(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波色パワードップラー表示中に表示される血管内の血液の流れ波形を明らかにして表示する装置であって：
ドップラー情報を含む超音波信号を取得する手段と；
表示内の空間位置でドップラーパワー強度が、異なる色で示されている色パワードップラー表示を作成するために該超音波信号を処理する手段と；
該異なる色にドップラーパワー強度の定量的尺度を割り当てる手段と；
該色パワードップラー表示内の前記血管の断面を指定する手段と；
指定された該断面に沿ったドップラーパワー強度のグラフを表示する手段とを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記指定する手段が、該血管を横断する線を画像的に引く手段であり；
前記表示する手段が、該線に沿った距離に対するドップラーパワー強度のグラフを表示する手段であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断技術の改良に関し、特に超音波ドップラーパワー定量化による体内の流れ状態の測定に関する。
【従来の技術】
【０００２】
長年、色ドップラー速度画像として知られている体内の流れ状態の指標を提供する超音波診断画像処理装置が商業的に入手可能であった。良く知られているように、この技術は、ある超音波画像の画像平面内の試料立体（sample volume）と呼ばれる異なる場所でのドップラーデータの取得を包含している。このドップラーデータは、時間変化として取得され、個々の試料立体でのそれぞれについてドップラー位相シフトまたは周波数シフトの計算に使用される。ドップラー位相シフトまたは周波数シフトは、流れ方向を示すシフトの極性と共に、体内の血管内の血液の流速に対応している。この情報は、シフト（速度）およびその極性の大きさに対応して色符号化され、画像平面の構造画像上に重ねられる。これにより、画像中の色は、例えば、血管内の血液の流速およびその方向の指標を与える。
【０００３】
近年、色パワードップラーと称される異なるドップラー表示方法について商業的活動が行われている。この技術は、血流速度の計算は取り扱わない。むしろ、それは単にドップラーシフトを示す受信信号の強度に注目するものである。このドップラー信号強度も、画像平面内の各試料立体について計算され、色変化として表示される。色ドップラー速度画像処理と相違し、色パワードップラーは、速度画像処理の特徴である、方向決定、エイリアシングおよび低感度という問題はない。色パワードップラーは、符号化された色によりある試料立体でのドップラー信号強度を単に表示するのみである。各試料立体での値は、時間についてまたは最大値を基準に平均化することができるため、色パワードップラー表示は通常、体内の流れ状態の、より静的な表示となる。
【０００４】
色パワードップラーの診療的用途は、色パワードップラー表示と体内の流れ状態の間の関係を、十分に理解するための検討が現在も行われている。色パワードップラー表示は、体内の器官または構造内の血液灌流の評価に好ましく使用することができるであろう。例えばこの技術は、胎児の潜在的成長の問題を診断する助けとして、子宮壁内の灌流を評価するのに有用である。この技術は、胎児の成長に影響する状態の診断の助けとして、胎児の頭の中の灌流の評価に有用である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、色パワードップラーの有用性は、色パワードップラー表示の定性的性格、および体内の生理状態に、より直接的に関係する定量性を欠くことにより制限されている。医者にとって、灌流の評価に、より正確で比較可能な基準を提供するように色パワードップラー情報を定量化するパワードップラー装置を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、パワードップラー計算値を、定量化の通常の装置用に調整する超音波パワードップラー表示装置が提供される。正確なパワードップラー計算値を選択するためのしきい値も確立されるであろう。定量化された値は、体内の特定点でのドップラーパワー、選択されたラインまたは平面に沿ったドップラーパワー形状、そして特定の画像領域または立体に対するドップラーパワー指数を含む流れ情報を客観的に測定し、表示するのに使用される。これらの客観的測定は、医者に、体内の血液灌流の特別に定量化された測定値を与える。
【発明の実施の形態】
【０００７】
まず図１を参照すると、本発明により構成された超音波診断画像装置がブロックダイヤグラムの形式で示されている。超音波プローブ１０は、患者の体内に超音波エネルギー波を発信し、体内の血管などの構造物から戻る超音波エコーを受信する多素子変換器１２を有する。身体のドップラー探査のための超音波発信の場合、注目するのは体内の血液およびその他の体液から戻るエコーである。超音波プローブ１０は、超音波ビームを形成し誘導するために変換器の個々の素子を交互にパルス発信させ、受信し、そして変換器素子により受信されたエコー信号を増幅し、ディジタル化する発信器／受信器１４に接続する。
【０００８】
発信器／受信器１４は、発信器／受信器によって変換器１２の特定素子の活動時間を制御するビーム発生器に接続する。この時間制御が変換器１２に希望する方向に成形され、焦点合わせされた超音波ビームの発信を可能とする。ビーム発生器１６も、エコー受信の間、発信器／受信器により作成されたディジタル化されたエコー信号を受信し、適当に遅延させそしてそれらを合計し、位相の合ったエコー信号を作成する。
【０００９】
ビーム発生器１６により作成されたエコー信号は、Ｉ，Ｑ復調器１８に転送される。復調器１８は、ドップラー処理のために、受信エコー信号を直交成分に復調する。Ｉ，Ｑ成分は、ウォールフィルター２０により濾過され、血管壁の動きから生じる低周波数虚像を除去する。濾過されたＩ，Ｑ成分は次いでドップラーシフト計算処理器２２にそしてドップラーパワー計算処理器２４に送られる。
【００１０】
ドップラーシフト計算処理器２２は、画像領域のそれぞれの試料立体の位置でのＩ，Ｑ成分からドップラー位相または周波数シフトを計算するために、従来のように動作する。試料立体の値は、それを表示のために色価にマッピングする速度画像処理器２６に送られる。この色価は、走査変換器に、そして希望する画像方式に色価を空間配置する表示処理器３０に送られる。色価は次いで表示装置４０上の画素として表示され、そこではそれぞれの色は、特定方向における特定の流れ速度を表す。色流れ速度表示は、動いている体液を有している血管または器官の構造を示す、体内の構造画像と重ねられるであろう。
【００１１】
本発明によると、図１のドップラー装置もまた色パワードップラーのサブシステムを有する。この色パワードップラーサブシステムは、下式：
【数１】
0003705636.tif 000002
を使用して各試料立体位置でのＩ，Ｑ信号成分からドップラー信号パワーを計算するドップラーパワー計算処理器２４を有する。それぞれの位置でのドップラーパワー計算値は、その位置での先の計算値と平均化され、パワー画像処理器２８により表示用色価にマッピングされる。色パワードップラー値は、走査変換器に、そして希望する画像方式の色価を空間配置する表示処理器３０に転送される。色価は次いで表示装置４０上の画素として表示され、そこでは各色は、それぞれの画素の位置でのドップラーパワーの特定の強度を表示する。
【００１２】
ドップラーパワー調整および測定サブシステム５０は、表示処理器３０により作成された色画素情報を処理するが、このサブシステムはパワー画像処理器２８のマッピングされた色パワードップラー情報を処理することもできる。このサブシステム５０は先ず、色パワードップラー表示に使用される色を調整する。図２には、色パワードップラー表示が示されている。この表示は、セクター方式６０中の色パワードップラー画像を有するが、他の方式も良く知られており、それらも使用することができる。深さ尺度６２は、セクターと隣り合い、画像が広がっているプローブ下の深さを示している。このセクター画像は、一つの大きな血管として表れ、そして多数のより細い枝状に分岐した血管７０を表示している。この血管系の血液の流れは、色パワードップラー表示方式により示されている。ドップラー信号の強度を示すために使用されている色は、画像セクター６０の左に示されている色バー６４を基準としている。この例において、より暗い色は、低いドップラー信号パワー強度を示し、より明るい色は、より高いドップラー信号パワー強度を示している。色バー６４の左には２つの矢印があり、１つは最小レベル「ｍｉｎ」を、他方は最大レベル「ｍａｘ」を表している。
【００１３】
このサブシステム５０は、色バー６４の色を処理することにより、色パワードップラー表示の色を調整する。超音波装置のキーボードまたはマウスによる使用者画像制御の使用により、最小ドップラー強度の色と一線上にそろうまで、装置操作者は、パワードップラー色が調整される色バー６４に沿って、”ｍｉｎ”矢印を、上下に動かすことができる。
【００１４】
該サブシステムは、図３のフローチャートに示すように調整処理を進める。ステップ９０では、このサブシステムは、色利得制御が設定される色利得値を獲得する。表示される画像中の色信号の利得を、設定してもよく、また色利得制御により変更してもよい。通常、この制御の最大設定は、フル利得の１００％であり、より低い設定は、１００％以下のパーセンテイジで表示される。
【００１５】
ステップ９２において、色バーは、点検され、”ｍｉｎ”と”ｍａｘ”矢印の間の色の幅が、不連続の色値に分けられる。１００％の最大パワーは、指標とするために、最小と最大色価の間で多数の不連続の色価に分けられる。領域内のそれぞれの不連続の色価は次いで、多数の指標となるパワー値に割り当てられる。例えば、もし最小から最大まで２０の不連続の色価があるとするならば、最小の色価は、０％のパワー値に割り当てられ、最大の色価は、１００％のパワー値に割り当てられ、そしてそれぞれの中間の色価は、５％ずつ変化するパワー値を有する。
【００１６】
ステップ９４では、これらのパワー値は、色利得設定の式として標準化され、それはステップ９０で獲得されたものである。例えば、もし色利得が８５％に設定されるとすると、各パワー値は、８５／１００倍される。この例において最大パワーのパーセンテイジとして表示されている、これらの標準化されたパワー値は、それらの関連する個々の色価に対応するルックアップテーブルの形式により作成される。最小のパワー値はゼロのままであり、続く色パワードップラー測定のためのしきい値として使用することができる。
【００１７】
色価と、対応するパワードップラー値のルックアップテーブルは、図２に示された血管構造などの画像中の体液の流れの特徴を定量化し表示するために使用される。例えば、図２では、使用者画像制御５２のキーボード、マウスまたはトラックボールを使用してセクター画像６０上で操作される＋印で、カーソル８０を表示している。カーソル８０が、図中に示されたように、色パワードップラー表示上に位置するとき、ドップラーパワー調整および測定サブシステム５０は、カーソル領域内の予め特定された点での画像画素の色を見出す。この色は、対応するものが見つかるまでルックアップテーブルの調整された色と対比される。この色対比により、その色に対応するパワードップラー値が得られ、そのパーセントの値は、使用者のために画像表示装置上に表示される。例として、図２では、表示メッセージ”カーソルドップラーパワー＝５８％”と表示されている。もしもカーソル８０が、適合しきい値”ｍｉｎ”以下の色を有する画素上に置かれると、ゼロのドップラーパワーが使用者に表示される。
【００１８】
同じ技術を、３次元色パワードップラー表示に適用することができる。２次元における画素の代わりに、３次元表示では通常、それぞれが３次元表示中の特定の３次元空間位置を有する、ボクセル（voxel）と呼ばれる３次元単位に細分化される。カーソルを、このような表示中の希望するボクセルに、そして表示される定量化されたパワードップラー値を、ボクセル色の一致するものから、ルックアップテーブル中の色とパワー値に操作するために、使用者グラフィック制御を使用することができる。
【００１９】
この画素の色比較技術は、血管を横断するドップラー信号強度の波形を明らかにするのにも使用することができる。図２は、使用者グラフィック制御の操作を通じて表示上に位置された２つのカーソル８２、８２’を示し、それにより自動的に２つのカーソルを結ぶ線８４が引かれる。線８４に沿っての表示画素の色は、ルックアップテーブルの色と順次対照され、一連のパワードップラー値が得られ、それらはグラフにプロットされ、図４に示すように表示される。このグラフの横軸は、セクター画像の右に示された深さスケール６２によるか、または走査変換器および表示処理器３０によって使用される表示スケールと関係して画素間隔の知見によるかのいずれかにより測定されたミリメーターの単位である。図４に描かれた水準曲線（profile curve）１００の関係を、線８４と対比すると、画像中の血管７０の両側の組織から始まるドップラーパワーはなく、従ってこの図はグラフの両端で、０％のドップラーパワー値であることを示している。この例において、このグラフ曲線１００は、血管７０の中央部で７５％を越える最大ドップラーパワー値を示している。色ドップラー速度表示の脈打つ性質と比較して、色パワードップラー表示は相対的に安定状態の表示なので、パワードップラー水準曲線は、色ドップラー速度表示から計算されるであろう水準曲線と比べてかなり安定である。
【００２０】
この技術は３次元表示にも応用可能である。血管の２次元画像を横切る線８４を使用する代わりに、血管の横断面を横切る３次元空間で平面が操作される。この例として、水準曲線１００の類似のものを、血管を横断する内腔に対応する領域を横切って、平行に空けられた間隔で描くことができる。
【００２１】
さらに他の血液の潅流を定量化する方法は、図５に示す血管系の領域または立体内のドップラーパワー指数を測定することである。この図は、外枠をボックス８６で囲んだセクター画像の血管構造の領域を示している。この図形ボックス８６は、画像中の血管系７２を取り囲むように、使用者グラフィック制御５２により、描かれ、形状を変えられ、動かされる。パワー指数は次いで、ボックス８６内部の血管系７２について、ボックス内の全画素について、”ｍｉｎ”なるしきい値を越えるドップラーパワー値を合計し、そしてこの合計を、これらの画素数掛けるこれらの画素の活性面積で、即ちそれはこれらの画素数掛ける、しきい値を越える色パワードップラー画素により占拠される画像面積で割ることにより計算される。別言すれば、パワー指数は、下式で表わされる。
【００２２】
【数２】
0003705636.tif 000003
【００２３】
従って、パワー指数は、しきい値を越える色パワードップラー画素で色付けされたボックスの活性領域の単位面積当たりの平均ドップラーパワーの尺度である。画素面積は、１つの画素の面積に、しきい値を越える色値を示すボックス８６内の画素数を掛けることにより、求めることができる。パワー指数は、この測定を実施するために、パワー指数ボックスまたは他の強調グラフィックが使用されるとき常に、セクター画像と共に表示される。この測定をするために使用される画像領域は、全画像でもよく、また画像のいかなる領域であっても良い。このパワー指数は、単位面積当たりの血液量に密接に関係する血液潅流の指標を与えると考えられている。
【００２４】
パワー指数は、強調された体積内に含まれる全ボクセルのドップラーパワー値を合計し、次にこのパワー値を、色パワードップラーボクセルの数掛ける体積で割ることにより、３次元表示の強調体積全体について測定することもできる。
【００２５】
本発明を要約すると、ドップラーパワー強度の定量的測定をするために、色パワードップラー表示の色を調整し、定量化する超音波診断画像処理装置が提供される。色パワードップラー画像の色は、不連続の色に分割され、それぞれの色が、その色で表わされるドップラーパワー強度の定量的基準に割り当てられている。使用者が画面上でカーソルを動かすと、装置は、カーソルが位置する画素の色を、色の範囲そしてそれらの定量化された基準と比較し、カーソルの位置でのドップラーパワー強度の定量的測定を実施する。血管を横断するこのような一連の測定は、血管を横断するドップラーパワー強度の波形のグラフ作成に使用することができ、該身体の領域内の潅流の尺度である指数は、色パワードップラー画像の面積から求めることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、パワードップラー計算値を、定量化の通常の装置用に調整する超音波パワードップラー表示装置が提供される。正確なパワードップラー計算値を選択するためのしきい値も確立され、定量化された値は、体内の特定点でのドップラーパワー、選択されたラインまたは平面に沿ったドップラーパワー形状、そして特定の画像領域または立体に対するドップラーパワー指数などの流れ情報を客観的に測定し、表示するのに使用することができる。これらの測定により、使用者に体内の血液灌流の定量化された測定値を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に従って構成された超音波診断装置のドップラー処理部分を説明するブロックダイヤグラムである。
【図２】  図２は、図１の装置の色パワードップラー表示を示す。
【図３】  図３は、図１のドップラーパワー調整サブシステムのパワードップラー調整シークエンスのフローチャートである。
【図４】  図１の血管を横断する代表的なドップラーパワー波形を示す。
【図５】  図５は、ドップラーパワー指数を決定するための色パワードップラー画像の部分の図形的定義方法を説明する。
【符号の説明】
１０  超音波プローブ
１２  多素子変換器
１４  発信器／受信器
１６  ビーム発生器
１８  Ｉ，Ｑ復調器
２０  ウォールフィルター
２２  ドップラーシフト計算処理器
２４  ドップラーパワー計算処理器
２６  速度画像処理器
２８  パワー画像処理器
３０  表示処理器
４０  表示装置
５０  ドップラーパワー調整および測定サブシステム
５２  使用者画像制御
６０  画像セクター
６２  深さ尺度
６４  色バー
【図１】
0003705636.tif 000004
【図２】
0003705636.tif 000005
【図３】
0003705636.tif 000006
【図４】
0003705636.tif 000007
【図５】
0003705636.tif 000008