequence control unit 7, a reception beamformer 5, a transmission beamformer 6, a transmission delay / weight selection unit 16, a changeover switch 15, a wave reception processing unit 13, a tissue tomogram calculation unit 10, and a difference calculation unit. 14, a correction calculation unit 8, a correction calculation memory 9, an integration processing unit 11, and a display data synthesis unit 12.

探触子1は、被検体との間で超音波信号の送受信を担うデバイスである。本発明では、ビームの収束が可能であり、気泡化に必要な条件を満たす超音波を送受信できる探触子であればよい。   The probe 1 is a device responsible for transmission / reception of ultrasonic signals to / from a subject. In the present invention, any probe may be used as long as it can converge the beam and can transmit and receive ultrasonic waves that satisfy the conditions necessary for bubbling.

入力部3は、各種指示を診断機本体2に与えるために必要なコンソールである。コンソールへの入力により、関心領域の設定、焦点距離の変更、超音波送信条件の変更が行なえるよう構成されている。さらに、表示部3での表示方法の切り替え、例えば組織断層像と造影剤分布情報の2画面表示や重畳表示など、を可能にする。   The input unit 3 is a console necessary for giving various instructions to the diagnostic machine body 2. A region of interest, a focal length change, and an ultrasonic transmission condition can be changed by inputting to the console. Furthermore, the display method on the display unit 3 can be switched, for example, a two-screen display of a tissue tomogram and contrast agent distribution information or a superimposed display.

送信ビームフォーマ6及び送信遅延・重み選択部16の駆動によって、送信ビームは適宜に設定された印加電圧などの条件の下で、探触子1を介して被検体に送信される。この送信ビームの送信条件は、送受信シークエンス制御部7によって後述するように規定される。なお送受信シークエンス制御部7は、本発明の特徴をなす構成要素の一つである。   By driving the transmission beam former 6 and the transmission delay / weight selection unit 16, the transmission beam is transmitted to the subject via the probe 1 under conditions such as an appropriately set applied voltage. The transmission beam transmission conditions are defined by the transmission / reception sequence control unit 7 as described later. The transmission / reception sequence controller 7 is one of the constituent elements that characterize the present invention.

被検体内部から探触子1によって受信された受信エコー信号は、診断機本体2内の受信ビームフォーマ5によって受信指向性が与えられた受信エコー信号となる。受信ビームフォーマ5は図示しない受信遅延回路を有し、送受信シークエンス制御部7によって規定されるそれぞれの送信ビームによる受信エコー信号を取得する時間範囲に応じて受信遅延回路を形成する。   The reception echo signal received by the probe 1 from the inside of the subject becomes a reception echo signal to which reception directivity is given by the reception beamformer 5 in the diagnostic machine body 2. The reception beamformer 5 has a reception delay circuit (not shown), and forms a reception delay circuit according to a time range for acquiring reception echo signals by respective transmission beams defined by the transmission / reception sequence control unit 7.

診断機本体2中の受波処理部13では、受信ビームフォーマ5で得られた受信エコー信号を検波する。本受信エコー信号は、方位方向に要する走査線のn倍の数存在しうる。これら受信エコー信号は、組織断層像演算部10、差分演算部14、補正演算部8、及び積算処理部11を経て最終的に表示データ合成部12へと送られ、画像データとして提供されるものである。   A reception processing unit 13 in the diagnostic machine main body 2 detects a reception echo signal obtained by the reception beamformer 5. The reception echo signal may exist n times as many as the scanning lines required in the azimuth direction. These received echo signals are finally sent to the display data synthesizing unit 12 through the tissue tomographic image calculation unit 10, the difference calculation unit 14, the correction calculation unit 8, and the integration processing unit 11, and are provided as image data. It is.

組織断層像演算部10は、前記同じ部位に送信した送信ビームによる複数の受信エコー信号の内、撮像視野が一番長い受信エコー信号のみを使用し、超音波走査方向のラスター信号列からビデオフォーマットのラスター信号列に変更し、これを表示データ合成部12に送る。   The tissue tomogram calculation unit 10 uses only a reception echo signal having the longest imaging field of view among a plurality of reception echo signals transmitted by the transmission beam transmitted to the same part, and uses a raster signal sequence in the ultrasonic scanning direction as a video format. To the display data composition unit 12.

補正計算部8では、焦点距離が違うため異なったビームプロファイルを持つ送信ビームにより得られる複数の受信エコー信号を、基準となるビームプロファイルを定め、全ての受信エコー信号がその基準ビームプロファイルを持つ送信ビームによって得られるのと実質的に同等の受信エコー信号となるように、各点の受信エコー信号強度を補正計算する。さらに上記換算処理に必要な数値を格納したメモリ9を有する。なお、本補正処理を行なう補正演算部8及び補正演算用メモリ9は、本発明の特徴をなす構成要素の一つである。差分演算部14では、補正計算部8にて補正された受信エコー信号の差分の演算をする。   The correction calculation unit 8 determines a reference beam profile for a plurality of reception echo signals obtained by transmission beams having different beam profiles because the focal lengths are different, and transmits all reception echo signals having the reference beam profile. The received echo signal intensity at each point is corrected and calculated so that the received echo signal is substantially equivalent to that obtained by the beam. Furthermore, it has the memory 9 which stored the numerical value required for the said conversion process. The correction calculation unit 8 and the correction calculation memory 9 that perform the correction process are one of the constituent elements that characterize the present invention. The difference calculation unit 14 calculates the difference between the received echo signals corrected by the correction calculation unit 8.

積分処理部11は、被検体の同じ部位に照射され、前記演算処理によって得られた個々の差分エコー信号を、格納し、積算処理を行なうものであり、それぞれの焦点での差分エコー信号を統合することにより造影剤分布情報を生成する。さらに造影剤分布情報を、超音波走査方向のラスター信号列からビデオフォーマットのラスター信号列に変更し、これを表示データ合成部12に送る。   The integration processing unit 11 irradiates the same part of the subject and stores individual differential echo signals obtained by the arithmetic processing, and performs integration processing, and integrates the differential echo signals at the respective focal points. By doing so, contrast agent distribution information is generated. Further, the contrast agent distribution information is changed from the raster signal sequence in the ultrasonic scanning direction to the raster signal sequence in the video format, and this is sent to the display data synthesis unit 12.

表示データ合成部12では、組織断層画像データと造影剤分部画像データを、入力部3によって指定される表示法に基づき画像データとして合成し、かつ所望の設定パラメータとともに表示部4に送る。表示部4はこれらのデータをブラウン管、液晶などのスクリーン上に表示する。   The display data synthesizing unit 12 synthesizes the tissue tomographic image data and the contrast agent part image data as image data based on the display method specified by the input unit 3 and sends it to the display unit 4 together with desired setting parameters. The display unit 4 displays these data on a screen such as a cathode ray tube or a liquid crystal.

本実施例における超音波診断装置による、診断、治療支援用画像データの生成手順につき、以下に例を挙げて説明する。   An example of the procedure for generating image data for diagnosis and treatment support by the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described below.

図2は本発明による、一つのラスターを形成するための複数送信ビームの照射法の一例を表した概念図である。図中の矢印1本が送信ビームS(n)一回分であり、各々の矢印の右側に図示された点線Rが、各々の送信ビームによる受信エコー信号を取得する時間範囲を表している。同じ部位に対して最低3回の送信ビームを照射する。同一部位に照射する送信ビームがS(n)(n:同一部位に照射される順番)、焦点がF(m)(m:焦点距離の長さの順番、1=最長焦点距離)で表されるとき、送信ビームS(n)の焦点はF(m)である。すなわち焦点距離が最長の送信ビームを一番先に照射し、順に送信ビームの焦点距離を短くする。全ての造影剤を気泡化するとき、F(m)とF(m+1)の間の距離は一回の送信ビームによって気泡化される深さ方向の範囲と同等である必要があり、後述するように算出される。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the irradiation method of a plurality of transmission beams for forming one raster according to the present invention. One arrow in the figure represents one transmission beam S (n), and a dotted line R illustrated on the right side of each arrow represents a time range in which a reception echo signal by each transmission beam is acquired. At least three transmission beams are irradiated to the same part. The transmission beam that irradiates the same part is represented by S (n) (n: the order in which the same part is irradiated), and the focal point is represented by F (m) (m: the order of the length of the focal length, 1 = the longest focal length) The focus of the transmit beam S (n) is F (m). That is, the transmission beam with the longest focal length is irradiated first, and the focal length of the transmission beam is shortened in order. When all the contrast agent is bubbled, the distance between F (m) and F (m + 1) needs to be equal to the range in the depth direction that is bubbled by one transmission beam, as will be described later. Is calculated.

受信エコー信号Rの取得範囲の終点は、n=1の場合は必要とされる超音波撮像領域によって規定される。図2中では送信ビームS1と受信エコー信号R1は同等の長さに図示されているが、必要とされる超音波撮像領域によっては必ずしもS1=R1である必要はない。さらに、n≠1の受信エコー信号R(n)の信号取得範囲の終点は一回の送信ビームによって気泡化される深さ方向の範囲までであり、後述されるように算出される。   The end point of the acquisition range of the received echo signal R is defined by the required ultrasonic imaging area when n = 1. In FIG. 2, the transmission beam S1 and the reception echo signal R1 are shown to have the same length, but S1 = R1 is not necessarily required depending on the required ultrasonic imaging region. Further, the end point of the signal acquisition range of the received echo signal R (n) where n ≠ 1 is up to the range in the depth direction that is bubbled by one transmission beam, and is calculated as described later.

図3は本発明における、一つのラスターを形成するための複数送信ビームの照射法のもう一例を表した概念図である。同一部位に照射する送信ビームがS(n)(n:同一部位に照射される順番)、焦点がF(m)(m:焦点距離の長さの順番、1=最長焦点距離)で表されるとき、送信ビームS(2n)及びS(2n−1)の焦点はF(m)である。すなわち、S(2n)とS(2n−1)は同じ焦点距離を有し、焦点距離が最長の送信ビームを一番先に照射し、送信ビーム2本ごとに順にビームの焦点距離を短くする。このとき、F(m)とF(m+1)の間の距離、受信エコー信号Rの取得時間範囲の終点の算出法は図2に図示された照射法の場合と同様である。本照射法は、図2に示した照射法に比べ撮像時間がほぼ2倍かかるが、図5に図示したような補正演算がいらないため、構造の単純化につながるというメリットがある。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing another example of the irradiation method of a plurality of transmission beams for forming one raster in the present invention. The transmission beam that irradiates the same part is represented by S (n) (n: the order in which the same part is irradiated), and the focal point is represented by F (m) (m: the order of the length of the focal length, 1 = the longest focal length) The focus of the transmit beams S (2n) and S (2n-1) is F (m). That is, S (2n) and S (2n-1) have the same focal length, the transmission beam with the longest focal length is irradiated first, and the focal length of the beam is shortened in order for every two transmission beams. . At this time, the calculation method of the distance between F (m) and F (m + 1) and the end point of the acquisition time range of the received echo signal R is the same as the irradiation method shown in FIG. This irradiation method takes about twice as long as the imaging time as compared with the irradiation method shown in FIG. 2, but has the advantage of simplifying the structure because the correction calculation as shown in FIG. 5 is not required.

本照射法の制御は、送受信シークエンス制御部7において規定されるものである。   The control of this irradiation method is defined in the transmission / reception sequence control unit 7.

図4に、焦点距離の間隔の算出法の一例を模式的に示す。被検体の健康に影響を及ぼさない一定量の造影剤を投与したとき、気泡化に足る超音波照射条件とは焦点で得られる音圧の半分の音圧で気泡化が得られる条件と定義すると、気泡化が起こる深さ方向の範囲は焦点を中心とした範囲F±(a/2)である。   FIG. 4 schematically shows an example of a method for calculating the focal length interval. When a certain amount of contrast agent that does not affect the health of the subject is administered, the ultrasound irradiation condition sufficient for bubbling is defined as the condition where bubbling can be obtained with half the sound pressure obtained at the focal point. The range in the depth direction where bubble formation occurs is a range F ± (a / 2) centered on the focal point.

このとき、送信ビーム形成に探触子1上の同じ数の素子が用いられた場合においては、焦点距離F(x)に応じてF数が変化する。F数が高いほど深さ方向での焦点深度が高くなるため、aもそれに応じて範囲が広くなる。図4の例で言えば、a(1)>a(2)となる。   At this time, when the same number of elements on the probe 1 are used for transmission beam formation, the F number changes according to the focal length F (x). Since the depth of focus in the depth direction increases as the F number increases, the range of a increases accordingly. In the example of FIG. 4, a (1)> a (2).

焦点F(x)に応じて生体内での減衰(正常肝組織では0.5dB/MHz/cm)を考慮した補正を行うことも可能である。例えば、減衰による補正を行なった場合、範囲a(2)>a(1)となる。また、造影剤局所的濃度を反映し、焦点間隔を変更することも可能であり、それは図4中Δaによって表される。たとえば、肝臓などにおいてはクッパー細胞による造影剤の取り込みなどにより局所的な濃度が高くなることが考えられる。即ち、他の正常組織の濃度を仮定して想定された気泡化に必要な超音波条件よりも低い音圧で気泡化が起こることが予想され、aよりもより広い範囲で気泡化が起こるため、気泡化が起こる範囲はa+Δa(Δa>0)で表される。このときΔaは、高濃度のときに必要とされる気泡化に必要な音圧条件を元に設定される。特に補正を行なう必要が無い場合は、Δa=0になるようにF(m)とF(m+1)の間の距離を設定する。   It is also possible to perform correction in consideration of attenuation in the living body (0.5 dB / MHz / cm in normal liver tissue) according to the focal point F (x). For example, when correction by attenuation is performed, the range a (2)> a (1). It is also possible to change the focal interval, reflecting the local concentration of the contrast agent, which is represented by Δa in FIG. For example, in the liver or the like, it is conceivable that the local concentration increases due to the uptake of the contrast agent by Kupffer cells. That is, it is expected that bubble formation will occur at a sound pressure lower than the ultrasonic conditions required for bubble formation assuming other normal tissue concentrations, and bubble formation will occur in a wider range than a. The range where bubble formation occurs is represented by a + Δa (Δa> 0). At this time, Δa is set based on the sound pressure condition necessary for bubbling required at a high concentration. When there is no need for correction, the distance between F (m) and F (m + 1) is set so that Δa = 0.

パルス繰り返し周波数は、図2,3中点線で表される受信エコー信号R(n)を取得する時間範囲の逆数と同意義であり、点線の長さが長いほど周波数は低い。n=1の場合、取得する取得する時間範囲の終点は、前記の通り必要な撮像視野によって規定される。n≠1の場合、取得する範囲の終点は気泡化に十分な強度以上の音圧が得られる深度の一番深い点であり、図4中、F(m)+a/2+Δaである。本処理によってパルス繰り返し周波数は高くなり、よって撮像に要する時間を短縮することが可能になる。これは受信ビームフォーマ6及び送受信シークエンス制御部7によって制御される。   The pulse repetition frequency has the same meaning as the reciprocal of the time range in which the received echo signal R (n) represented by the dotted line in FIGS. 2 and 3 is acquired. The longer the dotted line, the lower the frequency. When n = 1, the end point of the time range to be acquired is defined by the necessary imaging field of view as described above. In the case of n ≠ 1, the end point of the range to be acquired is the deepest point where the sound pressure higher than the strength sufficient for bubbling is obtained, and is F (m) + a / 2 + Δa in FIG. By this processing, the pulse repetition frequency is increased, so that the time required for imaging can be shortened. This is controlled by the reception beamformer 6 and the transmission / reception sequence controller 7.

同一部位に照射する送信パルスの本数は、基本的に組織断層図の範囲とF(m)とF(m+1)の間の距離によって算出されるが、例えば、関心領域を定めて、新たに算出することも出来る。これは特に、組織断層図中において予め造影剤が存在するであろう部位の予測がついているときに有効である。また特にリアルタイム性を重要視するイメージングにおいては、関心領域を定めることによって、同一部位に照射する送信パルスの本数のみならず、方位方向に要する走査線の数を減らすことが出来、フレームレートの向上につながるという効果もある。   The number of transmission pulses that irradiate the same part is basically calculated based on the range of the tissue tomogram and the distance between F (m) and F (m + 1). You can also do it. This is particularly effective when a region to which a contrast medium will be present in the tissue tomogram is predicted in advance. In particular, in imaging where real-time characteristics are important, by defining the region of interest, not only the number of transmission pulses that irradiate the same part, but also the number of scanning lines required in the azimuth direction can be reduced, and the frame rate can be improved. There is also an effect that leads to.

これら送信ビームSは探触子1を介して被検体に送られ、反射して帰ってきた受信エコー信号Rも探触子1を介して受波ビームフォーマ6、受波処理部13を介して差分演算部14に送られる。ここでは、造影剤由来の受信エコー信号のみを抽出するため、被検体の同じ部位に照射され、直近に得られた二つの受信エコー信号Rの差分の絶対値を計算する。この演算は図2の例では、{R(n)−R(n−1)}の絶対値、但しn≠1、図3の例では{R(2n)−R(2n−1)}の絶対値、で表される。図2に図示された照射法を適用する際、後述の補正演算を予め行なった後、差分演算を行なう。   These transmission beams S are transmitted to the subject via the probe 1, and the received echo signal R reflected and returned also passes through the probe 1 via the reception beam former 6 and the reception processing unit 13. It is sent to the difference calculation unit 14. Here, in order to extract only the received echo signal derived from the contrast agent, the absolute value of the difference between the two received echo signals R obtained most recently by irradiating the same part of the subject is calculated. This calculation is the absolute value of {R (n) −R (n−1)} in the example of FIG. 2, where n ≠ 1, and in the example of FIG. 3, {R (2n) −R (2n−1)} It is expressed as an absolute value. When the irradiation method illustrated in FIG. 2 is applied, a difference calculation is performed after a correction calculation described below is performed in advance.

直近の二つのパルスの時間間隔は数kHzオーダーであり、被検体の体動に由来する成分より少なくとも3桁早い動きであるため、原理的に組織成分は全く同じ応答を示す。よって、この差分処理により、造影剤成分のみを抽出し、詳細な造影剤分布を表示することが可能となる。   Since the time interval between the two most recent pulses is on the order of several kHz, and the movement is at least three orders of magnitude faster than the component derived from the body movement of the subject, the tissue component in principle shows exactly the same response. Therefore, by this difference processing, it is possible to extract only the contrast agent component and display the detailed contrast agent distribution.

図5は、本発明による差分演算のための補正処理を表した概念図である。超音波送信ビームは被検体内で焦点され、焦点Fにて最も狭い範囲に絞られる。同時に、ビーム幅に反比例してビーム中心軸上の音圧は高くなり、焦点Fにて最高音圧に達する。これはIを探触子1に内蔵された振動子前面での音圧で正規化した中心軸上の相対音圧、Zを焦点距離で正規化した探触子からの距離、Dを音の焦点度合いを表すパラメータとしたとき、以下の式のように表すことができる。

Figure 2010018692
FIG. 5 is a conceptual diagram showing correction processing for difference calculation according to the present invention. The ultrasonic transmission beam is focused in the subject and is narrowed to the narrowest range at the focal point F. At the same time, the sound pressure on the beam center axis increases in inverse proportion to the beam width and reaches the maximum sound pressure at the focal point F. This is the relative sound pressure on the central axis normalized by the sound pressure at the front face of the transducer built in the probe 1, Z the distance from the probe normalized by the focal length, and D the sound When a parameter representing the degree of focus is used, it can be expressed as the following equation.
Figure 2010018692

本発明に係る超音波診断装置は、この数式、及び実装時のチューニングに基づき、想定しうるパラメータの範囲において、異なる焦点を持つ超音波ビームの音圧分布データを補正演算用メモリ部9に有する。例えば、図5中に図示されるように、補正演算用のスロットΔz(即ち、音源(探触子)からの距離)ごとの送信ビームS(n)の音圧の値の変化ΔI、及び均一な音場を仮定したときの受信エコー信号の信号強度分布値ΔIRを格納している。補正演算処理は、異なったΔIS/Δz、つまり異なったΔIR/Δzが仮定される複数の受信エコー信号に対して行なわれ、複数の受信エコー信号が実質的に同等のエコー信号となるように、各Δzごとの受信エコー信号強度を補正する。The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention has sound pressure distribution data of ultrasonic beams having different focal points in the correction calculation memory unit 9 within a range of parameters that can be assumed based on this formula and tuning at the time of mounting. . For example, as shown in FIG. 5, the change ΔI S of the sound pressure value of the transmission beam S (n) for each correction calculation slot Δz (that is, the distance from the sound source (probe)), and stores the signal intensity distribution value [Delta] R of the received echo signals, assuming a uniform sound field. The correction calculation process is performed on a plurality of received echo signals assuming different ΔI S / Δz, that is, different ΔI R / Δz, so that the plurality of received echo signals become substantially equivalent echo signals. In addition, the received echo signal intensity for each Δz is corrected.

図6に補正演算の具体的な例の模式図を示す。横軸は一つの補正演算用スロットを表す。均一な音場を仮定した場合に、異なったビームプロファイルを持つ送信ビームS(1),S(2)により得られる受信エコー信号R(1),R(2)は、実際には組織内のさまざまな散乱体の影響により網掛け部dZ1からdZ2の範囲のような応答を示すことが考えられる。メモリ部9に格納された値から補正係数(ΔIR1/ΔIR2)を使いΔIR2を補正することにより、このような非線形な散乱体の影響を受けた部位においても補正処理が可能である。この場合、組織を仮定した散乱部においてはR(1)=補正したR(2)となり、網掛け部の差分の絶対値はゼロである。図7に補正演算のもう一つの具体的な例として、実際に造影剤が存在する状態での受信エコー信号の簡略模式図を示す。dZ1からdZ2の範囲において、造影剤成分が含まれる信号R(1)>補正したR(2)となり、差分の絶対値が生ずる。FIG. 6 shows a schematic diagram of a specific example of the correction calculation. The horizontal axis represents one correction calculation slot. When a uniform sound field is assumed, the received echo signals R (1) and R (2) obtained by the transmission beams S (1) and S (2) having different beam profiles are actually in the tissue. It is considered to exhibit a response, such as in the range from shaded portion dZ 1 of dZ 2 due to the influence of various scatterers. By correcting ΔI R2 using the correction coefficient (ΔI R1 / ΔI R2 ) from the value stored in the memory unit 9, it is possible to perform correction processing even in a region affected by such a nonlinear scatterer. In this case, R (1) = corrected R (2) in the scattering part assuming the tissue, and the absolute value of the difference in the shaded part is zero. FIG. 7 shows a simplified schematic diagram of a received echo signal in a state where a contrast agent actually exists as another specific example of the correction calculation. In the range from dZ 1 to dZ 2, the signal R (1) including the contrast agent component is corrected to R (2), and the absolute value of the difference is generated.

このとき、前記差分処理とそれに伴う補正処理を、図4中に示されるF±(a/2+Δa)の範囲、即ち受信エコー信号の特に気泡化が起こりうる焦点周辺にのみに限定し演算処理を行なってもよい。   At this time, the difference processing and the correction processing associated therewith are limited to the range of F ± (a / 2 + Δa) shown in FIG. 4, that is, only around the focal point where the bubble formation of the received echo signal can occur. You may do it.

差分処理は受信エコー信号が2つ蓄積されるごとにダイナミックに行なわれるものであるが、差分エコー信号はいったん積算処理部11に格納される。被検体の同じ部位に照射した複数の受信エコー信号による差分エコー信号が全て処理し終わった時点で、これらの信号は積算され、最終的な造影剤分布情報として処理される。   The differential processing is dynamically performed every time two received echo signals are accumulated, but the differential echo signal is temporarily stored in the integration processing unit 11. When all the differential echo signals by the plurality of received echo signals irradiated to the same part of the subject have been processed, these signals are integrated and processed as final contrast agent distribution information.

表示データ合成部12では、組織断層画像データと造影剤分布画像データを、入力部3によって指定される表示法に基づき画像データとして合成し、かつ所望の設定パラメータとともに表示部4に送る。このとき、組織断層画像データはグレースケール画像として、造影剤分布画像データは異なるカラースケール画像として表示することが出来、二つを重畳して表示することで、定常的信号成分である組織断層像と過渡的信号成分である造影剤の断層像を同時に表示して診断に供することも出来る。更に、造影剤分布画像データの表示には、造影剤濃度、もしくは濃度に換算しうる量に応じて色もしくは強度を変え、カラーマップ表示にすることが可能である。さらに、一度の画面表示で複数撮影時間に及ぶ造影剤分布情報を積算して表示し、特に低い濃度でしか造影剤が存在していないときに病巣部の情報をよりわかりやすく提示することも可能である。このとき、重畳する組織断層画像データは最初のフレームのものを使用し、造影剤情報画像データのみフレーム方向に積算していくため、動きの緩慢な部位により有効である。本手法によって得られるデータ濃度には例えばフレームレート30で撮像した場合、一秒間のデータを蓄積して表示すれば、単純に30倍の密度の造影剤情報データを得ることが可能である。   The display data synthesizing unit 12 synthesizes the tissue tomographic image data and the contrast agent distribution image data as image data based on the display method designated by the input unit 3 and sends the image data together with desired setting parameters to the display unit 4. At this time, the tissue tomographic image data can be displayed as a gray scale image, and the contrast agent distribution image data can be displayed as different color scale images. It is also possible to display the tomographic image of the contrast agent, which is a transient signal component, at the same time for diagnosis. Further, the contrast medium distribution image data can be displayed in a color map by changing the color or intensity in accordance with the contrast medium concentration or the amount that can be converted into the density. In addition, the contrast distribution information over multiple imaging times can be integrated and displayed on a single screen display, and it is also possible to present lesion information more clearly when contrast medium is present only at low concentrations. It is. At this time, the tissue tomographic image data to be superimposed is that of the first frame, and only the contrast agent information image data is integrated in the frame direction. For example, when the data density obtained by this method is imaged at a frame rate of 30, if one second of data is accumulated and displayed, it is possible to simply obtain contrast agent information data having a density 30 times higher.

図8に、本発明によって得られた造影剤濃度情報の定量性の一例を示す。これは、被検体の健康に影響を及ぼさない範囲での既知濃度の気泡化造影剤をアクリルアミドゲルに封入し、本発明による照射シーケンスをもとに、ゲル中に存在する全ての気泡化造影剤が気泡化しうる強度の超音波を照射したのち、関心領域からの受信エコー信号を解析し、最終的に差分エコー信号の積算値をグラフ化したものである。グラフから、気泡化造影剤濃度と、それによって生じた差分エコー信号の積算値は線形の関係にあるといえる。すなわち、差分エコー信号積算値は相対的造影剤濃度情報に相当するといえる。   FIG. 8 shows an example of the quantitativeness of contrast agent concentration information obtained by the present invention. This is because an aerated contrast agent having a known concentration within a range that does not affect the health of the subject is enclosed in an acrylamide gel, and all the aerated contrast agents present in the gel are based on the irradiation sequence according to the present invention. After irradiating the ultrasonic wave with the intensity that can be bubbled, the received echo signal from the region of interest is analyzed, and finally the integrated value of the differential echo signal is graphed. From the graph, it can be said that the aerated contrast agent concentration and the integrated value of the differential echo signal generated thereby have a linear relationship. That is, it can be said that the differential echo signal integrated value corresponds to relative contrast agent concentration information.

次に、図9を参照して本発明を実施した場合の取得画像例を説明する。なおこの図では、全ての段階において仮想的に画像データを生成し示している。焦点距離の異なる送信ビームによる受信エコー信号(図示は第一の受信エコー信号を画像化したもの)は、組織由来信号、焦点における造影剤由来信号の両方を持つ。被検体の同じ部位に照射され直近に得られた二つのエコー信号を、同じ焦点距離を仮定した補正をしたうえで差分すると、焦点における造影剤由来信号が抽出される(図は4つの異なる焦点を持つと仮定)。これを積算処理することで、造影剤分布情報が形成され、更に表示データ合成部12において、それを組織断層像に重畳し、かつ色調を変えて表示部4に表示することで、病巣部を詳細に提示することが可能である。   Next, an example of an acquired image when the present invention is implemented will be described with reference to FIG. In this figure, image data is virtually generated and shown at all stages. A reception echo signal (illustrated image obtained by imaging the first reception echo signal) by transmission beams having different focal lengths has both a tissue-derived signal and a contrast agent-derived signal at the focal point. When the difference between the two echo signals obtained by irradiating the same part of the subject and obtained immediately before is corrected assuming the same focal length, a contrast agent-derived signal at the focal point is extracted (the figure shows four different focal points). Assumed to have). By performing this integration processing, contrast agent distribution information is formed. Further, the display data synthesis unit 12 superimposes it on the tissue tomographic image and displays it on the display unit 4 by changing the color tone. It can be presented in detail.

図10に、一度の画面表示で複数撮影時間に及ぶ造影剤分布情報を積算して表示したときの効果の一例を表す。これは、積算開始1枚目のフレームでは、低い濃度の造影剤分布しか得られないため患部の輪郭がはっきりしないが、フレーム積算を重ねるにつれて、仮想的に画面上の造影剤濃度を高くすることで徐々に輪郭がはっきりしていく一例である。   FIG. 10 shows an example of the effect when the contrast agent distribution information over a plurality of imaging times is integrated and displayed on a single screen display. This is because the contour of the affected area is not clear in the first frame from which accumulation starts, since only a low concentration of contrast medium distribution is obtained. However, as the frame accumulation is repeated, the contrast medium concentration is virtually increased. This is an example where the outline gradually becomes clear.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより形成される発明も、本発明の範囲に含まれる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, an invention formed by an appropriate combination of a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiment is also included in the scope of the present invention.

Claims (7)

超音波造影剤を投与した被検体に探触子から超音波送信ビームを送信し、この送信による受信エコー信号を用いて当該被検体の断層像を得る超音波診断装置において、
異なる焦点距離を持つ送信ビームを焦点距離のより長いものを先に3回以上同じ部位に送信する送信シークエンス部と、
焦点距離が違うため異なったビームプロファイルを持つ前記送信ビームにより得られる複数の受信エコー信号を、基準となるビームプロファイルを定め、全ての受信エコー信号がその基準ビームプロファイルを持つ送信ビームによって得られるのと実質的に同等の受信エコー信号となるように、各点の受信エコー信号強度を補正する補正処理部と、
前記補正された複数の受信エコー信号間の差分を得る差分演算部と、
一つのラスターを形成するのに必要な前記複数の受信エコー差分信号を記憶し、それを積算して造影剤分布画像データを生成する積算処理部と、
前記受信エコー信号から組織断層画像データを生成する組織断層像演算部と
前記組織断層画像データと前記造影剤分布画像データから表示部に表示するデータを合成する表示データ合成部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
In an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits an ultrasonic transmission beam from a probe to a subject administered with an ultrasonic contrast agent and obtains a tomographic image of the subject using a reception echo signal by this transmission,
A transmission sequence unit that transmits a transmission beam having a different focal length to the same part three or more times, with a longer focal length first;
A reference beam profile is defined for a plurality of reception echo signals obtained by the transmission beams having different beam profiles due to different focal lengths, and all reception echo signals are obtained by transmission beams having the reference beam profile. A correction processing unit that corrects the received echo signal intensity at each point so that the received echo signal is substantially equivalent to
A difference calculation unit for obtaining a difference between the corrected plurality of received echo signals;
Storing a plurality of received echo difference signals necessary to form one raster, and integrating the same to generate contrast agent distribution image data;
A tissue tomographic image calculation unit that generates tissue tomographic image data from the received echo signal; and a display data synthesis unit that synthesizes data to be displayed on a display unit from the tissue tomographic image data and the contrast agent distribution image data. Ultrasonic diagnostic equipment.
請求項1に記載の超音波診断装置において、前記組織断層画像データの生成に使用される前記受信エコー信号は、一つのラスターを形成するのに必要な送信ビームの中で、最も長い焦点距離をもつ送信ビームによるものであることを特徴とする超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the received echo signal used to generate the tissue tomographic image data has a longest focal length among transmission beams necessary to form one raster. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by using a transmission beam. 請求項1に記載の超音波診断装置において、一つのラスターを形成するのに必要な送信ビームの焦点距離F(1)からF(n)(nは送信ビームの照射順番であり、n>3)がF(1)≧F(2)>F(3)≧F(4)>…>F(2n−1)≧F(2n)の関係を満たすことを特徴とする超音波診断装置。   2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the focal lengths F (1) to F (n) of the transmission beam necessary to form one raster (n is an irradiation order of the transmission beam, and n> 3 ) Satisfies the relationship of F (1) ≧ F (2)> F (3) ≧ F (4)>...> F (2n−1) ≧ F (2n). 請求項3に記載の超音波診断装置において、n番目の送信ビームによる受信エコー信号のエコー信号取得範囲の終点は、焦点距離がF(n)、焦点深度がa、焦点深度補正範囲がΔaで示されるとき、第一の受信エコー信号を除いてF(n−1)+a/2+Δaであることを特徴とする超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the end point of the echo signal acquisition range of the received echo signal by the n-th transmission beam is the focal length F (n), the focal depth a, and the focal depth correction range Δa. When shown, the ultrasonic diagnostic apparatus is F (n-1) + a / 2 + Δa except for the first received echo signal. 請求項1に記載の超音波診断装置において、表示データ合成部は、前記組織断層画像データと前記造影剤分布画像データの一方をグレースケールの図とし、他方をカラーマップ図として重畳することを特徴とする超音波診断装置。   2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the display data synthesis unit superimposes one of the tissue tomographic image data and the contrast agent distribution image data as a gray scale diagram and the other as a color map diagram. Ultrasonic diagnostic equipment. 請求項1に記載の超音波診断装置において、前記造影剤分布画像データを、造影剤濃度、あるいは濃度に換算しうる量に応じて異なる色もしくは強度を変えて表示することを特徴とする超音波診断装置。   2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the contrast medium distribution image data is displayed with a different color or intensity depending on a contrast medium concentration or an amount that can be converted into a density. Diagnostic device. 請求項6に記載の超音波診断装置において、前記造影剤濃度、あるいは濃度に換算しうる量を、複数撮像時間中にわたって積算した積算値を表示することを特徴とする超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6, wherein an integrated value obtained by integrating the contrast agent concentration or an amount that can be converted into the concentration over a plurality of imaging times is displayed.
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