超声波诊断装置以及弹性评价方法_2

文档序号:8305452阅读:来源:国知局
收超声波的探头11,将发送脉冲用的电信号从生成超声波信号的发送束成形器(BF) 13经由省略了图示的数字模拟(D/A)变换器而送往探头11。输入至探头11的电信号通过设置于内部的陶瓷元件而从电信号变换成声音信号,并被发送至被检体内。发送通过多个陶瓷元件进行,并对各元件设定给定的时间延迟,使得声音信号在被检体内的给定的深度进行会聚。
[0073]在检查对象的内部传播的过程中经反射的声音信号再次被探头11接收,与发送时相反,被变换成电信号,经由省略了图示的模拟数字(A/D)变换器,而作为接收数据被送往根据接收到的超声波信号来生成复数的RF数据的接收波束成形器(接收BF) 14。发送接收的切换基于作为处理部的控制部15的控制,在发送接收切换SW12中进行。在接收BF14中,对于以多个元件所接收到的信号,进行考虑了在发送时花费的时间延迟的加法处理(整相加法),在执行了衰减校正等的处理后,作为复数(複素)的RF数据,而被发送对表示作为处理部的信号处理部23的血流的速度或方向的多普勒图像进行生成的多普勒图像生成部16、或根据RF数据来生成表示组织的形态信息的亮度(B)模式图像(以下,称为B图像)的B图像生成部17。此外,在本说明书中,将探头11、发送接收切换SW12、发送BF13、接收BF14包括在内称为超声波发送接收部。
[0074]从超声波发送接收部的接收BF14输入至信号处理部23的RF数据,成为最终显示在显示部20中的图像数据当中的、沿超声波的发送接收方向的特定的I行的要素数据。通过将针对检查对象的超声波的发送接收在构成探头11的陶瓷元件的排列方向上依次切换来进行实施,从而取得RF数据来作为成为图像数据的构成要素的全部的接收数据。
[0075]从超声波发送接收部取得的接收数据即RF数据在信号处理部23的B图像生成部17中被实施增益控制、对数压缩、包络线检波等,在普及的超声波诊断装置中一般使用的图像生成处理,从而生成表示检查对象的内部的形态信息的B图像。
[0076]另一方面,在信号处理部23的多普勒图像生成部16中通过相关运算来计算作为血流信息的速度或方向,生成多普勒图像。此外,关于多普勒图像的生成,超声波的发送接收序列与B图像的方式不同,但技术内容是一般的已知的内容,因此省略详细说明。B图像以及多普勒图像存储在场景存储器(cine memory) 18中。所生成的B图像、多普勒图像由扫描转换器19执行与探头的种类相应的座标变换和像素插值,这些图像被显示在对评价后的图像或数值进行显示的显示部20。
[0077]如图1所示,信号处理部23,进而具备:对组织结构少、且高亮度的计测区域即ROI进行检测的ROI检测部21、以及基于该ROI中的接收数据来计算切变波速度的弹性评价部22。
[0078]在信号处理部23的ROI检测部21中,如在后使用附图所详述那样,利用从接收BF14接收到的RF数据,检测对切变波的散射产生影响的组织结构,进而检测是否具备了对切变波的计测而言充分的亮度。然后,利用组织结构和亮度的信息即亮度分布,来计算表示适合于弹性评价的区域的指标,换言之,计算用于判断针对切变波速度的计测的适当程度的距离指标。
[0079]信号处理部23的ROI检测部21基于检查对象的一定范围内的亮度的统计值,例如,平均值、标准偏差、方差、熵、固有值、尖度等一般所熟知的指标,来计算该距离指标。该距离指标的计算在作为弹性评价的候补的全部的区域实施,生成与计算出的距离指标的数值相应的判定用图像。而且,基于该判定用图像,自动地选定作为能期待波面紊乱的减轻的、对于切变波速度的计测而言最适合的计测区域的R0I。该判定用图像如在后所说明那样,优选作为经配色的彩图进行显示。即,在显示部20中,基于由信号处理部23计算出的距离指标的值,来显示作为检查对象的判定用图像而利用的彩图。
[0080]此外,在图1所示的超声波诊断装置的构成中,ROI检测部21利用RF数据来根据图像的亮度信息生成了判定用图像,但还能如图2的超声波诊断装置的变形构成例所示那样,通过使用保存在场景存储器18中的图像数据,同样地根据图像的亮度信息来生成判定用图像。图2的超声波诊断装置的构成中的与图1的构成的不同点仅是上述的点,其他的构成相同。信号处理部23的弹性评价部22在由ROI检测部21判定出的ROI中进行作为第2超声波的冲击波发送、以及作为第3超声波的跟踪脉冲(track pulse)的发送接收,并评价与组织弹性有关的信息。
[0081]此外,在图1、2所示的本实施例的超声波诊断装置的构成中,装置主体内的对数据流程、整体处理进行控制的控制部15和信号处理部23,能通过具备中央处理部(CentralProcessing Unit:CPU)和存储器的通常的计算机构成来实现。即,除了场景存储器18、以及根据需要以硬件所实现的扫描转换器19,能以CPU的程序处理来实现。为此,在本说明书中,将控制部15与信号处理部23合起来称为处理部。此外,在利用通常的计算机的情况下,作为显示部20,能利用计算机的显示器。
[0082]接下来,利用图3的块构成图来说明图1、图2所示的本实施例的构成中的信号处理部23的弹性评价部22的构成的细节。如上所述,弹性评价部22所具备的各功能部能通过CPU中的程序处理来实现。
[0083]如同图所示,弹性评价部22具备:第2超声波控制部31、第3超声波控制部32、位移计测部33、速度计测部34以及弹性评价部35。在此,第2超声波控制部31在由ROI检测部21检测并确定出的作为计测区域的ROI内,确定用于使辐射压产生的超声波冲击波的发送条件,即聚焦位置、发送角度、突发长度、电压、频率、驱动元件数等发送所需的声音参数等。另外,第3超声波控制部32基于座标信息,来确定用于计测组织的位移的超声波脉冲波即跟踪脉冲的发送条件,即聚焦位置、发送角度、波数、电压、频率、发送接收次数、驱动元件数等发送所需的声音参数等。位移计测部33利用从超声波发送接收部输出的RF数据来计测组织的位移。速度计测部34利用位移计测部33的结果来计测切变波速度。弹性评价部35利用速度计测部34的结果来评价组织的弹性信息。
[0084]在此,用于组织的弹性评价的弹性信息是指,变形、切变波速度、纵波速度、杨氏模量、刚性率、体积弹性率、泊松比、粘性率等与物质的变形或流动有关的整体物性值。此外,切变波的到来时间(Peak to time:PT)能基于在位移计测部33中计测出的位移的时间变化,利用最大值、最小值、最大值与最小值的中间值等的波面特征量来计算。
[0085]在图3中,首先,由第2超声波控制部31,基于作为所指定的计测区域的ROI的位置座标,来确定作为第2超声波的推动脉冲的发送条件。关于没有对生物体的影响、且使切变波高效地产生的发送条件,大致F值=I?2(将口径的宽度除以焦点深度而得到的值)的聚焦条件是适当的,作为强度以及突发长度,强度为0.1?lkW/em2,突发长度为100?1000 μ s的范围是适当的。
[0086]在此,口径的宽度实际是进行驱动的陶瓷元件的范围,取元件间隔的离散的值。而且,为了形成理想的焦点区域,向各元件的施加电压被执行施行口径权重的变迹(Apodizat1n),通过使从口径的中心起向着角落减少权重,来抑制衍射的影响所引起的焦点区域的紊乱。然而,口径权重还有使强度下降的短处,因此在评价位置在深部而衰减的影响大的情况下,较之于区域形成,使强度优先,还有减轻口径权重的情况。另外,将发送频率设为探头11的灵敏度频带的中心频率附近是有效果的。第2超声波控制部31所确定出的推动脉冲的发送条件立刻经由控制部15被发往发送BF13,从探头11被照射至生物体内。
[0087]接下来,由第3超声波控制部32来确定作为第3超声波的跟踪脉冲的发送条件。频率、波数、F值等的声音参数与生成图像数据时的条件大致相同。在检查对象为腹部的情况下,利用频率为I?5MHz、波数为I?3波、F值为I?2的条件。
[0088]通过跟踪脉冲的发送所取得的来自生物体的反射信号经由探头11而被送往接收BF14,生成复数的RF数据。RF数据被输入至位移计测部33,对伴随着切变波的传播的组织位移进行计测。位移计测部33通过基于在脉冲重复周期(Pulse Repetit1n Time:PRT)的时间间隔取得的RF数据间的复相关运算而被实施。本实施例的位移计测部33中,作为单位时间的位移,计算粒子速度。尽管有以推动脉冲的发送前的RF数据为基准来计算位移的绝对值的方式,但较之于位移的绝对值,在粒子速度的情况下,具有将伴随探头的振动或生物体组织的自然的运动的低频分量进行去除从而高灵敏度地计测切变波的效果。
[0089]位移计测部33中的上述的运算,对超声波发送接收部所取得的全部RF信号执行,基于计算出的作为位移信息的粒子速度,由速度计测部34来计算切变波速度。
[0090]最后,由弹性评价部35基于计测出的切变波的速度,来评价组织的弹性信息,即,变形、切变波速度、纵波速度、杨氏模量、刚性率、体积弹性率、泊松比、粘性率等的组织的物性值。
[0091]接下来,基于图4的流程图,来说明对本实施例的装置的信号处理部23的计测区域即ROI进行检测的ROI检测部21中的、基于检查对象的亮度分布的、表示适合于弹性评价的区域的指标,即距离指标的计算、以及基于距离指标的ROI的判定的细节内容。距离指标如先前所说明,基于一定范围内的亮度分布的统计值,例如平均值、标准偏差、方差、熵、固有值、尖度等一般所熟知的指标来计算。距离指标计算的目的在于,基于亮度分布,来判定对基于切变波计测的弹性评价而言适当的区域即R0I。其判定条件是,没有成为波面紊乱的主因的组织结构、具有对位移计测的运算而言充分的信号强度。为此,在本实施例的构成中,前者以亮度分布的标准偏差,后者以亮度分布的平均亮度来评价,作为将两者单独评价的数值,定义距离指标。
[0092]如图4所示,R
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