JP4347954B2

JP4347954B2 - 超音波撮像装置

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Publication number: JP4347954B2
Application number: JP19430299A
Authority: JP
Inventors: 考田中; 浩橋本
Original assignee: Ｇｅヘルスケア・ジャパン株式会社
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP2001017427A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波撮像装置に関し、特に、撮像対象内の３次元領域を超音波ビーム（ｂｅａｍ）により音線順次で走査して投影像を撮像する超音波撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像対象内の３次元領域を超音波ビームにより音線順次で走査（スキャン：ｓｃａｎ）して投影像を撮像する装置は、特開平９−２４３３４２号公報により公知である。この装置は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）をスキャン面に垂直な方向に移動させながら撮像対象内を逐次超音波撮像し、得られた断層像の画像データを音線方向に投影して１スライス当たり１ライン（ｌｉｎｅ）の画像を形成し、このライン画像を形成順に平行に並べて投影像を形成するようにしたものである。
【０００３】
ライン画像を、例えばＢモード（ｍｏｄｅ）画像の最小値投影（ＭｉｎｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）、または、パワードップラ（ｐｏｗｅｒＤｏｐｐｌｅｒ）画像ないしカラードップラ（ｃｏｌｏｒＤｏｐｐｌｅｒ）画像の最大値投影（ＭａｘｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）によって形成することにより、血流ないし血管を超音波プローブ側から眺めた投影画像が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
血管の造影撮像を行う場合、微小気泡（マイクロバブル：ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅ）を主体とする超音波造影剤を注入し、その特有のエコー特性を利用して撮像を行うが、マイクロバブルは超音波によって破壊され易いという性質があるので、１度スキャンしたところは再度スキャンしても十分なエコーを生じない。このため、適切な投影像が得られないことが多いという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、超音波造影剤を用いた投影撮像を効果的に行う超音波撮像装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための第１の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させる超音波送受信手段と、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成する断層像形成手段と、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成するライン画像形成手段と、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する投影像形成手段とを有する超音波撮像装置であって、前記超音波送受信手段に前記スライス領域の移動を実質的に前記スライス領域の厚みに相当する距離ずつ順次に行わせる制御手段を具備することを特徴とする超音波撮像装置である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決するための第２の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させる超音波送受信手段と、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成する断層像形成手段と、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成するライン画像形成手段と、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する投影像形成手段とを有する超音波撮像装置であって、前記スライス領域の移動量を検出する移動量検出手段と、前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるたびに前記超音波送受信手段に前記音線順次の走査を行わせる制御手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。
【０００８】
（３）上記の課題を解決するための第３の観点での発明は、前記制御手段は前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるまでは強度を減じた超音波による音線順次の走査を前記超音波送受信手段に行わせることを特徴とする請求項２に記載の超音波撮像装置である。
【０００９】
（４）上記の課題を解決するための第４の観点での発明は、前記移動量検出手段は前記強度を減じた超音波に対応するエコー受信信号に基づき前記断層像形成手段が互いに異なる時期においてそれぞれ形成した複数の断層像の相互相関に基づいて前記スライス領域の移動量を検出することを特徴とする請求項３に記載の超音波撮像装置である。
【００１０】
（５）上記の課題を解決するための第５の観点での発明は、前記強度を減じた超音波は前記撮像対象内に注入された超音波造影剤を実質的に破壊しない程度の強度を持つことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の超音波撮像装置である。
【００１１】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させ、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成し、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成し、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する超音波撮像方法であって、前記スライス領域の移動を実質的に前記スライス領域の厚みに相当する距離ずつ順次に行うことを特徴とする超音波撮像方法である。
【００１２】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象内のスライス領域を超音波により音線順次で走査してエコーを受信しながら前記スライス領域をその厚み方向に移動させ、前記受信したエコーに基づいて前記スライス領域の断層像を形成し、前記断層像の画像データを前記スライス領域の厚みに垂直な方向に投影して前記スライス領域についてのライン画像を形成し、前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する超音波撮像方法であって、前記スライス領域の移動量を検出し、前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるたびに前記音線順次の走査を行うことを特徴とする超音波撮像方法である。
【００１３】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記検出した移動量が実質的に前記スライス領域の厚みに相当する値になるまでは強度を減じた超音波による音線順次の走査を行うことを特徴とする（７）に記載の超音波撮像方法である。
【００１４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記強度を減じた超音波に対応するエコー受信信号に基づき互いに異なる時期においてそれぞれ形成した複数の断層像の相互相関に基づいて前記スライス領域の移動量を検出することを特徴とする（８）に記載の超音波撮像方法である。
【００１５】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記強度を減じた超音波は前記撮像対象内に注入された超音波造影剤を実質的に破壊しない程度の強度を持つことを特徴とする（８）または（９）に記載の超音波撮像方法である。
【００１６】
（作用）
本発明では、スライス領域の移動を実質的にスライス領域の厚みに相当する距離ずつ順次に行う。あるいは、スライス領域の移動量が実質的にスライス領域の厚みに相当する距離になるたびに投影像撮像用の超音波ビームの走査を行う。これによって常に未スキャン領域がスキャンされ、超音波造影剤から十分なエコーを得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に、超音波撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の超音波撮像装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１８】
本装置の構成を説明する。同図に示すように、本装置は超音波プローブ２を有する。超音波プローブ２は、撮像対象１００に当接されて超音波の送受波に使用される。撮像対象１００は、血管に超音波造影剤１１０が注入されている。超音波造影剤１１０は例えばマイクロバブル等を主体とする造影剤である。以下、超音波造影剤を単に造影剤という。
【００１９】
超音波プローブ２は、図示しない超音波トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｒｒａｙ）を有する。超音波トランスデューサアレイは複数の超音波トランスデューサで構成される。個々の超音波トランスデューサは、例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛（Ｐｂ））セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の圧電材料で構成される。
【００２０】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２の超音波トランスデューサアレイを駆動して超音波ビームを送信し、また、超音波トランスデューサアレイが受波したエコー（ｅｃｈｏ）を受信する。
【００２１】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図に示すように、送受信部６は信号発生ユニット６０２を有する。信号発生ユニット６０２は、パルス（ｐｕｌｓｅ）信号を所定の周期で繰り返し発生して送波ビームフォーマ６０４に入力する。送波ビームフォーマ６０４は入力信号に基づいて送波ビームフォーミング信号を出力する。送波ビームフォーミング信号は、超音波トランスデューサアレイにおいて送信アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を構成する複数の超音波トランスデューサに与える複数のパルス信号であり、個々のパルス信号には超音波ビームの方位および焦点に対応した遅延時間が付与される。以下、送信アパーチャを送波アパーチャという。
【００２２】
送波ビームフォーマ６０４の出力信号は送受切換ユニット６０８を通じて送波アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサに駆動信号として与えられる。駆動信号が与えられた複数の超音波トランスデューサはそれぞれ超音波を発生し、それら超音波の波面合成により所定の方位への送波超音波ビームが形成される。送波超音波ビームは所定の距離に設定された焦点に収束する。
【００２３】
送波超音波のエコーが、超音波プローブ２の受信アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサでそれぞれ受波される。以下、受信アパーチャを受波アパーチャという。複数の超音波トランスデューサが受波した複数のエコー受波信号は、送受切換ユニット６０８を通じて受波ビームフォーマ６１０に入力される。受波ビームフォーマ６１０は、エコー受信音線の方位およびエコー受信の焦点に対応した遅延を個々のエコー受波信号に付与して加算し、所定の音線および焦点に合致したエコー受信信号を形成する。
【００２４】
エコー受信信号はフィルタ６１２によってフィルタリングされ、所定の周波数成分が抽出される。所定の周波数成分とは、例えば、送波超音波の基本周波数の２倍の周波数を持つ成分すなわち第２高調波成分である。これによって、造影剤１１０に特有のエコー信号が抽出される。
【００２５】
なお、フィルタ６１２が抽出する周波数成分は第２高調波に限るものではなく、３次以上の高調波成分、または、基本周波数より周波数が低いサブハーモニクス成分、あるいは、いわゆる誘発音響放射（ｓＡＥ：ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎ）成分等、マイクロバブルに特有のエコー成分を抽出するものであって良い。
【００２６】
送波ビームフォーマ６０４は、送波超音波ビームの方位を順次切り換えることにより音線順次の走査を行う。受波ビームフォーマ６１０は、受波音線の方位を順次切り換えることにより音線順次の受波の走査を行う。これにより、送受信部６は例えば図３に示すような走査を行う。すなわち、放射点２００からｚ方向に延びる超音波ビーム２０２が扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒｓｃａｎ）を行う。２次元領域２０６は、本発明におけるスライス領域の実施の形態の一例である。
【００２７】
送波および受波のアパーチャを超音波トランスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順次移動させることにより、例えば図４に示すような走査を行うことができる。すなわち、放射点２００からｚ方向に発する超音波ビーム２０２が直線的な軌跡２０４上を移動することにより、矩形状の２次元領域２０６がｘ方向に走査され、いわゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａｒｓｃａｎ）が行われる。
【００２８】
なお、超音波トランスデューサアレイが、超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたいわゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘａｒｒａｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な信号操作により、例えば図５に示すように、超音波ビーム２０２の放射点２００が円弧状の軌跡２０４上を移動して扇面状の２次元領域２０６がθ方向に走査され、いわゆるコンベックススキャンが行えるのはいうまでもない。
【００２９】
超音波ビーム２０２は、これをθ方向（またはｘ方向、以下、θ方向で代表する）に見たとき、例えば図６に示すような厚みを持っている。超音波ビーム２０２の厚みは焦点２２０付近で最も小さくなっており、この部分の厚みｔがスライスの実質的な厚みとなる。スライス厚ｔは、超音波ビーム２０２の収束度によって定まる。超音波ビーム２０２の収束度は超音波プローブ２の前面に設けた音響レンズ（ｌｅｎｓ）等によって定まるので、スライス厚ｔは既知の値となる。
【００３０】
超音波プローブ２はアクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）８に連結されている。アクチュエータ８は、超音波プローブ２をθ走査方向とは直交する方向に移動させるようになっている。この方向をφ方向という。すなわち、アクチュエータ８はφ走査を行うものである。
【００３１】
φ走査は、例えば図７に示すように、超音波プローブ２をθ走査と直交する方向に平行移動させることによって行われる。これによって撮像対象１００の内部の３次元領域３０２が走査される。φ走査は、この他に、例えば図８に示すように、超音波プローブ２をφ方向に揺動させることによって行うようにしても良い。揺動の中心軸は、中心軸３００で示すように、θ走査の音線の発散点２０８を通るようにするのがθ走査とφ走査の角度の原点を一致させる点で好ましい。なお、φ走査は、必ずしもアクチュエータ８によらず、操作者が手動で行うようにしても良い。以上の、超音波プローブ２、送受信部６およびアクチュエータ８からなる部分は、本発明における超音波送受信手段の実施の形態の一例である。
【００３２】
送受信部６はＢモード処理部１０に接続されている。送受信部６から出力される音線ごとのエコー受信信号がＢモード処理部１０に入力される。Ｂモード処理部１０は、図９に示すように対数増幅回路１０２と包絡線検波回路１０４を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数増幅回路１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波回路１０４で包絡線検波し、音線上の造影剤１１０が生じるエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、造影剤１１０に関するＢモード画像データを形成する。
【００３３】
Ｂモード処理部１０は画像処理部１４に接続されている。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力されるデータに基づいてＢモード画像を形成する。また、後述するように、Ｂモード画像に基づいてライン画像を形成し、ライン画像に基づいて投影像を形成する。
【００３４】
画像処理部１４は、図９に示すように、バス（ｂｕｓ）１４０によって接続された音線データメモリ（ｄａｔａｍｅｍｏｒｙ）１４２、ディジタル・スキャンコンバータ（ＤＳＣ：ｄｉｇｉｔａｌｓｃａｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４４、画像メモリ１４６および画像処理プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４８を備えている。
【００３５】
Ｂモード処理部１０から音線ごとに入力されたＢモード画像データは音線データメモリ１４２に記憶される。撮像対象１００の走査が複数スライスについて順次に行われることにより、音線データメモリ１４２には複数スライスの画像データがそれぞれ記憶される。これによって、音線データメモリ１４２内に音線データ空間が構成される。以下、音線データメモリ１４２に記憶されたスライスごとの画像データを音線データフレーム（ｄａｔａｆｒａｍｅ）という。
【００３６】
ＤＳＣ１４４は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間のデータに変換するものである。これによって、音線データ空間の画像データが物理空間の画像データに変換される。ＤＳＣ１４４によって変換された画像データが画像メモリ１４６に記憶される。すなわち、画像メモリ１４６は物理空間の画像データを記憶する。
【００３７】
画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについて所定のデータ処理を行うものである。画像処理プロセッサ１４８は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。画像処理プロセッサ１４８のデータ処理には投影像を形成するためのデータ処理が含まれる。このデータ処理については後にあらためて説明する。
【００３８】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示する。表示部１６は例えばグラフィック・ディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）等を用いて構成される。
【００３９】
以上の送受信部６、アクチュエータ８、Ｂモード処理部１０、画像処理部１４および表示部１６は制御部１８に接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御する。制御部１８には、また、被制御の各部から例えば報知信号等各種の信号が入力される。制御部１８による制御の下で超音波撮像が実行される。制御部１８は、本発明における制御手段の実施の形態の一例である。
【００４０】
制御部１８は、送受信部６およびアクチュエータ８を制御することにより、θ走査とφ走査を協調して行わせ、θ走査の１スキャンごとにφ走査を１ピッチ（ｐｉｔｃｈ）進めるようになっている。φ走査の１ピッチは、スライス厚ｔに等しい。このようなφ走査により、撮像対象１００内で隣り合う複数のスライスが重複せずに順番に走査される。
【００４１】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やその他の操作具を備えた操作パネル（ｐａｎｅｌ）で構成される。
【００４２】
図１１に、投影像形成に関わる画像処理プロセッサ１４８のブロック図を示す。同図に示すように、画像処理プロセッサ１４８は、断層像形成ユニット（ｕｎｉｔ）４８２、ライン画像形成ユニット４８４および投影像形成ユニット４８６を有する。これら各ユニットは、例えばコンピュータプログラム（ｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｇｒａｍ）等によって実現される。
【００４３】
断層像形成ユニット４８２は、本発明における断層像形成手段の実施の形態の一例である。ライン画像形成ユニット４８４は、本発明におけるライン画像形成手段の実施の形態の一例である。投影像形成ユニット４８６は、本発明における投影像形成手段の実施の形態の一例である。
【００４４】
断層像形成ユニット４８２はＤＳＣ１４４の機能を含んでおり、音線データメモリ１４２から読み出した音線データに基づいて、造影剤１１０の断層像すなわちＢモード画像を形成する。このＢモード画像から、ライン画像形成ユニット４８４がライン画像を形成する。ライン画像の形成を図１２によって説明する。
【００４５】
θ走査によって例えば図１２に示すような断層像９０ｉが得られたとし、この断層像９０ｉに血管断面像９２ｉが含まれるとする。血管断面像９２ｉは、造影剤１１０のエコーによるもので信号強度の強い部分となる。
【００４６】
ライン画像形成ユニット４８４は、断層像９０ｉの画像データについてｚ方向への最大値投影を行い、ライン画像９３ｉを求める。ライン画像９３ｉは、投影面９４０にける１次元画像となる。
【００４７】
次のスライスの断層像９０ｊが得られたときも、同様にしてライン画像９３ｊを求める。以下同様に、引き続く断層像９０ｋ，…が得られるたびに、ｚ方向の最大値投影によるライン画像９３ｋ，…を逐次求める。
【００４８】
投影像形成ユニット４８６は、これらライン画像９３ｉ，ｊ，ｋ，…をスキャンの順番に平行に並べて投影像を形成する。形成された投影像は血管９２０の像を投影面９４０に投影した画像となり、例えば図１３に示すように、血管９２０の走行状態を超音波プローブ２側から見た像となる。
【００４９】
なお、画像データの投影は、スライス面上に設定した適宜の関心領域に属する画像データのみについて行うようにしても良い。これは、例えば体内の所望の深さ範囲に位置する血管のみを投影する点で好ましい。
【００５０】
本装置の動作について説明する。操作者はアクチュエータ８に連結された超音波プローブ２を撮像対象１００の所望の箇所に位置決めし、操作部２０を操作して撮像を行わせる。以下、制御部１８による制御の下で、撮像が遂行される。
【００５１】
送受信部６は超音波プローブ２を通じて音線順次で撮像対象１００の内部をθ走査して逐一そのエコーを受信する。Ｂモード処理部１０はエコー受信信号に基づいてＢモード画像データを音線ごとに求める。
【００５２】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力される音線ごとのＢモード画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。φ走査の進行につれて、例えば図１４に概念的に示すように、３次元領域３０２の複数のスライス９００〜９１０が順次に走査され、それらの画像データを記憶した複数の音線データフレームが順次音線データメモリ１４２内に形成される。３次元領域３０２には血管９２０が含まれる。血管９２０中には造影剤１１０が存在する。
【００５３】
このような音線データに基づいて、断層像形成ユニット４８２が複数のスライス９００〜９１０の断層像を形成する。複数の断層像に基づいて、ライン画像形成ユニット４８４がライン画像を形成し、それに基づいて投影像形成ユニット４８６が投影像を形成する。
【００５４】
このような投影像を表示部１６に表示することにより、表示画面には例えば図１５に示すように、超音波プローブ２のφ走査の進行につれて、画面の上から下に向けて血管９２０の走行状態が次第に写し出されて行く。
【００５５】
φ走査が画面の表示範囲に相当する範囲を越えた後は、図１６に示すように表示画像が上方にスクロールされ、新たな画像が画面の下端から出現するとともに、画面の上端から旧い画像が退出して行く。
【００５６】
ここで、θ走査とφ走査を協調して行わせ、撮像対象１００内で重複せずに隣り合う複数のスライスを順番にスキャンするようにしているので、各スライスはいずれも初めてスキャンされるものとなる。したがって、いずれのスライスにおいても造影剤１１０から十分なエコーを得ることができる。これによって、造影剤を用いた投影撮像を適切に行うことができる。
【００５７】
図１７に、超音波撮像装置のブロック図を示す。本装置は、本発明の超音波撮像装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００５８】
図１７において、図１に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置では、アクチュエータ８が超音波プローブ２のφ走査を連続的に行うようになっている。φ走査の速度は一定である必要はない。アクチュエータ８は移動距離検出器８２を備えている。移動距離検出器８２は、本発明における移動量検出手段の実施の形態の一例である。移動距離検出器８２は、アクチュエータ８による超音波プローブ２のφ走査の移動距離を検出して制御部１８に報知する。
【００５９】
制御部１８は、移動距離検出器８２が検出した超音波プローブ２のφ走査の移動距離がスライス厚ｔに相当する距離になるたびに送受信部６にθ走査を行わせる。これによって、撮像対象１００内で重複せずに隣り合う複数のスライスを順番にスキャンすることができ、図１に示した装置と同様に、造影剤を用いた投影撮像を効果的に行うことができる。
【００６０】
図１８に、超音波撮像装置のブロック図を示す。本装置は、本発明の超音波撮像装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６１】
図１８において、図１に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置でも、アクチュエータ８が超音波プローブ２のφ走査を連続的に行う。φ走査の速度は一定である必要はない。
【００６２】
本装置では、さらに、制御部１８により送受信部６の送波超音波の強度を強弱の２段階に切り換えるようにしている。弱い送波超音波は造影剤１１０を実質的に破壊しない程度のものである。制御部１８は、強い超音波によるスキャンを１回行わせた後は、しばらく弱い超音波によるスキャンを行わせ、後述する条件が成立する状態になったときに再び強い超音波によるスキャンを行わせるという動作を繰り返す。
【００６３】
本装置では、画像処理部１４の画像処理プロセッサ１４８は、図１９に示すような構成を有する。同図に示す構成は、相互相関演算ユニット４８８以外は図１１に示したものと同様である。相互相関演算ユニット４８８は、例えばコンピュータプログラム等により実現される。
【００６４】
ここでは、ライン画像形成ユニット４８４は、強い送波超音波でスキャンしたときの断層像に基づいてライン画像を形成するようにしている。なお、送波超音波の強弱は制御部１８から通知される。
【００６５】
相互相関演算ユニット４８８には、断層像形成ユニット４８２から断層像が入力される。相互相関演算ユニット４８８は、弱い超音波で撮像した複数の断層像について相互相関演算を行い、その結果を制御部１８に報知する。なお、送波超音波の強弱は制御部１８から通知される。
【００６６】
φ走査の進行に伴う相互相関演算ユニット４８８の相互相関演算の概念図を図２０に示す。同図に示すように、スライスＳａを強い送波超音波でスキャンしたとすると、次回のスキャンは弱い送波超音波でスキャンする。これにより、スライスＳａからφ方向に少しずれたスライスＳｂが弱い送波超音波でスキャンされる。スライスＳｂはスライスＳａと重複する部分が多く、そこでは血管９２０中の造影剤１１０が前回の強い送波超音波によって破壊されあらかた消滅している。このようなスライスＳｂの断層像が相互相関演算ユニット４８８に先ず入力される。
【００６７】
次のスキャンも弱い送波超音波で行われる。このとき、スライスＳｂからφ方向に少しずれたスライスＳｃがスキャンされる。このスライスＳｃの断層像が相互相関演算ユニット４８８に入力される。
【００６８】
相互相関演算ユニット４８８は、スライスＳｂの断層像に対するスライスＳｃの断層像の相互相関を求める。スライスＳｃはスライスＳｂと重複する部分が多いので２つの断層像については高い相関が得られる。
【００６９】
その次のスキャンも弱い送波超音波で行われる。これにより、スライスＳｃからφ方向に少しずれた図示しないスライスＳｄがスキャンされる。このスライスＳｄの断層像が相互相関演算ユニット４８８に入力される。
【００７０】
相互相関演算ユニット４８８は、スライスＳｂの断層像に対するスライスＳｄの断層像の相互相関を求める。スライスＳｄはスライスＳｂと重複する部分がまだ多いので比較的高い相関が得られる。この繰り返しにより、スライスＳｂの断層像と順次に得られる各断層像との相互相関を求めて行く。
【００７１】
やがて、φ方向の移動距離がスライス厚ｔに相当する距離になり、スライスＳｊの断層像との相互相関が求められる。スライスＳｊでは造影剤１１０は大部分が実質的に未破壊である。このためスライスＳｊの断層像はスライスＳｂの断層像との相関が極めて低くなる。
【００７２】
制御部１８は各回の相関演算結果を監視しており、相関値が所定の閾値を割り込んだことをもって、φ走査の移動距離がスライス厚ｔ相当の距離に達したとする。相互相関演算ユニット４８８および制御部１８からなる部分は、本発明における移動量検出手段の実施の形態の一例である。
【００７３】
この状態になったとき、制御部１８はその次のスキャンを強い送波超音波で行わせる。これによりスライスＳｊからφ方向に少しずれたスライスＳｋが強い送波超音波でスキャンされる。スライスＳｋでは造影剤１１０が未破壊の状態で存在するので、強い送波超音波により適正な造影撮像を行うことができる。
【００７４】
スライスＳｋの断層像に基づきライン画像形成ユニット４８４がライン画像を形成し、投影像形成ユニット４８６がこのライン画像をスライスＳａについてのライン画像と並べて投影像を形成する。以上の動作の繰り返しにより撮像を遂行する。投影像は造影剤１１０が確実に存在するスライスの断層像に基づいて形成されるので、品質の良い投影像を得ることができる。
【００７５】
以上、超音波プローブを機械的に変位させて３次元領域をスキャンする例について説明したが、３次元領域のスキャンはそれに限るものではなく、例えば超音波トランスデューサの２次元アレイを備えた超音波プローブにより、電子的に行うようにしても良いのはもちろんである。
【００７６】
また、断層像をｚ方向に投影した投影像を形成する例で説明したが、投影方向はθないしｘ方向としても良く、要するにスライスの厚みに垂直な方向であって良い。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、超音波造影剤を用いた投影撮像を効果的に行う超音波撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置の送受信部のブロック図である。
【図３】図２に示した送受信部による音線走査の概念図である。
【図４】図２に示した送受信部による音線走査の概念図である。
【図５】図２に示した送受信部による音線走査の概念図である。
【図６】超音波ビームの概念図である。
【図７】図１に示した装置によるφ走査の概念図である。
【図８】図１に示した装置によるφ走査の概念図である。
【図９】図１に示した装置のＢモード処理部のブロック図である。
【図１０】図１に示した装置の画像処理部のブロック図である。
【図１１】図１０に示した画像処理プロセッサのブロック図である。
【図１２】図１１に示したライン画像形成ユニットによるライン画像形成の概念図である。
【図１３】図１１に示した投影像形成ユニットによる投影像形成の概念図である。
【図１４】図１に示した装置による複数スライス走査の概念図である。
【図１５】図１に示した装置による投影像表示の概念図である。
【図１６】図１に示した装置による投影像表示の概念図である。
【図１７】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図１９】図１８に示した装置における画像処理プロセッサのブロック図である。
【図２０】図１８に示した装置によるφ走査の概念図である。
【符号の説明】
２超音波プローブ
６送受信部
８アクチュエータ
１０Ｂモード処理部
１４画像処理部
１６表示部
１８制御部
２０操作部
１００撮像対象
１４０バス
１４２音線データメモリ
１４４ＤＳＣ
１４６画像メモリ
１４８画像処理プロセッサ
４８２断層像形成ユニット
４８４ライン画像形成ユニット
４８６投影像形成ユニット
４８８相互相関演算ユニット

Claims

造影剤が注入された撮像対象に対して超音波プローブから送波される超音波ビームを２次元領域上で走査して断層像を形成するとともに前記超音波プローブを徐々に動かして前記断層像の厚み方向において位置が異なる複数の断層像を形成することにより、前記超音波ビームの３次元領域の走査を実行する超音波撮像装置であって、
前記超音波プローブは、前記造影剤のバブルを破壊する強度が大きい超音波ビームと前記造影剤のバブルを破壊しない強度が小さい超音波ビームとを送波し、
前記撮像対象から受信したエコーに基づいて前記２次元領域の断層像を形成する断層像形成手段と、
前記強度が小さい超音波ビームを送波して形成された２つの断層像について相互相関演算を行う演算手段と、
前記強度が大きい超音波ビームを送波して形成された断層像の画像データを一定方向に投影して前記断層像についてのライン画像を形成するライン画像形成手段と、
前記ライン画像をその形成順に平行に並べて投影像を形成する投影像形成手段と、
前記強度が大きい超音波ビームを送波して断層像を形成する次に、前記強度が小さい超音波ビームを送波して第１の断層像を形成し、前記超音波プローブを動かして、前記強度が小さい超音波ビームを送波して第２の断層像を形成し、第１及び第２の断層像について相互相関演算を行った結果、所定値以下の相関であった場合には、前記超音波プローブを動かした位置で前記強度が大きい超音波ビームを送波して断層像を形成し、所定値を超える相関であった場合には、さらに前記超音波プローブを動かして、前記強度が小さい超音波ビームを送波して第３の断層像を形成し、第１及び第３の断層像について相互相関演算を行う、ことを繰り返す制御手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。
請求項１に記載の超音波撮像装置において、
前記超音波ビームが走査される２次元領域は、セクタ超音波プローブのセクタスキャンによるもの、リニアアレイ超音波プローブのリニアスキャンによるもの、又は、コンベックスアレイ超音波プローブのリニアスキャンによるものであることを特徴とする超音波撮像装置。
請求項１又は請求項２に記載の超音波撮像装置において、
前記超音波ビームが走査される３次元領域は、前記超音波プローブを前記断層像の厚み方向に平行に動かすことによるもの、又は、前記超音波プローブを前記２次元領域の走査方向を回転軸として揺動させることによるものであることを特徴とする超音波撮像装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の超音波撮像装置において、
前記超音波プローブを動かすアクチュエータを具備することを特徴とする超音波撮像装置。