超声波诊断装置、图像处理装置以及图像处理方法
【专利说明】超声波诊断装置、图像处理装置以及图像处理方法
[0001]本申请主张2013年12月13日申请的日本专利申请号2013-258666的优先权，并在本申请中引用上述日本专利申请的全部内容。
技术领域
[0002]实施方式涉及超声波诊断装置、图像处理装置以及图像处理方法。
【背景技术】
[0003]以往，公知有一种测量生物体组织的硬度，对测量到的硬度的分布进行映像化的弹性成像法(Elastography)。弹性成像法例如被用于诊断肝硬化等生物体组织的硬度根据病变的恶化度而发生变化的疾病。在弹性成像法中，使生物体组织发生位移来对硬度进行评估的方法大致分为以下两种。
[0004]第一种方法是根据由超声波探头(probe)从体表压迫/松开生物体组织时观测到的扫描剖面内的各点的变形的大小，来使相对的硬度可视化的方法。另外，第二种方法是从体表对生物体组织施加声福射力或机械振动来产生基于剪切波(shear wave)的位移，随着时间的经过观察扫描剖面内的各点处的位移，从而求出剪切波的传播速度(propagat1nspeed)，来求出弹性率的方法。在前者的方法中，变形的局部的大小依赖于通过手动使超声波探头活动的大小，与周围比较时进行关心区域相对较硬还是较柔软这一评估。与之相对，在后者的方法中，能够求出关心区域的绝对的弹性率。
[0005]另外，当由于被检体的体运动而发生了位移时，或者当剪切波在组织内反射/折射时等，有时不能准确地测量生物体组织的硬度。在这样的情况下，通过弹性成像法映像化后的硬度图像会成为可靠性低的图像。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的课题在于，提供一种能够在超声波图像上表示生物体组织的硬度的可靠性的超声波诊断装置、图像处理装置以及图像处理方法。
[0007]实施方式所涉及的超声波诊断装置具备发送部、接收部、图像生成部、以及显示控制部。发送部使超声波探头发送根据声辐射力使生物体组织发生位移的位移发生用超声波，并使上述超声波探头发送对根据上述位移发生用超声波而发生的规定的扫描区域内的生物体组织的位移进行观测的观测用超声波。接收部根据由上述超声波探头接收到的反射波来生成反射波数据。图像生成部根据上述反射波数据，在多个时相计算出上述扫描区域内的多个位置每一处的位移，分别在上述多个位置决定计算出的位移大致最大的时相，生成对上述多个位置中的所决定的时相大致相同的位置彼此进行表示的图像数据。显示控制部使基于上述图像数据的图像重叠显示在与包含上述扫描区域的区域对应的医用图像上。
[0008]根据实施方式的超声波诊断装置，能够在超声波图像上表示生物体组织的硬度的可靠性。
【附图说明】
[0009]图1是表示第I实施方式所涉及的超声波诊断装置的结构例的框(block)图。
[0010]图2是表示第I实施方式所涉及的硬度图像数据的一个例子的图。
[0011]图3是用于说明第I实施方式所涉及的线图像生成部的处理的图。
[0012]图4是用于说明第I实施方式所涉及的线图像生成部的处理的图。
[0013]图5是表示通过第I实施方式所涉及的显示控制部显示的显示图像的一个例子的图。
[0014]图6是用于说明第I实施方式所涉及的超声波诊断装置的处理步骤的一个例子的流程图(flowchart)。
[0015]图7是表示第2实施方式所涉及的超声波诊断装置的结构例的框图。
[0016]图8是用于说明第2实施方式所涉及的计算部的处理的图。
[0017]图9是用于说明第2实施方式所涉及的计算部的处理的图。
[0018]图10是用于说明第2实施方式所涉及的线图像生成部的处理的图。
[0019]图11是用于说明第3实施方式所涉及的线图像生成部的处理的图。
[0020]图12是表示通过第3实施方式所涉及的显示控制部显示的显示图像的一个例子的图。
[0021]图13是用于说明第4实施方式所涉及的线图像生成部的处理的图。
[0022]图14是表示通过第3实施方式所涉及的显示控制部显示的显示图像的一个例子的图。
[0023]图15是用于针对位移图像数据进行说明的图。
[0024]图16是用于说明对明亮度进行变更的处理的图。
[0025]图17是用于说明作为非显示的处理的图。
[0026]图18是用于针对各种参数(parameter)的评估进行说明的图。
[0027]图19是用于针对推动脉冲(push pulse)的发送位置以及观测方向的显示进行说明的图。
[0028]图20是用于针对并列显示进行说明的图。
[0029]图21是表示当进行并列显示时显示于显示器的显示图像的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图，说明实施方式所涉及的超声波诊断装置、图像处理装置以及图像处理方法。
[0031](第I实施方式)
[0032]首先，针对第I实施方式所涉及的超声波诊断装置的结构进行说明。图1是表示第I实施方式所涉及的超声波诊断装置的结构例的框图。如图1所示，第I实施方式所涉及的超声波诊断装置10具有装置主体100、超声波探头101、输入装置102、显示器(monitor) 103。
[0033]超声波探头101具有多个振子(例如，压电振子)，这些多个振子根据从后述的装置主体100所具有的发送部110供给的驱动信号来产生超声波。另外，超声波探头101所具有的多个振子接收来自被检体P的反射波并转换成电信号。另外，超声波探头101具有被设置于振子的匹配层和防止超声波从振子向后方传播的背衬材料等。
[0034]当从超声波探头101向被检体P发送超声波时，被发送的超声波被被检体P的体内组织中的声阻抗(impedance)的不连续面依次反射，作为反射波信号由超声波探头101所具有的多个振子接收。所接收的反射波信号的振幅依赖于超声波被反射的不连续面中的声阻抗之差。其中，所发送的超声波脉冲被移动的血流或心脏壁等表面反射时的反射波信号由于多普勒(Doppler)效应而依赖于移动体相对于超声波发送方向的速度分量，并接受频移。
[0035]此外，第I实施方式还能够适用于图1所示的超声波探头101是多个压电振子以一列配置的一维超声波探头的情况、或是以一列配置的多个压电振子机械摆动的一维超声波探头的情况、或是多个压电振子以栅格状二维地配置的二维超声波探头的情况的任一种情况。
[0036]输入装置102具有鼠标(mouse)、键盘(keyboard)、按钮(button)、面板开关(panel switch)、触摸指令屏(touch command screen)、脚踏开关(footswitch)、轨迹球(trackball)、操作杆(joystick)等，接受来自超声波诊断装置10的操作者的各种设定要求，对装置主体100转送所接受的各种设定要求。
[0037]显示器103显示用于超声波诊断装置10的操作者使用输入装置102来输入各种设定要求的⑶I (Graphical User Interface)，或者显示在装置主体100中生成的超声波图像数据等。
[0038]装置主体100是根据超声波探头101接收到的反射波信号来生成超声波图像数据的装置，如图1所示，具有发送部110、接收部120、信号处理部130、图像生成部140、图像存储器150、内部存储部160、控制部170。
[0039]发送部110控制超声波发送中的发送指向性。具体而言，发送部110具有速率脉冲(rate pulser)发生器、发送延迟部、以及发送脉冲发生器等，向超声波探头101供给驱动信号。速率脉冲发生器以规定的速率频率(PRF:Pulse Repetit1n Frequency)反复产生用于形成发送超声波的速率脉冲。速率脉冲通过经过发送延迟部而以具有不同的发送延迟时间的状态向发送脉冲发生器施加电压。即，发送延迟部对速率脉冲发生器所发生的各速率脉冲赋予将从超声波探头101发生的超声波会聚成束状并为了决定发送指向性所需的每个振子的发送延迟时间。发送脉冲发生器以基于该速率脉冲的定时(timing)，对超声波探头101施加驱动信号(驱动脉冲)。发送方向或者发送延迟时间被存储于后述的内部存储部160，发送部110参照内部存储部160来控制发送指向性。
[0040]驱动脉冲在从发送脉冲发生器经由线缆(cable)被传递到超声波探头101内的振子之后，在振子中从电信号转换成机械振动。该机械振动在生物体内部作为超声波被发送。按每个振子而具有不同的发送延迟时间的超声波被会聚，沿规定方向传播。发送延迟部通过使对各速率脉冲赋予的发送延迟时间变化，来任意地调整从振子面起的发送方向。发送部110通过控制超声波束(beam)的发送所使用的振子的数量以及位置(发送开口)、和与构成发送开口的各振子的位置对应的发送延迟时间，来赋予发送指向性。例如，发送部110的发送延迟电路通过对脉冲发生器(pulser)电路所发生的各速率脉冲赋予发送延迟时间，来控制超声波发送的深度方向上的会聚点(发送焦点(focus))的位置。
[0041]其中，发送部110为了根据后述的控制部170的指示执行规定的扫描序列而具有能够瞬间变更发送频率、发送驱动电压等的功能。尤其是，发送驱动电压的变更由能够瞬间切换其值的线性放大器(I inear-amp)型的发送电路、或者电切换多个电源单元的机构来实现。
[0042]超声波探头101发送的超声波的反射波在到达超声波探头101内部的振子之后，在振子中从机械振动被转换成电信号(反射波信号)，并向接收部120输入。
[0043]接收部120控制超声波接收中的接收指向性。具体而言，接收部120具有前置放大器(pre-amp)、A/D转换部、接收延迟部以及加法部等，对超声波探头101接收到的反射波信号进行各种处理来生成反射波数据。前置放大器将反射波信号按每个信道(channel)放大并进行增益(gain)校正处理。A/D转换部对增益校正后的反射波信号进行A/D转换，接收延迟部对每个信道赋予为了决定接收指向性所需的接收延迟时间。加法部对将赋予了接收延迟时间的反射波信号(数字(digi tal)信号)相加，生成反射波数据。通过加法器的加法处理，来自与反射波信号的接收指向性对应的方向的反射分量被强调。接收方向或者接收延迟时间被存储于后述的内部存储部160，接收部120参照内部存储部160，来控制接收指向性。此外，第I实施方式所涉及的接收部120也能够进行并列同时接收。
[0044]信号处理部130对接收部120根据反射波信号生成的反射波数据进行各种信号处理。信号处理部130对从接收部120接收到的反射波数据进行对数放大、包络线检波处理等，生成每个采样(sample)点(观测点)的信号强度由辉度的明亮度来表现的数据(B模式数据(mode data))。
[0045]另外，信号处理部130根据从接收部120接收到的反射波数据，生成在扫描区域内的各扫描点提取出移动体的基于多普勒效应的运动信息的数据(多普勒数据)。具体而言，信号处理部130生成在各采样点提取出平均速度(average veloci ty)、方差值、能量值等的多普勒数据作为移动体的运动信息。在此，移动体例如是指血流、心壁等组织、造影剂。
[0046]在此，第I实施方式所涉及的超声波诊断装置10是测量生物体组织的硬度，能够执行对测量到的硬度的分布进行映像化的弹性成像法的装置。具体而言，第I实施方式所涉及的超声波诊断装置10是通过赋予声辐射力来使生物体组织发生位移，从而能够执行弹性成像法的装置。
[0047]S卩，第I实施方式所涉及的发送部110使超声波探头101发送通过由声辐射力产生的剪切波而发生位移的推动脉冲(push pulse)(位移发生用突发波)。而且，第I实施方式所涉及的发送部110分别利用扫描区域内的多条扫描线从超声波探头101发送多次对基于推动脉冲而发生的位移进行观测的观测用脉冲。为了在扫描区域内的各采样点观测基于推动脉冲而发生的剪切波的传播速度而发送观测用脉冲。通常，观测用脉冲对扫描区域内的各扫描线发送多次(例如，100次)。接收部120根据由扫描区域内的各扫描线发送的观测用脉冲的反射波信号生成反射波数据。其中，推动脉冲是位移发生用超声波的一个例子。另外，观测用脉冲是观测用超声波的一个例子。
[0048]换言之，发送部110从超声波探头发送根据声辐射力使生物体组织发生位移的位移发生用超声波，从上述超声波探头发送对根据位移发生用超声波而发生的规定的扫描区域内的生物体组织的位移进行观测的观测用超声波。另外，接收部120根据由超声波探头接收到的反射波来生成反射波数据。
[0049]而且，信号处理部130对由扫描区域内的各扫描线多次发送的观测用脉冲的反射波数据进行分析来计算表示扫描区域的硬度的分布的硬度分布信息。具体而言，信号处理部130通过在各采样点测量由推动脉冲发生的剪切波的传播速度，来生成扫描区域的硬度分布信息。
[0050]例如，信号处理部1