被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序的制作方法

被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序的制作方法
【专利摘要】本发明的被检体信息获取装置包括：向被检体(000)传送弹性波并接收在被检体(000)内的各位置处反射的反射波的包含多个转换元件(002)的传送/接收单元(003、005)；通过使用从所述转换元件(002)输出的多个接收信号获取与来自被检体(000)内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的扫描线信号获取单元(006)；以及，通过使用多个扫描线信号获取对象物的移动信息的处理单元(007、008)。处理单元(007、008)通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息。
【专利说明】被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序，特别是涉及用于向被检体传送弹性波、接收在被检体中反射的弹性波并获取被检体内的信息的技术。
【背景技术】
[0002]作为被检体信息获取装置的超声诊断装置被广泛用于医疗领域等中。超声诊断装置不仅可获取反映活体内的声阻分布的形态信息，而且可通过使用Doppler技术获取诸如血流速度信息的对象物的移动信息。
[0003]为了获取血流速度信息，使用来自包含血液的区域的反射波。来自包含血液的区域的反射波主要是从包含于血液中的红细胞反射或散射的弹性波(典型地是超声波)。一般的超声诊断装置使用的超声波的波长比红细胞的尺寸长，使得不能相互区分各单个红细胞。结果，来自包含血液的区域的反射波反映由多个红细胞形成的散射体的集合体(散射体组)的面貌(各单个红细胞的形状、取向和相对位置)。
[0004]为了通过使用来自由红细胞形成的散射体组的反射波来提取血流速度信息，常常使用用于获得反射波的Doppler偏移频率的技术。但是,在原理上,用于测量Doppler偏移频率的技术只能测量血流速度的超声束的传送/接收方向(扫描线方向)的投影分量。换句话说，为了获得本来的血流速度，必须在考虑血流方向与超声波传送/接收方向之间的角度的情况下执行校正。校正是将从Doppler偏移频率估计的流速除以血流方向与超声波传送/接收方向之间的角度的余弦的处理。该角度越大，则误差增加的可能性越大。
[0005]因此，PTLl公开了即使血流沿与超声波传送/接收方向垂直的方向前进也可测量流速的例子。PTLl的方法通过在断层图像中计算与超声束的反射/散射波形有关的两个点之间的相互相关值并将两个点之间的距离除以两个点之间的相互相关值达到峰值的时间来获取血流速度。
[0006]引文列表
[0007]专利文献
[0008]PTLl 日本专利公开 N0.61-187843
【发明内容】

[0009]顺便说一句，当血液中的红细胞在血管中流动时，红细胞的分布改变。换句话说，即使当通过多个相同的红细胞形成散射体组时，红细胞的形状、取向和相对布置也改变。通过这种改变，随着获取反射信号的时间之间的差值增加，通过使用在不同的时间获取的反射信号的接收信号(通过接收反射信号获取的接收信号)计算的相互相关值(相互相关系数)减小。
[0010]当出现这种随着获取时间差增加相互相关值减小的现象时，除非考虑包含散射体组的相对位置变化的散射体组的时间变化来估计血流速度信息，否则会产生误差。
[0011]鉴于以上的问题，本发明通过在考虑作为被检体内的对象物的散射体组的时间变化的情况下计算诸如血流速度的移动信息来提高对象物的移动信息的获取精度。
[0012]本发明的被检体信息获取装置获取被检体内的对象物的移动信息，并且包括:
[0013]包含向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波的多个转换元件的传送/接收单元；
[0014]通过使用从多个转换元件输出的多个接收信号获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的扫描线信号获取单元；和
[0015]通过使用多个扫描线信号获取对象物的移动信息的处理单元。
[0016]处理单元通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布获取对象物的移动信息。
[0017]本发明的被检体信息获取方法获取被检体内的对象物的移动信息，并且包括:
[0018]通过向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波来接收从多个转换元件输出的多个接收信号的步骤；
[0019]通过使用多个接收信号获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的步骤；和
[0020]通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息的步骤。
[0021]在获取移动信息的步骤中，通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布获取对象物的移动信息。
[0022]根据本发明，能够通过考虑作为被检体中的对象物的散射体组的时间变化而精确地获取对象物的移动信息。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1是表示根据本发明的被检体信息获取装置的系统概要的框图。
[0024]图2A和图2B是表不相互相关值的等闻线的不图。
[0025]图3是示意性地表示被检体与散射体组的示图。
[0026]图4是用于解释本发明的处理的概念的示图。
[0027]图5是表示根据本发明的处理步骤的流程图。
[0028]图6是示意性地表示被检体与散射体组的示图。
[0029]图7是用于解释第一实施例的概念的示图。
[0030]图8是第一实施例的显示器的例子的示意图。
[0031]图9A和图9B是用于解释第二实施例的概念的示图。
[0032]图10是表示根据第二实施例的处理步骤的流程图。
[0033]图11是表不第三实施例的系统概要的框图。
[0034]图12A和图12B是用于解释用于获取速度分布的处理的概念的示图。
【具体实施方式】
[0035]将参照附图描述本发明的实施例。在本发明中，弹性波典型地是超声波，并且包含称为声波、超声波和音波的弹性波。本发明的被检体信息获取装置包括向被检体传送弹性波、接收在被检体中反射的反射波(反射弹性波)并获取被检体信息作为图像数据的装置。获取的被检体信息是反映被检体中的组织中的声阻的差异的信息和被检体中的对象物的移动信息。被检体中的对象物的移动信息包括诸如与由红细胞形成的散射体组的移动速度对应的血流速度和血流的速度分布的速度信息以及诸如被检体内的组织的位移和组织的位移分布的位移信息。
[0036]被检体信息获取装置的基本配置
[0037]将参照图1描述能够应用本发明的被检体信息获取装置的配置。图1是表示根据本发明的被检体信息获取装置的系统概要的示图。根据本实施例的被检体信息获取装置包括探测器001、接收电路系统005、传送电路系统003、延迟和加算块006、相关计算块007、相关图案处理块008、图像产生块009、图像处理块010、系统控制单元004和图像显示系统
011。探测器001是向多个位置传送弹性波和接收反射波并包含将弹性波转换成电信号的多个转换元件002的传送/接收单元。可与本发明的被检体信息获取装置分开地设置图像显不系统011。
[0038]在本发明中，作为延迟和加算单元的延迟和加算块006是获取被检体内的多个位置处的多个信号(即，与在多个位置处反射的弹性波对应的信号)作为扫描线信号的扫描线信号获取单元。作为相关计算单元的相关计算块007和作为相关处理单元的相关图案处理块008至少形成本发明的处理单元。
[0039]作为传送信号产生单元的传送电路系统003根据来自系统控制单元004的控制信号产生具有与关注的位置和关注的方向对应的延迟时间和振幅的电压波形作为传送信号。传送信号通过多个转换元件002被转换成弹性波，并且从探测器001被传送到被检体000中。在被检体000中反射的反射波(弹性波)通过多个转换元件002被转换成多个接收信号。多个接收信号被输入到作为接收信号处理单元的接收电路系统005中。
[0040]接收电路系统005放大多个接收信号并将接收信号转换成多个数字信号。从接收电路系统005输出的多个数字信号被输入到延迟和加算块006中。延迟和加算块006对多个数字信号执行延迟处理，并进一步根据传送弹性波的方向和位置加算数字信号，即，执行延迟和加算处理。延迟和加算处理是用于产生与在被检体内的各位置处反射的反射波的声压对应的信号作为扫描线信号的处理。通过以这种方式使用多个接收信号执行延迟和加算处理获得的扫描线信号被输入到相关计算块007和图像产生块009中。
[0041]首先，将描述图像产生块009中的处理。图像产生块009计算输入的扫描线信号的包络曲线，并且将包络曲线作为包络曲线信号输出到图像处理块010。包络曲线信号是反映被检体内的各位置之间的声阻的差异的信号。图像产生块009可根据需要执行各种处理，诸如向输入的扫描线信号施加带通滤波。图像处理块010对输入的包络曲线信号执行强度调整处理和各种滤波处理，并且向图像显示系统011输出阻抗强度数据(所谓的B模式图像)作为反映组织中的声阻的差异的分布信息。
[0042]下面，将描述相关计算块007中的处理。相关计算块007根据来自系统控制单元004的指令计算输入的扫描线信号之间的多个相互相关值(相互相关系数)，并将计算的相互相关值输出到相关图案处理块008。相关图案处理块008通过使用多个输入的相互相关值计算诸如速度的移动信息，并将移动信息输出到图像处理块010。相关图案处理块008可不仅获取速度的值，而且获取与速度有关的参数和指示各位置处的速度的速度分布作为移动信息。将在后面参照图3?5描述相关计算块007和相关图案处理块008的功能的细节。[0043]图像处理块010处理诸如速度的输入的移动信息，并将处理的移动信息作为移动信息强度数据输出到图像显示系统011。图像显示系统011根据来自系统控制单元004的指令显示输入的移动信息强度数据和输入的阻抗强度数据。作为显示方法，移动信息强度数据和阻抗强度数据可重叠在一起并被显示，或者可被并排布置和被显示。当然，可以只显示各数据的强度数据。可通过来自系统控制单元004的指令改变显示模式。上述的配置是本实施例的被检体信息获取装置的基本配置。
[0044]考虑散射体组的时间变化的相互相关值的行为
[0045]下面，在要描述相关计算块007中的具体处理之前，将描述来自散射体组的反射波的相互相关值的行为。
[0046]当散射体组随时间改变(具体而言，散射体的形状和取向及其相对位置随时间改变)时，考虑来自位于某个关注位置处的散射体组的反射波形(与扫描线信号的波形对应)和来自位于与该某个关注位置分开I的关注位置处的散射体组的反射波形(与扫描线信号的波形对应)。在这种情况下，ξ越大，两个关注位置之间的距离越大，则某个关注位置的扫描线信号和与该某个关注位置分开I的关注位置的扫描线信号之间的相互相关值越小。当包含于散射体组中的散射体改变散射体组的形态(改变散射体组的相对位置等)时，关于在不同的时间从包含相同的散射体的散射体组反射的两个反射波之间的相互相关值，时间之间的差τ越大，则相互相关值越小。换句话说，当关注位置之间的距离增加时，或者，当获取反射波的时间之间的差增加时，相互相关值减小。
[0047]图2Α示出相互相关值的等高线的示图，其中，横轴表示关注位置之间的距离ξ，纵轴表示获取反射波的时间之间的差τ。当散射体组不移动时，可通过关于两个轴对称的椭圆形状(包含圆形)来近似等高线。相互相关值在两个轴相交的位置(原点)处最大。换句话说，当关注位置之间的距离为O且时间差为O时，相互相关值最大。
[0048]下面，考虑散射体组以速度V移动的情况下的相互相关值。将考虑图2Α中的点P(关注位置之间的距离差为O且时间差为το)。点P以速度V移动，使得点P在时间差τ O中移动VX τ O的距离。具体而言，将考虑点P移动到图2Β中的点P'的位置(关注位置之间的距离差为V τ0且时间差为τ0)。换句话说，当散射体组沿与P和P'的连线相同的方向移动时，点P'具有与点P相同的相互相关值。结果，可通过图2Β所示的畸变的椭圆形状近似图2Α所示的相互相关值的等高线。此时，由图2Β中的点划线表示的直线(原点与点P,的连线)是斜率为Ι/v的直线。由于直线的斜率是速度的倒数，因此，当获得通过由实线表示的椭圆形状近似的形状时，可获得由点划线表示的直线即散射体组的速度。由点划线表示的直线表示在各时间差处相互相关值最大的点的连线。换句话说，可通过获得与某个时间差处的相互相关值的最大值(即，某个时间差处的峰值)有关的信息，获得散射体组的速度。“与某个时间差处的相互相关值的最大值有关的信息”可以是可识别相互相关值的峰值的信息，诸如相互相关值最大时的距离差的信息。
[0049]以这种方式，当考虑散射体组自身的时间变化时，可通过使用横轴作为关注位置之间的距离差并使用纵轴作为获取反射波的时间之间的时间差并获取由两个轴表示的平面上的相互相关值的分布，获取散射体组的移动信息。
[0050]基本处理流程
[0051]下面，将参照图3到5描述相关计算块007和相关图案处理块008的处理的细节。[0052]图3是示意性地表示包含在血管301中流动的红细胞的散射体组302的示图。图4是用于解释相关计算块007和相关图案处理块008的处理的不图。
[0053]在执行相关计算块007的处理之前，在之前的延迟和加算块006中，通过使用当多个转换元件002传送和接收弹性波时获得的多个接收信号执行延迟和加算处理，并计算扫描线信号。在本实施例中，延迟和加算块006计算图3中的扫描线303和扫描线304上的多个扫描线信号。在本发明中，扫描线意味着沿从探测器传送的弹性波的行进方向形成的虚拟线，并且，扫描线信号意味着扫描线上的某个位置处的信号。换句话说，一个扫描线是通过沿弹性波的行进方向布置扫描线信号而形成的虚拟线。
[0054]图5是表不相关计算块007和相关图案处理块008中的处理流程的流程图。首先，在步骤500中，由延迟和加算块006计算的扫描线303和扫描线304上的扫描线信号被输入到相关计算块007中。
[0055]在步骤501中，相关计算块007提取使用来自扫描线303上的区域Q的反射信号的接收信号(当接收反射信号时获取的接收信号)的扫描线信号XO和使用来自扫描线304上的区域Q'的反射信号的接收信号的扫描线信号Y0。简言之，相关计算块007提取区域Q的扫描线信号XO和区域Q'的扫描线信号Y0。区域Q与区域Q'之间的距离是L。然后，多次传送和接收弹性波，并且，提取区域Q的扫描线信号X1、X2、X3、X4、…、XN和区域Q'的扫描线信号Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、…、YN (N是正整数)。
[0056]在步骤502中，相关计算块007通过使用下式计算扫描线信号之间的相互相关值Rd , τ)，并输出相互相关值R(〖，τ)。这里，例如，相关计算块007计算扫描线信号XO与其它的扫描线信号(Χ1、Χ2、Χ3、…、XN和Υ0、Υ1、Υ2、…、YN)之间的相互相关值。
[0057][式I]
【权利要求】
1.一种用于获取被检体内的对象物的移动信息的被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括: 传送/接收单元，所述传送/接收单元包含被配置为向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波的多个转换元件； 扫描线信号获取单元，所述扫描线信号获取单元被配置为通过使用从所述多个转换元件输出的多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号；和 处理单元，所述处理单元被配置为通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息， 其中，所述处理单元通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息。
2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取通过由所述两个轴代表的平面上的相互相关值的等高线形成的形状，并且基于所述形状获取所述移动信息。
3.根据权利要求2所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取相互相关值的等高线的形状作为近似于椭圆的形状，并且获取所述形状上的相互相关值在时间差轴方向的某时间差处最大的点与原点的连接线的斜率的倒数作为移动信息。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过进一步使用相同位置处的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。
5.根据权利要求1~3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中， 所述多个转换元件执行依次向多个位置传送弹性波束的电子扫描两次或更多次， 所述扫描线信号获取单元通过执行电子扫描两次或更多次来获取多个扫描线信号，并且， 所述处理单元通过使用通过第二和随后的电子扫描获取的扫描线信号与通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号之间的相互相关值、以及通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号与该扫描线信号以外的扫描线信号之间的相互相关值，来获取相互相关值的分布。
6.根据权利要求1~3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过使用随机组合的扫描线信号之间的相互相关值来获取相互相关值的分布。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的被检体信息获取装置，还包括: 目标范围指定单元，所述目标范围指定单元被配置为指定获取对象物的移动信息的目标范围， 其中，通过仅使用由目标范围指定单元指定的目标范围中的扫描线信号，获取目标范围中的移动信息。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取对象物的速度分布作为移动信息。
9.一种用于获取被检体内的对象物的移动信息的被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括:传送/接收单元，所述传送/接收单元包含被配置为向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波的多个转换元件； 扫描线信号获取单元，所述扫描线信号获取单元被配置为通过使用从所述多个转换元件输出的多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号；和 处理单元，所述处理单元被配置为通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息， 其中，所述处理单元通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值来获取对象物的移动信息，其中，考虑了由于对象物的时间变化导致的相互相关值的降低。
10.根据权利要求9所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值、基于与扫描线信号的获取时间差之中的某时间差处的相互相关值的最大值有关的信息，来获取对象物的移动信息。
11.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过进一步使用相同位置处的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。
12.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中， 所述多个转换元件执行依次向多个位置传送弹性波束的电子扫描两次或更多次， 所述扫描线信号获取单元通过执行电子扫描两次或更多次来获取多个扫描线信号，并且 所述处理单元通过使用通过第二和随后的电子扫描获取的扫描线信号与通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号之间的相互相关值、以及通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号与该扫描线信号以外的扫描线信号之间的相互相关值，来获取移动信息。
13.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过使用随机组合的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。
14.根据权利要求9所述的被检体信息获取装置，其中， 所述多个转换元件执行同时向多个位置传送弹性波的处理两次或更多次，并且，所述处理单元通过使用基于在不同的时间传送的弹性波且位于不同位置处的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。
15.根据权利要求9~14中的任一项所述的被检体信息获取装置，还包括: 目标范围指定单元，所述目标范围指定单元被配置为指定获取对象物的移动信息的目标范围， 其中，通过仅使用由目标范围指定单元指定的目标范围中的扫描线信号，获取目标范围中的移动信息。
16.根据权利要求9~15中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取对象物的速度分布作为移动信息。
17.一种用于获取被检体中的对象物的移动信息的被检体信息获取方法，被检体信息获取方法包括: 通过向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波来接收从多个转换元件输出的多个接收信号的步骤；通过使用所述多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的步骤；和 通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息的步骤， 其中，在获取移动信息的步骤中，通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息。
18.一种用于获取被检体中的对象物的移动信息的被检体信息获取方法，被检体信息获取方法包括: 通过向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波来接收从多个转换元件输出的多个接收信号的步骤； 通过使用所述多个接收信号来获取与 来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的步骤；和 通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息的步骤， 其中，在获取移动信息的步骤中，通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值来获取对象物的移动信息，其中，考虑了由于对象物的时间变化导致的相互相关值的降低。
19.一种用于使计算机执行根据权利要求17或18所述的被检体信息获取方法的步骤的程序。
【文档编号】G01S15/89GK103917890SQ201280054561
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年10月22日 优先权日:2011年11月7日
【发明者】瀧宏文, 长永兼一, 佐藤亨, 森本润一 申请人:佳能株式会社