超声波诊断装置及超声波图像取得方法

专利名称：超声波诊断装置及超声波图像取得方法
技术领域：
本发明涉及一种从組织的回波信号中提取出生物体脏器中的微 小构造物并显示出来的超声波诊断装置及超声波图像取得方法。
背景技术：
利用超声波诊断，通过将超声波探头接触体表这样简单的操作， 就能够以实时显示的方式得到心脏跳动或胎儿活动的样态。另外，因 为超声波诊断的安全性高，所以能够反复进行基于超声波诊断的检查。 并且，超声波诊断装置的规模比X射线、CT、 MRI等其他诊断装置 小。因此，可以很容易地把超声波诊断装置移动到床边进行检查等， 可以说超声波诊断是一种简便的诊断方法。
超声波诊断装置根据其所具备的功能的种类而各有不同。作为小 型的超声波诊断装置， 一种只需单手便可以提走的大小的超声波诊断 装置正在开发中。另外，超声波诊断不像X射线那样存在辐射影响， 所以也可以应用在产科或家庭治疗等中。
具有上述种种长处的超声波诊断之一，包括对乳腺癌的早期诊 断。已知在乳房组织中，作为乳腺癌的症状，经常产生微小钙化。微 小铞化病变一个或多个地分散在局部。因为石灰的硬度比生物体组织 高，所以能够更强地反射超声波。因此人们期望微小钙化病变在图像 上呈现高亮度。但是，实际用肉眼观察图像时，即使是数百微米的程度，也很难发现微小钩化病变。
而且，在超声波图像上，有时产生由于超声波的随机干扰引起的、 被称作斑紋图样的干涉条紋。这种斑紋图样在肝硬化的诊断等中利用。
另一方面，这种斑紋图样与例如在上述乳腺癌检查的情况下容易 遗漏的微小钙化等微小构造物十分相似，有时会成为对于诊断而言不 易分辨的图像信息。因此，在乳腺癌诊断中存在除去斑紋的需求。
鉴于上述情况，提出了例如空间复合、CFAR ( Constant False Alarm Rate:恒定虚假报警率)处理、相似度过滤等技术。这里，空间 复合，是指将来自不同方向的发送接收信号重叠而对斑紋进行平滑的 处理。CFAR处理，是指把对象像素用周围的亮度平均值进行减法运 算，并用其提取高亮度部分的处理。相似度过滤，是指利用其统计学 性质，除去斑紋的处理。除了这些斑紋图样除去的方法之外，虽然不 属于超声波诊断的领域，但主要作为X射线诊断图像的应用，报告了 各种自动识别微小钙化的尝试。
然而，作为诊断对象的乳腺的乳管等的构造复杂，原本就不属于 均质性的脏器。因此如果进行以往的过滤处理，则在检查出微小4丐化 的同时，乳腺构造也会作为构造物被提取出来，无法完全将这两者区 分开来。
但是，因为乳管等是明显比微小钙化大的构造物，所以有时即使 在过滤处理后有残存，也能够用肉眼辨别出来。但是，发明人们在研 究中也经常遇到这样的辨别很困难的情况。特别是仅残存一部分乳腺 构造时，可以看到过滤处理后的图像呈点状，所以有时残存的乳腺构 造成为与微小钙化相似的显现。
而且，有时图像上的斑紋图样随机变动。这种情况下即使进行预 定的斑紋抑制处理，斑紋仍会有残存，残存的斑紋与微小钙化部位难 以区分。
鉴于上述情况，例如在日本特开2007-313114号公报中提出了以 下技术。即，在日本特开2007-313114号公报中，公开了一种超声波 诊断装置，其特征在于，具备通过执行第1超声波图像以及基于该第l超声波图像的位置而决定的第2超声波图像来提取微小构造物的 图像处理，即针对上述第l超声波图像上的各像素，对包含在上述第 2图像中的空间上对应的像素的参照区域内的最大像素值进行差分的 微小构造物提取处理，而生成微小构造物提取图像的图像处理部件； 和将上述微小构造物提取图像以预定的方式显示出来的显示部件。
该日本特开2007-313114号公报所公开的超声波诊断装置提供如 下的超声波诊断装置在提取微小构造物的信号处理中，并不是利用 断层像一个方面，而是利用空间三维信息来进行信号处理，能够正确 区分例如乳腺等连续构造物与微小钩化部分等微小构造物，并提取出 微小构造物。
在曰本特开2007-313114号公报所公开的技术中所使用的超声波 探头，是可以对被检体的三维区域进行超声波扫描的装置。因此，日 本特开2007-313114号公报所公开的技术中所使用的超声波探头，是 使振动子沿着与其排列方向相垂直的方向机械地摇动，对三维区域进 行超声波扫描的结构的超声波探头(被称为机械式4D超声波探头)； 利用二维排列的二维振动元件，通过电控制对三维区域进行超声波扫 描的结构的超声波探头(被称作实时3D超声波探头)等。
在上述机械式4D超声波探头中，被检体的三维扫描是通过上述 摇动电路来进行的。因此，检查者只需将超声波探头本体与被检体接 触，就可以自动取得多个二维断层像。另外，根据被控制的摇动速度 可以检知剖面间的正确距离。而在上述实时3D超声波探头中，在原 理上，能够在与以往取得二维断层像相同的时间内，对三维区域进行 超声波扫描。
但是，上述机械式4D超声波探头，因其大小和重量，而存在难 以进行用于捕捉细微的构造物的扫描的问题，以及实时性上不够等问 题。此外，对于上述实时3D超声波探头，预计开发还需要一定时间。
因此，以现状来讲，强烈地期望使用现有的1D超声波探头(也 包括1.5D超声波探头)作为超声波探头而得到临床上允许水平的诊断 结果(能够进行微小构造物的提取)的技术。也就是说，期望可以使用最为普及的ID超声波探头作为超声波探头，以实时的方式得到期 望的微小构造物提取图像的技术。

发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够 使用现有的ID超声波探头作为超声波探头，正确地区分例如乳腺等 连续构造物与微小钙化部分等微小构造物，以实时的方式获得期望的 微小构造物提取图像的超声波诊断装置及超声波图像诊断方法。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种用超声波 对被检体进行扫描来取得断层像的超声波诊断装置，其特征在于，具 备
对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体的回波信号的超 声波探头；
根据由上述超声波探头接收的回波信号，针对上述被检体生成多 个断层像的图像生成部件；
存储由上述图像生成部件生成的上述断层像的存储部件；
利用上述存储部件中存储的断层像与现在时刻的上述超声波探 头的位置所对应的断层像之间的相关性，执行提取微小构造物的图像 处理，并且生成微小构造物提取图像的图像处理部件；以及
以预定的方式显示由上述图像处理部件生成的上述微小构造物 提取图像的显示部件。
另外，提供一种用超声波对被检体进行扫描来取得超声波图像的 超声波诊断装置，其特征在于，具备
对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体的回波信号的超 声波探头；
根据由上述超声波探头接收的回波信号，针对上述被检体生成超 声波图像的图像生成部件；
存储由上述图像生成部件生成的上述超声波图像的存储部件； 执行在上述图像生成部件生成的、基于现在接收的回波信号的超声波图像与在上述存储部件上存储的超声波图像之间提取微小构造物
的图像处理，生成微小构造物提取图像的图像处理部件；以及
以预定的方式显示由上述图像处理部件生成的上述微小构造物
提取图像的显示部件。
为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供一种用超声波
对被检体进行扫描来取得断层像的超声波图像取得方法，其特征在于，
具有
利用超声波探头对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体 的回波信号的发送接收步骤；
根据上述回波信号，针对上述被检体生成多个断层像的图像生成
步骤；
存储上述断层像的存储步骤；以及
执行利用由上述存储步骤存储的断层像和与现在时刻的上述超 声波探头的位置相对应的断层像之间的相关性、提取微小构造物的图 像处理，生成微小构造物提取图像的图像处理步骤。
另外，提供一种用超声波对被检体进行扫描来取得超声波图像的 超声图像取得方法，其特征在于，具有
利用超声波探头对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体 的回波信号的发送接收步骤；
根据上述超声波探头接收的回波信号，针对上述被检体生成超声 波图像的图像生成步骤；
存储在上述图像生成步骤中生成的上述超声波图像的存储步骤；
以及
执行在上述图像生成步骤生成的、基于现在接收的回波信号的超 声波图像与在上述存储步骤中存储的超声波图像之间提取微小构造物 的图像处理，生成微小构造物图像的图像处理步骤。
利用本发明，能够提供一种使用现有的1D超声波探测头作为超 声波探头，正确区分例如乳腺等连续构造物与微小钓化部分等微小构 造物，以实时的方式获得期望的微小构造物提取图像的超声波诊断装置及超声波诊断方法。
本发明的优点将在如下说明中阐述，部分地将从该说明得以明 确，或者可以通过对本发明的实践而获知。通过这里特别指出的手段 和组合可以实现和获得本发明的优点。


引入并作为说明书的一部分的附图，用来图解说明本发明的实施 例，与上面给出的发明概述和下面给出的对实施例的详细描述一起用 来解释本发明的原理。
图l是表示本发明的第1实施方式的超声波诊断装置的结构的框图。
图2是表示位置检测装置的一例的图。 图3是用于说明微小构造物提取处理的图。 图4A是对象图像的模式图。 图4B是参照图像的模式图。
图5是表示每个像素的信号强度(图像的亮度)的变化例的图。 图6是表示微小构造物提取图像的显示方式的一例的图。 图7是表示微小构造物提取图像的显示方式的另一例的图。 图8是表示本发明的第1实施方式的微小构造物提取处理的流程的图。
图9A是表示通常的B模式图像的图。 图9B是表示微小构造物提取图像的图。
图10是表示本发明的第2实施方式的超声波诊断装置的超声波 探头的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图l是表示第1实施方式的超声波诊断装置1的结构的框图。如 该图所示，本超声波诊断装置1具备超声波探头12、装置本体ll、输入装置13、监视器14。
超声波探头12，根据来自超声波发送单元21的驱动信号发生超 声波，具备将来自被检体的反射波变换成电信号的多个压电振动子、 设置在压电振动子上的匹配层、以及防止超声波压电振动子向后方传 播的背衬材料。如果从该超声波探头12向被检体P发送超声波，则 该发送超声波在体内组织的声音阻抗的不连续面上不断被反射，作为 回波信号被超声波探头12接收。该回波信号的振幅，依赖于发生反射 的不连续面上的声音抗阻的差。另外，被发送的超声波脉冲，在移动 着的血液或心脏壁等的表面被反射时的回波，由于多普勒效应而依赖 于移动体的超声波发送方向的速度分量，发生频移。
上述装置本体11具有超声波发送单元21、超声波接收单元22、 B模式处理单元23、多普勒处理单元24、图像生成单元25、图像存 储器26、图4象合成部27、控制处理器(CPU) 28、内部存储部29、 接口部30。以下，说明各个结构要素的功能功能。
上述超声波发送单元21具备未图示的触发发生电路、延迟电路 及脉冲发生电路等。在脉沖波发生电路中，以预定的额定频率fr Hz (周期；1/fr秒)反复发生用于形成发送超声波的额定脉冲。而在延 迟电路中，将按每个频道将超声波会聚成束状并决定发送指向性而所 需的延迟时间提供给各额定脉冲。触发发生电路在基于该比率脉冲的 定时，向超声波探头12施加驱动脉冲。
上述超声波发送单元21，为了依照控制处理器28的指示来执行 预定的扫描序列，具有能瞬时改变发送频率、发送驱动电压等的功能。 特别是，关于发送驱动电压的改变，是通过能够瞬间切换其值的线性 放大型发信电路、或电切换多个电源单元的机构来实现的。
上述超声波接收单元22具备未图示的放大电路、A/D变换器及 加法器等。在放大电路中将通过超声波探头12取入的回波信号按每个 频道放大。在A/D变换器中，对被放大的回波信号提供决定接收指向 性所需的延迟时间，然后在加法器中进行加法处理。通过该加法，强 调来自与回波信号的接收指向性相符的方向的反射分量增强，利用接收指向性与发送指向性形成超声波发送接收的综合性波束。
上述B模式处理单元23从超声波接收单元22接收到回波信号， 并实施对数放大、包络线检波处理等，生成以亮度的明暗来表现信号 强度的数据。该数据被发送到图像生成单元25，作为通过亮度表示反 射波强度的B模式图像显示在监视器14上。
上述多普勒处理单元24根据从超声波接收单元22收到回波信 号，对速度信息进行频率解析，提取多普勒效应带来的血液、组织、 造影剂回波分量，并对多点求出平均速度、分散、能量等血流信息。
上述图像生成单元25 —般来讲，将超声波扫描的扫描线信号列 变换成以电视等为代表的一般视频格式的扫描线信号列(扫描转换)， 生成作为显示图像的超声波诊断图像。
另外，图像生成单元25还执行扫描转换之外的各种图像处理。 即，图像生成单元25在后述的微小构造物提取处理之外，还执行例如 再次生成应用了扫描转换后的多个图像帧的亮度最大值图像的方法 (平滑处理)，应用图像间的差分的方法等(差分运算)等。另外， 进入该图像生成单元25以前的数据，也被称作原始数据。
上述图像存储器(电影存储器)26,例如是保存与冻结之前的多 个帧对应的超声波图像的存储器。通过对该图像存储器26中存储着的 超声波图像进行连续显示(电影显示)，可以显示出超声波动画图像。
上述图像合成部27将从图像生成单元25取得的超声波图像与各 种参数的文字信息或刻度等一起进行合成，作为视频信号输出至监视 器14。
上述控制处理器28拥有作为信息处理装置(计算机)的功能， 控制本超声波诊断装置本体的动作。控制处理器28从内部存储部29 读出用于实现微小构造物提取功能的专用程序、用于执行预定的图像 生成/显示等的控制程序，并在自身具有的存储器上展开，执行与各种 处理有关的运算/控制等。
上述内部存储部29存储着预定的扫描序列、用于实现各实施 方式的微小构造物提取功能的专用程序、用于执行图像生成、显示处理的控制程序、诊断信息(患者ID、医生意见等)、诊断草案、发送 接收条件、CFAR处理控制程序、体表标记生成程序、以及其它数据 组。另外，根据需要，也被使用于图像存储器26中的图像的保管等。 内部存储器29的数据可以经由接口部30传输至外部周边装置。
上述接口部30是与输入装置13、网络、新的外部存储装置(未 图示)有关的接口。由该装置获得的超声波图像等的数据、分析结果 等，可由接口部30通过网络传输至其它装置。
上述输入装置13与装置本体11连接，具有用于将来自操作者的 各种指示、条件、关心区域(ROI)的设定指示、将各种画质条件设 定指示等取入装置本体11的各种开关、按钮、轨迹球、鼠标、键盘等。 例如，操作者如果操作输入装置13的终止按钮或FREEZE按钮，则 超声波的发送接收就会终止，该超声波诊断装置处于暂停状态。
上述监视器14根据来自图像生成单元25的视频信号，把生物体 内形态学信息(B模式图像)、血流信息(平均速度图像、分散图像、 能量图像等)、及其组合作为图像显示出来。
而且，根据需要，可以在超声波诊断装置l上设置位置检测装置 15。该装置用来检测出与超声波探头12相对于拍摄对象(即诊断部位) 的位置有关的信息。在这里，与超声波探头12的位置有关的信息是指， 超声波探头12的绝对位置信息，相对位置信息，超声波探头12可动 前的位置信息及可动速度和时间，用于确定其它扫描时的超声波探头 12的位置的信息。
图2是表示位置检测装置15的一例的图。如该图所示，位置检 测装置15具有可动台150和驱动部151。经由专用适配器能够将超声 波探头12设置在可动台150上。驱动部151根据来自控制处理器28 的控制，使设置的超声波探头12沿着可动台150进行移动。另外，驱 动部151在内部具有旋转编码器等，检测可动台150上的超声波探头 12的位置，并将该检测结果依次发送给控制处理器28。
在取得超声波图像时，作为诊断对象的乳房，以浸入在水槽17 的水中的状态配置在预定的位置上，在检查中不可动地被固定。超声波探头12以及位置检测装置15配置在水槽17的底面侧。控制处理器 28 —边控制驱动部151以使超声波探头12以预定的速度移动一边执 行超声波发送接收处理，从而执行自行式超声波扫描。来自超声波探 头12的图像被送至装置本体11。另外，由驱动部151取得的位置信 息以实时的方式被应用在后述的与超声波探头位置有关的信息的生成 中，并且作为各帧的图像信息的附带信息，附加至图像信息中来进行 管理。
以下，详细说明作为本第1实施方式的超声波诊断装置及超声波 诊断方法的主要特征之一 的微小构造物的提取处理。
在超声波断层像(B模式图像)中观察到认为是微小构造物的、 明亮闪光的部分(以下称亮点)时，难以判别出它实际上真的是微小 钙化那样的构造物，还是像乳腺那样的组织结构的一部分。特别是， 只通过l张静止图像，即使是专家也很难判别究竟是像微小钙化那样 的构造物还是像乳腺那样的组织构造的一部分。
但是像微小钙化那样的构造物与像乳腺那样的组织构造中，例如 存在着如下的不同点。
(不同点1)微小石灰的组成比生物体组织硬，从原理上来讲， 来自微小钙化的构造物的超声波反射信号，要比来自通常的生物体组 织的超声波反射信号强。根据发明者的研究结果也已判明，与微小钙 化的构造物相对应的亮点的信号电平，比周围的斑紋图样的信号电平 的最大值还要大一些。但是，作为亮度显示在监视器上，很难用肉眼 判定与微小钙化的构造物相对应的信号电平和与通常生物体组织相对 应的信号电平之差。
(不同点2)微小钙化的构造物，是只存在于有限的地方的微小 构造物。而乳腺等生物体组织是具有在一定范围内三维地连续的构造 的连续构造物。因此，微小钙化的构造物与乳腺等的生物体组织，在 构造的空间分布的形式上，本质上有很大不同。所以如果还考虑纵深 方向上的三维的连续性，则能够判别微小钾化的构造物与乳腺等生物 体组织的差异。在本第l实施方式中，着眼于这些不同点，在例如乳房、肝脏、 胰脏的诊断中，正确区分连续构造物与微小钩化部分等微小构造物， 生成主动地提取出期望的微小构造物的图像(微小构造物提取图像)。 例如正确区分乳腺等连续构造物与微小钧化部分等微小构造物，实时 地获得期望的微小构造物提取图像。
并且，本第1实施方式中的微小构造物提取处理，是基于图像组 数据来执行微小构造物的提取处理。在这里，图像组数据是指，拥有 多个二维图像的体数据，或是由不同的多个二维图像组成的数据(不 一定构成完整的体数据)。
在本第l实施方式中，为了更具体地说明，下面对使用作为体数 据的图像组数据的微小构造物提取处理进行说明。上述图像组数据，
可通过使用如图2所示的可以进行自行式扫描的设备进行的拍摄，或 使用 一维排列了超声波振动元件的超声波探头(根据需要设置了位置 传感器)来手动取得多个断层的拍摄等来取得。
图3是用于说明微小构造物提取处理的图。如该图所示，从图像 组数据所包含的多个二维图像中选择对象图像31和参照图像32。在 这里，上述对象图像31是作为微小构造物提取处理的对象的图像之 一，是上述超声波探头12正下方的断层像(也包括经Time smooth(时 间平滑)等处理的断层像)。上述参照图像32是与上述对象图像31 在空间上处于不同(例如，与对象图像相距k帧)位置的另一个断层 像，是被利用在本微小构造物提取处理中的图像。具体来讲，上述参 照图像32,是上述对象图像31前一帧的图像，是记录在上述图像存 储器26中的图像。优选地，这些图像与B模式诊断相同，是超声波 探头本体的垂直方向的剖面。
图4A是对象图像的模式图。图4B是参照图像的模式图。本微 小构造物提取处理，通过从对象图像减去参照图像，生成差分图像。 在该处理中，对于对象图像上的各像素(xi，yi)(以下称对象像素)， 决定参照图像上被设定的参照区域Ri内存在的像素的代表值，从对象 像素(xi，yi)的值中减去该代表值。在这里，上述参照区域是指，以包含参照图像上的坐标与对象像 素相同的像素(对应像素)的方式，以任意的尺寸在参照图像上设定
的区域。另外，参照区域Ri的代表值可以使用能够代表参照区域Ri 的特征的任意值。作为具体例，可以举出最大值、平均值、中央值等。 在本第l实施方式中，采用最大值作为代表值。该差分图像的生成可 用下式(1)表示。
Qi(xi，yi)-Pi(xi，yi)画MAX[Pi-k(xi+m，yi+n)
(1)
在这里，Qi(xi，yi)表示差分图像的各像素的值，Pi(xi，yi)表示对象 图像上的对象像素的值，Pi.k(xi，yi)表示参照图像上的与Pi(xi，yi)在空间 上相对应的位置上的各像素的值，Pi.k(xi+m，yi+n)表示参照区域Ri内 的各像素的值，m、 n表示指定参照区域的大小的任意值，MAX[]表 示从[内选择最大值的运算。因此，图4B例示了由在x轴方向及y轴 方向上各±2个像素，共计25个像素构成的参照区域Ri。另外，在该 减法运算处理中，优选地，结果为负数时全部归零(亮度值=黑)。
通过本第1实施方式的微小构造物提取处理而生成的图像，除去 了连续构造物和随机的斑紋图样，将微小构造物适当地影像化。其理 由如下。
即，如上所述，在构成图像组数据的二维超声波图像上残存的连 续构造物，比微小钙化引起的微小构造物大，并且具有纵深方向的连 续性。从这一观点出发，在关注超声波断层像的某一点时，可以预计 连续构造物会例如像图5所示那样，信号强度(图像的亮度)(a)的 图像帧的变化很平緩。就是说，预计跨多个图像帧而在图像中都包含 信号。
另一方面，可以预计如图5所示的信号强度(b)那样，微小构 造物仅包含于特定的图像帧的图像中。就是说，与连续构造物不同， 信号并不是跨多个图像帧中而包含在图像之中。因此，若根据连续或 相接近的帧图像生成差分图像(例如，从图像Fi (对象图像)减去图 像Fi-f(参照图像))，便可以利用该差分图像，仅提取在特定的图像帧 中、即不连续地存在的微小构造物(例如微小钙化部分)的信号。下面，对通过微小构造物提取处理得到的微小构造物提取图像的 显示方式进行说明。而且，下面叙述的各个实施例的显示方式，都可 单独或多个组合地使用。 (显示方式例1)
在显示方式例1中，把作为微小构造物提取图像的差分图像和表 示该差分图像的生成所使用的对象图像取得时的超声波探头位置的信 息一起显示出来。对于表示超声波探头位置的信息，若能实现其目的
则可以是任何信息。例如作为典型例，能够举出如图6所示的设定在 体表标记上的超声波探头12的模式图。
这样的表示超声波探头位置的信息，例如可基于由图2所示的位 置检测装置15检测出的信息来生成。在图6所示的体表标记的情况下， 图像合成部27依照控制处理器28的控制，生成表示超声波探头位置 的体表标记，并与差分图像合成后传输至监视器14。由此，差分图像 便可以与表示超声波探头位置的信息一起以图6所示的方式显示出 来。并且，根据需要还可以基于构成图像组数据的二维图像所的所有 的超声波探头位置信息，把超声波探头12的扫描范围或已经显示完成 的区域作为轨迹，在体表标记上分色显示。 (显示方式例2)
在本显示方式例2中，对各图像帧间的微小构造物的信息进行 MIP处理，从而作为微小构造物提取图像显示出来。
首先，进行前述的微小构造物提取处理。即，如图7所示，通过 针对各图像帧中的每一帧，从现在拍摄的各图像帧的对象图像Fi (相 当于上迷对象图像31)中减去已存储的过去取得的各图像帧的参照图 像Fi.f (相当于上述参照图像32)的处理(例如上式(1)的处理)， 从而生成多个图像帧中的每一帧的差分图像(例如对应于图像组数据 的差分图像)。对这样生成的多个图像帧的差分图像，执行基于MIP 法的处理，将其结果得到的MIP图像作为微小构造物提取图像显示出 来。由此，能够把多个差分图像中包含的微小构造物的信息凝缩在一 张MIP图像中。通过将该MIP图像作为电子病例等的附件数据而利用，能实现管理数据大小的缩减。其中，MIP法是Maximum Intensity Projection的缩写，被称作最大值投影法。原理上，它是对三维构建 起来的数据在任意的视点方向进行投影处理，把投影路径中的最大值 表示在投影面上的方法。 (显示方式例3)
在显示方式例3中，首先，用定量的解析从图像组数据中提取具 有一定可靠性的差分图像。然后，对该提取的差分图像，与上述(显 示方式例2)同样地执行基于MIP法的处理。
就是说，针对图像组数据相对应的差分图像的各像素，生成亮度 曲线，并用其计算出某一期间(例如帧间隔)内的时间变化量及标准 偏差。与得到的结果中的、表示显著不同的值的标准偏差(例如具有 预定的阈值以上的标准偏差)相对应的像素，是与微小构造物对应的 像素的可能性很高。因此，提取具有这样的与表示显著不同的值的标 准偏差对应的像素的差分图像，对这些作为具有与表示显著不同的值 的标准偏差对应的像素的差分图像而提取的多个图像，进行基于MIP 法的处理。通过执行这样的处理步骤，能够进一步提高微小构造物的
提取精度。
(显示方式例4)
在显示方式例4中，把微小构造物提取处理前的B模式图像、微 小构造物提取图像、使用差分图像进行MIP处理后得到的MIP图像， 按照重叠显示、Dual(双重)显示、Triplex (三重)显示中的任意一 种方式显示出来。在重叠显示时，通过把除去斑紋图样前的B模式图 像和除去后的新图像分别改变基本色地相重叠，能够进行两者的辨别。 另夕卜，在像Dual显示那样的并列显示，在不同种类的图像同时被显示 出来的各显示方式中，在各图像中对应于同一位置地配置光标。因此， 医生等观察者能够根据自目的以期望的显示方式、期望的定时使微小 构造物提取图像显示出来，同时能够利用多种图像迅速并筒单地确定 微小构造物并进行观察。
以下，对基于本第1实施方式的超声波诊断装置及超声波诊断方法的微小构造物提取处理，参照图8所示的流程图进行说明。另外， 为了具体说明，在图8所示的例子中，采用了上述显示方式例1中说 明的显示方式。如图8所示，首先，随着体扫描开始，接收到转移到 微小构造物提取处理的指令，读入需要的参数组(步骤S1、 S2)。在 这里，微小构造物提取处理所需要的参数组，是指参照图像的数量、 与对象图像的距离、平滑处理(最大值运算)的区域等。
接着，通过使用预定方法的体扫描取得与乳房有关的图像组数 据，并保存至存储器中(步骤S3)。然后，图像生成单元25计算出 每个参照图像的参照区域的代表值(步骤S4)，利用其来执行已述的 微小构造物提取处理，从而生成对应于图像组数据的多个差分图像(步 骤S5)。经这样的处理步骤得到的差分图像与例如具有超声波探头位 置信息的体表标记一起显示在监视器14上，并自动地保存(步骤S6 )。
之后，诊断装置反复执行微小构造物提取处理，直到进行了冻结 图像或终止本发明的影像模式的指令。
并且，上述本第1实施方式的超声波诊断装置所进行的一系列处 理，通过程序化，或将程序化后的该程序读入存储介质，可以容易地 作为与该医用图像诊断装置相独立的软件产品单体的销售、分发，而 且本第1实施方式的相关技术也可被应用在其它硬件上。
如上说明，利用本第l实施方式，能够提供可使用已经广泛普及 的1D超声波探头作为超声波探头，正确区分例如乳腺等连续构造物 与微小钾化部分等微小构造物，并以实时的方式获得期望的微小构造 物提取图像的超声波诊断装置及超声波诊断方法。
也就是说，通过本第1实施方式的超声波诊断装置及超声波诊断 方法，使用1D超声波探头，利用连续构造物与微小构造物的空间扩 展(空间(3D)信息)上的不同，能够实时地进行微小构造物的提取。 换言之，不丧失实时性且使用广泛普及的1D超声波探头，能够大幅 降低仅通过断层图像内的信号处理无法完全削减的疑似阳性。
具体来讲，利用本第1实施方式的超声波诊断装置，使用现有的 1D超声波探头(也包括1.5D超声波探头)作为超声波探头，在对例如乳房、肝脏、胰脏等的诊断中，还利用与图像实质上垂直的方向(纵 深方向)有关的信息，实时提取出不连续性存在的微小构造物。另夕卜， 通过微小构造物提取处理中的最大值平滑化，还可以有效地除去斑紋 图样的变动及构造物在剖面方向上的位置偏移造成的残留。而且，仅 通过对象图像与参照图像的差分处理，无法完全除去斑紋图样的变动 及构造物在剖面方向上的位置偏移造成的残留。
图9A是表示通常的B模式图像的图，图9B是表示微小构造物 提取图像的图。
如果对比图9A与图9B两者，则在图9A所示的通常的B模式图 像中，除了微小钙化部位之外，生物体组织的一部分也会存在于图像 中，点状的高亮度部位大量散布。因此，很难用肉眼识別哪些点对应 着微小钓化部位。
另一方面，在图9B所示的微小构造物提取图像中，只有微小钙 化部分被提取出来并作为点状的高亮度部位影像化。因此，可以区分 三维连续分布的连续构造物和只存在于有限地方的微小构造物，实时 地生成并显示仅提取出微小构造物的微小构造物提取图像。医生等通 过观察提取出该微小构造物并显示的图像，在短时间内就可以发现用 肉眼很难和斑紋图样区分并且仅出现在某些特定的剖面图像中的微小 构造物。
而且，本第1实施方式的超声波诊断装置，可以任意选择作为微 小构造物提取处理中的参照图像而使用的帧和参照区域的尺寸。因此， 能够对应于检查目的或个体差异，通过设定作为参照图像使用的帧和 参照区域的尺寸，来实现对应于各种状况的微小构造物的适当的影像 化。
另外，在本第1实施方式的超声波诊断装置中，可以采用以下各 种显示方式。也就是说，可以采用以下显示方式将微小构造物提取 图像和取得对象图像时的超声波探头位置及被设定了扫描范围的体表 标记一起显示；或是把利用在微小构造物提取处理中取得的差分图像 而生成的MIP图像以预定的方式显示出来；或是把微小构造物提取前后的图像以预定的方式显示出来等。
因此，医生等通过以期望的显示方式观察微小构造物提取图像， 或者比较各种显示方式下的微小构造物提取图像，就可以实时发现用 肉眼很难和斑紋图样区分并且仅出现在某些特定的剖面图像中的微小 构造物。
总之，因为只从存储器中存储的过去图像和现在图像得到提取出 期望的微小构造物的图像，所以医生等观察者可以 一边进行超声波拍 摄一边实时地观察提取出微小构造物的图像， 一边做出恰当的诊断。
(第2实施方式)
以下，对本发明的第2实施方式的超声波诊断装置及超声波诊断 方法进行说明。另外，为了避免与上述第1实施方式重复的说明，仅 对与第1实施方式的不同点进行说明。
本第2实施方式的超声波诊断装置，如图IO所示，在上述超声 波探头12上安装或内置有微型位置传感器101。该微型位置传感器101 检测上述超声波探头12的位置的移动量，基于帧速率等，计算出对于 提取作为目标的微小构造物201而言适合的断层像帧间隔。然后基于 这样计算出的断层像帧间隔，进行第1实施方式中已说明的微小构造 物的提取处理。
但是，本第2实施方式中，在利用上述微型位置传感器IOI检测 出上述超声波探头12停止移动时，进行以下处理。 (超声波探头停止时的处理例1)
由上述微型位置传感器101检测出上述超声波探头12停止移动 时，切换到只使用该时刻的上述超声波探头12正下方的断层像的处理 (不使用多张超声波探头12在同一位置取得的断层像)。 (超声波探头停止时的处理例2 )
由上述微型位置传感器101检测出上述超声波探头12停止移动 时，删除该停止期间中取得的断层像(或者不使用)，在上述超声波 探头12重新开始移动时，利用紧接该停止期间之前的断层像来进行上 述处理。如上说明，根据本第2实施方式，能够提供不仅实现与上述第1 实施方式的超声波诊断装置或超声波诊断方法相同的效果，而且还可 以进行更高精度的微小构造物提取处理的超声波诊断装置和超声波诊 断方法。
(第3实施方式)
以下，对本发明的第3实施方式的超声波诊断装置及超声波诊断 方法进行说明。另外，为了避免与上述第1实施方式重复的说明，下 面只对与上述第1实施方式的不同点进行说明。
在本第3实施方式的超声波诊断装置中，基于断层像间的相关信 息，计算出上述超声波探头12的位置的移动量或该断层像之间的相似 性，根据该计算结果，计算出对提取作为目标的微小构造物而言合适 的断层像帧间隔。然后基于这样计算出的断层像帧间隔，进行第1实 施方式中已说明的微小构造物提取的处理。 (计算超声波探头的移动量的情况)
基于计算出的超声波探头12的帧速率，计算对提取作为目标的 微小构造物而言合适的断层像帧间隔。另外，检测出上述超声波探头 12停止移动时，进行与上述第2实施方式的超声波诊断装置的超声波 探头12停止移动时的处理相同的处理。 (计算断层像间的相似性的情况)
基于计算出的断层像间的相似性，在现在帧和其相似性的变化变 大的帧之间，进行在第1实施方式中已说明的微小构造物提取的处理。 另夕卜，对于在上述图像存储器26中保存的断层像，相似性始终很高的 断层像在预先指定的预定的张数以上时，判断为超声波探头12停止移 动，进行与上述第2实施方式的超声波诊断装置中的超声波探头12 停止移动时的处理相同的处理。
如上说明，根据本第3实施方式，能够提供不仅实现与上述第1 实施方式的超声波诊断装置和超声波诊断方法相同的效果，而且还可 以进行更高精度的微小构造物提取处理的超声波诊断装置或超声波诊 断方法。以上，基于第1实施方式至第3实施方式对本发明进行了说明， 但是本发明并不限于上述实施方式，在本发明的主旨的范围内，当然 可以进行各种各样的改变及应用。
而且，在上述实施方式中包含了各种阶段的发明，通过把公开的 多个构成要件进行适当的组合，可以提取出各种发明。例如，即使从 实施方式所示的所有构成要件中删除几个构成要件，仍能解决本发明 要解决的课题、得到本发明的效果的情况下，那么被删除了该构成要 件的构成也可以作为发明被提取出来。
对于本领域技术人员而言，其它的优点和变更是显而易见的。因
此，本发明在其较宽的方面不限于这里示出和描述的具体细节和代表 性实施例。因此，在不脱离所附的权利要求及其等同方案所定义的总 的发明构思的精神或范围的情况下，可进行各种变更。
权利要求
1.一种用超声波对被检体进行扫描来取得断层像的超声波诊断装置，其特征在于，具备对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体的回波信号的超声波探头；根据由上述超声波探头接收的回波信号，针对上述被检体生成多个断层像的图像生成部件；存储由上述图像生成部件生成的上述断层像的存储部件；利用上述存储部件中存储的断层像与现在时刻的上述超声波探头的位置所对应的断层像之间的相关性，执行提取微小构造物的图像处理，生成微小构造物提取图像的图像处理部件；以及以预定的方式显示由上述图像处理部件生成的上述微小构造物提取图像的显示部件。
2. 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于 上述图像处理部件进行的上述图像处理，是包括利用上述断层像间的相关性来减轻斑紋图样的处理的处理。
3. 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于 上述图像处理部件进行的上述图像处理，是包括利用上述断层像间的相关性来提取上述断层像中的高亮度部分的处理的处理。
4. 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于 上述图像处理部件进行的上述图像处理，是包括对包含上述断层像间的在空间上对应的像素的参照区域内的最大像素值进行差分的处 理的处理。
5. 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于，还包括检测上述超声波探头的动作的传感器部件或推定上述超 声波探头的动作的推定部件，如果上述传感器部件检测出或上述推定部件推定出上述超声波 探头的动作停止，则上迷图像处理部件不将该停止时取得的上述断层 像用于上述图像处理。
6. 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的传感器部件或推定上述超声波探头的动作的推定部件，上述图像处理部件根据上述传感器部件检测出的或上述推定部 件推定出的上述超声波探头的移动量，决定存储在上述存储部件中的 断层像之中的、用于上述图像处理的断层像。
7. 根据权利要求l所述的超声波诊断装置，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的传感器部件或推定上述超声波探头的动作的推定部件；上述图像处理部件还包括根据上述传感器部件检测出的或上述 推定部件推定出的上述超声波探头的移动量，决定用于上述图像处理 的断层像的帧间隔的断层像帧间隔决定部件。
8. —种用超声波对被检体进行扫描来取得超声波图像的超声波 诊断装置，其特征在于，具备对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体的回波信号的超 声波探头；根据由上述超声波探头接收的回波信号，针对上述被检体生成超声波图像的图像生成部件；存储由上迷图像生成部件生成的上述超声波图像的存储部件； 执行在上述图像生成部件生成的、基于现在接收的回波信号的超声波图像与上述存储部件中存储的超声波图像之间提取微小构造物的图像处理，生成微小构造物提取图像的图像处理部件；以及以预定的方式显示由上述图像处理部件生成的上述微小构造物 提取图像的显示部件。
9. 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于 上述图像处理部件进行的上述图像处理，是包括利用上述超声波图像间的相关性来减轻斑紋图样的处理的处理。
10. 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于 上述图像处理部件进行的上述图像处理，是包括利用上述超声波图像间的相关性来提取上述超声波图像中的高亮度部分的处理的处 理。
11. 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于 上述图像处理部件进行的上述图像处理，是包括对包含上述超声波图像间的在空间上对应的像素的参照区域内的最大像素值进行差分 的处理的处理。
12. 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的传感器部件或推定超声波探头的动作的推定部件，如果上述传感器部件检测出或上述推定部件推定出上述超声波 探头的动作停止，则上述图像处理部件不将该停止时取得的上述超声 波图像用于上述图像处理。
13. 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的传感器部件或推定上述超声波探头的动作的推定部件，上述图像处理部件根据上述传感器部件检测出的或上述推定部件推定出的上述超声波探头的移动量，决定存储在上述存储部件中的 超声波图像之中的、用于上述图像处理的超声波图像。
14. 根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的传感器部件或推定上述超声波探头的动作的推定部件；上述图像处理部件，还包括根据上述传感器部件检测出的或上 述推定部件推定出的上述超声波探头的移动量，决定用于上述图像处 理的超声波图像的帧间隔的超声波图像帧间隔决定部件。
15. —种用超声波对被检体进行扫描来取得断层像的超声波图像 取得方法，其特征在于，具有利用超声波探头对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体 的回波信号的发送接收步骤；根据上述回波信号，针对上述被检体生成多个断层像的图像生成步骤；存储上述断层像的存储步骤；以及执行利用由上述存储步骤存储的断层像和与现在时刻的上述超 声波探头的位置相对应的断层像之间的相关性、提取微小构造物的图 像处理，生成微小构造物提取图像的图像处理步骤。
16. 根据权利要求15所述的超声波图像取得方法，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的检测步骤或推定上述超声波探头的动作的推定步骤，如果上迷检测步骤检测出或上述推定步骤推定出上述超声波探 头的动作停止，则上述图像处理步骤不将该停止时取得的上述断层像 用于上述图像处理。
17. 根据权利要求15所述的超声波图像取得方法，其特征在于，还包括检测上述超声波探头的动作的检测步骤或推定上述超声 波探头的动作的推定步骤，在上述图像处理步骤中，根据上述检测步骤检测出的或上述推定 步骤推定出的上述超声波探头的移动量，决定在上述存储步骤中存储 的断层像之中的、用于上述图像处理的断层像。
18. 根据权利要求15所述的超声波图像取得方法，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的检测步骤或推定上述超声波探头 的动作的推定步骤；以及根据上述检测步骤检测出的或上述推定步骤推定出的上述超声 波探头的移动量，决定用于上述图像处理的断层像的帧间隔的断层像 帧间隔决定步骤。
19. 一种用超声波对被检体进行扫描来取得超声波图像的超声波 图像取得方法，其特征在于，具有利用超声波探头对上述被检体发送超声波并接收来自该被检体 的回波信号的发送接收步骤；根据上述超声波探头接收的回波信号，针对上述被检体生成超声 波图像的图像生成步骤；存储在上述图像生成步骤中生成的上述超声波图像的存储步骤；以及执行在上述图像生成步骤生成的、基于现在接收的回波信号的超 声波图像与在上述存储步骤中存储的超声波图像之间提取微小构造物 的图像处理，生成微小构造物提取图像的图像处理步骤。
20. 根据权利要求19所述的超声波图像取得方法，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头移动的检测步骤或推定上述超声波探头的动作的推定步骤，如果上述检测步骤检测出或上述推定步骤推定出上述超声波探 头的动作停止，则上述图像处理步骤不将该停止时取得的上述超声波 图像用于上述图像处理。
21. 根据权利要求19所述的超声波图像取得方法，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的检测步骤或推定上述超声波探头的动作的推定步骤，上述图像处理步骤根据上述检测步骤检测出的或上述推定步骤 推定出的上述超声波探头的移动量，决定在上述存储步骤中存储的超 声波图像之中的、用于上述图像处理的超声波图像。
22. 根据权利要求19所述的超声波图像取得方法，其特征在于， 还包括检测上述超声波探头的动作的检测步骤或推定上述超声波探头 的动作的推定步骤；以及声波探头的移动量，决定用于上迷图像处理的超声波图像的帧间隔的 超声波图像帧间隔决定步骤。
全文摘要
本发明提供一种超声波诊断装置及超声波图像取得方法，该超声波诊断装置具备对被检体发送超声波并接收回波信号的超声波探头；根据上述回波信号针对上述被检体生成多个断层像的图像生成单元；存储生成的上述断层像的图像存储器；以及控制处理器。其中，上述控制处理器进行如下的控制执行利用上述图像存储器中存储的断层像和与现在时刻的上述超声波探头的位置对应的断层像之间的相关性来提取微小构造物的图像处理。该微小构造物提取图像以预定的方式显示在显示部件上。
文档编号A61B8/13GK101606853SQ20091015051
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者冈村阳子, 神山直久 申请人:株式会社东芝;东芝医疗系统株式会社