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技術 超音波撮像装置、超音波撮像方法、および、結合状態評価装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 吉川秀樹
出願日 2016年6月27日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-126801
公開日 2018年1月11日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-000261
状態 特許登録済
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード 内側線 時間変化曲線 閾値輝度 外側線 Bモード 腫瘍形状 二次高調波 境界抽出
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

組織境界結合状態を評価するための情報を生成して表示する機能を備えた超音波撮像装置を提供する。

解決手段

検査対象に向かって超音波を送信させ、検査対象からの超音波を受信して、受信信号を得る。そして、あらかじめ設定された検査対象内境界210を挟んで、境界の内側に位置する内側領域201と外側に位置する外側領域202のそれぞれにおける血流に関する情報を、受信信号から算出し、算出した情報の差を求め、差の大小を、境界の内外組織の結合状態を示す情報として表示する画像を生成する。

概要

背景

超音波撮像装置磁気共鳴イメージングMRI:Magnetic Resonance Imaging)装置、および、X線CT(Computed Tomography)装置に代表される医療用画像撮像装置は、目視できない生体内の情報を数値または画像の形態で提示する装置として広く利用されている。中でも超音波撮像装置は、他の装置と比較して高い時間分解能を備えており、拍動下の心臓を滲みなく画像化できる性能を持つ。

超音波撮像装置は、特に腫瘍診断のために多岐にわたって用いられている。例えば、5mmサイズ以上の腫瘍の有無を検知する存在診断や、腫瘍形状血管分布ならびに弾性の情報等に基づいて行う腫瘍の性状診断に利用されている。また、腫瘍の治療段階においても、治療計画の作成時や、術中モニタリング時に活用されている。

近年、特に患者負担が少ない低侵襲治療法発展してきており、これに伴い、より正確な治療範囲の同定や、治療中の位置や治療完了領域を確認する技術が求められている。そのため、術前治療計画の作成や術中モニタリングに用いる超音波画像についての期待は近年益々高くなっている。

例えば、超音波画像に基づいて、組織境界位置を判定する技術が、特許文献1に開示されている。特許文献1の技術は、2次元または3次元の超音波画像の輝度情報Bモード画像)に基づき、組織境界ファジィ推論アルゴリズムに基づき判定している。

概要

組織境界の結合状態を評価するための情報を生成して表示する機能を備えた超音波撮像装置を提供する。検査対象に向かって超音波を送信させ、検査対象からの超音波を受信して、受信信号を得る。そして、あらかじめ設定された検査対象内の境界210を挟んで、境界の内側に位置する内側領域201と外側に位置する外側領域202のそれぞれにおける血流に関する情報を、受信信号から算出し、算出した情報の差を求め、差の大小を、境界の内外の組織の結合状態を示す情報として表示する画像を生成する。

目的

そのため、超音波撮像によって境界における組織結合状態についての情報を取得し、その組織結合状態を可視化してユーザに提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

検査対象に向かって超音波を送信させ、前記検査対象からの超音波を受信して、受信信号を得る送受信制御部と、あらかじめ設定された前記検査対象内境界を挟んで、前記境界の一方の領域に位置する第一領域と前記境界の他方の領域に位置する第二領域のそれぞれにおける血流に関する情報を、前記受信信号から算出し、算出した情報の差を求め、前記差の大小を、前記第一領域の組織と前記第二領域の組織との結合状態を示す情報として表示する画像を生成する結合状態情報生成部とを有することを特徴とする超音波撮像装置

請求項2

請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記結合状態情報生成部は、前記境界上に関心領域を設定し、前記関心領域を挟んで所定の距離で対向するように、前記第一領域として前記境界の内側に位置する内側領域を設定し、前記第二領域として前記境界の外側に位置する外側領域を設定することを特徴とする超音波撮像装置。

請求項3

請求項2に記載の超音波撮像装置であって、前記結合状態情報生成部は、前記差が、予め定めた値よりも小さい場合、前記関心領域において前記境界の内側の組織と外側の組織が結合していることを示す画像を生成することを特徴とする超音波撮像装置。

請求項4

請求項2に記載の超音波撮像装置であって、前記血流に関する情報は、血流速度血流量血管分布、並びに、造影剤を検査対象に投与した場合の、造影剤の前記内側領域および前記外側領域への流入開始時間、流出開始時間、所定の造影剤濃度への到達時間、造影剤の平衡濃度への到達時間、造影剤の所定濃度以上の持続時間、および、造影剤の総流量、のうちの少なくとも一つの情報、または、少なくとも一つを用いて算出した情報であることを特徴とする超音波撮像装置。

請求項5

請求項2に記載の超音波撮像装置であって、前記結合状態情報生成部は、前記境界の内側の前記境界から所定の距離だけ離れた位置に、前記境界に平行な内側線を、前記境界の外側の前記境界から所定の距離だけ離れた位置に、前記境界に平行な外側線を、それぞれ設定し、前記内側線上に前記内側領域を、前記外側線上に前記外側領域を、前記関心領域を挟んで対向するように設定することを特徴とする超音波撮像装置。

請求項6

請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記内側領域と前記外側領域とを結ぶ線は、前記境界と所定の角度をなすことを特徴とする超音波撮像装置。

請求項7

請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記境界、前記内側線、および、前記外側線は、それぞれ閉じた線であることを特徴とする超音波撮像装置。

請求項8

請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記結合状態情報生成部は、前記受信信号から生成した前記検査対象の画像上で、前記境界の位置の入力を操作者から受け付ける境界入力受付部を有することを特徴とする超音波撮像装置。

請求項9

請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記結合状態情報生成部は、前記受信信号から生成した前記検査対象の画像を処理することにより、前記画像における前記境界を演算により抽出する境界抽出部を有することを特徴とする超音波撮像装置。

請求項10

請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記結合状態情報生成部は、前記差の値を、複数段階に分け、前記段階を、前記第一領域の組織と前記第二領域の組織との結合の度合を示す情報として表示する画像を生成することを特徴とする超音波撮像装置。

請求項11

請求項2に記載の超音波撮像装置であって、前記情報の前記差とは、前記内側領域および前記外側領域における前記情報の値の差、比、および、前記差を前記内側領域と前記外側領域の距離で除した勾配、内側領域における血流に関する情報の値の分布と外側領域における血流に関する情報の値の分布の類似度のうちのいずれかであることを特徴とする超音波撮像装置。

請求項12

検査対象に向かって超音波を送信させ、前記検査対象からの超音波を受信して、受信信号を得るステップと、あらかじめ設定された前記検査対象内の境界を挟んで、前記境界の内側に位置する内側領域と外側に位置する外側領域のそれぞれにおける血流に関する情報を、前記受信信号から算出し、算出した情報の差を求めるステップと、前記差の大小を、前記境界の内外の組織の結合状態を示す情報として表示するステップとを有することを特徴とする超音波撮像方法

請求項13

検査対象に向かって送信された超音波のエコーを受信して得た受信信号を受け取って、血流に関する情報を算出する血流情報算出部と、あらかじめ設定された前記検査対象内の境界を挟んで、前記境界の内側に位置する内側領域と外側に位置する外側領域のそれぞれにおける前記血流に関する情報の差を求め、前記差の大小を、前記境界の内外の組織の結合状態を示す情報として表示する画像を生成する画像生成部とを有することを特徴とする結合状態評価装置

技術分野

0001

本発明は超音波撮像装置超音波撮像方法、および、結合状態評価装置に関する。

背景技術

0002

超音波撮像装置、磁気共鳴イメージングMRI:Magnetic Resonance Imaging)装置、および、X線CT(Computed Tomography)装置に代表される医療用画像撮像装置は、目視できない生体内の情報を数値または画像の形態で提示する装置として広く利用されている。中でも超音波撮像装置は、他の装置と比較して高い時間分解能を備えており、拍動下の心臓を滲みなく画像化できる性能を持つ。

0003

超音波撮像装置は、特に腫瘍診断のために多岐にわたって用いられている。例えば、5mmサイズ以上の腫瘍の有無を検知する存在診断や、腫瘍形状血管分布ならびに弾性の情報等に基づいて行う腫瘍の性状診断に利用されている。また、腫瘍の治療段階においても、治療計画の作成時や、術中モニタリング時に活用されている。

0004

近年、特に患者負担が少ない低侵襲治療法発展してきており、これに伴い、より正確な治療範囲の同定や、治療中の位置や治療完了領域を確認する技術が求められている。そのため、術前治療計画の作成や術中モニタリングに用いる超音波画像についての期待は近年益々高くなっている。

0005

例えば、超音波画像に基づいて、組織境界位置を判定する技術が、特許文献1に開示されている。特許文献1の技術は、2次元または3次元の超音波画像の輝度情報Bモード画像)に基づき、組織境界ファジィ推論アルゴリズムに基づき判定している。

先行技術

0006

特開2000−126181号公報

発明が解決しようとする課題

0007

腫瘍組織とその周辺組織との境界は、腫瘍の良悪性を診断する際や、治療計画を作成する際に、極めて重要な情報をもつ。具体的には、腫瘍の境界に関する重要な情報は、大きく2つあり、1つ目は、境界の位置の情報であり、2つ目は、境界における組織結合の状態の情報である。1つ目の境界位置は、特許文献1のように、B像の輝度情報を統計的に分析することにより、判定することが可能である。

0008

一方、2つ目の境界における組織結合の状態は、超音波画像の輝度情報だけから判断することは困難である。しかしながら、腫瘍の境界において、腫瘍がその周辺組織と結合しているかどうかは、腫瘍が周辺組織まで浸潤しているかどうかに対応している場合が多く、治療方法の判定や良悪性診断に極めて重要である。そのため、超音波撮像によって境界における組織結合状態についての情報を取得し、その組織結合状態を可視化してユーザに提供することが望まれている。

0009

本発明の目的は、腫瘍の良悪性診断や治療計画の精度向上に資する組織境界の結合状態を評価するための情報を、生成して表示する機能を備えた超音波撮像装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

上記目的を達成するため、本発明の超音波撮像装置では、検査対象に向かって超音波を送信させ、検査対象からの超音波を受信して、受信信号を得る。そして、あらかじめ設定された検査対象内の境界を挟んで、境界の一方の領域に位置する第一領域と境界の他方の領域に位置する第二領域のそれぞれにおける血流に関する情報を、受信信号から算出し、算出した情報の差を求め、差の大小を、第一領域の組織と第二領域の組織との結合状態を示す情報として表示する画像を生成する。

発明の効果

0011

本発明によれば、腫瘍の良悪性診断や治療計画の精度向上に資する組織境界の結合状態を評価するための情報を、生成して表示する機能を備えた超音波撮像装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

本実施形態の超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図。
(a)は、腫瘍の境界を、(b)は設定した関心領域と内側領域と外側領域を、(c)は血流画像を、(d)は結合状態画像をそれぞれ示す説明図。
本実施形態の超音波撮像装置の動作を示すフローチャート
本実施形態の超音波撮像装置の動作を示すフローチャート。
(a)本実施形態の制御部が表示装置に表示させる撮像モードの受付用画面例、(b)血流情報の種類の受付用画面例。
(a)〜(f)本実施形態の超音波撮像装置の動作を説明する説明図。
本実施形態の血流情報算出部が生成するTICの例を示すグラフ
本実施形態の関心領域と内側領域と外側領域の別の設定方法を示す説明図。

実施例

0013

本発明の一実施形態の超音波撮像装置(超音波送受信装置)について説明する。
腫瘍およびその周辺には種々の組織が混在しているため、腫瘍がその周辺組織と結合しているかどうかを、検査対象からの超音波信号の強度すなわち、Bモード像における輝度情報だけで評価することは困難である。本実施形態では、腫瘍がその周辺組織に結合している、すなわち浸潤している場合には、腫瘍内の血管が周辺組織まで伸び、周辺組織の内部に入り込んでいることに着目し、腫瘍内の血管が、周辺組織まで伸びているかどうかの情報を、腫瘍内の血流情報と周辺組織の血流情報との比較(差の大小)により求める。

0014

具体的には、腫瘍内の血管が周辺組織まで伸びている、すなわち境界において組織が結合している場合には、腫瘍の境界の内側領域から外側領域に向かって同じ血管が通っているか、もしくは、腫瘍内部の同じ血管を起点として枝分かれした2本以上の血管が内側領域および外側領域をそれぞれ通っていると考えられるため、境界の内側領域と外側領域の血流の状態の類似性が高い(差が小さい)。一方、腫瘍がその周辺組織に結合していない場合には、起点が全く異なる別々の血管が境界の内側領域と外側領域をそれぞれ通っているため、血流状態の類似性は、結合している場合と比較して低い(差が大きい)。よって、本実施形態では、境界の内側領域と外側領域の血流状態の情報を超音波により計測し、血流状態の情報の差を算出することにより、境界における組織の結合状態を評価する。

0015

図1は、本実施形態の超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図2(a)〜(d)は、腫瘍の境界、血管等を示す説明図である。図1のように、本実施形態の超音波撮像装置は、検査対象100に向かって超音波を送信させ、検査対象からの超音波を受信して、受信信号を得る送受信制御部11と、結合状態評価部(結合状態情報生成部、結合状態評価装置)12とを備える。結合状態評価部12は、あらかじめ設定された検査対象内の境界210(図2(a)参照)を挟んで、境界210の一方である内側に位置する内側領域201および境界210の他方である外側に位置する外側領域202のそれぞれにおける血流に関する情報を、受信信号から算出する。また、図2(b)のように、内側領域201における血流情報と外側領域202における所定の血流情報(例えば血流速度等)を算出する。血流情報のみの画像の例を図2(c)に示す。そして、結合状態評価部12は、内側領域201および外側領域202について算出した血流に関する情報の差を求め、差の大小を、境界の内外の組織の結合状態を示す情報として表示する画像を生成する。例えば、図2(d)のように、内側領域201と外側領域202の間の領域に、求めた差の値の大小に応じた色または模様を表示する。このとき、結合状態評価部12は、差の値を複数段階に分け、境界の内外の組織の結合の度合を示す情報として表示してもよい。

0016

これにより、表示を見た操作者は、境界210を挟んだ内側領域201と外側領域202の血流情報の差の大小を把握することができる。よって、操作者は、血流情報の差が小さい領域には、境界210の内側から外側に同一または起点を同一とする血管が伸び、境界内外の組織が結合している可能性が高いと判断することができる。

0017

また、結合状態評価部12は、差の値が、予め定めた値よりも小さい場合、関心領域220において境界210の内側の組織と外側の組織が結合していることを示す、所定の色や模様を表示してもよい。これにより、操作者は、血流情報の差が、予め定めた値よりも小さい領域を、所定の色や模様で把握することができ、所定の色や模様の領域は、境界内外の組織が結合している可能性が高いことを把握できる。

0018

このように、本実施形態の超音波撮像装置は、境界210の内外における血流情報の差の大小を表示することにより、血流情報の差が小さい領域は、血流情報の差が大きい領域よりも、組織が結合している、すなわち浸潤している可能性が高いことを操作者が把握する支援をすることができる。

0019

なお、血流情報の差とは、内側領域201および外側領域202における情報の値の差のほか、値の比や、値の差を内側領域201と外側領域202の距離で除した勾配、内側領域201における血流情報の値の分布と外側領域202における血流情報の値の分布の類似度等、情報の差が把握できる値であればどのような値であってもよい。

0020

結合状態評価部12は、具体的には例えば、領域設定部121と血流情報算出部122と結合状態画像生成部123とを備える。

0021

領域設定部121は、境界210上に関心領域220を設定し、関心領域220を挟んで所定の距離で対向するように、境界210の内側に内側領域201を、境界の外側に外側領域202をそれぞれ設定する。設定方法の一例としては、まず、領域設定部121は、境界210の内側の、境界210から所定の距離L1だけ離れた位置に、境界210に平行な内側線211を、境界210の外側の、境界210から所定の距離L2だけ離れた位置に、境界210に平行な外側線212を、それぞれ設定する。そして、領域設定部121は、内側線211上に内側領域201を、外側線212上に外側領域202を、関心領域を挟んで対向するように設定する。

0022

なお、内側領域201と外側領域202とを結ぶ線は、境界210と所定の角度θをなすように設定することが望ましい。例えば、角度θは、90°もしくは、予め定めた角度とする。

0023

また、境界210が閉じた線である場合、閉じた線の内側が、内側線211が配置される側になる。この場合、内側線211および外側線212は、それぞれ閉じた線となる。また、境界210は、閉じた線に限られず、直線または閉じていない曲線でもよい。その場合、内側の方向を境界210のどちら側にするかは、予め定めてもよく、また、操作者から受け付けた方向を内側にしてもよい。ここで閉じた線が有効な事例は、腫瘍など塊を形成する組織であり、閉じていない曲線が有効な事例は、腸管癒着などの癒着が挙げられる。

0024

血流情報算出部122は、送受信制御部11が受信した受信信号から、内側領域201と外側領域202における血流に関する情報を算出し、さらに、その差を算出する。結合状態画像生成部123は、血流情報算出部122が算出した、内側領域201と外側領域202の血流に関する情報の差を、関心領域220の組織の結合状態を示す情報として表示する画像、例えば図2(d)のような画像を生成し、接続されている表示装置15に表示させる。

0025

また、結合状態評価部12の血流情報算出部122が算出する血流に関する情報としては、血流速度のほかに、血管分布、並びに、造影剤を検査対象に投与した場合の、造影剤の内側領域201および外側領域202への流入開始時間、流出開始時間、所定の造影剤濃度への到達時間、造影剤の平衡濃度への到達時間、造影剤の所定濃度以上の持続時間、および、造影剤の総流量、のうちの少なくとも一つの情報、または、少なくとも一つを用いて算出した情報を用いればよい。

0026

結合状態評価部12は、受信信号から生成した検査対象の画像を表示装置15に表示させ、表示させた画像上で、境界210の位置の入力を操作者から受け付ける境界入力受付部124をさらに有する構成としてもよい。また、結合状態評価部12は、受信信号から生成した検査対象の画像を処理することにより、画像における境界210を演算により抽出する境界抽出部125をさらに有する構成としてもよい。

0027

本実施形態の超音波撮像装置の結合状態評価部12、特に血流情報算出部122によって組織境界の血流情報を評価した表示を行うことにより、操作者は、腫瘍境界の結合状態を客観的かつ正確に評価できる。臨床的には、腫瘍良悪性診断や治療計画の精度向上が期待できる。

0028

以下、本実施形態の超音波撮像装置の構成および動作をさらに詳しく説明する。

0029

本実施形態の超音波撮像装置は、図1に示したように、送受信制御部11と、結合状態評価部12の他に、結合状態評価部12に入力する数値データ(または画像データ)を生成するBモード画像生成部18および血流撮像信号処理部19と、これらを制御する制御部17と、を内蔵している。送受信制御部11は、送信ビームフォーマ21と受信ビームフォーマ22とを備えている。また超音波撮像装置には、探触子10と、境界や撮像条件を入力する操作を操作者から受け付ける入力デバイス16と、各種画像を表示する表示装置15とが接続されている。

0030

結合状態評価部12、送受信制御部11、制御部17、Bモード画像生成部18および血流撮像信号処理部19の機能は、ソフトウエアによって実現してもよく、その一部または全部をハードウエアによって実現してもよい。ソフトウエアによって実現する場合、結合状態評価部12、送受信制御部11、制御部17、Bモード画像生成部18および血流撮像信号処理部19を、プロセッサ(例えば、CPU(Central Processing Unit))と、プログラムを予め格納したメモリによって構成する。CPUがプログラムを読み込んで実行することにより、後述する結合状態評価部12、送受信制御部11、制御部17、Bモード画像生成部18および血流撮像信号処理部19の機能を実現する。また、ハードウエアによって実現する場合には、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)のようなカスタムICや、FPGA(Field-Programmable Gate Array)のようなプログラマブルICを用い、後述する結合状態評価部12、送受信制御部11、制御部17、Bモード画像生成部18および血流撮像信号処理部19の動作を実現するように回路設計を行えばよい。

0031

以下、各部の動作を具体的に説明する。ここでは、結合状態評価部12、送受信制御部11、制御部17、Bモード画像生成部18および血流撮像信号処理部19をソフトウエアにより実行する場合を例に説明する。図3および図4は、各部の動作を示すフローチャートであり、図5(a)、(b)は、制御部17が表示装置15に表示させる撮像モード受付および血流情報の種類の選択受付の受付用画面の例である。制御部17、結合状態評価部12および送受信制御部11は、内蔵するメモリに予め格納されているプログラムを内蔵するCPUが読み込んでそれぞれ実行することにより、図3および図4のように動作する。

0032

まず、制御部17は、図5(a)、(b)に示したような、撮像モード受付および血流情報の種類の選択受付のための画面を表示装置15に表示させ、入力デバイス16を介して操作者から撮像モードの選択および血流情報の種類の選択を受け付ける。具体的には、図5(a)の撮像モード受付の受付用画面は、Bモード画像の撮像を行うかどうかを選択する選択部510および境界の結合状態の評価を実行するかどうかを選択する選択部520を含む。選択部510および選択部520において、制御部17は、Bモード画像の撮像をするかどうか、結合状態の評価を実行するかどうかの操作者の選択をそれぞれ受け付ける。

0033

選択部520は、さらに、境界の結合状態の評価の実行を選択する場合に、腫瘍の境界は手動で入力するか、画像処理によって境界は自動で検出するかを選択するための選択部521と、血流情報の撮像(血流画像の撮像)は、ドプラ血流撮像で行うか、造影剤を用いた造影血流撮像で行うかを選択するための選択部522を含む。制御部17は、これらの選択部521、522において、撮像モードの選択、つまり、境界は手動入力自動検出かの選択、および、血流撮像方法は、ドプラー撮像か造影撮像かの選択を操作者から受け付ける(ステップ301)。

0034

また、図5(b)の結合状態の評価に用いる血流情報の種類の選択受付の受付用画面は、血流速度、血管分布(密度)、造影剤の流入開始時間、造影剤の流出開始時間、造影剤の所定濃度への到達時間、造影剤の平衡濃度への到達時間、造影剤の所定濃度以上の持続時間、および、造影剤の総流量の一つを選択するための選択部530〜537を有する。なお、血流速度の選択部530は、選択部522においてドプラ血流撮像および造影血流撮像のいずれを選択していても、選択可能である。血管分布(密度)の選択部531は、ドプラ血流撮像を選択している場合のみ選択可能である。他の血流情報の種類の選択部532〜537は、造影血流撮像を選択している場合のみ選択可能である。制御部17は、結合状態の評価に用いる血流情報の種類の選択を操作者から受け付ける(ステップ301)。

0035

なお、制御部17は、図5(a)、(b)の画面を同じの画面上に表示させてもよく、図5(a)の画面を表示させて、操作者からの撮像モードの選択を受け付けた後に、図5(b)の画面を表示させてもよい。

0036

制御部17は、ステップ301において選択部510でBモード画像の撮像が選択されている場合(ステップ302)、ステップ303に進み、送受信制御部11を制御して、Bモード画像の撮像を行わせ、得られた受信信号からBモード画像をBモード画像生成部18に生成させ、Bモード画像を表示装置15に表示させる(ステップ303)。具体的には、送信ビームフォーマ21は、制御部17の制御により、送信信号電気信号)を生成し、探触子10の各振動子に受け渡す。これにより、探触子10は、検査対象100の所定の送信走査線の方向に超音波ビーム照射する。検査対象100による超音波のエコーは、再び探触子10の各振動子に到達し、受信信号(電気信号)に変換される。受信ビームフォーマ22は、制御部17の制御により、所定の1以上の受信走査線上の複数の受信焦点について、各振動子の受信信号が合焦するように各受信信号を遅延整相)させた後、加算する。これにより、受信ビームフォーマ22は、受信走査線上の複数の受信焦点についての整相加算後の受信信号を生成する。制御部17の制御下で、送信ビームフォーマ21は、所定の撮像範囲の複数の送信走査線について順次、超音波ビームを送信し、受信ビームフォーマ21は、所定の撮像範囲の複数の受信走査線について、順次、整相加算後受信信号を生成する。Bモード画像生成部18は、受信走査線の各受信焦点について整相加算後受信信号の、強度を輝度に変換して並べることによりBモード画像を生成し、表示装置15に表示させる(ステップ303)。なお、Bモード画像生成部18は、生成したBモード画像を結合状態評価部12を介して表示装置15に表示させてもよい。

0037

制御部17は、ステップ301の選択部520において、境界の結合状態の評価の実行が選択されている場合(ステップ304)、ステップ305に進み、選択部522で選択された撮像方法によって、血流画像の撮像を行うよう送受信制御部11に指示して、血流画像の撮像を行わせ、得られた受信信号から血流画像を血流撮像信号処理部19に生成させ、血流画像を表示装置15に表示させる(ステップ305)。ここでは、選択部522において、造影血流撮像が選択され、選択部530〜537において、血流情報の種類は、血流速度(選択部530)が選択されている場合を例に具体的に説明する。

0038

ステップ305の造影剤を用いた血流撮像方法について図4のフローを用いて説明する。この撮像方法は、広く知られた方法であるので、簡単に説明する。まず、制御部17は、造影剤として、例えば所定の径のマイクロバブルを含む液体を検査対象100の血管に注入するように操作者に促す指示の表示を表示装置15に表示させる(ステップ401)。そして、制御部17は、送受信制御部11の送信ビームフォーマ21に、所定の波形の送信信号を生成するように指示する。これにより、撮像範囲内の所定の送信走査線にそれぞれ超音波ビームを送信させ、その都度、受信ビームフォーマ22に、所定の受信走査線について整相加算後受信信号を生成させる。次に、制御部17は、送信ビームフォーマ21に、前回の送信信号に対して位相を180°ずらした(位相を反転させた)送信信号を生成するように指示する。これにより、撮像範囲内の所定の送信走査線に、前回の送信時とは位相が反転した超音波ビームをそれぞれ送信させ、その都度、受信ビームフォーマ22に、所定の受信走査線について整相加算後受信信号を生成させる。制御部17の制御下で、血流撮像信号処理部19は、前回と今回の送受信でそれぞれ得た同じ受信走査線の同じ受信焦点の整相加算後受信信号を加算する。これにより、送信信号の周波数基本波)の信号が打ち消され、造影剤(マイクロバブル)によって生じた二次高調波の受信信号が、受信走査線ごとに抽出される。これを超音波の送受信のたびに繰り返す。さらに、血流撮像信号処理部19は、受信走査線の受信焦点ごとについて抽出した二次高調波の受信信号を、強度を輝度に変換して並べることにより、順次、血流画像を生成し、時系列に表示装置15に表示させる(ステップ402)。なお、血流撮像信号処理部19は、生成した血流画像を結合状態評価部12を介して表示装置15に表示させてもよい。

0039

そして、制御部17は、操作者からの血流画像の取り込み開始の指示を待つ(ステップ403)。具体的には、操作者が、血流画像を見ながら、造影剤が所定の領域に流入開始したことを目視で確認等して、入力デバイス16を介して制御部17に、血流画像の取り込み開始を指示した場合には、制御部17は、血流撮像信号処理部19内のメモリ(不図示)にそれ以降の所定フレーム数枚数)m(例えばm=150枚)の血流画像を記憶させる(格納させる)(ステップ404)。

0040

さらに、制御部17は、表示画像の選択を受け付け、表示画像を表示装置15に表示させる(ステップ405)。具体的には、制御部17は、入力デバイス16を介して、所定フレーム数mの血流画像の中から1枚を操作者に選択させ、選択された血流画像を、例えば図2(b)または図6(a)のように表示装置15に表示させる(ステップ405)。なお、ステップ402の血流画像の撮影と交互に、ステップ303のBモード撮像を行ってもよい。この場合、ステップ405で選択された血流画像を表示装置15に表示する際に、Bモード画像を重畳表示することができる。血流画像とBモード画像を重畳表示することにより、血管以外の組織の像をより認識しやすい画像を表示することができるとともに、体動の把握を行うことが容易になるため、体動補正処理を行うことも可能になる。

0041

つぎに、図3のステップ306に進み、ステップ301において選択部521で境界の手動入力が選択されている場合、境界入力受付部124は、操作者から境界の入力を画像上で受け付ける(ステップ307)。例えば、図6(a)のように、ステップ405において表示された血流画像もしくは、血流画像とBモード画像の重畳画像が表示されている場合、境界入力受付部124は、操作者から入力デバイス16を介して、まず評価枠601の設定を受け付け(図6(b))、評価枠601内で、対象物(腫瘍)600の境界上の複数の点(ユーザ設定点)602の設定を操作者から受け付ける(図6(c))。評価枠601の設定として、例えば図6(b)に示すように、始点及び終点の設定を操作者から受け付け、始点及び終点を頂点とし対象物600を包含する図形を設定すればよい。そして、境界入力受付部124は、受け付けた複数の点602を結ぶ閉じた線を生成することにより、境界210を生成する。

0042

一方、ステップ306において、選択部521で境界の自動検出が選択されている場合、境界抽出部125は、表示されている血流画像もしくは、血流画像とBモード画像の重畳画像を画像処理することにより、境界210を自動で検出する(ステップ308)。画像処理による境界210の自動検出方法は、セグメンテーションとよばれる技術や、特許文献1に開示されている技術等、広く知られている境界認識技術を用いればよく、ここでは説明を省略する。

0043

つぎに、ステップ309に進み、領域設定部121は、境界210上に、所定の大きさの関心領域220を自動設定点として等間隔に設定する(図6(d)参照)。さらに、ステップ310に進み、領域設定部121は、境界210の内側に予め定めた距離L1離れた位置に、境界210と平行な内側線211を設定する(図6(e)参照)。また、境界210の外側の予め定めた距離L2離れた位置に、境界210と平行な外側線212を設定する。そして、関心領域220ごとに、関心領域220を挟んで対向するように、内側線211の上に内側領域201を、外側線の上に外側領域202をそれぞれ設定する。内側領域201および外側領域202の大きさは、予め定めた大きさとする。ここでは、内側領域201と外側領域202とを結ぶ線が、境界210と所定の角度(例えば90°)をなすようにする。

0044

つぎに、血流情報算出部122は、内側領域201及び外側領域202の画素ごとに輝度の時間変化曲線(TIC(time intensity curve))を生成する(ステップ311)。具体的には、血流情報算出部122は、内側領域201及び外側領域202内の画素(受信焦点)についての輝度(二次高調波の受信信号の強度)を、血流撮像信号処理部19内のメモリに格納されているm枚のフレームについてすべて読み出し、画素ごとに輝度の時間変化曲線(TIC)を図7のように生成する(ステップ311)。

0045

つぎに、血流情報算出部122は、生成したTICに基づいて所定の血流情報を算出する(ステップ312)。造影剤の濃度と輝度とは対応関係にあるため、血流情報算出部122は、生成したTICから図7に示したように、血流速度((6)TIC上昇率)、画素位置への造影剤の流入開始時間(1)、流出開始時間(消失開始時間)(3)、造影剤の所定濃度への到達時間((5)閾値輝度到達時間)、平衡濃度((8)平衡輝度血流量))への到達時間((2)平衡輝度到達時間)、所定濃度以上の持続時間(4)、および、造影剤の総流量((9)積分値∫TICdt)を算出する。また、TICを利用せず、Bモード画像または血流画像の輝度分布を特徴量として数値化して血流情報として活用してもよい((10)輝度分布)。よって、血流情報算出部122は、ステップ301で選択を受け付けた血流情報を、TICから算出する。例えば、血流情報が、血流速度である場合、TICの上昇率を算出することにより血流速度を算出する。選択された血流情報を一つの内側領域201のすべての画素について算出したならば、すべての画素の血流情報の和、平均、最大値最小値、または、分布等の少なくとも何れか1つの所定の値を算出し、その値をその内側領域201の血流情報の値とする(ステップ312)。すべての内側領域201ならびに外側領域202について同様に血流情報の値を算出する。

0046

つぎに、血流情報算出部122は、ステップ312で算出した内側領域201の血流情報の値と、外側領域202の血流情報の値との差を、関心領域220ごとに算出する(ステップ313)。差としては、血流情報の値の差のほか、値の比や、値の差を内側領域201と外側領域202の距離(L1+L2)で除した勾配や、内側領域201における血流情報の値の分布と外側領域202における血流情報の値の分布の類似度でもよい。

0047

結合状態画像生成部123は、ステップ313で求めた関心領域220の内側領域201と外側領域202の血流情報の値の差が、予め定めた複数段階の値の範囲のいずれに属するかを判定し、値の範囲に応じた色または模様を割り当てる(ステップ314)。そして、結合状態画像生成部123は、関心領域220内または関心領域220を中心とする予め定めた大きさの表示領域230内に、割り当てた色または模様を図6(f)のように表示する結合状態画像を生成する。図6(f)の例では、関心領域220を中心とする予め定めた大きさの表示領域230を図2(b)のように設定し、表示領域230内であって、かつ、内側線221と外側線212の間の領域に、割り当てた色または模様を表示することにより、結合状態画像を生成している。結合状態画像生成部123は、生成した結合状態画像を表示装置15に表示させる(ステップ315)。

0048

このように、本実施形態の超音波撮像装置は、境界を挟んで内側領域と外側領域とで血流情報の差の大小を定量的に計測し、境界における結合状態に関する画像として表示する。また、境界の位置のみならず、組織の浸潤や癒着の状態に対応する血流情報の差を可視化して表示する。したがって、操作者や医師による、治療方法の判定や良悪性診断のための、判断材料となる情報を提供することができる。

0049

なお、境界210上に設定した関心領域220を挟むように内側領域201と外側領域201を設定する方法は、上述したように内側線211と外側線212を設定し、その上に内側領域201と外側領域201を設定する方法に限られるものではなく、どのような設定方法を用いてもよい。例えば、図8に示すように、まず、境界210上に等間隔に画素240を設定し、画素240のうち隣り合う画素P1、P2の中点P0を算出し、中点P0を関心領域220の中心画素とする。そして、ベクトルP0P2を、反時計回りに90°回転させ、r倍したベクトルP0Q1を算出する。Q1の画素を、内側領域201の中心画素とし、所定の大きさの内側領域201を設定する。また、ベクトルP0P2を、時計回りに90°(反時計回りに−90°)回転させ、r倍したベクトルP0Q2を算出する。Q2の画素を、外側領域202の中心画素とし、所定の大きさの外側領域202を設定する。この方法は、内側線211および外側線212を設定することなく、簡単な計算で、関心領域220、内側領域201および外側領域202を設定することができるというメリットがある。

0050

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えばFPGA(field−programmable gate array)のような集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム等の情報は、メモリや、ハードディスクSSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、IC(IntegratedCircuit)カードSDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

0051

また、制御線情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

0052

10…探触子、11…送受信制御部、12…結合状態評価部、15…表示装置、16…入力デバイス、17…制御部、18…Bモード画像生成部、19…血流撮像信号処理部、21…送信ビームフォーマ、22…受信ビームフォーマ、121…領域設定部、122…血流情報算出部、123…結合状態画像生成部、124…境界入力受付部、125…境界抽出部、201…内側領域、202…外側領域、210…境界、211…内側線、212…外側線、220…関心領域、230…表示領域

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