超聲波診斷裝置以及彈性評價方法
【專利摘要】提供進行減輕了伴隨著剪切波的傳播的波面特性和散射的影響的速度測量的超聲波診斷裝置。從探頭(11)、超聲波收發部(13)對被檢體發送第1超聲波即猝發波從而施加輻射壓，通過對被檢體發送接收第2超聲波即軌道脈沖波，來檢測由于該輻射壓而在被檢體內產生的伴隨著剪切波的傳播的被檢體中的介質位移。控制部(12)的彈性評價部(17)使用來自超聲波收發部(13)的接收數據通過相對于被檢體的深度方向具有規定角度θ(≠0)的單一的軌道脈沖波，來測量第1深度處的剪切波的第1到來時間和第2深度處的剪切波的第2到來時間，基于第1到來時間與第2到來時間之差來計算剪切波的傳播速度，并將被檢體的彈性信息顯示于顯示部(15)。
【專利說明】超聲波診斷裝置以及彈性評價方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及利用聲音輻射力在被檢體中產生剪切波（shear wave)，根據該剪切波 的傳播速度來評價被檢體的彈性的超聲波診斷技術。

【背景技術】
[0002] 關于利用了超聲波的圖像顯示裝置，近年來，利用橫波（以下，稱為剪切波）來評 價組織的彈性率的技術受到關注，且正在對乳腺腫瘤、慢性肝病推進臨床利用。在該技術 中，在作為測量對象的組織內部產生剪切波，利用超聲波來評價產生的剪切波，計算速度或 硬度相關的物理量。如果將組織的泊松比換算為〇· 5,并使縱波速度與橫波速度相比充分 大，則楊氏模量可簡單地由式E二3p Vs2 (E:楊氏模量，P :密度，Vs:剪切波速度）來表示。
[0003] 作為產生剪切波的方法之一列舉輻射力方式。輻射力方式是利用使超聲波集中于 組織內的局部的聚焦超聲波對生物體內施加輻射壓，通過伴隨于此的組織位移來產生剪切 波。作為與該輻射力方式相關的在先技術文獻有專利文獻1。在專利文獻1中公開有以下 技術：在輻射力方式下，為了實現更高精度的剪切波推定，而求取從產生源的位置和檢測位 置的多個不同組合得到的位移概觀（profile)的相關，通過使用根據發送位置和檢測位置 的各種空間組合得到的位移來檢測剪切波信息，從而計算多個側向（lateral)位置中每個 側向位置的剪切波速度。
[0004] 在先技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :JP特開2012-81269號公報


【發明內容】

[0007] 發明要解決的課題
[0008] 在組織中傳播的剪切波根據介質的粘性、構造的各向異性、是否存在有助于散射 的構造體等而表示出復雜的特性。例如在傳播路徑上存在血管的情況下，到達的波面由于 散射和衍射的影響而發生紊亂，速度的測量精度降低。由此，在剪切波的速度測量中需求以 下技術，即，盡可能縮短速度測量所需的波面傳播距離來減少波面紊亂，并且在產生了波面 紊亂的情況下也能得到穩定的測量精度。
[0009]本發明的目的在于，提供減少了波面紊亂的影響的高精度的超聲波診斷裝置以及 彈性評價方法。
[0010] 用于解決課題的手段
[0011]為了達成上述目的，在本發明中提供一種超聲波診斷裝置，該超聲波診斷裝置的 構成為，具有：探頭，其對被檢體發送接收超聲波；和控制部，其經由探頭，對被檢體發送第 1超聲波從而在被檢體內產生剪切波，并且對被檢體發送接收第2超聲波；控制部具有速度 測量部，該速度測量部基于第 2超聲波，來測量在被檢體內產生的剪切波的第丨到達時間和 第2到達時間，并基于第1到達時間與第2到達時間之間的時間差，來測量剪切波的傳播速 度。
[0012] 此外，為了達成上述目的，在本發明中提供以下方法，在該方法中，從探頭對被檢 體發送第1超聲波在被檢體內產生剪切波，并且對被檢體發送接收第2超聲波，基于第2超 聲波，來測量在被檢體內產生的剪切波的第1到達時間和第2到達時間，并基于第1到達時 間與第2到達時間之間的時間差，來測量剪切波的傳播速度，由此進行被檢體的彈性評價。
[0013] 發明效果
[0014] 通過本發明，能夠提供減少了波面紊亂的影響的測量精度高的超聲波診斷裝置以 及彈性評價方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是表示實施例1的超聲波診斷裝置的一構成例的框圖。
[0016] 圖2是實施例1的超聲波診斷裝置的功能說明圖。
[0017] 圖3是說明實施例1的評價位置的設定方法的圖。
[0018] 圖4是用于說明實施例1的彈性評價方法的處理步驟的圖。
[0019] 圖5是說明實施例1的軌道脈沖（track pulse :卜7 v" > 又）的發送位置的 圖。
[0020] 圖6是表示各實施例的各種處理式的圖。
[0021] 圖7是表示實施例1的發送順序的圖。
[0022] 圖8是表示實施例1的位移測量結果的圖。
[0023] 圖9是說明實施例1的到來時間的測量法的圖。
[0024] 圖10是說明根據實施例1的近似曲線計算到來時間的方法的圖。
[0025] 圖11是表示實施例1的顯示部中的顯示形式的一例的圖。
[0026] 圖12是說明實施例2的計算到來時間的方法的圖。
[0027] 圖13是用于說明實施例2的計算表示區域的特征點即重心的處理步驟的圖。
[0028] 圖14是說明實施例2的表示區域的特征點即重心的計算的圖。
[0029] 圖15是表示實施例2的顯示部中的顯示形式的一例的圖。
[0030] 圖16是說明實施例2的利用表示區域的特征點即重心的效果的圖。

【具體實施方式】
[0031] 下面，按照附圖來說明本發明的各種實施方式。在本說明書中，所謂組織的"彈性 信息"，是指形變、剪切波速度、縱波速度、楊氏模量、剛性模量、體積彈性模量、泊松比、粘性 系數等與物質的變形和流動相關的物性值全體。
[0032] (實施例1)
[0033] 下面，使用圖1的框圖、圖2的功能說明圖、圖3的說明評價位置的設定方法的圖、 圖4的用于說明彈性評價方法的處理步驟的圖、圖5的說明軌道脈沖的發送位置的圖等來 說明作為第1實施例的超聲波診斷裝置以及彈性評價方法。本實施例是如下構成的超聲波 診斷裝置的實施例，該超聲波診斷裝置具備：探頭 u，其對被檢體發送接收超聲波；控制部 12,其經由探頭11，對被檢體發送第1超聲波從而在被檢體內產生剪切波，并且對被檢體發 送接收第2超聲波，控制部12具有速度測量部22,該速度測量部22基于第2超聲波，測量 在被檢體內產生的剪切波的第1到達時間和第2到達時間，并基于第1到達時間與第2到 達時間之間的時間差，來測量剪切波的傳播速度。
[0034]此外，本實施例是如下方法的實施例，在該方法中，從探頭11對上述被檢體發送 第1超聲波，在被檢體內產生剪切波，并對被檢體發送接收第2超聲波，基于第2超聲波，測 量在被檢體內產生的剪切波的第1到達時間和第2到達時間，基于第1到達時間與第2到 達時間之間的時間差。來測量剪切波的傳播速度，由此進行被檢體的彈性評價。
[0035]另外，本發明的內容不特別限定于使用的探頭，在本實施例中假定利用口徑部向 生物體側彎曲為凸型的凸陣型的探頭的情況來進行說明。
[0036] 首先，使用圖1說明本實施例中利用的與高頻（RF)數據以及圖像數據的生成相關 的超聲波診斷裝置的構成。如圖1所示，超聲波診斷裝置10具備控制部12、超聲波收發部 13、顯示部15。控制部12由控制單元9和數據處理部14構成，其中控制單元9由作為處理 部的中央處理部（CPU) 7和作為存儲部的存儲器8構成。基于控制部12的控制單元9的控 制，由超聲波收發部13生成發送脈沖用的電信號。在將由超聲波收發部 13生成的發送脈 沖用的電信號通過D/A轉換器轉換為模擬信號后，送出至與生物體等被檢體的表面相接的 探頭11。輸入至探頭11的電信號由設置于內部的陶瓷元件從電信號轉換為聲音信號后被 發送至被檢體內。發送由多個陶瓷元件進行，且為了在被檢體內的規定的深度聚焦，各元件 中花費規定的時間延遲。
[0037]在被檢體內傳播的過程中反射的聲音信號再次由探頭11接收，與發送時相反，將 該聲音信號轉換為電信號后自超聲波收發部13內部的切換開關向A/D轉換器送出，轉換為 數字信號。在超聲波收發部13中，對由多個元件接收到的信號進行考慮了發送時花費的時 間延遲的整相相加等加法處理，并進行衰減校正等處理，之后作為復RF數據送出至控制部 12內的數據處理部14。
[0038] 數據處理部14具備能夠通過規定程序的執行等來實現的圖像數據生成部16和以 后使用圖2詳述的彈性評價部17。由數據處理部14從超聲波收發部13獲取到的RF數據 為最終顯示的圖像數據之中沿著超聲波的收發方向的特定1行的要素數據。通過在構成探 頭11的陶瓷元件的排列方向上依次進行切換地實施超聲波針對被檢體的收發，從而獲取 構成二維圖像數據的全部RF數據，并將數據蓄存在存儲器中。
[0039] 獲取、蓄存的RF數據由數據處理部14的圖像數據生成部16轉換為二維圖像數 據。具體來說，是增益控制、對數壓縮、包絡線檢波、掃描轉換（scan conversion)等在正普 及的超聲波診斷裝置中所一般使用的圖像生成處理。由圖像數據生成部16生成的圖像數 據顯示于顯示部15。該控制部9的數據處理部14也能夠由作為處理部的CPU和存儲程序 及數據的存儲器構成。進而，作為該(PU和存儲器，也能夠使用上述控制單元9的CPU7和 存儲器8。
[0040] 接著，利用其他圖2的功能說明圖、圖3的示意圖、以及圖4的流程圖，說明由本實 施例的數據處理部14的彈性評價部17實施的彈性評價功能。
[0041] 在圖2中與圖1相同的符號表示相同的部分。外部輸入部18用于做手術者輸入 評價位置的坐標信息。數據處理部14按照控制部12的控制、或者由其本身來實現彈性評 價部17。彈性評價部17使在由做手術者指定的評價位置處產生輻射壓，利用傳播的剪切波 來評價彈性。如圖2所示，彈性評價部17具備對超聲波收發部13分別設定推壓脈沖（push pulse)條件、軌道脈沖條件的猝發波（burst wave :八一7卜波）控制部19、脈沖波控制部 20。此外，使用從超聲波收發部I3得到的RF數據來生成位移信息的位移測量部21、根據該 位移信息生成速度信息的速度測量部22基于得到的速度信息取得彈性信息作為彈性評價 結果。
[0042] 評價位置的指定以由做手術者對顯示于顯示部15的包含被檢體的圖像數據，利 用裝置主體所具備的鼠標、軌跡球等外部輸入部is輸入坐標信息的形式來進行。在例如圖 3的示意圖這樣的形式中，通過做手術者用指示器25指定圖像數據26內的被檢體24的希 望位置的坐標信息，從而確定圖像數據 26內的評價位置27的坐標（X。，z。）。在此，假定為 正交坐標系23, X表示橫向，z表示縱向。如前所述，彈性信息是根據剪切波的傳播而得到 的結果。g卩，在彈性的評價中需要一定的區域。因此，評價位置27 (Xci，z。）是產生輻射力的 推壓位置28的坐標，也是剪切波傳播的原點位置的坐標。
[0043] 確定了的坐標信息被送出至數據處理部14,在圖4的步驟1中被輸入至其內部所 具備的彈性評價部I 7。接著，在步驟2中，由猝發波控制部19基于輸入的坐標數據來確定 第1超聲波即作為推壓脈沖的猝發波的送波條件。以不對生物體產生影響的方式來有效產 生剪切波的送波條件大致為，F值=1?2(用焦點深度除口徑的寬度后得到的值）的聚焦 條件是適當的，作為強度以及脈沖長度（burst length)，強度為0· 1?lkW/cm2,脈沖長度為 100?1000 μ s的范圍是適合的。在此，口徑的寬度是實際中驅動的陶瓷元件的范圍，取元 件間隔的離散值。并且，為了形成理想的焦點區域，對施加至各元件的施加電壓給出口徑權 重（apodization :切趾）。由于推壓脈沖的發送方向是被檢體的深度方向，所以作為其送波 條件的發送角度為零。
[0044]適宜通過從口徑的中心一直到角部來減少權重，從而抑制衍射的影響所導致的焦 點區域的紊亂。其中，由于口徑權重也存在使強度降低的缺點，所以在評價位置為深部且衰 減的影響大的情況下，有時也相比區域形成使強度優先而減小口徑權重。此外，發送頻率設 為探頭11的靈敏度頻帶的中心頻率附近是有效的。作為第1超聲波起作用的推壓脈沖即 猝發波的送波條件是直接由超聲波收發部13送出，經由探頭11向生物體內照射。
[0045]接著，在步驟3中由脈沖波控制部20來確定第2超聲波即軌道脈沖的送波條件。 頻率、波數（wave number)、F值等聲音參數與生成圖像數據時的條件大致相同。在檢查對 象為腹部的情況下，利用頻率為1?5MHz、波數為1?3波、F值為1?2的條件。如前所 述，作為第 2超聲波起作用的軌道脈沖是為了測量伴隨著剪切波的傳播所發生的組織的位 移而收發的脈沖波。剪切波隨著傳播而急劇衰減。由此，第2超聲波即軌道脈沖的發送方 向、發送角度成為極重要的送波條件。在該脈沖波控制部20中，基于實施彈性評價的坐標 信息和假定的剪切波速度，確定軌道脈沖的發送方向。此外，在本實施例的脈沖波控制部20 中，軌道脈沖的發送僅在特定的發送方向上進行，即測量地點僅設置1個。
[0046] 利用圖5,說明本實施例的第1超聲波即推壓脈沖和第2超聲波即軌道脈沖的發送 方向、發送角度的設定方法。圖5中示意性示出曲率為R的探頭11、在推壓位置28 (X。，zQ) 處產生的輻射力F、從該位置起在方位方向上傳播的剪切波30。此外，將輻射力F所作用的 深度方向的幅度設為d(zl?z2)、將第2超聲波即軌道脈沖的發送方向與探頭11的中心 軸即深度方向換言之為輻射力F的作用方向所成的角度設為θ η( θ n古〇)，并將如圖所示 在深度方向的幅度d的范圍內形成的直角三角形的底邊設為Xn、斜邊設為d'。由于軌道 脈沖的發送方向29按照構成探頭的元件寬度的單位而離散地進行切換，所以下標n表示驅 動元件的中心位置即軌道脈沖的發送方向。根據該圖，使用各角度信息即表示為 圖6的式1的正切。如前面所說明的，推壓脈沖條件、軌道脈沖條件從彈性評價部17的猝 發波控制部19、脈沖波控制部20輸入至超聲波收發部13。上述的發送方向的角度θ η* 為零能夠表明控制部12將第2超聲波的發送方向控制為與第1超聲波的發送方向不同。 [0047] 通過由圖2的猝發波控制部19設定了推壓脈沖條件的第1超聲波即推壓脈沖的 輻射力而產生的剪切波30使組織在深度方向（z方向）上發生位移的同時，以推壓脈沖的 發送方向為軸大致以圓筒波狀進行傳播。深度方向的傳播范圍大致為輻射力所作用的d。 因此，當使用來自超聲波收發部13的RF數據，在由脈沖波控制部20設定了軌道脈沖條件 的軌道脈沖的發送方向上，由位移測量部21實施位移測量時，從推壓位置傳播的剪切波30 最初在深度Zi處被測量，接著在深度z 2處被測量。因此，如果對Zl以及z2處的剪切波30 的第1、第2到來時間進行測量，則能夠根據該時間差At和距離x n由速度測量部22計算 剪切波速度Vs。
[0048] 即，控制部12進行控制以使在被檢體內測量第1到達時間和第2到達時間的深度 不同。此外，能夠說是，控制部12進行使在被檢體內測量第2到達時間的深度比在被檢體 內測量第1到達時間的深度更深的控制。
[0049] 超聲波收發部13對形成軌道脈沖的脈沖群的收發按照規定的重復時間（Pulse reputation time :PRT)進行。因此，該PRT成為位移測量的時間分辨率。根據該情況，在 測量時間差At方面需要滿足圖6式2的條件，該式示出x n應同時滿足的條件。在此，由于 Vs是組織的剪切波速度，所以在測量時需要預先假定作為對象的速度范圍。例如在評價肝 臟組織的纖維化時，Vs的范圍為1?5m/s左右。在乳腺癌的情況下速度更高，假定的最大 速度為l〇m/ S。
[0050] 根據圖6的式1以及式2,軌道脈沖的發送方向、發送角度0"以滿足圖6的式 3 的條件的形式來設定。剪切波由于在傳播的過程中受到衰減和散射的影響，所以為了將該 影響減小為最小限度而設定滿足式3的最小值。例如，當在深度為5cm的位置處假定肝硬 化（V s二4m/s)，采用F值1的推壓脈沖（d = 10mm)、PRT = 0. 25ms的軌道脈沖來測量時， 軌道脈沖的發送方向為Θ ^ = 0.1rad。基于脈沖波控制部20設定的以上的軌道脈沖的條 件，從圖1的超聲波收發部13經由探頭11向規定的方向θη(θ η#〇)發送由一系列的脈 沖群構成的軌道脈沖（步驟5)。
[0051] 圖7中示出本實施例的裝置的彈性評價部17的猝發波控制部19、脈沖波控制部 20所設定的第1超聲波即推壓脈沖和第2超聲波即軌道脈沖的發送順序的一例。觸發信 號31是在步驟1中輸入評價位置的坐標后立即從控制部12的控制單元9送出至數據處理 部14的電信號。與該觸發信號31的輸入同時地，由彈性評價部17的猝發波控制部19、脈 沖波控制部20決定第1超聲波的推壓脈沖條件、第2超聲波的軌道脈沖條件，基于這些條 件從超聲波收發部13發送第1超聲波即脈沖長度Τ的推壓脈沖32,接著以規定的PRT來發 送接收構成第2超聲波即軌道脈沖33的一系列的脈沖群。軌道脈沖33可以與觸發信號31 的輸入同時地，即與推壓脈沖32同時地開始收發。在該情況下，在推壓脈沖32的照射過程 中由于噪音被接收所以位移測量困難，但是有能夠準確獲取照射前后的RF數據的優點。 [0052] 如圖7所示，通過觸發信號31輸入、第1超聲波即1次推壓脈沖32發送、第2超 聲波即由多個脈沖群構成的軌道脈沖33的收發這一系列的順序，由圖2的位移測量部21 得到位移信息，并由速度測量部22根據該位移信息計算剪切波速度的測量結果。并且，也 能夠通過重復多次該圖7示出的由觸發信號31、推壓脈沖32、以及軌道脈沖33構成的一系 列順序，從而得到多個測量結果，計算這多個測量結果的標準差等統計值，作為表示測量精 度的一個信息而顯示于顯示部15。該精度在圖11的說明時進行例示。
[0053] 通過軌道脈沖33的發送而獲取的來自生物體的反射信號經由探頭11被送出至超 聲波收發部13,如上所述生成復RF數據。如圖2所示，RF數據被輸入至數據處理部14的 位移測量部21，作為圖4的步驟6,測量伴隨著剪切波的傳播的組織位移而得到位移信息。 位移測量部21的位移測量功能通過以PRT的時間間隔獲取到的RF數據間的復相關性運算 來實施。在該情況下，計算粒子速度作為單位時間上的位移。也有以推壓脈沖的送波前的 RF數據為基準計算位移的絕對值的方式，但是粒子速度具有去除伴隨著探頭的振動和生物 體組織的自然運動的低頻分量從而高靈敏度地測量剪切波的效果。因此在本實施例中，在 位移測量部21中使用粒子速度得到位移信息。此外，在本實施例的位移測量部21中，實施 位移測量的空間的范圍基于由猝發波控制部19決定的推壓脈沖的送波條件來確定，此外， 時間的范圍基于由脈沖波控制20決定的軌道脈沖的送波條件來確定。
[0054] 運算針對獲取到的全部RF數據來進行，基于計算的位移信息，作為步驟7,由速度 測量部22測量剪切波的速度而決定速度信息。并且，在步驟8中，基于由速度測量部22決 定的速度信息得到彈性信息作為彈性評價結果。
[0055] 圖8示出在本實施例中由位移測量部21得到的位移數據、位移信息的一例。即， 示出位移信息即正側的位移34、負側的位移35的一例，作為軌道脈沖的發送方向上的位移 測量的結果。在圖8中，縱軸為深度方向的距離，橫軸為時間。在此，如果關注于時間上在 先出現的正側的位移34,則可知到來時間從圖5所示的直角三角形的上端（坐標 ：Zl，到來 時間：ti) 一直到下端（坐標：z2，到來時間：t2)發生延遲的情形。本實施例中的位移測量由 于沿著軌道脈沖的發送方向來實施，所以圖8的曲線圖縱軸中 Zl-z2的距離為d。上端以及 下端的坐標（zp z2)根據推壓位置和傳播范圍d為Zi = Zcrd/2、z2 = z〇+d/2。在本實施例 中，計算Zl以及Z2處的剪切波的到來時間的方法是利用位移的最大值或最小值的方法。 [0056]圖9中示出圖8的深度 Zl和z2處的位移數據的一維概觀即位移測量結果36、37。 通過關注于正位移34測量取各位移概觀的最大值的時間，從而計算各深度處的剪切波的 到來時間（tp t2)。作為計算該到來時間（tp t2)時利用的位移概觀的特征量，其他只要是 最小值、最大值和最小值的中間值等根據位移概觀唯一決定的指標就不特別限定。基于圖 6的式4根據測量到的到來時間（ tl，t2)和方位方向的距離（xn)來計算剪切波速度Vs。
[0057] 圖10示出根據位移數據、位移信息計算到來時間（ti，t2)的其他方法。作為計算 到來時間（t^h)的其他方法，在利用于測量的范圍（ Zl?z2)中設置多個測量點并利用例 如最大值來計算各測量點處的到來時間。利用計算出的多個距離和到來時間的組合，計算 圖10所示的一維的近似直線。根據該近似直線和z = Zl以及z = z2的交點能夠計算到來 時間（tP t2)。
[0058] 如前面所述，在本實施例中，在圖4的最后的步驟8中，評價組織的彈性信息。在 此，組織的彈性信息指形變、剪切波速度、縱波速度、楊氏模量、剛性模量、體積彈性模量、泊 松比、粘性系數等與物質的變形和流動相關的物性值全體。在實施例1中，作為組織的彈性 信息，關于剪切波速度記述了詳細情況，但是也可以從測量到的位移換算為形變，并且也能 夠通過對剪切波進行頻率分析來得到粘性等信息。
[0059]圖11中示出本實施例的顯示部15中的顯示形式的一例。該顯示部15為了顯示 圖像數據或者剪切波的傳播速度以及顯示另外在后面說明的位移信息即位移數據和重心 等而使用。即，評價過的彈性信息被送出至顯示部 15,作為評價結果，向做手術者一起提示 圖3中說明的圖像數據26、圖8所示的位移信息。如圖11中看到的，與被檢體和表示彈性 信息的評價位置的圖像數據 26 -起，顯示表示圖8中說明的位移信息的位移測量結果40、 包含精度（±7%)的剪切波速度或楊氏模量等彈性信息的評價結果 39。該精度是如前面 所說明的通過以相同部位、相同角度來重復進行圖7的順序而多次測量到的結果的標準差 等統計值，由一般利用的評價方法算出。彈性信息的評價結果 39中的楊氏模量如上所述是 通過E = 3PVs2(E:楊氏模量，P :密度，Vs:剪切波速度）從剪切波速度導出的彈性信息。 [0060]在以上說明的實施例1中，將使用的探頭限定為凸陣型記載了說明，但是本實施 例的本質是在剪切波的傳播方向和軌道脈沖的收發方向上，按照角度信息來設定規定的角 度，并不特別限定使用的探頭的種類。例如即使是線陣型的探頭，也能夠通過按照角度信息 在規定的角度方向上以電子方式來控制并變更軌道脈沖的收發方向，從而采用相同的裝置 構成和相同的處理步驟來進行彈性評價。
[0061]通過以上說明的實施例1的裝置或者方法，能夠縮短剪切波的速度測量所需的波 面的傳播距離，期待降低波面紊亂的影響。此外，能夠期待通過使測量位置單一化來提高時 間分辨率。進而，能夠確立測量精度和再現性相容的剪切波速度的測量方法，并能夠實現具 有高診斷能力的超聲波診斷裝置。
[0062](實施例2)
[0063] 接著，說明第2實施例的超聲波診斷裝置以及彈性評價方法。本實施例是以下構 成的超聲波診斷裝置的實施例，其中，本實施例的超聲波診斷裝置具備：對被檢體發送接收 超聲波的探頭11 ;經由探頭11，對被檢體發送第1超聲波從而在被檢體內產生剪切波，并且 對被檢體發送接收第2超聲波的控制部12 ;控制部12具備速度測量部22,該速度測量部22 基于第2超聲波，在被檢體內被分割而得到的多個分割區域中，針對根據第 2超聲波得到的 每個位移數據，基于測量位置和到來時間，計算多個表示分割區域的特征點41、42,使用計 算出的多個表示分割區域的特征點，測量產生的剪切波的第1到達時間和第2到達時間，基 于第1到達時間與第2到達時間之間的時間差，測量剪切波的傳播速度。
[0064] 此外，本實施例是以下方法的實施例，其中，在本實施例的方法中，從探頭對被檢 體發送第1超聲波，在被檢體內的多個分割區域中產生剪切波，并且對被檢體發送接收第 2超聲波，針對根據第2超聲波得到的分割區域中的每個位移數據，基于測量位置和到來時 間，計算表示分割區域的特征點，使用這些多個表示分割區域的特征點，計算剪切波的傳播 速度來進行被檢體的彈性評價。
[0065] 本實施例的特征在于，能夠進一步減輕伴隨著傳播而產生的剪切波的波面的散射 等影響。即，是利用重心等作為表示區域的特征點、捕捉剪切波的波面的特征量來減輕波面 的散射等影響的實施例。在本實施例中，將被檢體的檢查對象分割為多個區域，在各區域中 使用根據第2超聲波即軌道脈沖得到的位移數據計算為表示分割區域的特征點，基于多個 表示分割區域的特征點間的到來時間之差，計算剪切波的傳播速度來進行彈性評價。
[0066] 另外，在本實施例中，圖1所示的由探頭以及超聲波診斷裝置構成的裝置的整體 結構、圖2所示的各功能構成和信息的流向、圖4的步驟1至步驟6所示的從第1超聲波即 推壓脈沖的發送至位移測量的處理內容與實施例1相同，所以這里省略說明。
[0067] 圖12中示出實施例2中利用的位移數據、位移信息的一例。即，示意性示出作為 表示分割區域的特征點換言之作為捕捉波面的特征量，計算分割成的各區域的重心，利用 這些重心，測量到來時間的例子。在本實施例的速度測量中，從圖12所示的位移的測量結 果即位移數據中僅提取正側或負側，將該二維波面捕捉為剛體。即，通過將位移置換為重量 并關注于波面的重心，從而在例如波面發生紊亂的情況下也能夠穩定地測量到來時間，并 能夠減輕伴隨著傳播而產生的剪切波的波面的散射等影響。以下，說明提取出了圖12中的 正側的位移的情況。
[0068] 圖13中示出本實施例的處理步驟的一例。首先，在步驟21中對被檢體的檢查對 象進行區域分割。分割區域的數目不特別限定，但是例如如圖12所示以測量位置為中心（z =z。）進行上下2分割的方法是最簡單的區域分割。接著，在步驟22中，在利用于測量的 整個范圍內，計算每個深度的位移最大值和到來時間。接著，利用在步驟22中測 量到的最大位移和到來時間，計算分別表示分割而成的上部波面和下部波面的區域的特征 點即重心41、42 (步驟23)。作為表示區域的特征點的一例的重心41、42的計算采用圖6的 式5進行。在式5中，（d，ud，t d)表示深度、最大位移、到來時間。
[0069] 圖14中示出將波面捕捉為剛體，作為捕捉該波面的特征量即表示區域的特征點， 計算重心的情況下的示意圖。在從深度4至dn中η點的各深度處測量最大位移44 (ud)和 到來時間td。將該測量結果代入圖6的式5來求取重心位置。在求取到各區域中的重心41、 42后，利用最小二乘法等一般所知的擬合（ftting)方式計算圖12所示的連結各重心41、 42的近似直線43 (步驟24)，根據該近似直線43和（Zl，z2)相交的交點計算到來時間（tl， t2)(步驟 25)。
[0070] 根據利用重心作為表示區域的特征點的本實施例，即使在由于在剪切波的傳播過 程中發生的散射等影響而導致波面發生紊亂的情況下，或者在位移局部性消失的情況下， 也能夠計算總括地捕捉到波面整體的到來時間，并提高測量精度。
[0071] 此外，在本實施例的彈性評價方法中，是在到來時間的計算中考慮位移的大小，對 可靠性高的高靈敏度的位移測量結果加權后的計算結果。因此，通過分割為3個以上區域 而不是分割為2個區域，僅利用計算出的3個以上的重心之中例如值較大的上位數點的結 果來實施擬合處理，從而實現更高精度下的測量。
[0072] 通過以上處理，使用分割區域的重心計算到來時間后，與實施例1相同地進行剪 切波速度的計算，將通過彈性評價而求出的與彈性相關的信息送出至顯示部15,并向做手 術者進行提示。
[0073]圖15中示出本實施例中的顯示形式的一例。顯示部15的顯示畫面由表示組織形 狀和測量位置的圖像數據26、圖I2所示的剪切波的位移數據和重心等位移測量結果45、表 示剪切波速度等數值的評價結果妨構成。分析方法能夠在本畫面上進行修正，例如關于執 行計算重心的分割區域等利用裝置所提供的圖2所示的鍵盤等外部輸入部18來輸入數值 從而執行，能夠立刻反映至剪切波測量結果以及評價結果中。此外，與實施例1相同地，在 通過重復多次圖7所示的送波順序而在相同測量位置處執行了多次測量的情況下,與實施 例1相同地，使結果的精度即標準差（±7%)等統計值表現于評價結果中。此外，在擬合處 理時，由于能夠通過計算樣本點和近似直線的誤差來定量地對波面的紊亂程度進行評價， 所以設置表示測量的可靠度的指標并進行數值顯示在實施高精度的測量方面也是有效的。 作為表示可靠度的指標，擬合中所利用的重心的值也是有效的。
[0074] 圖16是用于說明通過本實施例的方式、構成來利用重心的效果的圖。圖16與圖 12相同，對深度方向的距離和各深度處的位移的時間變化進行了圖表化。在剪切波與第2 超聲波即軌道脈沖的路徑平行地到來的情況下，到來時間在所有的深度處相同。但是，如圖 16的上部所示，如果由于散射而產生波面的紊亂，則不僅僅在每個深度的到來時間的測量 結果中產生誤差，而且由于深度的原因，波面消失而無法測量到來時間。相對于此，如圖16 的下部所示，在如虛線47所示將波面總括地捕捉為一個區域的本實施例的情況下，實現減 輕了波面的紊亂的影響的測量。即使在例如產生了波面消失的深度的情況下，其位移（剛 體中的質量）與周圍相比也為充分低的值，對在本實施例中利用的表示區域的特征點即重 心的位置造成的影響是輕微的。
[0075] 關于圖15的評價結果46中示出的可靠度，例如，只要利用凝膠模型（gel phantom)等預先測量送波條件和介質的硬度所對應的位移、重心的值作為參照值，并將其 存儲至裝置主體的控制部12內的存儲器等中，就能夠根據該數值和測量結果的比率來評 價測量結果與理想條件相距多少。
[0076] 在以上說明的實施例2中，也將使用的探頭限定為凸陣型來記載了說明，但是本 實施例的本質是以剛體形式來捕捉波面，測量其重心位置來作為波面測量的特征量。因此， 使用的探頭不特別限定。例如即使是線陣型的探頭，也能夠通過以電子方式將軌道脈沖的 收發方向控制變更為規定的角度方向，從而采用相同的裝置構成和相同的處理步驟來進行 彈性評價。
[0077] 此外，即使是在剪切波的傳播方向上設定多個位移測量位置的情況，也能夠應用 本實施例的利用重心的方式。在設置多個測量位置的情況下，也得到測量位置的數目個位 移測量的結果。通過對各結果計算重心作為捕捉波面的特征量、表示區域的特征點，從而計 算各測量位置處的波面的到來時間，并實施剪切波速度的測量。
[0078] 在以上說明的實施例2中，說明了利用重心作為捕捉波面的特征量、或者表示區 域的特征點的情況，但是只要是例如波面的最小值、最大值、中間值、平均值、2階微分處理 下的拐點（inflexion point)等唯一決定波面的位置的特征量，就能夠進行作為上述實施 例中說明的捕捉波面的特征量、表示區域的特征點的處理。根據本實施例，能夠提供一種可 以進一步減輕伴隨著傳播而產生的剪切波的波面的散射等影響的超聲波診斷裝置以及彈 性評價方法。
[0079]以上詳述的本發明不限定為上述實施例，其包含各種變形例。例如，上述實施例為 了更好理解本發明而進行了詳細說明，不必限定為具有說明的全部構成。此外，可以用某實 施例的一部分構成來替換其他實施例的構成，此外，可以在某實施例的構成中添加其他實 施例的構成。此外，能夠針對各實施例的一部分構成，追加、削除、替換其他構成。進而，針 對上述各構成、功能、處理部等，說明了作成實現它們的一部分或全部的程序，通過程序執 行來實現各功能的例子，但是它們的一部分或全部當然也可以通過例如采用集成電路來設 計等由硬件來實現。
[0080] 符號說明：
[0081] 7 處理部（CPU)
[0082] 8 存儲部（存儲器）
[0083] 9 控制單元
[0084] 10超聲波診斷裝置
[0085] 11 探頭
[0086] 12控制部
[0087] 13超聲波收發部
[0088] 14數據處理部
[0089] 15顯示部
[0090] I6圖像數據生成部
[0091] 17彈性評價部
[0092] 18外部輸入部
[0093] 19猝發波控制部
[0094] 20脈沖波控制部
[0095] 21位移測量部
[0096] 22速度測量部
[0097] 23正交坐標系
[0098] 24被檢體
[0099] 25指示器
[0100] 26圖像數據
[0101] 27評價位置
[0102] 28推壓位置
[0103] 29軌道脈沖發送方向
[0104] 30剪切波
[0105] 31觸發信號
[0106] 32推壓脈沖
[0107] 33軌道脈沖
[0108] 34正側的位移
[0109] 35負側的位移
[0110] 36深度zl的位移測量結果
[0111] 37深度z2的位移測量結果
[0112] 38、43近似曲線
[0113] 39、46評價結果
[0114] 40、45位移測量結果
[0115] 41、42 重心
[0116] 44深度d處的最大位移
[0117] 47測量重心的區域。
【權利要求】
1. 一種超聲波診斷裝置，其特征在于，具備： 探頭，其對被檢體發送接收超聲波；和 控制部，其經由上述探頭，對上述被檢體發送第1超聲波從而在上述被檢體內產生剪 切波，并且對上述被檢體發送接收第2超聲波， 上述控制部具有速度測量部，該速度測量部基于上述第2超聲波，來測量在上述被檢 體內產生的剪切波的第1到達時間和第2到達時間，并基于上述第1到達時間與上述第2 到達時間之間的時間差，來測量上述剪切波的傳播速度。
2. 根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部使在上述被檢體內測量上述第1到達時間和上述第2到達時間的深度不 同。
3. 根據權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部使在上述被檢體內測量上述第2到達時間的深度比在上述被檢體內測量 上述第1到達時間的深度更深。
4. 根據權利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部使上述第2超聲波的發送方向與上述第1超聲波的發送方向不同。
5. 根據權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部對上述被檢體的深度方向以規定角度Θ照射上述第2超聲波，其中，該規 定角度G古〇。
6. 根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部使用猝發波作為上述第1超聲波，并使用由多個脈沖群形成的軌道脈沖作 為上述第2超聲波。
7. 根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 該超聲波診斷裝置還具備顯示上述被檢體的圖像數據或者上述傳播速度的顯示部。
8. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部重復進行上述第1超聲波對上述被檢體的發送、和上述第2超聲波對上述 被檢體的發送接收，并計算得到的多個上述剪切波的傳播速度的統計值， 上述顯示部顯示上述統計值。
9. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部將上述被檢體內分割為多個分割區域，在多個上述分割區域中，針對根據 上述第2超聲波得到的每個位移數據，基于測量位置和到來時間，計算表示多個上述分割 區域各自區域的特征點， 使用表示上述區域的特征點來測量上述第1到來時間和上述第2到來時間。
10. 根據權利要求9所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述控制部使用上述分割區域的重心作為表示上述區域的特征點， 上述顯示部顯示上述位移數據和上述重心。
11. 一種彈性評價方法，其特征在于， 從探頭對被檢體發送第1超聲波來在上述被檢體內產生剪切波，對上述被檢體發送接 收第2超聲波，基于上述第2超聲波來測量在上述被檢體內產生的上述剪切波的第1到達 時間和第2到達時間，并基于上述第1到達時間與上述第2到達時間之間的時間差，來測量 上述剪切波的傳播速度，進行上述被檢體的彈性評價。
12. 根據權利要求11所述的彈性評價方法，其特征在于， 對上述被檢體的深度方向以規定角度Θ照射上述第2超聲波，在上述被檢體內的不同 深度處測量上述第1到達時間和上述第2到達時間，其中，該規定角度Θ尹〇。
13. 根據權利要求11所述的彈性評價方法，其特征在于， 重復進行上述第1超聲波對上述被檢體的發送、和上述第2超聲波對上述被檢體的發 送接收，并對得到的多個上述剪切波的傳播速度的統計值進行計算。
14. 根據權利要求11所述的彈性評價方法，其特征在于， 在上述被檢體內的多個分割區域中產生上述剪切波，并且針對根據上述第2超聲波得 到的多個上述分割區域中的每個位移數據，計算表示上述分割區域的特征點，使用計算出 的多個表示上述分割區域的特征點，計算上述剪切波的傳播速度。
15. 根據權利要求14所述的彈性評價方法，其特征在于， 使用上述分割區域的重心作為表示上述分割區域的特征點。
【文檔編號】A61B8/00GK104203112SQ201380018000
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】吉川秀樹, 淺見玲衣, 田原麻梨江 申請人:日立阿洛卡醫療株式會社