WO2007108359A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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WO2007108359A1
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ultrasonic
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Takenori Fukumoto
Hisashi Hagiwara
Takao Suzuki
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing a state of a blood vessel using ultrasonic waves.
  • the carotid artery As a method of detecting IMT (Intima-Media Thickness: thickness from the intima to the media) of the vascular wall of the carotid artery using ultrasound, the carotid artery has a standard vascular structure.
  • IMT Intima-Media Thickness: thickness from the intima to the media
  • the carotid artery has a standard vascular structure.
  • There has been proposed a method for measuring the IMT value of the arterial blood vessel wall according to the luminance signal in the image data based on the ultrasonic echo signal reflected by the blood vessel see, for example, Patent Document 1).
  • the intensity of the intima of the blood vessel wall to be measured is low or the luminance information contains a lot of noise.
  • the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane cannot be detected accurately, and the IMT value of the blood vessel wall cannot be measured accurately.
  • the precondition is that the structure of the blood vessel wall to be measured is in a normal state, if there is a local lesion such as atheroma in the blood vessel to be measured, the boundary position is There was a problem with being unable to measure accurately.
  • Patent Document 2 Pamphlet of International Publication No. 2004/112568
  • the present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and combines blood extracted from the intensity of an ultrasonic echo signal and tissue characteristics, and blood that is very close to the case where an operator makes a visual decision.
  • the objective is to provide an ultrasound diagnostic device that can automatically detect the boundary position between the flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane and accurately measure the IMT value of the vascular wall .
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is an ultrasonic that irradiates at least one ultrasonic signal toward a surface force of a subject and a blood vessel inside the subject.
  • An amplitude information processing unit for processing amplitude information of an ultrasonic echo signal in a direction intersecting the central axis of the blood vessel; and a phase information processing for processing phase information of the ultrasonic echo in a direction intersecting the central axis of the blood vessel
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is a case where there is a local lesion such as atheroma in the blood vessel without largely depending on the change in the intima brightness value existing in the subject.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention may be configured so as to be detected before the boundary position detection unit.
  • the blood vessel has a configuration including an IMT value calculation unit that calculates an IMT value indicating a thickness from the intima boundary position information and the intima-media boundary position information to the intima force of the blood vessel to the media.
  • the blood vessel wall has a front wall closer to the ultrasonic signal irradiation unit and a far wall far from the ultrasonic signal irradiation unit, Region-of-interest determination unit for determining a region of interest for processing amplitude information and phase information of an ultrasonic echo signal along the depth direction from the skin surface so as to straddle at least one of the front wall and the rear wall
  • the amplitude information processing unit and the phase information processing unit have a configuration for processing amplitude information and phase information of an ultrasonic echo signal reflected from within the region of interest determined by the region of interest determination unit. You may do it.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane.
  • the boundary position detection unit is based on a time change in one heartbeat cycle as a result of being transmitted from the amplitude information processing unit and the phase information processing unit. It may be configured to detect the blood flow intima boundary position information and the medial epicardial boundary position information.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane more accurately.
  • the ultrasonic signal irradiating unit irradiates an ultrasonic wave toward at least one position along the long axis direction of the blood vessel, and the amplitude information
  • the processing unit, the phase information processing unit, and the boundary position detection unit respectively perform processing on the ultrasound echo signal reflected from the at least one position, and the bloodstream intima boundary position information and the media It may have a configuration for detecting outer membrane boundary position information.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the adventitia along the long axis direction of the blood vessel. Can do.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes the amplitude information processing, the phase information processing unit, and the like. And a display means for displaying the processing results detected by the boundary position detection unit, the blood flow intima boundary position information, and the detection results of the medial epicardial boundary position information as images. Also good.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can visually recognize the boundary position.
  • one of the processing results transmitted from the amplitude information processing unit is the amplitude of the ultrasonic echo signal along the depth direction from the body surface of the ultrasonic echo signal. You can have a structure that is strong.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane.
  • one of the processing results transmitted from the amplitude information processing unit is the amplitude of the ultrasonic echo signal along the depth direction from the body surface of the ultrasonic echo signal.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane.
  • one of the processing results transmitted from the phase information processing unit is calculated based on the phase information of the ultrasonic echo signal in the depth direction from the body surface.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the media and the outer membrane.
  • one of the processing results transmitted from the phase information processing unit is a time change in one heartbeat cycle calculated based on the phase information of the ultrasonic echo signal.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can detect the boundary position between the media and the outer membrane more accurately.
  • one of the processing results transmitted from the phase information processing unit is calculated based on the phase information of the ultrasonic echo signal in the depth direction from the body surface.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the media and the outer membrane.
  • one of the processing results transmitted from the phase information processing unit is a time change in one heartbeat cycle calculated based on the phase information of the ultrasonic echo signal.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can detect the boundary position between the media and the outer membrane more accurately.
  • the position boundary position detection unit is in a range in the depth direction from the body surface based on at least one processing result sent from the amplitude information processing unit.
  • a detection range is determined, and the blood flow intima boundary position information is detected based on a feature along the depth direction from the body surface of at least one processing result sent from the phase information processing unit in the detection range.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane.
  • the processing result sent from the amplitude information processing unit is the signal intensity of the ultrasonic echo signal
  • the processing result sent from the phase information processing unit is You may have the structure which is the hardness value of the structure
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can more accurately detect the boundary position between the media and the outer membrane.
  • the position boundary position detection unit is configured in a range in the depth direction from the body surface based on at least one processing result sent from the amplitude information processing unit.
  • a detection range is determined, and in the detection range, the medial epicardial boundary position information is obtained based on a feature along a depth direction from the body surface of at least one processing result sent from the amplitude information processing unit. You may have the structure to detect.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention more accurately determines the boundary position between the media and the outer membrane. Can be detected.
  • At least one processing result sent from the amplitude information processing unit is a rate of change in the depth direction from the body surface of the signal intensity of the ultrasonic echo signal.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can detect the boundary position between the media and the outer membrane more accurately.
  • At least one processing result sent from the amplitude information processing unit is sent to the boundary position detection unit after being filtered in the depth direction from the body surface. You may have the structure which is made.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention does not greatly depend on the noise included in the intensity of the ultrasonic echo signal, and the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary between the media and the outer membrane. The position can be detected accurately.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is at least sent from the amplitude information processing unit.
  • One processing result may be sent to the boundary position detection unit after being filtered in the depth direction from the body surface and in the long axis direction of the blood vessel.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is not greatly dependent on the noise included in the intensity of the ultrasonic echo signal, and the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary between the media and the outer membrane. The position can be detected accurately.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is at least sent from the phase information processing unit.
  • One processing result may be sent to the boundary position detection unit after being filtered in the depth direction from the body surface.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention does not greatly depend on the noise included in the phase information of the ultrasonic echo signal, and the boundary position between the blood flow and the intima and between the media and the adventitia.
  • the boundary position can be detected accurately.
  • the at least one processing result sent from the phase information processing unit is filtered in the depth direction from the body surface and in the long axis direction of the blood vessel. You may have the structure sent to a boundary position detection part.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes the phase information of the ultrasonic echo signal. It is possible to accurately detect the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane without greatly depending on the noise.
  • the blood flow intima boundary position information and the medial epicardial boundary position information detected by the boundary position detection unit are filtered in the long axis direction of the blood vessel. It may be configured to be sent to the IMT value calculation unit after being performed.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention eliminates a large difference between the detected boundary position and the boundary position visually judged by the operator using the intensity of the ultrasonic echo intensity. In addition to eliminating the unnaturalness, it is possible to accurately measure IMT values of blood vessels.
  • the blood flow intima boundary position information and the medial epicardial boundary position information detected by the boundary position detection unit are filtered in the long axis direction of the blood vessel. Then, it may be configured to be sent to the display means.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention eliminates a large difference between the detected boundary position and the luminance information power visually determined by the operator using the ultrasonic echo intensity. In addition to eliminating the unnaturalness, it is possible to accurately measure IMT values of blood vessels.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has the above-described features, so that a local lesion such as atheroma is present in the blood vessel without largely depending on the change in the intima brightness value existing in the subject. Even in this case, the boundary position between the blood flow region and the blood vessel wall can be detected correctly. In addition, the boundary position between the blood flow region and the blood vessel wall thus detected and the position of the media are not greatly different from the position visually judged by the operator using the intensity of the ultrasonic echo. , There will be no unnaturalness.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention combines the ultrasonic echo intensity and information extracted from the tissue characteristic force, and the boundary between the blood flow region and the blood vessel wall that is very close to that visually judged by the operator. In addition, it can automatically detect the medial position and accurately measure the IMT value of the blood vessel wall.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a basic operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a basic operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an operation example of the first filter unit and the second filter unit constituting the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example of operations of the first filter unit and the second filter unit constituting the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of a third filter unit constituting the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment includes a transmission unit 1 that generates an ultrasonic pulse, and a living body that is the subject of at least one ultrasonic pulse generated by the transmission unit 1.
  • An ultrasonic probe 101 that receives an ultrasonic echo that is emitted from the skin surface 20 of the skin toward the blood vessel 30 in the living body and is reflected by the blood vessel 30, and is received by the ultrasonic probe 101.
  • a receiving unit 2 that converts the received ultrasonic echo into an ultrasonic echo signal, a delay synthesis unit 3 that synthesizes the components of the ultrasonic echo signal converted by the receiving unit 2 with delay as necessary, and delay synthesis.
  • the amplitude of the ultrasound echo signal output from the B (brightness modulation) mode processing unit 4 that generates image information representing the cross section of the blood vessel 30 and the delay synthesis unit 3
  • At least one process is performed on the information, and at least one process is performed on the phase information of the ultrasonic echo signal output from the amplitude information processing unit 5 and the delay synthesis unit 3 that sends the result.
  • the amplitude information processing unit 5 and the phase information processing unit 6 Based on the processing results sent from the phase information processing unit 6, the amplitude information processing unit 5 and the phase information processing unit 6, the boundary position 310 between the blood flow and the intima and the media and outer membrane Detect boundary position 320 with 301 Outputs blood intima boundary position information 71 and medial epicardial boundary position information 72 representing the boundary position 310 of the blood flow and the intima and the epicardial boundary position 320, and two-dimensionally representing the resulting tomogram.
  • a boundary position detection unit 7 that generates mapped color display image information and a region of interest (ROI) 40 for processing the amplitude information and phase information of the ultrasonic echo signal along the depth direction from the skin surface 20 Blood flow intima boundary position information indicating the region of interest 310 to be determined and the boundary position 310 between the blood flow and the intima detected by the boundary position detection unit 7 and the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301 71 IMT value calculation unit 9 that calculates IMT value from media and epicardial boundary position information 72, and image information generated by B mode processing unit 4 and image information generated by boundary position detection unit 7 Based on the image information synthesized by the image synthesizing unit 10 and the image synthesizing unit 10. And a display unit 11 for displaying images.
  • the ultrasonic probe 101 and the receiving unit 2 constitute an ultrasonic signal irradiating unit and an ultrasonic echo signal receiving unit of the present invention.
  • the blood vessel 30 has a blood vessel wall including a first blood vessel wall 305 and a second blood vessel wall 311 configured to surround a blood flow region 304 through which blood flows.
  • the first blood vessel wall 305 constitutes a front wall closer to the ultrasonic probe
  • the second blood vessel wall 311 constitutes a rear wall farther from the ultrasonic probe.
  • a local lesion atheroma 306 is formed, and the region-of-interest determining unit 8 receives the amplitude information and phase information of the ultrasonic echo signal.
  • the region of interest (RI) 40 to be treated is moved along at least one of the first blood vessel wall 305 and the second blood vessel wall 311 along the depth direction from the skin surface 20. It shall be decided to straddle.
  • the region-of-interest determination unit 8 may determine the region of interest (R 01) 40 in cooperation with another device, or may determine the region of interest (ROI) 40 by an operator's operation.
  • FIG. 5D is a schematic diagram for explaining a case where the boundary position detection unit 7 detects the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane 301 from (D).
  • points R0 to R5 on the scanning line indicating the course of the ultrasonic pulse.
  • point R0 is located in the blood flow region
  • point R1 is located at the boundary between the second blood vessel wall 311 and blood flow region 304
  • R2 is 2 Located in the atheroma 30 6 formed on the blood vessel wall 311, the point R3 is located at the boundary position between the media and the outer membrane 301 contained in the inner and middle membrane 302, and R5 and the outer membrane 301 It is arranged at the boundary position with the extravascular tissue.
  • Fig. 2 (a) point R0 is located in the blood flow region
  • point R1 is located at the boundary between the second blood vessel wall 311 and blood flow region 304
  • R2 is 2 Located in the atheroma 30 6 formed on the blood vessel wall 311, the point R3 is located at the boundary position between the media and the outer membrane 301 contained in the inner and middle membrane 302, and R5 and the outer membrane 301 It is arranged at the boundary position with the extravascular tissue.
  • the echo strength B (D) is characterized by the relationship between B 1 corresponding to the point R1 on the boundary position 310 between the blood flow and the intima, the media and the outer membrane 301. Ideally, it should have two distinct peaks at B3, which corresponds to point R3 on boundary position 320, and if the blood vessel is normal and ultrasound echo measurements are taken accurately, The position showing the peak value can be clearly detected. However, when measuring a general blood vessel or a blood vessel with a atheroma that requires a detailed medical diagnosis, the echo intensity can be calculated from B0 corresponding to the blood flow region 304, from the boundary position 310 between the blood flow and the intima.
  • the tissue hardness value E (D) is the echo intensity at E1 corresponding to the point R1 on the boundary position 3 10 between the blood flow and the intima as shown in FIG. 2 (d). Shows a prominent peak value compared to The force S can be detected more accurately than the case where the echo intensity B (D) is used at the boundary position 310 between the flow and the intima.
  • the method of detecting the maximum peak value within the set region of interest 40 is used, noise mixed in calculating the measured echo phase and tissue hardness value E (D) As a result, another peak value is generated regardless of the boundary position 310 between the blood flow and the intima, and a false peak value exists in the region of interest 40.
  • the hardness value E (D) has a characteristic that the boundary position 310 between the blood flow and the intima can be detected, but it is a clear clue to detect the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301. There are no characteristics.
  • the boundary position detection unit 7 detects the boundary position 310 between the blood flow and the intima based on the tissue hardness value E (D), Limit the detection range by echo intensity B (D).
  • FIG. 3 shows the signal intensity B (D) of the ultrasonic echo at the depth D calculated by the amplitude information processing unit 5 and the rate of change dB (D) / dD in the depth direction, as in FIG.
  • Phase force of ultrasonic echo calculated by phase information processing unit 6 Force indicating tissue hardness value E (D) at depth D Echo signal intensity B (D) corresponding to region of interest 40, rate of change
  • the range of dB (D) / dD and tissue hardness value E (D) is surrounded by a solid line. What is important in the present embodiment is that the detection ranges of the amplitude information processing unit 5 and the phase information processing unit 6 are determined within a range corresponding to the region of interest 40.
  • the detection range 120 of the hardness value E (D) obtained by the phase information processing unit 6 is determined by the following procedure.
  • the position on the acoustic scanning line where the echo intensity B (D) exceeds the predetermined threshold 73 within the range surrounded by the solid line corresponding to the set region of interest 40 is the subject's skin surface. Search from the side closest to, and set the position to F0. Next, the position on the acoustic lane where the echo intensity B (D) takes the maximum value is searched in a direction far from the skin surface from F0, and that position is defined as F1. Next, in the range from F0 to F1 shown in Fig. 3 (c), the corresponding range in Fig.
  • the threshold value 73 can be set from the outside.
  • the processing result sent out by the phase information processing unit 6 is calculated based on the phase of the ultrasonic echo.
  • the force using the hardness value E (D) of the tissue in the subject along the depth direction from the surface of the body is not limited to this.
  • the processing result transmitted by the phase information processing unit 6 includes, for example, the distortion of the tissue in the subject along the depth direction from the body surface based on the time change in one heartbeat cycle, The position of the boundary between the blood flow and the intima, such as the thickness of the tissue in the subject along the depth direction, and the moving speed of the tissue in the subject along the depth direction from the body surface based on temporal changes in one heartbeat cycle. Anything may be used as long as it represents a characteristic that is a clue for detecting the.
  • the present invention when detecting the boundary position 310 between the blood flow and the intima, the hardness of the tissue at the depth D based on the phase of the ultrasonic echo calculated by the phase information processing unit 6
  • the characteristic of the value E (D) the present invention is not limited to this.
  • any value that clearly reflects a difference in tissue characteristics between the blood flow and the blood vessel wall such as a tissue thickness value, a strain value, and a high-frequency component of the moving speed may be used.
  • the strain from the body surface calculated based on the distortion of the tissue in the subject along the depth direction from the body surface based on the time change in one heartbeat cycle and the phase information of the ultrasonic echo signal.
  • the boundary between the blood flow and the intima such as the thickness of the tissue in the subject along the depth direction, and the movement speed of the tissue in the subject along the depth direction from the body surface based on the time change in one heartbeat cycle Any determination method may be used as long as the position 310 can be accurately detected.
  • the tissue hardness value is low, but the high-frequency component of the tissue velocity is large.
  • the tissue hardness value is high, but the high-frequency component of the tissue velocity is small.
  • the detection range is limited based on the velocity of the high-frequency component of the tissue velocity based on the temporal change in one heartbeat cycle obtained by the phase information processing unit 6, and within this detection range the tissue
  • the position where the hardness value takes the maximum value may be detected as the boundary position between the blood flow and the intima.
  • the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301 is detected, it is ideal that a clear peak exists in the measurement value as in the boundary position 310 between the blood flow and the intima. . Therefore, focusing only on the echo intensity B (D), the position where the echo intensity B (D) takes a peak value other than the boundary position 310 between the blood flow and the intima Position 320 is the simplest method. However, as described above, in the actual measurement, the boundary position between the blood flow and the intima 3 10 is often unclear. As shown in Fig. 2 (c), there are two distinct peaks at the ideal blood flow and intima boundary position 310 and at the boundary position 320 of the medial film and outer membrane 301.
  • the rate of change of echo intensity in the depth direction dB (D) / dD can be considered to detect the boundary position based on the position where the zero crossing or peak is taken.
  • dB (D) / dD it is difficult to accurately detect the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301.
  • the tissue hardness value E (D) does not have a clear characteristic that can detect the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301.
  • the echo intensity B (D) indicates the position where the rate of change of the echo intensity in the depth direction dB (D) / dD takes the maximum positive peak value.
  • the detection is performed in the limited boundary position detection range 121, and the boundary position 320 between the media and outer membrane is detected based on the detected position. With such a configuration, a more accurate boundary position 320 between the inner membrane and the outer membrane 301 can be detected. This outline will be described with reference to FIG.
  • the detection range 121 of the rate of change dB (D) / dD in the depth direction of the echo intensity obtained by the amplitude information processing unit 5 is determined by the following procedure.
  • the range 120 shown in Fig. 2 (c) determined when the boundary position 310 between the blood flow and the intima is detected, that is, the range corresponding to the range from F0 to F1 in Fig. 3 (b).
  • the position where the echo intensity change rate in the depth direction dB (D) / dD finally has a peak value is searched for in order of F0 force.
  • the echo intensity B (D) has a characteristic that does not have a clear peak at the boundary position 310 between the blood flow and the intima and the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301, It is possible to accurately detect the boundary position 310 between the flow and the inner membrane and the boundary position 320 between the middle membrane and the outer membrane 301.
  • the boundary position detection unit 7 detects the boundary position 320 between the media and the outer membrane 301
  • detection is performed by paying attention to the characteristics of the tissue hardness value E (D).
  • the present invention is not limited to this, for example, it is determined by characteristics such as the inflection point of the echo intensity and not only the echo intensity and the rate of change in the depth direction. And outside Of course, any determination method can be used as long as it can detect the boundary position 320 with the film 301 accurately.
  • the boundary position detection unit 7 detects and outputs the blood flow and intima boundary position 310 described above and the blood representing the boundary position 320 of the media and outer membrane 301.
  • An IMT value is calculated based on the inflow film boundary position information 71 and the intima-outer film boundary position information 72 and sent to the image composition unit 10.
  • the B mode processing unit 4 generates image information representing a cross section of the blood vessel 30 based on the ultrasonic echo signal supplied via the delay synthesis unit 3 and supplies the image information to the image synthesis unit 10.
  • the image synthesizing unit 10 synthesizes the image information supplied from the B-mode processing unit 4 and the result supplied from the boundary position detecting unit 7, and the display unit 11 constituted by a monitor or the like is An image is displayed based on the synthesized image information. Since there may be a slight shift between the B-mode image displayed on the display unit 11 and the detected boundary position, the blood flow intima boundary position information 71 input from the boundary detection unit 7 and the extra-medium A predetermined fixed value may be added to or subtracted from the film boundary position information 72 as the offset value 74. Specifically, as shown in FIG. 1, the offset value 74 may be set from the outside together with the threshold 73 described above.
  • the image synthesis unit 10 can display the IMT value calculated by the IMT value calculation unit 9 as necessary.
  • the present invention is not limited to this, and the operator can visually display the IMT value. If the configuration is such that the border is displayed on the display unit 11, it will be good.
  • the IMT value is calculated at any timing.
  • the IMT value is usually measured during diastole when the vascular wall is not contracted. It should be decided when the IMT value reaches its maximum value in the vicinity of the diastole. For example, the boundary position is detected every moment from one R wave timing to the next R wave timing, and the distance between the blood flow-intima boundary position and the media-epicardium boundary position is obtained every moment, If the value is an IMT value, it is good, but the present invention does not limit the determination method to this example.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment includes the ultrasonic probe 101 that irradiates at least one ultrasonic signal from the surface of the subject toward the blood vessel inside the subject, An ultrasonic echo signal reflected from the inside of the subject with respect to the ultrasonic signal irradiated by the ultrasonic probe 101 is received and converted into an electrical signal, and an ultrasonic wave in a direction intersecting the central axis of the blood vessel.
  • the phase information processing unit 6 Sent from the amplitude information processing unit 5 for processing the amplitude information of the acoustic echo signal, the phase information processing unit 6 for processing the phase information of the ultrasonic echo in the direction intersecting the central axis of the blood vessel, and the amplitude information processing unit 5 Based on at least one processing result and at least one processing result sent from the phase information processing unit 6, the blood flow indicating the boundary position between the blood flow region where the blood flows through the blood vessel and the intima of the blood vessel Intima boundary position information A boundary position detector 7 for detecting the boundary position between the media and the adventitia 301 indicating the boundary position between the vascular media and the adventitia 301, and the blood flow intima boundary position information detected by the boundary position detector 7.
  • an IMT value calculation unit 9 that calculates the IMT value indicating the thickness of the blood vessel to the intima from the intima-media boundary position information, thereby changing the intima brightness value existing in the subject. Even if local lesions such as atheroma are present in the blood vessels without being greatly dependent, the boundary position between the blood flow and the intima and the boundary position between the media and the outer membrane 301 are accurately detected. In addition to eliminating a large difference in the position visually determined from the luminance information using the intensity of the ultrasonic echo signal by the operator, there is no unnaturalness, and an accurate IMT value of the blood vessel is measured. It becomes possible.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the ultrasonic diagnostic apparatus of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the detection method of the blood flow intima boundary position information 71 and the intima outer membrane boundary position information 72 of the blood vessel is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment filters the result of the amplitude information processing unit 5 in addition to the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus of the first embodiment.
  • the first filter unit 25 for sending to the boundary position detection unit 7, the second filter unit 26 for filtering the result of the amplitude information processing unit 6 and sending it to the boundary position detection unit 7, and the boundary position detection unit 7
  • the third filtering unit 27 that performs filtering processing on the processing result of this and sends it to the IMT value calculation unit 9 and the image synthesis unit 10, and the filter that controls the first filtering unit 25, the second filtering unit 26, and the third filtering unit 27
  • a control unit 28 is provided.
  • the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment is the same as that of the ultrasonic diagnostic apparatus of the first embodiment with respect to the first filter unit 25, the second filter unit 26, the third filter unit 27, Since only the processing executed by the filter control unit 28 is different, description of other operations is omitted.
  • the processing result sent from the amplitude information processing unit 5 is sent to the first filter unit 25, and the processing result sent from the phase information processing unit 6 is sent to the second filter unit 26, respectively. Filtered in the depth direction from the body surface and sent to the boundary detection unit 7.
  • the amplitude information processing result 51 at the point of the depth D on the acoustic scanning line H indicating the path of the ultrasonic pulse is sent to the boundary detection unit 7 from the first filter unit 25 as A (H, D).
  • One of the output data is represented as A '(H, D).
  • the output data A ′ (H, D) is expressed as follows when the amplitude information processing result 51 is data when filtering is performed from the body surface to the depth direction.
  • a '(H, D) ⁇ A (H, D-1) + A (H, D) + A (H, D + 1) ⁇ / 3
  • the second filtering unit 26 performs the same filtering process on the phase information processing result 61 and sends the output data to the boundary position detection unit 7.
  • the processing result at a certain point for example, A (H, D)
  • the processing results at two neighboring points for example, A (H, D_1)
  • a (H, D_1) for example, A (H, D_1)
  • the filter type employed by the first filter unit 25 and the second filter unit 26 is described as a weighted average filter, but the present invention is not limited to this.
  • the number of data of interest can be any number.
  • the first filter unit 25 and the second filter unit 26 are included in the amplitude information processing result 51 and the phase information processing result 61 such as a general FIR filter and a non-linear filter. Any filter can be used as long as it can remove the generated noise.
  • the amplitude It goes without saying that the types and characteristics of the filters applied to the information processing result 51 and the phase information processing result 61 do not have to be the same.
  • FIG. 6 shows another example of the filtering process.
  • Fig. 6 shows that the amplitude information processing result 51 at a point at a depth D on an acoustic scanning line H is A (H, D), and 1 of the output data sent from the first filter unit 25 to the boundary position detection unit 7
  • the output data A "(H, D) is the result of filtering the amplitude information processing result 51 from the body surface to the depth direction and the acoustic scanning line direction.
  • it is expressed as follows.
  • a "(H, D) ⁇ A (H_1, D_1) + A (H_1, D) + A (H- 1, D + 1) + A (H, D_1) + A (H, D) + A (H, D +1) + A (H + 1, D_1) + A (H + 1, D) + A (H + 1, D + 1) ⁇ / 9
  • the second filtering unit 26 performs the same filtering process on the phase information processing result 61 and sends the output data to the boundary position detection unit 7 to the boundary position detection unit 7.
  • the processing result at a certain point for the data of interest for example, A (H, D), and the processing results at eight points around it, for example, A (H-1, D-1 ), A (H-1, D), A (H_1, D +1), A (H, D_l), A (H, D + 1), A (H + 1, D_1), A (H + 1 , D) and A (H + 1, D + 1), and the types of filters used by the first filter unit 25 and the second filter unit 26 are described as weighted average two-dimensional filters.
  • S The present invention is not limited to this.
  • the number of data of interest can be any number.
  • the first filter unit 25 and the second filter unit 26 are amplitude information processing results 51 and phase information processing results such as general two-dimensional FIR filters and two-dimensional nonlinear filters. Anything can be used as long as the noise included in 61 can be removed. Furthermore, it goes without saying that the types and characteristics of the filters applied to the amplitude information processing result 51 and the phase information processing result 61 do not have to be the same.
  • the boundary position detection unit 7 is less susceptible to noise included in the result of processing the intensity and phase information of the echo signal, and a more accurate blood flow intima boundary position. It becomes possible to detect information 71 and medial epicardial boundary position information 72.
  • the blood flow intima boundary position information 71 and the medial epicardial boundary position information 72 detected by the boundary position detection unit 7 are sent to the third filter unit 27, respectively, and the blood vessel image is in the long axis direction. Filtering is performed so that the connection is smooth.
  • the main role of the third filter unit 27 is to remove noise contained in the blood flow intima boundary position information 71 and the medial epicardial boundary position information 72 detected by the boundary position detection unit 7. This is to eliminate the unnaturalness by eliminating a large difference between the boundary position and the luminance information power that the operator uses the eco-intensity visually.
  • the boundary position on an acoustic scanning line H indicating the course of the ultrasonic pulse is K (H)
  • K ′ (H) one of the output data sent from the third filter unit 28 to the IMT value calculating unit 9 is This is expressed as K ′ (H).
  • the output data K ′ (H) is expressed as follows when the bloodstream intima boundary position information 71 is data when filtering is performed.
  • K '(H) ⁇ K (H-l) + K (H) + K (H + 1) ⁇ I 3
  • the ultrasonic diagnostic apparatus includes the ultrasonic probe 101 that irradiates at least one ultrasonic signal from the surface of the subject toward the blood vessel inside the subject, An ultrasonic echo signal reflected from the inside of the subject with respect to the ultrasonic signal irradiated by the ultrasonic probe 101 is received and converted into an electrical signal, and an ultrasonic wave in a direction intersecting the central axis of the blood vessel.
  • the boundary position between the blood flow region in which blood flows through the blood vessel and the intima of the blood vessel is indicated.
  • Intimal boundary position A boundary position detector 7 for detecting the boundary position between the media and the outer membrane 301 of the blood vessel, and information on the boundary position of the blood flow intima detected by the boundary position detector 7.
  • Detects the boundary position by filtering the result of the amplitude information processing section 5 in addition to the IMT value calculation section 9 that calculates the IMT value indicating the thickness of the intima of the blood vessel from the intima-media boundary position information The connection between the first filter unit 25 sent to the unit 7 and the amplitude information processing unit 6 A second filter unit 26 that filters the results and sends them to the boundary position detection unit 7; and a second filtering unit 26 that filters the results of the processing of the boundary position detection unit 7 and sends them to the IMT value calculation unit 9 and the image synthesis unit 10 3 Since the filter unit 27, the first filter unit 25, the second filter unit 26, and the filter control unit 28 for controlling the third filter unit 27 are provided, the change in the intima brightness value existing in the subject is greatly increased.
  • the IMT value calculation unit 9 can calculate the IMT value more accurately, and the image composition unit 10 can also calculate the image information and boundary position generated by the B-mode processing unit 4 more accurately.
  • the image information generated by the detection unit 7 can be synthesized, there is a large gap between the detected boundary position and the boundary information visually determined by the operator using the intensity of the ultrasonic echo. In addition to eliminating differences and eliminating unnaturalness, it is possible to accurately measure IMT values of blood vessels.
  • the force S describing the type of filter employed by the third filter unit 27 as a weighted average filter, and the present invention is not limited to this.
  • the number of data of interest can be any number.
  • the third filter unit 27 is a blood flow intima boundary position information detected by the boundary position detection unit 7 such as a general FIR filter, IIR filter, or nonlinear filter. Any filter may be used as long as it can remove the noise contained in the information 71 and the media-outer membrane boundary position information 72.
  • the filter control unit 28 can set filter coefficients to be applied to the first filter unit 25, the second filter unit 26, and the third filter unit 27 in cooperation with other devices or by an operation by an operator.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is a device that exists in a subject. Even when local lesions such as atheroma are present in the blood vessels, the boundary position between the blood flow region 304 and the blood vessel walls 305 and 311 must be detected correctly, without greatly depending on changes in the membrane brightness value. Power S can be. In addition, the boundary position of the blood flow region 304 and the blood vessel walls 305 and 311 detected in this way, the position of the media, and the luminance information power using the echo intensity are visually determined by the operator. There will be no difference and no unnaturalness.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention combines the information extracted from the echo intensity and tissue characteristics, and the boundary between the blood flow region 304 and the blood vessel walls 305 and 311 which is very close to the case where the operator visually judges.

Abstract

　超音波によってＩＭＴ値を正しく計測することができる超音波診断装置を提供する。 　超音波パルスを照射する送信部１と、被験体内部から反射された超音波エコー信号を受信し電気信号に変換する受信部２と、超音波エコー信号の振幅情報を処理する振幅情報処理部５と、超音波エコー信号の位相情報を処理する位相情報処理部６と、振幅情報処理部が送出する少なくとも１つの処理結果と位相情報処理部が送出する少なくとも１つの処理結果とに基づいて、血流と内膜との境界位置と中膜と外膜との境界位置の分布を決定する境界位置検出部７と、血流と内膜との境界位置と中膜と外膜との境界位置から血管のＩＭＴ値を算出するＩＭＴ値算出部９とを備える。

Description

明 細 書
超音波診断装置
技術分野
[0001] 本発明は、血管の状態を超音波によって診断する超音波診断装置に関するもので ある。
背景技術
[0002] 超音波によって頸動脈の血管壁の IMT(Intima-Media Thickness :内膜から中膜ま での厚み)を検出する方法として、頸動脈が標準的な血管構造を有していることを前 提とした、血管によって反射された超音波エコー信号に基づく画像データにおける輝 度信号に従って類動脈の血管壁の IMTの値を計測する方法が提案されている（例 えば特許文献 1参照)。
[0003] し力 ながら、この方法では、超音波エコー信号の強度を利用しているために、測 定対象となる血管壁の内膜輝度が低い場合や、輝度情報がノイズを多く含む場合に は、血流と内膜との境界位置や中膜と外膜との境界位置を正確に検出できず、正確 な血管壁の IMT値を計測することができないという問題があった。又、測定対象とな る血管壁の構造が正常状態にあることが前提条件となっているため、測定対象となる 血管内にァテロームのような局所病変が存在していると、前記境界位置を正確に計 測することができないとレ、う問題があった。
[0004] この問題を回避可能な手法として、超音波エコー信号の位相変化から算出した組 織の硬さに基づいて血流と内膜との境界位置や中膜の位置を検出し、血管壁の IM T値を計測する方法が提案されている（例えば特許文献 2参照）。しかしながら、この 方法においても前述の輝度情報を利用した方法と同様、測定された組織の硬さにノ ィズが多く含まれる場合には、正確な血管壁の IMT値を計測することができないとい う問題があった。又、組織の硬さのみに着目しているため、検出された血流領域と血 管壁の境界位置や中膜の位置が、操作者が超音波エコー信号の強度を利用した輝 度情報から視覚的に判断した位置と一致せず、血流と内膜との境界位置や、中膜と 外膜との境界位置が不自然になってしまうとレヽぅ問題があった。 特許文献 1 :特開平 11 318896号公報
特許文献 2 :国際公開第 2004/112568号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、上記の従来技術における問題を解決するもので、超音波エコー信号の 強度と組織の特性から抽出される情報を組み合わせ、操作者が視覚的に判断する 場合と極めて近い血流と内膜との境界位置と、中膜と外膜との境界位置とを自動的 に検出し、正確な血管壁の IMT値を計測できる超音波診断装置を提供することを目 的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 前記従来の問題を解決するために、本発明の超音波診断装置は、被験体の表面 力、ら前記被験体の内部の血管に向かって少なくとも 1本の超音波信号を照射する超 音波信号照射部と、超音波信号照射部により照射された超音波信号に対して前記 被験体内部から反射された超音波エコー信号を受信し、電気信号に変換する超音 波エコー信号受信部と、前記血管の中心軸と交差する方向の超音波エコー信号の 振幅情報を処理する振幅情報処理部と、前記血管の中心軸と交差する方向の前記 超音波エコーの位相情報を処理する位相情報処理部と、前記振幅情報処理部から 送出された少なくとも 1つの処理結果ならびに前記位相情報処理部から送出された 少なくとも 1つの処理結果に基づいて、前記血管を通って血液が流れる血流領域と 前記血管の内膜との間の境界位置を示す血流内膜境界位置情報と、前記血管の中 膜と外膜の境界位置を示す中膜外膜境界位置情報とを検出する境界位置検出部と を備えている。
[0007] この構成により、本発明の超音波診断装置は、被験体内に存在する内膜輝度値の 変化に大きく依存せず、かっ血管内にァテロームのような局所病変が存在する場合 であっても、血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜との境界位置を正確に検 出することができ、操作者が超音波エコー信号の強度を利用した輝度情報力 視覚 的に判断した位置とに大きな差がなくなり、不自然さがなくなる。
[0008] また、本発明の超音波診断装置は、前記境界位置検出部において検出された前 記血流内膜境界位置情報ならびに前記中膜外膜境界位置情報から前記血管の内 膜力 中膜までの厚みを示す IMT値を算出する IMT値算出部を備えた構成を有し ている。
[0009] この構成により、正確な血管の IMT値を計測することが可能になる。
[0010] また、本発明の超音波診断装置は、前記血管壁は、前記超音波信号照射部に近 い側の前壁と前記超音波信号照射部から遠い側の遠壁とを有し、皮膚表面からの深 さ方向に沿った超音波エコー信号の振幅情報ならびに位相情報を処理するための 関心領域を、前記前壁と前記後壁との少なくとも一方を跨ぐように決定する関心領域 決定部を備え、前記振幅情報処理部ならびに前記位相情報処理部は、前記関心領 域決定部により決定された関心領域内から反射された超音波エコー信号の振幅情 報および位相情報を処理する構成を有しても良い。
[0011] この構成により、本発明の超音波診断装置は、血流と内膜との境界位置、中膜と外 膜との境界位置を検出することができる。
[0012] また、本発明の超音波診断装置は、前記境界位置検出部は、前記振幅情報処理 部ならびに前記位相情報処理部から送出された結果の、 1心拍サイクルにおける時 間変化に基づいて、前記血流内膜境界位置情報と前記中膜外膜境界位置情報とを 検出する構成を有しても良レ、。
[0013] この構成により、本発明の超音波診断装置は、血流と内膜との境界位置、中膜と外 膜との境界位置をより正確に検出することができる。
[0014] また、本発明の超音波診断装置は、前記超音波信号照射部は、前記血管の長軸 方向に沿った少なくとも 1つの位置に向けて超音波ノ^レスを照射し、前記振幅情報 処理部、前記位相情報処理部ならびに、前記境界位置検出部は、前記少なくとも 1 つの位置から反射された超音波エコー信号に対してそれぞれの処理、ならびに前記 血流内膜境界位置情報および前記中膜外膜境界位置情報の検出を行う構成を有し ても良い。
[0015] この構成により、本発明の超音波診断装置は、血管の長軸方向に沿った血流と内 膜との境界位置、中膜と外膜との境界位置をより正確に検出することができる。
[0016] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理、前記位相情報処理部な らびに前記境界位置検出部において検出された処理結果および前記血流内膜境界 位置情報および前記中膜外膜境界位置情報の検出結果を画像で表示する表示手 段をさらに有する構成を有しても良レ、。
[0017] この構成により、本発明の超音波診断装置は、境界位置を視覚的に認識すること ができる。
[0018] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理部から送出される処理結果 の 1つが、超音波エコー信号の体表面からの深さ方向に沿った超音波エコー信号の 振幅強度である構成を有しても良レ、。
[0019] この構成により、本発明の超音波診断装置は、血流と内膜との境界位置、中膜と外 膜との境界位置をより正確に検出することができる。
[0020] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理部から送出される処理結果 の 1つが、超音波エコー信号の体表面からの深さ方向に沿った超音波エコー信号の 振幅強度の変化率である構成を有しても良い。
[0021] この構成により、本発明の超音波診断装置は、血流と内膜との境界位置、中膜と外 膜との境界位置をより正確に検出することができる。
[0022] また、本発明の超音波診断装置は、前記位相情報処理部から送出される処理結果 の 1つが、超音波エコー信号の位相情報を基に算出した、体表面からの深さ方向に 沿った被験体内の組織の硬さ値である構成を有しても良い。
[0023] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0024] また、本発明の超音波診断装置は、前記位相情報処理部から送出される処理結果 の 1つが、超音波エコー信号の位相情報を基に算出した、 1心拍サイクルにおける時 間変化に基づぐ体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の歪である構成を 有しても良い。
[0025] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0026] また、本発明の超音波診断装置は、前記位相情報処理部から送出される処理結果 の 1つが、超音波エコー信号の位相情報を基に算出した、体表面からの深さ方向に 沿った被験体内の組織の厚みである構成を有しても良い。
[0027] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0028] また、本発明の超音波診断装置は、前記位相情報処理部から送出される処理結果 の 1つが、超音波エコー信号の位相情報を基に算出した、 1心拍サイクルにおける時 間変化に基づぐ体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の移動速度である 構成を有しても良い。
[0029] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0030] また、本発明の超音波診断装置は、前記位境界位置検出部は、前記振幅情報処 理部から送出された少なくとも 1つの処理結果に基づいて体表面からの深さ方向の 範囲において検出範囲を決定し、前記検出範囲において前記位相情報処理部から 送出された少なくとも 1つの処理結果の体表面からの深さ方向に沿った特徴を基に 前記血流内膜境界位置情報を検出する構成を有しても良い。
[0031] この構成により、本発明の超音波診断装置は、血流と内膜との境界位置ならびに中 膜と外膜との境界位置をより正確に検出することができる。
[0032] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理部から送出された処理結 果が超音波エコー信号の信号強度であり、前記位相情報処理部から送出された処 理結果が超音波エコー信号の位相情報を基に算出した、体表面からの深さ方向に 沿った被験体内の組織の硬さ値である構成を有しても良い。
[0033] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0034] また、本発明の超音波診断装置は、前記位境界位置検出部は、前記振幅情報処 理部から送出された少なくとも 1つの処理結果に基づいて体表面からの深さ方向の 範囲において検出範囲を決定し、前記検出範囲において、前記振幅情報処理部か ら送出された少なくとも 1つの処理結果の体表面からの深さ方向に沿った特徴を基に 前記中膜外膜境界位置情報を検出する構成を有しても良い。
[0035] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0036] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は、超音波エコー信号の信号強度の体表面からの深さ方向での変 化率ならびに超音波エコー信号の信号強度である構成を有しても良い。
[0037] この構成により、本発明の超音波診断装置は、中膜と外膜との境界位置をより正確 に検出することができる。
[0038] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は、体表面からの深さ方向にフィルタリング処理された後に前記境界 位置検出部に送出される構成を有しても良い。
[0039] この構成により、本発明の超音波診断装置は、超音波エコー信号の強度に含まれ るノイズに大きく依存せず血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜との境界位置 を正確に検出することができる。
[0040] また、本発明の超音波診断装置は、前記振幅情報処理部から送出される少なくとも
1つの処理結果は体表面からの深さ方向ならびに前記血管の長軸方向にフィルタリ ング処理された後に前記境界位置検出部に送出される構成を有しても良い。
[0041] この構成により、本発明の超音波診断装置は、超音波エコー信号の強度に含まれ るノイズに大きく依存せず血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜との境界位置 を正確に検出することができる。
[0042] また、本発明の超音波診断装置は、前記位相情報処理部から送出される少なくとも
1つの処理結果は体表面からの深さ方向にフィルタリング処理された後に前記境界 位置検出部に送出される構成を有しても良い。
[0043] この構成により、本発明の超音波診断装置は、超音波エコー信号の位相情報に含 まれるノイズに大きく依存せず血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜との境界 位置を正確に検出することができる。
[0044] また、本発明の超音波診断装置は、前記位相情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は体表面からの深さ方向ならびに前記血管の長軸方向にフィルタリ ングされた後に前記境界位置検出部に送出される構成を有しても良い。
[0045] この構成により、本発明の超音波診断装置は、超音波エコー信号の位相情報に含 まれるノイズに大きく依存せず血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜との境界 位置を正確に検出することができる。
[0046] また、本発明の超音波診断装置は、前記境界位置検出部で検出された前記血流 内膜境界位置情報ならびに前記中膜外膜境界位置情報は前記血管の長軸方向に フィルタリング処理された後に前記 IMT値算出部に送出される構成を有しても良レ、。
[0047] この構成により、本発明の超音波診断装置は、検出した境界位置と、操作者が超 音波エコー強度を利用した輝度情報力 視覚的に判断した境界位置との間に大きな 差がなくなり、不自然さがなくなる他、正確な血管の IMT値を計測することが可能に なる。
[0048] また、本発明の超音波診断装置は、前記境界位置検出部で検出された前記血流 内膜境界位置情報ならびに前記中膜外膜境界位置情報は前記血管の長軸方向に フィルタリング処理された後に前記表示手段に送出される構成を有しても良い。
[0049] この構成により、本発明の超音波診断装置は、検出した境界位置と、操作者が超 音波エコー強度を利用した輝度情報力 視覚的に判断した境界位置との間に大きな 差がなくなり、不自然さがなくなる他、正確な血管の IMT値を計測することが可能に なる。
発明の効果
[0050] 本発明の超音波診断装置は、上記の特徴を備えることにより、被験体内に存在す る内膜輝度値の変化に大きく依存せず、かっ血管内にァテロームのような局所病変 が存在する場合であっても、血流領域と血管壁との境界位置を正しく検出することが できる。又、このようにして検出された血流領域と血管壁の境界位置、中膜の位置は 、操作者が超音波エコー強度を利用した輝度情報力 視覚的に判断した位置と大き な差がなくなり、不自然さもなくなる。このため、本発明の超音波診断装置は、超音波 エコー強度と組織の特性力 抽出される情報を組み合わせ、操作者が視覚的に判 断する場合と極めて近い血流領域と血管壁の境界と、中膜の位置とを自動的に検出 し、正確な血管壁の IMT値を計測できる。
図面の簡単な説明
[0051] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施の形態の超音波診断装置の概略構成を示すプロ ック図である。
[図 2]図 2は、本発明の第 1の実施の形態の超音波診断装置の基本的な動作を説明 するための図である。
[図 3]図 3は、本発明の第 1の実施の形態の超音波診断装置の基本的な動作を説明 するための図である。
[図 4]図 4は、本発明の第 2の実施の形態の超音波診断装置の概略構成を示すプロ ック図である。
[図 5]図 5は、本発明の第 2の実施の形態の超音波診断装置を構成する第 1フィルタ 部および第 2フィルタ部の動作例を説明するための模式図である。
[図 6]図 6は、本発明の第 2の実施の形態の超音波診断装置を構成する第 1フィルタ 部および第 2フィルタ部の動作の一例を説明するための模式図である。
[図 7]図 7は、本発明の第 2の実施の形態の超音波診断装置を構成する第 3フィルタ 部の動作の一例を説明するための模式図である。
符号の説明
1 送信部
2 受信部 (超音波エコー信号受信部）
3 遅延合成部
4 Bモード処理部
5 振幅情報処理部
6 位相情報処理部
7 境界位置検出部
8 関心領域決定部
9 IMT値算出部
10 画像合成部
11 表示部（表示手段）
20 被験体の皮膚表面
25 第 1フィルタ部
26 第 2フィルタ部 27 第 3フィノレタ咅
28 フィルタ制御部
30 血管
40 関心領域
51、 52 振幅情報処理結果
61、 62 位相情報処理結果
71 血流内膜境界位置情報
72 中膜外膜境界位置情報
73 閾値
74 オフセット値
101 超音波プローブ (超音波信号照射部）
120、 121 境界位置検出範囲
301 外膜
302 内中膜
304 血流領域
305 第 1血管壁
306 ァテローム
310 血流と内膜との境界位置
311 第 2血管壁
320 中膜と外膜との境界位置
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態の超音波診断装置について図面を用いて説明する。 (第 1の実施の形態）
図 1は本発明の第 1の実施の形態の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図 である。図 1に示すように、本実施の形態の超音波診断装置は、超音波パルスを生 成する送信部 1と、送信部 1で生成された少なくとも 1本の超音波パルスを被検体で ある生体の皮膚表面 20から生体内の血管 30に向かって放射し、血管 30により反射 された超音波エコーを受信する超音波プローブ 101と、超音波プローブ 101により受 信された超音波エコーを超音波エコー信号に変換する受信部 2と、受信部 2で変換 された超音波エコー信号の成分を必要に応じて遅延して合成する遅延合成部 3と、 遅延合成部 3から出力された超音波エコー信号に基づいて、血管 30の断面を表す 画像情報を生成する B (brightness modulation)モード処理部 4と、遅延合成部 3から 出力された超音波エコー信号の振幅情報に対して少なくとも 1つの処理を行レ、、その 結果を送出する振幅情報処理部 5と、遅延合成部 3から出力された超音波エコー信 号の位相情報に対して少なくとも 1つの処理を行い、その結果を送出する位相情報 処理部 6と、振幅情報処理部 5および位相情報処理部 6から送出された処理結果に 基づいて、血流と内膜との境界位置 310ならびに中膜と外膜 301との境界位置 320 を検出して血流と内膜との境界位置 310ならびに中膜外膜境界位置 320を表す血 流内膜境界位置情報 71および中膜外膜境界位置情報 72を出力するとともに、結果 の断層を表す 2次元にマッピングしたカラー表示画像情報を生成する境界位置検出 部 7と、超音波エコー信号の振幅情報と位相情報を処理するための関心領域 (ROI)4 0を皮膚表面 20からの深さ方向に沿って決定する関心領域決定部 8と、境界位置検 出部 7で検出された血流と内膜との境界位置 310ならびに中膜と外膜 301との境界 位置 320を表す血流内膜境界位置情報 71および中膜外膜境界位置情報 72から I MT値を算出する IMT値算出部 9と、 Bモード処理部 4で生成された画像情報と境界 位置検出部 7で生成された画像情報とを合成する画像合成部 10と、画像合成部 10 で合成された画像情報に基づレ、て画像を表示する表示部 11とを備えてレ、る。超音 波プローブ 101および受信部 2は本発明の超音波信号照射部、超音波エコー信号 受診部を構成している。
本実施の形態では、血管 30は、血液が流れる血流領域 304を囲むように構成され た第 1血管壁 305と第 2血管壁 311を含む血管壁を有している。第 1血管壁 305は、 超音波プローブに近い側の前壁を構成しており、第 2血管壁 311は超音波プローブ に遠い側の後壁を構成している。第 1血管壁 305と第 2血管壁 311で囲まれた内側 には、局所的病変であるァテローム 306が形成されており、関心領域決定部 8は、超 音波エコー信号の振幅情報と位相情報を処理するための関心領域 (R〇I)40を、皮膚 表面 20からの深さ方向に沿って第 1血管壁 305と第 2血管壁 311の少なくとも一方を 跨ぐように決定するものとする。関心領域決定部 8は他の装置と連携して関心領域 (R 01)40を決定しても良いし、またはオペレータの操作により関心領域 (ROI)40を決定 しても良い。
[0055] 図 2および図 3を参照して、実施の形態の超音波診断装置の基本的な動作を説明 する。
[0056] 図 2では、照射された 1本の超音波パルスに対して血管 30によって反射された超音 波エコーに基づいて振幅情報処理部 5により算出された深度 Dでの超音波エコーの 信号強度 B (D)とその深さ方向での変化率 dB(D)/dD、および位相情報処理部 6によ り算出された超音波エコーの位相に基づく深度 Dでの組織の硬さ値 E(D)から、境界 位置検出部 7において血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜 301との境界位 置を検出する場合を説明する模式図である。
[0057] まず、超音波パルスの進路を示す走査線上の点 R0〜R5に着目する。図 2 (a)に示 すように、点 R0は血流領域に配置されており、点 R1は第 2血管壁 311と血流領域 3 04との境界位置に配置されており、 R2は第 2血管壁 311に形成されたァテローム 30 6内に配置されており、点 R3は内中膜 302に含まれる中膜と外膜 301との境界位置 に配置されており、 R5は外膜 301と血管外組織との境界位置に配置されている。ェ コー強度 B(D)の特性としては、図 2 (c)に示すように、血流と内膜との境界位置 310 上の点 R1に相当する B 1と中膜と外膜 301との境界位置 320上の点 R3に相当する B 3とに明確な 2つのピークを有するのが理想的であり、血管が正常であり、超音波ェコ 一の測定が正確に行われていれば、そのピーク値を示す位置を明確に検出可能で ある。しかし、一般的な血管や、特に緻密な医療診断が必要なァテロームを持つ血 管を測定する場合、エコー強度は、血流領域 304に対応する B0から、血流と内膜と の境界位置 310上の点 R1に対応する B1を経て、ァテロームの中 R2に対応する B2 まで、緩やかに変化したり、ノイズを含む等の理由から明確な 2つのピークが認められ ない場合がある。そのため、血流と内膜との境界位置 310および中膜と外膜 301との 境界位置 320を正確に検出することができない。
[0058] これに対し、組織の硬さ値 E(D)は、図 2 (d)に示すように血流と内膜との境界位置 3 10上の点 R1に対応する E1にてエコー強度に比べ顕著なピーク値を示すため、血 流と内膜との境界位置 310を、エコー強度 B(D)を利用した場合に比べて正確に検出 すること力 Sできる。し力 ながら、設定された関心領域 40内にて最大のピーク値を検 出する方法をとると、測定されたエコーの位相や組織の硬さ値 E(D)を算出する際に 混入するノイズの影響により血流と内膜との境界位置 310とは無関係に別のピーク値 が発生してしまい、関心領域 40内に偽のピーク値が存在してしまうという問題がある 。又、硬さ値 E(D)には、血流と内膜との境界位置 310を検出可能な特性があるが、中 膜と外膜 301との境界位置 320を検出する手掛かりとなる明確な特性がない。
[0059] そこで、本実施の形態の超音波診断装置では、境界位置検出部 7において組織の 硬さ値 E(D)を基に血流と内膜との境界位置 310を検出する際に、エコー強度 B(D)に よって検出範囲に制限を設ける。
[0060] その概要について図 3を参照して説明する。図 3は、図 2と同様に、振幅情報処理 部 5により算出された深度 Dでの超音波エコーの信号強度 B(D)とその深さ方向での 変化率 dB(D) /dD、および位相情報処理部 6により算出された超音波エコーの位相 力 深度 Dでの組織の硬さ値 E(D)を示している力 関心領域 40に対応するエコー信 号強度 B(D)、変化率 dB(D)/ dD、組織の硬さ値 E(D)の範囲を実線で囲っている。本 実施の形態で重要なのは、関心領域 40に対応する範囲内に振幅情報処理部 5およ び位相情報処理部 6の検出範囲を決定することである。
[0061] 具体的には以下の手順で位相情報処理部 6により得られる硬さ値 E(D)の検出範囲 120を決定する。図 3 (c)において、設定された関心領域 40に対応する実線で囲ま れた範囲の中で、エコー強度 B(D)が所定の閾値 73を上回る音響走査線上の位置を 被験体の皮膚表面に近い方から探索し、その位置を F0とする。次に、エコー強度 B( D)が最大値を取る音響搜查線上の位置を F0から皮膚表面に遠い方向へ探索し、そ の位置を F1とする。次いで、図 3 (c)に示す F0から F1までの範囲に、図 3 (d)におい て対応する範囲を検出範囲 120として設定し、その検出範囲 120内で硬さ値 E(D)が 最大値を取る位置を血流と内膜との境界位置 310上の点 R1に相当する P1とする。 ここで、図 1に示すように、前記閾値 73は外部から設定可能とする。
[0062] また、本実施の形態において、血流と内膜との境界位置 310を検出する際に、位相 情報処理部 6により送出される処理結果として、超音波エコーの位相に基づいて算 出した体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の硬さ値 E(D)を用いた力 本 発明はこれに限定されるものではない。位相情報処理部 6により送出される処理結果 としてはこの他に、例えば、 1心拍サイクルにおける時間変化に基づぐ体表面からの 深さ方向に沿った被験体内の組織の歪、体表面からの深さ方向に沿った被験体内 の組織の厚み、 1心拍サイクルにおける時間変化に基づく体表面からの深さ方向に 沿った被験体内の組織の移動速度など、血流と内膜との境界位置 310を検出する手 掛かりとなる特性を表すものならば何でも良い。
[0063] なお、上述の説明において、血流と内膜との境界位置 310を検出する際に、位相 情報処理部 6により算出された超音波エコーの位相に基づく深度 Dでの組織の硬さ 値 E(D)の特性に着目しているが、本発明はこれに限定されるものではなレ、。例えば、 組織の厚さ値、歪値、移動速度の高周波成分など、血流と血管壁との組織の特性の 差が明確に反映される値であれば何でも良い。具体的には、 1心拍サイクルにおける 時間変化に基づぐ体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の歪、超音波ェ コー信号の位相情報を基に算出した、体表面からの深さ方向に沿った被験体内の 組織の厚み、 1心拍サイクルにおける時間変化に基づぐ体表面からの深さ方向に 沿った被験体内の組織の移動速度など、血流と内膜との境界位置 310が正確に検 出できる決定方法であればどのような決定方法を用いても構わない。例えば、血流領 域では組織の硬さ値は低いが、組織の速度の高周波成分は大きくなる。反対に血管 壁領域では組織の硬さ値は高いが、組織の速度の高周波成分は小さくなる。この性 質に着目をして、位相情報処理部 6により得られる 1心拍サイクルにおける時間変化 に基づく組織の速度の高周波成分の速度に基づいて検出範囲に制限を設け、この 検出範囲内で組織の硬さ値が最大値を取る位置を血流と内膜との境界位置として検 出しても良い。
[0064] 中膜と外膜 301との境界位置 320を検出する際には、血流と内膜との境界位置 31 0と同様に明確なピークが測定値に存在することが理想的である。そこで、エコー強 度 B(D)のみに着目して、血流と内膜との境界位置 310以外でエコー強度 B(D)がピー ク値をとる位置を中膜と外膜 301との境界位置 320とするのが最も簡単な方法である 。し力 ながら、前述したように、実際の測定においては、血流と内膜との境界位置 3 10が不明瞭な場合が多ぐ図 2 (c)のような理想的な血流と内膜との境界位置 310お よび中膜と外膜 301との境界位置 320において明確な 2つのピークが B(D)、もしくは 、ノイズにより B(D)に偽のピークが生ずるといったことが考えられるため、正確な中膜と 外膜 301との境界位置 320の検出は困難である。もしくは、エコー強度の深さ方向の 変化率 dB(D)/dDがゼロクロスする位置やピークを取る位置を基に境界位置を検出す るという方法も考えられる力 同様の理由から B(D)もしくは dB(D)/dDのいずれか一方 のみを利用した場合では、正確な中膜と外膜 301との境界位置 320の検出は困難と なる。さらに、組織の硬さ値 E(D)には中膜と外膜 301との境界位置 320を検出できる ような明確な特性はない。
[0065] ここで、本実施の形態の超音波診断装置では、エコー強度の深さ方向への変化率 dB(D)/dDが正の最大ピーク値をとる位置をエコー強度 B(D)によって制限された境界 位置検出範囲 121にて検出し、その位置を基に中膜と外膜との境界位置 320を検出 する構成になっている。このような構成にすることでより正確な中膜と外膜 301との境 界位置 320を検出可能になる。この概要について図 3を参照して説明する。
[0066] 具体的には以下の手順で振幅情報処理部 5により得られるエコー強度の深さ方向 への変化率 dB(D)/dDの検出範囲 121を決定する。上記の血流と内膜との境界位置 310を検出する際に決定した図 2 (c)に示す範囲 120つまり、 F0から F1までの範囲 に、図 3 (b)において対応する範囲を検出範囲 121として設定し、その検出範囲 121 内でエコー強度の深さ方向の変化率 dB(D)/dDが最後にピーク値を有する位置を F0 力 順に探索し、その点を中膜と外膜 301との境界位置 320上の点 R3に相当する点 P2とする。こうすることで、例えば、エコー強度 B(D)が血流と内膜との境界位置 310と 中膜と外膜 301との境界位置 320において明確なピークを持たない特性であっても 、血流と内膜との境界位置 310、中膜と外膜 301との境界位置 320の正確な検出が 可能である。
[0067] なお、上述の説明において、境界位置検出部 7が中膜と外膜 301との境界位置 32 0を検出する際に、組織の硬さ値 E(D)の特性に着目して検出範囲を設けているが、 本発明はこれに限定されものではなぐ例えば、エコー強度やその深さ方向への変 化率のみではなぐエコー強度の変曲点などの特性によって決定するなど、中膜と外 膜 301との境界位置 320が正確に検出できる決定方法であればどのような決定方法 を用いても構わなレ、ことは言うまでもなレ、。
[0068] IMT値算出部 9では、境界位置検出部 7にてこうして検出され、出力された上述の 血流と内膜との境界位置 310、中膜と外膜 301との境界位置 320表す血流内膜境 界位置情報 71ならびに中膜外膜境界位置情報 72に基づいて IMT値が算出され、 画像合成部 10へ送出される。 Bモード処理部 4では、遅延合成部 3を経由して供給さ れた超音波エコー信号に基づいて、血管 30の断面を表す画像情報を生成して画像 合成部 10へ供給する。画像合成部 10は、 Bモード処理部 4から供給された画像情報 と境界位置検出部 7から供給された結果とを合成して、モニタ等により構成される表 示部 11は画像合成部 10により合成された画像情報に基づいて画像を表示する。な お、表示部 11に表示された Bモード画像と検出された境界位置に微妙なずれが生 ずる場合があるため、境界検出部 7から入力した血流内膜境界位置情報 71ならびに 中膜外膜境界位置情報 72に所定の固定値をオフセット値 74として加算もしくは減算 しても良い。具体的には、図 1に示すように、オフセット値 74は、上述の閾値 73ととも に外部から設定可能としても良い。本実施の形態における超音波診断装置では、こ れを境界検出部 7に設けたが、本発明はそれを限定するものではない。又、画像合 成部 10において必要に応じて IMT値算出部 9で算出された IMT値を表示できるよう になっているが、本発明はこれに限定されるものではなぐ操作者が視覚的に判断す る場合と極めて近レ、境界が表示部 11に表示されるような構成であれば良レ、。
[0069] なお、 1心拍間（2つの R波タイミング間）に、超音波プローブ 101と、前記各境界位 置との位置関係はそれぞれ時々刻々変化するため、どのタイミングで IMT値を算出 すするかによつて、 IMT値が異なってしまうが、通常、 IMT値は血管壁が収縮してい ない心拡張期に計測されるものであるため、 IMT値を算出するタイミングについては 、一心拍間の心拡張期付近にて IMT値が最大値をとるタイミングにて決定すればよ レ、。例えば、ある R波タイミングから次の R波タイミングまで時々刻々、前記境界位置を それぞれ検出し、時々刻々血流—内膜境界位置と中膜—外膜境界位置との距離を 求め、そのうちの最大値を IMT値とすれば良レ、が、本発明はその決定方法をこの例 に限定するものではない。 [0070] 以上説明したように、本実施の形態の超音波診断装置は、被験体の表面から被験 体の内部の血管に向かって少なくとも 1本の超音波信号を照射する超音波プローブ 101と、超音波プローブ 101により照射された超音波信号に対して被験体内部から 反射された超音波エコー信号を受信し、電気信号に変換する受信部 2と、血管の中 心軸と交差する方向の超音波エコー信号の振幅情報を処理する振幅情報処理部 5 と、血管の中心軸と交差する方向の超音波エコーの位相情報を処理する位相情報 処理部 6と、振幅情報処理部 5から送出された少なくとも 1つの処理結果ならびに位 相情報処理部 6から送出された少なくとも 1つの処理結果に基づいて、血管を通って 血液が流れる血流領域と血管の内膜との間の境界位置を示す血流内膜境界位置情 報と、血管の中膜と外膜 301の境界位置を示す中膜外膜境界位置情報とを検出す る境界位置検出部 7と、境界位置検出部 7において検出された血流内膜境界位置情 報ならびに中膜外膜境界位置情報から血管の内膜力 中膜までの厚みを示す IMT 値を算出する IMT値算出部 9とを備えたことにより、被験体内に存在する内膜輝度値 の変化に大きく依存せず、かっ血管内にァテロームのような局所病変が存在する場 合であっても、血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜 301との境界位置を正 確に検出することができ、操作者が超音波エコー信号の強度を利用した輝度情報か ら視覚的に判断した位置とに大きな差がなくなり、不自然さがなくなる他、正確な血管 の IMT値を計測することが可能になる。
[0071] (第 2の実施の形態）
図 4は本発明の第 2の実施の形態の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図 である。図 4において、前述の第 1の実施の形態の超音波診断装置と同じ構成要素 については同じ符号用い、説明を省略する。また、血管の血流内膜境界位置情報 7 1、中膜外膜境界位置情報 72の検出方法については、第 1の実施の形態と同様であ るので、説明を省略する。
[0072] 図 4に示すように、本実施の形態の超音波診断装置は、第 1の実施の形態の超音 波診断装置の構成に加えて、振幅情報処理部 5の結果をフィルタリング処理して境 界位置検出部 7へ送出する第 1フィルタ部 25と、振幅情報処理部 6の結果をフィルタ リング処理して境界位置検出部 7へ送出する第 2フィルタ部 26と、境界位置検出部 7 の処理結果をフィルタフィルタリング処理して IMT値算出部 9および画像合成部 10 へ送出する第 3フィルタ部 27と、第 1フィルタ部 25、第 2フィルタ部 26、第 3フィルタ部 27を制御するフィルタ制御部 28とを設けている。
[0073] 以下、本実施の形態の超音波診断装置の動作について図 5〜図 7を参照して説明 する。なお、本実施の形態の超音波診断装置の動作は、第 1の実施の形態の超音 波診断装置の動作に対し、第 1フィルタ部 25、第 2フィルタ部 26、第 3フィルタ部 27、 フィルタ制御部 28により実行される処理が異なるだけなので、その他の動作の説明 は省略する。
[0074] まず、振幅情報処理部 5から送出された処理結果は第 1フィルタ部 25にて、又、位 相情報処理部 6から送出された処理結果は第 2フィルタ部 26にて、それぞれ、体表 面からの深さ方向にフィルタリング処理され、境界検出部 7へと送出される。
[0075] 第 1フィルタ部 25で実行されるフィルタリング処理の一例について図 5を参照して説 明する。図 5において、超音波パルスの進路を示すある音響走査線 H上の深さ Dの 点における振幅情報処理結果 51を A(H，D)として、第 1フィルタ部 25から境界検出部 7へ送出される出力データの 1つを A'(H,D)として表している。出力データ A'(H,D)は 、振幅情報処理結果 51を体表面から深さ方向へフィルタリング処理した場合のデー タとすると、以下のように表される。
[0076] A'(H，D) = { A(H，D-1) + A(H，D) + A(H，D+1) }/3
これは、第 1フィルタ部 25に一番単純なフィルタである加重平均フィルタを採用した 場合の例である。第 2フィルタ部 26においても同様のフィルタリング処理を位相情報 処理結果 61に行い、出力データを境界位置検出部 7へ送出する。
[0077] なお、上述の説明では、着目するデータをある点における処理結果、例えば、 A(H， D)、とその周辺の 2点における処理結果、例えば、 A(H,D_1)、 A(H,D+1)の 3個とし、 第 1フィルタ部 25および第 2フィルタ部 26が採用するフィルタの種類を加重平均フィ ルタとして説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、着目するデータ 数は幾つでも良ぐ又、第 1フィルタ部 25および第 2フィルタ部 26は、一般的な FIRフ ィルタや非線形フィルタなど、振幅情報処理結果 51ならびに位相情報処理結果 61 に含まれるノイズを除去可能なものであれば如何なるフィルタでも良レ、。さらに、振幅 情報処理結果 51と位相情報処理結果 61に適用するフィルタの種類や特性は同一 である必要はないことは言うまでもない。
[0078] 図 6にフィルタリング処理の別の一例を示す。図 6は、ある音響走査線 H上の深さ D における点における振幅情報処理結果 51を A(H,D)とし、第 1フィルタ部 25から境界 位置検出部 7へ送出される出力データの 1つを A"(H,D)として表している。出力デー タ A"(H ，D)は、振幅情報処理結果 51を体表面から深さ方向ならびに音響走査線方 向へフィルタリング処理した場合のデータとすると、以下のように表される。
[0079] A"(H,D) = { A(H_1,D_1) + A(H_1,D) + A(H- 1,D+1) + A(H，D_1) + A(H，D) + A(H，D +1) + A(H+1，D_1) + A(H+1，D) + A(H+1,D+1) }/9
これは、第 1フィルタ部 25に単純なフィルタリング処理として加重平均 2次元フィルタ を用いた場合の例である。第 2フィルタ部 26においても同様のフィルタリング処理を 位相情報処理結果 61に行い、境界位置検出部 7へ出力データを境界位置検出部 7 へ送出する。
[0080] なお、上述の説明では、着目するデータをある点における処理結果、例えば、 A(H， D)、とその周辺の 8点における処理結果、例えば、 A(H-1,D-1)、 A(H-1，D)、 A(H_1,D +1)、 A(H， D_l)、 A(H,D+1)、 A(H+1，D_1)、 A(H+1，D) 、 A(H+1,D+1)、の 9個とし、第 1 フィルタ部 25および第 2フィルタ部 26が採用するフィルタの種類を加重平均 2次元フ ィルタとして説明している力 S、本発明はこれに限定されなレ、。例えば、着目するデータ 数は幾つでも良ぐ又、第 1フィルタ部 25および第 2フィルタ部 26は、一般的な 2次元 FIRフィルタや 2次元非線形フィルタなど、振幅情報処理結果 51ならびに位相情報 処理結果 61に含まれるノイズを除去可能なものであれば何でも良い。さらに、振幅情 報処理結果 51と位相情報処理結果 61に適用するフィルタの種類や特性は同一であ る必要はないことは言うまでもない。
[0081] このような構成にすることで、境界位置検出部 7はエコー信号の強度ならびに位相 情報を処理した結果に含まれるノイズの影響を受けにくくなり、より正確な血流内膜境 界位置情報 71ならびに中膜外膜境界位置情報 72を検出可能となる。
[0082] 境界位置検出部 7において検出された血流内膜境界位置情報 71ならびに中膜外 膜境界位置情報 72は第 3フィルタ部 27へそれぞれ送出され、血管の画像が長軸方 向へ滑らかに繋がるようにフィルタリング処理される。この第 3フィルタ部 27の主な役 割は、境界位置検出部 7にて検出された血流内膜境界位置情報 71および中膜外膜 境界位置情報 72に含まれるノイズを除去するためであり、境界位置と操作者がェコ 一強度を利用した輝度情報力 視覚的に判断した境界位置とに大きな差をなくし、 不自然さをなくすことである。
[0083] 第 3フィルタ部 27で実行されるフィルタリング処理の一例について図 7を参照して説 明する。図 7において、超音波パルスの進路を示すある音響走査線 H上での境界位 置を K(H)として、第 3フィルタ部 28から IMT値算出部 9へ送出される出力データの 1 つを K'(H)として表している。出力データ K'(H)は、血流内膜境界位置情報 71をフィル タリング処理した場合のデータとすると、以下のように表される。
[0084] K'(H) = { K(H-l) + K(H) + K(H+1) } I 3
これは、第 3フィルタ部 27に一番単純なフィルタである加重平均フィルタを採用した 場合の例である。ここでは、血流内膜境界位置情報 71を例にしたが、中膜外膜境界 位置情報 72に対しても同様の処理を行う。
[0085] 以上説明したように、本実施の形態の超音波診断装置は、被験体の表面から被験 体の内部の血管に向かって少なくとも 1本の超音波信号を照射する超音波プローブ 101と、超音波プローブ 101により照射された超音波信号に対して被験体内部から 反射された超音波エコー信号を受信し、電気信号に変換する受信部 2と、血管の中 心軸と交差する方向の超音波エコー信号の振幅情報を処理する振幅情報処理部 5 と、血管の中心軸と交差する方向の超音波エコーの位相情報を処理する位相情報 処理部 6と、振幅情報処理部 5から送出された少なくとも 1つの処理結果ならびに位 相情報処理部 6から送出された少なくとも 1つの処理結果とに基づいて、血管を通つ て血液が流れる血流領域と血管の内膜との間の境界位置を示す血流内膜境界位置 情報と、血管の中膜と外膜 301の境界位置を示す中膜外膜境界位置情報とを検出 する境界位置検出部 7と、境界位置検出部 7において検出された血流内膜境界位置 情報ならびに中膜外膜境界位置情報から血管の内膜力 中膜までの厚みを示す IM T値を算出する IMT値算出部 9に加えて、振幅情報処理部 5の結果をフィルタリング 処理して境界位置検出部 7へ送出する第 1フィルタ部 25と、振幅情報処理部 6の結 果をフィルタリング処理して境界位置検出部 7へ送出する第 2フィルタ部 26と、境界 位置検出部 7の処理結果をフィルタフィルタリング処理して IMT値算出部 9および画 像合成部 10へ送出する第 3フィルタ部 27と、第 1フィルタ部 25、第 2フィルタ部 26、 第 3フィルタ部 27を制御するフィルタ制御部 28とを設けているため、被験体内に存在 する内膜輝度値の変化に大きく依存せず、かっ血管内にァテロームのような局所病 変が存在する場合であっても、血流と内膜との境界位置ならびに中膜と外膜 301との 境界位置を正確に検出することができるとともに、境界位置検出部 7にて検出された 血流内膜境界位置情報 71および中膜外膜境界位置情報 72に含まれるノイズが除 去されるため、エコー信号の強度ならびに位相情報を処理した結果に含まれるノイズ の影響を受けに《なり、 IMT値算出部 9はより正確に IMT値を算出することができ、 画像合成部 10もより正確に、 Bモード処理部 4で生成された画像情報と境界位置検 出部 7で生成された画像情報とを合成することができるため、検出した境界位置と、 操作者が超音波エコー強度を利用した輝度情報力 視覚的に判断した境界位置と の間に大きな差がなくなり、不自然さがなくなる他、正確な血管の IMT値を計測する ことが可能になる。
[0086] なお、上記説明は、着目するデータをある点における処理結果、例えば、 K(H)とそ の周辺の 2点における処理結果、例えば、 K(H-1)、 K(H+1)の 3個とし、第 3フィルタ部 27が採用するフィルタの種類を加重平均フィルタとして説明している力 S、本発明はこ れに限定されない。例えば、着目するデータ数はいくつでも良ぐ又、第 3フィルタ部 27は、一般的な FIRフィルタや IIRフィルタ、非線形フィルタなど、境界位置検出部 7 にて検出された血流内膜境界位置情報 71および中膜外膜境界位置情報 72に含ま れるノイズを除去可能なものであれば如何なるフィルタでも良い。さらに、血流内膜境 界位置情報 71と中膜外膜境界位置情報 72とに適用するフィルタの種類や特性は同 一である必要はなレ、。フィルタ制御部 28は第 1フィルタ部 25、第 2フィルタ部 26、第 3 フィルタ部 27に適用するフィルタ係数を、他の装置と連携して、またはオペレータに よる操作により設定可能とする。
産業上の利用可能性
[0087] 以上説明したように、本発明に係わる超音波診断装置は、被験体内に存在する内 膜輝度値の変化に大きく依存せず、かっ血管内にァテロームのような局所病変が存 在する場合であっても、血流領域 304と血管壁 305、 311との境界位置を正しく検出 すること力 Sできる。又、このようにして検出された血流領域 304と血管壁 305、 311の 境界位置、中膜の位置と、操作者がエコー強度を利用した輝度情報力 視覚的に判 断した位置とに大きな差がなくなり、不自然さもなくなる。このため、本発明の超音波 診断装置は、エコー強度と組織の特性から抽出される情報を組み合わせ、操作者が 視覚的に判断する場合と極めて近い血流領域 304と血管壁 305、 311の境界と、中 膜の位置とを自動的に検出し、正確な血管壁の IMT値を計測できることから、医用 分野において超音波エコーを利用した血管性状の画像表示や診断などに有用であ る。

Claims

請求の範囲
[1] 被験体の表面から前記被験体の内部の血管に向かって少なくとも 1本の超音波信 号を照射する超音波信号照射部と、
超音波信号照射部により照射された超音波信号に対して前記被験体内部から反 射された超音波エコー信号を受信し、電気信号に変換する超音波エコー信号受信 部と、
前記血管の中心軸と交差する方向の超音波エコー信号の振幅情報を処理する振 幅情報処理部と、
前記血管の中心軸と交差する方向の前記超音波エコーの位相情報を処理する位 相情報処理部と、
前記振幅情報処理部から送出された少なくとも 1つの処理結果ならびに前記位相 情報処理部から送出された少なくとも 1つの処理結果に基づいて、前記血管を通つ て血液が流れる血流領域と前記血管の内膜との間の境界位置を示す血流内膜境界 位置情報と、前記血管の中膜と外膜の境界位置を示す中膜外膜境界位置情報とを 検出する境界位置検出部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
[2] 前記境界位置検出部において検出された前記血流内膜境界位置情報ならびに前 記中膜外膜境界位置情報から前記血管の内膜力、ら中膜までの厚みを示す IMT値を 算出する IMT値算出部を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置
[3] 前記血管壁は、前記超音波信号照射部に近い側の前壁と前記超音波信号照射部 力 遠い側の遠壁とを有し、皮膚表面からの深さ方向に沿った超音波エコー信号の 振幅情報ならびに位相情報を処理するための関心領域を、前記前壁と前記後壁との 少なくとも一方を跨ぐように決定する関心領域決定部を備え、前記振幅情報処理部 ならびに前記位相情報処理部は、前記関心領域決定部により決定された関心領域 内から反射された超音波エコー信号の振幅情報および位相情報を処理することを特 徴とする請求項 1または請求項 2に記載の超音波診断装置。
[4] 前記境界位置検出部は、前記振幅情報処理部ならびに前記位相情報処理部から 送出された処理結果の、 1心拍サイクルにおける時間変化に基づいて、前記血流内 膜境界位置情報と前記中膜外膜境界位置情報とを検出することを特徴とする請求項
1から請求項 3までの何れかに記載の超音波診断装置。
[5] 前記超音波信号照射部は、前記血管の長軸方向に沿った少なくとも 1つの位置に 向けて少なくとも 1本の超音波パルスを照射し、前記振幅情報処理部、前記位相情 報処理部ならびに、前記境界位置検出部は、前記少なくとも 1つの位置から反射され た超音波エコー信号に対してそれぞれの処理、ならびに前記血流内膜境界位置情 報および前記中膜外膜境界位置情報の検出を行うことを特徴とする請求項 1から請 求項 4までの何れかに記載の超音波診断装置。
[6] 前記振幅情報処理、前記位相情報処理部ならびに前記境界位置検出部にぉレ、て 検出された処理結果および前記血流内膜境界位置情報および前記中膜外膜境界 位置情報の検出結果を画像で表示する表示手段をさらに有する請求項 1から請求 項 5までの何れかに記載の超音波診断装置。
[7] 前記振幅情報処理部から送出される処理結果の 1つが、超音波エコー信号の体表 面からの深さ方向に沿った超音波エコー信号の振幅強度であることを特徴とする請 求項 1から請求項 6までの何れかに記載の超音波診断装置。
[8] 前記振幅情報処理部から送出される処理結果の 1つが、超音波エコー信号の体表 面からの深さ方向に沿った超音波エコー信号の振幅強度の変化率であることを特徴 とする請求項 1から請求項 6までの何れかに記載の超音波診断装置。
[9] 前記位相情報処理部から送出される処理結果の 1つが、超音波エコー信号の位相 情報を基に算出した、体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の硬さ値であ ることを特徴とする請求項 1から請求項 8までの何れかに記載の超音波診断装置。
[10] 前記位相情報処理部から送出される処理結果の 1つが、超音波エコー信号の位相 情報を基に算出した、 1心拍サイクルにおける時間変化に基づぐ体表面からの深さ 方向に沿った被験体内の組織の歪であることを特徴とする請求項 1から請求項 8まで の何れかに記載の超音波診断装置。
[11] 前記位相情報処理部から送出される処理結果の 1つが、超音波エコー信号の位相 情報を基に算出した、体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の厚みである ことを特徴とする請求項 1から請求項 8までの何れかに記載の超音波診断装置。
[12] 前記位相情報処理部から送出される処理結果の 1つが、超音波エコー信号の位相 情報を基に算出した、 1心拍サイクルにおける時間変化に基づぐ体表面からの深さ 方向に沿った被験体内の組織の移動速度であることを特徴とする請求項 1から請求 項 8までの何れかに記載の超音波診断装置。
[13] 前記位境界位置検出部は、前記振幅情報処理部から送出された少なくとも 1つの 処理結果に基づいて体表面からの深さ方向の範囲において検出範囲を決定し、前 記検出範囲において前記位相情報処理部から送出された少なくとも 1つの処理結果 の体表面からの深さ方向に沿った特徴を基に前記血流内膜境界位置情報を検出す ることを特徴とする請求項 1から請求項 12までの何れかに記載の超音波診断装置。
[14] 前記振幅情報処理部から送出された処理結果が超音波エコー信号の信号強度で あり、前記位相情報処理部から送出された処理結果が超音波エコー信号の位相情 報を基に算出した、体表面からの深さ方向に沿った被験体内の組織の硬さ値である ことを特徴とする請求項 13に記載の超音波診断装置。
[15] 前記位境界位置検出部は、前記振幅情報処理部から送出された少なくとも 1つの 処理結果に基づいて体表面からの深さ方向の範囲において検出範囲を決定し、前 記検出範囲において、前記振幅情報処理部から送出された少なくとも 1つの処理結 果の体表面からの深さ方向に沿った特徴を基に前記中膜外膜境界位置情報を検出 することを特徴とする請求項 1から請求項 12までの何れかに記載の超音波診断装置
[16] 前記振幅情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は、超音波エコー信 号の信号強度の体表面からの深さ方向での変化率ならびに超音波エコー信号の信 号強度であることを特徴とする請求項 15に記載の超音波診断装置。
[17] 前記振幅情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は、体表面からの深 さ方向にフィルタリング処理された後に前記境界位置検出部に送出されることを特徴 とする請求項 1から請求項 16までの何れかに記載の超音波診断装置。
[18] 前記振幅情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は体表面からの深さ 方向ならびに前記血管の長軸方向にフィルタリング処理された後に前記境界位置検 出部に送出されることを特徴とする請求項 1から請求項 17までの何れかに記載の超 音波診断装置。
[19] 前記位相情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は体表面からの深さ 方向にフィルタリング処理された後に前記境界位置検出部に送出されることを特徴と する請求項 1から請求項 18までの何れかに記載の超音波診断装置。
[20] 前記位相情報処理部から送出される少なくとも 1つの処理結果は体表面からの深さ 方向ならびに前記血管の長軸方向にフィルタリングされた後に前記境界位置検出部 に送出されることを特徴とする請求項 1から請求項 19までの何れかに記載の超音波 診断装置。
[21] 前記境界位置検出部で検出された前記血流内膜境界位置情報ならびに前記中膜 外膜境界位置情報は前記血管の長軸方向にフィルタリング処理された後に前記 IM T値算出部に送出されることを特徴とする請求項 1から請求項 20までの何れかに記 載の超音波診断装置。
[22] 前記境界位置検出部で検出された前記血流内膜境界位置情報ならびに前記中膜 外膜境界位置情報は前記血管の長軸方向にフィルタリング処理された後に前記表 示手段に送出されることを特徴とする請求項 6に記載の超音波診断装置。
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