JP2007020998A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
Ultrasonic diagnostic equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007020998A JP2007020998A JP2005209921A JP2005209921A JP2007020998A JP 2007020998 A JP2007020998 A JP 2007020998A JP 2005209921 A JP2005209921 A JP 2005209921A JP 2005209921 A JP2005209921 A JP 2005209921A JP 2007020998 A JP2007020998 A JP 2007020998A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic diagnostic
- diagnostic apparatus
- movement
- frequency
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、超音波を用いて、生体組織の形状特性、または、性状特性を測定する超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that measures a shape characteristic or a characteristic characteristic of a living tissue using ultrasonic waves.
生体内組織の性状を識別・同定する手段の一つとして、特許文献1に示されているように、生体内組織を構成する弾性繊維、膠原線維、脂肪や血栓などに応じて、弾性率に相違があることを利用して、生体内組織に応力を加えたときの歪から弾性率を求める手法が知られている。
As one of means for identifying and identifying the properties of the tissue in the living body, as shown in
一方、特許文献2、あるいは、特許文献3に示されているように、圧電素子を共振させた硬さセンサを、生体組織表面に押し付けた際に、生体組織の硬さによって圧電素子のインピーダンスが変化し、圧電素子の共振周波数、あるいは、出力電圧が変化することを利用して、生体組織の硬さを検出する手法が知られている。
On the other hand, as shown in
生体内組織に応力を加えたときの歪から弾性率を求める手法は、例えば、動脈壁の弾性率を求める場合、特許文献1に示されているように、超音波診断装置による歪計測の手段と、血圧計による応力計測の手段の、複数の計測手段を必要とし、また、複数の計測手段による計測できる部位が限られており、特に血圧計を適用できる生体の部位は上腕などに限定されてしまい、応力と歪の計測部位は同じ部位である必要があるため、超音波による歪計測を行う部位についても、血圧計が適用できる部位に限定されてしまう。
As a method for obtaining the elastic modulus from the strain when stress is applied to the tissue in the living body, for example, when obtaining the elastic modulus of the arterial wall, as shown in
また、特許文献2、3に示されているように、圧電素子を共振させた硬さセンサを、生体組織表面に押し付け、前記硬さセンサの共振周波数の変動を計測し、生体組織の硬さを検出する手法は、硬さセンサを設置する位置が、生体組織表面に限定され、生体組織内部の計測ができない。
Also, as shown in
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、超音波計測のみで生体内部の組織の性状特性を識別を行うことのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of identifying a property characteristic of a tissue inside a living body only by ultrasonic measurement.
一般的に、生体組織のような弾性体は、弾性率、粘性率、密度、形状などの要素に基づいた固有振動数を持つ。固有振動数は共振周波数とも言われ、共振周波数を含有した周波数帯域の振動が加わると、弾性体は共振する。弾性体の共振は、歪を伴わず並進する振動と、歪を伴う圧縮性の振動などの共振形態がある。 In general, an elastic body such as a living tissue has a natural frequency based on factors such as elastic modulus, viscosity, density, and shape. The natural frequency is also called a resonance frequency, and the elastic body resonates when vibration in a frequency band including the resonance frequency is applied. The resonance of the elastic body has resonance forms such as vibration that translates without distortion and compressive vibration that accompanies distortion.
図5は、心拍動に伴う動脈壁内膜と外膜の移動変位(動脈壁内膜の移動変位401aと動脈壁外膜の移動変位401b)と、動脈壁の歪変化量402に、ある単一の周波数の共振成分が重畳した場合の一心周期を拡大した模式図である。図5において、時間軸については、一心周期分を拡大表示している。動脈壁内膜と外膜の共振成分の振幅が同一となる並進であれば、動脈壁歪量を求める演算で相殺され、歪変化量に共振成分が現れないが、動脈壁内膜と外膜の共振成分の振幅が異なる歪を伴う圧縮性の振動である場合、図5に示すように、歪変化量402にも共振成分が現れる。
FIG. 5 is a graph showing the movement displacement of the arterial wall intima and adventitia (arterial wall
図6は、一心周期中の動脈壁内膜の移動変位と外膜の移動変位との間の、伝達関数の利得特性、振幅二乗コヒーレンス関数、および、再現性評価関数を示す模式図である。図5に示したように、ある単一の周波数の共振成分が重畳した場合、心拍動に伴う動脈壁内膜の移動変位と外膜の移動変位との間の伝達関数は、図6(a)に示すようなものとなる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the gain characteristic of the transfer function, the amplitude square coherence function, and the reproducibility evaluation function between the movement displacement of the arterial wall intima and the movement displacement of the adventitia during one cardiac cycle. As shown in FIG. 5, when a resonance component of a single frequency is superimposed, the transfer function between the movement displacement of the arterial wall intima and the movement displacement of the adventitia accompanying the heartbeat is as shown in FIG. ).
動脈壁内膜の移動変位401aと動脈壁外膜の移動変位401bの、血圧変化による振動の周波数成分は、動脈壁の歪を伴い動脈壁内膜と外膜との間では振動成分の振幅に差が生じる。この血圧変化による動脈壁の運動の周波数成分は直流から約数十Hzまでの周波数帯域であることが知られており、図6(a)においては、周波数帯域Aで示される。
The frequency component of the vibration due to the change in blood pressure of the arterial wall
動脈壁内膜の移動変位401aと動脈壁外膜の移動変位401bの、圧縮性の共振による振動の周波数成分は、動脈壁の歪を伴うが、動脈壁内膜と外膜との間では振動成分の振幅の差は、血圧変化による歪と比べて小さい値となることが知られている。また、並進による共振の場合は、動脈壁内膜と外膜との間では振動成分の振幅の差は0となる。なお、この共振の周波数成分は、被検者によって差異があるが、血圧変化による動脈壁の運動の周波数成分と比較して、高い数十Hzから約百Hzまでの周波数帯域で存在する。この圧縮性の共振による振動の周波数成分は、図6(a)においては、周波数帯域Bで示される。
The frequency component of the vibration due to compressive resonance of the arterial wall
一方、図5に示したように、ある単一の周波数の共振成分が重畳した場合の心拍動に伴う動脈壁内膜と外膜の移動変位のコヒーレンスは、図6(b)に示すようなものとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the coherence of the movement displacement of the arterial wall intima and epicardium accompanying the heartbeat when the resonance component of a single frequency is superimposed is as shown in FIG. It will be a thing.
振幅二乗コヒーレンス関数は、0から1の間の値をとり、二つの信号の関連度が高い場合は1に近い値となる。したがって、振幅二乗コヒーレンス関数の値が0に近い場合は、関連の無いランダムノイズ成分と考えることができる。図6(b)に示すように、血圧変化による動脈壁の運動の周波数成分が存在する周波数帯域A、および、共振による振動の周波数成分が存在する周波数帯域B、すなわち直流から約百Hz程度の周波数帯域では、コヒーレンスの値が1に近い値となっており、動脈壁内膜の移動変位401aと動脈壁外膜の移動変位401bの関連度が高い、一方、約百Hz以上の周波数帯域Cではコヒーレンスの値が0に近い値となっており、主にランダムノイズ成分であることを示している。
The amplitude square coherence function takes a value between 0 and 1, and is close to 1 when the relevance of the two signals is high. Therefore, when the value of the amplitude square coherence function is close to 0, it can be considered as an unrelated random noise component. As shown in FIG. 6B, the frequency band A in which the frequency component of the arterial wall motion due to blood pressure change exists, and the frequency band B in which the frequency component of vibration due to resonance exists, that is, about 100 Hz from DC. In the frequency band, the coherence value is close to 1, and the relevance between the arterial wall
このように、心拍動に伴う動脈壁内膜と外膜の移動変位と、動脈壁の歪量変化について、周波数領域で伝達関数の利得特性とコヒーレンスを求めることにより、血圧変化による振動によるもの、共振による振動によるもの、および、ランダムノイズ成分と、分離することが可能となる。 In this way, by obtaining the gain characteristics and coherence of the transfer function in the frequency domain for the movement displacement of the arterial wall intima and outer membrane accompanying the heartbeat and the distortion amount change of the arterial wall, It is possible to separate from those caused by vibration due to resonance and random noise components.
本発明の超音波診断装置は、生体組織の形状特性、または、性状特性を測定する超音波診断装置であって、生体組織の運動速度を演算する速度演算部と、前記生体組織の移動変位を演算する移動変位演算部のいずれかと、前記運動速度、または、前記移動変位に基づいて、前記生体組織の歪変化量を演算する歪変化量演算部と、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の少なくとも一つについて、周波数解析する周波数解析部と、前記周波数解析部によって解析された周波数特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のうち少なくとも一つの信号について生体組織自体の共振による振動成分を検出する共振成分検出部と、前記共振成分検出部によって検出された生体組織の共振周波数に基づき、前記生体組織の性状の識別を行う組織性状識別部と、を備えるものである。 An ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus that measures a shape characteristic or a characteristic characteristic of a biological tissue, and includes a speed calculation unit that calculates a movement speed of the biological tissue, and a movement displacement of the biological tissue. One of the movement displacement calculation units to be calculated, the movement speed, or the strain change amount calculation unit for calculating the strain change amount of the living tissue based on the movement displacement, the movement speed, the movement displacement, and the strain A biological tissue for at least one of the movement speed, displacement, and strain change based on a frequency analysis unit that performs frequency analysis on at least one of the changes, and a frequency characteristic analyzed by the frequency analysis unit Based on the resonance component detection unit that detects a vibration component due to its own resonance and the resonance frequency of the biological tissue detected by the resonance component detection unit, the characteristics of the biological tissue are identified. , A tissue characterization identification unit for performing those comprising.
本発明の超音波診断装置は、前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部が、前記生体組織内に設定した複数の関心点、あるいは、関心領域について、前記運動速度、移動変位、歪変化量の空間分布を求める機能を有するものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the velocity calculation unit, the movement displacement calculation unit, and the strain change calculation unit calculate the motion for a plurality of points of interest or regions of interest set in the living tissue. Including those having the function of obtaining the spatial distribution of velocity, displacement, and strain variation.
本発明の超音波診断装置は、前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部が、前記運動速度、移動変位、歪変化量の、空間的な平均値を求める機能を有するものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the speed calculation unit, the movement displacement calculation unit, and the strain change amount calculation unit obtain a spatial average value of the motion speed, the movement displacement, and the strain change amount. Including those having
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の周波数スペクトルを演算する機能を有するものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the frequency analysis unit includes a function of calculating a frequency spectrum of the motion speed, movement displacement, and strain change amount.
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、コヒーレンスを演算する機能を有し、一定周期間の相関性を求めるものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the frequency analysis unit has a function of calculating coherence between at least two points of interest of either the movement speed or the movement displacement, and the correlation between the fixed periods. Including what you want.
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、再現性評価関数を演算する機能を有し、一定周期間の周波数ごとの再現性を求めるものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the frequency analysis unit has a function of calculating a reproducibility evaluation function of either the movement speed or the movement displacement, and obtains reproducibility for each frequency during a certain period. including.
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数を演算する機能を有し、一定周期間の利得特性を求めるものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the frequency analysis unit has a function of calculating a transfer function between at least two points of interest of either the movement speed or the movement displacement, and gain during a certain period. Includes those that require characteristics.
本発明の超音波診断装置は、前記共振成分検出部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも一つの関心点の、一定周期間の周波数ごとの再現性、あるいは、少なくとも二つの関心点の間の、一定周期間のコヒーレンスと、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数の利得特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のいずれか、あるいは、全ての、生体組織自体の共振による振動成分を検出し、前記生体組織の性状を識別するものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the resonance component detection unit may perform reproducibility for each frequency of a fixed period or at least two interests of at least one of the movement speed and the movement displacement. Based on the coherence between the points for a certain period and the gain characteristics of the transfer function between the at least two points of interest, any one or all of the motion speed, displacement, and strain variation, This includes detecting vibration components due to resonance of the living tissue itself and identifying the properties of the living tissue.
本発明の超音波診断装置は、前記共振成分検出部が、帯域通過フィルタ、および/あるいは、帯域制限フィルタを含有しており、共振成分以外の信号成分を除去が可能であるものを含む。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the resonance component detection unit includes a band pass filter and / or a band limiting filter, which can remove signal components other than the resonance component.
本発明によれば、超音波計測のみで生体内部の組織の性状特性を識別を行うことのできる超音波診断装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic diagnostic apparatus which can identify the property characteristic of the structure | tissue inside a biological body only by ultrasonic measurement can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態の超音波診断装置のブロック図である。図1の超音波診断装置20は、超音波プローブ1を用いて生体の形状特性または性状特性を測定するものであり、特に、生体組織の弾性率を測定するのに好適に用いられる。ここで、生体の形状特性とは、生体組織の形状、または、形状の時間変化による生体組織の運動速度やその積分値である移動変位、生体組織内に設定した2点間の歪変化量などをいう。生体の性状特性は、生体組織の弾性率などをいう。超音波診断装置20は、送受信部2、演算部3、周波数解析部4、共振成分検出部5、組織性状識別部6、表示部7、制御部104、および、記憶部105を備えている。
FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus 20 of FIG. 1 measures the shape characteristic or the characteristic characteristic of a living body using the
超音波プローブ1は、測定対象である生体組織へ超音波を送信し、送信した超音波が生体組織において反射することにより得られる超音波エコーを受信するために用いられる。送受信部2は、超音波プローブ1を駆動する所定の駆動パルス信号を生成して超音波プローブ1に出力するとともに、超音波プローブ1で受信した超音波エコーを遅延合成する。
The
演算部3は、送受信部2で遅延合成した信号を用いて、生体組織の運動速度、あるいは、移動変位、および、歪変化量を演算する。周波数解析部4は、演算部3で求められた生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化のコヒーレンス、および、伝達関数などの周波数解析演算を行う。
The
共振成分検出部5は、周波数解析部4の判定結果に基づき、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化について、共振による振動成分を検出する。組織性状識別部6は、共振成分検出部5で検出された生体組織の共振周波数に基づき、生体組織の識別を行う。表示部7は、組織性状識別部6で演算された生体組織の識別結果を表示する。
Based on the determination result of the frequency analysis unit 4, the resonance
制御部104は、送受信部2、演算部3、周波数解析部4、共振成分検出部5、組織性状識別部6、および、表示部7の制御を行う。制御部104による制御のための各種情報は、記憶部105に記憶される。
The
超音波診断装置20を利用して、生体組織の一例である動脈壁の形状特性、または、性状特性を測定する場合、図4に示すように、超音波プローブ1で超音波を送受信し動脈壁の移動変位を計測し歪変化を演算する。図4には、動脈壁の内膜と外膜に関心点を設定し、心拍動に伴う移動変位、および、歪を計測する様子、および、動脈壁内膜と外膜の移動変位と、動脈壁の歪量変化の模式図が示されている。 When measuring the shape characteristic or property characteristic of an arterial wall, which is an example of a living tissue, using the ultrasonic diagnostic apparatus 20, as shown in FIG. Measure the displacement of the movement and calculate the strain change. FIG. 4 shows points of interest set on the intima and adventitia of the arterial wall, measurement of movement displacement and distortion associated with heartbeat, movement displacement of the arterial wall intima and adventitia, and arteries. A schematic diagram of the wall strain variation is shown.
具体的には、生体組織表面201に設置された、超音波プローブ1から、生体組織内の動脈202に、超音波が送信され、動脈202で生じた超音波エコーが、超音波プローブ1で受信される。これら送信される超音波と受信される超音波は、超音波ビーム301を形成する。超音波ビーム301上に位置する動脈壁の内膜と外膜に関心点を設定した場合、演算部3で内膜の移動変位波形401aと外膜の移動変位波形401bの差を求め、心拍動による血圧変化に伴う動脈壁の歪変化量402を求めることができる。
Specifically, an ultrasonic wave is transmitted from the
図2は、演算部3のブロック図である。演算部3は、送受信部2、周波数解析部4、および、共振成分検出部5に接続されており、運動速度演算部31、あるいは、移動変位演算部32のいずれか、および、歪変化量演算部33を備えている。
FIG. 2 is a block diagram of the
運動速度演算部31は、送受信部2を介して生体組織内から得られた超音波エコーを利用して、生体組織内に設定した関心点、あるいは、関心領域の運動速度を求めるものである。運動速度演算部31における各関心点、あるいは、各関心領域の運動速度の検出は、一般的に用いられているFFTドップラー法、自己相関法など、どの手法を用いてもよく、移動変位演算部32で得られた移動変位を微分することによって求めてもよい。なお、関心点、あるいは、関心領域は、少なくとも2箇所設定されるので、運動速度の空間分布を求めることができる。また、各関心点、あるいは、各関心領域の近傍の運動速度を同時に検出し、平均値を求めることも好適である。
The motion
移動変位演算部32は、送受信部2を介して生体組織内から得られた超音波エコーを利用して、生体組織内に設定した関心点、あるいは、関心領域の移動変位を求めるものである。移動変位演算部32における各関心点、あるいは、各関心領域の移動変位の検出は、一般的に用いられているFFTドップラー法、自己相関法など、どの手法を用いてもよく、運動速度演算部31で得られた運動速度を積分することによって求めてもよい。なお、関心点、あるいは、関心領域は、少なくとも2箇所設定されるので、移動変位の空間分布を求めることができる。また、各関心点、あるいは、各関心領域の近傍の移動変位を同時に検出し、平均値を求めることも好適である。
The movement
歪変化量演算部33は、運動速度演算部31から得られた、超音波ビーム301上に設定した少なくとも2つ以上の関心点、または、関心領域の運動速度の差を積分することにより、あるいは、移動変位演算部32から得られた、超音波ビーム301上に設定した少なくとも2つ以上の関心点、または、関心領域の移動変位を利用することにより、歪変化量を求める。歪変化量演算部33における歪変化量の算出は、各関心点、あるいは、各関心領域の近傍の歪変化量を同時に検出し、平均値を求めることも好適である。ま、空間分布を求めてもよい。
The strain change
図3は、周波数解析部4のブロック図である。周波数解析部4は、演算部3で求められた生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化のコヒーレンス、および、伝達関数などの周波数解析演算を行う。そして、一定周期間のコヒーレンス値、および、周波数ごとの減衰値から求められた閾値に基づき、運動速度、移動変位、および、歪変化量のいずれか、あるいは、全てについて、応力変化による振動成分、共振による振動成分、および、ノイズ成分を周波数領域で分離する。周波数解析部4は、コヒーレンス演算部41、伝達関数演算部42、再現性評価関数演算部44、および、周波数分離判定部43を備えている。
FIG. 3 is a block diagram of the frequency analysis unit 4. The frequency analysis unit 4 performs frequency analysis calculations such as the movement speed, movement displacement, strain change coherence, and transfer function obtained by the
以下、図3から図6を用いて、周波数解析部4の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the frequency analysis unit 4 will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
伝達関数演算部42は、動脈壁内膜の移動変位401aと動脈壁外膜の移動変位401bの間の伝達関数H(k)を求めるものである。図6(a)は、図5に示した動脈壁内膜の移動変位401aと動脈壁外膜の移動変位401bの間の、伝達関数H(k)の利得特性の一例である。この伝達関数H(k)は、クロススペクトル法を用い、(式1)で計算できる。
The transfer
ここで、Xi(k)は入力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁内膜の移動変位401aの周波数スペクトル、Yi(k)は出力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁外膜の移動変位401bのスペクトルである。また、iはM個の心周期の中のi番目の心周期を示し、iは1・・・i・・・Mの値をとる。kは離散的周波数、*は複素共役、Eは心周期間の平均操作を意味する。
Here, Xi (k) is the frequency spectrum of the input signal, that is, the frequency spectrum of the
コヒーレンス演算部41は、振幅二乗コヒーレンス関数を用いて、一心周期ごとの周波数ごとの相関性を求める。振幅二乗コヒーレンス関数は、出力信号の中で入力信号に基づく成分のパワー比率であり、クロススペクトル法を用いると、(式2)で表される。
The
ここで、Xi(k)は入力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁内膜の移動変位401aの周波数スペクトル、Yi(k)は出力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁外膜の移動変位401bのスペクトルである。また、iはM個の心周期の中のi番目の心周期を示し、iは1・・・i・・・Mの値をとる。kは離散的周波数、*は複素共役、Eは心周期間の平均操作を意味する。
Here, Xi (k) is the frequency spectrum of the input signal, that is, the frequency spectrum of the
なお、コヒーレンス関数の代わりに、再現性評価関数を用いてもよい。再現性評価関数演算部44は、再現性評価関数を用いて、一心周期ごとの周波数ごとの再現性を求める。再現性評価関数は、クロススペクトル法を用いると、(式3)で表される。
A reproducibility evaluation function may be used instead of the coherence function. The reproducibility evaluation
ここで、Xi(k)は入力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁内膜の移動変位401aの周波数スペクトル、Yi(k)は出力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁外膜の移動変位401bのスペクトルである。また、iはM個の心周期の中のi番目の心周期を示し、iは1・・・i・・・Mの値をとる。kは離散的周波数、*は複素共役、Eは心周期間の平均操作を意味する。再現性評価関数は、0から1の間の値をとり、周期間の再現性が高い場合は1に近い値となる。
Here, Xi (k) is the frequency spectrum of the input signal, that is, the frequency spectrum of the
周波数分離判定部43は、コヒーレンス、あるいは、再現性が高い周波数帯域において、減衰量が予め設定した値以上となる周波数帯域を、共振が含まれる周波数帯域と判定し、残った周波数帯域を応力変化による振動の周波数帯域と判定する。したがって、図6に示すように、周波数帯域Aの周波数成分は血圧変化による振動によるもの、周波数帯域Bの周波数成分は共振による振動によるもの、周波数帯域Cの周波数成分はA、Bどちらの周波数帯域でもないノイズ成分と、分離することが可能となる。
The frequency
なお、コヒーレンス、あるいは、再現性が高い周波数帯域において、減衰量が予め設定した値以下となる周波数帯域を、応力変化による振動の周波数帯域と判定し、残った周波数帯域を共振が含まれる周波数帯域とするようにしてもよい。 In the frequency band where coherence or reproducibility is high, the frequency band where the attenuation is less than the preset value is determined as the frequency band of vibration due to stress change, and the remaining frequency band is the frequency band including resonance. You may make it.
共振成分検出部5は、周波数解析部4の判定結果に基づき、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化について、共振による振動成分を検出するものである。共振成分検出部5は、フィルタを含有しており、共振成分以外の信号成分を除去することが可能である。フィルタの定数は、主に周波数解析部4で求められた伝達関数の利得特性と、振幅二乗コヒーレンス関数、あるいは、再現性評価関数の演算結果で自動的に設定される。
Based on the determination result of the frequency analysis unit 4, the resonance
なお、フィルタの定数は、操作者が任意に設定できるようにするのでもよく、さらに、予め複数のフィルタ定数を設定しておき、操作者が選択できるような構成にしておくことも好適である。 The filter constants may be arbitrarily set by the operator, and it is also preferable to set a plurality of filter constants in advance so that the operator can select them. .
また、共振成分検出部5において、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化に対してフィルタ処理を行う場合、対象としている心周期より以前の心周期の周波数解析部4の判定結果を用いてフィルタ特性を決定する。このようにして、対象としている心周期のデータに対してフィルタ処理を実施する手法は、演算の遅れ時間が少ないので、フィルタ処理時間が短時間で可能となり、好適である。
Further, when the resonance
さらに、共振成分検出部5において、対象としている心周期の、周波数解析部4の判定結果を用いて、当該心周期の生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化にフィルタ処理を実施する手法は、リアルタイムに最適なフィルタ処理が可能となるため好適である。
Further, the resonance
組織性状識別部6は、共振成分検出部5で検出された生体組織の共振周波数に基づき、生体組織の識別を行うものである。生体組織の弾性モデルは、電気回路と相似性があり、弾性モデルにおける応力f(t)は、電気回路における電圧v(t)、弾性モデルにおける歪速度u(t)は、電気回路における電流i(t)、弾性モデルにおける質量mは、電気回路におけるインダクタンスL、弾性モデルにおける弾性率μ1は、電気回路における容量1/Cと、それぞれ相似性がある。電気回路における共振周波数f0は、(式4)で求められる。
The tissue property identification unit 6 identifies a biological tissue based on the resonance frequency of the biological tissue detected by the resonance
この式を、弾性モデルに適用すると、電気回路との相似性から、(式5)で表される。 When this equation is applied to an elastic model, it is expressed by (Equation 5) from the similarity with an electric circuit.
電気回路におけるインダクタンスLに対応する弾性モデルの質量mは、生体組織の場合、密度が約1.1×103kg/m3とほぼ一定の値であることから、共振周波数f0から、電気回路でおける容量1/Cである弾性モデルの弾性率μ1を求めることができる。なお、共振周波数f0のみを用いて、定性的に生体組織の識別を行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、心臓の拍動に伴う生体自身が励起する振動について、共振成分を検出する手法を示したが、加振器などを用いて、生体組織表面から広帯域な振動を加え、生体組織の共振成分を検出するようにしてもよい。
The mass m of the elastic model corresponding to the inductance L in the electric circuit has a density of approximately 1.1 × 10 3 kg / m 3 in the case of a living tissue, and therefore, from the resonance frequency f 0 The elastic modulus μ1 of the elastic model having a
表示部7は、組織性状識別部6で演算された生体組織の識別結果を表示するものである。識別結果表示は、一般的な超音波診断装置の表示機能であるBモード断層画像と同時に表示されるのが好ましく、また、超音波ビームを走査して、複数の関心点、あるいは、関心領域の生体組織の識別結果が求められる場合は、Bモード断層画像上に、生体組織の識別結果をカラー換算し、重畳させて表示させることも好適である。 The display unit 7 displays the identification result of the living tissue calculated by the tissue property identification unit 6. The identification result display is preferably displayed at the same time as a B-mode tomographic image which is a display function of a general ultrasonic diagnostic apparatus. In addition, by scanning an ultrasonic beam, a plurality of points of interest or regions of interest are displayed. When the identification result of the biological tissue is required, it is also preferable that the identification result of the biological tissue is color-converted and displayed on the B-mode tomographic image.
以上説明したように、超音波を用い、被検体によって異なる生体内の組織の運動速度、あるいは、移動変位などの、生体信号の周波数特性を利用して、超音波計測のみで生体内の組織自体の共振成分を検出し、この共振成分から被検体に応じた生体組織の性状の識別を行うことができる。 As described above, the tissue itself in the living body can be obtained only by ultrasonic measurement using the frequency characteristics of the living body signal such as the motion speed of the tissue in the living body or the displacement of the living body that is different depending on the subject using the ultrasonic wave. This resonance component can be detected, and the properties of the living tissue can be identified from the resonance component according to the subject.
本発明は、生体組織の形状特性または性状特性を測定する超音波診断装置に好適に用いられる。特に、動脈などの生体組織の生体組織の識別することによって生体組織の診断を行うことのできる超音波診断装置に好適に用いられる。 The present invention is suitably used for an ultrasonic diagnostic apparatus for measuring a shape characteristic or a characteristic characteristic of a living tissue. In particular, it is suitably used for an ultrasonic diagnostic apparatus capable of diagnosing a living tissue by identifying a living tissue such as an artery.
1 超音波プローブ
2 送受信部
3 演算部
4 周波数解析部
5 共振成分分離部
6 組織性状識別部
7 表示部
31 運動速度演算部
32 移動変位演算部
33 歪変化量演算部
104 制御部
105 記憶部
201 生体組織表面
202 動脈
301 超音波ビーム
401a 動脈壁内膜の移動変位波形
401b 動脈壁外膜の移動変位波形
402 動脈壁の歪変化波形
DESCRIPTION OF
Claims (9)
生体組織の運動速度を演算する速度演算部と、前記生体組織の移動変位を演算する移動変位演算部のいずれかと、
前記運動速度、または、前記移動変位に基づいて、前記生体組織の歪変化量を演算する歪変化量演算部と、
前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の少なくとも一つについて、周波数解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部によって解析された周波数特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のうち少なくとも一つの信号について生体組織自体の共振による振動成分を検出する共振成分検出部と、
前記共振成分検出部によって検出された生体組織の共振周波数に基づき、前記生体組織の性状の識別を行う組織性状識別部と、
を備える超音波診断装置。 An ultrasonic diagnostic apparatus for measuring a shape characteristic or a characteristic characteristic of a biological tissue,
One of a speed calculation unit that calculates the movement speed of the biological tissue, and a movement displacement calculation unit that calculates the movement displacement of the biological tissue,
A strain change amount calculation unit that calculates a strain change amount of the living tissue based on the movement speed or the movement displacement;
A frequency analysis unit that performs frequency analysis on at least one of the movement speed, the movement displacement, and the strain change amount;
Based on the frequency characteristics analyzed by the frequency analysis unit, a resonance component detection unit that detects a vibration component due to resonance of the biological tissue itself with respect to at least one signal among the movement speed, movement displacement, and strain change amount;
Based on the resonance frequency of the biological tissue detected by the resonance component detection unit, a tissue property identification unit that identifies the property of the biological tissue;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部は、前記生体組織内に設定した複数の関心点、あるいは、関心領域について、前記運動速度、移動変位、歪変化量の空間分布を求める機能を有する超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The speed calculation unit, the movement displacement calculation unit, and the strain change amount calculation unit are configured to calculate the motion speed, the movement displacement, and the strain change amount for a plurality of points of interest or regions of interest set in the living tissue. An ultrasonic diagnostic apparatus having a function for obtaining a spatial distribution.
前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部は、前記運動速度、移動変位、歪変化量の、空間的な平均値を求める機能を有する超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein:
The speed calculation unit, the movement displacement calculation unit, and the strain change amount calculation unit are ultrasonic diagnostic apparatuses having a function of obtaining a spatial average value of the motion speed, the movement displacement, and the strain change amount.
前記周波数解析部は、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の周波数スペクトルを演算する機能を有する超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The frequency analysis unit is an ultrasonic diagnostic apparatus having a function of calculating a frequency spectrum of the movement speed, movement displacement, and strain change amount.
前記周波数解析部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、コヒーレンスを演算する機能を有し、一定周期間の相関性を求める超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the frequency analysis unit has a function of calculating coherence between at least two points of interest of either the movement speed or the movement displacement, and obtains a correlation between fixed periods.
前記周波数解析部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、再現性評価関数を演算する機能を有し、一定周期間の周波数ごとの再現性を求める超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
The said frequency analysis part has a function which calculates the reproducibility evaluation function of either the said movement speed or movement displacement, and is an ultrasonic diagnostic apparatus which calculates | requires the reproducibility for every frequency for a fixed period.
前記周波数解析部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数を演算する機能を有し、一定周期間の利得特性を求める超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the frequency analysis unit has a function of calculating a transfer function between at least two points of interest of either the movement speed or the movement displacement, and obtains a gain characteristic for a certain period.
前記共振成分検出部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも一つの関心点の、一定周期間の周波数ごとの再現性、あるいは、少なくとも二つの関心点の間の、一定周期間のコヒーレンスと、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数の利得特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のいずれか、あるいは、全ての、生体組織自体の共振による振動成分を検出し、前記生体組織の性状を識別する超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The resonance component detection unit is configured to reproduce at least one of the points of interest of the movement speed and the movement displacement for each frequency of a fixed period, or between a fixed period of at least two points of interest. Based on the coherence and the gain characteristics of the transfer function between at least two points of interest, any one or all of the movement speed, displacement, and strain variation, or all vibration components due to resonance of the living tissue itself An ultrasonic diagnostic apparatus for detecting and identifying a property of the living tissue.
前記共振成分検出部は、帯域通過フィルタ、および/あるいは、帯域制限フィルタを含有しており、共振成分以外の信号成分を除去が可能である超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the resonance component detection unit includes a band pass filter and / or a band limiting filter, and can remove signal components other than the resonance component.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005209921A JP2007020998A (en) | 2005-07-20 | 2005-07-20 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005209921A JP2007020998A (en) | 2005-07-20 | 2005-07-20 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007020998A true JP2007020998A (en) | 2007-02-01 |
Family
ID=37782526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005209921A Withdrawn JP2007020998A (en) | 2005-07-20 | 2005-07-20 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007020998A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019118715A (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-22 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasound diagnostic device, medical image processor, and medical image processing program |
-
2005
- 2005-07-20 JP JP2005209921A patent/JP2007020998A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019118715A (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-22 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasound diagnostic device, medical image processor, and medical image processing program |
| US11744552B2 (en) | 2018-01-10 | 2023-09-05 | Canon Medical Systems Corporation | Ultrasound diagnostic apparatus, medical image processing apparatus, and medical image processing method |
| JP7387249B2 (en) | 2018-01-10 | 2023-11-28 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasound diagnostic equipment, medical image processing equipment, and medical image processing programs |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101411210B1 (en) | Method and device for measuring a mean value of visco-elasticity of a region of interest | |
| US8052602B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| CN102283679B (en) | Ultrasonic imaging system for elasticity measurement and method for measuring elasticity of biological tissue | |
| KR101398948B1 (en) | Viscoelasticity measurement using amplitude-phase modulated ultrasound wave | |
| EP2437666B1 (en) | Method and apparatus for measuring heart contractility | |
| WO2020044769A1 (en) | Ultrasound diagnosis device and ultrasound diagnosis device control method | |
| EP1637081B1 (en) | Ultrasonograph | |
| US20170311929A1 (en) | Method and device for elasticity detection | |
| US20090012399A1 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JP5161954B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| WO2011012340A1 (en) | Method and apparatus for measuring a physical parameter in mammal soft tissues by propagating shear waves. | |
| JP7027559B2 (en) | Control method of ultrasonic diagnostic equipment and ultrasonic diagnostic equipment | |
| JP4667394B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| CN109717904B (en) | elastography system | |
| CN118319357A (en) | Elastic imaging device and method | |
| CN109875608B (en) | Elastography method | |
| US20170209117A1 (en) | System and method for measurement of longitudinal and circumferential wave speeds in cylindrical vessels | |
| JP2007020998A (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JP2007090003A (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof | |
| JP2007020999A (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| CN209899434U (en) | Elastography system | |
| JP4581596B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JP2008183118A (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JP2006304965A (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| Zhang et al. | Air-coupled ultrasound stimulated optical vibrometry for resonance analysis of rubber tubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071113 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071120 |
|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |