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技術 超音波診断装置

出願人 GEヘルスケア・ジャパン株式会社
発明者 李太宝竹内康人
出願日 1997年9月26日 (23年3ヶ月経過) 出願番号 2001-375837
公開日 2002年6月25日 (18年6ヶ月経過) 公開番号 2002-177270
状態 特許登録済
技術分野 超音波診断装置 超音波診断装置
主要キーワード 比較係数 シーケンスカウンタ Bモード ハーモニック成分 基本音 ハーモニック 自動設定処理 撮像間隔
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年6月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

造影剤に最も整合するように送信音圧を最適化する。

解決手段

超音波ビームの送信音圧を数段階に変更し、各送信音圧でのハーモニック成分積分値を比較し、最大の積分値となる送信音圧を採用してハーモニックイメージングを行う。

効果

造影剤に最も適合した送信音圧でイメージングできる。

概要

背景

造影剤として気泡を被検体内注入し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分を得て、その信号強度画像を生成する技術(ハーモニックBモード)が知られている。

概要

造影剤に最も整合するように送信音圧を最適化する。

超音波ビームの送信音圧を数段階に変更し、各送信音圧でのハーモニック成分積分値を比較し、最大の積分値となる送信音圧を採用してハーモニック・イメージングを行う。

造影剤に最も適合した送信音圧でイメージングできる。

目的

造影剤としての気泡の大きさや密度は造影剤の種類により異なるため、最も整合する送信周波数や送信音圧は造影剤の種類により異なると考えられるが、送信周波数や送信音圧を最適化する技術は、従来、知られていない。そこで、本発明の目的は、造影剤に最も整合するように送信音圧を最適化できる超音波診断装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

超音波ビーム送信音圧を変更する送信音圧変更手段と、超音波エコーを受信し送信周波数の2以上の整数倍周波数の成分(以下、ハーモニック成分という)を取得するハーモニック成分取得手段と、n(≧1)音線分またはnフレーム分の全体または一部分の前記ハーモニック成分の積分値を算出する積分値算出手段と、異なる送信音圧に対応する前記積分値を比較して最大の積分値に対応する送信音圧を最適音圧と決定する最適音圧決定手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置

請求項2

最適送信音圧と造影剤の種類とを対応させて登録する最適送信音圧登録手段と、造影剤の種類が指定されたときその種類に対応した最適送信音圧が登録されていればその最適送信音圧を読み出す最適送信音圧読出手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。

技術分野

0001

本発明は、超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、被検体造影剤注入して撮像する場合に、造影剤に最も整合するように送信音圧を最適化できる超音波診断装置に関する。

背景技術

0002

造影剤として気泡を被検体内に注入し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分を得て、その信号強度画像を生成する技術(ハーモニックBモード)が知られている。

発明が解決しようとする課題

0003

造影剤としての気泡の大きさや密度は造影剤の種類により異なるため、最も整合する送信周波数や送信音圧は造影剤の種類により異なると考えられるが、送信周波数や送信音圧を最適化する技術は、従来、知られていない。そこで、本発明の目的は、造影剤に最も整合するように送信音圧を最適化できる超音波診断装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0004

第1の観点では、本発明は、超音波ビームの送信音圧を変更する送信音圧変更手段と、超音波エコーを受信し送信周波数の2以上の整数倍の周波数の成分(以下、ハーモニック成分という)を取得するハーモニック成分取得手段と、n(≧1)音線分またはnフレーム分の全体または一部分の前記ハーモニック成分の積分値を算出する積分値算出手段と、異なる送信音圧に対応する前記積分値を比較して最大の積分値に対応する送信音圧を最適送信音圧と決定する最適送信音圧決定手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。上記第1の観点による超音波診断装置では、超音波ビームの送信音圧を数段階に変更し、各送信音圧でのハーモニック成分の積分値を比較する。造影剤と送信音圧が適合するほど、信号強度は大きくなるから、積分値も大きくなる。従って、最大の積分値となる送信音圧が造影剤に最も適合した送信音圧であると判り、送信音圧を最適化できる。

0005

第2の観点では、本発明は、最適送信音圧と造影剤の種類とを対応させて登録する最適送信音圧登録手段と、造影剤の種類が指定されたときその種類に対応した最適送信音圧が登録されていればその最適送信音圧を読み出す最適送信音圧読出手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。上記第2の観点による超音波診断装置では、造影剤の種類と最適送信音圧とを対応させて登録しておき、造影剤の種類を指定すると最適送信音圧を読み出すようにしたから、簡単に送信音圧を最適化できる。

発明を実施するための最良の形態

0006

以下、図に示す発明の実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

0007

図1は、本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置の構成図である。この超音波診断装置100は、超音波パルスを送信し超音波エコーを受信する超音波探触子1と、走査平面電子走査して音線信号を取得する送受信制御部2と、前記超音波エコーの信号成分のうち送信周波数と同じ周波数の信号成分の信号強度画像の画像データを生成する通常Bモード処理,前記超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分の信号強度画像の画像データを生成するハーモニックBモード処理,前記超音波エコーのドプラ成分位相に基づく画像データを生成するCF(Color Flow)モード処理,前記超音波エコーのドプラ成分のパワーに基づく画像データを生成するPD(Power Doppler)モード処理などを行う信号処理部3と、前記画像データにより表示画像を生成するDSC4と、前記表示画像を表示するCRT5と、全体的な動作の制御を行うコントロール部6と、操作者が指示を入力する入力装置7とを有している。また、前記入力装置7は、Bモードタイプ選択スイッチ7aと、間欠スキャン間隔選択スイッチ7bと、フットスイッチ7cとを有している。なお、フットスイッチ7cの代りに、超音波探触子1にプッシュタンを設けてもよい。

0008

操作者は、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aにより、「通常」Bモード処理と、「ハーモニック」Bモード処理と、操作者がフットスイッチ7cを押していない時は通常Bモード処理を実行しフットスイッチ7cを押している時はハーモニックBモード処理を実行する「手動混合」Bモード処理と、所定時間間隔で自動的に通常Bモード処理とハーモニックBモード処理を切り換えて実行する「自動混合」Bモード処理とを択一的に選択できる。

0009

また、操作者は、前記間欠スキャン間隔選択スイッチ7bにより、ハーモニックBモード処理のときの撮像間隔の秒数を指定できる。なお、「オート」にしておくと、間欠スキャン間隔を自動的に最適化する。

0010

図2は、前記超音波診断装置100により実行されるBモード処理を示すフロー図である。なお、ハーモニックBモード処理を実行させる前提として、造影剤としての気泡が被検体内に注入されているものとする。ステップD1では、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aで「通常」が選択されているならステップD2へ進み、「通常」が選択されていないならステップD3へ進む。ステップD2では、通常Bモード処理を実行し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数と同じ周波数の信号成分の信号強度画像を撮像し、表示する。そして、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aが変更されたことによる割り込み発生により、前記ステップD1に戻る。

0011

ステップD3では、送信周波数自動設定処理を実行し、ハーモニックBモード処理での送信周波数を最適化する。この送信周波数自動設定処理については図3を参照して後で説明する。ステップD4では、送信音圧自動設定処理を実行し、ハーモニックBモード処理での送信音圧を最適化する。この送信音圧自動設定処理については図5を参照して後で説明する。ステップD5では、前記間欠スキャン間隔選択スイッチ7bで「オート」が選択されていないならステップD6へ進み、「オート」が選択されているならステップD7へ進む。ステップD6では、前記間欠スキャン間隔選択スイッチ7bで選択されている秒数を間欠スキャン間隔に設定する。そして、ステップD8へ進む。ステップD7では、間欠スキャン間隔自動設定処理を実行し、ハーモニックBモード処理での撮像間隔を最適化する。この間欠スキャン間隔自動設定処理については図7を参照して後で説明する。

0012

ステップD8では、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aで「ハーモニック」が選択されているならステップD9へ進み、「ハーモニック」が選択されていないならステップD10へ進む。ステップD9では、ハーモニックBモード処理を実行し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分の信号強度画像を撮像し、表示する。そして、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aが変更されたことによる割り込み発生により、前記ステップD1に戻る。なお、ハーモニックBモード処理における送信周波数と送信音圧は、前記ステップD3,D4で決めた送信周波数と送信音圧であり、これらは一般に通常Bモード処理における送信周波数と送信音圧とは異なった値になる。

0013

ステップD10では、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aで「手動混合」が選択されているならステップD11へ進み、「手動混合」が選択されていないならステップD12へ進む。ステップD11では、手動混合Bモード処理を実行する。すなわち、操作者がフットスイッチ7cを押していない時は通常Bモード処理を実行し、フットスイッチ7cを押している時はハーモニックBモード処理を実行する。この手動混合Bモード処理については図9を参照して後で説明する。そして、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aが変更されたことによる割り込み発生により、前記ステップD1に戻る。ステップD12では、自動混合Bモード処理を実行する。すなわち、所定時間間隔で自動的に通常Bモード処理とハーモニックBモード処理を切り換えて実行する。この自動混合Bモード処理については図10を参照して後で説明する。そして、前記Bモードタイプ選択スイッチ7aが変更されたことによる割り込み発生により、前記ステップD1に戻る。

0014

図3は、送信周波数自動設定処理を示すフロー図である。ステップF1では、使用する造影剤に対応する最適送信周波数が登録されているか検索し、登録されているならステップF2へ進み、登録されていないならステップF3へ進む。ステップF2では、使用する造影剤に対応する最適送信周波数を読み出し、それを送信周波数とする。そして、処理を終了する。

0015

ステップF3では、使用中の超音波探触子1の基本周波数公称共振周波数)を選択する。ステップF4では、(基本周波数−3・Δf)から(基本周波数+3・Δf)までΔf刻みの各送信周波数(例えば、1.5MHz,2MHz,…,3MHz,…,4.5MHz)で送信し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分の信号強度画像を撮像する。そして、信号強度画像毎にその画素値を積分する。なお、ここでは、1フレーム全体の積分値を求めたが、1フレームの一部分(例えば操作者に指定された関心領域)の積分値を求めてもよいし、数フレーム全体または数フレームの各一部分の積分値を求めてもよい。さらに、1音線全体または1音線の一部分または数音線全体または数音線の各一部分の積分値を求めてもよい。ステップF5では、カーブフィッティング等を利用して積分値が最大となる送信周波数を求め、それを送信周波数とする。なお、送信周波数と積分値の関係は、図4の(a)に示すように1点で最大値をもつ場合と、図4の(b)に示すように複数点で最大値をもつ場合とがあるが、複数点で最大値をもつ場合には、それらの中で最も低い送信周波数を最適送信周波数とする。ステップF6では、登録するか否かを操作者に問い合せて、登録するならステップF7へ進み、登録しないなら処理を終了する。ステップF7では、送信周波数を造影剤に対応させて最適送信周波数として登録する。

0016

図5は、送信音圧自動設定処理を示すフロー図である。ステップP1では、使用する造影剤に対応する最適送信音圧が登録されているか検索し、登録されているならステップP2へ進み、登録されていないならステップP3へ進む。ステップP2では、使用する造影剤に対応する最適送信音圧を読み出し、それを送信音圧とする。そして、処理を終了する。

0017

ステップP3では、使用中の超音波探触子1の基本音圧を選択する。ステップP4では、(基本音圧−3・ΔP)から(基本音圧+6・ΔP)までΔP刻みの各送信音圧(例えば、0.4Pa,0.6Pa,…,1Pa,…,2.2Pa)で送信し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分の信号強度画像を撮像する。そして、信号強度画像毎にその画素値を積分する。なお、ここでは、1フレーム全体の積分値を求めたが、1フレームの一部分の積分値を求めてもよいし、数フレーム全体または数フレームの各一部分の積分値を求めてもよい。さらに、1音線全体または1音線の一部分または数音線全体または数音線の各一部分の積分値を求めてもよい。ステップP5では、積分値が最大となった送信音圧を求めて、それを送信音圧とする。なお、送信音圧と積分値の関係は、図6の(a)に示すように1点で最大値をもつ場合と、図6の(b)に示すように複数点で最大値をもつ場合とがあるが、複数点で最大値をもつ場合には、それらの中で最も低い送信音圧を最適送信音圧とする。ステップP6では、登録するか否かを操作者に問い合せて、登録するならステップP7へ進み、登録しないなら処理を終了する。ステップP7では、送信音圧を造影剤に対応させて最適送信音圧として登録する。

0018

図7は、間欠スキャン間隔自動設定処理を示すフロー図である。ステップS1では、通常Bモード画像を撮像し、その通常Bモード画像上で操作者が関心領域を設定する。ステップS2では、Tkテーブルを読み込む。このTkテーブルは、k=0,1,2,…に対する時間Tk を定義した表である。時間T0 は、臓器が正常なときに潅流が十分に行われる時間である。また、kが大きくなるほど、時間Tk が長くなっている。例えば、T0 =10秒,T1 =0.5秒,T2 =1秒,T3 =2秒,T4 =4秒,…が定義されている。ステップS3では、シーケンスカウンタkの値を“1”に初期化する。

0019

ステップS4では、時間T0 が経過するのを待ってから、ステップS5へ進む。これは、血液の入れ換わりを十分に行わせて、造影剤としての気泡を臓器に十分補填するためである。ステップS5では、超音波ビームを送信し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の成分の信号強度を得て、それを第k前信号強度ik-とする。ステップS6では、時間Tk が経過するのを待ってから、ステップS7へ進む。ステップS7では、超音波ビームを送信し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の成分の信号強度を得て、それを第k後信号強度ik+とする。ステップS8では、比較係数w=0.9とするとき、
ik+≧w・ik-
となるか否かを判定し、前記不等式を満たさなければステップS9へ進み、前記不等式を満たせばステップS10へ進む。ステップS9では、kの値を“1”増加させ、前記ステップS5に戻る。ステップS10では、時間Tk を間欠スキャン間隔とする。そして、処理を終了する。なお、時間Tk に余裕時間(例えば1秒)を加えた時間を間欠スキャン間隔としてもよい。

0020

以上により、図8に示すように、第1前信号強度i1-や第2後画像i1+などが順に測定されながら、間欠スキャン間隔が決定される。この間欠スキャン間隔は、関心領域における信号強度が前記不等式を満たす最短時間Tkmin以上の時間であり、関心領域に造影剤が十分補填される時間になっている。

0021

図9は、手動混合Bモード処理を示すフロー図である。なお、通常BモードとハーモニックBモード画像は画面に並べて表示されるものとする。ステップM1では、通常Bモード処理を実行し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数と同じ周波数の信号成分の信号強度画像を撮像し、表示する。ステップM2では、終了の指示があったなら処理を終了し、終了の指示がないならステップM3に進む。ステップM3では、フットスイッチ7cが押されていないならステップM4へ進み、押されているならステップM5へ進む。ステップM4では、ハーモニックBモード画像が表示されているならそれをフリーズし、表示されていないなら何も行わずに、前記ステップM1に戻る。ステップM5では、通常Bモード画像をフリーズする。ステップM6では、ハーモニックBモード処理を実行し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分の信号強度画像を撮像し、表示する。そして、前記ステップM3に戻る。

0022

図10は、自動混合Bモード処理を示すフロー図である。なお、通常BモードとハーモニックBモード画像は画面に並べて表示されるものとする。ステップA1では、通常Bモード処理を実行し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数と同じ周波数の信号成分の信号強度画像を撮像し、表示する。ステップA2では、終了の指示があったなら処理を終了し、終了の指示がないならステップA3に進む。ステップA3では、通常Bモード処理を開始してから時間Tbが経過してないならステップA4へ進み、経過したならステップA5へ進む。ステップA4では、ハーモニックBモード画像が表示されているならそれをフリーズし、表示されていないなら何も行わずに、前記ステップA1に戻る。ステップA5では、通常Bモード画像をフリーズする。ステップA6では、ハーモニックBモード処理を実行し、超音波エコーの信号成分のうち送信周波数の2倍の周波数の信号成分の信号強度画像を撮像し、表示する。ステップA7では、ハーモニックBモード処理を開始してから時間Thが経過していないなら前記ステップA6に戻り、経過したなら前記ステップA4へ進む。

0023

なお、前記時間Tbを間欠スキャン間隔に設定し、前記時間Tbを1フレーム撮像時間に設定しておくと、図11に示すように、間欠スキャン間隔ごとにハーモニックBモード画像が更新され、その間に通常Bモード画像が更新されることとなる。

0024

以上の超音波診断装置100によれば、次の効果が得られる。
(1)造影剤に最も整合るすように送信周波数および送信音圧を最適化できる。
(2) 造影剤としての気泡が十分に補填されるだけの間隔を空けるように撮像間隔を最適化できる。
(3) 通常Bモード画像を見ながら、所望の時にフットスイッチ7cを押すと、そのフットスイッチ7cを押している間だけ、ハーモニックBモード画像を見ることが出来る。
(4) 何も操作しなくても、通常Bモード画像とハーモニックBモード画像とが自動的に更新されるので、両方を実質的にリアルタイムに見ながら診断を行うことが出来る。

発明の効果

0025

本発明の超音波診断装置によれば、造影剤に最も整合するように送信音圧を最適化できる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
図2図1の超音波診断装置のBモード処理を示すフロー図である。
図3図1の超音波診断装置の送信周波数自動設定処理を示すフロー図である。
図4送信周波数と積分値の関係の例示図である。
図5図1の超音波診断装置の送信音圧自動設定処理を示すフロー図である。
図6送信音圧と積分値の関係の例示図である。
図7図1の超音波診断装置の間欠スキャン間隔自動設定処理を示すフロー図である。
図8間欠スキャン間隔を決定するための撮像シーケンスを示すタイムチャートである。
図9図1の超音波診断装置の手動混合Bモード処理を示すフロー図である。
図10図1の超音波診断装置の自動混合Bモード処理を示すフロー図である。
図11図10の自動混合Bモード処理における撮像シーケンスを示すタイムチャートである。

--

0027

1 超音波探触子
2送受信制御部
3信号処理部
6コントロール部
7入力装置
7aBモードタイプ選択スイッチ
7b間欠スキャン間隔選択スイッチ
7cフットスイッチ

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