超声波诊断装置的制作方法

专利名称：超声波诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过超声波诊断血管的状态的超声波诊断装置。
背景技术：
作为通过超声波检测颈动脉的血管壁的IMT (Intima-Media Thickness; 内膜至中膜的厚度)的方法，提出了将颈动脉具有标准的血管构造作为前提， 基于由血管反射的超声波回波信号，根据图像数据中的亮度信号来测量颈动 脉的血管壁的IMT的值的方法(例如参照专利文献1 )。
但是，在该方法中，为了利用超声波回波信号的强度，在作为测定对象 的血管壁的内膜亮度较低的情况或亮度信息包含很多噪声的情况下，有无法 正确地检测血流(blood stream )与内膜的边界位置或中膜与外膜的边界位置， 无法测量正确的血管壁的IMT值的问题。此外，由于作为测定对象的血管壁 的构造为正常状态成为前提，所以如果在作为测定对象的血管内存在粉瘤这 样的局部病变，则有无法正确地测量上述边界位置的问题。
作为能够避免这种问题的方法，提出了基于从超声波回波信号的相位变 化算出的组织的硬度来检测血流与内膜的边界位置或中膜的位置，并测量血 管壁的IMT值的方法(例如参照专利文献2)。但是，在该方法中也与利用了 上述亮度信息的方法同样，有在测定出的组织的硬度上包含许多噪声的情况 下，无法测量正确的血管壁的IMT值的问题。此外，由于仅着眼于组织的硬 度，所以有检测出的血流区域与血管壁的边界位置或中膜的位置与操作者从 利用了超声波回波信号的强度的亮度信息进行了视觉性判断的位置不一致， 血流与内膜的边界位置、或中膜与外膜的边界位置不自然的问题。
专利文献1:特开平11-318896号公报 专利文献2:国际公开第2004/112568号小册子

发明内容
发明要解决的课题本发明是解决上述以往技术中的问题的发明，其目的在于，提供将超声 波回波信号的强度和从组织的特性所提取的信息组合，自动地检测与操作者 视觉性判断的情况十分接近的血流与内膜的边界位置、中膜与外膜的边界位 置，并能够测量正确的血管壁的IMT值的超声波诊断装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述以往的问题，本发明的超声波诊断装置包括超声波信号 辐射单元，从受检人体的表面向所述受检人体的内部的血管辐射至少一个超 声波信号；超声波回波信号接收单元，接收从所述受检人体内部对于由超声 波信号辐射单元辐射的超声波信号所反射的超声波回波信号，并变换为电信 号；振幅信息处理单元，对与所述血管的中心轴交叉方向的超声波回波信号 的振幅信息进行处理；相位信息处理单元，对与所述血管的中心轴交叉方向 的超声波回波的相位信息进行处理；以及边界位置检测单元，基于从所述振 幅信息处理单元输出的至少一个处理结果及从所述相位信息处理单元输出的 至少一个处理结果，检测血流内膜边界位置信息和中膜外膜边界位置信息， 所述血流内膜边界位置信息是表示通过所述血管流过血液的血流区域与所述 血管的内膜的边界位置的信息，所述中膜外膜边界位置信息是表示所述血管 的中膜与外膜的边界位置的信息。
根据该结构，即使在不极大地依赖于受检人体内存在的内膜亮度值的变 化，并且在血管内存在粉瘤这样的局部病变的情况下，本发明的超声波诊断 装置也可以正确地检测血流与内膜的边界位置及中膜与外膜的边界位置，与 操作者根据利用了超声波回波信号的强度的亮度信息进行视觉性判断所得的 位置没有较大的差别，没有不自然。
此外，本发明的超声波诊断装置具有以下结构，还包括IMT值计算单 元，从所述边界位置检测单元中检测出的所述血流内膜边界位置信息及所述 中膜外膜边界位置信息，计算用于表示从所述血管的内膜至中膜为止的厚度 的IMT值。
根据该结构，可测量正确的血管的IMT值。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，所述血管壁有在 所述超声波信号辐射单元较近侧的前壁和距所述超声波信号辐射单元较远侧 的远壁，所述超声波诊断装置还包括关心区域决定单元，决定对沿着距皮 肤表面的深度方向的超声波回波信号的振幅信息及相位信息进行处理的关心区域，以跨过所述前壁和所述后壁的至少一方，所述振幅信息处理单元及所 述相位信息处理单元对从所述关心区域决定单元所决定的关心区域内反射的 超声波回波信号的振幅信息和相位信息进行处理。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以检测血流与内膜的边界位置、 中膜与外膜的边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，所述边界位置检 测单元基于从所述振幅信息处理单元及所述相位信息处理单元输出的结果的 一脉搏周期中的时间变化，检测所述血流内膜边界位置信息和所述中膜外膜 边界位置信息。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测血流与内膜的 边界位置、中膜与外膜的边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，所述超声波信号 辐射单元向沿着所述血管的长轴方向的至少一个位置辐射至少一个超声波脉 冲，所述振幅信息处理单元、所述相位信息处理单元及所述边界位置检测单 元对于从所述至少一个位置反射的超声波回波信号进行各自的处理、以及所 述血流内膜边界位置信息和所述中膜外膜边界位置信息的检测。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测沿着血管的长 轴方向的血流与内膜的边界位置、中膜与外膜的边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，还具有显示部 件，用图像显示所述振幅信息处理单元、所述相位信息处理单元及所述边界 位置检测单元中检测出的处理结果及所述血流内膜边界位置信息和所述中膜 外膜边界位置信息的检测结果。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以视觉性地识别边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述振幅信息 处理单元输出的处理结果之一是超声波回波信号的沿着距人体表面的深度方 向的超声波回波信号的振幅强度。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测血流与内膜的 边界位置、中膜与外膜的边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述振幅信息 处理单元输出的处理结果之一是超声波回波信号的沿着距人体表面的深度方 向的超声波回波信号的振幅强度的变化率。根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地;险测血流与内膜的 边界位置、中膜与外膜的边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述相位信息 处理单元输出的处理结果之一是根据超声波回波信号的相位信息算出的、沿 着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的硬度值。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地;险测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述相位信息 处理单元输出的处理结果之一是根据超声波回波信号的相位信息算出的、基 于 一脉搏周期中的时间变化、沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组 织的变形。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述相位信息 处理单元输出的处理结果之一是基于超声波回波信号的相位信息算出的、沿 着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的厚度。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述相位信息 处理单元输出的处理结果之一是根据超声波回波信号的相位信息算出的、基 于 一脉搏周期中的时间变化、沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组 织的移动速度。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，所述边界位置检 测单元基于从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表 面的深度方向的范围中决定检测范围，并在所述检测范围中，根据从所述相 位信息处理单元输出的至少一个处理结果的沿着距人体表面的深度方向的特 征来检测所述血流内膜边界位置信息。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测血流与内膜的 边界位置及中膜与外膜的边界位置。此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述振幅信息 处理单元输出的处理结果是超声波回波信号的信号强度，从所述相位信息处 理单元输出的处理结果是根据超声波回波信号的相位信息算出的、沿着距人 体表面的深度方向的受检人体内的组织的硬度值。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，所述边界位置检 测单元基于从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表 面的深度方向的范围中决定检测范围，并在所述检测范围中，根据从所述振 幅信息处理单元输出的至少一个处理结果的沿着距人体表面的深度方向的特 征来检测所述中膜外膜边界位置信息。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述振幅信息 处理单元输出的至少一个处理结果是超声波回波信号的信号强度在距人体表
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以更正确地检测中膜与外膜的 边界位置。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述振幅信息 处理单元输出的至少 一个处理结果，在距人体表面的深度方向上进行了滤波 处理后被输出到所述边界位置检测单元。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以正确地检测血流与内膜的边 界位置及中膜与外膜的边界位置而不极大地依赖于超声波回波信号的强度中 所包含的噪声。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述振幅信息' 处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表面的深度方向及所述血管的 长轴方向上进行了滤波处理后被输出到所述边界位置检测单元。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以正确地检测血流与内膜的边 界位置及中膜与外膜的边界位置而不极大地依赖于超声波回波信号的强度中 所包含的噪声。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述相位信息处理单元输出的至少 一个处理结果，在距人体表面的深度方向上进行了滤波 处理后被输出到所述边界位置检测单元。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以正确地检测血流与内膜的边 界位置及中膜与外膜的边界位置而不极大地依赖于超声波回波信号的相位信 息中所包含的噪声。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，从所述相位信息 处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表面的深度方向及所述血管的 长轴方向上进行了滤波处理后被输出到所述边界位置检测单元。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置可以正确地4企测血流与内膜的边 界位置及中膜与外膜的边界位置而不极大地依赖于超声波回波信号的相位信 息中所包含的噪声。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，由所述边界位置 检测单元检测出的所述血流内膜边界位置信息及所述中膜外膜边界位置信 息，在所述血管的长轴方向上进行了滤波处理后被输出到所述IMT值计算单 元。
根据该结构，本发明的超声波诊断装置除了检测出的边界位置与搡作者 根据利用了超声波回波强度的亮度信息进行视觉性判断的边界位置之间没有
较大的差别，没有不自然以外，还可以测量正确的血管IMT值。
此外，本发明的超声波诊断装置也可以具有以下结构，由所述边界位置 检测单元检测出的所述血流内膜边界位置信息及所述中膜外膜边界位置信息
根据该结构，本发明的超声波诊断装置除了检测出的边界位置与操作者 根据利用了超声波回波强度的亮度信息进行视觉性判断的边界位置之间没有 较大的差别，没有不自然以外，还可以测量正确的血管IMT值。
发明效果
通过具备上述特征，即使在不极大地依赖于受检人体内存在的内膜亮度 值的变化，并且在血管内存在粉瘤这样的局部病变的情况下，本发明的超声 波诊断装置也可以正确地检测血流区域与血管壁的边界位置。此外，这样检 测出的血流区域和血管壁的边界位置、中膜的位置，与操作者根据利用了超 声波回波强度的亮度信息进行视觉性判断的位置没有较大的差别，没有不自 然。因此，本发明的超声波诊断装置将超声波回波强度和从组织的特性所提取的信息组合，自动地检测与操作者进行视觉性判断的情况十分接近的血流 区域和血管壁的边界、中膜的位置，并可以测量正确的血管壁的IMT值。


图l是表示本发明第1实施方式的超声波诊断装置的概略结构的方框图。
图2是用于说明本发明第l实施方式的超声波诊断装置的基本动作的图。 图3是用于说明本发明第1实施方式的超声波诊断装置的基本动作的图。 图4是表示本发明第2实施方式的超声波诊断装置的概略结构的方框图。 图5是用于说明构成本发明第2实施方式的超声波诊断装置的第1滤波
器单元和第2滤波器单元的动作例子的示意图。
图6是用于说明一例构成本发明的第2实施方式的超声波诊断装置的第
1滤波器单元和第2滤波器单元的动作的示意图。
图7是用于说明一例构成本发明的第2实施方式的超声波诊断装置的第
3滤波器单元的动作的示意图。 标号说明 1发送单元
2接收单元(超声波回波信号接收单元)
3延迟合成单元
4 B模式处理单元
5振幅信息处理单元
6相位信息处理单元
7边界位置检测单元
8关心区i或决定单元
9IMT值计算单元
10图像合成单元
11显示单元(显示部件)
20受检人体的皮肤表面
25第1滤波器单元
26第2滤波器单元
27第3滤波器单元
28滤波器控制单元30血管
40关心区&戈
51、 52振幅信息处理结果 61、 62相位信息处理结果 71血流内膜边界位置信息 72中膜外膜边界位置信息 73阈值 74补偿值
101超声波探针(超声波信号辐射单元)
120、 121边界位置检测范围
301外膜
302内中膜
304血流区域
305第1血管壁
306粉瘤
310血流和内膜的边界位置
311第2血管壁
320中膜和外膜的边界位置
具体实施例方式
以下，用

本发明实施方式的超声波诊断装置。 (第1实施方式)
图l是表示本发明第1实施方式的超声波诊断装置的概略结构的方框图。 如图1所示，本实施方式的超声波诊断装置包括发送单元1，生成超声波 脉冲；超声波探针101，从受检人体即人体的皮肤表面20向人体内的血管30 辐射由发送单元1生成的至少一个超声波脉冲，并接收由血管30反射的超声 波回波；接收单元2,将由超声波探针101接收到的超声波回波变换为超声 波回波信号；延迟合成单元3，根据需要而延迟并合成由接收单元2变换后 的超声波回波信号的分量；B (brightness modulation;亮度调制)模式处理单 元4,基于从延迟合成单元3输出的超声波回波信号，生成用于表示血管30 的断面的图像信息；振幅信息处理单元5，对从延迟合成单元4输出的超声波回波信号的振幅信息进行至少一个处理，输出其结果；相位信息处理单元 6,对从延迟合成单元3输出的超声波回波信号的相位信息进行至少一个处 理，输出其结果；边界位置检测单元7,基于从振幅信息处理单元5和相位 信息处理单元6输出的处理结果，检测血流与内膜的边界位置310及中膜与 外膜301的边界位置320,从而输出表示了血流与内膜的边界位置310及中 膜外膜边界位置320的血流内膜边界位置信息71和中膜外膜边界位置信息 72,同时生成二维地映射了表示结果的断层的彩色显示图像信息；关系区域 决定单元8,沿着距皮肤表面20的深度方向决定用于处理超声波回波信号的 振幅信息和相位信息的关心区域(ROI) 40; IMT值计算单元9，从血流内膜 边界位置信息71和中膜外膜边界位置信息72计算IMT值，血流内膜边界位 置信息71和中膜外膜边界位置信息72表示由边界位置检测单元7检测出的 血流与内膜的边界位置310及中膜与外膜301的边界位置320;图像合成单 元10，将B模式处理单元4生成的图像信息和边界位置检测单元7生成的图 像信息进行合成；以及显示单元11,基于由图像合成单元IO合成的图像信 息，进行图像显示。超声波探针101和接收单元2构成本发明的超声波信号 辐射单元、超声波回波信号接收单元。
在本实施方式中，血管30有包含以包围血液流过的血流区域304构成的 第1血管壁305和第2血管壁311的血管壁。第1血管壁305构成与超声波 探针较近侧的前壁，第2血管壁311构成与超声波探针较远侧的后壁。在由 第1血管壁305和第2血管壁311包围的内侧，形成有局部病变即粉瘤306, 关心区域决定单元8决定用于处理超声波回波信号的振幅信息和相位信息的 关心区域(ROI) 40，以沿着距皮肤表面20的深度方向跨过第1血管壁305 和第2血管壁311的至少一方。关心区域决定单元8也可以与其他装置进行 协同来决定关心区域(ROI) 40，或也可以通过操作员的操作来决定关心区 域(ROI) 40。
参照图2和图3,说明实施方式的超声波诊断装置的基本动作。 在图2中，是说明以基于对被辐射了 一个超声波脉冲通过血管30反射的 超声波回波而由振幅信息处理单元5算出的深度D中的超声波回波的信号强 度B (D)和该深度方向中的变化率dB (D) /dD、以及基于相位信息处理单 元6算出的超声波回波的相位的深度D中的组织的硬度值E (D),在边界位 置检测单元7中检测血流与内膜的边界位置及中膜与外膜301的边界位置的情况的示意图。
首先，着眼于表示超声波脉冲的进入路线的扫描线上的点R0 R5。如图 2的(a)所示，RO点被配置在血流区域，Rl点被配置在第2血管壁311和 血流区域304的边界位置，R2被配置在第2血管壁311中所形成的粉瘤306 内，R3点被配置在内中膜302所包含的中膜与外膜301的边界位置，R5被 配置在外膜301和血管外组织的边界位置。作为回波强度B (D)的特性，如 图2的(c)所示，在血流与内膜的边界位置310上的相当于Rl点的Bl和 中膜与外膜301的边界位置320上的相当于R3点的B3上有明确的两个峰是 理想的，如果血管正常，超声波回波的测量正确地进行，则可明确地检测表 示该峰值的位置。但是，在测量一般的血管，或具有需要特别细致的医疗诊, 断的粉瘤的血管的情况下，从与血流区域304对应的BO,经由与血流和内膜 的边界位置310上的Rl点对应的Bl直至与粉瘤中R2对应的B2,回波强度 有时緩慢地变化，或因包含噪声等理由而未被识别出明确的两个峰。因此， 不能正确地检测血流与内膜的边界位置310和中膜与外膜301的边界位置 320。
相反，组织的硬度值E (D),如图2的(d)所示，在与血流和内膜的 边界位置310上的Rl点对应的El呈现比回波强度显著的峰值，所以与利用 了回波强度B (D)的情况相比，能够正确地检测血流与内膜的边界位置310。 但是，若采用在所设定的关心区域40内检测最大的峰值的方法，则有血流与 内膜的边界位置310因计算所测量出的回波的相位或组织的硬度值E(D)时 混入的噪声的影响而没有关系地产生其他的峰值，在关心区域40内存在虚假 的峰值的问题。此外，在硬度值E(D)中，有可检测血流与内膜的边界位置 310的特性，但没有成为检测中膜与外膜301的边界位置320的线索的明确 的特性。
因此，在本实施方式的超声波诊断装置中，在边界位置检测单元7中基 于组织的硬度值E ( D )检测血流与内膜的边界位置310时，通过回波强度B (D)而在检测范围中设置限制。
下面参照图3说明其概要。与图2同样，图3表示以振幅信息处理单元 5算出的深度D的超声波回波的信号强度B (D)和在该深度方向的变化率 dB ( D ) /dD、以及由相位信息处理单元6算出的超声波回波的相位而在深度 D的组织的石更度值E (D),但将与关心区域40对应的回波信号强度B (D)、变化率dB (D) /dD、组织的硬度值E (D)的范围用实线包围。本实施方式 中重要的是，在与关心区域40对应的范围内决定振幅信息处理单元5和相位 信息处理单元6的^f全测范围。
具体地说，按以下步骤决定由振幅信息处理单元6所获得的硬度值E( D ) 的检测范围120。在图3的(c)中，在与所设定的关心区域40对应的用实线 包围的范围中，从距受检人体的皮肤表面较近的一侧搜索回波强度B ( D )超 过规定的阈值73的音响扫描线上的位置，并将该位置设为FO。接着，从FO 向距皮肤表面较远的方向搜索回波强度B ( D )取最大值的音响扫描线上的位 置，并将该位置设为Fl。接着，在如图3的(c)所示的从F0至F1的范围 中，将在图3的(d)中对应的范围作为检测范围120来设定，并将该^r测范 围120内硬度值E(D)取最大值的位置设为与血流和内膜的边界位置310上 的R1点相当的P1。这里，如图l所示，所述阈值73可从外部设定。
此外，在本实施方式中，在^r测血流与内膜的边界位置310时，作为从 相位信息处理单元6输出的处理结果，使用了基于超声波回波的相位算出的 沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的硬度值E (D),但本发明 并不限于此。作为从相位信息处理单元6输出的处理结果，除此之外，例如， 基于一脉搏周期中的时间变化，沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的 组织的变形、沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的厚度、基于 一脉搏周期中的时间变化而沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织 的移动速度等，只要是表示成为检测血流与内膜的边界位置310线索的特性， 则什么都可以。
再有，在上述说明中，在检测血流与内膜的边界位置310时，着眼于基 于相位信息处理单元6算出的超声波回波的相位而在深度D的组织的硬度值 E (D)的特性，但本发明不限于此。例如，组织的厚度值、变形值、移动速 度的高频分量等，如果是将血流和血管壁的组织的特性之差明确地反映的值， 则什么都可以。具体地说，基于一脉搏周期中的时间变化，沿着距人体表面 的深度方向的受检人体内的组织的变形、基于超声波回波信号的相位信息算 出的、沿着人体表面的深度方向的受检人体内的组织的厚度、基于一脉搏周 期中的时间变化，沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的移动速 度等，只要是能够正确地检测血流和内膜的边界位置310的决定方法，则使 用什么样的决定方法都可以。例如，在血流区域中组织的硬度值较低，但组织的速度的高频分量变大。相反地，在血管壁区域中组织的硬度值较高，但 组织的速度的高频分量变小。着眼于该性质，也可以基于相位信息处理单元 6所获得的一脉搏周期中的时间变化，基于组织的速度的高频分量的速度来 对检测范围设定限制，将该检测范围内组织的硬度值取最大值的位置作为血 流和内膜的边界位置来检测。
在检测中膜和外膜301的边界位置320时，与血流和内膜的边界位置310 同样，在测量值中存在明确的峰是理想的。因此，仅着眼于回波强度B (D), 将在血流和内膜的边界位置310以外回波强度B ( D )取峰值的位置设为中膜 和外膜301的边界位置320是最简单的方法。但是，如上所述，在实际的测 量中，血流和内膜的边界位置310不清晰的情况较多，考虑了在图2的(c) 这样的理想的血流和内膜的边界位置310及中膜和外膜301的边界位置320 中明确的两个峰为B (D)、或在B (D)中因噪声而产生虚假的峰，所以难 以进行正确的中膜和外膜301的边界位置320的检测。或者，还考虑了基于 回波强度的深度方向的变化率dB (D) /dB为零交叉的位置或取峰的位置来 检测边界位置的方法，但以同样的理由，在仅利用了 B (D)或dB (D) /dD 的任何一方的情况下，难以进行正确的中膜和外膜301的边界位置320的检 测。而且，在组织的硬度值E(D)中没有能够检测中膜和外膜301的边界位 置320那样明确的特性。
因此，在本实施方式的超声波诊断装置中，成为在通过回波强度B (D) 限制的边界位置才企测范围121中检测对回波强度的深度方向的变化率dB(D) /dD取正的最大峰值的位置，基于该位置检测对中膜和外膜的边界位置320 进行检测的结构。通过形成这样的结构，可检测更正确的中膜和外膜301的 边界位置320。下面参照图3说明其概要。
具体地说，按以下步骤决定对由振幅信息处理单元5所获得的回波强度 的深度方向的变化率dB (D)/dB的检测范围121。在检测上述血流和内膜的 边界位置310时所决定的图2的(c)所示的范围120，即从F0至F1的范围 中，将图3的(b)中对应的范围作为检测范围121来设定，并从FO开始依 次搜索在该;险测范围121内回波强度的深度方向的变化率dB (D) /dD最后 具有峰值的位置，并将该点设为与中膜和外膜301的边界位置320上的R3 点相当的P2点。由此，例如，即使回波强度B (D)在血流与内膜的边界位 置310和中膜与外膜301的边界位置320中有不具有明确的峰的特性，也可以进行血流与内膜的边界位置310、中膜与外膜301的边界位置320的正确 的检测。
再有，在上述说明中，在边界位置检测单元7检测中膜和外膜301的边 界位置320时，着眼于组织的硬度值E (D)的特性来设置检测范围，但本发 明不限于此，例如，不言而喻，不仅通过回波强度或对其深度方向的变化率， 而且通过回波强度的拐点等特性来决定等，只要是能够正确地检测中膜和外 膜301的边界位置320的决定方法，使用什么样的决定方法都可以。
在IMT值计算单元9，基于由边界位置检测单元7检测、输出的表示上 述血流和内膜的边界位置310、中膜和外膜301的边界位置320的血流内膜 边界位置信息71及中膜外膜边界位置信息72，计算IMT值，将其输出到图 像合成单元IO。在B模式处理单元4，基于经由延迟合成单元3供给的超声' 波回波信号，生成表示血管30的断面的图像信息并提供给图像合成单元10。 图像合成单元10将从B模式处理单元4供给的图像信息和从边界位置检测单 元7供给的结果进行合成，通过监视器等构成的显示单元11基于由图像合成 单元10所合成的图像信息而显示图像。再有，有时在显示单元11上所显示 的B模式图像和所检测出的边界位置上产生微妙的偏移，所以也可以在从边' 界位置检测单元7输入的血流内膜边界位置信息71及中膜外膜边界位置信息 72上将规定的固定值作为补偿(offset)值71进行相加或相减。具体地说， 如图1所示，补偿值74也可以与上述阈值73—起从外部设定。在本实施方 式的超声波诊断装置中，将该补偿值设置在边界检测单元7中，但本发明不 限于此。此外，在图像合成单元10中，根据需要而可以显示由IMT值计算 单元9算出的IMT值，但本发明不限于此，只要是与操作者视觉性判断的情 况极为接近的边界被显示在显示单元11中的结构就可以。
再有，在一脉搏间(两个R波定时间)，超声波探针101和上述各个边 界位置的位置关系分别时时刻刻变化，所以IMT值会因在哪个定时计算IMT 值而有所不同，但通常IMT值是在血管壁没有收缩的心脏舒张期所测量的值， 所以对于计算IMT值的定时，只要按在一脉搏间的心脏舒张期附近IMT值取 最大值的定时来决定就可以。例如，从某个R波定时至下个R波定时为止时 时刻刻分别检测上述边界位置，并时时刻刻求血流-内膜边界位置和中膜-外 膜边界位置的距离，将其中的最大值设为IMT值就可以，但本发明没有将其 决定方法限于本例子。如以上说明，本实施方式的超声波诊断装置通过包括超声波探针101， 从受检人体的表面向人体内的血管辐射至少一个超声波信号；接收单元2， 接收从受检人体内部对超声波探针101所辐射的超声波信号反射的超声波回 波信号，并变换为电信号；振幅信息处理单元5，对与血管的中心轴交叉的 方向的超声波回波信号的振幅信息进行处理；相位信息处理单元6,对与血 管的中心轴交叉的方向的超声波回波的相位信息进行处理；边界位置检测单 元7,基于从振幅信息处理单元5输出的至少一个处理结果及从相位信息处 理单元6输出的至少一个处理结果，检测血流内膜边界位置信息和中膜外膜 边界位置信息，血流内膜边界位置信息表示血液通过血管流过的血流区域和
血管的内膜之间的边界位置，中膜外膜边界位置信息表示血管的中膜和外膜 301的边界位置；以及IMT值计算单元9，从边界位置斗全测单元7中检测出 的血流内膜边界位置信息及中膜外膜边界位置信息计算用于表示从血管的内 膜至中膜为止的厚度的IMT值，从而即使在不极大地依赖于受检人体内存在 的内膜亮度值的变化，并且在血管内存在粉瘤这样的局部病变的情况下，也 可以正确地检测血流和内膜的边界位置及中膜和外膜301的边界位置，除了 与操作者根据利用了超声波回波信号的强度的亮度信息进行视觉性判断所得 的位置没有较大的差别，没有不自然之外，还可以测量正确的血管的IMT值。 (第2实施方式)
图4是表示本发明第2实施方式的超声波诊断装置的概略结构的方框图。 在图4中，对与上述第1实施方式的超声波诊断装置相同的结构元素使用相 同的标号，省略说明。此外，关于血管的血流内膜边界位置信息71、中膜外 膜边界位置信息72的检测方法，由于与第l实施方式相同，所以省略说明。
如图4所示，本实施方式的超声波诊断装置除了第1实施方式的超声波 诊断装置的结构以外，还设有第1滤波器单元25,对振幅信息处理单元5 的结果进行滤波处理并输出到边界位置检测单元7;第2滤波器单元26，对 振幅信息处理单元6的结果进行滤波处理并输出到边界位置检测单元7;第3 滤波器单元27,对边界位置检测单元7的处理结果进行滤波处理并输出到 IMT值计算单元9和图像合成单元10;以及控制第1滤波器单元25、第2滤 波器单元26、第3滤波器单元27的滤波器控制单元28。
以下，参照图5 图7说明本实施方式的超声波诊断装置的动作。再有， 本实施方式的超声波诊断装置的动作，对于第1实施方式的超声波诊断装置的动作来说，由于仅第1滤波器单元25、第2滤波器单元26、第3滤波器单 元27、滤波器控制单元28所执行的处理有所不同，所以省略其他动作的说 明。
首先，从振幅信息处理单元5输出的处理结果由第1滤波器单元25在距 人体表面的深度方向上进行滤波处理，从相位信息处理单元6输出的处理结
输出到边界检测单元7。
下面参照图5说明一例由第1滤波器单元25所执行的滤波处理。在图5 中，将表示超声波脉沖的进入路线的某个音响扫描线H上的深度D的点中的 振幅信息处理结果51作为A (H， D)，将从第1滤波器单元25输出到边界 检测单元7的一个输出数据作为A' (H, D)来表示。输出数据A' (H， D) 作为将振幅信息处理结果51进行了从人体表面向深度方向的滤波处理的情 况下的数据时，如下那样表示。
A' ( H, D ) ={A (H， D-1 ) +A (H, D) +A ( H, D+l ) }/3
这是在第1滤波器单元2 5中采用了最简单的滤波器即加权平均滤波器的 情况下的例子。在第2滤波器单元26中也对相位信息处理结果61进行同样 的滤波处理，将输出数据输出到边界位置检测单元7。
再有，在上述说明中，将着眼的数据设为三个，即某个点上的处理结果、 例如A(H, D)，和其周围两点上的处理结果、例如A(H, D-l)、 A(H, D+l ),将第1滤波器单元25和第2滤波器单元26采用的滤波器的种类作为 加权平均滤波器进行说明，但本发明不限于此。例如，着眼的数据也可以是 几个，此外，第1滤波器单元25和第2滤波器单元26也可以为普通的FIR 滤波器或非线性滤波器等，只要是可除去在振幅信息处理结果51及相位信息 处理结果61中所包含的噪声的滤波器，任何的滤波器都可以。而且，不言而 喻，适用于振幅信息处理结果51和相位信息处理结果61的滤波器的种类和 特性不一定相同。
图6中表示滤波处理的另一例子。图6将某个音响扫描线H上的深度D 上的点中的振幅信息处理结果51作为A (H, D)来表示，将从第1滤波器 单元25输出到边界位置检测单元7的一个输出数据作为A'' (H, D)来表示。 输出数据A'' (H, D)作为在将振幅信息处理结果51设为从人体表面向深度 方向及音响扫描线方向进行了滤波处理的情况下的数据时，如下表示。A'' (H， D) ={A (H-1， D-1 ) +A (H-1, D ) +A (H-l， D+l ) +A ( H, D-l ) +A ( H, D ) +A ( H， D+l ) +A ( H+l, D-l ) +A ( H+l, D ) +A ( H+l ， D+l ) }/9
这是在第1滤波器单元25中作为单纯的滤波处理使用了加权平均二维滤 波器的情况下的例子。在第2滤波器单元26中也对相位信息处理结果161进 行同样的滤波处理，将输出数据输出到边界位置检测单元7。
再有，在上述说明中，将着眼的数据设为九个，即某个点上的处理结果、 例如A(H, D),和其周围八点上的处理结果、例如A(H-l, D-l )、 A(H-l， D)、 A(H-l, D+l)、 A(H， D-l)、 A(H, D+l )、 A (H+l, D-1 )、 A (H+l, D)、 A (H+l, D+l)，将第1滤波器单元25和第2滤波器单元26采用的滤 波器的种类作为加权平均二维滤波器进行说明，但本发明不限于此。例如， 着眼的数据也可以是几个，此外，第1滤波器单元25和第2滤波器单元26 也可以为普通的二维FIR滤波器或二维非线性滤波器等，只要是可除去在振 幅信息处理结果51及相位信息处理结果61中所包含的噪声的滤波器，什么 样的滤波器都可以。而且，不言而喻，适用于振幅信息处理结果51和相位信 息处理结果61的滤波器的种类和特性也不一定相同。
通过这样构成，边界位置检测单元7不易受到在处理过回波信号的强度 及相位信息的结果中所包含的噪声的影响，可检测更正确的血流内膜边界位 置信息71及中膜外膜边界位置信息72。
边界位置检测单元7中检测出的血流内膜边界位置信息71及中膜外膜边 界位置信息72被分别输出到第3滤波器单元27，并被进行滤波处理，以使 血管的图像向长轴方向平滑地连结。该第3滤波器单元27的主要作用是，用 于除去在由边界位置检测单元7检测出的血流内膜边界位置信息71和中膜外 膜边界位置信息72中所包含的噪声，在边界位置和操作者从利用了回波强度 的亮度信息进行视觉性判断的边界位置上没有较大的差别，不产生不自然。
下面参照图7说明一例由第3滤波器单元27执行的滤波处理。在图7 中，将表示超声波脉冲的进入路线的某个音响扫描线H上的边界位置作为K (H)来表示，将从第3滤波器单元28输出到IMT值计算单元9的一个输出 数据作为K' (H)来表示。输出数据K' (H)作为对血流内膜边界位置信息 71进行了滤波处理情况下的数椐时，如下表示。
K' ( H ) ={K ( H-1 ) +K ( H) +K ( H+l ) }/3这是在第3滤波器单元27上采用了最简单的滤波器即加权平均滤波器的 情况下的例子。这里，将血流内膜边界位置信息71作为了例子，但对于中膜 外膜边界位置信息72也进行同样的处理。
如以上说明，由于本实施方式的超声波诊断装置除了设有超声波探针 101，从受检人体的表面向人体内的血管辐射至少一个超声波信号；接收单元 2，接收从受检人体内部对超声波探针101所辐射的超声波信号反射的超声波 回波信号，并变换为电信号；振幅信息处理单元5，对与血管的中心轴交叉 的方向的超声波回波信号的振幅信息进行处理；相位信息处理单元6,对与 血管的中心轴交叉的方向的超声波回波的相位信息进行处理；边界位置检测 单元7，基于从振幅信息处理单元5输出的至少一个处理结果及从相位信息 处理单元6输出的至少一个处理结果，检测血流内膜边界位置信息和中膜外 膜边界位置信息，血流内膜边界位置信息表示血液通过血管流过的血流区域 和血管的内膜之间的边界位置，中膜外膜边界位置信息表示血管的中膜和外 膜301的边界位置；以及IMT值计算单元9，从边界位置检测单元7中检测 出的血流内膜边界位置信息及中膜外膜边界位置信息计算用于表示从血管的 内膜至中膜为止的厚度的IMT值，还设有第一滤波器单元25,对振幅信息 处理单元5的结果进行滤波处理并输出到边界位置检测单元7;第二滤波器 单元26，对相位信息处理单元6的结果进行滤波处理并输出到边界位置检测 单元7;第三滤波器单元27，对边界位置^r测单元7的处理结果进行滤波处 理并输出到IMT值计算单元9和图像合成单元10;以及滤波器控制单元28 控制第一滤波器单元25、第二滤波器单元26、第三滤波器单元27,所以即 使在不极大地依赖于受检人体内存在的内膜亮度值的变化，并且在血管内存 在*^瘤这样的局部病变的情况下，也可以正确地-险测血流和内膜的边界位置 及中膜和外膜301的边界位置，同时由边界位置检测单元7检测出的血流内 膜边界位置信息71和中膜外膜边界位置信息72中所包含的噪声被除去，可 以不易受到在对回波信号的强度及相位信息进行处理所得的结果中包含的噪 声的影响，IMT值计算单元9更正确地计算IMT值，图像合成单元10也更 正确地将B模式处理单元4生成的图像信息和边界位置检测单元7生成的图 像信息进行合成，所以除了检测出的边界位置与操作者根据利用了超声波回 波强度的亮度信息进行视觉性判断所得的边界位置没有较大的差别，没有不 自然之外，还可以测量正确的血管的IMT值。再有，上述说明中，将着眼的数据设为某个点上的处理结果，例如，K
(H)和它周边的两点上的处理结果，例如，K (H-1)、 K (H+l)这三个， 并将第三滤波器单元27采用的滤波器的种类作为加权平均滤波器来进行说 明，但本发明不限于此。例如，着眼的数据数也可以是几个，此外，第三滤 波器单元27也可以是普通的FIR滤波器或IIR滤波器、非线性滤波器等，只 要是可以将边界位置检测单元7检测出的血流内膜边界位置信息71和中膜外 膜边界位置信息72中所包含的噪声除去的滤波器，什么样的滤波器都可以。 而且，对血流内膜边界位置信息71和中膜外膜边界位置信息72所采用的滤 波器的种类或特性也不必相同。滤波器控制单元28可将第一滤波器单元25、 第二滤波器单元26、第三滤波器单元27中采用的滤波系数与其他装置协同， 或通过操作者的搡作来设定。 工业利用性
如以上说明，即使在没有极大地依赖于受检人体内存在的内膜亮度值的 变化，并且在血管内存在粉瘤这样的局部病变的情况下，本发明的超声波诊 断装置也可以正确地检测血流区域304和血管壁305、 311的边界位置。此外， 在这样检测出的血流区域304和血管壁305、 311的边界位置、中膜的位置、 操作者从利用了回波强度的亮度信息进行了视觉性判断的位置上没有较大的 差别，也没有不自然。因此，本发明的超声波诊断装置将回波强度和从组织 的特性中提取出的信息组合，自动地检测与操作者进行视觉性判断的情况十 分接近的血流区域304和血管壁305、 311的边界、以及中膜的位置，能够测 量正确的血管壁的IMT值，所以在医用领域中利用了超声波回波的血管性质 的图像显示或诊断等方面是有用的。
权利要求
1. 一种超声波诊断装置，其特征在于，包括超声波信号辐射单元，从受检人体的表面向所述受检人体的内部的血管辐射至少一个超声波信号；超声波回波信号接收单元，接收从所述受检人体内部对于由超声波信号辐射单元辐射的超声波信号所反射的超声波回波信号，并变换为电信号；振幅信息处理单元，对与所述血管的中心轴交叉方向的超声波回波信号的振幅信息进行处理；相位信息处理单元，对与所述血管的中心轴交叉方向的超声波回波的相位信息进行处理；以及边界位置检测单元，基于从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果及从所述相位信息处理单元输出的至少一个处理结果，检测血流内膜边界位置信息和中膜外膜边界位置信息，所述血流内膜边界位置信息是表示通过所述血管流过血液的血流区域与所述血管的内膜的边界位置的信息，所述中膜外膜边界位置信息是表示所述血管的中膜与外膜的边界位置的信息。
2. 如权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，还包括IMT值计算单元，从所述边界位置^r测单元中检测出的所述血流内膜边 界位置信息及所述中膜外膜边界位置信息，计算用于表示从所述血管的内膜 至中膜为止的厚度的IMT值。
3. 如权利要求1或2所述的超声波诊断装置，其特征在于， 所述血管壁有在所述超声波信号辐射单元较近侧的前壁和距所述超声波信号辐射单元较远侧的远壁，所述超声波诊断装置还包括关心区域决定单元，决定对沿着距皮肤表 面的深度方向的超声波回波信号的振幅信息及相位信息进行处理的关心区 域，以跨过所述前壁和所述后壁的至少一方，所述振幅信息处理单元及所述相位信息处理单元对从所述关心区域决定 单元所决定的关心区域内反射的超声波回波信号的振幅信息和相位信息进行 处理。
4. 如权利要求1至权利要求3的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，所述边界位置检测单元基于从所述振幅信息处理单元及所述相位信息处 理单元输出的处理结果的 一脉搏周期中的时间变化，检测所述血流内膜边界 位置信息和所述中膜外膜边界位置信息。
5. 如权利要求1至权利要求4的任何一项所述的超声波诊断装置，其特征在于，所述超声波信号辐射单元向沿着所述血管的长轴方向的至少一个位置辐 射至少一个超声波脉沖，所述振幅信息处理单元、所述相位信息处理单元及 所述边界位置检测单元对于从所述至少一个位置反射的超声波回波信号进行 各自的处理、以及所述血流内膜边界位置信息和所述中膜外膜边界位置信息 的检测。
6. 如权利要求1至权利要求5的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，还具有显示部件，用图像显示所述振幅信息处理单元、所述相位信息处理单元 及所述边界位置检测单元中检测出的处理结果及所述血流内膜边界位置信息 和所述中膜外膜边界位置信息的检测结果。
7. 如权利要求1至权利要求6的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，从所述振幅信息处理单元输出的处理结果之一是超声波回波信号的沿着 距人体表面的深度方向的超声波回波信号的振幅强度。
8. 如权利要求1至权利要求6的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，从所述振幅信息处理单元输出的处理结果之一是超声波回波信号的沿着 距人体表面的深度方向的超声波回波信号的振幅强度的变化率。
9. 如权利要求1至权利要求8的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，从所述相位信息处理单元输出的处理结果之一是根据超声波回波信号的 相位信息算出的、沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的硬度值。
10. 如权利要求1至权利要求8的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，从所述相位信息处理单元输出的处理结果之一是根据超声波回波信号的 相位信息算出的、基于一脉搏周期中的时间变化、沿着距人体表面的深度方向的受4企人体内的组织的变形。
11. 如权利要求1至权利要求8的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，从所述相位信息处理单元输出的处理结果之一是基于超声波回波信号的 相位信息算出的、沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的厚度。
12. 如权利要求1至权利要求8的任何一项所述的超声波诊断装置，其特 征在于，从所述相位信息处理单元输出的处理结果之一是根据超声波回波信号的 相位信息算出的、基于一脉搏周期中的时间变化、沿着距人体表面的深度方 向的受检人体内的组织的移动速度。
13. 如权利要求1至权利要求12的任何一项所述的超声波诊断装置，其 特征在于，所述边界位置检测单元基于从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处 理结果，在距人体表面的深度方向的范围中决定4企测范围，并在所述检测范 围中，根据从所述相位信息处理单元输出的至少 一个处理结果的沿着距人体 表面的深度方向的特征来检测所述血流内膜边界位置信息。
14. 如权利要求13所述的超声波诊断装置，其特征在于， 从所述振幅信息处理单元输出的处理结果是超声波回波信号的信号强度，从所述相位信息处理单元输出的处理结果是根据超声波回波信号的相位 信息算出的、沿着距人体表面的深度方向的受检人体内的组织的硬度值。
15. 如权利要求1至权利要求12的任何一项所迷的超声波诊断装置，其 特征在于，所述边界位置检测单元基于从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处 理结果，决定在距人体表面的深度方向的范围中的检测范围，并在所述检测 范围中，根据从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果的沿着距人 体表面的深度方向的特征来检测所述中膜外膜边界位置信息。
16. 如权利要求15所述的超声波诊断装置，其特征在于， 从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果是超声波回波信号的信号强度在距人体表面的深度方向上的变化率及超声波回波信号的信号强 度。
17. 如权利要求1至权利要求16的任何一项所述的超声波诊断装置，其特征在于，从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表面的深 度方向上进行了滤波处理后被输出到所述边界位置检测单元。
18. 如权利要求1至权利要求17的任何一项所述的超声波诊断装置，其 特征在于，从所述振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表面的深 测单元。
19. 如权利要求1至权利要求18的任何一项所述的超声波诊断装置，其 特征在于，从所述相位信息处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表面的深 度方向上进行了滤波处理后被输出到所述边界位置检测单元。
20. 如权利要求1至权利要求19的任何一项所述的超声波诊断装置，其 特征在于，从所述相位信息处理单元输出的至少一个处理结果，在距人体表面的深 度方向及所述血管的长轴方向上进行了滤波处理后被输出到所述边界位置检 测单元。
21. 如权利要求1至权利要求20的任何一项所述的超声波诊断装置，其 特征在于，由所述边界位置检测单元检测出的所述血流内膜边界位置信息及所述中 膜外膜边界位置信息，在所述血管的长轴方向上进行了滤波处理后^f皮输出到 所述IMT值计算单元。
22. 如权利要求6所述的超声波诊断装置，其特征在于，由所述边界位置检测单元检测出的所述血流内膜边界位置信息及所述中 膜外膜边界位置信息，在所述血管的长轴方向上进行了滤波处理后被输出到 所述显示部件。
全文摘要
提供能够通过超声波正确地测量IMT值的超声波诊断装置。该超声波诊断装置包括发送单元(1)，辐射超声波脉冲；接收单元(2)，接收从受检人体内部反射的超声波回波信号并变换为电信号；振幅信息处理单元(5)，对超声波回波信号的振幅信息进行处理；相位信息处理单元(6)，对超声波回波信号的相位信息进行处理；边界位置检测单元(7)，基于振幅信息处理单元输出的至少一个处理结果和相位信息处理单元输出的至少一个处理结果，决定血流与内膜的边界位置及中膜与外膜的边界位置的分布；以及IMT值计算单元(9)，根据血流与内膜的边界位置及中膜与外膜的边界位置计算血管的IMT值。
文档编号A61B8/08GK101431942SQ20078001511
公开日2009年5月13日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年3月20日
发明者福元刚智, 萩原尚, 铃木隆夫 申请人:松下电器产业株式会社