JP3712510B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灌流パラメータ測定方法、灌流画像生成方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、灌流（臓器の血液の入れ換わり）の活発さの度合いを表す灌流パラメータを測定する灌流パラメータ測定方法、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表す灌流画像を生成する灌流画像生成方法、および、前記灌流画像生成方法を実施しうる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
造影剤として気泡を被検体内に注入し、超音波エコーの信号強度画像を撮像する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、造影剤としての気泡を利用して、灌流の活発さの度合いを測定する技術は知られていない。
また、従来、造影剤としての気泡を利用して、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表す灌流画像を生成する技術は知られていない。
そこで、本発明の目的は、灌流の活発さの度合いを表す灌流パラメータを測定する灌流パラメータ測定方法、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表す灌流画像を生成する灌流画像生成方法、および、前記灌流画像生成方法を実施しうる超音波診断装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、被検体内の測定点に造影剤としての気泡が十分存在する状態で当該測定点からの超音波エコーの信号強度ｇ_k ^-を測定し、その測定のために送信した超音波ビームにより前記気泡を破壊し、時間Ｔ_k 後に前記測定点からの超音波エコーの信号強度ｇ_k ⁺を再び測定し、比較係数ｗを０＜ｗ＜１とするとき、
ｇ_k ⁺≧ｗ・ｇ_k ^-
となるか否かを判定することを、前記時間Ｔ_k を変えながら繰り返して、前記不等式を満たす最短時間Ｔ_kminを求め、その最短時間Ｔ_kminに基づいて灌流の活発さの度合いを表すパラメータを決定することを特徴とする灌流パラメータ測定方法を提供する。
上記第１の観点による灌流パラメータ測定方法では、気泡が存在する状態で信号強度ｇ_k ^-を測定することによって気泡を破壊する。次に、時間Ｔ_k を経過した後、再び、信号強度ｇ_k ⁺を測定する。もし、灌流が活発であるなら、気泡を含んだ血液の流入によって速やかに気泡が補填されるから、比較的短い時間Ｔ_k で信号強度ｇ_k ⁺は信号強度ｇ_k ^-まで回復する。一方、灌流が不活発なら、気泡の補填が遅いから、比較的長い時間Ｔ_k をかけないと信号強度ｇ_k ⁺は信号強度ｇ_k ^-まで回復しない。換言すれば、信号強度ｇ_k ⁺が信号強度ｇ_k ^-の（ｗ×１００）％まで回復してくる最短時間Ｔ_kminは、臓器の血液の入れ換わりが活発なら短くなり、臓器の血液の入れ換わりが不活発なら長くなる。よって、この最短時間Ｔ_kminに基づいて灌流の活発さの度合いを表すパラメータを決めることが出来る。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、被検体内に造影剤としての気泡が十分存在する状態で超音波エコーの信号強度画像ｉ_k ^-を撮像し、その撮像のために送信した超音波ビームにより前記気泡を破壊し、時間Ｔ_k 後に超音波エコーの信号強度画像ｉk⁺を再び撮像し、前記信号強度画像ｉ_k ^-の各画素の信号強度をｇ_k ^-とし、前記信号強度画像ｉ_k ⁺の各画素の信号強度をｇ_k ⁺とし、比較係数ｗを０＜ｗ＜１とするとき、
ｇ_k ⁺≧ｗ・ｇ_k ^-
となるか否かを判定することを、前記時間Ｔ_k を変えながら繰り返して、各画素の信号強度が前記不等式を満たす最短時間Ｔ_kminを求め、その最短時間Ｔ_kminに基づいて灌流画像の各画素の画素値を決定することを特徴とする灌流画像生成方法を提供する。
上記第２の観点による灌流画像生成方法では、信号強度画像の各画素毎に上記第１の観点による灌流パラメータ測定方法を実施することになるから、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表す灌流画像を生成できる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の灌流画像生成方法において、実質的に灌流がされない程度に前記時間Ｔ_k を短くして信号強度画像ｉ_k ⁺’を撮像し、その信号強度画像ｉ_k ⁺’の各画素の画素値と前記灌流画像の画素値とに基づいて灌流画像の各画素の表示値を決定することを特徴とする灌流画像生成方法を提供する。
実質的に灌流がされない程度に時間Ｔ_k を短くすると、造影剤としての気泡が破壊されたままであるから、撮像された信号強度画像ｉ_k ⁺’の画素値は、臓器の構造を表した値となる。一方、灌流画像の画素値は、その部分の灌流の活発さを表している。そこで、両者を基に当該画素の表示値を決定すれば、臓器の構造と灌流の活発さの度合いとを同時に表した画像表示が得られ、患部を的確に視認できるようになる。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成の灌流画像生成方法において、位置の異なる複数の灌流画像を基に灌流３次元画像を生成することを特徴とする灌流画像生成方法を提供する。
灌流３次元画像を利用すれば、灌流の活発さの度合いの３次元分布を認識できるようになる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、被検体内に造影剤として存在する気泡を破壊しうる超音波ビームにより超音波エコーの第１の信号強度画像ｉ_k ^-を撮像し続いて時間Ｔ_k 後に第２の信号強度画像ｉ_k ⁺を撮像する撮像手段と、前記第１の信号強度画像ｉ_k ^-の各画素の信号強度をｇ_k ^-とし，前記第２の信号強度画像ｉ_k ⁺の各画素の信号強度をｇ_k ⁺とし，比較係数ｗを０＜ｗ＜１とするとき，ｇ_k ⁺≧ｗ・ｇ_k ^-となるか否かを判定する判定手段と、前記撮像手段と前記判定手段とにより前記時間Ｔ_k を変えながら前記撮像と前記判定とを繰り返して，各画素の信号強度が前記不等式を満たす最短時間Ｔ_kminを求め，その最短時間Ｔ_kminに基づいて灌流画像の各画素の画素値を決定する画素値決定手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第５の観点による超音波診断装置では、上記第２の観点による灌流画像生成方法を好適に実施することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す発明の実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置の構成図である。
この超音波診断装置１００は、超音波パルスを送信し超音波エコーを受信する超音波探触子１と、走査平面を電子走査して音線信号を取得する送受信制御部２と、前記超音波エコーの信号強度に基づく画像データを生成するＢモード処理部３と、前記超音波エコーのドプラ成分の位相に基づく画像データを生成するＣＦ（Ｃolor Ｆlow）モード処理部４と、前記超音波エコーのドプラ成分のパワーに基づく画像データを生成するＰＤ（Ｐower Doppler）モード処理部５と、全体的な動作の制御を行うと共に前記画像データにより表示画像を生成する中央処理部６と、前記表示画像を表示するＣＲＴ７と、操作者が指示を入力する入力装置８とを有している。
また、前記中央処理部６は、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表す灌流画像を生成する灌流画像生成部９と、灌流画像の画素値を表示値に変換して表示する灌流画像表示部１０と、灌流３次元画像を生成し表示する灌流３Ｄ画像表示部１１とを含んでいる。
【００１１】
図２は、前記灌流画像生成部９により実行される灌流画像生成処理を示すフロー図である。なお、灌流画像生成処理を実行させる前提として、造影剤としての気泡が被検体内に注入されているものとする。
ステップＳ１では、灌流画像の全画素値を“０”に初期化する。
ステップＳ２では、撮像対象の臓器に適したＴｋテーブルを選択する。図３の（ａ）〜（ｃ）に３種類のＴｋテーブルを例示する。これらＴｋテーブルは、ｋ＝０，１，２，…，ｅ（ｋの定義の終値）に対する時間Ｔ_k を定義した表である。時間Ｔ₀ は、当該Ｔｋテーブルに対応する臓器が正常なときに灌流が十分に行われる時間である。また、ｋが大きくなるほど、時間Ｔ_k が長くなっている。例えば、図３の（ａ）は、肝臓に適したＴｋテーブルであり、Ｔ₀ ＝１０秒，Ｔ₁ ＝０．５秒，Ｔ₂ ＝１秒，Ｔ₃ ＝２秒，Ｔ₄ ＝４秒，…というように時間間隔が等比的に長くなるように定義されている。また、図３の（ｂ）のＴｋテーブルでは、時間間隔が等差的に長くなるように定義されている。また、図３の（ｃ）のＴｋテーブルでは、時間間隔が等差的に長くなるが、その差が最初は小さく後は大きくなるように２段階に定義されている。一般的には、灌流が速い臓器に対しては時間間隔が短いＴｋテーブルを選択し、灌流が遅い臓器に対しては時間間隔が長いＴｋテーブルを選択する。
ステップＳ３では、シーケンスカウンタｋの値を“１”に初期化する。
【００１２】
ステップＳ４では、時間Ｔ₀ が経過するのを待ってから、ステップＳ５へ進む。これは、灌流を十分に行わせて、造影剤としての気泡を臓器に十分補填するためである。
ステップＳ５では、第ｋ前画像ｉ_k ^-（Ｂモード画像）を撮像する。
ステップＳ６では、時間Ｔ_k が経過するのを待ってから、ステップＳ７へ進む。
ステップＳ７では、第ｋ後画像ｉ_k ⁺（Ｂモード画像）を撮像する。
【００１３】
ステップＳ８では、第ｋ前画像ｉ_k ^-の各画素の信号強度をｇ_k ^-とし、第ｋ後画像ｉ_k ⁺の各画素の信号強度をｇ_k ⁺とし、比較係数ｗ＝０．９とするとき、
ｇ_k ⁺≧ｗ・ｇ_k ^-
となるか否かを全画素について判定し、前記不等式を満たす画素が見つかれば、その画素に対応する灌流画像の画素の画素値を“ｋ”にする。
ステップＳ９では、ｋ＝ｅなら処理を終了し、そうでないならステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、ｋの値を“１”増加させ、前記ステップＳ４に戻る。
【００１４】
以上により、図４に示すように第１前画像ｉ₁ ^-〜第ｅ後画像ｉ_e ⁺が順に撮像されながら、灌流画像の画素値が決定されていく。
灌流画像の画素値は、当該画素における信号強度が前記不等式を満たす最短時間Ｔ_kminに応じた値であり、灌流の活発さの度合いを示す灌流パラメータになっている。画素値“１”の画素は最も灌流が活発な部位に対応し、画素値が“１”より大きくなるほど灌流が不活発な部位になる。そして、画素値“０”の画素は最も灌流が不活発な部位に当る。
【００１５】
なお、前記ステップＳ５，Ｓ７が撮像手段に相当し、前記ステップＳ８が判定手段および画素値決定手段に相当する。
【００１６】
図５は、前記灌流画像表示部１０により実行される灌流画像表示処理を示すフロー図である。
ステップＤ１では、灌流画像の画素ｋを、カラー表示値Ｍ_R ，Ｍ_G ，Ｍ_B に変換する。例えば、ｋ＝０ならカラー表示値“緑”，ｋ＝１ならカラー表示値“青”，ｋ＝２ならカラー表示値“黄”，ｋ＝３ならカラー表示値“赤”，ｋ＝４ならカラー表示値“橙”，…というように変換する。
ステップＤ２では、次式により灌流画像の表示値Ｍ_R ，Ｍ_G ，Ｍ_B を、合成表示値Ｎ_R ，Ｎ_G ，Ｎ_B に変換する。
Ｎ_R＝（１−α）Ｉ_R＋α・Ｍ_R
Ｎ_G＝（１−α）Ｉ_G＋α・Ｍ_G
Ｎ_B＝（１−α）Ｉ_B＋α・Ｍ_B
ここで、αは重み係数であり、０≦α≦１である。また、Ｉ_R ，Ｉ_G ，Ｉ_B は、造影剤が存在しない状態での画像であり、簡易には第１後画像ｉ₁ ⁺の各画素値ｇ1⁺をグレースケールにより変換した白黒表示値である。
ステップＤ３では、前記合成表示値Ｎ_R ，Ｎ_G ，Ｎ_B により灌流画像を表示する。
【００１７】
例えばα＝１とすれば、図６の（ａ）（ｂ）に示すように、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表すカラー灌流画像が表示される。なお、（ａ）は臓器が正常な灌流能力を有する場合、（ｂ）は臓器が正常な灌流能力を有さない場合である。
また、α＝０．５とすれば、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、灌流の活発さの度合いの２次元分布および臓器の構造が重畳されたカラー灌流画像が表示される。なお、（ａ）は臓器が正常な灌流能力を有する場合、（ｂ）は臓器が正常な灌流能力を有さない場合である。
また、ｋ＝０ならα＝０かつｋ＞０ならα＝１とすれば、灌流がある程度行われた部分では灌流の活発さの度合いの２次元分布を表すカラー灌流画像が表示され、灌流がほとんど行われていない部分では臓器の構造を表す白黒画像が表示される。
【００１８】
そして、灌流パラメータを画素値とする灌流画像および表示値を画素値とする灌流画像の両方または一方は、ディスクやテープに記録され、所望によりプリントアウトされる。
【００１９】
図８は、前記灌流３Ｄ画像表示部１１により実行される灌流３Ｄ画像表示処理を示すフロー図である。
ステップＱ１では、連続した複数の異なる断面位置で、それぞれ灌流画像を得る。
ステップＱ２では、前記複数の灌流画像から灌流３Ｄモデルを作成する。なお、ここで用いる灌流画像は、灌流パラメータを画素値とする灌流画像または表示値を画素値とする灌流画像のいずれでもよい。
ステップＱ３では、灌流３Ｄモデルに対して視線方向に応じたＭＩＰ処理またはレンダリング処理を施し、灌流３Ｄ画像を作成する。
ステップＱ４では、前記灌流３Ｄ画像を表示する。なお、前記ステップＱ２で灌流パラメータを画素値とする灌流画像を用いた場合には、ここで表示値を設定する必要がある。また、前記ステップＱ２で表示値を画素値とする灌流画像を用いた場合でも、ここで表示値を改めて設定し直してもよい。例えば、前記ステップＱ３でＭＩＰ処理を施した場合には、表示値を白黒画像の表示値に設定した方が見やすくなることがある。
【００２０】
以上の超音波診断装置１００によれば、臓器の灌流の活発さの度合い、すなわち、灌流パラメータを定量的に測定でき、その２次元分布を表す灌流画像および３次元分布を表す灌流３Ｄ画像を生成し、表示できる。従って、臓器の疾病を従来と異なった観点で診断できるようになる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の灌流パラメータ測定方法によれば、灌流の活発さの度合いを表す灌流パラメータを定量的に測定することが出来る。
また、本発明の灌流画像生成方法および超音波診断装置によれば、灌流の活発さの度合いの２次元分布を表す灌流画像を生成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図２】図１の超音波診断装置の灌流画像生成部により実行される灌流画像生成処理を示すフロー図である。
【図３】種々のＴｋテーブルの例示図である。
【図４】信号強度画像の撮像タイミングを示すタイムチャートである。
【図５】図１の超音波診断装置の灌流画像表示部により実行される灌流画像表示処理を示すフロー図である。
【図６】表示された灌流画像の例示図である。
【図７】表示された灌流画像の別の表示態様の例示図である。
【図８】図１の超音波診断装置の灌流３Ｄ画像表示部により実行される灌流３Ｄ画像表示処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
１ 超音波探触子
２ 送受信制御部
３ Ｂモード処理部
６ 中央処理部
７ ＣＲＴ
９ 灌流画像生成部
１０ 灌流画像表示部
１１ 灌流３Ｄ画像表示部
１００ 超音波診断装置

Claims (6)

1. 被検体に造影剤として存在する気泡を破壊しうる超音波ビームにより超音波エコーの第１の信号強度画像ｉk-を撮像し続いて時間Ｔk後に第２の信号強度画像ｉk+を撮像する撮像手段と、
   前記第１の信号強度画像ｉk-の各画素の信号強度をｇk-とし、前記第２の信号強度画像ｉk+の各画素の信号強度をｇk+とし、比較係数を０＜ｗ＜１とするとき、ｇk+≧ｗ・ｇk-となるか否かを判定する判定手段と、
   前記撮像手段と前記判定手段とにより前記時間Ｔkを変えながら前記撮像と前記判定とを繰り返して、各画素の信号強度が前記不等式を満たす最短時間Ｔkminを求め、その最短時間Ｔkminに基づいて灌流画像の各画素の画素値を決定する画素値決定手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記撮像手段と前記判定手段とにより前記時間Ｔkを変えて前記撮像と前記判定とを行うときに、前記判定の後に前記超音波ビームを送波して前記気泡を破壊し、撮像対象となる前記被検体の臓器が正常なときに灌流が十分に行われる時間Ｔ0が経過した後に次の前記撮像と前記判定とを行うことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記第１の信号強度画像ｉk-を撮像した後に前記第２の信号強度画像ｉk+を撮像する時間Ｔkについて、第１回目の撮像から第k回目の撮像を経て最終回である第e回目の撮像に対応して時間Ｔ1から時間Ｔkを経て時間Ｔeまでが１テーブルとして定められており、前記１テーブルとしての時間Ｔkを複数種類備えており、撮像対象となる前記被検体の臓器に合わせて前記複数種類の中から１つの前記時間Ｔkのテーブルが選択されることを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の超音波診断装置において、
   前記画素値決定手段が求めた最短時間Ｔkminに基づいて灌流画像の各画素の色を決定することを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の超音波診断装置において、
   前記撮像手段は、実質的に灌流がされない程度に前記時間Ｔkを短くして信号強度画像ｉk+’を撮像し、
   前記画素値決定手段は、前記信号強度画像ｉk+’の各画素の画素値と前記灌流画像の各画素の画素値とに基づいて前記灌流画像の各画素の表示値を決定することを特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の超音波診断装置において、
   位置の異なる複数灌流画像を基に灌流３次元画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。

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