特許 6243249 超音波診断装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6243249

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】超音波診断装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/08 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/08

【請求項の数】10

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-29629(P2014-29629)

(22)【出願日】2014年2月19日

(65)【公開番号】特開2015-150379(P2015-150379A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】300019238

【氏名又は名称】ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(72)【発明者】

【氏名】谷川 俊一郎

(72)【発明者】

【氏名】松永 篤子

【審査官】 森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５１２０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１５９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００−８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体の生体組織に対する超音波のプッシュパルスの送信と、該プッシュパルスによって前記生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための複数の検出用超音波パルスの同一音線における送信とが、交互に繰り返されるよう超音波プローブを制御する機能と、
前記検出用超音波パルスが送信される音線上に設定された全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されたか否かを判定する判定機能と、
をプログラムにより実行するプロセッサーを備え、
前記超音波プローブを制御する機能は、前記判定機能により前記全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されたと判定されるまで、または前記判定機能により前記全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されていないと判定されなおかつ前記検出用超音波パルスが前記音線において所定の回数送信されるまで、前記音線において前記検出用超音波パルスが送信されるよう前記超音波プローブを制御する機能である、ことを特徴とする超音波診断装置。

【請求項2】

前記プロセッサーは、前記全ての検出点において前記せん断弾性波が検出された後又は前記全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されていないと判定されなおかつ前記検出用超音波パルスが前記音線において所定の回数送信された後に、前記音線とは異なる音線において複数の前記検出用超音波パルスの送信が開始されるよう前記プログラムによって前記超音波プローブを制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記プロセッサーは、前記音線とは異なる音線における前記検出用超音波パルスの送信が開始される前に、前記プッシュパルスが送信されるよう前記プログラムによって前記超音波プローブを制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記検出用超音波パルスのエコー信号に基づいて、前記生体組織の弾性に関する計測値を算出する計測値算出機能のプログラムを実行するプロセッサーを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記計測値に応じた表示形態を有する二次元の弾性画像が表示される表示部を備えることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記検出用超音波パルスは、前記二次元の弾性画像が表示される二次元領域に送信されることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記二次元領域における異なる音線上に前記検出用超音波パルスが送信されるように、前記プッシュパルスと、該プッシュパルスに対応する前記検出用超音波パルスとの交互の送信が繰り返されることを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

前記計測値算出機能は、前記検出用超音波パルスのエコー信号に基づいて、前記せん断弾性波の伝搬速度を算出する伝搬速度算出機能であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記計測値算出機能は、前記検出用超音波パルスのエコー信号に基づいて算出された前記せん断弾性波の伝搬速度に基づいて、生体組織の弾性値を算出する弾性値算出機能であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

被検体の生体組織に対する超音波のプッシュパルスの送信と、該プッシュパルスによって前記生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための複数の検出用超音波パルスの同一音線における送信とが、交互に繰り返されるよう超音波プローブを制御する機能と、
前記検出用超音波パルスが送信される音線上に設定された全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されたか否かを判定する判定機能と、
を超音波診断装置のプロセッサーに実行させるプログラムであって、
前記超音波プローブを制御する機能は、前記判定機能により前記全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されたと判定されるまで、または前記判定機能により前記全ての検出点において前記せん断弾性波が検出されていないと判定されなおかつ前記検出用超音波パルスが前記音線において所定の回数送信されるまで、前記音線において前記検出用超音波パルスが送信されるよう前記超音波プローブを制御する機能である、ことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波のプッシュパルスによって生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための検出用超音波パルスを送信する超音波診断装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

生体組織に対して、超音波プローブから音圧の高い超音波パルス（プッシュパルス）を送信して、生体組織の弾性を計測する弾性計測手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。より詳細には、プッシュパルスによって生体組織に生じたせん断弾性波（ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ）を検出用超音波パルスによって検出して、せん断弾性波の伝搬速度や生体組織の弾性値を算出している。そして、算出値に応じた色などを有する弾性画像が表示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１００９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、二次元の弾性画像を表示させる場合においては、弾性画像が表示される二次元の関心領域において、複数音線分の検出用超音波パルスの送受信が行なわれる。しかし、一回のプッシュパルスの送信で、二次元の関心領域内の全ての音線において、せん断弾性波を検出することは困難な場合がある。そこで、一フレーム分の弾性画像を得るために、プッシュパルスの送信と検出用超音波パルスの送受信とが交互に繰り返されることにより、前記関心領域内の全ての音線についてせん断弾性波を検出している。

【0005】

また、二次元の弾性画像を表示させるためには、一音線上の複数点においてせん断弾性波を検出する必要がある。そこで、検出用超音波パルスの送受信は、同一音線上において複数回行なわれている。

【0006】

一音線における検出用超音波パルスの送受信回数は、予め設定された固定値である。従って、一音線上の全ての点においてせん断弾性波が検出された後においても、検出用超音波パルスの送受信が行われることがある。この場合、音響的にも時間的にも無駄な検出用超音波パルスの送受信が行われていることになる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、被検体の生体組織に対する超音波のプッシュパルスの送信と、このプッシュパルスによって前記生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための複数の検出用超音波パルスの同一音線における送信とが、交互に繰り返されるよう超音波プローブを制御するプログラムであって、前記検出用超音波パルスが送信される音線上における所定数の検出点において前記せん断弾性波が検出されるまで、前記音線において前記検出用超音波パルスが送信されるよう前記超音波プローブを制御するプログラムを実行するプロセッサーを備えることを特徴とする超音波診断装置である。

【発明の効果】

【0008】

上記一の観点の発明によれば、前記検出用超音波パルスが送信される音線上における所定数の検出点において前記せん断弾性波が検出されるまで、前記音線において検出用超音波パルスが送信される。従って、前記音線上における所定数の検出点において前記せん断弾性波が検出されると、前記音線における検出用超音波パルスの送信が終了になるので、無駄な検出用超音波パルスの送信が行われることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態の一例である超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】エコーデータ処理部の構成を示すブロック図である。

【図3】表示制御部の構成を示すブロック図である。

【図4】Ｂモード画像及び弾性画像が表示された表示部を示す図である。

【図5】Ｂモード画像に関心領域が設定された表示部を示す図である。

【図6】弾性画像を表示させるための処理を示すフローチャートである。

【図7】プッシュパルスの送信と、プッシュパルスによって生じたせん断弾性波とを説明する図である。

【図8】プッシュパルスの送信に対応する検出用超音波パルスの送受信を説明する図である。

【図9】せん断弾性波の検出点を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４、表示制御部５、表示部６、操作部７、制御部８、記憶部９を備える。

【0011】

前記超音波プローブ２は、本発明における超音波プローブの実施の形態の一例であり、被検体の生体組織に対して超音波を送信する。この超音波プローブ２により、生体組織にせん断弾性波を生じさせるための超音波パルス（プッシュパルス）が送信される。また、前記超音波プローブ２により、せん断弾性波を検出するための検出用超音波パルスが送信され、そのエコー信号が受信される。

【0012】

前記検出用超音波パルスの送受信は、後述する関心領域Ｒ内の複数の音線において行われる。後述するように、前記プッシュパルスが一回送信された後に、一音線における前記検出用超音波パルスの送受信が行われる。前記プッシュパルスの送信と前記検出用超音波パルスの送受信は、交互に繰り返される。また、プッシュパルスが一回送信された後に、一音線において前記検出用超音波パルスが複数回送受信される。

【0013】

さらに、前記超音波プローブ２により、Ｂモード画像を作成するためのＢモード画像用超音波パルスが送信され、そのエコー信号が受信される。

【0014】

前記送受信ビームフォーマ３は、前記制御部８からの制御信号に基づいて、前記超音波プローブ２を駆動させて所定の送信パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を有する前記各種の超音波パルスを送信させる。また、送受信ビームフォーマ３は、超音波のエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行なう。

【0015】

前記エコーデータ処理部４は、図２に示すように、Ｂモード処理部４１、伝搬速度算出部４２、弾性値算出部４３、判定部４４を有する。前記Ｂモード処理部４１は、前記送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行い、Ｂモードデータを作成する。

【0016】

また、前記伝搬速度算出部４２は、前記送受信ビームフォーマ３から出力された前記検出用超音波パルスのエコーデータに基づいて、前記せん断弾性波の伝搬速度を算出する（伝搬速度算出機能）。また、前記弾性値算出部４３は、プッシュパルスが送信された生体組織の弾性値を、前記伝搬速度に基づいて算出する（弾性値算出機能）。詳細は後述する。前記伝搬速度算出機能及び前記弾性値算出機能は、本発明における計測値算出機能の実施の形態の一例である。また、前記伝搬速度及び前記弾性値は、本発明における生体組織の弾性に関する計測値の実施の形態の一例である。

【0017】

ちなみに、前記伝搬速度のみが算出され、前記弾性値は必ずしも算出されなくてもよい。前記伝搬速度のデータ又は前記弾性値のデータを、弾性データと云うものとする。

【0018】

前記判定部４４は、後述するように、一音線における検出点の全てにおいてせん断弾性波が検出されたか否かを判定する。

【0019】

前記表示制御部５は、図３に示すように、画像表示制御部５１、関心領域設定部５２を有する。前記画像表示制御部５１は、前記Ｂモードデータをスキャンコンバータ（ｓｃａｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換してＢモード画像データを作成し、このＢモード画像データに基づくＢモード画像を前記表示部６に表示させる。また、前記画像表示制御部５１は、前記弾性データをスキャンコンバータによって走査変換して弾性画像データを作成し、この弾性画像データに基づく弾性画像を前記表示部６に表示させる。

【0020】

図４に示すように、前記弾性画像ＥＩは、前記Ｂモード画像ＢＩに設定された関心領域Ｒ内に表示される二次元の画像である。前記弾性画像ＥＩは、前記伝搬速度又は前記弾性値に応じた色を有するカラー（ｃｏｌｏｒ）画像である。前記画像表示制御部５１は、前記Ｂモード画像データ及び前記弾性画像データを合成して合成画像データを作成し、この合成画像データに基づく画像を前記表示部６に表示させる。従って、前記弾性画像ＥＩは、背景のＢモード画像ＢＩが透過する半透明の画像である。

【0021】

前記関心領域Ｒは、前記関心領域設定部５２によって設定される。より詳細には、前記関心領域設定部５２は、操作者による前記操作部７における入力に基づいて、前記関心領域Ｒを設定する。前記関心領域Ｒは、前記検出用超音波パルスの送受信領域である。

【0022】

前記表示部６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。前記操作部７は、特に図示しないが、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）や、トラックボール（ｔｒａｃｋｂａｌｌ）等のポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）などを含んで構成されている。

【0023】

前記制御部８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーである。この制御部８は、前記記憶部９に記憶されたプログラムを読み出し、前記超音波診断装置１の各部を制御する。例えば、前記制御部８は、前記記憶部９に記憶されたプログラムを読み出し、読み出されたプログラムにより、前記送受信ビームフォーマ３、前記エコーデータ処理部４及び前記表示制御部５の機能を実行させる。

【0024】

前記制御部８は、前記送受信ビームフォーマ３の機能のうちの全て、前記エコーデータ処理部４の機能のうちの全て及び前記表示制御部５の機能のうちの全ての機能をプログラムによって実行してもよいし、一部の機能のみをプログラムによって実行してもよい。前記制御部８が一部の機能のみを実行する場合、残りの機能は回路等のハードウェアによって実行されてもよい。

【0025】

なお、前記送受信ビームフォーマ３、前記エコーデータ処理部４及び前記表示制御部５の機能は、回路等のハードウェアによって実現されてもよい。

【0026】

前記記憶部９は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）である。

【0027】

次に、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。先ず、操作者は被検体に対してＢモード用の超音波の送受信を行ない、図５に示すように、エコー信号に基づくＢモード画像ＢＩを表示させる。そして、このＢモード画像ＢＩに関心領域Ｒを設定する。この関心領域Ｒは、弾性画像を表示させたい領域に設定される。

【0028】

次に、操作者は、前記操作部７において弾性画像を表示させる入力を行なう。弾性画像を表示させるための処理について、図６のフローチャートに基づいて説明する。前記操作部７において弾性画像を表示させる入力があると、図６の処理が開始される。

【0029】

先ず、ステップＳ１において、前記制御部８は、図７に示すように、生体組織Ｔに対して前記超音波プローブ２からプッシュパルスＰＰを送信させる。図７において、前記プッシュパルスＰＰは、音線（矢印）で示されている（以降の図においても同様）。前記プッシュパルスＰＰは、前記関心領域Ｒの近傍の外側に送信される。前記プッシュパルスＰＰにより、生体組織Ｔにせん断弾性波Ｗが発生する。このせん断弾性波Ｗは、前記プッシュパルスから遠ざかる方向（図７の矢印の方向）へ前記生体組織Ｔ内を伝播する。

【0030】

次に、ステップＳ２では、前記制御部８は、図８に示すように、検出用超音波パルスＤＰを前記超音波プローブ２によって前記生体組織Ｔに送受信させる。前記検出用超音波パルスＤＰは、前記関心領域Ｒ内を伝播するせん断弾性波Ｗ（図８では図示省略）を検出するための超音波パルスである。前記検出用超音波パルスＤＰは、図８において音線（矢印）で示されている。

【0031】

次に、ステップＳ３では、前記ステップＳ２において送受信された前記検出用超音波パルスの音線上における所定数の検出点において、前記せん断弾性波Ｗが検出されたか否かを、前記判定部４４が判定する。

【0032】

ここで、二次元の弾性画像を表示するためには、図９に示すように、一音線Ｌにつき、関心領域Ｒ内の複数の検出点Ｐにおいて前記せん断弾性波Ｗの検出を行なう必要がある。前記検出点Ｐの数は、予め設定されている。前記判定部４４は、前記ステップＳ３において、所定数の前記検出点Ｐの全てにおいて、前記せん断弾性波Ｗが検出されたか否かを判定する。

【0033】

前記ステップＳ３において、全ての検出点Ｐにおいて前記せん断弾性波Ｗが検出されていないと判定された場合（前記ステップＳ３において「ＮＯ」）、ステップＳ４の処理へ進む。このステップＳ４では、前記制御部８は、前記検出用超音波パルスＤＰの送受信がＮ回目（Ｎ≧２）であるか否かを判定する。Ｎは、全ての検出点Ｐにおいて前記せん断弾性波Ｗを検出することができる数に予め設定されている。

【0034】

前記ステップＳ４において、Ｎ回目ではないと判定された場合（前記ステップＳ４において「ＮＯ」）、前記ステップＳ２の処理へ戻る。これにより、前記生体組織Ｔに対し、検出用超音波パルスＤＰが前回と同じ音線上に送信され、この検出用超音波パルスＤＰのエコー信号が受信される。

【0035】

前記ステップＳ３において、全ての検出点Ｐにおいて前記せん断弾性波Ｗが検出されたと判定された場合（前記ステップＳ３において「ＹＥＳ」）、ステップＳ５の処理へ移行する。従って、所定数の前記検出点Ｐにおいて前記せん断弾性波が検出されるまで、同一音線において前記検出用超音波パルスＤＰの送受信が行われることになる。また、前記ステップＳ４において、Ｎ回目であると判定された場合（前記ステップＳ４において「ＹＥＳ」）も、ステップＳ５の処理へ移行する。

【0036】

ステップＳ５では、前記制御部８は、前記関心領域Ｒ内の全ての音線において前記検出用超音波パルスＤＰの送受信が行われたか否かを判定する。

【0037】

前記ステップＳ５において、前記関心領域Ｒ内の全ての音線において前記検出用超音波パルスＤＰの送受信が行われていないと判定された場合（前記ステップＳ５において「ＮＯ」）、前記ステップＳ１の処理へ戻る。これにより、前記ステップＳ１において、前記生体組織Ｔに対し、再びプッシュパルスＰＰが送信された後、前記ステップＳ２において、検出用超音波パルスＤＰが送受信される。ただし、この検出用超音波パルスＤＰは、前回の検出用超音波パルスＤＰの送受信が行われた音線の隣の音線において送受信される。ちなみに、前記プッシュパルスＰＰは、前回と同じ音線上に送信されてもよいし、前回とは異なる音線上に送信されてもよい。そして、前記ステップＳ３，Ｓ４の処理が行われる。以上により、前記関心領域Ｒにおける異なる音線上に前記検出用超音波パルスＤＰが送受信されるように、前記プッシュパルスＰＰの送信と前記検出用超音波パルスＤＰの送受信とが繰り返されることになる。

【0038】

一方、前記ステップＳ５において、前記関心領域Ｒ内の全ての音線において前記検出用超音波パルスＤＰの送受信が行われたと判定された場合（前記ステップＳ５において「ＹＥＳ」）、処理を終了する。以上により、一フレーム分の弾性画像データを作成するための検出用超音波パルスＤＰのエコー信号が取得され、前記関心領域Ｒ内に弾性画像ＥＩが表示される。以降、前記Ｂモード用の超音波の送受信と、前記ステップＳ１〜Ｓ５の処理が繰り返されることにより、Ｂモード画像ＢＩ及び弾性画像ＥＩのフレームが更新される。

【0039】

本例によれば、前記ステップＳ３において、一音線における全ての検出点Ｐにおいて前記せん断弾性波Ｗが検出されたと判定された場合、その音線における検出用超音波パルスＤＰの送受信が終了する。従って、不必要な検出用超音波パルスＤＰの送受信が行われることはなく、前記検出用超音波パルスＤＰの送受信が予め設定された回数行われる場合と比べて、前記検出用超音波パルスＤＰの送受信を少なくすることができるので、フレームレートを向上させることができる。

【0040】

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記プッシュパルスＰＰが一回送信された後に、複数の音線の各々において前記検出用超音波パルスＤＰが複数回送受信される場合にも同様に適用することができる。

【0041】

また、前記ステップＳ１において、前記プッシュパルスＰＰが送信された後、前記ステップＳ２において、前記検出用超音波パルスＤＰの送受信がＭ（Ｍ＜Ｎ）回繰り返された後に、前記ステップＳ３の判定が行われてもよい。Ｍは、前記せん断弾性波Ｗが、全ての検出点Ｐにおいて検出されない程度の数に設定される。

【符号の説明】

【0042】

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
３ 送受信ビームフォーマ
６ 表示部
８ 制御部
４２ 伝搬速度算出部
４３ 弾性値算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】