超声诊断设备的制作方法

专利名称：超声诊断设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声诊断设备，具体来说，涉及显示指示生物组织的硬度或软度的弹 性图像的超声诊断设备。
背景技术：
在例如专利文献1等等中已经公开一种将常规B模式图像和指示生物组织的硬度 或软度的弹性图像组合在一起并且显示组合结果的超声诊断设备。在这种类型的超声诊断 设备中，以如下方式生成弹性图像。首先，向生物组织发送并且从其接收超声波，同时由超 声探头重复从体表按压及其松弛，由此获取回波信号。然后，基于所获取的回波信号来计算 与生物组织的弹性有关的物理量。将物理量转换成色调信息，由此形成彩色弹性图像。顺 便提一句，例如，基于生物组织的变形的位移(下文中简称“位移”)等等作为与生物组织的 弹性有关的物理量来计算。将略微详细地说明用于计算物理量的方法的一个示例。各具有与预定数量的数 据对应的宽度的相关窗口首先分别设置到在相同声线上、在时间上相互不同的两个回波信 号。相关算术运算在相关窗口之间执行，以便计算物理量。在专利文献2中，例如，相关算 术运算在相关窗口之间执行，由此计算两个回波信号之间的波形的偏移。假定波形的这种 偏移是位移。顺便提一句，当象在例如缺乏按压及其松弛的程度等的情况下那样，生物组织的 变形不充分时，通过相关算术运算所计算的值可能不会表现为对应于生物组织的弹性的差 异的差。在这种情况下，没有使弹性图像成为在其上准确反映生物组织的弹性的图像。另一方面，当按压及其松弛的程度过度时，横向偏移可能在生物组织中发生。在这 种情况下获取的各回波信号因横向偏移而包含噪声，使得存在相关算术运算中的相关系数 变低的忧虑。存在如下忧虑当按压及其松弛的程度过度时，生物组织的变形如此过度，使 得设置到两个回波信号的相关窗口相互不匹配，因而减小相关系数。当相关算术运算中的 相关系数在这里变低时，无法得到作为在其上准确反映生物组织的弹性的所计算值的所产 生计算值。因此，当相关算术运算中的相关系数变得较低时，无法得到在其上准确反映生物 组织的弹性的弹性图像。各回波信号的强度在超声反射器的数量小的区域以及在发射超声波因其衰减而 难以达到的生物组织的深层部分变得不够。因此，对于信号强度不够的各回波信号的相关 算术运算中的相关系数变低。当超声探头的按压及其松弛的方向与超声波声线方向不一致 时，发生上述横向偏移。因此，在这种状态中所获取的对各回波信号的相关算术运算中的相 关系数也变低。因此，甚至在这些情况下无法得到在其上准确反映生物组织的弹性的弹性 图像。但是，即使没有得到在其上这样准确反映生物组织的弹性的弹性图像，已经查看 了弹性图像的操作人员也难以确定它是否是在其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像。因此，在专利文献3中公开了一种方法，其中，为了允许操作人员易于确定弹性图
4像是否为在其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像，计算各指示相关算术运算所得到的 弹性的值的逐帧平均值，并且关于其平均值显示“H” (高)、“M” (中等)和“L” (低)的评
估结果。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本未审查特许公报No.2005-118152[专利文献2]日本未审查特许公报No.2008-126079[专利文献 3]USP No. 655832
发明内容
技术问题但是，由于专利文献3目的在于检测在生物组织的变形不充分的状态中形成了弹 性图像，所以当平均值变得较低时进行更差评估(如果具体描述的话，为“L”)。另一方面， 如果平均值高，则作出“H”的评估。但是，甚至在过度执行对生物组织的按压及其松弛并且 如上所述包括由相关算术运算所得到的所计算值在相关系数低时，也没有获得在其上准确 反映生物组织的弹性的弹性图像。因此，专利文献3的方法可能变得不足以进行关于是否 获得在其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像的判定，并且可能缺乏其判定的正确性。希望解决前面所述的问题。对问题的解决方案根据第一方面的本发明提供一种超声诊断设备，它包括物理量计算器，用于将相 关窗口设置到通过向/自生物组织发送/接收超声波获得的、并且在相同声线上在时间上 不同的两个回波信号，以及执行相关窗口之间的相关算术运算，由此计算与生物组织中的 相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器，用于基于物理量，关于超声波的发送 /接收表面的弹性图像形成区域生成生物组织的弹性图像数据；物理量平均单元，用于对 于每一帧计算弹性图像形成区域中的物理量的平均值；比较器，用于比较物理量平均单元 所计算的值和物理量的预设平均值；以及通知单元，用于通知比较器的比较结果。根据第二方面的本发明，提供一种超声诊断设备，其中，在根据第一方面的本发明 中，物理量平均单元计算关于其中执行对各大于或等于预定阈值的相关系数的相关算术运 算的相关窗口所得到的物理量的平均值。根据第三方面的本发明提供一种超声诊断设备，其中，在根据第一或第二方面的 本发明中，比较器计算物理量平均单元所计算的值与物理量的预设平均值的比率，作为比 较结果。根据第四方面的本发明提供一种超声诊断设备，其中，在根据第一至第三方面中 的任一方面的本发明中，每一帧由比较器所得到的比较结果被在多帧上求平均，并且通知 通知单元。根据第五方面的本发明提供一种超声诊断设备，它包括物理量计算器，用于将相 关窗口设置到通过向/自生物组织发送/接收超声波所获得的、并且在相同声线上在时间 上不同的两个回波信号，以及执行相关窗口之间的相关算术运算，由此计算与生物组织中 的相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器，用于基于物理量，关于超声波的发
5送/接收表面的弹性图像形成区域生成生物组织的弹性图像数据；相关系数平均单元，用 于对每一帧计算弹性图像形成区域中的、相关窗口之间的相关算术运算中的相关系数的平 均值；以及通知单元，用于通知相关系数平均单元的计算结果。根据第六方面的本发明提供一种超声诊断设备，其中，在根据第五方面的本发明 中，每一帧由相关系数平均单元所得到的计算结果被在多帧上求平均，并且通知所述通知 单元。根据第七方面的本发明提供一种超声诊断设备，它包括物理量计算器，用于基于 向/自生物组织发送/接收超声波获得的、并且在相同声线上在时间上不同的两个回波信 号，计算与生物组织中的相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器，用于基于物 理量，关于超声波的发送/接收表面的弹性图像形成区域生成生物组织的弹性图像数据； 物理量平均单元，用于对每一帧计算弹性图像形成区域中的、关于其中执行对大于或等于 预定阈值的相关系数的相关算术运算的相关窗口所得到的物理量的平均值；比率计算器， 用于计算物理量平均单元所计算的值与物理量的预设平均值的比率；相关系数平均单元， 用于对每一帧计算弹性图像形成区域中的、相关窗口之间的相关算术运算中的相关系数的 平均值；乘法器，用于将比率计算器的所计算值与相关系数平均单元的所计算值彼此相乘； 以及通知单元，用于通知乘法器的乘法结果。根据第八方面的本发明提供一种超声诊断设备，其中，在根据第七方面的本发明 中，每一帧由乘法器所得到的计算结果被在多帧上求平均，并且通知所述通知单元。根据第九方面的本发明提供一种超声诊断设备，其中，在根据第七或第八方面的 本发明中，乘法器对比率计算器的所计算值和相关系数平均单元的所计算值执行加权算术运算。根据第十方面的本发明提供一种超声诊断设备，它包括物理量计算器，用于基于 向/自生物组织发送/接收超声波获得的、并且在相同声线上在时间上不同的两个回波信 号，计算与生物组织中的相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器，用于基于物 理量在超声波的发送/接收表面的弹性图像形成区域中生成生物组织的弹性图像数据；物 理量平均单元，用于对每一帧计算弹性图像形成区域中的、关于其中执行对大于或等于预 定阈值的相关系数的相关算术运算的相关窗口所得到的物理量的平均值；比率计算器，用 于计算物理量平均单元所计算的值与物理量的预设平均值的比率；相关系数平均单元，用 于对每一帧计算弹性图像形成区域中的、相关窗口之间的相关算术运算中的相关系数的平 均值；乘法器，用于将比率计算器的所计算值与相关系数平均单元的所计算值彼此相乘； 通知单元，能够通过切换来通知比率计算器的计算结果、相关系数平均单元的计算结果或 者乘法器的相乘结果；以及操作单元，用于输入用于切换到通知单元的指令。发明的有利效果根据本发明，由于显示弹性图像形成区域中的、生物组织中相应区域的物理量的 平均值与物理量的预设平均值之间的比较结果，所以操作人员能够易于确定对生物组织的 按压及其松弛的程度是否不充分或过度。因此，有可能从比常规观点更广义的观点来评估 基于弹性图像数据所显示的弹性图像是否为在其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像。通过计算关于其中执行对各大于或等于预定阈值的相关系数的相关算术操作的 相关窗口所得到的物理量的平均值所得到的平均值是通过消除相关系数低的一部分、例如
6各回波信号的强度不够的一部分、已经产生生物组织的横向偏移的一部分、等等的位移而 得到的平均值。因此，这种平均值与物理量的预设平均值(理想值)之间的比较结果指示 是否正以适当的强度分别执行对生物组织的按压及其松弛。如上所述，操作人员能够从比 较结果的显示中更准确地掌握是否正以适当的强度分别执行对生物组织的按压及其松弛。每一帧由比较器所得到的比较结果被在多帧上求平均并且在显示单元上显示，由 此使得有可能显示稳定的比较结果。根据另一个发明，由于显示弹性图像形成区域中的、相关窗口之间的相关算术运 算中的相关系数的平均值的计算结果，所以操作人员能够从与常规观点不同的观点来评估 基于弹性图像数据所显示的弹性图像是否为在其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像。每一帧由相关系数平均单元所得到的计算结果被在多帧上求平均并且在显示单 元上显示，由此使得有可能显示稳定的计算结果。又根据另一个发明，由比率计算器使用关于其中执行了对各大于或等于预定阈值 的相关系数的相关算术运算的相关窗口所得到的物理量的平均值所计算的值以及由相关 系数平均单元所计算的值被乘法器彼此相乘。显示这个相乘结果。这个相乘结果相当于将 用于对生物组织的按压及其松弛的程度的元素与用于相关系数的元素相加。因此，有可能 从比常规观点更广义的观点来评估是否获得在其上准确反映了生物组织的弹性的弹性图 像。每一帧由乘法器所得到的相乘结果被在多帧上求平均并且在显示单元上显示，由 此使得有可能显示稳定的相乘结果。根据本发明，由于可通过切换来显示比率计算器的计算结果、相关系数平均单元 的计算结果以及乘法器的相乘结果，所以可从比常规观点更广义的观点来评估是否提供在 其上准确反映了生物组织的弹性的弹性图像。通过以下对附图中所示的本发明的优选实施例的描述，本发明的其它目的和优点 将会显而易见。


图1是示出根据本发明的超声诊断设备的第一实施例的示意配置的框图。图2是示出图1所示的超声诊断设备的不完整配置的框图。图3是用于描述B模式图像数据和弹性图像数据的生成的简图。图4是示出图1所示的超声诊断设备中的显示单元的显示的一个示例的简图。图5是用于说明在生成弹性图像数据时的物理量的计算的简图。图6是示出比率计算器中使用的函数的图表的简图。图7示出显示单元的显示的一个示例，并且是用于描述显示质量指示以便随时间 的流逝从左至右流动的简图。图8示出显示单元的显示的一个示例，并且是用于描述显示质量指示以便随时间 的流逝从左至右流动的简图。图9示出显示单元的显示的一个示例，并且是用于描述显示质量指示以便随时间 的流逝从左至右流动的简图。图10示出显示单元的显示的一个示例，并且是说明质量指示的另一个示例的简
7图11是示出根据本发明的超声诊断设备的第二实施例的示意配置的框图( 图12是示出图11所示的超声诊断设备的不完整配置的框图。 图13是示出根据本发明的超声诊断设备的第三实施例的示意配置的框图, 图14是示出图13所示的超声诊断设备的不完整配置的框图。 图15是示出根据本发明的超声诊断设备的第四实施例的示意配置的框图( 图16是示出图15所示的超声诊断设备的不完整配置的框图。 图17是说明质量指示的另一个示例的简图。 图18是示出已经显示质量指示的另一个示例的显示单元的简图。 附图标记的说明图1
3发送-接收单元，
4B模式图像处理单元，
5弹性图像处理单元，
6组合器，
7显示单元，
8物理量平均单元，
9比率计算器，
10质量指示生成器，
11控制器，
12操作单元
图2
5弹性图像处理单元，
51物理量计算器，
52弹性图像数据生成器，
8物理量平均单元，
9比率计算器，
10质量指示生成器
图3
B模式图像数据 弹性图像数据 图11
3发送-接收单元，
4B模式图像处理单元，
5弹性图像处理单元，
6组合器，
7显示单元，
10质量指示生成器，
11控制器，
80086]
0087]
0088]
0089]
0090]
0091]
0092]
0093]
0094]
0095]
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0097]
0098]
0099]
0100] 0101] 0102]
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0109]
0110] 0111] 0112]
0113]
0114]
0115]
0116]
0117]
0118]
0119]
0120] 0121] 0122]
0123]
0124]
操作单元， 相关系数平均单元
弹性图像处理单元， 物理量计算器， 弹性图像数据生成器， 质量指示生成器， 相关系数平均单元
12 21
图12 5
51
52 10 21 图13
3 发送-接收单元，
B模式图像处理单元， 弹性图像处理单元， 组合器， 显示单元， 物理量平均单元， 比率计算器， 质量指示生成器， 控制器， 操作单元， 相关系数平均单元
弹性图像处理单元， 物理量计算器， 弹性图像数据生成器， 物理量平均单元， 比率计算器， 质量指示生成器， 相关系数平均单元
4
5
6
7
8
9
10 11 12 21
图14 5
51
52 8
9
10 21 图15
3发送-接收单元，
4B模式图像处理单元，
5弹性图像处理单元，
6组合器，
7显示单元，
8物理量平均单元，
9比率计算器，
10质量指示生成器，
11控制器，
12操作单元，
9
21相关系数平均单元
图16
5弹性图像处理单元，
51物理量计算器，
52弹性图像数据生成器，
8物理量平均单元，
9比率计算器，
10质量指示生成器，
21相关系数平均单元
具体实施例方式下面基于附图详细说明本发明的实施例。〈第一实施例〉首先将基于图1至10来说明第一实施例。图1所示的超声诊断设备1配备有超 声探头2、发送-接收单元3、B模式图像处理单元4、弹性图像处理单元5、组合器6、显示单 元7、物理量平均单元8、比率计算器9和质量指示生成器10。此外，超声诊断设备1包括控 制器11和操作单元12。超声探头2将超声波发送到生物组织，并且接收其回波。如稍后描述的，基于通过 执行超声波的发送/接收、同时在使超声探头2与生物组织的表面接触的状态中重复按压 和松弛所获得的回波信号生成弹性图像。发送-接收单元3在预定扫描条件下驱动超声探头2，以便每一声线地执行超声波 的扫描。发送_接收单元3对超声探头2所接收的各回波信号执行信号处理、如波束成形 处理。将经过发送-接收单元3的信号处理的回波信号输出到B模式图像处理单元4和弹 性图像处理单元5。从发送-接收单元3输出的回波信号可作为原始数据存储在未示出的 存储单元中。顺便提一句，发送_接收单元3分开执行用于生成B模式图像的扫描和用于生成 弹性图像的扫描。作为用于生成弹性图像的扫描，在用于生成对象的弹性图像的区域中、在 相同声线上进行两次扫描。B模式图像处理单元4对于从发送_接收单元3输出的回波信号执行诸如对数压 缩处理、包络检测处理之类的B模式处理，由此生成B模式图像数据。但是，B模式图像处 理单元4可基于作为原始数据存储在存储单元中的回波信号来生成B模式图像数据。弹性图像处理单元5基于从发送_接收单元3输出的回波信号生成弹性图像数 据。但是，弹性图像处理单元5可基于作为原始数据存储在存储单元中的回波信号，以与B 模式图像处理单元4相似的方式来生成B模式图像数据。将略微更详细地说明弹性图像处理单元5。如图2所示，弹性图像处理单元5具有 物理量计算器51和弹性图像数据生成器52。物理量计算器51计算因超声探头2的按压及 其松弛所产生的生物组织的相应部位或区域的变形引起的位移(下文中简称“位移”)，作 为与生物组织中的相应区域的弹性有关的物理量。物理量计算器51基于在时间上不同、属 于两帧(i)和(ii)的相同声线上的两个回波信号来计算位移，如图3所示。如稍后将描述
10的，将相关窗口 Wl和W2设置到回波信号(参见图5)。在这些相关窗口 Wl与W2之间执行 相关算术运算，以便计算各位移。然后，弹性图像数据生成器52基于位移来生成与一个像 素对应的弹性图像数据。物理量计算器51是说明本发明中的物理量计算器的一个实施例 的一个示例。弹性图像数据生成器52将物理量计算器51所计算的位移转换成色调信息，并且 生成与在超声波的发送/接收表面的弹性图像生成区域(稍后在本实施例中描述的感兴趣 区域R)有关的弹性图像数据。弹性图像数据生成器52是说明本发明中的弹性图像数据生 成器的一个实施例的一个示例。顺便提一句，如图3所示，从属于两个不同帧⑴和(ii)的回波信号生成与一帧 对应的弹性图像数据。另一方面，从帧(i)和(ii)中的任一个的回波信号来生成B模式图 像数据。这时，在本实施例中，将感兴趣区域(ROI) R设置到显示单元7上显示的B模式图 像BG上，如图4所示。弹性图像数据在感兴趣区域R中形成。感兴趣区域R是说明本发明 中的弹性图像形成区域的一个实施例的一个示例。但是，本发明并不局限于以这种方式关 于B模式图像BG的部分来生成弹性图像的情况，而是可在整个B模式图像BG之上形成弹 性图像数据。B模式图像处理单元4所生成的B模式图像数据以及弹性图像处理单元5所生成 的弹性图像数据由组合器6组合在一起。具体来说，组合器6将对应于一帧的B模式图像 数据和弹性图像数据相加在一起，以便生成与显示单元7上显示的一帧对应的超声图像数 据。然后，在组合器6所得到的超声图像数据在显示单元7上显示为通过组合单色B模式 图像BG和彩色弹性图像EG所得到的超声图像G，如图4所示。在本实施例中，弹性图像EG 以半透明形式(在背景B模式图像是透明的状态中)显示在感兴趣区域R内。此外，稍后进行描述的质量图形或指示QG在显示单元7上显示。显示单元7是说 明本发明中的通知单元的一个实施例的一个示例。物理量平均单元8对每一帧计算为感兴趣区域R中的每一个像素所计算的位移的 平均值。假定物理量平均单元8所计算的值为平均值XrAV。物理量平均单元8是说明本发 明中的物理量平均单元的一个实施例的一个示例。比率计算器9计算平均值XrAV与位移的平均值的理想值XiAV的比率Ra，并且还执 行(等式1)的算术运算，稍后将进行描述。比率计算器9是说明本发明中的比较器和比率 计算器的实施例的一个示例。理想值XiAV是说明本发明中的物理量的预设平均值的一个实 施例的一个示例。在这里，理想值XiAV对应于在任意设置的区域中所得到的位移的平均值，在所述 区域中，以使得可得到更准确地反映生物组织的弹性的弹性图像的这样一种强度发送/接 收超声波时执行超声探头2对生物组织的按压及其松弛。理想值XiAV是通过对于由例如与 瘤相同硬度的一部分、与正常组织相同硬度的一部分等等所组成的人体模型等进行实验从 经验得到的值。理想值XiAV可由操作人员在操作单元12设置，或者可作为缺省值存储在设 备中。如图4所示，质量指示生成器10生成在显示单元7上连同超声图像G—起显示的 质量指示QG。在本实施例中，质量指示QG包括曲线图gr，其中它的水平轴表示时间，而它
11的垂直轴表示对每一帧所计算的质量值Qn，稍后进行描述。稍后详细描述质量指示QG的生 成。控制器11包括CPU(中央处理器)。控制器11读取未示出的存储单元中存储的控 制程序，并且使其执行超声诊断设备1中的相应部分的功能。操作单元9包括用于使操作 人员输入指令和信息的键盘和指示装置(未示出)。现在说明根据本实施例的超声诊断设备1的操作。首先，发送-接收单元3将超 声波从超声探头2发送到对象的生物组织，并且获取其回波信号。这时，超声波的发送/接 收通过超声探头2来执行，同时重复超声探头2对于该对象的按压及其松弛。B模式图像处理单元4基于回波信号来生成B模式图像数据。弹性图像处理单元 5基于回波信号来生成弹性图像数据。B模式图像数据和弹性图像数据在组合器6中组合 在一起，并且通过将B模式图像BG和弹性图像EG组合在一起所得到的超声图像G在显示 单元7上显示，如图3所示。质量指示生成器10所产生的质量指示QG在显示单元7上显示于超声图像G下方。将详细说明在弹性图像处理单元5的弹性图像数据的生成以及质量指示QG的生 成。在生成弹性图像数据时，物理量计算器51将相关窗口分别设置到帧(i)和(ii)的回 波信号。具体来说，物理量计算器51将相关窗口 Wl设置到属于帧(i)的回波信号，并且将 窗口 W2设置到属于帧(ii)的各回波信号，如图5所示。然后，物理量计算器51执行相关 窗口 Wl与W2之间的相关算术运算，以便计算各位移。具体来说，帧⑴和(ii)分别包括在图5中的多个声线上获取的回波信号。在图 5中，五个声线Lla、Llb、Llc、Lld和Lle被示为帧(i)中的声线的一部分。声线L2a、L2b、 L2c、L2d和L2e被示为帧(ii)中与声线Lla至Lle对应的声线。即，声线Lla和L2a、声线 Llb和L2b、声线Llc和L2c、声线Lld和L2d以及声线Lle和L2e分别对应于属于相互不同 的两帧的相同声线。图5中，R(i)和R(ii)表示各对应于感兴趣区域R的区域。假定例如将相关窗口 Wlc设置到位于声线Llc上的回波信号作为相关窗口 W1，而 将相关窗口 W2c设置到位于声线L2c上的回波信号作为相关窗口 W2。物理量计算器51执 行相关窗口 Wlc与W2c之间的相关算术运算，以便计算位移。物理量计算器51在声线Llc 和L2c上从区域R(i)和R(ii)的上端100到其下端101依次设置相关窗口 Wlc和W2c，以 便计算位移。物理量计算器51甚至对于区域R(i)和R(ii)中的其它声线类似地计算位移。 当位移由物理量这样计算时，弹性图像数据生成器52基于位移来生成弹性图像数据。接下来将说明质量指示GR的生成。在形成质量指示GR时，物理量平均单元8首 先计算感兴趣区域R(区域R(i)和R(ii))中的位移的平均值XrAV。顺便提一句，由于位移 可能变为负数，所以假定平均值XrAV变为负数。随后，比率计算器9执行XrAV/XiAV的算术运 算，以便计算比率Ra。此外，比率计算器9将比率Ra代入下式(1)，以便得到数值Y。Y = 1.0-1 Iog101 Ra I(1)其中，Y是说明本发明中的比较器的比较结果和比较器的所计算值的实施例的一 个示例。顺便提一句，等式(1)是使比率Ra达到0至1的范围的等式。通过等式(1)所得 到的Y等于平均值XrAv与理想值灯^的比率。如果这个等式(D中表达的函数以曲线图来 表示，则它成为图6所示的曲线图。这个Y取0彡Y彡1，如图6所示。
12
假定Y为0，其中假定I Ra|为0. 1彡Ra ( 10，并且|Ra|超过这个范围。将比率计算器9的所计算值Y输入到质量指示生成器10。在这里，对于每一帧计 算所计算值Y。质量指示生成器10将对每一帧得到的所计算值Y绘制为质量值Qn，以便形 成由曲线图gr所组成的质量指示QG，所述曲线图gr的水平轴表示时间，而其垂直轴表示质 量值Qn。这时，质量指示生成器10计算与多帧对应的质量值Qn的平均值。可绘制其平均 值。因此，有可能得到没有数值的波动的稳定曲线图gr。由于1，所以得到OSQnS 1。这意味着，随着质量值Qn趋近于1，弹性 图像的质量令人满意。另一方面，这还意味着，随着质量值Qn趋近于0，弹性图像的质量变 差。在这里，这意味着，质量令人满意的弹性图像是在其上更准确地反映生物组织的弹性的 弹性图像。另一方面，这意味着，质量更差的弹性图像不是在其上准确反映生物组织的弹性 的弹性图像。将更详细地说明质量值Qn与弹性图像的质量之间的关系。从图6所示的曲线图 会理解，在平均值XrAV等于理想值XiAV (即，|Ra|为1)之处，Y或Qr!变为1。因此，如果Qn 为1或接近1的值，则超声探头2对生物组织的按压及其松弛的程度是适当的，因而实现在 其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像EG的获取。另一方面，随着平均值乂 变为离开理想值XiAV的值(即，I Ra|变为离开1的值)， 则Qn趋近于0。在这里，平均值XrAV是离开理想值XiAV的值意味着，超声探头2对生物组 织的按压及其松弛的程度不够或过度。因此，由于当Qn趋近于0时对生物组织的按压及其 松弛的程度缺乏或过度的事实，尚未得到在其上准确反映生物组织的弹性的弹性图像EG。顺便提一句，关于质量值Qn低的各帧可以不执行弹性图像EG的显示。质量指示生成器10所生成的质量指示QG在组合器6中与超声图像G进行组合。 因此，质量指示QG在显示单元7上显示于超声图像G下方。将更详细地说明质量指示QG。当超声图像G以运动图片来表示时，质量指示生成 器10每一帧在当前显示的超声图像G处绘制质量值Qn，由此产生曲线图gr。因此，在显示 单元7显示曲线图gr，以便随时间的流逝从左至右流动，如图7、图8和图9所示。但是，当超声图像G是基于作为原始数据存储在存储单元(未示出)中的回波信 号所形成的运动图片的形式时，质量指示生成器10从其再现的开始到其结束来形成曲线 图gr，并且可允许显示单元7显示它。在这种情况下，如图10所示，除了曲线图gr之外，质 量指示QG还可包括指示当前显示的超声图像G是否对应于与任何时间的帧对应的一个图 像的垂直线段b。这个线段b在超声图像G的再现期间从左至右移动(沿图中的箭头所示 的方向)。顺便提一句，线段b的长度成为在质量指示生成器10对每一帧所计算的质量值Qn 的最小值与最大值之间的长度。根据本实施例的超声诊断设备1，表示由曲线图gr组成的质量指示QG，曲线图gr 指示各个基于平均值XrAV与理想值XiAV的比率Ra所计算的质量值Qn随时间的变化。因此， 操作人员能够易于确定超声探头2对生物组织的按压及其松弛的程度是否不够或过度。因 此，有可能从比常规观点更广义的观点来评估是否获取在其上准确反映了生物组织的弹性 的弹性图像。操作人员可通过查看曲线图gr将超声图像G固定在质量值Qn高的位置，并且通
13过打印等输出超声图像G。因此，在其上更准确地反映了生物组织的弹性的超声图像可通过 打印等输出。此外，当正在实时显示超声图像G时，操作人员还能够通过查看曲线图gr来 调整超声探头2对生物组织的按压及其松弛的程度。接下来将说明第一实施例的修改。在该修改中，物理量平均单元8选择相关窗口， 其中已经执行相关系数C(OSCSl)大于或等于预定阈值Cth的相关算术运算，并且计算其 位移的平均值，由此获取平均值XrAV。然后，比率计算器9使用平均值XrAV来计算比率Ra， 并且使用等式(1)来计算Y。此外，质量指示生成器10使用所计算值Y来形成质量指示QG。平均值XrAV是通过消除相关系数低的部分，诸如各回波信号的强度不够的部分、 已经产生生物组织的横向偏移的部分等等所得到的平均值。因此，从这种平均值XrAV所得 到的质量值Qn指示超声探头2的按压及其松弛是否正以适当强度来执行。因此，操作人员 能够从质量指示QG更准确地掌握超声探头2的按压及其松弛是否正以适当强度来执行。 例如，当质量值Qn离开1时，操作人员能够掌握超声探头2的按压及其松弛没有以适当强 度来执行。另一方面，如果质量值Qn为1或者接近1的值，则操作人员能够掌握超声探头 2的按压正以适当强度来执行。如果进行包含相关系数低的相关算术运算所得到的位移的平均值&AV的计算，则 平均值XrAV变小，并且质量值Qn离开1，其中例如各回波信号的强度弱，即使超声探头2对 生物组织的按压及其松弛的程度是适当的。因此，如果超声探头2对生物组织的按压及其 松弛的程度是适当的，通过除了相关系数低的各部分的位移之外计算平均值XrAV，因为在这 种修改的情况下，质量值Qn始终成为接近1。因此，有可能显示在其上更准确地反映了对生 物组织的按压及其松弛的程度是否适当的质量指示QG。〈第二实施例〉接下来基于图11和图12来说明第二实施例。顺便提一句，相同的参考标号分别 附于与第一实施例中的那些组件相同的组件，并且因此将省略其说明。根据本实施例的超声诊断设备20没有配备物理量平均单元8和比率计算器9，但 配备有相关系数平均单元21来代替它们。相关系数平均单元21是说明本发明中的相关平 均单元21的一个实施例的一个示例。将说明根据本实施例的超声诊断设备20的操作。本实施例与用于生成质量指示 QG的方法中的第一实施例不同。具体来说，相关系数平均单元21在形成质量指示QG时，对 每一帧计算感兴趣区域R(区域R(i)和R(ii))中的在物理量计算器51所执行的相应相关 算术操作中的相关系数C的平均值CAV。在本实施例中，假定相关系数C的各平均值Cav为 质量值Qn。由于这里1，所以甚至在本实施例中也建立1 SQnS 1。在各相关算 术运算中的相关系数，在它接近1时可得到在其上准确反映了生物组织的弹性的位移。另 一方面，在它接近0时无法得到在其上准确反映了生物组织的弹性的位移。因此，甚至在本 实施例中，弹性图像EG的质量在Qn接近1时变成令人满意，而在Qn接近0时，弹性图像EG 的质量变差。然后，质量指示生成器10将平均值Cav绘制为质量值Qn，并且形成由曲线图gr所 组成的质量指示QG。这时，质量指示生成器10可通过与第一实施例相似的方式来计算与多 帧对应的质量值Qn的平均值，并且绘制其平均值。甚至在本实施例中，可显示配置质量指示QG的曲线图gr，以便通过与第一实施例
14相似的方式随时间的流逝从左至右移动。除了曲线图gr之外，质量指示QG还可包括垂直 线段b。根据本实施例的超声诊断设备20，显示由曲线图gr组成的质量指示QG，曲线图gr 指示各与相关系数C的平均值Cav对应的质量值Qn随时间的变化。因此，操作人员可掌握 所显示弹性图像是否为基于各由因例如对生物组织的按压及其松弛过度并且各回波信号 的强度不够的事实而导致的相关系数低的相关算术运算所得到的位移所生成的弹性图像 数据的图像。因此，有可能从不同于常规观点的观点来评估所显示图像是否为在其上准确 反映了生物组织的弹性图像的图像。〈第三实施例〉接下来基于图13和图14来说明第三实施例。顺便提一句，相同的参考标号分别 附于与第一和第二实施例中的那些组件相同的组件，并且因此将省略其说明。本实施例的超声诊断设备30配备有物理量平均单元8、比率计算器9、质量指示生 成器10、相关系数平均单元20等等。此外，超声诊断设备30还包括乘法器31。乘法器31 是说明本发明中的乘法器的一个实施例的一个示例。将说明在本实施例的超声诊断设备30的质量指示QG的生成。物理量平均单元8 选择相关窗口，其中已经执行相关系数C大于或等于预定阈值Cth的相关算术运算，并且通 过与第一实施例的修改相似的方式来计算其位移的平均值XrAV。比率计算器9使用平均值 XrAV来计算比率Ra，并且由等式(1)来计算Y。通过与第二实施例相似的方式，相关系数平 均单元21计算相关系数的平均值CAV。乘法器31将在比率计算器9所得到的所计算值Y与在相关系数平均单元21所得 到的相关系数的平均值Cav彼此相乘，以便计算相乘值M。对每一帧计算相乘值M。在这里，当所计算值Y和相关系数的平均值Cav彼此相乘时，乘法器31可对其分配 权重，由此将它们彼此相乘。质量指示生成器10将每一帧所计算的相乘值M绘制为质量值Qn，由此形成质量指 示QG。这时，质量指示生成器10可通过与第一和第二实施例相似的方式来计算与多帧对应 的质量值Qn的平均值，并且绘制其平均值。甚至在本实施例中，可显示配置质量指示QG的曲线图gr，以便通过与第一和第二 实施例相似的方式随时间的流逝从左至右移动。除了曲线图gr之外，质量指示QG还可包 括垂直线段b。由于0彡Y彡1且0彡Cav彡1，所以M取0彡M彡1。因此，甚至在本实施例中， Qn取OSQnS 1。由于相乘值M是通过将所计算值Y和相关系数的平均值Cav彼此相乘所 得到的值，所以弹性图像EG的质量在相乘值M、即Qn接近1时变得令人满意，而弹性图像 EG的质量在Qn接近0时变差。这时，当各由对各大于或等于预定阈值Cth的相关系数的相关算术运算得到的位 移的平均值XrAV所计算的质量值Qn如同第一实施例的修改中那样显示为质量指示QG时， 相关系数没有作为评估弹性图像的质量的元素完全反映。另一方面，当相关系数C的平均 值Cav如同第二实施例中那样显示为质量指示QG时，各相关系数C变高，即使超声探头2对 生物组织的按压及其松弛的程度不够。因此，令人满意的值可表示为质量值Qn。因此，在本 实施例中，使用采用平均值XrAV计算的比率Ra所得到的所计算值Y与相关系数C的平均值
15Cav彼此相乘，由此使得有可能显示添加了用于对生物组织的按压及其松弛的程度的元素以 及用于相关系数的元素的质量指示QG。因此，有可能从比常规观点更广义的观点来评估是 否获得了在其上准确反映了生物组织的弹性的弹性图像。〈第四实施例〉接下来基于图15和图16来说明第四实施例。顺便提一句，相同的参考标号分别 附于与第一至第三实施例中的那些组件相同的组件，并且因此将省略其说明。本实施例的超声诊断设备40的基本配置与第三实施例的超声诊断设备30相同。 但是，在本实施例中，选择在比率计算器9得到的所计算值Y、在相关系数平均单元21得到 的相关系数的平均值Cav以及在乘法器31得到的相乘值M中的任一个作为质量值Qn。质 量指示生成器10显示质量指示QG。具体来说，质量指示QG的显示是否应当使用所计算值Y、相关系数的平均值Cav和 相乘值M中的任一个来执行由操作人员在操作单元12输入。然后，控制器11根据来自操 作单元12的指令输入执行控制，以便执行比率计算器9的所计算值Y的计算、相关系数平 均单元21的相关系数的平均值Cav的计算以及乘法器31相乘的值M的计算中的任一个，由 此由质量指示生成器10基于得到的所计算值执行质量指示QG的生成。因此，使用属于由 操作人员所选的类型的值所生成的质量指示QG在显示单元7上显示。操作人员可通过操作单元12执行指令的输入，由此改变从所计算值Y、相关系数 的平均值Cav和相乘值M中临时选择的值的类型。通过经由操作单元12执行切换指令输 入，使用属于新选择类型的值所生成的质量指示QG在显示单元7上显示。根据本实施例的超声诊断设备40，可通过切换来显示使用在比率计算器9得到的 所计算值Y所生成的质量指示QG、使用在相关系数平均单元21得到的相关系数的平均值 Cav所生成的质量指示QG以及使用在乘法器31得到的相乘值M所生成的质量指示QG。因 此，有可能从比常规观点更广义的观点来评估是否产生在其上准确地反映了生物组织的弹 性的弹性图像。虽然通过上述相应实施例来说明本发明，但是本发明当然可在范围之内以各种方 式来更改，而没有背离其要点。例如，物理量计算器51可计算生物组织的变形或者其弹性 模数作为与生物组织的弹性有关的物理量，来代替因生物组织的变形引起的位移。比率计算器9仅计算比率Ra，并且不会执行(等式(1))的算术运算。在这种情况 下，质量指示生成器10可生成通过将比率|Ra|绘制为各质量值Qn所形成的曲线图gr，作 为质量指示QG。通过将比率|Ra|绘制为质量值Qn并且在显示单元7上显示的质量指示QG的一个 示例如图17所示。在图17中，水平轴表示时间，而垂直轴表示比率|Ra|。如图17所示，带 状部分0可设置在预定范围，其中比率|Ra I接近1。带状部分0设置在一个得到在其上准 确地反映了生物组织的弹性的弹性图像EG的比率|Ra|的范围之内。如果操作人员以通过 显示这种带状部分0来使质量指示QG落入带状部分0之内的方式来执行超声探头2对生 物组织的按压及其松弛，则有可能得到在其上准确地反映了生物组织的弹性的弹性图像。质量指示QG并不局限于由曲线图gr所组成的质量指示，而可以是例如如图18所 示由条B组成的质量指示。条B相当于以垂直长度表示的质量值Qn的值(OSQnS 1)，并 且在垂直方向随质量值Qn的变化而扩大和缩小。
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条B可以是颜色按照质量值Qn改变的条，它与在垂直方向按照质量值Qn扩大和 缩小的条不同。另外，质量指示QG可在显示单元7上以数值显示。此外，质量值Qn并不局限于表 示为质量指示QG的质量值。例如，可提供用于产生作为声音的质量值Qn的扬声器(未示 出)。扬声器是说明本发明中的通知单元的一个实施例的一个示例。在这种情况下，质量值 Qn的高和低等级以声音的音调来表达。可配置本发明的许多广泛不同的实施例，而没有背离本发明的精神和范围。应当 理解，本发明并不局限于说明书中描述的具体实施例，而是由所附权利要求来定义。
权利要求
1.一种超声诊断设备(1)，包括物理量计算器(51)，用于将相关窗口设置到通过向/自生物组织发送/接收超声波获 得的、并且在相同声线上在时间上不同的两个回波信号，并且执行相关窗口之间的相关算 术运算，由此计算与生物组织中的相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器(52)，用于基于所述物理量，关于所述超声波的发送/接收表面 的弹性图像形成区域生成所述生物组织的弹性图像数据；物理量平均单元(8)，用于对于每一帧计算所述弹性图像形成区域中的所述物理量的 平均值；比较器(9)，用于比较所述物理量平均单元所计算的值和所述物理量的预设平均值；以及通知单元(7)，用于通知所述比较器的比较结果。
2.如权利要求1所述的超声诊断设备(1)，其中，所述物理量平均单元(8)计算关于其 中执行对均大于或等于预定阈值的相关系数的相关算术运算的相关窗口所得到的物理量 的平均值。
3.如权利要求1或2所述的超声诊断设备(1)，其中，所述比较器(9)计算所述物理量 平均单元(8)所计算的值与所述物理量的预设平均值的比率，作为所述比较结果。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的超声诊断设备(1)，其中，每一帧由所述比较器 (9)得到的比较结果被在多帧上求平均，并且通知所述通知单元(7)。
5.一种超声诊断设备(20)，包括物理量计算器(51)，用于将相关窗口设置到通过向/自生物组织发送/接收超声波获 得的、并且在相同声线上在时间上不同的两个回波信号，并且执行相关窗口之间的相关算 术运算，由此计算与生物组织中的相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器(52)，用于基于所述物理量，关于所述超声波的发送/接收表面 的弹性图像形成区域生成所述生物组织的弹性图像数据；相关系数平均单元(21)，用于对每一帧计算所述弹性图像形成区域中的、所述相关窗 口之间的所述相关算术运算中的相关系数的平均值；以及通知单元(7)，用于通知所述相关系数平均单元的计算结果。
6.如权利要求5所述的超声诊断设备(20)，其中，每一帧由所述相关系数平均单元 (21)得到的计算结果被在多帧上求平均，并且通知所述通知单元(7)。
7.一种超声诊断设备(30)，包括物理量计算器(51)，用于基于通过向/自生物组织发送/接收超声波获得的、并且在相 同声线上在时间上不同的两个回波信号，计算与所述生物组织中的相应区域的弹性有关的 物理量；弹性图像数据生成器(52)，用于基于所述物理量，关于所述超声波的发送/接收表面 的弹性图像形成区域生成所述生物组织的弹性图像数据；物理量平均单元(8)，用于对每一帧计算所述弹性图像形成区域中的、关于其中执行对 大于或等于预定阈值的相关系数的相关算术运算的相关窗口所得到的物理量的平均值；比率计算器(9)，用于计算所述物理量平均单元(8)所计算的值与所述物理量的预设 平均值的比率；相关系数平均单元(21)，用于对每一帧计算所述弹性图像形成区域中的、所述相关窗 口之间的所述相关算术运算中的相关系数的平均值；乘法器(31)，用于将所述比率计算器(9)的所计算值与所述相关系数平均单元(21)的 所计算值彼此相乘；以及通知单元(7)，用于通知所述乘法器的相乘结果。
8.如权利要求7所述的超声诊断设备(30)，其中，每一帧由所述乘法器(31)得到的计 算结果被在多帧上求平均，并且通知所述通知单元(7)。
9.如权利要求7或8所述的超声诊断设备(30)，其中，所述乘法器(31)对所述比率计 算器(9)的所计算值和所述相关系数平均单元(21)的所计算值执行加权算术运算。
10.一种超声诊断设备(40)，包括物理量计算器(51)，用于基于通过向/自生物组织发送/接收超声波获得的、并且在相 同声线上在时间上不同的两个回波信号，计算与所述生物组织中的相应区域的弹性有关的 物理量；弹性图像数据生成器(52)，用于基于所述物理量，在所述超声波的发送/接收表面的 弹性图像形成区域中生成所述生物组织的弹性图像数据；物理量平均单元(8)，用于对每一帧计算所述弹性图像形成区域中的、关于其中执行对 大于或等于预定阈值的相关系数的相关算术运算的相关窗口所得到的物理量的平均值；比率计算器(9)，用于计算所述物理量平均单元(8)所计算的值与所述物理量的预设 平均值的比率；相关系数平均单元(21)，用于对每一帧计算所述弹性图像形成区域中的、所述相关窗 口之间的所述相关算术运算中的相关系数的平均值；乘法器(31)，用于将所述比率计算器(9)的所计算值与所述相关系数平均单元(21)的 所计算值彼此相乘；通知单元(7)，能够通过切换来通知所述比率计算器(9)的计算结果、所述相关系数平 均单元(21)的计算结果或者所述乘法器(31)的相乘结果；以及操作单元(12)，用于输入用于切换到通知单元(7)的指令。
全文摘要
超声诊断设备(1)包括物理量计算器(51)，用于将相关窗口设置到通过向/自生物组织发送/接收超声波获得的、并且在相同声线上在时间上不同的两个回波信号，以及执行相关窗口之间的相关算术运算，由此计算与生物组织中的相应区域的弹性有关的物理量；弹性图像数据生成器(52)，用于基于物理量关于超声波的发送/接收表面的弹性图像形成区域生成生物组织的弹性图像数据；物理量平均单元(8)，用于对于每一帧计算弹性图像形成区域中的物理量的平均值；比较器(9)，用于比较物理量平均单元(8)所计算的值和物理量的预设平均值；以及通知单元(7)，用于通知比较器的比较结果。
文档编号A61B8/08GK101999907SQ201010273768
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年8月26日
发明者船矢晴二, 见山广二, 谷川俊一郎 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司