WO2010024168A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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WO2010024168A1
WO2010024168A1 PCT/JP2009/064538 JP2009064538W WO2010024168A1 WO 2010024168 A1 WO2010024168 A1 WO 2010024168A1 JP 2009064538 W JP2009064538 W JP 2009064538W WO 2010024168 A1 WO2010024168 A1 WO 2010024168A1
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WO
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image
unit
interest
region
elasticity
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/064538
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆志 飯村
康治 脇
Original Assignee
株式会社 日立メディコ
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Publication date
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Priority to JP2010526667A priority patent/JP5465671B2/ja
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Priority to EP09809820.5A priority patent/EP2319417B1/en
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A61B8/463—Displaying means of special interest characterised by displaying multiple images or images and diagnostic data on one display
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/467—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient characterised by special input means
    • A61B8/469—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient characterised by special input means for selection of a region of interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus having a function of displaying a tomographic image of an imaging target region in a subject and an elastic image indicating the hardness or softness of a biological tissue.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave inside the subject using an ultrasonic probe, receives an ultrasonic reflected echo signal corresponding to the acoustic impedance of each part of the tissue from the inside of the subject, for example, an ultrasonic tomogram, etc.
  • the tomographic image is constructed and displayed for diagnosis.
  • an ultrasonic probe is used to measure an ultrasonic reception signal by compressing a subject with an ultrasonic probe by a manual or mechanical method, and a living body generated by the compression based on frame data of two ultrasonic reception signals having different measurement times.
  • the displacement of each part is obtained, and an elastic image indicating the hardness or softness of the living tissue is generated and displayed based on the displacement data (for example, Patent Document 1).
  • elasticity information is calculated for the region of interest set by the operator, an elasticity image is generated based on the elasticity information, and a tomographic image and an elasticity image are displayed (for example, Patent Document 2).
  • a synthesized image composed of a tomographic image and an elastic image is frozen, and a region of interest such as an affected part is observed using the frozen synthesized image.
  • Patent Document 1 since elasticity information is obtained only for the region of interest before the change, the elasticity image of the region of interest after the change cannot be constructed only by changing the region of interest.
  • the problem to be solved by the present invention is to enable an elastic image of a newly set region of interest to be displayed without re-measurement even if the region of interest is changed on the frozen composite image. .
  • the present invention includes a tomographic image forming unit that forms a tomographic image based on a reflected echo signal received by an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject, and the subject based on the reflected echo signal.
  • Image synthesis for generating a composite image made up of the tomographic image and the elastic image, an elastic information calculating unit for calculating elastic information at the tomographic site of the specimen, an elastic image forming unit that forms an elastic image based on the elastic information
  • an ultrasonic diagnostic apparatus including an image display unit that displays the combined image.
  • a freeze control unit that freezes the composite image and a region-of-interest setting unit that sets a region of interest on the frozen composite image
  • the elastic image configuration unit includes: The elasticity image is configured based on the elasticity information of the region of interest set by the region-of-interest setting unit.
  • the composite image includes a composite image such as a composite image in which a tomographic image and an elastic image are displayed side by side, and a composite image in which both are displayed in an overlapping manner.
  • the elasticity information storage unit may calculate and store the elasticity information for the calculation region of the region of interest set by the region of interest setting unit.
  • the elasticity information calculation means can calculate elasticity information for a calculation area larger than the area of interest and store it in the elasticity information storage means.
  • a calculation area larger than the region of interest can be set up to a maximum field of view such as a tomographic image, but it is preferable to set the size of the calculation area according to a lesion site or an observation site.
  • the region of interest setting means can set the position and / or size of the region of interest.
  • tomographic image storage means for storing a plurality of the composite images in time series
  • the elasticity information storage means stores the elasticity information corresponding to the plurality of composite images in time series.
  • the freeze control means may be configured to display the tomographic image read from the composite image storage means on the image display means and to freeze the displayed composite image.
  • tomographic images, synthesized images and elasticity information are stored in time series in a cine memory, a frame memory or the like by performing a constant measurement, and the tomographic images or synthesized images in the cine memory are reproduced after the measurement,
  • the region-of-interest setting unit can set a plurality of regions of interest on the frozen composite image.
  • the elastic image constructing unit receives the elasticity information of the plurality of regions of interest from the elastic information storage unit. It can be configured to read out and compose elastic images of a plurality of regions of interest and output them to the image composition means.
  • the elastic image constructing unit converts strain information of the elastic information of the plurality of regions of interest set by the region of interest setting unit to the elasticity.
  • Normalization calculation means for reading out from the information storage means, obtaining an average value of the distortion information of the entire regions of interest, and normalizing the distortion information of the regions of interest using the obtained average value as a reference value
  • an elastic image of the plurality of regions of interest is constructed based on the distortion information computed by the normalization computing means, and output to the image synthesizing means.
  • distortion information is relative information for each region of interest, distortion information between different regions of interest cannot be compared as they are.
  • by normalizing distortion information of a plurality of regions of interest using an average value as a reference value the distortion information between different regions of interest can be grasped relatively, and thus can be compared.
  • a measurement region setting unit that sets the measurement regions on the plurality of regions of interest, respectively, and a ratio of the elastic information between the measurement regions are calculated.
  • Measurement area calculation means for displaying on the image display means. According to this, it is difficult to compare the elasticity information of the region of interest due to differences in hue, brightness, etc. of elastic images of a plurality of regions of interest set apart from each other, but if the ratio of elasticity information is displayed, the comparison is easy become.
  • the present invention it is possible to display an elastic image of a newly set region of interest without re-measurement even if the region of interest is changed on the frozen composite image.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied.
  • region calculated in the elasticity information calculating part of FIG. The figure which shows the relationship between the frame data of the tomographic image memorize
  • storage part The flowchart which shows the flow of the change process of the region of interest at the time of freezing of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. The figure for demonstrating the change state of the region of interest in the process of FIG.
  • the figure for demonstrating the change state of the region of interest in the process of FIG. The flowchart which shows the flow of the change process of the region of interest at the time of freezing of the ultrasonic diagnostic apparatus of 2nd Embodiment to which this invention is applied.
  • the figure for demonstrating the change state of the region of interest in the process of FIG. The figure explaining an example in the ROI setting part of the ultrasound diagnosing device of 3rd Embodiment to which this invention is applied.
  • the figure explaining the other example in the ROI setting part of 3rd Embodiment The figure explaining further another Example in the ROI setting part of 3rd Embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a calculation area calculated by the elastic information calculation unit of the present embodiment
  • FIG. 3 is stored in the cine memory of the present embodiment
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a region of interest change process performed by freezing a composite image according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a relationship between frame data of a tomographic image and elasticity information frame data stored in an elasticity information storage unit.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a state of interest change state in the process of FIG. 4, FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a first modification of the region of interest change process during freeze according to the present embodiment
  • FIG. FIG. 8 is a flowchart for explaining a modified example 2 of the region of interest changing process at the time of freezing according to the present embodiment of FIG. 1, and
  • FIG. Region of interest in processing It is a diagram for explaining a state.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 1 includes an ultrasound probe 12 that is used in contact with the subject 10 and a time interval between the subject 10 via the ultrasound probe 12.
  • a transmitter 14 that repeatedly transmits ultrasonic waves
  • a receiver 16 that receives time-series reflected echo signals generated from the subject 10
  • an ultrasonic transmission / reception controller 17 that controls the transmitter 14 and the receiver 16
  • a reception And a phasing addition unit 18 for phasing and adding the reflected echo received by the unit 16.
  • the ultrasonic probe 12 is formed by arranging a plurality of transducers, and has a function of transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject 10 via the transducers.
  • the transmission unit 14 generates a transmission pulse for generating an ultrasonic wave by driving the ultrasonic probe 12, and has a function of setting a convergence point of the transmitted ultrasonic wave to a certain depth. Yes.
  • the receiving unit 16 amplifies the reflected echo signal received by the ultrasonic probe 12 with a predetermined gain to generate an RF signal, that is, a received signal.
  • the phasing / adding unit 18 inputs the RF signal amplified by the receiving unit 16 and performs phase control, and forms an ultrasonic wave reception beam at one point or a plurality of convergence points to generate RF signal frame data. is there.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 1 has a gray-scale tomographic image of a subject, for example, a (black and white) tomographic image, based on RF signal frame data using the RF signal phased and added by the phasing adder 18 as frame data.
  • a tomographic image forming unit 20 as a tomographic image forming unit, a black and white scan converter 22 for converting an output signal of the tomographic image forming unit 20 to match a display of an image display 26 as an image display unit, and a tomographic image And an elasticity image (to be described later) are provided with a switching composition unit 24 as an image composition means for generating a composite image by changing the composition ratio.
  • the tomographic image construction unit 20 receives the RF signal frame data from the phasing addition unit 18 and performs signal processing such as gain correction, log compression, detection, contour enhancement, and filter processing to obtain tomographic image data. .
  • the black and white tomographic image output from the black and white scan converter 22 is input to the switching composition unit 24.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 stores the RF signal frame data output from the phasing addition unit 18, and an RF frame data selection unit 28 that selects two pieces of frame data having different measurement times, and the subject 10
  • a displacement measuring unit 30 that measures the displacement of the tissue of the body, and elastic information calculation as elastic information calculating means for obtaining elastic frame data that is elastic information such as strain, elastic modulus, viscosity, etc. from the displacement information measured by the displacement measuring unit 30 Unit 32, an elastic information storage unit 33 as an elastic information storage means for storing the elastic information calculated by the elastic information calculation unit 32, and a color elastic image (hereinafter simply referred to as an elastic image) from the elastic information storage unit 33.
  • An elastic image forming unit 34 as an elastic image forming unit to be configured, and a color scan converter 36 for converting an output signal of the elastic image forming unit 34 so as to match the display form of the image display 26 are provided.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is provided with a pressure measurement unit 101, and a pressure sensor provided around the ultrasonic transmission / reception surface of the probe 12 detected by the pressure gauge side unit 101. Based on a detection signal (not shown), the elasticity information calculation unit 32 calculates a stress at a measurement point inside the subject 10.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can superimpose a black and white tomographic image and a color elastic image on the switching composition unit 24 and the image display 26 or display them in parallel.
  • the cine memory 100 constitutes an image storage means, and the tomographic image and / or the elasticity image synthesized by the switching synthesizer 24 is stored as image frame data.
  • the cine memory 100 is configured to be able to transfer the selected image data to a recording medium (not shown) such as an MO.
  • the RF signal frame data selection unit 28 stores a plurality of RF signal frame data from the phasing addition unit 18, and selects one set, that is, two RF signal frame data having different measurement times from the stored RF signal frame data group To do. For example, the RF signal frame data selection unit 28 sequentially stores, in the RF frame data selection unit 28, the RF signal frame data generated based on the time series, that is, the frame rate of the image, from the phasing addition unit 18, and the stored RF At the same time as selecting the signal frame data (N) as the first data, 1 from the RF signal frame data group (N-1, N-2, N-3... NM) stored in the past in time. Select two RF signal frame data (X).
  • N, M, and X are index numbers assigned to the RF signal frame data, and are natural numbers.
  • the displacement measuring unit 30 performs one-dimensional or two-dimensional correlation processing from the selected set of data, that is, the RF signal frame data (N) and the RF signal frame data (X), and the tissue corresponding to each point of the tomographic image.
  • a one-dimensional or two-dimensional displacement distribution relating to the displacement and movement vector in, that is, the direction and magnitude of the displacement is obtained.
  • a known method such as a block matching method or a correlation method is used for detection of the movement vector.
  • the block matching method divides an image into blocks consisting of, for example, N ⁇ N pixels, focuses on the block in the region of interest, searches the previous frame for the block closest to the block of interest, With reference to it, predictive coding, that is, processing for determining the sample value by the difference is performed.
  • the elasticity information calculation unit 32 Based on the measurement value output from the displacement measurement unit 30, for example, a movement vector, the elasticity information calculation unit 32 obtains distortion at each measurement point in the calculation region larger than the set region of interest, and generates distortion frame data. And stored in the elasticity information storage unit 33. Further, the elastic information calculation unit 32 calculates the elastic modulus of the tissue at each measurement point in the calculation region based on the strain and the pressure (stress) at each measurement point output from the pressure measurement unit 101, and the elastic modulus frame Data is generated and stored in the elastic information storage unit 33.
  • the strain is calculated by spatially differentiating the movement amount of the tissue, for example, the displacement.
  • the Young's modulus is a ratio of a simple tensile stress applied to the object and a strain generated in parallel with the tension.
  • the elastic information storage unit 33 stores elastic frame data such as strain and elastic modulus calculated by the elastic information calculation unit 32.
  • the elasticity information is information indicating the hardness or softness of the tissue, and is, for example, a physical quantity such as a displacement amount, a strain quantity, an elastic modulus, or a coefficient correlated with these physical quantities.
  • the elasticity image construction unit 34 includes a frame memory and an image processing unit, and secures elasticity information output in time series from the elasticity information calculation unit 32 in the frame memory. Image processing is performed.
  • the color scan converter 36 has a function of adding hue information to the elasticity information from the elasticity image construction unit 34. That is, based on the elasticity information, for example, the light is converted into three primary colors, that is, red (R), green (G), and blue (B).
  • the distortion at each measurement point using the average distortion value of the entire region of interest as a reference value, and convert the hue of the measurement point with high distortion into a red code, and simultaneously change the hue of the measurement point with low distortion into the blue code.
  • a black and white scan converter can be used in place of the color scan converter 36.
  • the distribution of the distortion can be expressed by brightening the brightness of the area where the distortion is large and darkening the brightness of the area where the distortion is small.
  • the switching composition unit 24 includes a frame memory, an image processing unit, and an image selection unit.
  • the frame memory stores tomographic image data from the monochrome scan converter 22 and elastic image data from the color scan converter 36.
  • the image processing unit synthesizes the tomographic image data and the elasticity image data secured in the frame memory, for example, by changing the composition ratio.
  • the composite image includes a composite image such as a composite image in which the tomographic image and the elastic image are displayed side by side, and a composite image in which the tomographic image and the elastic image are displayed in an overlapping manner.
  • the luminance information and hue information of each pixel of the composite image is obtained by adding the information of the black and white tomographic image and the color elastic image at the composite ratio.
  • the image selection unit selects an image to be displayed on the image display 26 from the tomographic image data and elasticity image data in the frame memory and the composite image data of the image processing unit.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes a control unit 110 that controls each unit inside the apparatus.
  • the control unit 110 includes a first ROI setting unit 38 as a region of interest setting means for setting a region of interest (hereinafter referred to as ROI) that is a region for generating an elastic image. Further, the control unit 110 is configured to have a function of a freeze control unit that controls reading of the frame memory of the cine memory 100 or the switching composition unit 24 based on an input command and freezes the composite image. .
  • the first feature of the present invention includes a freeze control unit that freezes the composite image, and a region-of-interest setting unit (second ROI setting unit 39) that sets a region of interest on the frozen composite image.
  • the image construction unit 34 constructs an elasticity image based on the elasticity information of the region of interest set by the region of interest setting unit (second ROI setting unit 39).
  • the second feature of the present invention is that, in addition to the first feature, a measurement area setting unit 40 and a measurement calculation unit 42 provided in the control unit 110 are provided.
  • the second feature will be described in a second embodiment described later.
  • the elastic information calculation unit 32 and the elastic information storage unit 33 according to the first feature have the configuration as described above.
  • the second ROI setting unit 39 is a region-of-interest changing unit that changes the ROI set by the first ROI setting unit 38 displayed on the frozen composite image displayed on the image display 26.
  • the elasticity image construction unit 34 takes in the coordinate data of the ROI changed by the second ROI setting unit 39, reads the elasticity information of the area corresponding to the coordinate data from the elasticity information storage unit 33, and changes the ROI after the change. An elastic image is generated. As a result, the composite image of the changed elasticity image of the ROI is displayed on the image display 26 via the color scan converter 36 and the switching composition unit 24.
  • the ROI 51 is set by the first ROI setting unit 38 of the control unit 110 on the tomographic image 50 from the monochrome scan converter 22 as shown in FIG.
  • a large area set in advance is set as the calculation area 52, and the strain and elastic modulus of the tissue corresponding to each measurement point on the tomographic image of the calculation area 52 are calculated, and elasticity information based on the strain and elastic modulus, That is, elastic frame data is generated and output to the elastic information storage unit 33.
  • the elasticity image configuration unit 34 configures (generates) an elasticity image of the set ROI 51, and outputs the generated elasticity image to the switching synthesis unit 24. ing.
  • the cine memory 100 sequentially converts tomographic image data output from the monochrome scan converter 22 into tomographic image frame data (Px- (n-1), Px- (n-2)) in units of frames. , Px ⁇ (n ⁇ 3),..., Pi,..., Px) are stored (where n, i, and x are natural numbers).
  • the elasticity information storage unit 33 includes elasticity information frame data (Dx ⁇ (n ⁇ 1), Dx ⁇ (n) composed of elasticity information associated with the tomographic image frame data stored in the cine memory 100 by time data. -2), Dx- (n-3),..., Di,.
  • Elastic information frame data (Dx- (n-1), Dx- (n-2), Dx- (n-3), ..., Di, ..., Dx) It corresponds to image frame data (Px- (n-1), Px- (n-2), Px- (n-3), ..., Pi, ..., Px), but elasticity information is When the calculation is performed every several frames, not between adjacent frames, the most recent past elasticity information frame data in time is handled as corresponding to the tomographic image frame data. In other words, elasticity information is calculated by selecting two RF signal frame data with different measurement times from a group of RF signal frame data stored in the past in time. This is because the frame data is not necessarily a set of adjacent RF signal frame data.
  • the latest output from the frame memory of the switching composition unit 24 to the image display 26 is performed during real-time measurement.
  • the tomographic image Px and the elastic image Dx are displayed as a freeze image. Further, not only at the time of real-time measurement, the image frame data stored in the cine memory 100 can be reproduced and displayed on the image display 26 in accordance with a command input from the control unit 110.
  • Elasticity information Dx is calculated for the calculation area 52 that is larger than the ROI 51, as described in FIG.
  • the elasticity image construction unit 34 freezes, for example, a composite image at the time of real-time measurement. Then, on the frozen composite image, the changed ROI 51a corresponding to the frozen composite image is displayed based on the instruction to change (position or / and size) the ROI 51 from the second ROI setting unit 39. .
  • the elasticity image construction unit 34 uses the elasticity information Dx in the calculation area 52 stored in the elasticity information storage unit 33 based on the coordinate data of the ROI 51a input from the second ROI setting unit 39. An image is constructed and output to the color scan converter 36. Thus, the changed elasticity image of the ROI 51a is displayed on the image display 26.
  • the elasticity information of the region corresponding to the ROI 51a of the frozen composite image is read from the elastic storage unit 33 even when the image frame data stored in the cine memory 100 is reproduced and displayed, not at the time of real-time measurement. Thus, the elastic image of the image display 26 is changed.
  • control unit 110 changes the position and size of the ROI 51a by the second ROI setting unit 39 in the display state of the frozen composite image. Specifically, control unit 110 determines whether or not there is a freeze instruction from an input unit (not shown) (step S1). When there is a freeze instruction, the control unit 110 freezes the composite image when the freeze instruction is input when the composite image stored in the cine memory 100 is reproduced and displayed on the image display 26 (step S2). Next, the position and size of the ROI 51a on the freeze composite image are changed and displayed based on a command input from the second ROI setting unit 39 to the image display 26 (step S3).
  • the elasticity image construction unit 34 based on the coordinate data of the changed ROI 51a input from the second ROI setting unit 39, the changed position and / or the ROI 51a in the calculation area 52 from the elasticity information storage unit 33.
  • elasticity information on the size is read (step S4), and an elasticity image in the changed ROI 51a is constructed based on the read elasticity information (step S5).
  • the ROI 51a after the change from the ROI 51 before the change on the tomographic image 50
  • the change in the display state The elasticity image construction unit 34 constructs an elasticity image corresponding to the ROI 51a using the elasticity information in the calculation area 52 stored in the elasticity information storage unit 33.
  • the elasticity image constructed by the elasticity image construction unit 34 is added and synthesized by the switching synthesis unit 24 and displayed on the screen display 26.
  • a desired change is made according to the position and / or size change information of the ROI
  • the region can be set as a new region of interest. This makes it possible to construct an elastic image in the changed ROI 51a, and to obtain detailed information on the hardness or softness of the tissue of the changed region of interest.
  • the elasticity information is calculated for the calculation area 52 larger than the set ROI 51 and stored in the elasticity information storage unit 33.
  • the elasticity information of the changed ROI 51a is read from the elasticity information storage unit 33 by the elasticity image construction unit 34.
  • the elasticity image of the changed ROI 51a is constructed, and the composite image is constructed and displayed.
  • the composite image stored in the cine memory 100 is repeatedly displayed as a moving image on the image display 26, and an appropriate diagnosis is performed by giving a freeze instruction at an appropriate timing when the composite image is to be observed in detail. It can be carried out.
  • ROI 51 is changed on the frozen composite image, new ROI 5a and ROI 51b are set, and distortion information of the two ROI 5a and ROI 51b is normalized so that they can be relatively compared.
  • the second ROI setting unit 39 adds a plurality of ROIs 5a, ROIs 51b, etc. on the frozen composite image, and changes / sets the positions and / or sizes of the plurality of ROIs 5a, ROIs 51b. Since the processing flow is almost the same as that in FIG. 4, only different points will be described.
  • control unit 110 outputs the ROI position and / or size information set by the second ROI setting unit 39 to the elastic image construction unit 34, thereby generating an ROI 51 Is changed (step S3a).
  • control unit 110 determines whether there is an additional ROI (step S8). If there is an ROI to be added, the control unit 110 returns to step S3a, and if there is no ROI to be added, ends the process. Thereby, as shown in FIG. 7, control unit 110 sets (changes) a plurality of ROIs 51a and 51b. Other processes are the same as those in FIG.
  • the elastic image composing unit 34 composes an elastic image corresponding to each region.
  • the constructed elasticity image is added and synthesized by the switching synthesizer 24 and displayed on the screen display 26.
  • a normalization calculation unit is provided in the elastic image configuration unit 34, and the normalization calculation unit stores strain information in the elastic information of the ROIs 51a and 51b set by the second ROI setting unit 39 as an elastic information storage unit. Read from 33. Then, the average value of the distortion information of the two ROIs 51a and 51b is obtained, and the distortion information of the two ROIs 51a and 51b is normalized using the obtained average value as a reference value. Based on the distortion information of the two ROIs 51a and 51b calculated by the normalization calculation unit, elastic images of the respective ROIs 51a and 51b are constructed and output to the image synthesizing means.
  • the distortion image represents the relative elasticity of each measurement point within one ROI
  • absolute elasticity cannot be recognized, but the distortion images obtained by normalizing the distortion of the two parts are compared.
  • the elasticity of the lesion site can be relatively recognized.
  • fat is a constant strain information with little individual difference, so by setting one ROI in the fat layer and setting the other ROI as the lesion site, the distortion of the lesion site is evaluated with considerable accuracy. be able to. Further, by setting one ROI as a lesion site and setting the other ROI as a different site in the lesion site, the difference in elasticity within the same lesion site can be objectively evaluated.
  • the description has focused on making the changed ROI 51a larger than the original ROI 51, but the present invention is not limited to this, and the changed ROI 51a on the frozen composite image is changed to the original ROI 51a. It is also possible to set a smaller size. According to this, since a strain distribution image in the ROI can be obtained, the tissue hardness can be observed and diagnosed in more detail.
  • the present embodiment corresponds to the second feature of the present invention.
  • the measurement area setting unit 40 provided in the control unit 110 and the measurement area calculation unit are provided. 42 is provided.
  • the measurement area setting unit 40 sets a measurement area in each of a plurality of ROIs displayed on the frozen composite image, and outputs coordinate data of these measurement areas to the measurement calculation unit 42. Yes.
  • the measurement calculation unit 42 reads the elasticity information of the areas corresponding to the set measurement areas from the elasticity information storage unit 33, and calculates the ratio of the elasticity information between the measurement areas based on the elasticity information of the measurement areas.
  • the calculation result is output to the image display 26 and displayed numerically.
  • the control unit 110 sets measurement areas 55A and 55B as shown in FIG. 9 on the plurality of ROIs 51a and 51b (step S10). .
  • the measurement calculation unit 44 calculates the average values “A” and “B” and the ratio “A / B” of the distortions in the respective measurement regions 55A and 55B (step S11), and calculates the calculation results of the image display 26. A numerical value is displayed in the display area 56 (step S12).
  • this measurement is performed by setting each notable measurement area in a pinpoint manner on a plurality of non-adjacent ROIs without performing re-measurement.
  • the strain value in the fat tissue is substantially constant because there is almost no tissue individual difference in strain in the fat tissue. Therefore, based on the strain “B” in the measurement region on ROI51b (adipose tissue), the ratio “A / B” with the strain value “A” in the measurement region of ROI51a (target tissue) is calculated and calculated.
  • the ratio “A / B” with the strain value “A” in the measurement region of ROI51a (target tissue) is calculated and calculated.
  • the ratio of elasticity information is calculated between a plurality of measurement areas respectively set on a plurality of ROIs, and the ratio is displayed on the image display 26.
  • the hardness between the measurement regions of a plurality of tissues can be obtained with high accuracy, and their elasticity information, for example, the strain ratio can be displayed on the composite image. Can be evaluated.
  • the first ROI setting unit 38 sets the ROI 51 manually or automatically in accordance with a predetermined tissue (for example, plaque formed on the vascular wall of the carotid artery).
  • a predetermined tissue for example, plaque formed on the vascular wall of the carotid artery.
  • the outer frame of the plaque 200 may be specified using the characteristics of the plaque 200.
  • the characteristic of the plaque 200 is, for example, the characteristic that it is on the surface of the wall of the carotid artery and that there is no Doppler signal that is a blood flow signal.
  • the luminance distribution in the thickness direction of the wall of the tomographic image data is acquired.
  • the maximum point having the maximum luminance of the luminance distribution is set as the outer membrane reference point
  • the second maximum point that appears on the inner side (blood flow side) from the outer membrane reference point is set as the intimal reference point. Recognize a tissue with high brightness inside (blood flow side) from the intima reference point. Furthermore, an area where there is no Doppler signal in the recognized tissue with high brightness is recognized as the plaque 200, and the outer frame of the plaque 200 is specified.
  • the outer frame is the boundary of ROI51.
  • the first ROI setting unit 38 has a plurality of, for example, five ROI-A, ROI-B, ROI-, inside a predetermined tissue (for example, plaque formed on the vascular wall of the carotid artery) 200.
  • C, ROI-D, ROI-E can be set.
  • ROI-A has a luminance range of 1-30
  • ROI-B has a luminance range of 31-60
  • ROI-C has a luminance range of 61-90
  • ROI-D has a luminance range of 91-120.
  • ROI-E is in the range of brightness 121-150.
  • ROI-A to ROI-E can be automatically set based on the luminance of the tomographic image data, and a detailed diagnosis can be made by a plurality of elastic images inside the plaque 200.
  • ROI-A is described as “A” and “ROI-” is omitted.
  • the first ROI setting unit 38 can set a plurality of ROIs on the surface of the plaque 200 as shown in FIG.
  • the operator uses the first ROI setting unit 38 to specify the outer frame of the plaque of the tomographic image.
  • the first ROI setting unit 38 sets a plurality of rectangular ROI-A to ROI-F along the outer frame of the identified plaque 200.
  • a Doppler signal a boundary between a portion where there is no blood flow signal and a portion where there is a blood flow signal is analyzed as the surface of the plaque 200, and ROI-A to ROI-F are set at the boundary. Therefore, no ROI is set between the plaque 200 having no blood flow signal and the wall having no blood flow signal.
  • the ROI is set only on the surface of the plaque 200, and a detailed diagnosis can be performed by a plurality of elastic images near the surface of the plaque 200.
  • “ROI-A” is written as “A” and “ROI-” is omitted.
  • 1 ultrasonic diagnostic device 10 subject, 12 ultrasonic probe, 20 tomographic image construction unit, 22 monochrome scan converter, 24 switching composition unit, 26 image display, 28 RF frame data selection unit, 30 displacement measurement unit, 32 Elastic information calculation unit, 33 Elastic information storage unit, 34 Elastic image configuration unit, 36 Color scan converter, 38 First ROI setting unit, 39 Second ROI setting unit, 40 Measurement area setting unit, 42 Measurement calculation unit, 100 Cine memory, 101 Pressure gauge side, 110 Control unit

Abstract

　フリーズ画像上で関心領域(ROI)を変更しても、再計測することなく、変更後のROIの弾性画像を表示できるようにする。超音波診断装置1は、第1のROI設定部38と第2のROI設定部39とを有する制御部110を備えている。弾性情報演算部32は、制御部110の第1のROI設定部38によりROIが設定されると、ROIよりも大きい領域を演算領域とし、演算領域の断層画像上の各計測点に対応する組織の歪みや弾性率等を演算し、歪みや弾性率等に基づく弾性情報を生成し、弾性情報記憶部33に出力する。制御部110は、フリーズ画像表示状態において第2のROI設定部39によりROIの位置及び／又はサイズを変更する。弾性画像構成部34は、変更されたROIに対応する弾性情報を弾性情報記憶部33から読み出して、変更後のROIの弾性画像を形成して画像表示器26に表示する。

Description

超音波診断装置
　本発明は、超音波診断装置に係り、被検体内の撮像対象部位の断層画像及び生体組織の硬さ又は軟らかさを示す弾性画像を表示する機能を備えた超音波診断装置に関する。
　超音波診断装置は、超音波探触子により被検体内部に超音波を送信し、被検体内部から組織各部の音響インピーダンスに応じた超音波の反射エコー信号を受信し、例えば超音波断層像等の断層画像を構成して診断用に表示するものである。
　また、手動又は機械的な方法により超音波探触子で被検体を圧迫して超音波受信信号を計測し、計測時間が異なる2つの超音波受信信号のフレームデータに基づいて圧迫により生じた生体各部の変位を求め、その変位データに基づいて生体組織の硬さ又は軟らかさを示す弾性画像を生成して表示することが行われている(例えば、特許文献1)。
　また、操作者が設定した関心領域について弾性情報を演算し、その弾性情報に基づいて弾性画像を生成し、断層画像と弾性画像とを表示するようにしている(例えば、特許文献2)。
　特に詳細な診断を行う必要があるときは、例えば、断層画像と弾性画像とからな合成画像をフリーズさせ、そのフリーズされた合成画像により患部等の関心部位を観察することが行われている。
特開2002-304399号公報 特開2007-167291号公報
　ところで、例えばフリーズされた合成画像により病変部位等の観察を行う場合、設定した関心領域から外れた組織の部位の弾性情報と比較観察したい場合がある。この場合、フリーズされた合成画像上で関心領域を移動したり、大きさを変更して対比観察したい部位を含むように関心領域を変更することが考えられる。
　しかし、特許文献1等の従来技術によれば、弾性情報は変更前の関心領域についてしか求められていないから、関心領域を変更しただけでは、変更後の関心領域の弾性画像を構成できない。
　本発明が解決しようとする課題は、フリーズされた合成画像上で関心領域を変更しても、再計測することなく、新たに設定された関心領域の弾性画像を表示できるようにすることにある。
　本発明は、被検体との間で超音波を送受する超音波探触子により受信された反射エコー信号に基づいて断層画像を構成する断層画像構成部と、前記反射エコー信号に基づいて前記被検体の断層部位における弾性情報を演算する弾性情報演算部と、前記弾性情報に基づいて弾性画像を構成する弾性画像構成部と、前記断層画像と前記弾性画像とからなる合成画像を生成する画像合成部と、前記合成画像を表示する画像表示部とを備えた超音波診断装置を前提構成とする。
　特に、上記課題を解決するため、前記合成画像をフリーズさせるフリーズ制御部と、前記フリーズされた前記合成画像上に関心領域を設定する関心領域設定部とを設け、前記弾性画像構成部は、前記関心領域設定部が設定した関心領域の前記弾性情報に基づいて前記弾性画像を構成することを特徴とする。
　このように、例えば、リアルタイム計測中に詳細観察したい合成画像が表示されたときにフリーズさせ、そのフリーズされた合成画像上の関心領域を変更すると、弾性画像構成手段により変更後の関心領域の弾性情報に基づいて、変更後の関心領域の弾性画像が構成されて、合成画像が構成表示される。
　ここで、合成画像は、断層画像と弾性画像を並べて表示する合成画像、両者を重ねて表示する合成画像などの合成画像を含む。これにより、フリーズされた合成画像上で関心領域を変更しても、再計測することなく、新たに設定された関心領域の弾性画像を表示できるから、使い勝手を向上することができる。
　また、前記関心領域設定部により設定された前記関心領域の演算領域について前記弾性情報を演算して格納する前記弾性情報格納部を備えてもよい。
　ここで、弾性情報演算手段は、関心領域よりも大きい演算領域について弾性情報を演算して弾性情報格納手段に格納することができる。また、関心領域よりも大きい演算領域は、最大で断層画像等の視野領域まで拡大設定することができるが、病変部位又は観察部位に応じて演算領域の大きさを設定することが好ましい。また、関心領域設定手段は、関心領域の位置及び／又は大きさを設定することができる。
　この場合において、複数の前記合成画像を時系列的に格納する断層画像格納手段を設けるとともに、前記弾性情報格納手段は複数の前記合成画像に対応する前記弾性情報を時系列的に格納するものとされ、前記フリーズ制御手段は、前記合成画像格納手段から読み出した断層画像を前記画像表示手段に表示させると共に、該表示された合成画像をフリーズさせる構成とすることができる。これによれば、一定の計測を行なって断層画像、合成画像及び弾性情報をシネメモリやフレームメモリ等に時系列的に記憶しておき、その計測後にシネメモリ等の断層画像あるいは合成画像を再生し、詳細観察したい合成画像をフリーズさせ、そのフリーズされた合成画像上で関心領域を設定することにより、再計測することなく、対比観察したい複数の部位の弾性画像が表示されるから、使い勝手を向上できる。
　また、前記関心領域設定手段は、フリーズされた合成画像上に複数の関心領域を設定することができ、この場合は、弾性画像構成手段は、複数の関心領域の弾性情報を弾性情報格納手段から読み出して、複数の関心領域の弾性画像を構成して、画像合成手段に出力する構成とすることができる。
　さらに、フリーズされた合成画像上に複数の関心領域を設定した場合、前記弾性画像構成手段は、前記関心領域設定手段が設定した前記複数の関心領域の前記弾性情報のうちの歪み情報を前記弾性情報格納手段から読み出して、前記複数の関心領域全体の前記歪み情報の平均値を求め、該求めた平均値を基準値として複数の前記関心領域の前記歪み情報を正規化する正規化演算手段を備え、該正規化演算手段により演算された前記歪み情報に基いて前記複数の関心領域の弾性画像を構成して、前記画像合成手段に出力する構成とすることができる。通常、歪み情報は関心領域ごとの相対的な情報であるから、異なる関心領域間の歪み情報はそのままでは対比できない。この点、複数の関心領域の歪み情報を平均値を基準値として正規化することにより、異なる関心領域間の歪み情報を相対的に把握できるから、対比することができる。
　また、フリーズされた合成画像上に複数の関心領域を設定した場合、前記複数の関心領域上に計測領域をそれぞれ設定する計測領域設定手段と、前記計測領域間の前記弾性情報の比を演算して前記画像表示手段に表示する計測領域演算手段とを備えて構成することができる。これによれば、離れて設定される複数の関心領域の弾性画像の色相や輝度等の違いにより注目部位の弾性情報を比較するのは難しいが、弾性情報の比が表示されれば比較が容易になる。
　本発明によれば、フリーズされた合成画像上で関心領域を変更しても、再計測することなく、新たに設定された関心領域の弾性画像を表示ことができるという効果がある。
本発明を適用した第1の実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図 図1の弾性情報演算部にて演算する演算領域を説明する図 図1のシネメモリに記憶される断層画像のフレームデータと弾性情報記憶部記憶される弾性情報のフレームデータの関係を示す図 図1の超音波診断装置のフリーズ時の関心領域の変更処理の流れを示すフローチャート 図4の処理における関心領域の変更状態を説明するための図 図1の超音波診断装置のフリーズ時の関心領域の変更処理の流れの変形例を示すフローチャート 図6の処理における関心領域の変更状態を説明するための図 本発明を適用した第2の実施形態の超音波診断装置のフリーズ時の関心領域の変更処理の流れを示すフローチャート 図8の処理における関心領域の変更状態を説明するための図 本発明を適用した第3の実施の形態の超音波診断装置のROI設定部における一例を説明する図 第3の実施の形態のROI設定部における他の例を説明する図 第3の実施の形態のROI設定部におけるさらに他の実施例を説明する図
　以下、本発明を適用してなる超音波診断装置を実施形態に基いて説明する。
　(第1の実施形態)
　本発明を適用してなる超音波診断装置の第1の実施形態について、図1乃至図9を用いて説明する。図1は本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図、図2は本実施形態の弾性情報演算部にて演算する演算領域を説明する図、図3は本実施形態のシネメモリに記憶される断層画像のフレームデータと弾性情報記憶部記憶される弾性情報のフレームデータの関係を示す図、図4は本実施形態における合成画像をフリーズして行う関心領域の変更処理の流れを示すフローチャート、図5は図4の処理における関心領域の変更状態を説明するための図、図6は本実施形態のフリーズ時の関心領域の変更処理の流れの変形例1を示すフローチャート、図7は図6の処理における関心領域の変更状態を説明するための図、図8は図1の本実施形態のフリーズ時の関心領域の変更処理の流れの変形例2を示すフローチャート、図9は図8の処理における関心領域の変更状態を説明するための図である。
　図1に示すように、超音波診断装置1には、被検体10に当接させて用いる超音波探触子12と、超音波探触子12を介して被検体10に時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信する送信部14と、被検体10から発生する時系列の反射エコー信号を受信する受信部16と、送信部14と受信部16を制御する超音波送受信制御部17と、受信部16で受信された反射エコーを整相加算する整相加算部18と、が備えられている。
　超音波探触子12は、複数の振動子を配設して形成されており、被検体10に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。送信部14は、超音波探触子12を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成するとともに、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。受信部16は、超音波探触子12で受信した反射エコー信号について所定のゲインで増幅してRF信号すなわち受波信号を生成するものである。整相加算部18は、受信部16で増幅されたRF信号を入力して位相制御し、一点又は複数の収束点に対し超音波受波ビームを形成してRF信号フレームデータを生成するものである。
　また、超音波診断装置1には、整相加算部18にて整相加算されたRF信号をフレームデータとしたRF信号フレームデータに基づいて、被検体の濃淡断層画像、例えば(白黒)断層画像を構成する断層画像構成手段としての断層画像構成部20と、断層画像構成部20の出力信号を画像表示手段としての画像表示器26の表示に合うように変換する白黒スキャンコンバータ22と、断層画像と弾性画像(後述)とを合成割合を変更して合成画像を生成する画像合成手段としての切替合成部24が設けられている。
　断層画像構成部20は、整相加算部18からのRF信号フレームデータを入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行い、断層画像データを得るものである。白黒スキャンコンバータ22から出力される白黒の断層画像は、切替合成部24に入力される。
　また、超音波診断装置1には、整相加算部18から出力されるRF信号フレームデータを記憶し、計測時間が異なる2枚のフレームデータを選択するRFフレームデータ選択部28と、被検体10の組織の変位を計測する変位計測部30と、変位計測部30で計測された変位情報から歪み又は弾性率、粘性等の弾性情報である弾性フレームデータを求める弾性情報演算手段としての弾性情報演算部32と、弾性情報演算部32で演算した弾性情報を格納する弾性情報格納手段としての弾性情報記憶部33と、弾性情報記憶部33からカラーの弾性画像(以下、単に弾性画像と記す)を構成する弾性画像構成手段としての弾性画像構成部34と、弾性画像構成部34の出力信号を画像表示器26の表示形態に合うように変換するカラースキャンコンバータ36と、が備えられている。
　なお、弾性情報演算部32が弾性率を求める場合は、各計測点における応力データが必要である。そこで、弾性率を求めるために、超音波診断装置1には、圧力計測部101が設けられ、圧力計側部101が検出する探触子12の超音波送受面の周囲に設けられた圧力センサ(図示せず)の検出信号に基づいて、弾性情報演算部32は被検体10内部の計測点における応力を演算するようになっている。
　また、超音波診断装置1は、切替合成部24及び画像表示器26により白黒の断層画像とカラーの弾性画像を重ね合わせたり、並列に表示させたりすることができる。また、シネメモリ100は、画像格納手段を構成するものであり、切替合成部24で合成された断層画像及び／又は弾性画像が画像フレームデータとして記憶されるようになっている。なお、シネメモリ100は、選択された画像データをMＯなどの記録メディア(図示せず)へ転送することが可能に構成されている。
　RF信号フレームデータ選択部28は、整相加算部18からの複数のRF信号フレームデータを格納し、格納されたRF信号フレームデータ群から1組すなわち計測時間が異なる2つのRF信号フレームデータを選択する。例えば、RF信号フレームデータ選択部28は、整相加算部18から時系列すなわち画像のフレームレートに基づいて生成されるRF信号フレームデータをRFフレームデータ選択部28に順次記憶し、記憶されたRF信号フレームデータ(N)を第1のデータとして選択すると同時に、時間的に過去に記憶されたRF信号フレームデータ群(N-1、N-2、N-3・・・N-M)の中から1つのRF信号フレームデータ(X)を選択する。なお、ここでN、M、XはRF信号フレームデータに付されたインデックス番号であり、自然数とする。
　変位計測部30は、選択された1組のデータすなわちRF信号フレームデータ(N)及びRF信号フレームデータ(X)から1次元或いは2次元相関処理を行って、断層画像の各点に対応する組織における変位や移動ベクトルすなわち変位の方向と大きさに関する1次元又は2次元変位分布を求める。ここで、移動ベクトルの検出には、例えばブロックマッチング法や相関法などの周知の手法を用いる。例えば、ブロックマッチング法は、画像を例えばN×N画素からなるブロックに分け、関心領域内のブロックに着目し、着目しているブロックに最も近似しているブロックを前のフレームから探し、これを参照して予測符号化すなわち差分により標本値を決定する処理を行う。
　弾性情報演算部32は、変位計測部30から出力される計測値、例えば移動ベクトルに基いて、設定された関心領域よりも大きい演算領域の各計測点の歪みを求め、歪みフレームデータを生成して弾性情報記憶部33に記憶させるようになっている。また、弾性情報演算部32は、歪みと、圧力計測部101から出力される各計測点の圧力(応力)に基いて、演算領域の各計測点の組織の弾性率を演算し、弾性率フレームデータを生成して弾性情報記憶部33に記憶させるようになっている。
　このとき、歪みは、組織の移動量、例えば変位を空間微分することによって算出される。また、弾性率は、圧力の変化を歪みの変化で除することによって計算される。例えば、変位計測部30により計測された変位をL(X)、圧力計測部101により計測された圧力をP(X)とすると、歪み値ΔS(X)は、L(X)を空間微分することによって算出することができるから、ΔS(X)＝ΔL(X)／ΔXという式を用いて求められる。また、弾性率の一例としてのヤング率Ym(X)は、Ym＝(ΔP(X))／ΔS(X)という式によって算出される。このヤング率Ymから断層画像の各点に相当する組織の弾性率が求められるので、2次元の弾性情報を連続的に得ることができる。なお、ヤング率とは、物体に加えられた単純引張り応力と、引張りに平行に生じるひずみに対する比である。
　弾性情報記憶部33は、弾性情報演算部32によって演算された歪みや弾性率などの弾性フレームデータを記憶するものである。なお、弾性情報は、組織の硬さ又は軟らかさを示す情報であって、例えば、変位量、歪み量、弾性率等の物理量や、これら物理量と相関のある係数等である。
　弾性画像構成部34は、フレームメモリと画像処理部とを含んで構成されており、弾性情報演算部32から時系列に出力される弾性情報をフレームメモリに確保し、確保された弾性情報に対し画像処理を行うものである。
　カラースキャンコンバータ36は、弾性画像構成部34からの弾性情報に色相情報を付与する機能を有したものである。つまり、弾性情報に基づいて、例えば光の3原色すなわち赤(R)、緑(G)、青(B)に変換するものである。
　例えば、関心領域全体の歪みの平均値を基準値として各計測点での歪みを正規化して、歪みが大きい計測点の色相を赤色コードに変換すると同時に、歪みが小さい計測点の色相を青色コードに変換して歪みの分布を表す。なお、カラースキャンコンバータ36に代えて、白黒スキャンコンバータを用いることができる。この場合は、歪みが大きく計測された領域は輝度を明るく、逆に歪みが小さく計測された領域は輝度を暗くすることにより、歪みの分布を表すことができる。
　切替合成部24は、フレームメモリと、画像処理部と、画像選択部とを備えて構成されている。ここで、フレームメモリは、白黒スキャンコンバータ22からの断層画像データとカラースキャンコンバータ36からの弾性画像データとを格納するものである。また、画像処理部は、フレームメモリに確保された断層画像データと弾性画像データとを、例えば合成割合を変更して合成するものである。合成画像は、断層画像と弾性画像を並べて表示する合成画像、断層画像と弾性画像を重ねて表示する合成画像などの合成画像を含む。合成画像の各画素の輝度情報及び色相情報は、白黒断層画像とカラー弾性画像の各情報を合成割合で加算したものとなる。さらに、画像選択部は、フレームメモリ内の断層画像データと弾性画像データ及び画像処理部の合成画像データのうちから画像表示器26に表示する画像を選択するものである。
　超音波診断装置1は、装置内部の各部を制御する制御部110を備えている。制御部110は、弾性画像を生成する領域である関心領域(以下、ROI)を設定する関心領域設定手段としての第1のROI設定部38を備えて構成されている。また、制御部110は、入力される指令に基いて、シネメモリ100あるいは切替合成部24のフレームメモリの読み出しを制御して、合成画像をフリーズさせるフリーズ制御手段の機能を有して構成されている。
　次に、本実施形態の特徴部の構成について説明する。本発明の第1の特徴部は、合成画像をフリーズさせるフリーズ制御部と、フリーズされた合成画像上に関心領域を設定する関心領域設定部(第2のROI設定部39)とを設け、弾性画像構成部34は、関心領域設定部(第2のROI設定部39)が設定した関心領域の弾性情報に基づいて弾性画像を構成する。
　また、本発明の第2の特徴部は、第1の特徴に加えて、制御部110に設けられた計測領域設定部40と、計測演算部42を備えたことにある。第2の特徴については、後述の第2の実施形態において説明する。
　第1の特徴に係る弾性情報演算部32及び弾性情報記憶部33は、上述したとおりの構成を有している。また、第2のROI設定部39は、画像表示器26に表示されたフリーズされた合成画像に表示された第1のROI設定部38で設定されたROIを変更する関心領域変更手段である。弾性画像構成部34は、第2のROI設定部39により変更されたROIの座標データを取り込み、その座標データに対応する領域の弾性情報を弾性情報記憶部33から読み出して、変更後のROIの弾性画像を生成するようになっている。これにより、カラースキャンコンバータ36と切替合成部24を介して、変更後のROIの弾性画像の合成画像が画像表示器26に表示されるようになっている。
　一方、弾性情報演算部32は、図2に示すように、白黒スキャンコンバータ22からの断層画像50上にて、制御部110の第1のROI設定部38によりROI51が設定されると、ROI51よりも予め設定された大きい領域を演算領域52とし、この演算領域52の断層画像上の各計測点に対応する組織の歪みや弾性率等を演算し、その歪みや弾性率等に基づく弾性情報、すなわち弾性フレームデータを生成し、弾性情報記憶部33に出力する。
　弾性画像構成部34は、弾性情報記憶部33に格納された弾性情報に基づき、設定されたROI51の弾性画像を構成(生成)し、生成した弾性画像を切替合成部24に出力するようになっている。
　また、シネメモリ100は、図3に示すように、白黒スキャンコンバータ22から出力される断層画像データを順次、フレーム単位の断層画像フレームデータ(Px-(n-1)、Px-(n-2)、Px-(n-3)、・・・、Pi、・・・、Px)を記憶する(なお、ここでｎ、ｉ、xは自然数)。一方、弾性情報記憶部33は、このシネメモリ100が記憶する断層画像フレームデータに対して時刻データにより関連付けられた弾性情報からなる、弾性情報フレームデータ(Dx-(n-1)、Dx-(n-2)、Dx-(n-3)、・・・、Di、・・・、Dx)を記憶する。
　なお、弾性情報フレームデータ(Dx-(n-1)、Dx-(n-2)、Dx-(n-3)、・・・、Di、・・・、Dx)は、時系列的に断層画像フレームデータ(Px-(n-1)、Px-(n-2)、Px-(n-3)、・・・、Pi、・・・、Px)に対応しているが、弾性情報が隣接フレーム間ではなく何フレームか毎に演算される場合は、時間的に直近の過去の弾性情報フレームデータを断層画像フレームデータに対応するものとして扱う。すなわち、弾性情報は、時間的に過去に記憶されたRF信号フレームデータ群の中から、計測時間が異なる2つのRF信号フレームデータを選択して演算されるので、演算に用いる1組のRF信号フレームデータが隣接した1組のRF信号フレームデータとは限らないからである。
　制御部110から、図示しない入力部を介して合成画像をフリーズさせるフリーズ指示が入力されると、リアルタイム計測時においては、切替合成部24のフレームメモリから画像表示器26に出力されている最新の断層画像Pxと弾性画像Dxが静止画像としてフリーズ表示される。また、リアルタイム計測時に限らず、制御部110から入力される指令に応じて、シネメモリ100に記憶されている画像フレームデータを再生して画像表示器26に表示することができるようになっている。
　弾性情報Dxは、図2にて説明したように、ROI51よりも大きい領域である演算領域52について演算されたものである。本実施形態では、弾性画像構成部34は、例えばリアルタイム計測時の合成画像がフリーズされる。そして、フリーズされた合成画像上に、第2のROI設定部39からROI51の変更(位置又は／及びサイズ)の指示に基づき、フリーズ表示されている合成画像に対応する変更したROI51aが表示される。一方、弾性画像構成部34は、第2のROI設定部39から入力されるROI51aの座標データに基いて、弾性情報記憶部33に記憶されている演算領域52内の弾性情報Dxを用いて弾性画像を構成してカラースキャンコンバータ36に出力する。これにより、画像表示器26には、変更されたROI51aの弾性画像が表示される。
　なお、リアルタイム計測時ではなく、シネメモリ100に記憶された画像フレームデータを再生表示してフリーズさせる場合も、そのフリーズされた合成画像のROI51aに対応する領域の弾性情報が弾性記憶部33から読み出されて、画像表示器26の弾性画像が変更される。
　次に、フリーズされた合成画像の表示状態において、第2のROI設定部39にてROI51aの位置、サイズを変更する処理の流れを、図4を参照して説明する。なお、この具体例では、制御部110は、フリーズされた合成画像の表示状態において第2のROI設定部39によりROI51aの位置、サイズを変更する。具体的には、制御部110は、図示しない入力部からフリーズ指示があったかどうか判断する(ステップS1)。フリーズ指示があると、制御部110は、シネメモリ100に記憶されている合成画像を画像表示器26に再生表示している場合は、フリーズ指示入力時の合成画像をフリーズする(ステップS2)。次いで、第2のROI設定部39から画像表示器26に入力される指令に基いて、フリーズ合成画像上のROI51aの位置、サイズを変更して表示される(ステップS3)。
　一方、弾性画像構成部34は、第2のROI設定部39から入力される変更後のROI51aの座標データに基いて、弾性情報記憶部33より演算領域52内のROI51aの変更後の位置及び／又はサイズにおける弾性情報を読み出し(ステップS4)、読み出した弾性情報に基づいて、変更後のROI51aにおける弾性画像を構成する(ステップS5)。
　図5に、フリーズされた合成画像の表示状態において、第2のROI設定部39にてROI51の位置、及びサイズを変更した際の、断層画像50上での変更前のROI51から変更後のROI51aへの表示状態の変化を示す。弾性画像構成部34は、弾性情報記憶部33に格納されている演算領域52内の弾性情報を用いてROI51aに対応した弾性画像を構成する。弾性画像構成部34により構成された弾性画像は切替合成部24により加算合成され、画面表示器26で画面表示される。
　このように本実施形態では、リアルタイム計測中の合成画像、あるいは非リアルタイムでシネメモリ100の画像の再生時の合成画像をフリーズ表示させた状態で、ROI51aの位置及び／又はサイズの変更情報により所望の領域をあらたな関心領域として設定することができる。これにより、変更したROI51a内の弾性画像を構成することができ、変更した関心領域の組織の硬さ又は軟らかさの詳細な情報を得ることが可能となる。
　したがって、本実施形態によれば、設定されたROI51よりも大きい演算領域52について弾性情報を演算して弾性情報記憶部33に格納するようにしているから、例えば、リアルタイム計測中に詳細観察したい合成画像が表示されたときにフリーズさせ、そのフリーズさせた合成画像上のROI51aの位置やサイズを変更すると、弾性画像構成部34により変更後のROI51aの弾性情報が弾性情報記憶部33から読み出されて、変更後のROI51aの弾性画像が構成されて、合成画像が構成表示される。これにより、フリーズ画像上でROI51aを変更しても、再計測することなく、変更後の関心領域の弾性画像を表示できるから、対比観察したい部位を静止画像上で詳細に対比できるから、使い勝手を向上することができる。
　また、シネメモリ100に記憶された合成画像を画像表示器26に繰り返し動画像として表示させながら、詳細に観察したい合成画像のときに適切なタイミングにてフリーズ指示を行うことにより、適確な診断を行うことができる。
　(変形例)
　次に、本実施形態の変形例について、図6、図7を参照して説明する。本変形例は、フリーズされた合成画像上でROI51を変更して、新たなROI5aとROI51bを設定し、2つのROI5aとROI51bの歪み情報を正規化して相対比較可能にしたものである。
　すなわち、第2のROI設定部39は、フリーズされた合成画像上に複数のROI5aとROI51b等を追加すると共に、この複数のROI5aとROI51bの位置及び／又はサイズを変更／設定する。なお、処理の流れは、図4とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明する。
　この変形例では、図6に示すように、制御部110は、第2のROI設定部39によって設定されるROIの位置及び／又はサイズの情報を弾性画像構成部34に出力することで、ROI51の変更を指示する(ステップS3a)。
　また、ステップS7の処理の後、制御部110は、さらに追加するROIがあるかどうか判断する(ステップS8)。制御部110は、追加するROIがある場合はステップS3aに戻り、追加するROIがない場合は、処理を終了する。これにより、図7に示すように、制御部110は、複数のROI51a，51bを設定(変更)する。その他の処理は図4と同じである。
　この処理により、弾性画像構成部34にて個々の領域に対応した弾性画像を構成する。構成された弾性画像は切替合成部24により加算合成され、画面表示器26で画面表示される。
　本変形例1では、弾性画像構成部34に正規化演算部を設け、正規化演算部は第2のROI設定部39が設定したROI51a，51bの弾性情報のうちの歪み情報を弾性情報記憶部33から読み出す。そして、2つのROI51a，51bの歪み情報の平均値を求め、求めた平均値を基準値として2つのROI51a，51bの歪み情報を正規化する。この正規化演算部により演算された2つのROI51a，51bの歪み情報に基いて、それぞれのROI51a，51bの弾性画像を構成して、前記画像合成手段に出力するようにしている。
　これによれば、歪み画像は1つのROI内における各計測点の相対的な弾性を表すものであるから絶対的な弾性を認識できないが、2つの部位の歪みを正規化した歪み画像を対比することにより、病変部位の弾性を相対的に認識できる。例えば、脂肪などは個人差が少ない一定の歪情報になるから、一方のROIを脂肪層に設定し、他方のROIを病変部位に設定することにより、病変部位の歪みをかなりの確度で評価することができる。また、一方のROIを病変部位に設定し、他方のROIを病変部位の異なる部位に設定することにより、同一の病変部位内での弾性の違いを客観的に評価することができる。
　さらに、上記の説明では、変更後のROI51aを元のROI51よりも大きくすることを中心に説明したが、本発明はこれに限らず、フリーズされた合成画像上で変更後のROI51aを元のROI51よりも縮小して設定することもできる。これによれば、ROI内での歪み分布画像が得られるから、組織の硬さをより詳細に観察して診断することができる。
　(第2の実施形態)
　本発明を適用してなる超音波診断装置の第2の実施形態について、図8及び図9を用いて説明する。本実施形態は、前述したように本発明の第2の特徴部に対応するもので、第1の実施形態に加えて、制御部110に設けられた計測領域設定部40と、計測領域演算部42を備えたことを特徴とする。
計測領域設定部40は、フリーズされた合成画像上に表示された複数のROIの中にそれぞれ計測領域を設定するとともに、それらの計測領域の座標データを計測演算部42に出力するようになっている。計測演算部42は、設定された複数の計測領域に対応する領域の弾性情報を弾性情報記憶部33から読み出し、計測領域の弾性情報に基いて、計測領域相互間の弾性情報の比を演算し、その演算結果を画像表示器26に出力して数値表示させるようになっている。
　すなわち、図8に示すように、図4のステップS7の処理の後、制御部110は、複数のROI51a，51b上に、図9に示すような計測領域55A、55Bを設定する(ステップS10)。計測演算部44は、それぞれの計測領域55A、55B内の歪みの平均値「A」，「B」及び比「A／B」を算出し(ステップS11)、算出結果を画像表示器26の算出表示エリア56に数値表示する(ステップS12)。
　すなわち、隣接していない組織との硬さの比を定量的に評価することは従来手法でも可能ではあったが、組織を特定するためにROIを大きく設定することが必要とされ、不要なデータが比の定量的な評価に影響を与える可能性があった。本実施形態では、第1の実施形態の効果に加え、再計測することなく、隣接していない複数のROI上に、特に注目すべき計測領域をそれぞれピンポイント的に設定することで、この計測領域において高い精度で弾性情報、例えば歪みを求め、さらにそれらの比を求めることにより、適確な診断を可能にする。
　例えばROI51bを脂肪組織上に設定し、ROI51aを注目組織上に設定すると、脂肪組織では歪みに組織個体差がほとんどないために脂肪組織での歪み値は略一定である。そこで、ROI51b(脂肪組織)上の計測領域での歪み「B」を基準にして、ROI51a(注目組織)の計測領域での歪み値「A」との比「A／B」を演算し、算出表示エリア56に数値表示することにより、注目組織の硬さ又は軟らかさの情報を数値的(定量的)に得ることができる。
　本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、複数のROI上にそれぞれ設定された複数の計測領域間で弾性情報の比を演算し、画像表示器26に該比を表示することにより、複数の組織の計測領域間での硬さを高い精度で求めることができ、それらの弾性情報、例えば歪みの比を合成画像上に表示できるから、注目部位の弾性を定量的に評価することができる。
　(第3の実施形態)
　ここで、第1及び第2の実施形態を適用して、具体的な超音波診断に用いた例について図10乃至図12を用いて説明する。本実施形態は、頚動脈の血管壁にできるプラークに係る診断に適用した例である。
　第1のROI設定部38は、図10に示すように、所定組織(例えば、頚動脈の血管壁にできるプラーク)200に合わせて手動又は自動でROI51を設定する。具体的には、プラーク200の特性を利用して、プラーク200の外枠を特定してもよい。ここでプラーク200の特性とは、例えば、頚動脈の壁の表面にあること、血流信号であるドプラ信号がない等という特性である。
　この場合、断層画像データの壁の厚み方向の輝度分布を取得する。そして、その輝度分布の最大輝度を有する極大点を外膜基準点と設定し、外膜基準点から内側(血流側)に現れる第2の極大点を内膜基準点と設定する。内膜基準点よりも内側(血流側)の輝度の高い組織を認識する。さらに認識した輝度の高い組織の内、ドプラ信号が無い領域をプラーク200として認識し、プラーク200の外枠を特定する。その外枠をROI51の境界とする。
　また、第1のROI設定部38は、図11に示すように、所定組織(例えば、頚動脈の血管壁にできるプラーク)200の内部に複数、例えば5つのROI-A、ROI-B、ROI-C、ROI-D、ROI-Eを設定することができる。一例として、ROI-Aは輝度1～30の範囲となり、ROI-Bは、輝度31～60の範囲となり、ROI-Cは、輝度61～90の範囲となり、ROI-Dは、輝度91～120の範囲となり、ROI-Eは、輝度121～150の範囲とする。このように、ROI-A～ROI-Eを断層画像データの輝度に基づいて自動設定することができ、プラーク200の内部での複数の弾性画像による詳細な診断が可能となる。なお、図11では、例えば”ROI-A”を”A”と記し、”ROI-”を省略している。
　さらに、第1のROI設定部38は、図12に示すように、プラーク200の表面に複数のROIを設定することができる。例えば、操作者は、第1のROI設定部38によって、断層画像のプラークの外枠を特定する。これにより、第1のROI設定部38は、特定されたプラーク200の外枠に沿って、複数の矩形のROI-A～ROI-Fを設定する。例えばドプラ信号を用いて、血流信号が無い箇所と血流信号が有る箇所の境界をプラーク200の表面として解析し、その境界にROI-A～ROI-Fを設定する。よって、血流信号が無いプラーク200と血流信号が無い壁の間にはROIが設定されない。つまり、プラーク200の表面のみROIが設定され、プラーク200の表面近傍での複数の弾性画像による詳細な診断が可能となる。なお、図12では、例えば”ROI-A”を”A”と記し、”ROI-”を省略している。
　1　超音波診断装置、10　被検体、12　超音波探触子、20　断層画像構成部、22　白黒スキャンコンバータ、24　切替合成部、26　画像表示器、28　RFフレームデータ選択部、30　変位計測部、32　弾性情報演算部、33　弾性情報記憶部、34　弾性画像構成部、36　カラースキャンコンバータ、38　第1のROI設定部、39　第2のROI設定部、40　計測領域設定部、42　計測演算部、100　シネメモリ、101　圧力計側部、110　制御部

Claims (9)

  1. 　被検体との間で超音波を送受する超音波探触子により受信された反射エコー信号に基づいて断層画像を構成する断層画像構成部と、前記反射エコー信号に基づいて前記被検体の断層部位における弾性情報を演算する弾性情報演算部と、前記弾性情報に基づいて弾性画像を構成する弾性画像構成部と、前記断層画像と前記弾性画像とからなる合成画像を生成する画像合成部と、前記合成画像を表示する画像表示部とを備えた超音波診断装置において、
    　前記合成画像をフリーズさせるフリーズ制御部と、前記フリーズされた前記合成画像上に関心領域を設定する関心領域設定部とを設け、前記弾性画像構成部は、前記関心領域設定部が設定した関心領域の前記弾性情報に基づいて前記弾性画像を構成することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 　前記関心領域設定部により設定された前記関心領域の演算領域について前記弾性情報を演算して格納する前記弾性情報格納部を備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  3. 　複数の前記合成画像を時系列的に格納する合成画像格納部を設けるとともに、前記弾性情報格納部は複数の前記合成画像に対応する前記弾性情報を時系列的に格納するものとされ、
    　前記フリーズ制御部は、前記合成画像格納部から読み出した合成画像を前記画像表示部に表示させると共に、該表示された合成画像をフリーズさせることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  4. 　前記関心領域設定部は、前記フリーズされた前記合成画像上に複数の関心領域を設定可能に構成され、
    　前記弾性画像構成部は、前記関心領域設定部が設定した複数の関心領域の前記弾性情報に基づいて、複数の関心領域の弾性画像を構成し、前記画像合成部に出力することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  5. 　前記関心領域設定部は、前記フリーズされた前記合成画像上に複数の関心領域を設定可能に構成され、
    　前記弾性画像構成部は、前記関心領域設定部が設定した前記複数の関心領域の前記弾性情報のうちの歪み情報に基づいて、前記複数の関心領域全体の前記歪み情報の平均値を求め、該求めた平均値を基準値として複数の前記関心領域の前記歪み情報を正規化する正規化演算部を備え、該正規化演算部により演算された前記歪み情報に基いて前記複数の関心領域の弾性画像を構成して、前記画像合成部に出力することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  6. 　前記関心領域設定部は、前記フリーズされた前記合成画像上に複数の関心領域を設定可能に構成され、
    　さらに、前記複数の関心領域上に計測領域をそれぞれ設定する計測領域設定部と、前記計測領域間の前記弾性情報の比を演算して前記画像表示部に表示する計測領域演算部とを備えてなることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  7. 　前記関心領域設定部は、前記関心領域の位置及び／又は大きさを設定することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  8. 　前記関心領域設定部は、新たな関心領域を追加設定して前記関心領域を設定することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  9. 前記合成画像は、前記断層画像と前記弾性画像を並べて表示する合成画像、又は前記断層画像と前記弾性画像を重ねて表示する合成画像であることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
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