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JP2015128554A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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JP2015128554A
JP2015128554A JP2014002281A JP2014002281A JP2015128554A JP 2015128554 A JP2015128554 A JP 2015128554A JP 2014002281 A JP2014002281 A JP 2014002281A JP 2014002281 A JP2014002281 A JP 2014002281A JP 2015128554 A JP2015128554 A JP 2015128554A
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JP
Japan
Prior art keywords
shear wave
time
ultrasonic
ultrasonic diagnostic
diagnostic apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014002281A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
輝幸 園山
Teruyuki Sonoyama
輝幸 園山
井上 敬章
Takaaki Inoue
敬章 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Aloka Medical Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Aloka Medical Ltd filed Critical Hitachi Aloka Medical Ltd
Priority to JP2014002281A priority Critical patent/JP2015128554A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve measuring precision of a shear wave in ultrasonic diagnostic equipment.SOLUTION: A probe 10 has a function to transmit an ultrasonic wave (push pulse) for generating a shear wave, a function to transmit/receive an ultrasonic wave (tracking pulse) for measuring the shear wave, and a function to transmit/receive an ultrasonic wave for forming an image. A reception part 14 forms a reception beam of the tracking pulse based on a received wave signal acquired when the probe 10 transmits/receives the tracking pulse, and acquires a reception signal corresponding to the reception beam. A phase calculation part 30 generates displacement data showing the displacement of the shear wave over a plurality of time phases based on the reception signal corresponding to the reception beam of the tracking pulse acquired from the reception part 14. A speed calculation part 40 calculates a speed of the shear wave based on time differential data acquired by subjecting the displacement data to time differential processing.

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、せん断波を計測する技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for measuring shear waves.

対象組織内においてせん断波を発生させ、超音波を利用して対象組織内を伝搬するせん断波を計測し、せん断波の伝搬速度等に基づいて対象組織の硬さに係る物理量を得る技術が知られている。   Technology that generates shear waves in the target tissue, measures shear waves propagating in the target tissue using ultrasonic waves, and obtains physical quantities related to the hardness of the target tissue based on the propagation speed of the shear waves, etc. It has been.

例えば、特許文献1には、互いに異なる複数の位置においてせん断波の変位を計測し、各位置において最大変位が得られた時刻に基づいて、せん断波の伝搬速度を算出する発明が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an invention in which the shear wave displacement is measured at a plurality of different positions, and the shear wave propagation speed is calculated based on the time at which the maximum displacement is obtained at each position. .

ところが、例えば生体内においては、生体の体動やプローブの動き等の外因により、せん断波の最大変位を正確に検出することが困難な場合がある。例えば、特許文献1に係る発明において、せん断波の最大変位が正確に検出できなければ、せん断波の計測精度が低下してしまう。   However, in the living body, for example, it may be difficult to accurately detect the maximum displacement of the shear wave due to external factors such as body movement of the living body and movement of the probe. For example, in the invention according to Patent Document 1, if the maximum displacement of the shear wave cannot be accurately detected, the measurement accuracy of the shear wave is lowered.

米国特許第8118744号明細書US Pat. No. 8,118,744

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、超音波診断装置によりせん断波を計測する技術について研究開発を重ねてきた。   In view of the background art described above, the inventor of the present application has repeatedly researched and developed a technique for measuring a shear wave using an ultrasonic diagnostic apparatus.

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、超音波診断装置におけるせん断波の計測精度を高めることにある。   The present invention has been made in the course of its research and development, and its purpose is to increase the measurement accuracy of shear waves in an ultrasonic diagnostic apparatus.

上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、せん断波を計測する超音波の送信信号をプローブへ出力する送信部と、プローブから得られる信号を処理してせん断波を計測する超音波の受信信号を得る受信部と、前記受信信号に基づいて複数時相に亘るせん断波の変位を示す変位データを生成する変位計測部と、前記変位データを時間微分処理して得られる時間微分データに基づいて、せん断波の速度を算出する速度算出部と、を有することを特徴とする。   A suitable ultrasonic diagnostic apparatus for the above purpose includes a probe for transmitting and receiving ultrasonic waves, a transmission unit for outputting ultrasonic transmission signals for measuring shear waves to the probes, and processing signals obtained from the probes to obtain shear waves. A receiving unit for obtaining a received ultrasonic signal, a displacement measuring unit for generating displacement data indicating displacement of shear waves over a plurality of time phases based on the received signal, and time-differentiating the displacement data. And a velocity calculating unit that calculates the velocity of the shear wave based on the obtained time differential data.

上記装置では、変位データを時間微分処理して得られる時間微分データに基づいて、せん断波の速度が算出される。変位データには、例えば生体の体動やプローブの動き等の外因が含まれている場合がある。上記装置によれば、変位データを時間微分処理することにより、変位データに含まれている外因が軽減され、望ましくは完全に除去されるため、せん断波の測定精度が高められる。   In the above apparatus, the velocity of the shear wave is calculated based on the time differential data obtained by time differential processing of the displacement data. The displacement data may include external factors such as body movement of the living body and movement of the probe. According to the above apparatus, by performing time differentiation processing on the displacement data, the external factors included in the displacement data are reduced, and preferably completely eliminated, so that the shear wave measurement accuracy is improved.

望ましい具体例において、前記変位計測部は、互いに異なる位置から得られる前記受信信号に基づいて、各位置ごとに変位データを生成し、前記速度算出部は、各位置ごとに前記変位データを時間微分処理して時間微分データを生成し、第一の位置における時間微分データ内の特徴時相と第二の位置における時間微分データ内の特徴時相とに基づいて、せん断波の速度を算出する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the displacement measurement unit generates displacement data for each position based on the received signals obtained from different positions, and the speed calculation unit performs time differentiation on the displacement data for each position. Processing to generate time differential data, and based on the characteristic time phase in the time differential data at the first position and the characteristic time phase in the time differential data at the second position, the velocity of the shear wave is calculated, It is characterized by that.

望ましい具体例において、前記速度算出部は、各位置における時間微分データ内の特徴時相として、極大値の時相と極小値の時相とゼロクロスの時相のうちの少なくとも1つの時相に基づいて、せん断波の速度を算出する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the speed calculation unit is based on at least one time phase among a maximum value time phase, a minimum value time phase, and a zero-cross time phase as a characteristic time phase in the time differential data at each position. The velocity of the shear wave is calculated.

望ましい具体例において、前記変位計測部は、互いに異なる位置から得られる前記受信信号に基づいて、各位置ごとにその位置におけるせん断波の位相の時間変化を示す変位データを生成する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the displacement measuring unit generates displacement data indicating a temporal change in the phase of the shear wave at each position based on the received signals obtained from different positions. To do.

望ましい具体例において、前記送信部は、せん断波を発生させる超音波の送信信号を前記プローブへ出力し、これにより発生するせん断波を計測する超音波の送信信号を前記プローブへ出力する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the transmission unit outputs an ultrasonic transmission signal for generating a shear wave to the probe, and outputs an ultrasonic transmission signal for measuring the shear wave generated thereby to the probe. Features.

本発明により、超音波診断装置におけるせん断波の計測精度が高められる。   According to the present invention, the measurement accuracy of shear waves in the ultrasonic diagnostic apparatus is enhanced.

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus that is preferable in the practice of the present invention. せん断波の発生と計測の具体例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific example of generation | occurrence | production and measurement of a shear wave. せん断波の計測において得られるデータの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the data obtained in the measurement of a shear wave.

図1は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。プローブ10は、例えば生体内における組織等の診断対象を含む領域に対して超音波を送受する超音波探触子である。プローブ10は、各々が超音波を送受または送波する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送信部12により送信制御されて送信ビームが形成される。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The probe 10 is an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to a region including a diagnosis target such as a tissue in a living body. The probe 10 includes a plurality of vibration elements each of which transmits / receives or transmits an ultrasonic wave, and the transmission unit 12 controls transmission of the plurality of vibration elements to form a transmission beam.

また、プローブ10が備える複数の振動素子が、診断対象を含む領域内から超音波を受波し、これにより得られた信号が受信部14へ出力され、受信部14が受信ビームを形成して受信ビームに沿って受信信号(エコーデータ)が収集される。   In addition, the plurality of vibration elements included in the probe 10 receive ultrasonic waves from within the region including the diagnosis target, and a signal obtained thereby is output to the reception unit 14. The reception unit 14 forms a reception beam. A reception signal (echo data) is collected along the reception beam.

プローブ10は、診断対象を含む領域内においてせん断波を発生させる超音波(プッシュパルス)を送波する機能と、せん断波を計測する超音波(トラッキングパルス)を送受する機能と、画像形成用の超音波を送受する機能を備えている。   The probe 10 has a function of transmitting an ultrasonic wave (push pulse) that generates a shear wave in a region including a diagnosis target, a function of transmitting and receiving an ultrasonic wave (tracking pulse) that measures the shear wave, and an image forming function. It has a function to send and receive ultrasonic waves.

超音波の送波は、送信部12によって制御される。つまり、せん断波を発生させる際に送信部12は、プッシュパルスの送信信号をプローブ10が備える複数の振動素子へ出力し、これにより、プッシュパルスの送信ビームが形成される。また、せん断波を計測する際に、送信部12は、トラッキングパルスの送信信号をプローブ10が備える複数の振動素子へ出力し、これにより、トラッキングパルスの送信ビームが形成される。さらに、超音波画像を形成する際に、送信部12は、画像形成用の送信信号をプローブ10が備える複数の振動素子へ出力し、これにより、画像形成用の送信ビームが走査される。   Transmission of ultrasonic waves is controlled by the transmission unit 12. That is, when generating a shear wave, the transmission unit 12 outputs a push pulse transmission signal to a plurality of vibration elements included in the probe 10, thereby forming a push pulse transmission beam. Further, when measuring the shear wave, the transmission unit 12 outputs a tracking pulse transmission signal to a plurality of vibration elements included in the probe 10, thereby forming a tracking pulse transmission beam. Furthermore, when forming an ultrasonic image, the transmission unit 12 outputs a transmission signal for image formation to a plurality of vibration elements included in the probe 10, thereby scanning the transmission beam for image formation.

また、受信部14は、プローブ10がトラッキングパルスを送受することにより複数の振動素子から得られる受波信号に基づいて、トラッキングパルスの受信ビームを形成し、その受信ビームに対応した受信信号を得る。さらに、受信部14は、プローブ10が画像形成用の超音波を送受することにより複数の振動素子から得られる受波信号に基づいて、画像形成用の受信ビームを形成しその受信ビームに対応した受信信号を生成する。   In addition, the receiving unit 14 forms a reception beam of the tracking pulse based on the reception signals obtained from the plurality of vibration elements when the probe 10 transmits and receives the tracking pulse, and obtains a reception signal corresponding to the reception beam. . Further, the receiving unit 14 forms an image-forming reception beam based on reception signals obtained from a plurality of vibration elements by the probe 10 transmitting and receiving ultrasonic waves for image formation, and corresponds to the reception beam. Generate a received signal.

画像形成用の超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)は、診断対象を含む二次元平面内において走査され、二次元平面内から画像形成用の受信信号が収集される。もちろん、画像形成用の超音波ビームが三次元空間内において立体的に走査され、三次元空間内から画像形成用の受信信号が収集されてもよい。   The ultrasonic beam for image formation (transmission beam and reception beam) is scanned in a two-dimensional plane including a diagnostic object, and reception signals for image formation are collected from the two-dimensional plane. Of course, the ultrasonic beam for image formation may be scanned three-dimensionally in the three-dimensional space, and reception signals for image formation may be collected from the three-dimensional space.

画像形成部20は、受信部14において収集された画像形成用の受信信号に基づいて、超音波の画像データを形成する。画像形成部20は、例えば診断対象を含む領域のBモード画像の画像データを形成する。なお、画像形成用の受信信号が三次元的に収集されている場合に、画像形成部20は、三次元超音波画像の画像データを形成してもよい。   The image forming unit 20 forms ultrasonic image data based on the reception signals for image formation collected by the receiving unit 14. For example, the image forming unit 20 forms image data of a B-mode image of an area including a diagnosis target. Note that when the reception signals for image formation are collected three-dimensionally, the image forming unit 20 may form image data of a three-dimensional ultrasonic image.

位相算出部30は、受信部14から得られるトラッキングパルスの受信ビームに対応した受信信号に基づいて、複数時相に亘るせん断波の変位を示す変位データを生成する。また、速度算出部40は、変位データを時間微分処理して得られる時間微分データに基づいて、せん断波の速度を算出する。位相算出部30と速度算出部40における処理については後にさらに詳述する。   The phase calculation unit 30 generates displacement data indicating the displacement of the shear wave over a plurality of time phases based on the reception signal corresponding to the reception beam of the tracking pulse obtained from the reception unit 14. Moreover, the velocity calculation unit 40 calculates the velocity of the shear wave based on the time differential data obtained by time differential processing of the displacement data. The processing in the phase calculation unit 30 and the speed calculation unit 40 will be described in detail later.

表示処理部50は、画像形成部20から得られる超音波画像の画像データと、速度算出部40において算出されるせん断波の速度に基づいて、表示画像を形成する。表示処理部50において形成された表示画像は、表示部52に表示される。制御部60は、図1に示す超音波診断装置内を全体的に制御する。   The display processing unit 50 forms a display image based on the image data of the ultrasonic image obtained from the image forming unit 20 and the shear wave velocity calculated by the velocity calculating unit 40. The display image formed in the display processing unit 50 is displayed on the display unit 52. The control unit 60 generally controls the inside of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG.

図1に示す各構成(各機能ブロック)のうち、送信部12,受信部14,画像形成部20,位相算出部30,速度算出部40,表示処理部50は、それぞれ、例えば、電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、表示部52の好適な具体例は液晶ディスプレイ等である。そして、制御部60は、例えば、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現することができる。   In each configuration (each functional block) illustrated in FIG. 1, the transmission unit 12, the reception unit 14, the image forming unit 20, the phase calculation unit 30, the speed calculation unit 40, and the display processing unit 50 are each an electric / electronic circuit, for example. And a hardware such as a processor, and a device such as a memory may be used as necessary in the realization. A suitable specific example of the display unit 52 is a liquid crystal display or the like. The control unit 60 can be realized by, for example, cooperation between hardware such as a CPU, a processor, and a memory, and software (program) that defines the operation of the CPU and the processor.

図1の超音波診断装置の概要は以上のとおりである。次に、図1の超音波診断装置によるせん断波の発生と計測について詳述する。なお、図1に示した構成(機能ブロック)については、以下の説明において図1の符号を利用する。   The outline of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 is as described above. Next, the generation and measurement of shear waves by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 will be described in detail. In addition, about the structure (functional block) shown in FIG. 1, the code | symbol of FIG. 1 is utilized in the following description.

図2は、せん断波の発生と計測の具体例を説明するための図である。図2(A)には、プローブ10を利用して形成されるプッシュパルスの送信ビームPと、トラッキングパルスの超音波ビームT1,T2の具体例が図示されている。   FIG. 2 is a diagram for explaining a specific example of generation and measurement of shear waves. FIG. 2A shows a specific example of a push pulse transmission beam P formed by using the probe 10 and tracking pulse ultrasonic beams T1 and T2.

図2(A)において、プッシュパルスの送信ビームPは、X方向の位置pを通るように深さY方向に沿って形成される。例えば、図2(A)に示すX軸上の位置pを焦点としてプッシュパルスの送信ビームPが形成される。位置pは、例えば、表示部52に表示される診断対象の超音波画像を確認したユーザ(検査者)により、所望の位置に設定される。   In FIG. 2A, the transmission beam P of the push pulse is formed along the depth Y direction so as to pass the position p in the X direction. For example, the transmission beam P of the push pulse is formed with the position p on the X axis shown in FIG. The position p is set to a desired position, for example, by a user (inspector) who has confirmed the diagnostic target ultrasonic image displayed on the display unit 52.

位置pを焦点としてプッシュパルスの送信ビームPが形成されてプッシュパルスが送波されると、位置pを起点として比較的強いせん断波が発生する。図2(A)においては、位置pを中心として発生するせん断のX方向における伝搬速度が計測される。   When the push pulse transmission beam P is formed with the position p as the focal point and the push pulse is transmitted, a relatively strong shear wave is generated starting from the position p. In FIG. 2A, the propagation velocity in the X direction of the shear generated around the position p is measured.

図2(A)において、トラッキングパルスに係る2本の超音波ビームT1,T2が形成される。超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)T1は、例えば図2(A)に示すX軸上の位置x1を通るように形成され、超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)T2は、例えば図2(A)に示すX軸上の位置x2を通るように形成される。位置x1と位置x2は、例えば、表示部52に表示される診断対象の超音波画像を確認したユーザ(検査者)により所望の位置に設定されてもよいし、位置pからX方向に沿って所定の距離だけ離れた個所に位置x1と位置x2が設定されてもよい。なお、位置pから位置x2までの距離は、例えば数mm程度から数cm程度であり、特に10mm程度が望ましい。   In FIG. 2A, two ultrasonic beams T1 and T2 related to the tracking pulse are formed. The ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) T1 is formed so as to pass through a position x1 on the X axis shown in FIG. 2A, for example, and the ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) T2 is shown in FIG. It is formed so as to pass through a position x2 on the X axis shown in FIG. For example, the position x1 and the position x2 may be set to desired positions by a user (examiner) who has confirmed an ultrasonic image to be diagnosed displayed on the display unit 52, or from the position p along the X direction. Positions x1 and x2 may be set at locations separated by a predetermined distance. Note that the distance from the position p to the position x2 is, for example, about several mm to several cm, and particularly preferably about 10 mm.

図2(B)は、プッシュパルスの送信ビームPとトラッキングパルスの超音波ビームT1,T2の生成タイミングの具体例を示している。図2(B)の横軸は時間軸tである。   FIG. 2B shows a specific example of the generation timing of the push pulse transmission beam P and the tracking pulse ultrasonic beams T1 and T2. The horizontal axis in FIG. 2B is the time axis t.

図2(B)において、期間Pは、プッシュパルスの送信ビームPが形成される期間であり、期間T1,T2は、それぞれ、トラッキングパルスの超音波ビームT1,T2が形成される期間である。   In FIG. 2B, a period P is a period in which the push pulse transmission beam P is formed, and periods T1 and T2 are periods in which the tracking pulse ultrasonic beams T1 and T2 are formed, respectively.

期間P内においては、多数波のプッシュパルスが送波される。例えば、期間P内において、連続波の超音波が送波される。これにより、例えば位置pにおいてせん断波が発生する。   In the period P, multiple push pulses are transmitted. For example, in the period P, continuous wave ultrasonic waves are transmitted. Thereby, for example, a shear wave is generated at the position p.

期間T1,T2においては、1波から数波程度のいわゆるパルス波のトラッキングパルスが送波され、そのパルス波に伴う反射波が受波される。例えば位置x1,x2を通る超音波ビームT1,T2が形成され、位置x1,x2における受信信号が得られる。   In periods T1 and T2, a tracking pulse of a so-called pulse wave of about 1 to several waves is transmitted, and a reflected wave accompanying the pulse wave is received. For example, ultrasonic beams T1 and T2 passing through the positions x1 and x2 are formed, and a reception signal at the positions x1 and x2 is obtained.

トラッキングパルスの送受は、複数の期間に亘って繰り返し行われる。つまり、図2(B)に示すように、期間T1,T2が交互に、例えば期間T1と期間T2がそれぞれ75回程度繰り返される。これにより、位置x1と位置x2のそれぞれにおいて、複数の時刻に亘って受信信号が取得され、せん断波の計測が行われる。   The tracking pulse is repeatedly transmitted and received over a plurality of periods. That is, as shown in FIG. 2B, the periods T1 and T2 are alternately repeated, for example, the period T1 and the period T2 are each repeated about 75 times. Thereby, at each of the position x1 and the position x2, a reception signal is acquired over a plurality of times, and a shear wave is measured.

なお、PRT(T1)は、期間T1の繰り返し時間であり、PRT(T2)は、期間T2の繰り返し時間である。また、基準時刻T1と基準時刻T2は、せん断波の位相を算出する際の基準となる時刻である。例えば、図2(B)に示すように、プッシュパルスの期間P後に最初に現れる期間T1,T2がそれぞれ基準時刻T1,基準時刻T2とされる。なお、基準時刻T1と基準時刻T2は、期間Pの直後に限らず、任意の期間T1と期間T2に設定されてもよい。但し、基準時刻T1と基準時刻T2は、互いに隣り合う期間T1と期間T2に設定されることが望ましい。   Note that PRT (T1) is a repetition time of the period T1, and PRT (T2) is a repetition time of the period T2. The reference time T1 and the reference time T2 are times that serve as a reference when calculating the phase of the shear wave. For example, as shown in FIG. 2B, periods T1 and T2 that first appear after the period P of the push pulse are set as the reference time T1 and the reference time T2, respectively. Note that the reference time T1 and the reference time T2 are not limited to immediately after the period P, and may be set to any period T1 and period T2. However, it is desirable that the reference time T1 and the reference time T2 are set to a period T1 and a period T2 that are adjacent to each other.

また、図2の具体例においては、プッシュパルスの送信ビームPに対して、X軸の正方向側に、トラッキングパルスの超音波ビームT1,T2を形成しているが、プッシュパルスの送信ビームPに対して、X軸の負方向側にトラッキングパルスの超音波ビームT1,T2を形成して、X軸の負方向側に伝搬するせん断波を計測するようにしてもよい。もちろん、プッシュパルスの送信ビームPの位置pや、トラッキングパルスの超音波ビームT1,T2の位置x1,x2は、診断対象や診断状況等に応じて適切に設定されることが望ましい。   In the specific example of FIG. 2, the tracking pulse ultrasonic beams T1 and T2 are formed on the positive direction side of the X axis with respect to the push pulse transmission beam P. On the other hand, the ultrasonic waves T1 and T2 of the tracking pulse may be formed on the negative direction side of the X axis, and the shear wave propagating on the negative direction side of the X axis may be measured. Of course, it is desirable that the position p of the push pulse transmission beam P and the positions x1 and x2 of the ultrasonic pulses T1 and T2 of the tracking pulse are appropriately set according to the diagnosis target, the diagnosis situation, and the like.

図3は、せん断波の計測において得られるデータの具体例を示す図である。図3(1)は、せん断波の位相φの時間変化を示す変位データの具体例を示している。図3(1)において、波形T1は、トラッキングパルスの超音波ビームT1が形成される位置x1(図2)におけるせん断波の位相を示しており、波形T2は、トラッキングパルスの超音波ビームT2が形成される位置x2(図2)におけるせん断波の位相を示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of data obtained in the measurement of shear waves. FIG. 3 (1) shows a specific example of displacement data indicating the time change of the phase φ of the shear wave. In FIG. 3A, a waveform T1 indicates the phase of the shear wave at a position x1 (FIG. 2) where the ultrasonic beam T1 of the tracking pulse is formed, and a waveform T2 indicates that the ultrasonic beam T2 of the tracking pulse is The phase of the shear wave at the position x2 (FIG. 2) to be formed is shown.

位相算出部30は、基準時刻T1(図2)における位置x1の受信信号と、複数の期間T1に亘って各期間T1(図2)ごとに得られる位置x1の受信信号に基づいて、位置x1におけるせん断波の位相φを算出して波形T1を形成する。また、位相算出部30は、基準時刻T2(図2)における位置x2の受信信号と、複数の期間T2に亘って各期間T2(図2)ごとに得られる位置x2の受信信号に基づいて、位置x2におけるせん断波の位相φを算出して波形T2を形成する。   The phase calculation unit 30 generates the position x1 based on the received signal at the position x1 at the reference time T1 (FIG. 2) and the received signal at the position x1 obtained for each period T1 (FIG. 2) over a plurality of periods T1. The waveform T1 is formed by calculating the phase φ of the shear wave at. Further, the phase calculation unit 30 is based on the reception signal at the position x2 at the reference time T2 (FIG. 2) and the reception signal at the position x2 obtained for each period T2 (FIG. 2) over a plurality of periods T2. The waveform T2 is formed by calculating the phase φ of the shear wave at the position x2.

例えば、位相算出部30は、基準時刻における受信信号に対して直交検波処理等を施して、数1式に示す基準時刻の複素受信信号(IQ)を算出する。また、位相算出部30は、各期間における受信信号に対して直交検波処理等を施して、数1式に示す各時刻iの複素受信信号(IQ)を算出する。 For example, the phase calculation unit 30 performs a quadrature detection process or the like on the reception signal at the reference time, and calculates the complex reception signal (IQ n ) at the reference time shown in Equation 1. In addition, the phase calculation unit 30 performs a quadrature detection process or the like on the reception signal in each period, and calculates a complex reception signal (IQ i ) at each time i shown in Formula 1.

Figure 2015128554
Figure 2015128554

さらに、位相算出部30は、基準時刻の複素受信信号(IQ)と各期間における複素受信信号(IQ)について、数2式に示すように複素共役積(r)を算出する。 Further, the phase calculation unit 30 calculates a complex conjugate product (r i ) for the complex received signal (IQ n ) at the reference time and the complex received signal (IQ i ) in each period as shown in Equation 2.

Figure 2015128554
Figure 2015128554

そして、位相算出部30は、複素共役積(r)の実数成分であるReal(r)と虚数成分であるImag(r)に基づいて、数3式に示すように、時刻iにおける位相φ(angle)を算出する。 Then, based on Real (r i ), which is a real component of the complex conjugate product (r i ), and Imag (r i ), which is an imaginary component, the phase calculation unit 30, as shown in Equation 3, at time i, The phase φ (angle i ) is calculated.

Figure 2015128554
Figure 2015128554

位相算出部30は、基準時刻T1の位置x1の複素受信信号(IQ)と各期間T1の位置x1の複素受信信号(IQ)について、数1から数3式を適用し、複数の期間T1(複数の時刻)について位相φを算出することにより、図3の波形T1を生成する。また位相算出部30は、基準時刻T2の位置x2の複素受信信号(IQ)と各期間T2の位置x2の複素受信信号(IQ)について数1から数3式を適用し、複数の期間T2(複数の時刻)について位相φを算出することにより、図3の波形T2を生成する。 The phase calculation unit 30 applies Equations (1) to (3) to the complex reception signal (IQ n ) at the position x1 at the reference time T1 and the complex reception signal (IQ i ) at the position x1 in each period T1 to obtain a plurality of periods. The waveform T1 of FIG. 3 is generated by calculating the phase φ for T1 (a plurality of times). Further, the phase calculation unit 30 applies Equations (1) to (3) to the complex reception signal (IQ n ) at the position x2 at the reference time T2 and the complex reception signal (IQ i ) at the position x2 in each period T2, and a plurality of periods are applied. The waveform T2 of FIG. 3 is generated by calculating the phase φ for T2 (a plurality of times).

位相算出部30において、せん断波の位相φの時間変化を示す変位データが生成されると、速度算出部40は、変位データを時間微分処理して時間微分データを生成する。図3の具体例において、速度算出部40は、図3(1)の波形T1と波形T2をそれぞれ時間微分処理して、図3(2)に示す位相φの時間微分の波形を生成する。   When the phase calculation unit 30 generates the displacement data indicating the time change of the phase φ of the shear wave, the velocity calculation unit 40 performs time differentiation processing on the displacement data to generate time differential data. In the specific example of FIG. 3, the speed calculation unit 40 performs time differentiation processing on the waveform T1 and the waveform T2 of FIG. 3A to generate a time differentiation waveform of the phase φ illustrated in FIG.

図3(2)における波形T1と波形T2は、それぞれ、図3(1)の波形T1と波形T2を時間微分処理して得られる。速度算出部40は、例えば、微分フィルタ等を用いた微分処理により、図3(1)の波形T1と波形T2から、図3(2)の波形T1と波形T2を生成する。なお、図3(1)の波形T1と波形T2に対してローパスフィルタ等を適用してノイズ等を除去してから、微分処理を行うことが望ましい。   The waveform T1 and the waveform T2 in FIG. 3 (2) are obtained by time-differentiating the waveform T1 and the waveform T2 in FIG. 3 (1), respectively. The speed calculation unit 40 generates the waveform T1 and the waveform T2 of FIG. 3 (2) from the waveform T1 and the waveform T2 of FIG. 3 (1) by, for example, differentiation processing using a differential filter or the like. It should be noted that it is desirable to perform differential processing after applying a low-pass filter or the like to the waveforms T1 and T2 in FIG.

そして、速度算出部40は、時間微分データに基づいて、せん断波の速度を算出する。速度算出部40は、図3(2)の波形T1内の特徴時相と波形T2内の特徴時相に基づいて、せん断波の速度を算出する。特徴時相としては、例えば、極大値の時相と極小値の時相とゼロクロスの時相のうちの少なくとも1つの時相が利用される。   Then, the speed calculation unit 40 calculates the shear wave speed based on the time differential data. The velocity calculation unit 40 calculates the shear wave velocity based on the characteristic time phase in the waveform T1 and the characteristic time phase in the waveform T2 in FIG. As the characteristic time phase, for example, at least one time phase among a maximum value time phase, a minimum value time phase, and a zero-cross time phase is used.

図3(2)において、時刻t1と時刻t3は、それぞれ、波形T1と波形T2の極大値(正のピーク)が得られた時相である。また、時刻t2と時刻t5は、それぞれ、波形T1と波形T2のゼロクロスの時相である。また、時刻t4と時刻t6は、それぞれ、波形T1と波形T2の極小値(負のピーク)が得られた時相である。   In FIG. 3 (2), time t1 and time t3 are time phases when the maximum values (positive peaks) of the waveform T1 and the waveform T2 are obtained, respectively. Time t2 and time t5 are the zero-cross time phases of the waveform T1 and the waveform T2, respectively. In addition, time t4 and time t6 are time phases when the minimum values (negative peaks) of the waveform T1 and the waveform T2 are obtained, respectively.

速度算出部40は、時刻t1から時刻t6に基づいて、数4式により、せん断波のX軸方向(図2)の伝搬速度を算出する。数4式において、Vs(P)は、波形T1と波形T2の極大値(正のピーク)に基づく速度であり、Vs(0)は、波形T1と波形T2のゼロクロスに基づく速度であり、Vs(N)は、波形T1と波形T2の極小値(負のピーク)に基づく速度である。なお、Δxは、位置x1と位置x2の距離である。   The speed calculation unit 40 calculates the propagation speed of the shear wave in the X-axis direction (FIG. 2) using Equation 4 based on time t1 to time t6. In Equation 4, Vs (P) is a speed based on the maximum value (positive peak) of the waveform T1 and the waveform T2, and Vs (0) is a speed based on the zero crossing of the waveform T1 and the waveform T2, and Vs (N) is a speed based on the minimum value (negative peak) of the waveform T1 and the waveform T2. Δx is the distance between the position x1 and the position x2.

Figure 2015128554
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速度算出部40において速度Vsが算出されると、表示処理部50は、速度Vsを含んだ表示画像を形成し、その表示画像が表示部52に表示される。例えば、数4式におけるVs(P)とVs(0)とVs(N)のうちの少なくとも1つが表示される。速度Vsとして、Vs(P)とVs(0)とVs(N)の平均値が算出されて表示されてもよい。また、速度Vsと共に、又は、速度Vsに代えて、速度Vsに基づいて組織の硬さに関する指標が算出されて表示されてもよい。例えば、硬さに関する指標として、速度Vsに基づいて、ヤング率E=3ρVs(ρ:密度)が算出されて表示されてもよい。 When the speed calculation unit 40 calculates the speed Vs, the display processing unit 50 forms a display image including the speed Vs, and the display image is displayed on the display unit 52. For example, at least one of Vs (P), Vs (0), and Vs (N) in Expression 4 is displayed. As the speed Vs, an average value of Vs (P), Vs (0), and Vs (N) may be calculated and displayed. Further, an index related to tissue hardness may be calculated and displayed together with the speed Vs or instead of the speed Vs. For example, as an index related to hardness, Young's modulus E = 3ρVs 2 (ρ: density) may be calculated and displayed based on the speed Vs.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.

10 プローブ、12 送信部、14 受信部、20 画像形成部、30 位相算出部、40 速度算出部、50 表示処理部、52 表示部、60 制御部。   10 probe, 12 transmitting unit, 14 receiving unit, 20 image forming unit, 30 phase calculating unit, 40 speed calculating unit, 50 display processing unit, 52 display unit, 60 control unit.

Claims (5)

超音波を送受するプローブと、
せん断波を計測する超音波の送信信号をプローブへ出力する送信部と、
プローブから得られる信号を処理してせん断波を計測する超音波の受信信号を得る受信部と、
前記受信信号に基づいて、複数時相に亘るせん断波の変位を示す変位データを生成する変位計測部と、
前記変位データを時間微分処理して得られる時間微分データに基づいて、せん断波の速度を算出する速度算出部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
A probe for transmitting and receiving ultrasound,
A transmitter that outputs an ultrasonic transmission signal to the probe to measure the shear wave;
A reception unit for obtaining an ultrasonic reception signal for measuring a shear wave by processing a signal obtained from the probe;
Based on the received signal, a displacement measurement unit that generates displacement data indicating shear wave displacement over a plurality of time phases;
Based on the time differential data obtained by time differential processing the displacement data, a speed calculation unit that calculates the speed of the shear wave;
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記変位計測部は、互いに異なる位置から得られる前記受信信号に基づいて、各位置ごとに変位データを生成し、
前記速度算出部は、各位置ごとに前記変位データを時間微分処理して時間微分データを生成し、第一の位置における時間微分データ内の特徴時相と第二の位置における時間微分データ内の特徴時相とに基づいて、せん断波の速度を算出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The displacement measuring unit generates displacement data for each position based on the received signals obtained from different positions,
The speed calculation unit generates time differential data by performing time differential processing on the displacement data for each position, and includes a characteristic time phase in the time differential data at the first position and a time differential data at the second position. Calculate the shear wave velocity based on the characteristic time phase,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記速度算出部は、各位置における時間微分データ内の特徴時相として、極大値の時相と極小値の時相とゼロクロスの時相のうちの少なくとも1つの時相に基づいて、せん断波の速度を算出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The speed calculation unit, as the characteristic time phase in the time differential data at each position, based on at least one of the time phase of the maximum value, the time phase of the minimum value, and the time phase of the zero cross, Calculate speed,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から3のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記変位計測部は、互いに異なる位置から得られる前記受信信号に基づいて、各位置ごとにその位置におけるせん断波の位相の時間変化を示す変位データを生成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The displacement measurement unit generates displacement data indicating temporal changes in the phase of the shear wave at each position based on the received signals obtained from different positions.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から4のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記送信部は、せん断波を発生させる超音波の送信信号を前記プローブへ出力し、これにより発生するせん断波を計測する超音波の送信信号を前記プローブへ出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The transmission unit outputs an ultrasonic transmission signal for generating a shear wave to the probe, and outputs an ultrasonic transmission signal for measuring the shear wave generated thereby to the probe.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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