(57)【要約】【課題】造影画像のずれを補正する改良技術を提供する。【解決手段】パターンマッチング部は、複数の時相に亘って形成されるＢモード画像３０の画像データに基づいて、各ＲＯＩ３４ごとに、そのＲＯＩ３４に対応した画像部分の時相間における移動量を算出する。各時相ごとに次々に２つのＲＯＩ３４の移動量が算出されると、算出された移動量に応じた補正量だけ時相間における画像のずれを補正しつつ、キャプチャー画像４０の画像データが形成される。こうして、Ｂモード画像３０を利用してキャプチャー画像４０のぶれなどが抑制され、血管４２の軌跡が鮮明になり、微細な血管４２の構造を観察することが可能になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤が投与される被検体に対して超音波を送受波するプローブと、
プローブを制御することにより造影時間内において複数の時相に亘って被検体から受信信号を取得する送受信部と、
前記造影時間内に取得される受信信号に基づいて、被検体内の組織を対象とした参照画像の画像データを複数の時相に亘って形成する参照画像形成部と、
複数の時相に亘って形成される参照画像の画像データに基づいて、参照画像内に設定される参照領域に対応した画像部分の時相間における移動量を算出する移動量演算部と、
前記造影時間内に取得される受信信号に基づいて、前記移動量に応じた補正量だけ時相間における画像のずれを補正しつつ、被検体に投与された造影剤を対象とした造影画像の画像データを複数の時相に亘って形成する造影画像形成部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記造影画像形成部は、受信信号から各時相ごとに得られるエコーデータに基づいて、投与された造影剤が被検体内において環流する様子を示した造影画像の画像データを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記造影画像形成部は、各時相ごとに、その時相までに得られた同じ画像位置に対応する複数の時相のエコーデータのうちから特異的なエコーデータを選択し、その特異的なエコーデータから当該画像位置の画素データを形成することにより、複数の画素データからなる前記造影画像の画像データを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記参照画像形成部は、受信信号に含まれる基本波成分に対応したエコーデータに基づいて、前記参照画像であるＢモード画像の画像データを形成し、
前記造影画像形成部は、受信信号に含まれる高調波成分に対応したエコーデータに基づいて、前記造影画像の画像データを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記送受信部は、超音波ビームを走査することによりフレームを形成して、参照画像用の受信信号と造影画像用の受信信号をフレーム単位または受信ビーム単位で交互に取得する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記参照画像内には、２つ以上の参照領域が設定される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記参照領域は、参照画像内の血管壁または横隔膜などの特徴的部位を含むように設定される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に造影剤を用いて造影画像を形成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バブルなどを含んだ造影剤は、超音波の好適な反射体となることから、超音波の造影画像の形成に利用される。例えば、血管内などに投与された造影剤を画像化することにより、造影剤を利用しない通常の超音波診断に比べて、血流などを明瞭に映し出した造影画像を形成することができる。
【０００３】
また、造影剤に含まれるバブルを超音波で破壊して、造影剤が被検体内を流れる様子を映し出す手法が知られている。つまり、まず、造影剤（バブル）を破壊しない程度の低い音圧の超音波を利用して造影剤を観察し、その後、高い音圧の超音波に切り換えて観察領域内の造影剤（バブル）を破壊し、そして、再び低い音圧の超音波を利用して造影剤が観察領域内に流入する様子を観察する再環流法と呼ばれる手法である（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、再環流法によって得られる画像内において、時相ごとに変化する各画素の輝度値のうちの最大値を保持することにより、血管内などを流れる造影剤の流れの軌跡を表示する最大値保持法と呼ばれる技術も知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４７１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
再環流法と最大値保持法を組み合わせて造影剤の流れの軌跡を表示させる場合には、軌跡を表示させる期間内において、例えば呼吸などにより被検体が動いてしまうと、軌跡がぶれてしまい不明瞭な画像となってしまう。
【０００７】
ちなみに、複数の時相の造影画像に対して、相関処理などを施して、時相間における画像の動き（ずれ）などを追跡しつつその動きを補正することが考えられる。しかし、造影画像内においては観察すべき対象である造影剤が動いており、造影剤以外の組織のみの動きを追跡することは容易ではない。また、仮に造影剤の動きが補正されてしまうと、本来の造影剤の流れが表現できない。
【０００８】
このような状況において、本願発明者は、造影画像のずれを補正する技術について研究開発を重ねてきた。
【０００９】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、造影画像のずれを補正する改良技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様の超音波診断装置は、造影剤が投与される被検体に対して超音波を送受波するプローブと、プローブを制御することにより造影時間内において複数の時相に亘って被検体から受信信号を取得する送受信部と、前記造影時間内に取得される受信信号に基づいて、被検体内の組織を対象とした参照画像の画像データを複数の時相に亘って形成する参照画像形成部と、複数の時相に亘って形成される参照画像の画像データに基づいて、参照画像内に設定される参照領域に対応した画像部分の時相間における移動量を算出する移動量演算部と、前記造影時間内に取得される受信信号に基づいて、前記移動量に応じた補正量だけ時相間における画像のずれを補正しつつ、被検体に投与された造影剤を対象とした造影画像の画像データを複数の時相に亘って形成する造影画像形成部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記態様によれば、参照画像を利用して時相間における移動量が算出されるため、造影画像を利用して移動量を算出する場合に比べて、造影剤以外の組織などの移動を容易に追跡することが可能であり、また、本来の造影剤の流れを表現することが可能になる。ちなみに、上記態様によれば、参照画像内に設定される参照領域を利用して移動量が算出されるため、例えば参照画像全体に相関演算を施す場合に比べて、演算量などが低減される。
【００１２】
望ましい態様において、前記造影画像形成部は、受信信号から各時相ごとに得られるエコーデータに基づいて、投与された造影剤が被検体内において環流する様子を示した造影画像の画像データを形成することを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記造影画像形成部は、各時相ごとに、その時相までに得られた同じ画像位置に対応する複数の時相のエコーデータのうちから特異的なエコーデータを選択し、その特異的なエコーデータから当該画像位置の画素データを形成することにより、複数の画素データからなる前記造影画像の画像データを形成することを特徴とする。
【００１４】
望ましい態様において、前記参照画像形成部は、受信信号に含まれる基本波成分に対応したエコーデータに基づいて、前記参照画像であるＢモード画像の画像データを形成し、前記造影画像形成部は、受信信号に含まれる高調波成分に対応したエコーデータに基づいて、前記造影画像の画像データを形成することを特徴とする。
【００１５】
望ましい態様において、前記送受信部は、超音波ビームを走査することによりフレームを形成して、参照画像用の受信信号と造影画像用の受信信号をフレーム単位または受信ビーム単位で交互に取得することを特徴とする。
【００１６】
望ましい態様において、前記参照画像内には、２つ以上の参照領域が設定されることを特徴とする。望ましい態様において、前記参照領域は、参照画像内の血管壁または横隔膜などの特徴的部位を含むように設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、造影画像のずれを補正する改良技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、参照画像を利用して時相間における移動量が算出されるため、造影画像を利用して移動量を算出する場合に比べて、造影剤以外の組織などの移動を容易に追跡することが可能であり、また、本来の造影剤の流れを表現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１は、その全体構成を示す機能ブロック図である。図１に示す超音波診断装置は、造影用のバブル（マイクロバブルやナノバブルなどの微小気泡）を含んだ造影剤を利用して画像を形成するのに適している。造影剤は、例えば生体内の血管や腫瘍などの診断部位に投与される。そして、生体内に投与された造影剤が血管などを流れる様子が画像化される。
【００２０】
プローブ１０は、造影剤が投与された生体に対して超音波を送受波する。プローブ１０は、超音波を送受波する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部１２によって送信制御されて送信ビームが走査される。また、複数の振動素子が生体から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部１２へ出力され、送受信部１２が受信ビームを形成して受信信号を取得する。
【００２１】
プローブ１０は、例えば、コンベックス電子スキャンプローブであり、超音波ビーム（送信ビームと受信ビーム）が二次元平面内において扇状に電子的に走査される。もちろん、プローブ１０として、リニア電子スキャンプローブや他の電子スキャンプローブが利用されてもよいし、機械的にビームをスキャンするタイプのものが利用されてもよい。さらに、三次元的に超音波ビームを走査する三次元プローブを利用してもよい。
【００２２】
送受信部１２は、例えば扇状に超音波ビームを走査することにより、複数の受信ビームからなる１枚のフレームを形成し、複数の時相に亘って複数のフレームを形成する。送受信部１２は、例えば、後に説明するＢモード画像用の受信信号と造影モード画像用の受信信号をフレーム単位で交互に取得する。もちろん、Ｂモード画像用の受信信号と造影モード画像用の受信信号を受信ビーム単位で交互に取得してもよいし、同じ受信信号をＢモード画像と造影モード画像の形成に利用してもよい。
【００２３】
Ｂモード画像処理部１４は、各受信ビームごとにつまり各走査方向ごとに得られる受信信号に基づいて、Ｂモード画像の画像データを形成する。Ｂモード画像処理部１４は、受信信号に含まれる基本波成分を抽出して、その基本波成分に対応したエコーデータから画像データを形成する。これにより、主に生体内の組織（例えば血管壁や横隔膜などを含む）を対象としたＢモード画像の画像データが形成される。画像データは、複数の時相に亘って各時相ごとに形成される。
【００２４】
造影モード画像処理部１６は、各受信ビームごとにつまり各走査方向ごとに得られる受信信号に基づいて、造影モード画像の画像データを形成する。造影モード画像処理部１６は、受信信号に含まれる高調波成分（例えば２次高調波成分）を抽出して、その高調波成分に対応したエコーデータから画像データを形成する。高調波成分には、造影剤（バブル）からの反射成分が支配的に含まれているため、高調波成分を利用することにより、主に造影剤を明瞭に映し出した造影モード画像の画像データが形成される。画像データは、複数の時相に亘って各時相ごとに形成される。
【００２５】
パターンマッチング部１８は、Ｂモード画像処理部１４によって形成されたＢモード画像の画像データ内にＲＯＩ（関心領域）を設定する。ＲＯＩは、１つのみでもよいが、複数設定されることが望ましい。パターンマッチング部１８は、複数の時相に亘って形成される画像データに基づいて、各ＲＯＩごとに、そのＲＯＩに対応した画像部分の時相間における移動量を算出する。各時相ごとに次々に算出される移動量は、キャプチャー処理部２０へ出力される。なお、パターンマッチング部１８による処理については、後にさらに説明する（図２参照）。
【００２６】
キャプチャー処理部２０は、複数の時相の造影モード画像に基づいて、造影剤が生体内を流れる様子を映し出したキャプチャー画像を形成する。キャプチャー画像を形成するためには、キャプチャー処理の開示時点において、まず、造影剤（バブル）を破壊しない程度の低い音圧の超音波を利用して造影モード画像処理部１６によって画像データが形成される。その後、高い音圧の超音波に切り換えて観察領域内の造影剤（バブル）が破壊され、そして、再び低い音圧の超音波を利用して造影モード画像処理部１６によって画像データが形成される。
【００２７】
キャプチャー処理部２０は、キャプチャー処理の開示時点から、各時相ごとに、その時相までに得られた同じ画像位置に対応する複数の時相のエコーデータのうちから最大のエコーデータを選択する。そして、その最大のエコーデータをその画像位置の画素データとする。キャプチャー処理部２０は、複数の画像位置の各々について、最大となるエコーデータを選択して各画像位置の画素データを形成し、複数の画素データからなるキャプチャー画像の画像データを形成する。
【００２８】
キャプチャー処理部２０において処理されるエコーデータは、高調波成分に対応したエコーデータであるため、造影剤から得られるエコーデータが比較的大きい（高い輝度である）。したがって、同じ画像位置に対応する複数の時相のエコーデータのうちから最大のエコーデータを選択してその画像位置の画素データを形成することにより、基本的に、過去に造影剤が存在した画像位置にはその造影剤のデータが残される。そのため、上記のように形成されたキャプチャー画像には、造影剤の通過した軌跡が示される。
なお、キャプチャー処理部２０は、パターンマッチング部１８によって算出された移動量に応じた補正量だけ時相間における画像のずれを補正しつつ、キャプチャー画像の画像データを形成する。その補正については後に説明する（図２参照）。
【００２９】
Ｂモード画像処理部１４およびキャプチャー処理部２０において形成された画像データは、メモリ２２を介して表示画像処理部２４へ出力される。メモリ２２は、シネメモリとして機能する。つまり、最新の時相の画像データが次々にメモリ２２を介して表示画像処理部２４へ出力され、メモリ２２には、最新の時相から数秒または数十秒過去の時相までの画像データが記憶される。
【００３０】
表示画像処理部２４は、Ｂモード画像の画像データとキャプチャー画像の画像データに基づいて表示画像を形成する。例えば、Ｂモード画像とキャプチャー画像を左右に並べて配置した表示画像を形成する。もちろん、Ｂモード画像とキャプチャー画像とを各々単独で表示した画像を形成してもよい。表示画像処理部２４において形成された表示画像はモニタなどの表示部２６に表示される。
【００３１】
ちなみに、送受信部１２において形成される各受信ビームから得られる受信信号は、超音波ビームの走査座標系に対応している。例えば、ビームの深さｒとビーム走査角度θで表現されるｒθ極座標系に対応している。これに対し、表示部２６に表示される表示画像、つまり表示部２６に表示されるＢモード画像やキャプチャー画像は、表示部２６の表示に適した座標系、例えばｘｙ直交座標系に対応していることが望ましい。
【００３２】
そこで、例えば、送受信部１２から出力された受信信号は、後段の各部においてｒθ極座標系のままで次々に処理され、表示画像処理部２４においてｒθ極座標系からｘｙ直交座標系への座標変換処理（スキャンコンバート）が実行される。もちろん、例えば、Ｂモード画像処理部１４や造影モード画像処理部１６において、座標変換処理が実行されてもよい。
【００３３】
本実施形態においては、キャプチャー処理部２０において形成されるキャプチャー画像のぶれ（画像のずれ）を抑制するための補正処理が実行される。以下にその補正処理について説明する。なお、図１に図示されている部分（構成）については、以下の説明において図１の符号を利用する。
【００３４】
図２は、キャプチャー画像のぶれを補正する処理を説明するための図であり、図２には、Ｂモード画像処理部１４において形成される画像の一例であるＢモード画像３０と、キャプチャー処理部２０において形成される画像の一例であるキャプチャー画像４０が示されている。Ｂモード画像３０用の受信信号とキャプチャー画像４０用の受信信号は、同一の走査領域内からフレーム単位で交互に取得される。そのため、Ｂモード画像３０とキャプチャー画像４０は、互いに同じ診断部位を映し出した画像であり、また、互いにほぼ同時刻における画像である。
【００３５】
Ｂモード画像３０は、例えば受信信号に含まれる基本波成分に基づいて形成される画像であり、Ｂモード画像３０には、主に生体内の組織、例えば、血管壁や横隔膜などの組織が比較的明瞭に映し出される。
【００３６】
これに対し、キャプチャー画像４０は、例えば受信信号に含まれる高調波成分に基づいて形成される画像であり、キャプチャー画像４０には、主に造影剤が明瞭に映し出されて造影剤の通過した軌跡が示される。生体内に投与された造影剤は、例えば血液と共に血管４２内を流れる。そのため、造影剤を明瞭に映し出すことにより、血管４２の内部が明瞭に映し出される。
【００３７】
先に説明したように、キャプチャー画像４０は、造影剤が通過した軌跡を示す。例えば、血管４２内を図の右側から左側に向かって血液と造影剤が流れる場合、その造影剤の流れに沿って右側から左側に向かって造影剤の軌跡が動的に伸びてゆく。そのため、キャプチャー画像４０により、血管４２が右側から左側に向かって徐々に成長して行くかのような動画像が形成される。
【００３８】
ところが、キャプチャー画像４０により軌跡を表示させる期間内において、例えば呼吸などにより生体が動いてしまうと、軌跡がぶれてしまい不明瞭な画像となってしまう。例えば、血管４２の画像がぼやけてしまう。そこで、本実施形態では、Ｂモード画像３０を利用してキャプチャー画像４０のぶれを抑制するための補正処理を実行する。
【００３９】
つまり、まず、パターンマッチング部１８によって、Ｂモード画像３０内にＲＯＩ（関心領域）３４が設定される。ＲＯＩ３４は、１つのみでもよいが、複数設定されることが望ましい。例えば、２つのＲＯＩ３４がＢモード画像３０内に設定される。なお、各ＲＯＩ３４の設定は装置が自動で行ってもよいし、ユーザ（検査者）が所望の位置に手動で設定してもよい。各ＲＯＩ３４は、比較的明るい画像部分に設けられることが望ましい。例えば、腹部の診断であれば、横隔膜や大きな血管などに各ＲＯＩ３４が設定される。また、ＲＯＩ３４は、Ｂモード画像３０全体を設定するようにしてもよい。
【００４０】
そして、パターンマッチング部１８は、複数の時相に亘って形成されるＢモード画像３０の画像データに基づいて、各ＲＯＩ３４ごとに、そのＲＯＩ３４に対応した画像部分の時相間における移動量を算出する。時相間における移動量は、各ＲＯＩ３４ごとに、パターンマッチングの手法で確認することができる。
【００４１】
例えば、各ＲＯＩ３４が設定されたフレーム（前フレーム）のＢモード画像３０と、移動量が検出されるフレーム（現フレーム）のＢモード画像３０を比較し、各ＲＯＩ３４内の画像部分に類似する画像部分を現フレームから抽出する。そして、前フレーム内における各ＲＯＩ３４の位置と、現フレーム内における各ＲＯＩ３４に対応した画像部分の位置との差分から、前フレームと現フレームとの間における各ＲＯＩ３４に対応した画像部分の移動量が算出される。
【００４２】
なお、パターンマッチングの手法としては、テンプレートマッチング法やＰＧマッチング法などの公知の技術を挙げることができる。もちろん、本実施形態では、他のパターンマッチング技術が利用されてもよい。
【００４３】
パターンマッチング部１８によって、各時相ごとに次々に２つのＲＯＩ３４の移動量が算出されると、キャプチャー処理部２０は、算出された移動量に応じた補正量だけ時相間における画像のずれを補正しつつ、キャプチャー画像４０の画像データを形成する。例えば前フレームと現フレームにおいて同一のＲＯＩ３４に対応した画像部分が重なるように、Ｂモード画像３０の前フレームと現フレームの相対的な位置関係が調整される。例えばＢモード画像３０の画像面内における平行移動や回転移動により位置関係が調整される。
【００４４】
キャプチャー処理部２０は、造影モード画像処理部１６から出力される複数の時相の造影モード画像に対して、Ｂモード画像３０に対する位置関係の調整と同じ調整を施して、造影モード画像の前フレームと現フレームの相対的な位置関係を調整する。こうして、複数の時相の造影モード画像について、時相間における画像のずれが補正され、複数の時相の造影モード画像に基づいて形成されるキャプチャー画像４０のぶれなどが抑制される。これにより、血管４２の軌跡が鮮明になり、例えば、微細な血管４２の構造を観察することが可能になる。例えば、癌細胞内に構築される微細な血管４２の様子などを鮮明に映し出すことも可能になる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】キャプチャー画像のぶれを補正する処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  プローブ、１２  送受信部、１４  Ｂモード画像処理部、１６  造影モード画像処理部、１８  パターンマッチング部、２０  キャプチャー処理部。
【図１】
2009082181.tif 000003
【図２】
2009082181.tif 000004