超声波诊断装置的制作方法

文档序号:11159020
超声波诊断装置的制造方法

本发明涉及对胎儿进行诊断的超声波诊断装置。



背景技术:

超声波诊断装置是被利用于生物体内的组织等的诊断的装置,尤其在胎儿的诊断中是非常有用的装置。但是,对于例如妊娠第10周左右之前的早期的胎儿,由于胎儿自身还很小,其心脏也非常小,因此基于超声波诊断装置的心脏的诊断非常困难。例如在超声波诊断装置的M模式测量、多普勒测量中,很难适当地在极小的心脏设置光标等。由于这样的情形,提出有与基于超声波诊断装置的胎儿的诊断相关的各种技术。例如在专利文献1中,提出了能够暴于将身体的变动信息去掉后的心脏的运动信息来得到胎儿的心跳信息的划时代的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:JP特开2013-198636号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

本发明鉴于上述的背景技术而完成,其目的在于提供一种对胎儿的心跳进行诊断的超声波诊断装置的改良技术。

用于解决课题的手段

能实现上述目的的优选的超声波诊断装置的特征在于,具有:探头,对包含胎儿在内的诊断区域发送接收超声波;波形生成部,基于从诊断区域经由超声波得到的数据生成胎儿的心跳波形;和波形评价部,对胎儿的心跳波形和具备周期性的基准波形进行比较来评价该心跳波形的可靠性。

在上述装置中,波形生成部基于从包含胎儿在内的诊断区域得到的数据、例如基于包含胎儿的心脏在内的区域内的超声波图像的图像数据,生成胎儿的心跳波形。例如可根据与上述区域内的超声波图像的亮度相关的平均值的时间变化得到心跳波形,也可根据与上述区域内的超声波图像相关的时间相位间的相关值得到心跳波形。此外,波形评价部例如利用使振幅在正向和负向上周期性地反复变化的波形作为具备周期性的基准波形。例如,作为基准波形,虽然正弦波(余弦波)很适合,但也可替代利用三角波、锯齿状波、矩形波等。

根据上述装置,由于是评价胎儿的心跳波形的可靠性,因而例如能够有选择地利用可靠性较高的心跳波形。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形评价部基于使周期与胎儿的心跳波形相符的基准波形和该心跳波形的相关关系来评价该心跳波形的可靠性。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形评价部基于胎儿的心跳波形和基准波形的互相关函数算出该心跳波形的可靠性所涉及的评价值。

在优选的具体例中,特征在于,将包含胎儿的心脏在内的区域分割成多个块,上述波形生成部针对多个块,按各块的每一个基于从该块得到的数据生成胎儿的心跳波形,上述波形评价部针对多个块,按各块的每一个来评价该块的心跳波形的可靠性。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形评价部按各块的每一个算出心跳波形的可靠性所涉及的评价值,基于按各块的每一个算出的评价值从与多个块对应的多个心跳波形之中选择代表心跳波形。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形生成部针对多个块,按各块的每一个基于从该块得到的数据算出该块内的平均亮度,生成以平均亮度为振幅的上述心跳波形。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形评价部利用在胎儿的心跳波形内检测出的多个峰值之中除不适当的峰值以外的适当的峰值来算出该心跳波形的周期,并利用与该周期相同的周期的上述基准波形。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形评价部将检测出的上述多个峰值的每一个设为关注点,在与各关注点对应的判定时间范围内存在其他峰值且该其他峰值的平均亮度比该关注点的平均亮度高的情况下,将该关注点设为上述不适当的峰值。

在优选的具体例中,特征在于,上述波形评价部一面使上述基准波形相对于上述心跳波形在时间轴方向上分阶段地移动一面依次得到上述互相关函数,或者一面使上述心跳波形相对于上述基准波形在时间轴方向上分阶段地移动一面依次得到上述互相关函数,由此算出上述互相关函数的方均根值作为上述评价值。

发明效果

通过本发明,提供一种诊断胎儿的心跳的超声波诊断装置的改良技术。例如根据本发明的优选方式,由于是对胎儿的心跳波形的可靠性进行评价,因而能够有选择地利用可靠性较高的心跳波形。

附图说明

图1为在本发明的实施中优选的超声波诊断装置的整体结构图。

图2为表示关心区域的设定例的图。

图3为表示关心区域的分割例的图。

图4为表示心跳波形的具体例的图。

图5为用于说明心跳波形的周期的导出例的图。

图6为用于对利用了基准波形的心跳波形的评价进行说明的图。

图7为用于说明互相关函数和评价值的算出例的图。

具体实施方式

图1为表示在本发明的实施中优选的超声波诊断装置的整体结构的图。探头10是对包含胎儿在内的诊断区域发送接收超声波的超声波探头。探头10具备发送接收超声波的多个振动元件,多个振动元件由收发部12进行发送控制而形成发送波束。此外,多个振动元件从诊断区域接收超声波,由此得到的信号向收发部12输出,收发部12形成接收波束而得到接收信号(回波数据)。此外,在超声波的发送接收中也可利用发送孔径合成等技术。

图像形成部20基于从收发部12得到的接收信号来形成超声波图像的图像数据。图像形成部20根据需要对接收信号进行增益校正、日志压缩、检波、轮廓增强、滤波处理等信号处理,由此例如按各帧(各时间相位)的每一个历经多个帧来形成映出了胎儿的断层图像(B模式图像)的图像数据。

在图像形成部20中形成的断层图像的图像数据被输出到关心区域设定部30。此外,在图像形成部20中形成的图像数据在显示处理部70中进行显示处理,与该图像数据对应的断层图像被显示于显示部72。

关心区域设定部30在图像形成部20中形成的断层图像的图像数据内设定关心区域。关心区域设定部30对胎儿的心脏设定关心区域。进而,关心区域设定部30将关心区域分割成多个块。

如果设定了关心区域,则波形生成部40基于关心区域内的图像数据生成胎儿的心跳波形。波形生成部40针对关心区域内的多个块,按各块的每一个基于该块内的图像数据生成胎儿的心跳波形。

如果生成了心跳波形,则波形评价部50对心跳波形的可靠性进行评价。波形评价部50针对关心区域内的多个块,按各块的每一个对心跳波形的可靠性(例如波形的稳定性)进行评价。

此外,关于关心区域设定部30、波形生成部40和波形评价部50中的处理在后面详细叙述。

心跳信息处理部60例如基于可靠性较高的心跳波形,得到胎儿的心跳信息。在心跳信息处理部60中得到的心跳信息经由显示处理部70被显示于显示部72。

控制部90对图1所示的超声波诊断装置内整体地进行控制。在控制部90所进行的整体的控制中还反映经由操作设备80从用户受理到的指示。

图1所示的结构(带有记号的各部)之中的收发部12、图像形成部20、关心区域设定部30、波形生成部40、波形评价部50、心跳信息处理部60、显示处理部70的各部,例如能够利用电子电路、处理器等硬件来实现,在该实现中也可根据需要利用存储器等设备。此外,与上述各部对应的功能也可通过CPU、处理器、存储器等硬件与对CPU、处理器的动作进行规定的软件(程序)的协作来实现。

显示部72的优选的具体例是液晶显示器等,操作设备80例如能够通过鼠标、键盘、追踪球、触摸面板、其它开关类等之中的至少一个来实现。而且,控制部90例如能够通过CPU、处理器、存储器等硬件与对CPU、处理器的动作进行规定的软件(程序)的协作来实现。

图1的超声波诊断装置的整体结构如上述那样。接下来,对该超声波诊断装置中的处理的具体例子进行说明。此外,针对图1所示的结构(带有记号的各部),在以下的说明中利用图1的记号。

图2为表示关心区域35的设定例的图。关心区域设定部30在图像形成部20中形成的断层图像(图像数据)25内设定关心区域35。在断层图像25中映出母体(子宫)内的胎儿,在母体内胎儿被羊水包围。

关心区域设定部30对胎儿的心脏设定关心区域35。关心区域设定部30例如按照经由操作设备80输入的用户操作来设定关心区域35。用户例如一面观察映出于显示部72的断层图像25,一面对操作设备80进行操作,例如将胎儿的心脏(尤其心脏壁)包含在内来设定关心区域35。此外,关心区域设定部30也可对断层图像25内的图像状态进行解析来在胎儿的心脏设定关心区域35。

关心区域35用于诊断胎儿的心跳。因此,关心区域35优选设定于容易检测出胎儿的心脏的运动的部位。具体来说,例如将成为较高亮度的胎儿的心脏部分包含在内,特别优选将心脏壁包含在内,这样由用户来指定关心区域35的位置。此外,图1的超声波诊断装置例如也可通过二值化处理等图像解析处理,对成为较高亮度的胎儿的心脏部分进行判定,来决定关心区域35的位置。此外,也可在容易检测出胎儿的心脏的运动的其他部位设定关心区域35。

在图2所示的具体例中,关心区域35为矩形状,但关心区域35也可为其他的多边形、圆形或椭圆形。此外,也可如图2所示的具体例那样,除了关心区域35以外还设定身体参照区域37。而且,也可如例如专利文献1(JP特开2013-198636号公报)所说明的那样,通过利用身体参照区域37对胎儿的身体的运动进行解析来得到身体的变动信息,从而从利用关心区域35得到的胎儿的心跳所涉及的信息中去掉身体的变动信息。例如也可基于利用身体参照区域37得到的身体的变动信息,移动心脏的关心区域35以追随胎儿的身体的运动。

图3为表示关心区域35的分割例的图。关心区域设定部30将关心区域35分割成多个块。图3中,图示了被分割成16个块(B1~B16)的矩形的关心区域35。此外,图3所示的关心区域35的分割例只不过是具体例之一,例如,关心区域35也可被分割成16个以外的多个块,各块的形状也不限定于矩形。此外,几个块也可彼此重合。此外,在得到例如心脏被放大的断层图像的情况下,也可将该断层图像整体看做为关心区域35,将断层图像整体分割成多个块。

如果设定了关心区域,则波形生成部40基于关心区域内的图像数据生成胎儿的心跳波形。波形生成部40例如针对图3所示的关心区域35内的多个块(B1~B16),按各块的每一个基于该块内的图像数据生成胎儿的心跳波形。

图4为表示心跳波形的具体例的图。图4中图示了将横轴作为时间轴且在纵轴表示作为振幅的平均亮度的心跳波形。

波形生成部40按关心区域内的各块的每一个,基于该块内的图像数据,算出该块内的平均亮度(亮度值的平均),历经多个时刻算出平均亮度,由此按各块的每一个生成图4所示的心跳波形。由于胎儿的心脏周期性地进行舒张收缩运动,因此各块内的平均亮度伴随着舒张收缩运动而发生变化,得到例如图4所示的具体例那样的心跳波形。

此外,也可取代平均亮度,根据图像数据的时间相位间的相关值生成心跳波形。例如也可按各块的每一个,历经多个时刻算出基准时刻的图像数据和各时刻的图像数据之间的相关值,生成以纵轴的振幅为相关值的心跳波形。此外,也可按各块的每一个基于多普勒信息等形成心跳波形。

如果生成了心跳波形,则波形评价部50对心跳波形和基准波形进行比较来评价心跳波形的可靠性。波形评价部50例如针对图3所示的关心区域35内的多个块(B1~B16),按各块的每一个对心跳波形的可靠性进行评价。波形评价部50当对心跳波形进行评价时,首先导出心跳波形的周期。

图5为用于说明心跳波形的周期的导出例的图。首先,对于最初的心跳波形(图4),例如应用基于低通滤波器等的处理,去除心跳波形内的微小的凹凸(噪声)。由此,得到维持最初的心跳波形(图4)的周期性的特性并且去除了微小的凹凸的图5(1)所示的心跳波形。

波形评价部50在图5(1)的心跳波形内找出峰值(极大点)。例如在心跳波形上的关注点处的平均亮度比该关注点的前后的相邻点(或者前后的附近点)的平均亮度高的情况下,将该关注点设为峰值(极大点)。这样,遍及心跳波形的整个区域来检测峰值。在图5(1)中图示了在心跳波形内检测出的多个峰值(P1~P10)。

进而,波形评价部50在心跳波形内检测出的多个峰值(P1~P10)之中找出在周期的算出中不适当的峰值。例如将所检测出的多个峰值(P1~P10)的每一个作为关注点,在以该关注点为中心的判定时间范围T内存在其他峰值并且该其他峰值的平均亮度比关注点的平均亮度高的情况下,将该关注点设为不适当的峰值。由此,例如如图5(2)所示的具体例那样,多个峰值(P1~P10)之中的峰值P4和峰值P7成为不适当的峰值。

然后,波形评价部50利用不适当的峰值以外的适当的多个峰值,算出心跳波形的周期(心率)。例如如图5(3)所示的具体例那样,基于仅从适当的多个峰值得到的多个峰值间隔(dt1~dt7)算出心跳波形的周期。

波形评价部50将多个峰值间隔(dt1~dt7)的平均值设为心跳波形的周期。此外,波形评价部50也可将多个峰值间隔(dt1~dt7)的平均值设为暂定的平均值,将多个峰值间隔(dt1~dt7)之中偏离暂定的平均值较大(与暂定的平均值的差处于判定阈值以上)的峰值间隔排除在外,根据剩余的多个峰值间隔算出真正的平均值作为心跳波形的周期。例如在图5(3)的具体例中,可以设峰值间隔dt1、dt6偏离暂定的平均值较大而被排除在外,将从剩余的多个峰值间隔得到的真正的平均值设为心跳波形的周期。

此外,波形评价部50也可与心跳波形内的极大点一起或者取代极大点,利用心跳波形内的极小点得到心跳波形的周期。

如果得到心跳波形的周期,则波形评价部50利用基准波形对心跳波形的可靠性进行评价。

图6为用于对利用了基准波形的心跳波形的评价进行说明的图。波形评价部50利用成为与心跳波形的周期相同的周期的基准波形,对心跳波形和基准波形进行比较,算出该心跳波形的可靠性所涉及的评价值。波形评价部50利用例如图6(1)所示的正弦波作为基准波形。

波形评价部50将作为基准波形的正弦波的周期设为与心跳波形相同的周期,对基准波形和心跳波形进行比较。在图6(2)中图示了心跳波形和使周期与该心跳波形相符的正弦波(基准波形)。此外,被评价的心跳波形可以是最初的心跳波形(图4)或者基于低通滤波器等的处理后的心跳波形(图5(1))中的任一种。此外,作为基准波形的正弦波的振幅设为正1(+1)至负1(-1),正弦波的时间轴方向的长度设为心跳波形的2倍。

然后,波形评价部50根据作为基准波形的正弦波和心跳波形,得到图6(3)所示的互相关函数,算出该心跳波形的可靠性所涉及的评价值。

图7为用于说明互相关函数和评价值的算出例的图。波形评价部50根据作为基准波形的正弦波和心跳波形,基于数学表达式1算出互相关函数。在数学表达式1中,f(t)为心跳波形,sin(tt+t)为正弦波(基准波形)。

[数学表达式1]

图7中表示基于数学表达式1的互相关函数的算出例。图7(1)中,图示了心跳波形和正弦波(基准波形),进而图示了互相关函数的时间相位tt1处的总和框。即,在数学表达式1中,在算出时间相位tt1(tt=tt1)的互相关函数(tt1)的情况下,在图7(1)的总和框内,执行与数学表达式1的时刻t相关的总和(∑)。由此,算出时间相位tt1的互相关函数(tt1)。

此外,在图7(2)中,与心跳波形和正弦波一起图示了互相关函数的时间相位tt1+1处的总和框。在数学表达式1中,在算出时间相位tt1+1(tt=tt1+1)处的互相关函数(tt1+1)的情况下,在图7(2)的总和框内,执行与数学表达式1的时刻t相关的总和(∑)。由此,算出时间相位tt1+1处的互相关函数(tt1+1)。

波形评价部50在时间相位tt1+2以后,也一面按每1时间相位分阶段地移动总和框一面依次算出互相关函数(tt)。由此,导出图7(3)所示的具体例那样的互相关函数。

然后,波形评价部50基于数学表达式2算出互相关函数的方均根值(RMS)。

[数学表达式2]

此外,优选当对数学表达式1应用心跳波形f(t)时,将心跳波形f(t)的偏移去除。例如在心跳波形f(t)是如数学表达式3所示那样的情况下,对心跳波形f(t)进行了二次微分的波形f″(t)成为对原本的波形f(t)的振幅乘以-a2,进而消除了偏移(offset)的波形。因此,也可对进行了二次微分的波形f″(t)乘以例如-1并使相位与原本的波形f(t)一致,从而利用为数学表达式1中的心跳波形f(t)。

[数学表达式3]

f(t)=A·sin(at+b)+offset

f′(t)=a·A·cos(at+b)

f″(t)=-a2·A·sin(at+b)

=-a2·f(t)

波形评价部50例如针对图3所示的关心区域35内的多个块(B1~B16),按各块的每一个,基于数学表达式1算出心跳波形和正弦波(基准波形)的互相关函数,基于数学表达式2算出互相关函数的方均根值(RMS),作为各块的评价值。

而且,从多个块之中,基于按各块的每一个算出的心跳波形的评价值选择可靠性较高的心跳波形作为代表心跳波形。例如设基于数学表达式2的RMS成为最大的心跳波形为代表心跳波形。

心跳信息处理部60例如基于代表心跳波形算出胎儿的心跳数作为胎儿的心跳信息。此外,心跳信息处理部60例如也可与代表心跳波形一起,或者取代代表心跳波形,选择可靠性较高的至少一个心跳波形,基于所选择出的心跳波形算出胎儿的心跳数等。在心跳信息处理部60中得到的心跳信息、例如胎儿的心跳数经由显示处理部70显示于显示部72。

此外,显示处理部70形成代表心跳波形的显示图像并显示于显示部72。此外,显示处理部70也可与代表心跳波形一起,或者取代代表心跳波形,使多个块(图3的B1~B16)之中的至少一个心跳波形显示于显示部72。

以上,说明了本发明的优选实施方式,但上述的实施方式在所有方面仅仅不过是例示,并不对本发明的范围进行限定。本发明在不脱离其本质的范围中包含各种变形形态。

记号的说明

10探头、12收发部、20图像形成部、30关心区域设定部、40波形生成部、50波形评价部、60心跳信息处理部、70显示处理部、72显示部、80操作设备、90控制部。

再多了解一些
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