超音波診断装置および超音波画像生成方法
【課題】被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】操作者が操作部１５を操作することによりＢモード画像における肝臓の領域内に第１の関心領域が設定されると、制御部１４により第１の関心領域内および近傍に複数の格子点が設定され、送信回路２および受信回路３により格子点のそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われ、音速マップ生成部１２により第１の関心領域内の音速マップが生成されると共に、腎臓認識部１０で腎皮質が自動認識され、腎皮質の領域に第２の関心領域が設定され、肝腎コントラスト算出部１３で第１の関心領域内の平均輝度値と第２の関心領域内の平均輝度値から肝腎コントラストが算出され、音速マップ画像と肝腎コントラストがＢモード画像と共に表示部８に表示される。
【解決手段】操作者が操作部１５を操作することによりＢモード画像における肝臓の領域内に第１の関心領域が設定されると、制御部１４により第１の関心領域内および近傍に複数の格子点が設定され、送信回路２および受信回路３により格子点のそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われ、音速マップ生成部１２により第１の関心領域内の音速マップが生成されると共に、腎臓認識部１０で腎皮質が自動認識され、腎皮質の領域に第２の関心領域が設定され、肝腎コントラスト算出部１３で第１の関心領域内の平均輝度値と第２の関心領域内の平均輝度値から肝腎コントラストが算出され、音速マップ画像と肝腎コントラストがＢモード画像と共に表示部８に表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することによりＢモード画像の生成を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、脂肪肝等の疾患に関しては、腎臓の平均輝度値に対する肝臓の平均輝度値の比で表される、いわゆる肝腎コントラストが超音波所見の１つとして用いられることが多く、脂肪肝になると、肝腎コントラストの値が上昇する傾向にある。
そこで、例えば、特許文献１には、Ｂモード画像に含まれる肝臓像に基づき肝腎コントラストを測定して肝臓機能の検査を行う超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、Ｂモード画像だけでなく、測定された肝腎コントラストをも用いて診断を行うことが可能となる。
しかしながら、肝腎コントラストは、例えば、脂肪肝においても慢性肝炎においても同様に上昇することが知られており、Ｂモード画像と肝腎コントラストのみでは、精度のよい診断を行うことが難しい場合がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る超音波診断装置は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定するための関心領域設定部と、関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御する制御部と、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成する音速マップ生成部と、関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出する肝腎コントラスト算出部とを備え、制御部は、音速マップ生成部で生成された音速マップと肝腎コントラスト算出部で算出された肝腎コントラストを表示部に表示するものである。
【０００８】
関心領域が、Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓内に設定される第１の関心領域と、Ｂモード画像から自動認識された腎臓内に設定される第２の関心領域とを含み、制御部は、第１の関心領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより第１の関心領域に関する音速測定用の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御し、音速マップ生成部は、第１の関心領域に関する音速測定用の受信データに基づいて第１の関心領域内の音速マップを生成し、肝腎コントラスト算出部は、Ｂモード画像生成のために得られたＢモード画像用受信データに基づいて第１の関心領域内の平均輝度値と第２の関心領域内の平均輝度値を算出するように構成することができる。この場合、第２の関心領域は、Ｂモード画像から自動認識された腎皮質内に設定されることが好ましい。
【０００９】
あるいは、関心領域が、Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓と腎臓をまたぐように設定され、制御部は、関心領域内の肝臓の領域と腎臓の領域の双方に分散配置されるように複数の格子点を設定し、肝臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データを取得すると共に腎臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより腎臓の領域に関する輝度測定用の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御し、音速マップ生成部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、肝腎コントラスト算出部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値を算出すると共に腎臓の領域に関する輝度測定用の受信データに基づいて関心領域内の腎臓の領域における平均輝度値を算出するように構成することもできる。この場合、腎臓の領域内の格子点は、腎皮質内に設定されることが好ましい。
【００１０】
この発明に係る超音波画像生成方法は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定し、関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得し、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出し、生成された音速マップと算出された肝腎コントラストを表示部に表示する方法である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に設定された複数の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより音速マップを生成すると共に肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値から肝腎コントラストを算出し、音速マップと肝腎コントラストを表示部に表示するので、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【図４】実施の形態１における表示部の表示内容を示す図である。
【図５】実施の形態２において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【図６】実施の形態２においてＢモード画像上に設定された格子点がその領域に応じて分類される様子を示す図である。
【図７】実施の形態２の変形例において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【図８】実施の形態２の他の変形例において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、振動子アレイ１を備え、この振動子アレイ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５、画像処理部６、表示制御部７および表示部８が順次接続され、画像処理部６に画像メモリ９が接続されると共に腎臓認識部１０が接続されている。
また、受信回路３にシネメモリ１１、音速マップ生成部１２および肝腎コントラスト算出部１３がそれぞれ接続され、送信回路２、受信回路３、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、腎臓認識部１０、シネメモリ１１、音速マップ生成部１２および肝腎コントラスト算出部１３に制御部１４が接続されている。さらに、制御部１４には、操作部１５と格納部１６がそれぞれ接続されている。
【００１４】
振動子アレイ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００１５】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１６】
送信回路２は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部１４からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００１７】
受信回路３は、振動子アレイ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、制御部１４からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
【００１８】
信号処理部４は、受信回路３で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９により画像生成部１７が形成されている。
【００１９】
表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２０】
腎臓認識部１０は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、パターンマッチング等により腎臓の腎皮質を検出する。
シネメモリ１１は、受信回路３から出力される受信データを順次格納する。また、シネメモリ１１は、制御部１４から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速マップ生成部１２は、制御部１４による制御の下で、シネメモリ１１に格納されている受信データに基づいて、診断対象となる被検体内の組織における局所音速値を演算し、音速マップを生成する。
肝腎コントラスト算出部１３は、受信回路３で生成されたＢモード画像生成のための受信データに基づいて肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共にこれら平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出する。
制御部１４は、操作者により操作部１５から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
【００２１】
操作部１５は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。この操作部１５と腎臓認識部１０によって、この発明の関心領域設定部が構成されている。
格納部１６は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７、腎臓認識部１０、音速マップ生成部１２および肝腎コントラスト算出部１３は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２２】
Ｂモード画像を表示する際には、まず、送信回路２から供給される駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部４でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ５でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部６でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７により超音波診断画像が表示部８に表示される。
【００２３】
一方、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。
【００２４】
まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。
【００２５】
次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１、Ａ２、・・・に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・となる。ここで、ＸＡ１、ＸＡ２、・・・は、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・と格子点Ｘとの間の距離である。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。
【００２６】
次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信回路３で生成された受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。
【００２７】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、操作者により超音波プローブが被検体の肝臓と腎臓の近傍で被検体の体表に当接された状態で、送信回路２からの駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが観察領域の全領域に走査されつつ送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力されてＢモード画像用の受信データが生成される。この受信データは、順次シネメモリ１１に格納されると共に画像生成部１７に出力されてＢモード画像信号が生成され、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７によりＢモード画像が表示部８に表示される。
これにより、例えば、図３に示されるように、肝臓２１の少なくとも一部と腎臓２２の少なくとも一部とを含むＢモード画像が得られる。
また、このとき、画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づき、腎臓認識部１０により腎臓２２の腎皮質２３が自動認識され、その認識データが制御部１４に出力される。
【００２８】
ここで、操作者が操作部１５を操作することにより、表示部８に表示されているＢモード画像における肝臓２１の領域内に第１の関心領域Ｒ１が設定されると、制御部１４によって、第１の関心領域Ｒ１の内部および近傍に、それぞれ「△」で示される音速測定用の複数の格子点Ｅが設定される。なお、図３では、コンベックス表示に伴って、第１の関心領域Ｒ１は扇形に表されている。
【００２９】
次に、これら格子点Ｅのそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御され、超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される音速測定用の受信データは順次シネメモリ１１に格納される。
このようにして、すべての格子点Ｅに関して音速測定用の受信データが取得されると、制御部１４から音速マップ生成部１２に音速マップ形成の指令が出力され、音速マップ生成部１２は、シネメモリ１１に格納されている音速測定用の受信データを用いて、各格子点Ｅにおける局所音速値を演算し、第１の関心領域Ｒ１内の音速マップを生成する。
【００３０】
また、図３に示されるように、制御部１４により、腎臓認識部１０で自動認識された腎臓２２の腎皮質２３の領域に第２の関心領域Ｒ２が設定される。そして、制御部１４からの肝腎コントラスト算出の指令を受けて、肝腎コントラスト算出部１３は、シネメモリ１１に格納されているＢモード画像用の受信データに基づき、肝臓２１内に設定された第１の関心領域Ｒ１における平均輝度値Ｂ１と腎皮質２３の領域に設定された第２の関心領域Ｒ２における平均輝度値Ｂ２をそれぞれ算出し、さらに、第２の関心領域Ｒ２の平均輝度値Ｂ２に対する第１の関心領域Ｒ１の平均輝度値Ｂ１の比ｒ＝Ｂ１／Ｂ２で表される肝腎コントラストを算出する。
【００３１】
このようにして音速マップ生成部１２で生成された第１の関心領域Ｒ１内の音速マップに関するデータと肝腎コントラスト算出部１３で算出された肝腎コントラストに関するデータは、制御部１４の制御の下でＤＳＣ５に送られ、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１５から入力された表示モードに従って、例えば図４に示されるように、表示部８の画面３１にＢモード画像３２と音速マップ画像３３が並べて表示されると共に、肝腎コントラスト３４の値が表示される。
【００３２】
このように、操作者によりＢモード画像における肝臓２１の領域内に第１の関心領域Ｒ１が設定されると、音速マップ生成部１２により第１の関心領域Ｒ１内の音速マップがされると共に、腎臓認識部１０で腎皮質２３が自動認識され、肝腎コントラスト算出部１３で肝腎コントラストが算出され、音速マップ画像３３と肝腎コントラスト３４がＢモード画像３２と共に表示部８の画面３１に表示されるので、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことが可能となる。
【００３３】
なお、肝腎コントラスト算出部１３は、シネメモリ１１に格納されているＢモード画像用の受信データに基づいて第１の関心領域Ｒ１における平均輝度値Ｂ１と第２の関心領域Ｒ２における平均輝度値Ｂ２をそれぞれ算出したが、これに限るものではなく、画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づいて、これらの平均輝度値Ｂ１およびＢ２を求めることもできる、
また、表示部８の画面３１にＢモード画像３２と音速マップ画像３３を並べて表示する代わりに。Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態で表示することもできる。
さらに、肝腎コントラスト３４の値だけでなく、肝臓２１内に設定された第１の関心領域Ｒ１における平均輝度値Ｂ１の値と腎皮質２３の領域に設定された第２の関心領域Ｒ２における平均輝度値Ｂ２の値、第１の関心領域Ｒ１内の平均音速値等も併せて表示してもよい。過去の診断における肝腎コントラスト３４の値、第１の関心領域Ｒ１内の平均音速値等をグラフ、表等の形式で表示することもできる。
【００３４】
実施の形態２
上記の実施の形態１では、第１の関心領域Ｒ１が操作者の操作によりＢモード画像における肝臓２１の領域内に設定されると共に第２の関心領域Ｒ２が腎臓認識部１０で自動認識された腎皮質２３の領域に設定されたが、例えば図５に示されるように、Ｂモード画像上において、肝臓２１と腎臓２２をまたぐように１つの関心領域Ｒを設定することもできる。この関心領域Ｒの設定は、操作者が操作部１５を操作することにより行われる。
【００３５】
このような関心領域Ｒが設定されると、制御部１４によって、関心領域Ｒの内部および近傍に、それぞれ「△」で示される複数の格子点Ｅが設定される。このとき、関心領域Ｒが肝臓２１と腎臓２２をまたぐように位置しているので、複数の格子点Ｅは、関心領域Ｒ内の肝臓の領域ＲＬと腎臓の領域ＲＫの双方に分散配置される。そこで、図６に示されるように、操作者は、操作部１５を操作することにより、複数の格子点Ｅのうち、肝臓の領域ＲＬ内に配置された「○」で示される格子点を肝臓２１に関する情報を得るための格子点Ｅ１として選択し、腎臓の領域ＲＫ内に配置された「●」で示される格子点を腎臓２２に関する情報を得るための格子点Ｅ２として選択する。
【００３６】
次に、肝臓の領域ＲＬ内に配置された格子点Ｅ１のそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御され、超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される受信データが、肝臓の領域ＲＬに関する音速および輝度測定用の受信データとして順次シネメモリ１１に格納される。
同様にして、腎臓の領域ＲＫ内に配置された格子点Ｅ２のそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御され、超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される受信データが、腎臓の領域ＲＫに関する輝度測定用の受信データとして順次シネメモリ１１に格納される。
【００３７】
このようにして、肝臓の領域ＲＬ内のすべての格子点Ｅ１に関して音速および輝度測定用の受信データが取得されると、制御部１４から音速マップ生成部１２に音速マップ形成の指令が出力され、音速マップ生成部１２は、シネメモリ１１に格納されている格子点Ｅ１に関する受信データを用いて、各格子点Ｅ１における局所音速値を演算し、肝臓の領域ＲＬ内の音速マップを生成する。
さらに、腎臓の領域ＲＫ内のすべての格子点Ｅ２に関して輝度測定用の受信データが取得されると、制御部１４から肝腎コントラスト算出部１３に肝腎コントラスト算出の指令が出力され、肝腎コントラスト算出部１３は、シネメモリ１１に格納されている格子点Ｅ１に関する受信データを用いて肝臓の領域ＲＬ内における平均輝度値Ｂ１を算出すると共にシネメモリ１１に格納されている格子点Ｅ２に関する受信データを用いて腎臓の領域ＲＫ内における平均輝度値Ｂ２を算出した後、腎臓の領域ＲＫ内の平均輝度値Ｂ２に対する肝臓の領域ＲＬ内の平均輝度値Ｂ１の比ｒ＝Ｂ１／Ｂ２で表される肝腎コントラストを算出する。
【００３８】
このようにして音速マップ生成部１２で生成された肝臓の領域ＲＬ内の音速マップに関するデータと肝腎コントラスト算出部１３で算出された肝腎コントラストに関するデータは、制御部１４の制御の下でＤＳＣ５に送られ、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１５から入力された表示モードに従い、実施の形態１と同様にして、図４に示したように、表示部８の画面３１にＢモード画像３２と音速マップ画像３３が並べて表示されると共に、肝腎コントラスト３４の値が表示される。
【００３９】
このように、操作者によりＢモード画像における肝臓２１と腎臓２２にまたがる関心領域Ｒが設定され、肝臓２１に関する情報を得るための格子点Ｅ１と腎臓２２に関する情報を得るための格子点Ｅ２が選択されると、音速マップ生成部１２により関心領域Ｒ内の肝臓の領域ＲＬにおける音速マップがされると共に、肝腎コントラスト算出部１３で肝腎コントラストが算出され、音速マップ画像と肝腎コントラストがＢモード画像と共に表示部８に表示されるので、実施の形態２においても、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことが可能となる。
【００４０】
なお、肝腎コントラストは、肝臓の平均輝度値と腎皮質における平均輝度値の比で表されることが好ましい。このため、例えば図７に示されるように、制御部１４によって設定された複数の格子点Ｅの中に、腎臓２２の腎盂・腎杯の領域２４内に位置する「×」で示される格子点Ｅ３が存在する場合には、これらの格子点Ｅ３を腎臓２２に関する情報を得るための格子点から除外することが望まれる。すなわち、腎盂・腎杯の領域２４内に位置する格子点Ｅ３に対しては、超音波ビームの送受信を行わないように制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御される。
【００４１】
また、図８に示されるように、深度方向に長い関心領域Ｒが設定された場合は、深度方向に複数段にわたって複数の格子点が設定され、これらの格子点から、肝臓の領域ＲＬ内に配置された格子点Ｅ１と腎臓の領域ＲＫ内に配置された格子点Ｅ２を選択することが好ましい。このようにすれば、肝臓の領域ＲＬ内のより正確な音速マップを生成することができる。
【００４２】
なお、この実施の形態２においては、操作者が操作部１５を操作することにより、肝臓２１と腎臓２２をまたぐ関心領域Ｒを設定すると共に、肝臓の領域ＲＬ内の格子点Ｅ１の選択と腎臓の領域ＲＫ内の格子点Ｅ２の選択も、操作部１５の操作によって行うので、図１に示した腎臓認識部１０は不要となる。
ただし、腎臓認識部１０で腎臓２２、特に腎皮質２３を自動認識すれば、認識の結果に基づいて、複数の格子点Ｅの中から肝臓の領域ＲＬ内に位置する格子点Ｅ１と腎臓の領域ＲＫ内に位置する格子点Ｅ２を自動的に選択することができ、操作性が向上する。さらに、図７に示した格子点Ｅ３のように、腎盂・腎杯の領域２４内に位置する格子点を自動的に識別して腎臓の領域ＲＫ内の平均輝度値Ｂ２の算出から除外することもできる。
【００４３】
また、格子点Ｅ１に関する受信データを用いて算出される平均輝度値Ｂ１は、最適音速値となる設定音速における平均輝度値であってもよい。
さらに、格子点Ｅ１およびＥ２に関する受信データがシネメモリ１１に格納されたが、このとき、格子点Ｅ１およびＥ２だけでなく、格子点Ｅ１およびＥ２の周囲の点に関する受信データもシネメモリ１１に格納し、格子点Ｅ１およびＥ２とそれらの周囲の点の受信データに基づいて、最適音速値および平均輝度値を算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 振動子アレイ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ 腎臓認識部、１１ シネメモリ、１２ 音速マップ生成部、１３ 肝腎コントラスト算出部、１４ 制御部、１５ 操作部、１６ 格納部、１７ 画像生成部、２１ 肝臓、２２ 腎臓、２３ 腎皮質、２４ 腎盂・腎杯の領域、３１ 画面、３２ Ｂモード画像、３３ 音速マップ画像、３４ 肝腎コントラスト、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｒ 関心領域、Ｒ１ 第１の関心領域、Ｒ２ 第２の関心領域、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 格子点、ＲＬ 肝臓の領域、ＲＫ 腎臓の領域。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することによりＢモード画像の生成を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、脂肪肝等の疾患に関しては、腎臓の平均輝度値に対する肝臓の平均輝度値の比で表される、いわゆる肝腎コントラストが超音波所見の１つとして用いられることが多く、脂肪肝になると、肝腎コントラストの値が上昇する傾向にある。
そこで、例えば、特許文献１には、Ｂモード画像に含まれる肝臓像に基づき肝腎コントラストを測定して肝臓機能の検査を行う超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、Ｂモード画像だけでなく、測定された肝腎コントラストをも用いて診断を行うことが可能となる。
しかしながら、肝腎コントラストは、例えば、脂肪肝においても慢性肝炎においても同様に上昇することが知られており、Ｂモード画像と肝腎コントラストのみでは、精度のよい診断を行うことが難しい場合がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る超音波診断装置は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定するための関心領域設定部と、関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御する制御部と、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成する音速マップ生成部と、関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出する肝腎コントラスト算出部とを備え、制御部は、音速マップ生成部で生成された音速マップと肝腎コントラスト算出部で算出された肝腎コントラストを表示部に表示するものである。
【０００８】
関心領域が、Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓内に設定される第１の関心領域と、Ｂモード画像から自動認識された腎臓内に設定される第２の関心領域とを含み、制御部は、第１の関心領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより第１の関心領域に関する音速測定用の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御し、音速マップ生成部は、第１の関心領域に関する音速測定用の受信データに基づいて第１の関心領域内の音速マップを生成し、肝腎コントラスト算出部は、Ｂモード画像生成のために得られたＢモード画像用受信データに基づいて第１の関心領域内の平均輝度値と第２の関心領域内の平均輝度値を算出するように構成することができる。この場合、第２の関心領域は、Ｂモード画像から自動認識された腎皮質内に設定されることが好ましい。
【０００９】
あるいは、関心領域が、Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓と腎臓をまたぐように設定され、制御部は、関心領域内の肝臓の領域と腎臓の領域の双方に分散配置されるように複数の格子点を設定し、肝臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データを取得すると共に腎臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより腎臓の領域に関する輝度測定用の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御し、音速マップ生成部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、肝腎コントラスト算出部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値を算出すると共に腎臓の領域に関する輝度測定用の受信データに基づいて関心領域内の腎臓の領域における平均輝度値を算出するように構成することもできる。この場合、腎臓の領域内の格子点は、腎皮質内に設定されることが好ましい。
【００１０】
この発明に係る超音波画像生成方法は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定し、関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得し、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出し、生成された音速マップと算出された肝腎コントラストを表示部に表示する方法である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に設定された複数の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより音速マップを生成すると共に肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値から肝腎コントラストを算出し、音速マップと肝腎コントラストを表示部に表示するので、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【図４】実施の形態１における表示部の表示内容を示す図である。
【図５】実施の形態２において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【図６】実施の形態２においてＢモード画像上に設定された格子点がその領域に応じて分類される様子を示す図である。
【図７】実施の形態２の変形例において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【図８】実施の形態２の他の変形例において関心領域と格子点が設定されたＢモード画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、振動子アレイ１を備え、この振動子アレイ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５、画像処理部６、表示制御部７および表示部８が順次接続され、画像処理部６に画像メモリ９が接続されると共に腎臓認識部１０が接続されている。
また、受信回路３にシネメモリ１１、音速マップ生成部１２および肝腎コントラスト算出部１３がそれぞれ接続され、送信回路２、受信回路３、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、腎臓認識部１０、シネメモリ１１、音速マップ生成部１２および肝腎コントラスト算出部１３に制御部１４が接続されている。さらに、制御部１４には、操作部１５と格納部１６がそれぞれ接続されている。
【００１４】
振動子アレイ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００１５】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１６】
送信回路２は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部１４からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００１７】
受信回路３は、振動子アレイ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、制御部１４からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
【００１８】
信号処理部４は、受信回路３で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９により画像生成部１７が形成されている。
【００１９】
表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２０】
腎臓認識部１０は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、パターンマッチング等により腎臓の腎皮質を検出する。
シネメモリ１１は、受信回路３から出力される受信データを順次格納する。また、シネメモリ１１は、制御部１４から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速マップ生成部１２は、制御部１４による制御の下で、シネメモリ１１に格納されている受信データに基づいて、診断対象となる被検体内の組織における局所音速値を演算し、音速マップを生成する。
肝腎コントラスト算出部１３は、受信回路３で生成されたＢモード画像生成のための受信データに基づいて肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共にこれら平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出する。
制御部１４は、操作者により操作部１５から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
【００２１】
操作部１５は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。この操作部１５と腎臓認識部１０によって、この発明の関心領域設定部が構成されている。
格納部１６は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７、腎臓認識部１０、音速マップ生成部１２および肝腎コントラスト算出部１３は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２２】
Ｂモード画像を表示する際には、まず、送信回路２から供給される駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部４でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ５でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部６でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７により超音波診断画像が表示部８に表示される。
【００２３】
一方、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。
【００２４】
まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。
【００２５】
次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１、Ａ２、・・・に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・となる。ここで、ＸＡ１、ＸＡ２、・・・は、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・と格子点Ｘとの間の距離である。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。
【００２６】
次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信回路３で生成された受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。
【００２７】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、操作者により超音波プローブが被検体の肝臓と腎臓の近傍で被検体の体表に当接された状態で、送信回路２からの駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが観察領域の全領域に走査されつつ送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力されてＢモード画像用の受信データが生成される。この受信データは、順次シネメモリ１１に格納されると共に画像生成部１７に出力されてＢモード画像信号が生成され、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７によりＢモード画像が表示部８に表示される。
これにより、例えば、図３に示されるように、肝臓２１の少なくとも一部と腎臓２２の少なくとも一部とを含むＢモード画像が得られる。
また、このとき、画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づき、腎臓認識部１０により腎臓２２の腎皮質２３が自動認識され、その認識データが制御部１４に出力される。
【００２８】
ここで、操作者が操作部１５を操作することにより、表示部８に表示されているＢモード画像における肝臓２１の領域内に第１の関心領域Ｒ１が設定されると、制御部１４によって、第１の関心領域Ｒ１の内部および近傍に、それぞれ「△」で示される音速測定用の複数の格子点Ｅが設定される。なお、図３では、コンベックス表示に伴って、第１の関心領域Ｒ１は扇形に表されている。
【００２９】
次に、これら格子点Ｅのそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御され、超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される音速測定用の受信データは順次シネメモリ１１に格納される。
このようにして、すべての格子点Ｅに関して音速測定用の受信データが取得されると、制御部１４から音速マップ生成部１２に音速マップ形成の指令が出力され、音速マップ生成部１２は、シネメモリ１１に格納されている音速測定用の受信データを用いて、各格子点Ｅにおける局所音速値を演算し、第１の関心領域Ｒ１内の音速マップを生成する。
【００３０】
また、図３に示されるように、制御部１４により、腎臓認識部１０で自動認識された腎臓２２の腎皮質２３の領域に第２の関心領域Ｒ２が設定される。そして、制御部１４からの肝腎コントラスト算出の指令を受けて、肝腎コントラスト算出部１３は、シネメモリ１１に格納されているＢモード画像用の受信データに基づき、肝臓２１内に設定された第１の関心領域Ｒ１における平均輝度値Ｂ１と腎皮質２３の領域に設定された第２の関心領域Ｒ２における平均輝度値Ｂ２をそれぞれ算出し、さらに、第２の関心領域Ｒ２の平均輝度値Ｂ２に対する第１の関心領域Ｒ１の平均輝度値Ｂ１の比ｒ＝Ｂ１／Ｂ２で表される肝腎コントラストを算出する。
【００３１】
このようにして音速マップ生成部１２で生成された第１の関心領域Ｒ１内の音速マップに関するデータと肝腎コントラスト算出部１３で算出された肝腎コントラストに関するデータは、制御部１４の制御の下でＤＳＣ５に送られ、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１５から入力された表示モードに従って、例えば図４に示されるように、表示部８の画面３１にＢモード画像３２と音速マップ画像３３が並べて表示されると共に、肝腎コントラスト３４の値が表示される。
【００３２】
このように、操作者によりＢモード画像における肝臓２１の領域内に第１の関心領域Ｒ１が設定されると、音速マップ生成部１２により第１の関心領域Ｒ１内の音速マップがされると共に、腎臓認識部１０で腎皮質２３が自動認識され、肝腎コントラスト算出部１３で肝腎コントラストが算出され、音速マップ画像３３と肝腎コントラスト３４がＢモード画像３２と共に表示部８の画面３１に表示されるので、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことが可能となる。
【００３３】
なお、肝腎コントラスト算出部１３は、シネメモリ１１に格納されているＢモード画像用の受信データに基づいて第１の関心領域Ｒ１における平均輝度値Ｂ１と第２の関心領域Ｒ２における平均輝度値Ｂ２をそれぞれ算出したが、これに限るものではなく、画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づいて、これらの平均輝度値Ｂ１およびＢ２を求めることもできる、
また、表示部８の画面３１にＢモード画像３２と音速マップ画像３３を並べて表示する代わりに。Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態で表示することもできる。
さらに、肝腎コントラスト３４の値だけでなく、肝臓２１内に設定された第１の関心領域Ｒ１における平均輝度値Ｂ１の値と腎皮質２３の領域に設定された第２の関心領域Ｒ２における平均輝度値Ｂ２の値、第１の関心領域Ｒ１内の平均音速値等も併せて表示してもよい。過去の診断における肝腎コントラスト３４の値、第１の関心領域Ｒ１内の平均音速値等をグラフ、表等の形式で表示することもできる。
【００３４】
実施の形態２
上記の実施の形態１では、第１の関心領域Ｒ１が操作者の操作によりＢモード画像における肝臓２１の領域内に設定されると共に第２の関心領域Ｒ２が腎臓認識部１０で自動認識された腎皮質２３の領域に設定されたが、例えば図５に示されるように、Ｂモード画像上において、肝臓２１と腎臓２２をまたぐように１つの関心領域Ｒを設定することもできる。この関心領域Ｒの設定は、操作者が操作部１５を操作することにより行われる。
【００３５】
このような関心領域Ｒが設定されると、制御部１４によって、関心領域Ｒの内部および近傍に、それぞれ「△」で示される複数の格子点Ｅが設定される。このとき、関心領域Ｒが肝臓２１と腎臓２２をまたぐように位置しているので、複数の格子点Ｅは、関心領域Ｒ内の肝臓の領域ＲＬと腎臓の領域ＲＫの双方に分散配置される。そこで、図６に示されるように、操作者は、操作部１５を操作することにより、複数の格子点Ｅのうち、肝臓の領域ＲＬ内に配置された「○」で示される格子点を肝臓２１に関する情報を得るための格子点Ｅ１として選択し、腎臓の領域ＲＫ内に配置された「●」で示される格子点を腎臓２２に関する情報を得るための格子点Ｅ２として選択する。
【００３６】
次に、肝臓の領域ＲＬ内に配置された格子点Ｅ１のそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御され、超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される受信データが、肝臓の領域ＲＬに関する音速および輝度測定用の受信データとして順次シネメモリ１１に格納される。
同様にして、腎臓の領域ＲＫ内に配置された格子点Ｅ２のそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御され、超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される受信データが、腎臓の領域ＲＫに関する輝度測定用の受信データとして順次シネメモリ１１に格納される。
【００３７】
このようにして、肝臓の領域ＲＬ内のすべての格子点Ｅ１に関して音速および輝度測定用の受信データが取得されると、制御部１４から音速マップ生成部１２に音速マップ形成の指令が出力され、音速マップ生成部１２は、シネメモリ１１に格納されている格子点Ｅ１に関する受信データを用いて、各格子点Ｅ１における局所音速値を演算し、肝臓の領域ＲＬ内の音速マップを生成する。
さらに、腎臓の領域ＲＫ内のすべての格子点Ｅ２に関して輝度測定用の受信データが取得されると、制御部１４から肝腎コントラスト算出部１３に肝腎コントラスト算出の指令が出力され、肝腎コントラスト算出部１３は、シネメモリ１１に格納されている格子点Ｅ１に関する受信データを用いて肝臓の領域ＲＬ内における平均輝度値Ｂ１を算出すると共にシネメモリ１１に格納されている格子点Ｅ２に関する受信データを用いて腎臓の領域ＲＫ内における平均輝度値Ｂ２を算出した後、腎臓の領域ＲＫ内の平均輝度値Ｂ２に対する肝臓の領域ＲＬ内の平均輝度値Ｂ１の比ｒ＝Ｂ１／Ｂ２で表される肝腎コントラストを算出する。
【００３８】
このようにして音速マップ生成部１２で生成された肝臓の領域ＲＬ内の音速マップに関するデータと肝腎コントラスト算出部１３で算出された肝腎コントラストに関するデータは、制御部１４の制御の下でＤＳＣ５に送られ、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１５から入力された表示モードに従い、実施の形態１と同様にして、図４に示したように、表示部８の画面３１にＢモード画像３２と音速マップ画像３３が並べて表示されると共に、肝腎コントラスト３４の値が表示される。
【００３９】
このように、操作者によりＢモード画像における肝臓２１と腎臓２２にまたがる関心領域Ｒが設定され、肝臓２１に関する情報を得るための格子点Ｅ１と腎臓２２に関する情報を得るための格子点Ｅ２が選択されると、音速マップ生成部１２により関心領域Ｒ内の肝臓の領域ＲＬにおける音速マップがされると共に、肝腎コントラスト算出部１３で肝腎コントラストが算出され、音速マップ画像と肝腎コントラストがＢモード画像と共に表示部８に表示されるので、実施の形態２においても、被検体の肝臓に対して高精度の診断を行うことが可能となる。
【００４０】
なお、肝腎コントラストは、肝臓の平均輝度値と腎皮質における平均輝度値の比で表されることが好ましい。このため、例えば図７に示されるように、制御部１４によって設定された複数の格子点Ｅの中に、腎臓２２の腎盂・腎杯の領域２４内に位置する「×」で示される格子点Ｅ３が存在する場合には、これらの格子点Ｅ３を腎臓２２に関する情報を得るための格子点から除外することが望まれる。すなわち、腎盂・腎杯の領域２４内に位置する格子点Ｅ３に対しては、超音波ビームの送受信を行わないように制御部１４により送信回路２および受信回路３が制御される。
【００４１】
また、図８に示されるように、深度方向に長い関心領域Ｒが設定された場合は、深度方向に複数段にわたって複数の格子点が設定され、これらの格子点から、肝臓の領域ＲＬ内に配置された格子点Ｅ１と腎臓の領域ＲＫ内に配置された格子点Ｅ２を選択することが好ましい。このようにすれば、肝臓の領域ＲＬ内のより正確な音速マップを生成することができる。
【００４２】
なお、この実施の形態２においては、操作者が操作部１５を操作することにより、肝臓２１と腎臓２２をまたぐ関心領域Ｒを設定すると共に、肝臓の領域ＲＬ内の格子点Ｅ１の選択と腎臓の領域ＲＫ内の格子点Ｅ２の選択も、操作部１５の操作によって行うので、図１に示した腎臓認識部１０は不要となる。
ただし、腎臓認識部１０で腎臓２２、特に腎皮質２３を自動認識すれば、認識の結果に基づいて、複数の格子点Ｅの中から肝臓の領域ＲＬ内に位置する格子点Ｅ１と腎臓の領域ＲＫ内に位置する格子点Ｅ２を自動的に選択することができ、操作性が向上する。さらに、図７に示した格子点Ｅ３のように、腎盂・腎杯の領域２４内に位置する格子点を自動的に識別して腎臓の領域ＲＫ内の平均輝度値Ｂ２の算出から除外することもできる。
【００４３】
また、格子点Ｅ１に関する受信データを用いて算出される平均輝度値Ｂ１は、最適音速値となる設定音速における平均輝度値であってもよい。
さらに、格子点Ｅ１およびＥ２に関する受信データがシネメモリ１１に格納されたが、このとき、格子点Ｅ１およびＥ２だけでなく、格子点Ｅ１およびＥ２の周囲の点に関する受信データもシネメモリ１１に格納し、格子点Ｅ１およびＥ２とそれらの周囲の点の受信データに基づいて、最適音速値および平均輝度値を算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 振動子アレイ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ 腎臓認識部、１１ シネメモリ、１２ 音速マップ生成部、１３ 肝腎コントラスト算出部、１４ 制御部、１５ 操作部、１６ 格納部、１７ 画像生成部、２１ 肝臓、２２ 腎臓、２３ 腎皮質、２４ 腎盂・腎杯の領域、３１ 画面、３２ Ｂモード画像、３３ 音速マップ画像、３４ 肝腎コントラスト、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｒ 関心領域、Ｒ１ 第１の関心領域、Ｒ２ 第２の関心領域、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 格子点、ＲＬ 肝臓の領域、ＲＫ 腎臓の領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
前記Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定するための関心領域設定部と、
前記関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも前記関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成する音速マップ生成部と、
前記関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出する肝腎コントラスト算出部と
を備え、前記制御部は、前記音速マップ生成部で生成された音速マップと前記肝腎コントラスト算出部で算出された肝腎コントラストを前記表示部に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記関心領域は、前記Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓内に設定される第１の関心領域と、前記Ｂモード画像から自動認識された腎臓内に設定される第２の関心領域とを含み、
前記制御部は、前記第１の関心領域内に前記複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより前記第１の関心領域に関する音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、
前記音速マップ生成部は、前記第１の関心領域に関する音速測定用の前記受信データに基づいて前記第１の関心領域内の音速マップを生成し、
前記肝腎コントラスト算出部は、前記Ｂモード画像生成のために得られたＢモード画像用受信データに基づいて前記第１の関心領域内の平均輝度値と前記第２の関心領域内の平均輝度値を算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２の関心領域は、前記Ｂモード画像から自動認識された腎皮質内に設定される請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記関心領域は、前記Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓と腎臓をまたぐように設定され、
前記制御部は、前記関心領域内の肝臓の領域と腎臓の領域の双方に分散配置されるように前記複数の格子点を設定し、肝臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データを取得すると共に腎臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより腎臓の領域に関する輝度測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、
前記音速マップ生成部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、
前記肝腎コントラスト算出部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値を算出すると共に腎臓の領域に関する輝度測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の腎臓の領域における平均輝度値を算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
腎臓の領域内の前記格子点は、腎皮質内に設定される請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
前記Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定し、
前記関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも前記関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得し、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、
前記関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出し、
生成された音速マップと算出された肝腎コントラストを表示部に表示する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【請求項１】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
前記Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定するための関心領域設定部と、
前記関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも前記関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成する音速マップ生成部と、
前記関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出する肝腎コントラスト算出部と
を備え、前記制御部は、前記音速マップ生成部で生成された音速マップと前記肝腎コントラスト算出部で算出された肝腎コントラストを前記表示部に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記関心領域は、前記Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓内に設定される第１の関心領域と、前記Ｂモード画像から自動認識された腎臓内に設定される第２の関心領域とを含み、
前記制御部は、前記第１の関心領域内に前記複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより前記第１の関心領域に関する音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、
前記音速マップ生成部は、前記第１の関心領域に関する音速測定用の前記受信データに基づいて前記第１の関心領域内の音速マップを生成し、
前記肝腎コントラスト算出部は、前記Ｂモード画像生成のために得られたＢモード画像用受信データに基づいて前記第１の関心領域内の平均輝度値と前記第２の関心領域内の平均輝度値を算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２の関心領域は、前記Ｂモード画像から自動認識された腎皮質内に設定される請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記関心領域は、前記Ｂモード画像上で操作者からの入力により肝臓と腎臓をまたぐように設定され、
前記制御部は、前記関心領域内の肝臓の領域と腎臓の領域の双方に分散配置されるように前記複数の格子点を設定し、肝臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の受信データを取得すると共に腎臓の領域内の格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことにより腎臓の領域に関する輝度測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、
前記音速マップ生成部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、
前記肝腎コントラスト算出部は、肝臓の領域に関する音速および輝度測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値を算出すると共に腎臓の領域に関する輝度測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の腎臓の領域における平均輝度値を算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
腎臓の領域内の前記格子点は、腎皮質内に設定される請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づきＢモード画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
前記Ｂモード画像上で被検体の肝臓の少なくとも一部と腎臓の少なくとも一部を含む関心領域を設定し、
前記関心領域内の少なくとも肝臓の領域内に複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより少なくとも前記関心領域内の肝臓の領域に関する音速測定用の受信データを取得し、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の肝臓の領域における音速マップを生成し、
前記関心領域内の肝臓の領域における平均輝度値と腎臓の領域における平均輝度値を算出すると共に算出された平均輝度値に基づいて肝腎コントラストを算出し、
生成された音速マップと算出された肝腎コントラストを表示部に表示する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１７６１１（Ｐ２０１２−２１７６１１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６１９８（Ｐ２０１１−８６１９８）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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