超聲波攝像裝置以及方法
【專利摘要】在超聲波攝像中，作為生物體組織附近的血流速度，對(duì)在物理上具有一致性的值進(jìn)行測(cè)定。超聲波攝像裝置具備：形狀提取部，其使用從照射了超聲波的檢查對(duì)象反射的回聲信號(hào)，對(duì)生物體組織的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別；流速分布取得部，其根據(jù)回聲信號(hào)對(duì)組織附近的血流速度進(jìn)行檢測(cè)；和速度決定部，其提取檢查者所期望的速度信息(目標(biāo)速度信息)。速度決定部設(shè)定作為目標(biāo)的血流的模型，并決定與根據(jù)該模型而推定的速度分布相匹配的速度分布實(shí)際測(cè)量值的速度。
【專利說明】超聲波攝像裝置以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療用的超聲波攝像裝置以及方法，特別是涉及一種高精度地測(cè)量檢查者所期望的血流速度的超聲波攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在使血液在體內(nèi)循環(huán)的循環(huán)系統(tǒng)中，血液循環(huán)的效率、形態(tài)與循環(huán)器官疾患具有密切的關(guān)聯(lián)。例如，低效率的循環(huán)系統(tǒng)對(duì)心臟造成負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)增加。為了調(diào)查該血流動(dòng)態(tài)，需要正確求取心臟內(nèi)的血流速度。特別是作為對(duì)于診斷來說重要的信息的生物體內(nèi)的二點(diǎn)間的壓力差，使用瓣逆流速度來求取，因而需要瓣逆流中心的正確的流速信息。
[0003]在利用超聲波求取血流速度的方法中存在利用了多普勒效應(yīng)的多普勒測(cè)量法。在多普勒測(cè)量法中由于照射了超聲波的所有區(qū)域中的血流速度都被檢測(cè)出來，因而所得到的速度信息(血流速度分布、血流速度)會(huì)具有寬度。因此，需要從所得到的分布中，提取檢查者認(rèn)為適當(dāng)?shù)乃俣刃畔?，但在速度的提取上存有含糊性。該含糊性?dǎo)致診斷的含糊性。
[0004]在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，公開了一種在基于多普勒波形來決定速度時(shí)，防止噪聲、信號(hào)混疊所引起的誤差進(jìn)入到多普勒波形的跡線(trace line)中的技術(shù)。此外在專利文獻(xiàn)3中，公開了一種作為多普勒波形的跟蹤的基準(zhǔn)，將相對(duì)于最大亮度級(jí)而言低規(guī)定量的多個(gè)亮度級(jí)作為跟蹤級(jí)(trace level)來自動(dòng)跟蹤的技術(shù)。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)I JP特開平7-241289號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2 JP特開平7-241291號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3 JP特開平7-303641號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]在這些技術(shù)中，雖然速度決定的再現(xiàn)性得到改善，但由于決定速度的跡線的跟蹤級(jí)任意地決定，因而無法保證作為速度而被算出的值在物理上是適當(dāng)?shù)摹Ｒ虼?，使用血流速度而求取的壓力差等的高次的各?shù)據(jù)成為更加不確定的數(shù)據(jù)。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于排除通過多普勒測(cè)量而得到的速度分布信息所具有的含糊性，高精度地決定檢查者所期望的流速值。
[0013]解決課題的手段
[0014]解決上述課題的本發(fā)明的超聲波攝像裝置，對(duì)于作為檢查者所期望的速度信息的對(duì)象的血流，對(duì)記述包含速度在內(nèi)的物理現(xiàn)象的模型進(jìn)行推定，并根據(jù)實(shí)際測(cè)量的測(cè)量區(qū)域的速度分布信息來決定與所推定的血流的模型相匹配的速度信息。
[0015]即，本發(fā)明的超聲波攝像裝置具備:超聲波探頭，其對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并且接收從所述檢查對(duì)象反射的回聲信號(hào)；信號(hào)處理部，其對(duì)由所述超聲波探頭接收到的回聲信號(hào)進(jìn)行處理；和顯示部，其對(duì)所述信號(hào)處理部的處理結(jié)果進(jìn)行顯示，所述信號(hào)處理部具備:速度分布取得部，其根據(jù)所述回聲信號(hào)來取得在所述檢查對(duì)象中包含的流體的速度分布；和速度決定部，其根據(jù)由所述速度分布取得部取得的速度分布來決定速度信息，所述速度決定部設(shè)定所述速度信息的模型，并決定所述速度信息使得所述模型與所述速度分布取得部所取得的速度分布相匹配。
[0016]在本發(fā)明的超聲波攝像裝置中，例如，所述速度決定部，作為所述模型對(duì)流體的速度的空間分布進(jìn)行推定，決定所推定的速度的空間分布使其與所述速度分布取得部所取得的速度分布相匹配，并根據(jù)所決定的速度的空間分布來算出所述速度信息。或者，所述速度決定部，設(shè)定用階躍函數(shù)與δ函數(shù)的和來表示的模型作為流體的速度信息的模型，并使用所述速度分布取得部所取得的速度分布的特殊點(diǎn)的值來算出所述速度信息。
[0017]此外，本發(fā)明的超聲波攝像方法，使用從照射了超聲波的檢查對(duì)象反射的回聲信號(hào)來取得所述檢查對(duì)象的診斷信息，所述超聲波攝像方法具有:使用回聲信號(hào)取得在所述檢查對(duì)象中包含的流體的速度分布的步驟；和根據(jù)所述流體的速度分布來決定速度信息的步驟，所述速度信息決定步驟包括:設(shè)定所述速度信息的模型的步驟；根據(jù)所述流體的速度分布，檢索并決定與所述模型相匹配的速度的步驟；和對(duì)所決定的速度以及/或者根據(jù)該速度算出的診斷信息進(jìn)行顯示的步驟。
[0018]在本發(fā)明的超聲波攝像方法中，根據(jù)所述速度而算出的診斷信息，例如，包含壓力差、絕對(duì)壓、壓力的時(shí)間微分值、時(shí)間常數(shù)、以及壓力-容積關(guān)系圖中的任意一者。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，多普勒測(cè)量的精度提高，隨之，以往精度不高的與壓力相關(guān)的計(jì)算精度提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
`[0021]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的超聲波攝像裝置的裝置構(gòu)成的框圖，(a)是整體的框圖，(b)是診斷信息計(jì)算部的框圖。
[0022]圖2是表示第一實(shí)施方式的信號(hào)處理部的動(dòng)作的流程圖。
[0023]圖3是對(duì)攝像對(duì)象進(jìn)行說明的圖。
[0024]圖4的(a)以及(b)是分別對(duì)攝像區(qū)域進(jìn)行說明的圖。
[0025]圖5是對(duì)速度測(cè)量的概念進(jìn)行說明的圖，(a)表示區(qū)域內(nèi)的速度恒定的情況，(b)表示在區(qū)域內(nèi)包含各種速度的情況。
[0026]圖6是對(duì)速度分布取得部所取得的攝像圖像進(jìn)行說明的圖，(a)表示多普勒波形圖，(b)表示亮度值速度分布圖，(C)表示超聲波照射區(qū)域。
[0027]圖7是對(duì)同步攝像的情況下的同步信號(hào)進(jìn)行說明的圖。
[0028]圖8是表示圖2的步驟S5的詳情的流程圖。
[0029]圖9是對(duì)作為攝像對(duì)象的噴流進(jìn)行說明的圖。
[0030]圖10是對(duì)第一實(shí)施方式中的擬合進(jìn)行說明的圖，(a)表示亮度值速度分布的計(jì)算值，(b)表示實(shí)際測(cè)量值。
[0031]圖11是表示信號(hào)處理部的運(yùn)算結(jié)果的一個(gè)示例的圖。[0032]圖12是表示第二實(shí)施方式的信號(hào)處理部的動(dòng)作的流程圖。
[0033]圖13是對(duì)第二實(shí)施方式的概念進(jìn)行說明的圖，(a)表示存在多個(gè)速度的情況，(b)表示速度恒定的情況。
[0034]圖14的(a)~(d)是分別表示顯示的示例的圖。
[0035]圖15是表示使用第二實(shí)施方式的方法對(duì)壓力差進(jìn)行測(cè)定后的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明的超聲波攝像裝置具備:超聲波探頭，其對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并且接收從檢查對(duì)象反射的回聲信號(hào)；信號(hào)處理部，其對(duì)由超聲波探頭接收的回聲信號(hào)進(jìn)行處理；和顯示部，其對(duì)信號(hào)處理部的處理結(jié)果進(jìn)行顯示。信號(hào)處理部具備:速度分布取得部，其根據(jù)回聲信號(hào)取得在檢查對(duì)象中包含的流體的速度分布；和速度決定部，其根據(jù)由速度分布取得部取得的速度分布來決定速度信息。速度決定部設(shè)定速度信息的模型，并決定速度信息使得模型與所述速度分布取得部所取得的速度分布相匹配。
[0037]具體來說,速度決定部,作為模型對(duì)流體的速度的空間分布進(jìn)行推定,決定所推定的速度的空間分布以使其與速度分布取得部所取得的速度分布相匹配，并根據(jù)所決定的速度的空間分布來算出速度信息?；蛘?，速度決定部，作為流體的速度信息的模型而設(shè)定用階躍函數(shù)與S函數(shù)的和表示的模型，并使用流體速度分布取得部所取得的速度分布的特殊點(diǎn)的值來算出速度信息。
[0038]以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0039]圖1是表示本發(fā)明的超聲波攝像裝置的裝置構(gòu)成例的框圖，圖1 (a)是表示裝置整體的圖，(b)是表示作為信號(hào)處理部的一部分的診斷信息計(jì)算部的詳情的圖。如圖1(a)所示，本實(shí)施方式的超聲波攝像裝置具有裝置主體I和超聲波探頭2。
[0040]裝置主體I對(duì)超聲波探頭2進(jìn)行控制，同時(shí)用于超聲波圖像的生成，具備輸入部
10、控制部11、超聲波信號(hào)發(fā)生器12、超聲波接收電路13、顯示部14以及信號(hào)處理部15。
[0041]超聲波探頭2與生物體(被檢查者)3相接觸，按照由超聲波信號(hào)發(fā)生器12生成的信號(hào)對(duì)照射區(qū)域30照射超聲波，同時(shí)接收照射區(qū)域30的反射波回聲信號(hào)。超聲波探頭2根據(jù)掃描方式產(chǎn)生連續(xù)波或者脈沖波。
[0042]對(duì)裝置主體I的各構(gòu)成要素進(jìn)行說明。輸入部10具備操縱超聲波攝像裝置的檢查者對(duì)控制部11設(shè)定超聲波攝像裝置的動(dòng)作條件的鍵盤、指向裝置(pointing device),并且在使用心電圖的情況下，也作為心電圖信號(hào)輸入部而發(fā)揮作用。
[0043]控制部11基于通過輸入部10設(shè)定的超聲波攝像裝置的動(dòng)作條件對(duì)超聲波信號(hào)發(fā)生器12、超聲波接收電路13、顯示部14以及信號(hào)處理部15進(jìn)行控制，例如是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU。
[0044]超聲波信號(hào)發(fā)生器12具備產(chǎn)生規(guī)定頻率的信號(hào)的振蕩器，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給超聲波探頭2。超聲波接收電路13對(duì)由超聲波探頭2接收到的反射回聲信號(hào)進(jìn)行放大或相位調(diào)整等信號(hào)處理。超聲波接收電路13包含接收電路、包絡(luò)線檢波單元、進(jìn)行Log壓縮的單元。顯示部14對(duì)由信號(hào)處理部15得到的信息進(jìn)行輸出。信號(hào)處理部15具有根據(jù)來自超聲波探頭2的反射回聲信號(hào)生成超聲波圖像的功能。詳情后面敘述。
[0045]雖然并未圖示，但是裝置主體I具備掃描轉(zhuǎn)換器、A / D轉(zhuǎn)換器。掃描轉(zhuǎn)換器既可以包含在超聲波接收電路13中，也可以設(shè)置于信號(hào)處理部15的后級(jí)。在超聲波接收電路13包含掃描轉(zhuǎn)換器的情況下，具有信號(hào)處理部15所處理的數(shù)據(jù)量減少這樣的優(yōu)點(diǎn)。此外，在超聲波接收電路13中未包含掃描轉(zhuǎn)換器的情況下，能夠通過信號(hào)處理部15來處理大量的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測(cè)量裝置。A / D轉(zhuǎn)換器設(shè)置于信號(hào)處理部15的前級(jí)。其采樣頻率通常設(shè)為20MHz至50MHz之間。
[0046]接著，對(duì)信號(hào)處理部15的詳細(xì)構(gòu)成要素進(jìn)行說明。作為與本發(fā)明相關(guān)的主要要素，信號(hào)處理部15具有形狀提取部151、流速分布取得部152、進(jìn)行速度信息的計(jì)算的診斷信息計(jì)算部153、存儲(chǔ)器154、加法部155。診斷信息計(jì)算部153如圖1(b)所示，具備:速度決定部156，其進(jìn)行速度決定；精度計(jì)算部157，其對(duì)診斷信息計(jì)算部153的處理結(jié)果的精度進(jìn)行計(jì)算；和計(jì)算部158~160，其基于速度算出壓力差、絕對(duì)壓、壓力-容積曲線等的各種診斷信息。
[0047]形狀提取部151根據(jù)從超聲波接收電路13輸出的反射回聲信號(hào)，例如形成B模式像、即超聲波照射對(duì)象的利用了平面攝像法的二維組織形狀圖像或者利用了立體攝像法的三維組織形狀圖像。此外，形狀提取部151根據(jù)組織形狀圖像，提取組織位置信息。流速分布取得部152對(duì)從組織形狀信息得到的規(guī)定位置的血流信息進(jìn)行提取。速度決定部156根據(jù)所述血流信息來決定檢查者所期望的速度信息。存儲(chǔ)器154對(duì)反射回聲信號(hào)、以及由形狀提取部151、流速分布取得部152、診斷信息計(jì)算部153保持的信息進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0048]此外本實(shí)施方式的超聲波攝像裝置具備取得檢查對(duì)象的心動(dòng)周期信息(心電圖、心音圖)的周期信息取得部(輸入部10)，速度分布取得部152基于周期信息取得部所取得的心動(dòng)周期信息，按照每個(gè)心動(dòng)周期取得速度分布。加法部155對(duì)速度分布取得部152按照每個(gè)心動(dòng)周期取得的速度分布進(jìn)行加法運(yùn)算。速度決定部156能夠使用加法運(yùn)算后的速度分布來決定速度信息。
[0049]精度計(jì)算部157對(duì)速度決定部156所算出的速度信息以及/或者根據(jù)該速度信息算出的診斷信息的精度進(jìn)行計(jì)算。精度計(jì)算部157例如使用速度分布取得部所取得的速度分布的極大值和極小值的差來算出精度(指標(biāo))。壓力差計(jì)算部158使用速度決定部156所決定的瓣逆流的速度信息，來算出瓣內(nèi)外的壓力差。絕對(duì)壓計(jì)算部159根據(jù)壓力差計(jì)算部158所算出的所述壓力差和預(yù)先設(shè)定或外部輸入的基準(zhǔn)壓，算出絕對(duì)壓。容積計(jì)算部160例如根據(jù)形狀圖像形成部151所形成的形狀圖像在多個(gè)時(shí)刻對(duì)期望臟器例如左心室的容積進(jìn)行計(jì)算。信號(hào)處理部15還可以具備根據(jù)絕對(duì)壓計(jì)算部159所算出的左心室的絕對(duì)壓，來算出時(shí)間微分值(dP / dt)以及/或者用指數(shù)函數(shù)近似了左心室的舒張狀態(tài)時(shí)的時(shí)間常數(shù)τ的單元。
[0050]根據(jù)以上說明的裝置構(gòu)成，對(duì)超聲波攝像裝置的動(dòng)作的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的實(shí)施方式中，速度信息是心臟的瓣逆流的速度信息，速度決定部利用噴流模型來作為速度信息的模型。速度決定部通過噴流的擴(kuò)展(発達(dá))區(qū)域的模型和噴流的未擴(kuò)展區(qū)域的模型的卷積運(yùn)算來作成該噴流模型。
[0051]本實(shí)施方式的處理流程如圖2所示。在圖2中，作為具體的示例，對(duì)將包含主動(dòng)脈瓣和左心室在內(nèi)的部位作為圖1中的照射區(qū)域30的情況進(jìn)行說明，但照射區(qū)域30也可以是檢查者所期望的血管或其他的心腔。 [0052]<第一實(shí)施方式>[0053]< 步驟 SI〉
[0054]首先，為了得到照射區(qū)域的形態(tài)信息(B模式圖像)而進(jìn)行攝像。B模式像的超聲波頻率設(shè)為能攝像的IMHz至20MHz的范圍。此外，隨著心跳而變動(dòng)的組織攝像時(shí)的幀速率設(shè)為能夠捕捉心臟的活動(dòng)的范圍、即20Hz以上。形狀提取部151根據(jù)從超聲波接收電路13輸出的反射回聲，例如形成B模式像、即超聲波照射對(duì)象的利用了平面攝像法的二維超聲波生物體圖像或者利用了立體攝像法的三維超聲波生物體圖像。此時(shí)，按時(shí)間序列取得超聲波生物體圖像用的數(shù)據(jù)。
[0055]通過步驟SI得到的形狀信息的一個(gè)示例如圖3所示。圖3示出了通過二維的B模式進(jìn)行攝像而得到的心臟的左心室31、左心房32、右心室33、二尖瓣34、左心室后壁35、心尖部36、主動(dòng)脈瓣37。
[0056]< 步驟 S2>
[0057]在形狀提取部151中，根據(jù)在步驟SI形成的超聲波生物體圖像取得組織位置信息。組織位置的決定既可以通過圖像處理對(duì)組織內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)，也可以通過檢查者經(jīng)由輸入部10對(duì)組織內(nèi)壁進(jìn)行指定來取得位置信息。具體來說由于在超聲波圖像中組織被識(shí)別為高亮度值，因此將高亮度值部作為心臟組織來取得二維或者三維的心臟組織位置?；蛘?，也可以通過檢查者經(jīng)由輸入部10所具備的指向裝置對(duì)血液和組織的邊界面即組織內(nèi)壁進(jìn)行指定，來給出位置。
[0058]< 步驟 S3〉
[0059]接著，流速分布取得部152關(guān)注由形狀提取部151取得的超聲波生物體圖像中的血流部分，并取得血流部位(超聲波照射部分內(nèi)的全部或者一部分)的速度分布信息(多普勒波形)。
[0060]血流部分只要是血管流經(jīng)的部`位即可，可以根據(jù)診斷目的進(jìn)行選擇。作為血流部分，例如在經(jīng)過左心室的路徑中，可以舉出從肺靜脈向左心房流入的血流、從左心房向左心室的流入血流、或者二尖瓣中的逆流、從左心室向主動(dòng)脈的噴射流、或主動(dòng)脈瓣逆流等，同樣在經(jīng)過右心室的路徑中，可以舉出從大靜脈向右心房的流入、從右心房向右心室的流入、三尖瓣逆流、從右心室向肺動(dòng)脈的噴射流、肺動(dòng)脈瓣逆流等。在本實(shí)施方式中，作為血流部分，選擇血流信息顯著的主動(dòng)脈瓣逆流。血流部分的位置能夠基于在步驟S2得到的組織圖像，通過圖像處理來檢測(cè)，并設(shè)定上述所期望的血流部位。
[0061]設(shè)定部位后，對(duì)于所設(shè)定的測(cè)量對(duì)象部位，通過連續(xù)多普勒法或者脈沖多普勒法來進(jìn)行測(cè)量。雖然測(cè)量能夠采用連續(xù)多普勒以及脈沖多普勒中的任意一者，但是由于在本實(shí)施方式中將二尖瓣作為對(duì)象，因而采用了速度范圍廣的連續(xù)多普勒法。如圖4(a)所示，連續(xù)波多普勒法的測(cè)量區(qū)域41為整個(gè)波束，圖4(b)所示的脈沖多普勒法的測(cè)量區(qū)域42為更小的區(qū)域。
[0062]由于無論哪種情況，在測(cè)量區(qū)域41、42內(nèi)流動(dòng)的血流也都不一樣而具有各種流速，因而超聲波探頭2所照射的超聲波根據(jù)血流速度而超聲波頻率發(fā)生變化，超聲探頭2所檢測(cè)的超聲波頻率根據(jù)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的血流速度而混合了各種調(diào)制。流速分布取得部152基于超聲探頭2所檢測(cè)出的超聲波頻率的變化量來算出血流速度。血流速度算出的概要如圖5所示。圖5(a)表示了在測(cè)量區(qū)域41中血流以均勻的速度流動(dòng)的情況。在該情況下，通過對(duì)超聲波探頭2所接收到的調(diào)制信號(hào)50進(jìn)行傅里葉變換等的頻率解析來求取速度。圖5(b)是在測(cè)量區(qū)域41中存在各種速度的血流的情況，超聲波探頭2所接收到的調(diào)制信號(hào)50為反映了每個(gè)血中散射體速度的調(diào)制信號(hào)51的總和。若對(duì)調(diào)制信號(hào)50進(jìn)行頻率解析，則可以取得表示速度與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的速度分布53。在此信號(hào)強(qiáng)度與具有相同速度的散射體的量相對(duì)應(yīng)。
[0063]由流速分布取得部152生成的實(shí)際的速度分布信息的示例如圖6所示。圖6 (a)是利用連續(xù)波多普勒取得的瓣逆流波形(多普勒波形)，是實(shí)際使用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)食用豬的主動(dòng)脈瓣進(jìn)行了開閉時(shí)取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？v軸表示瓣逆流的速度，橫軸表示時(shí)相。圖6(b)是對(duì)表示多普勒波形61的規(guī)定時(shí)刻T的速度與亮度值的關(guān)系的曲線圖(亮度值速度分布)62進(jìn)行表示的圖，縱軸為亮度值而橫軸與速度相對(duì)應(yīng)。該曲線圖62相當(dāng)于圖5(b)所示的速度的信號(hào)強(qiáng)度分布53的實(shí)際數(shù)據(jù)。圖6(c)對(duì)將主動(dòng)脈瓣37的瓣流作為對(duì)象的超聲波照射區(qū)域41進(jìn)行了表示。
[0064]< 步驟 S4>
[0065]優(yōu)選流速分布取得部152在取得速度分布信息時(shí)，進(jìn)行多普勒波形的算術(shù)平均。由此，能夠進(jìn)行精度的提高。算術(shù)平均既可以從輸入部10輸入心電圖、心音圖的時(shí)刻，也可以通過圖像處理對(duì)多普勒波形進(jìn)行互相關(guān)。為了心時(shí)相的檢測(cè)，能夠使用圖7所示的那樣的各種物理量。圖7從上面起按順序?qū)π碾妶D信號(hào)波形71、二尖瓣流入速度波形72、肺動(dòng)脈瓣逆流波形73、心壁速度波形74、心壁運(yùn)動(dòng)波形75的變化進(jìn)行了表示。在利用了心電圖信號(hào)的情況下，能夠識(shí)別從輸入部10取入的心電圖信號(hào)波形71的心律時(shí)相。對(duì)于其他的波形72~75，能夠從多普勒測(cè)量或經(jīng)時(shí)性地測(cè)量出的M模式圖像而得到，通過使用波形的極大值、極小值、最 大值、最小值、傾斜度、過零點(diǎn)(zero cross)等,能夠檢測(cè)特定的時(shí)相76。
[0066]< 步驟 S5>
[0067]速度決定部156基于在步驟S2中形狀提取部151所取得的組織位置信息和在步驟S3中流速分布取得部152所取得的速度分布信息，考慮物理一致性地決定檢查者所期望的血流速度(S5)。
[0068]具體來說，圖6(b)所示的亮度值和速度分布的關(guān)系對(duì)具有某速度的血液在測(cè)量區(qū)域中存在多少進(jìn)行了表示，所以首先，針對(duì)瓣逆流設(shè)想速度的空間分布模型，根據(jù)該速度空間分布對(duì)具有某速度u的流速的體積進(jìn)行推定，并推定速度u與該體積V(U)的關(guān)系即速度體積關(guān)系。接著，利用信號(hào)強(qiáng)度與體積相關(guān)這一情況，根據(jù)速度體積關(guān)系對(duì)亮度值速度關(guān)系進(jìn)行推定。最后，使實(shí)際測(cè)量的亮度值速度關(guān)系與推定的亮度值速度關(guān)系相匹配，實(shí)際求取所期望的速度U。
[0069]以下，參照?qǐng)D8所示的流程對(duì)步驟S5的詳情進(jìn)行說明。
[0070]《步驟S501》
[0071]首先，對(duì)于作為目標(biāo)的血流，根據(jù)速度的空間分布的模型，對(duì)具有某速度u的流速的體積進(jìn)行推定，并對(duì)速度u與該體積V(U)的關(guān)系進(jìn)行推定。在此因?yàn)閷⒅鲃?dòng)脈瓣逆流作為了對(duì)象，所以將主動(dòng)脈瓣逆流視為噴流，對(duì)速度分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。主動(dòng)脈瓣噴流的速度分布如圖9所示，在主動(dòng)脈瓣37的附近，中心部分(芯(core))的速度突出，在與其周邊的邊界具有不連續(xù)的變化，但在遠(yuǎn)離主動(dòng)脈瓣37的地方，芯的周圍變得平滑且與周邊連續(xù)地連接。將芯區(qū)域(平坦的部分)變得平滑的區(qū)域稱為噴流擴(kuò)展的區(qū)域。在本實(shí)施方式中，將芯擴(kuò)展的區(qū)域與未擴(kuò)展的區(qū)域劃分開，分別建立不同的模型公式，對(duì)它們進(jìn)行累計(jì)。[0072]噴流的擴(kuò)展區(qū)域例如能夠用作為Goretler式而被熟知的下式(I)來表示(非專利文獻(xiàn)I)。
[0073]【式I】
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波攝像裝置，具備: 超聲波探頭，其對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并且接收從所述檢查對(duì)象反射的回聲信號(hào)； 信號(hào)處理部，其對(duì)由所述超聲波探頭接收到的回聲信號(hào)進(jìn)行處理；和 顯示部，其對(duì)所述信號(hào)處理部的處理結(jié)果進(jìn)行顯示， 所述超聲波攝像裝置的特征在于， 所述信號(hào)處理部具備:速度分布取得部，其根據(jù)所述回聲信號(hào)來取得在所述檢查對(duì)象中包含的流體的速度分布；和速度決定部，其根據(jù)由所述速度分布取得部取得的速度分布來決定速度信息， 所述速度決定部設(shè)定所述速度信息的模型，并決定所述速度信息使得所述模型與所述速度分布取得部所取得的速度分布相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述速度決定部，作為所述模型對(duì)流體的速度的空間分布進(jìn)行推定，決定所推定的速度的空間分布使其與所述速度分布取得部所取得的速度分布相匹配，并根據(jù)所決定的速度的空間分布來算出所述速度信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述速度信息是心臟的瓣逆流的速度信息，所述速度決定部使用噴流模型來作為所述模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，` 所述速度決定部通過噴流的擴(kuò)展區(qū)域的模型與噴流的未擴(kuò)展區(qū)域的模型的卷積運(yùn)算，來作成所述噴流模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述速度決定部使用Goretler式、Schilichting式、Tollmien式中的任意一者來作為所述噴流的擴(kuò)展區(qū)域的模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述速度決定部使用指數(shù)函數(shù)、階躍函數(shù)、誤差函數(shù)、δ函數(shù)中的任意一者、或者對(duì)它們進(jìn)行了組合的函數(shù)來作為所述噴流的未擴(kuò)展區(qū)域的模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述速度決定部，設(shè)定用階躍函數(shù)與S函數(shù)的和來表示的模型作為所述速度信息的模型，并使用所述速度分布取得部所取得的速度分布的特殊點(diǎn)的值來算出所述速度信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述速度決定部所使用的所述特殊點(diǎn)包含所述速度分布取得部所取得的速度分布的極小值、極大值、拐點(diǎn)中的任意一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 具備周期信息取得部，所述周期信息取得部取得所述檢查對(duì)象的心動(dòng)周期信息， 所述速度分布取得部基于所述周期信息取得部所取得的心動(dòng)周期信息，按照每個(gè)心動(dòng)周期來取得所述速度分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理部具備加法部，所述加法部對(duì)所述速度分布取得部按照每個(gè)心動(dòng)周期而取得的速度分布進(jìn)行加法運(yùn)算，所述速度決定部使用加法運(yùn)算后的所述速度分布來決定所述速度信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理部具備壓力差計(jì)算部，該壓力差計(jì)算部使用所述速度決定部所決定的瓣逆流的速度信息來算出瓣內(nèi)外的壓力差。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理部具備絕對(duì)壓計(jì)算部，該絕對(duì)壓計(jì)算部根據(jù)所述壓力差計(jì)算部所算出的所述壓力差和預(yù)先設(shè)定或外部輸入的基準(zhǔn)壓來算出絕對(duì)壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理部具備根據(jù)所述絕對(duì)壓計(jì)算部所算出的左心室的絕對(duì)壓來算出時(shí)間微分值以及/或者將左心室的舒張狀態(tài)用指數(shù)函數(shù)近似時(shí)的時(shí)間常數(shù)τ的單元，其中所述時(shí)間微分值是dP / dt。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理部具備精度計(jì)算部，該精度計(jì)算部對(duì)所述速度決定部所算出的速度信息以及/或者根據(jù)該速度信息而算出的診斷信息的精度進(jìn)行計(jì)算。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述精度計(jì)算部使用所述速度分布取得部所取得的速度分布的極大值與極小值的差來算出所述精度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12`所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理部具備根據(jù)所述形狀提取部所提取的左心室形狀來算出該左心室的容積的容積計(jì)算部，使用所述容積計(jì)算部所算出的左心室容積和所述絕對(duì)壓計(jì)算部所算出的所述左心室的絕對(duì)壓來作成壓力-容積關(guān)系圖并使其顯示于所述顯示部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的超聲波攝像裝置，其特征在于， 所述容積計(jì)算部作成多個(gè)不同條件下的所述壓力-容積關(guān)系圖，使用多個(gè)所述壓力-容積關(guān)系圖來作成收縮期末期的壓力-容積關(guān)系圖的傾斜度Emax以及/或者舒張末期壓-容積變化曲線并使其顯示于所述顯示部。
18.—種超聲波攝像方法，使用從照射了超聲波的檢查對(duì)象反射的回聲信號(hào)，取得所述檢查對(duì)象的診斷信息， 所述超聲波攝像方法的特征在于，具有: 使用回聲信號(hào)取得在所述檢查對(duì)象中包含的流體的速度分布的步驟；和 根據(jù)所述流體的速度分布來決定作為目標(biāo)的速度信息的步驟， 所述速度信息決定步驟包括: 設(shè)定所述作為目標(biāo)的速度信息的模型的步驟； 根據(jù)所述流體的速度分布，檢索并決定與所述模型相匹配的速度的步驟；和 對(duì)所決定的速度以及/或者根據(jù)該速度算出的診斷信息進(jìn)行顯示的步驟。
【文檔編號(hào)】A61B8/06GK103781425SQ201280043377
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月20日
【發(fā)明者】田中智彥, 橋場(chǎng)邦夫 申請(qǐng)人:日立阿洛卡醫(yī)療株式會(huì)社