JPWO2014192954A1 - 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
A(f,z)=2αzf ・・・(1)
と表される。ここで、αは減衰率であり、zは超音波の受信深度であり、fは周波数である。式(1)からも明らかなように、減衰量A(f,z)は、周波数fに比例している。減衰率αの具体的な値は、観察対象が生体である場合、0.0〜1.0(dB/cm/MHz)、より好ましくは0.3〜0.7(dB/cm/MHz)であり、生体の部位に応じて定まる。例えば、観察対象が膵臓である場合には、α=0.6(dB/cm/MHz)と定めることがある。なお、本実施の形態において、減衰率αの値を入力部6からの入力によって設定または変更可能な構成としてもよい。
a=a0+2αz ・・・(2)
b=b0 ・・・(3)
c=c0+2αzfM(=afM+b) ・・・(4)
式(2)、(4)からも明らかなように、減衰補正部432は、超音波の受信深度zが大きいほど、補正量が大きい補正を行う。また、式(3)によれば、切片に関する補正は恒等変換である。これは、切片が周波数0(Hz)に対応する周波数成分であって減衰の影響を受けないためである。
I=af+b=(a0+2αz)f+b0 ・・・(5)
で表される。この式(5)からも明らかなように、直線L1は、直線L10と比較して、傾きが大きく、かつ切片が同じである。
・Sth≦S≦Smaxの場合
輝度は、特徴量Sの増加とともに増加する。彩度は特徴量Sの値によらずゼロであり、色相は特徴量Sの値によらず一定である(グレースケール表示)。図7および図8に示す領域T1は、特徴量Sの値が正常組織に相当する領域である。
・Smin≦S<Sthの場合
輝度および彩度は、特徴量Sの値によらず一定である。また、色相は、特徴量Sが大きい方から緑G(図8ではドット模様で記載)、赤R(図8では斜め縞模様で記載)、青B(図8では斜め格子模様で記載)に順次変化する(カラー表示)。図7および図8において、各色の帯域幅は等しい。また、図7および図8に示す領域T2(緑Gと赤Rにまたがる領域)は、特徴量Sの値が病変部に対応する領域である一方、領域T3(青Bに対応する領域)は、脈管に相当する領域である。なお、この場合には、特徴量Sの増加とともに輝度を連続的に減少させるようにしてもよい。
増幅率情報記憶部81は、信号増幅部31が増幅処理を行う際および増幅補正部41が増幅補正処理を行う際にそれぞれ参照する増幅率と受信深度との関係(例えば、図2および図3に示す関係)を増幅率情報として記憶する。
窓関数記憶部82は、Hamming,Hanning,Blackmanなどの窓関数のうち少なくともいずれか1つの窓関数を記憶する。
補正情報記憶部83は、式(1)を含む減衰補正に関連した情報を記憶する。
閾値情報記憶部84は、スコープの種類(実質的には、スコープに搭載された超音波探触子2の種類)、および観察対象の検体の種類に応じて定められる閾値を記憶するとともに、各閾値と複数の表示方法とを対応付けて記憶する(図7を参照)。
閾値は、スコープごとの性能の差による特徴量のばらつきを打ち消すような値として設定するのが好ましい。具体的には、例えば特徴量が高く算出される傾向にあるスコープの場合には閾値を高く設定する一方、特徴量が低く算出される傾向にあるスコープの場合には閾値を低く設定することが考えられる。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した一実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、本発明において、特徴量画像データ生成部52が特徴量画像データを生成する際の色相の設定方法は、図7および図8に示すものに限られるわけではない。図14は、特徴量画像データ生成部52が特徴量画像データを生成する際の色相の別な設定方法を模式的に示す図である。図15は、図14に示す画像を白黒で模式的に示す図である。図14および図15に示す場合には、特徴量SのSmin≦S<Sthにおけるの値の変化に応じて色相を連続的に変化させている。具体的には、図14および図15では、特徴量SがSmin≦S<Sthの範囲で増加するにつれて、色相を赤→黄→緑→青の順に、波長の変化に応じて色相を連続的に変化させている。なお、図15における両矢印は、矢印両端に記載された色相の間で、波長の変化に応じて色相が連続的に変化していくことを模式的に示している。
このようにして、特徴量画像をBモード画像とともに表示部7で表示することにより、医師等のユーザは、Bモード画像による情報とあわせて検体の組織性状を判別することが可能となり、より高精度の診断を行うことが可能となる。
A’=2αzf+γ(z) ・・・(6)
ここで、右辺のγ(z)は、受信深度zにおける増幅率βとβ0との差であり、
γ(z)=−{(βth−β0)/zth}z+βth−β0 (z≦zth) ・・・(7)
γ(z)=0 (z>zth) ・・・(8)
と表される。
2 超音波探触子
3 送受信部
4 演算部
5 画像処理部
6 入力部
7 表示部
8 記憶部
9 制御部
21 信号変換部
31 信号増幅部
41 増幅補正部
42 周波数解析部
43 特徴量抽出部
51 Bモード画像データ生成部
52 特徴量画像データ生成部
81 増幅率情報記憶部
82 窓関数記憶部
83 補正情報記憶部
84 閾値情報記憶部
91 表示方法選択部
100 Bモード画像
200 特徴量画像
201 検体
202 灰色領域
203、204 カラー領域
205 緑色領域
206、207 赤色領域
208 青色領域
300 重畳画像
301 Bモード表示領域
302 重畳表示領域
431 近似部
432 減衰補正部
Claims (10)
- 検体に対して超音波信号を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子が受信した超音波の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルを近似することによって前記周波数スペクトルから少なくとも1つの特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部が抽出した特徴量と該特徴量における閾値であって画像データが有する表示用のパラメータの値によらずに一定である閾値との関係に応じて、該特徴量に対応する情報を複数の表示方法のいずれかにしたがって表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。 - 前記閾値を含む前記特徴量の値と前記複数の表示方法とを対応付けて記憶する閾値情報記憶部と、
前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に対応する情報の表示方法を前記閾値情報記憶部が記憶する前記複数の表示方法の中から選択し、該選択した表示方法にしたがって前記特徴量画像データ生成部に前記特徴量画像データを生成させる表示方法選択部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。 - 前記複数の表示方法は、
色相が前記特徴量の値に応じて変化するカラー表示および色相が前記特徴量の値によらず一定であるグレースケール表示に大別され、
前記表示方法選択部は、
前記特徴量と前記閾値との大小関係に応じて前記カラー表示および前記グレースケール表示のいずれかを選択することを特徴とする請求項2に記載の超音波観測装置。 - 前記超音波探触子は、互いに種類が異なる複数の超音波探触子から選択可能であり、
前記閾値情報記憶部は、
前記検体および前記超音波探触子の種類に応じた閾値を記憶し、
前記特徴量画像データ生成部は、
前記検体および前記超音波探触子の種類に応じた閾値に基づいて前記特徴量画像データを生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波観測装置。 - 前記特徴量抽出部は、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して近似処理を行うことにより、該周波数スペクトルの近似式を算出する近似部と、
前記近似部が算出した近似式に対して超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部と、
を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波観測装置。 - 前記特徴量抽出部は、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理を行う減衰補正部と、
前記減衰補正部が補正した周波数スペクトルに対して近似処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する近似部と、
を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波観測装置。 - 前記近似部は、回帰分析によって近似対象の周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする請求項5または6に記載の超音波観測装置。
- 前記近似部は、前記近似対象の周波数スペクトルを一次式で近似し、前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、の少なくとも1つを特徴量として抽出することを特徴とする請求項7に記載の超音波観測装置。
- 検体に対して超音波信号を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置の作動方法であって、
周波数解析部が前記超音波の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、
特徴量抽出部が前記周波数スペクトルを近似することによって前記周波数スペクトルから少なくとも1つの特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、
特徴量画像データ生成部が、前記特徴量抽出ステップで抽出した特徴量と該特徴量における閾値であって画像データが有する表示用のパラメータの値によらずに一定である閾値との関係に応じて、該特徴量に対応する情報を複数の表示方法のいずれかにしたがって表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。 - 検体に対して超音波信号を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置に、
周波数解析部が前記超音波の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、
特徴量抽出部が前記周波数スペクトルを近似することによって前記周波数スペクトルから少なくとも1つの特徴量を抽出する特徴量抽出ステップと、
特徴量画像データ生成部が、前記特徴量抽出ステップで抽出した特徴量と該特徴量における閾値であって画像データが有する表示用のパラメータの値によらずに一定である閾値との関係に応じて、該特徴量に対応する情報を複数の表示方法のいずれかにしたがって表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
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