超聲波診斷裝置、圖像處理裝置以及圖像處理方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式涉及超聲波診斷裝置、圖像處理裝置以及圖像處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，靜脈投放型的超聲波造影劑被產品化，進行“造影回波法”。以下，有時省略超聲波造影劑記作造影劑。造影回波法的目的在于，例如，在心臟或肝臟等的檢查中，從靜脈注入造影劑增強血流信號，評估血流動態。大多數情況下，造影劑將微小氣泡(微泡)作為反射源來發揮作用。例如，近年來，在日本發售的被稱為SonazoicK 7于'/< F )(注冊商標)的第二代的超聲波造影劑是由磷脂內含十氟丁燒(perfIuorobutane)氣體的微小氣泡。在造影回波法中，能夠通過使用不破壞微小氣泡的程度的中低聲壓的發送超聲波，來穩定地觀察造影劑回流的樣子。
[0003]如果對投放了上述造影劑后的診斷部位(例如，肝癌)進行超聲波掃描，則醫師等操作者能夠觀察通過血流而回流的造影劑從流入到流出的信號強度的上升和減少。另外，由于該信號強度隨時間變化而不同，因此，還研宄腫瘤性病變的良性/惡性的鑒別診斷、或者“擴散性”的疾病等的診斷。
[0004]表示造影劑的回流動態的信號強度隨著時間的變化與單純的形態信息不同，通常，需要實時地、或者在記錄之后對動態圖像進行讀影。從而，用于造影劑的回流動態的讀影所需的時間一般變長。因此，提出了將通常由動態圖像觀察的造影劑的流入時刻信息映射到一個靜態圖像上的方法。該方法是生成顯示由不同的色相來表現造影劑的信號的峰值時間的差異的靜態圖像的方法。通過參照該靜態圖像，從而，讀影者能夠容易地把握診斷部位的斷層面內的各處的流入時刻。另外，還提出了生成顯示由不同的色相來表現在特定區域中造影劑停滯的時間(從流入開始到流出結束的時間)的不同的靜態圖像的方法。
[0005]另外，腫瘤血管的走行比正常的血管復雜，因此，觀察無處可去的微泡停滯在腫瘤中，或者停滯的微泡逆流的現象。這樣的腫瘤血管內的微泡的活動實際上在進行造影超聲波攝影的腫瘤小鼠中觀察到。即，如果能夠在能夠進行生物體成像的造影超聲波攝影中評估微泡的活動，則造影回波法可能能夠應用于評估腫瘤血管的異常。
[0006]另外，近年來，作為進行臨床試驗的抗癌劑的血管新生抑制劑破壞向腫瘤供給營養的血管，能夠通過病理組織學上的觀察確認引起腫瘤血管的破裂、狹窄。如果能夠對在造影超聲波攝影中由于血管新生抑制劑破裂的血管內將造影超聲波觀察停滯的樣子進行映像化或者定量化，則造影回波法還能夠期待應用于判定治療效果。
[0007]但是，信號強度的變化，S卩，超聲波圖像的亮度的變化根據攝影條件、觀測區域而變化。例如，亮度的變化根據造影劑的種類、觀察區域內的血管的性質以及血管周圍的組織的性質而變化。另一方面，上述的靜態圖像與攝影條件、觀測區域無關，而根據被觀察的絕對特征量(例如，絕對時間或絕對亮度)，決定造影劑流入時刻，根據造影劑流入時刻來分析信號強度隨著時間的變化，從而進行生成顯示。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開2001-269341號公報
[0011]專利文獻2:日本特開2002-238901號公報
[0012]專利文獻3:日本特開2011-254963號公報
【發明內容】
[0013]本發明要解決的問題在于提供一種能夠根據客觀的基準分析造影劑的回流動態的超聲波診斷裝置、圖像處理裝置以及圖像處理方法。
[0014]實施方式的超聲波診斷裝置具備亮度變化信息生成部、分析部、以及控制部。亮度變化信息生成部根據對被投放了造影劑的被檢體進行超聲波掃描而收集到的時間序列數據，來生成表示設定于超聲波掃描區域內的分析區域中的亮度的時間變化的亮度變化信息。分析部根據上述亮度變化信息，取得針對時間對上述分析區域中的造影劑的回流動態進行歸一化后的參數。控制部使上述參數以圖像或者文字中的至少一方的形式顯示于顯示部。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示本實施方式所涉及的超聲波診斷裝置的結構例的框圖。
[0016]圖2是表示分析區域的一個例子的圖(I)。
[0017]圖3是表示分析區域的一個例子的圖(2)。
[0018]圖4是表示分析區域的一個例子的圖(3)。
[0019]圖5是用于說明分析部的圖(I)。
[0020]圖6是用于說明分析部的圖(2)。
[0021]圖7是用于說明分析部的圖(3)。
[0022]圖8是用于說明分析部的圖(4)。
[0023]圖9是用于說明變化圖像生成部的圖(I)。
[0024]圖10是用于說明變化圖像生成部的圖(2)。
[0025]圖11是用于說明變化圖像生成部的圖(3)。
[0026]圖12是表示本實施方式所涉及的超聲波診斷裝置處理的一個例子的流程圖。
[0027]圖13是用于說明本實施方式所涉及的變形例的圖(I)。
[0028]圖14是用于說明本實施方式所涉及的變形例的圖(2)。
【具體實施方式】
[0029]以下，參照附圖，詳細說明超聲波診斷裝置的實施方式。
[0030](實施方式)
[0031]首先，針對本實施方式所涉及的超聲波診斷裝置的結構進行說明。圖1是表示本實施方式所涉及的超聲波診斷裝置的結構例的框圖。如圖1所示例的那樣，第I實施方式所涉及的超聲波診斷裝置具有超聲波探頭1、顯示器2、輸入裝置3、以及裝置主體10。
[0032]超聲波探頭I具有多個壓電振子，這些多個壓電振子根據從后述的裝置主體10所具有的發送接收部11供給的驅動信號產生超聲波。另外，超聲波探頭I接收來自被檢體P的反射波并轉換成電氣信號。另外，超聲波探頭I具有設置于壓電振子的匹配層和防止超聲波從壓電振子向后方傳播的背襯材料等。另外，超聲波探頭I裝卸自如地連接于裝置主體10。
[0033]如果從超聲波探頭I向被檢體P發送超聲波，則發送的超聲波被被檢體P的體內組織中的聲阻抗的不連續面依次反射，反射波信號由超聲波探頭I所具有的多個壓電振子接收。被接收的反射波信號的振幅取決于反射超聲波的不連續面中的聲阻抗的差。另外，被發送的超聲波脈沖被正在移動的血流、心臟壁等表面反射時的反射波信號由于多普勒效應取決于移動體相對于超聲波發送方向的速度分量，并接受頻移。
[0034]例如，作為二維掃描用的超聲波探頭1，裝置主體10與將多個壓電振子配置成一列的ID陣列探頭連接。或者，例如，作為三維掃描用的超聲波探頭1，裝置主體10與機械4D探頭、2D陣列探頭連接。機械4D探頭如ID陣列探頭那樣能夠使用排列成一列的多個壓電振子來進行二維掃描，并且能夠通過使多個壓電振子以規定的角度(擺動角度)擺動來進行三維掃描。另外，2D陣列探頭能夠通過配置成矩陣狀的多個壓電振子來進行三維掃描，并且能夠通過會聚超聲波并發送來進行二維掃描。
[0035]本實施方式在通過超聲波探頭I對被檢體P進行二維掃描的情況下、或進行三維掃描的情況下都能夠適用。
[0036]輸入裝置3具有鼠標、鍵盤、按鈕、面板開關、觸摸指令屏、腳踏開關、軌跡球、操縱桿等，接受來自超聲波診斷裝置的操作者的各種設定請求，向裝置主體10轉送所接受的各種設定請求。例如，輸入裝置3從操作者接受用于分析超聲波造影劑的回流動態的分析區域的設定。另外，針對在本實施方式中設定的分析區域之后詳述。
[0037]顯示器2顯示用于超聲波診斷裝置的操作者使用輸入裝置3輸入各種設定請求的⑶I (Graphical User Interface)，或者顯示在裝置主體10中生成的超聲波圖像等。
[0038]裝置主體10是根據超聲波探頭I接收到的反射波信號來生成超聲波圖像數據的裝置。圖1所示的裝置主體10是能夠根據超聲波探頭I接收到的二維的反射波數據來生成二維的超聲波圖像數據的裝置。另外，圖1所示的裝置主體10是根據超聲波探頭I接收到的三維的反射波數據來生成三維的超聲波圖像數據的裝置。以下，有時將三維的超聲波圖像數據記作“體數據”。
[0039]如圖1所示，裝置主體10具有發送接收部11、B模式處理部12、多普勒處理部13、圖像生成部14、圖像處理部15、圖像存儲器16、內部存儲部17、以及控制部18。
[0040]發送接收部11具有脈沖發生器、發送延遲部、觸發發生器等，向超聲波探頭I供給驅動信號。脈沖發生器以規定的速率頻率，重復產生用于形成發送超聲波的速率脈沖。另夕卜，發送延遲部對脈沖發生器所產生的各速率脈沖賦予將從超聲波探頭I產生的超聲波會聚成束狀，且確定發送指向性所需的每個壓電振子的延遲時間。另外，觸發發生器以基于速率脈沖的定時，向超聲波探頭I施加驅動信號(驅動脈沖)。即，發送延遲部使對各速率脈沖賦予的延遲時間變化，來任意地調整從壓電振子面發送的超聲波的發送方向。
[0041]另外，發送接收部11為了根據后述的控制部18的指示，執行規定的掃描序列，具有能夠瞬間變更發送頻率、發送驅動電壓等的功能。特別地，發送驅動電壓的變更通過能夠瞬間切換其值的線性放大器型的發送電路或者電氣地切換多個電源單元的機構來實現。
[0042]另外，發送接收部11具有前置放大器、A/D (Analog/Digital)轉換器、接收延遲部、加法器等，對超聲波探頭I接收到的反射波信號進行各種處理生成反射波數據。前置放大器將反射波信號按每個通道進行放大。A/D轉換器對放大后的反射波信號進行A/D轉換。接收延遲部賦予確定接收指向性所需的延遲時間。加法器對由接收延遲部處理的反射波信號進行加法處理生成反射波數據。通過加法器的加法處理，增強來自與反射波信號的接收指向性對應的方向的反射分量，根據接收指向性和發送指向性形成超聲波發送接收的綜合性的波束。
[0043]當對被檢體P進行二維掃描時，發送接收部11使超聲波探頭I發送二維的超聲波束。然后，發送接收部11根據超聲波探頭I接收到的二維的反射波信號生成二維的反射波數據。另外，當對被檢體P進行三維掃描時，發送接收部11使超聲波探頭I發送三維的超聲波束。并且，發送接收部11根據超聲波探頭I接收到的三維的反射波信號生成三維的反射波數據。
[0044]另外，來自發送接收部11的輸出信號的形態能夠選擇包含被稱為RF(Rad1Frequency)信號的相位信息的信號、作為包絡線檢波處理后的振幅信息等各種形態。
[0045]B模式處理部12從發送接收部11接收反射波數據，進行對數放大、包絡線檢波處理等，來生成信號強度由亮度的明暗表現的數據(B模式數據)。
[0046]另外，B模式處理部12通過濾波處理，使檢波頻率變化，從而能夠改變映像化的頻帶。通過使用該B模式處理部12的功能，從而能夠執行造影回波法，例如，能夠執行對比諧波成像(CHI: Contrast Harmonic Imaging)。即，B模式處理部12能夠根據被注入了超聲波造影劑的被檢體P的反射波數據，將以微小氣泡(微泡)為反射源的反射波數據(高諧波數據或者分諧波數據)和以被檢體P內的組織為反射源的反射波數據(基波數據)分離。由此，B模式處理部12從被檢體P的反射波數據中提取高諧波數據或者分諧波數據，能夠生成用于生成造影圖像數據的B模式數據。用于生成造影圖像數據的B模式數據成為由亮度表示以造影劑為反射源的反射波的信號強度的數據。另外，B模式處理部12能夠從被檢體P的反射波數據中提取基波數據，生成用于生成組織圖像數據的B模式數據。
[0047]另外，當進行CHI時，B模式處理部12能夠通過與使用上述的濾波處理的方法不同的方法，提取諧波分量(高諧波分量)。在諧波成像中，進行振幅調制(AM AmplitudeModulat1n)法、相位調制(PM:Phase Modulat1n)法、或組合了 AM法以及PM法的被稱為AMPM法的映像法。在AM法、PM法以及AMPM法中，對同一掃描線進行多次(多個速率)振幅、相位不同的超聲波發送。由此，發送接收部11由各掃描線生成多個反射波數據并輸出。然后，B模式處理部12通過將各掃描線的多個反射波數據進行與調制法對應的加減法