專利名稱：超聲波診斷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲波診斷裝置，使用被檢體的斷層圖像信息和表示被檢體的活體組織的硬度或柔軟度等彈性圖像信息來制作合成圖像并可進行半透明顯示。
背景技術：
近年提案有在超聲波診斷裝置中，從被檢體的斷層圖像信息和被檢體的活體組織的硬或柔軟的彈性圖像信息制作兩者的合成圖像。
其中的一個例子，記載于特開平2000-60853號公報(專利文獻1)中。即，基于從被檢體發(fā)出的時間序列的反射回波信號來計測被檢體的活體組織的變位，根據(jù)所計測的變位求出彈性信息、例如活體組織的硬度、柔軟度、變形、彈性率等，由所求的彈性信息制作成彩色彈性圖像，并通過覆蓋描繪在另外制作的斷層圖像上而顯示并使兩圖像相對應，判斷被檢體的活體組織的硬的部位或柔軟的部位。
另外，使表示彩色的血流信息的彩色多普勒像為半透明圖像，基于兩者的位置關系與斷層圖像重合并顯示的技術公開在特開平8-173428號公報(專利文獻2)中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的超聲波診斷裝置，其特征在于，具有接觸被檢體并從其探頭發(fā)出接收超聲波的探頭，和通過上述探頭接收從對應于該發(fā)出的超聲波的被檢體給出的反射回波信號而構成斷層圖像的裝置，和在對上述被檢體改變接觸上述探頭時的壓力的同時從該探頭發(fā)送超聲波、基于從對應于該發(fā)出的超聲波的被檢體給出的上述接收的反射回波信號來計測上述被檢體的活體組織的變位以求出彈性信息、根據(jù)該彈性信息構成彩色彈性圖像的裝置，和基于上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的至少一方的圖像信息而將上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像合成為半透明圖像的裝置，和有選擇地顯示上述斷層圖像、彩色彈性圖像和上述合成圖像的半透明圖像的裝置。
由此，在超聲波診斷圖像中能夠可靠地診斷活體組織和與其彈性的關系。
根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，上述圖像合成裝置，包括基于由上述斷層圖像構成裝置構成的斷層圖像數(shù)據(jù)和由上述彈性圖像構成裝置構成的彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的各個合成設定比例來合成斷層圖像數(shù)據(jù)和彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的半透明圖像數(shù)據(jù)的裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，基于由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息來設定上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的合成比例。另外，基于安裝在上述探頭上并計測該探頭對上述被檢體的接觸壓力信息的壓力計測部和由該壓力計測部計測的壓力信息來設定上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的合成比例。另外，還包括求出上述斷層圖像的平均值的裝置，和求出彈性圖像的彩色亮度的平均值的裝置，和求出使該所求出的各平均值分別為等量的系數(shù)的裝置，和將該求出的系數(shù)乘上斷層圖像的各要素點、從而求出彈性圖像的合成設定比例的裝置。
進而，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，還具有可變設定上述彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的關心區(qū)域的裝置，并包括在上述關心區(qū)域合成半透明圖像數(shù)據(jù)。
由此，由于通過將彈性圖像的顯示區(qū)域例如變小，能夠縮小其運算區(qū)域，所以在斷層圖像和彈性圖像的混合計測的時候，可提高畫幅幀速率。
另外，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，上述圖像合成裝置，包括將上述斷層圖像的亮度信息分離成3原色并根據(jù)該分離的3原色和上述彩色彈性圖像的色調信息來運算半透明圖像信息的運算裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，上述顯示裝置，包括在上述顯示部有選擇地顯示上述彈性圖像和上述斷層圖像中任意一方的圖像的合成設定比例的數(shù)值的裝置。能夠任意地變更顯示在該顯示設定裝置上的數(shù)值，上述顯示控制裝置可使所變更的數(shù)值與該變更連動地顯示。
由此，可明確顯示斷層圖像和彈性圖像的合成設定比例，操作者可任意設定該合成設定比例。
另外，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，上述彈性圖像構成部，包括基于彈性信息的設定閾值來檢測上述彩色彈性圖像的彈性不同的組織的邊界線的輪廓檢測裝置，和生成上述所檢測的邊界線和上述所構成的斷層圖像的合成圖像的裝置。
通過重合顯示彈性圖像的輪廓圖像和斷層圖像，可強調地顯示由斷層圖像得到的形態(tài)信息，更加明確兩者的位置關系。
另外，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，上述顯示選擇裝置，具有儲存上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彈性圖像數(shù)據(jù)的裝置，還包括切換上述所儲存的斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)并有選擇地顯示在上述顯示部。
由此，由觀察者的眼睛的余像效應能夠使斷層圖像和彈性圖像相對應。
另外，根據(jù)本發(fā)明理想的一實施例，上述圖像合成裝置，包括運算上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彈性圖像數(shù)據(jù)的各個圖像顯示地址的顯示地址運算裝置，和向該運算的顯示地址分配上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彈性圖像數(shù)據(jù)的像素、從而生成合成圖像的圖像生成裝置。
由此，上述斷層圖像和上述彈性圖像，被顯示成條紋狀或黑白相間的方格花紋狀，可容易把握兩者的位置關系。


圖1是表示基于本發(fā)明的超聲波診斷裝置的理想的一實施例的方塊圖。
圖2是表示圖1的圖像合成部的一實施例的方塊圖。
圖3是表示使彩色彈性圖像為半透明并在斷層圖像中重疊顯示的合成圖像的顯示例的圖。
圖4是表示在圖1中由探頭向被檢體的壓迫速度產(chǎn)生的變形平均值和彩色比例關系的曲線圖。
圖5是表示數(shù)值顯示使斷層圖像和彩色彈性圖像以半透明顯示時的合成設定比例的實例圖。
圖6是作為本發(fā)明的理想的一實施例，顯示輪廓提取的彩色彈性圖像和斷層圖像并模擬地進行半透明顯示的實例圖。
圖7是作為本發(fā)明的理想的另一實施例，對斷層圖像和彩色彈性圖像按每個畫幅幀切換模擬地進行半透明顯示的實例圖。
圖8是作為本發(fā)明的理想的又一實施例，在線上交替地顯示斷層圖像和彩色彈性圖像的實例圖。
圖9是作為本發(fā)明的理想的其它實施例，將斷層圖像和彩色彈性圖像按交替的像素顯示的顯示例的圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的超聲波診斷裝置的理想實施例進行詳細的說明。
(實施例1)就應用本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實施例1使用圖1至圖3進行說明。
如圖1所示，在超聲波診斷裝置1上設置有接觸被檢體而使用的探頭10，和通過探頭10對被檢體隔開時間間隔地反復發(fā)送超聲波的發(fā)送部12，和接收從被檢體發(fā)出的時間序列的反射回波信號的接收部14，和整相加法運算所接收的反射回波而使RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)按時間序列生成的整相加法運算部16。
另外還具有基于從整相加法運算部16給出的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)而構成被檢體的濃淡斷層圖像、例如黑白斷層圖像的斷層圖像構成部18，和根據(jù)整相加法運算部16的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)來計測被檢體的活體組織的變位并求出彈性數(shù)據(jù)、從而構成彩色彈性圖像的彈性圖像構成部20。并且，還設置有合成黑白斷層圖像和彩色彈性圖像的圖像合成部22和顯示被合成的合成圖像的圖像顯示部24。
探頭10配設有多個振子并具有進行電子束掃描、通過振子對被檢體發(fā)送接收超聲波的功能。
發(fā)送部12，驅動探頭10生成用于產(chǎn)生超聲波的發(fā)送脈沖并具有將所發(fā)出的超聲波的聚焦點設定在一定深度的功能。另外，接收部14是對由探頭10接收的反射回波信號以規(guī)定的增益放大從而生成RF信號、即接收波信號的部分。
整相加法運算部16，是輸入由接收部14放大的RF信號并進行相位控制、對于一點或多個聚焦點形成超聲波束并生成RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)的部分。
斷層圖像構成部18包括信號處理部30和黑白掃描變換器32。在這里，信號處理部30輸入從整相加法運算部16給出的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)并進行增益修正、記錄壓縮、檢波、輪廓強調、篩選處理等的信號處理而得到亮度信息，從而得到斷層圖像數(shù)據(jù)。另外，黑白掃描變換器32包括有將從信號處理部30給出的斷層圖像數(shù)據(jù)變換成數(shù)字信號的A/D變換器，和按時間序列地記憶所變換的多個斷層圖像數(shù)據(jù)的畫幅幀存儲器，和控制器。該黑白掃描變換器32，通過控制器而作為1個圖像取得存放在畫幅幀存儲器中的被檢體內的斷層畫幅幀數(shù)據(jù)，將所取得的斷層畫幅幀數(shù)據(jù)變換成與電視屏幕同步讀出用的信號。
另外，彈性圖像構成部20包括RF信號選擇部34、變位計測部35、壓力計測部36、彈性數(shù)據(jù)運算部37、彈性信號處理部38和彩色掃描變換器39，在整相加法運算部16的后段分開設置。
RF信號選擇部34包括畫幅幀存儲器和選擇部。該RF信號選擇部34，將從整相加法運算部16給出的多個RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)存放在畫幅幀存儲器中，從所存放的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)組中，通過選擇部選出1組、即2個RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)。例如，RF信號選擇部34，將從整相加法運算部16基于時間序列、即圖像的畫幅幀速率生成的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)依次確保在畫幅幀存儲器中，根據(jù)從控制部26給出的指令，將目前保存的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)(N)作為第1個數(shù)據(jù)由選擇部選擇，同時，在時間上過去被保存的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)組(N-1、N-2、N-3...N‘M)之中選擇1個RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)(X)。另外，在這里，N、M、X是附在RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)上的索引序號，為自然數(shù)。
變位計測部35，是從1組RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)求出活體組織的變位等的部分。例如，變位計測部35從由RF信號選擇部34選擇的1組的數(shù)據(jù)、即RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)(N)和RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)(X)進行1維或2維相關處理，求出有關在對應斷層圖像的各點的活體組織中的變位及移動矢量、即變位的方向和大小的1維或2維變位分布。在這里，在移動矢量的檢測中使用區(qū)段匹配法。所謂的區(qū)段匹配法，是對圖像、例如分成由N×N像素構成的區(qū)段，著眼于關心區(qū)域內的區(qū)段，從前面的畫幅幀尋求最與所著眼的區(qū)段近似的區(qū)段，參照此并通過預測符號化、即差分進行決定標本值的處理。
另外，對在斷層圖像構成部18所使用的RF信號和在彈性圖像構成部20使用的RF信號，使用同一的時間信號，也可以分別得到斷層圖像和彈性圖像。根據(jù)上述構成，能夠共用兩者的電路，能夠提高得到斷層圖像和彈性圖像時的畫幅幀速率。
壓力計測部36，是計測并計算在被檢體的診斷部位的體腔內壓力的部分。例如，在接觸被檢體的體表面而使用的探頭10中，安裝具有壓力傳感器的壓力計測部，通過加壓減壓，該探頭10的頭部給出被檢體的診斷部位的體腔內應力分布。這時，在任意時相，壓力傳感器通過探頭頭部計測并保持施加到體表面的壓力。
彈性數(shù)據(jù)運算部37，由從變位計測部35給出的計測值、例如移動矢量和從壓力計測部36給出的壓力值來運算對應于斷層圖像上的各點的活體組織的變形及彈性率，基于該變形及彈性率而生成彈性圖像信號、即彈性畫幅幀數(shù)據(jù)。
這時，變形的數(shù)據(jù)，通過對活體組織的移動量、例如變位進行空間微分來計算。另外，彈性率的數(shù)據(jù)，通過用移動量的變化除壓力的變化來計算。例如，令由變位計測部35計測的變位為ΔL、由壓力計測部36計測的壓力為ΔP，則通過以ΔL進行空間微分能夠計算出變形(S)，所以使用S＝ΔL/ΔX的式子可求出。另外，彈性率數(shù)據(jù)的楊式模量Ym，可通過Ym＝(ΔP)/(ΔL/L)的式子計算出。由于從該楊式模量Ym可求出相當于斷層圖像的各點的活體組織的彈性率，所以能夠連續(xù)地得到2維的彈性圖像數(shù)據(jù)。另外，所謂的楊式模量，是指施加到物體上的單純拉伸應力和產(chǎn)生與拉伸平行的變形的比。
彈性數(shù)據(jù)處理部38，包括畫幅幀存儲器和圖像處理部，將從彈性數(shù)據(jù)運算部37按時間序列地輸出的彈性畫幅幀數(shù)據(jù)保存在畫幅幀存儲器中，并根據(jù)控制部26的指令對所保存的畫幅幀數(shù)據(jù)通過圖像處理部進行圖像處理。
彩色掃描變換器39，是基于從彈性數(shù)據(jù)處理部38給出的彈性畫幅幀數(shù)據(jù)而變換成色調信息的部分。即，是基于彈性畫幅幀數(shù)據(jù)而變換成3原色、即紅(R)、綠(G)、藍(B)的部分。例如，在將變形大的彈性數(shù)據(jù)變換成紅色碼的同時將變形小的彈性數(shù)據(jù)變換成藍色碼。
圖像合成部22如圖22所示，具有畫幅幀存儲部50、圖像處理部51和圖像選擇部52。在這里，畫幅幀存儲部50是存放從黑白掃描變換器32給出的斷層圖像數(shù)據(jù)和從彩色掃描變換器39給出的彈性圖像數(shù)據(jù)的部分。另外，圖像處理部51是根據(jù)控制部26的指令、以合成設定比例來加法運算并合成被保存在畫幅幀存儲部50中的斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)的部分。合成圖像的各像素的亮度信息和色調信息是以合成設定比例加法運算黑白斷層圖像和彩色彈性像的各信息的信息。進而，圖像選擇部52是從畫幅幀存儲部50內的斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)及圖像處理部51的合成圖像數(shù)據(jù)之中、根據(jù)控制部26的指令來選擇顯示在圖像顯示部24的圖像的部分。上述合成圖像數(shù)據(jù)的比例設定，也可以選擇由上述壓力計測部計測的壓力或由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息的至少一方，基于該被選擇的壓力或彈性信息來設定上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像重合的比例。另外，圖像合成部22也可以根據(jù)控制部26的指令、可變設定上述合成設定比例、上述彩色彈性圖像的關心區(qū)域中的至少1個。設定上述關心區(qū)域的設定，如果為在圖像顯示區(qū)域的一部分顯示彈性圖像，則可縮短彈性圖像的顯示時間，能夠提高與斷層圖像的合成圖像的畫幅幀速率。另外，上述斷層圖像的圖像信息，也可以是由上述斷層圖像構成部構成的斷層圖像的亮度信息。上述彈性圖像的圖像信息，也可以是由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息。進而，還具有計測上述探頭的壓力的壓力計測部，上述彈性圖像的圖像信息，也可以是由上述壓力計測部計測的壓力。
下面，對這樣構成的超聲波診斷裝置1的動作進行說明。超聲波診斷裝置1通過接觸被檢體的探頭10對被檢體按時間間隔通過發(fā)送部12反復發(fā)送超聲波，通過接收部14接收從被檢體發(fā)出的時間序列的反射回波信號并進行整相加法運算而生成RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)?；谠揜F信號畫幅幀數(shù)據(jù)，通過斷層圖像構成部18可得到濃淡斷層圖像，例如黑白B模式像。這時，如果將探頭10按一定方向掃描，則可得到一張斷層圖像。另外，基于由整相加法運算部16進行了整相加法運算的RF信號畫幅幀數(shù)據(jù)，由彈性圖像構成部20可得到彩色彈性圖像。并且，由圖像合成部22加法運算所得到的黑白斷層圖像和彩色彈性圖像來制作合成圖像。
在這里，說明圖像合成部22的一例。在以下的說明中，令輸入到圖像處理部51中的斷層圖像數(shù)據(jù)為(斷層圖像數(shù)據(jù))i，j、彈性圖像數(shù)據(jù)為(彈性圖像數(shù)據(jù))i，j。在這里，(i，j)表示數(shù)據(jù)要素的坐標。
首先，將具有黑白的亮度信息的斷層圖像數(shù)據(jù)變換成色調信息。若變換后的斷層圖像數(shù)據(jù)與黑白亮度信息具有相同為比特長，則關于被變換的斷層圖像數(shù)據(jù)的色調數(shù)據(jù)、即光的3原色(RGB)的數(shù)據(jù)以下式(1)表示。
(斷層圖像數(shù)據(jù)R)i，j＝(斷層圖像數(shù)據(jù))i，j(斷層圖像數(shù)據(jù)G)i，j＝(斷層圖像數(shù)據(jù))i，j(斷層圖像數(shù)據(jù)B)i，j＝(斷層圖像數(shù)據(jù))i，j...(1)接著，以合成設定比例(α)加法運算并合成被變換的斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)。在這里，合成設定比例(α)，根據(jù)活體組織的性質等，由觀察者在操作臺28預先進行任意設定，是比零大比1小的值。在使用該合成設定比例(α)時，所合成的合成圖像如由式(2)那樣合成。并且，所合成的合成圖像由圖像選擇部52選擇并顯示在顯示部24。
(合成圖像數(shù)據(jù)R)i，j＝(1-α)×(斷層圖像數(shù)據(jù)R)i，j+α×(彈性圖像數(shù)據(jù)R)i，j(合成圖像數(shù)據(jù)G)i，j＝(1-α)×(斷層圖像數(shù)據(jù)G)i，j+α×(彈性圖像數(shù)據(jù)G)i，j(合成圖像數(shù)據(jù)B)i，j＝(1-α)×(斷層圖像數(shù)據(jù)B)i，j+α×(彈性圖像數(shù)據(jù)B)i，j...(2)對這樣合成的圖像，使用圖3進行說明。圖3A用黑白斷層圖像顯示腫瘤60。另外，圖3B用彩色彈性圖像顯示在腫瘤60周圍的活體組織的硬化區(qū)域61。并且，在圖3C中，通過圖像合成部22顯示以所希望的比例合成黑白斷層圖像和彩色彈性圖像的合成圖像。
如圖3C所示，合成圖像由于是在各坐標點以合成設定比例(α)對圖3A的黑白斷層圖像和圖3B的彩色彈性圖像的圖像進行加法運算，所以反映兩方面的圖像信息。從而，在圖3C所示的圖像中，由于在硬化區(qū)域61的圖像上半透明地顯示腫瘤60的斷層圖像，所以能夠識別腫瘤60的大小、位置，能夠可靠地決定通過手術摘除的范圍。
該半透明顯示如果是可重疊看黑白斷層圖像和彩色彈性圖像的兩圖像的狀態(tài)，則能夠使兩圖像之中的至少一方為半透明顯示地由圖像合成部22進行處理。
另外，如果基于斷層圖像的增益修正等信息來改變斷層圖像和彈性圖像的合成設定比例，則在圖像顯示時，能夠顯示適當著色的診斷性能高的圖像。
這樣根據(jù)本實施例的超聲波診斷裝置，能夠顯示在同一圖像上相互對比由彈性圖像形成的活體組織的彈性和由斷層圖像形成的超聲波反射強度的分布、即活體組織形態(tài)的圖像，能可靠地診斷活體組織和其彈性的關系。
(實施例2)以下，表示斷層圖像和彈性圖像的合成設定比例(α)的數(shù)值，說明可變設定該合成設定比例的例子。
圖像合成部22，在圖2所示的控制部26中具有文字信息生成部26a。文字信息生成部26a是用于數(shù)值表示例如重疊黑白斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)時的這些各圖像設定的合成設定比例的部分，已知有字符發(fā)生器等。
在這里，通過文字信息生成部說明顯示合成設定比例、進行可變設定的理由。如圖4所示，通過以1畫幅幀內的變形計測點組為母集團的統(tǒng)計處理，作為該變形平均值、例如在得到0.8％左右的變形量時可得到彩色比例、即對比度最高的變形圖像。變形平均值，具有與該色調中的壓迫速度相關、壓迫速度越快平均值越高、越慢平均值越小的特性。
在這里，如果使變形平均值對應于彩色比例，則越是在高質量圖像的時候(壓迫速度最佳的時候)彩色的比例變得越高，通過觀察彈性圖像，可以體會最佳的壓迫動作，能夠進行向加壓操作探頭的操作者的反饋。
另外，為了使重合斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)的合成圖像數(shù)據(jù)的圖像質量為最佳，例如有下面的步驟。
(1)求斷層圖像數(shù)據(jù)的黑白亮度的平均值(Bmean)。
(2)求彈性圖像數(shù)據(jù)的彩色亮度的平均值(Emean)。
(3)在Bmean上求系數(shù)β，使得Bmean和Emean在為1∶1的(Bmean×β＝Emean)。
(4)對斷層圖像數(shù)據(jù)的各要素點乘上β，以α的比例重合彈性圖像數(shù)據(jù)。
另外，也可以與斷層圖像數(shù)據(jù)的增益連動并進行設定，使得成為上述合成設定比例。
并且，由圖像處理部51合成所運算的斷層圖像數(shù)據(jù)和彩色彈性圖像數(shù)據(jù)。該合成圖像如圖5所示，由圖像選擇部52選擇并顯示，合成設定比例以數(shù)值等、例如彈性圖像數(shù)據(jù)的合成設定比例顯示為0.7。另外，合成處理步驟與在實施例1中說明的步驟相同。
這樣，基于合成設定比例，合成并顯示包括硬化區(qū)域61的彈性圖像和包括腫瘤60的斷層圖像。從而，如果調整為適當?shù)暮铣稍O定比例，則能夠可靠地診斷活體組織形態(tài)和彈性信息的對應關系。
這時，也可以自由地設定合成設定比例。該設定分別通過用戶接口、例如操作臺18可任意地設定變更。即，在多個階段由裝置設定的斷層圖像和彈性圖像的合成設定比例、例如為8階段的時候，設定為α＝0.0，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，1.0等，用戶用操作臺的上下鍵能夠在任意的時間變更任何的設定值。另外，也可以將合成設定比例設定在從0到1之間的任意的值，也可以用操作臺的旋轉鍵進行設定和變更。
另外，基于由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息或者由壓力計測部計測的上述探頭的壓力，并根據(jù)設定上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的合成設定比例，如果設定上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的合成設定比例，則可以顯示自動設定的合成設定比例。
(實施例3)
在本實施例中，說明在斷層圖像上重疊顯示彈性圖像的硬化區(qū)域的輪廓、即邊界線的圖像的例子。
圖像合成部22，在圖2所示的控制部26中具有輪廓檢測部26b。輪廓檢測部26b例如基于所設定的閾值檢測活體組織中的具有不同彈性的區(qū)域的邊界線并提取。
在這里，對輪廓檢測部26b進行詳細說明。在以下的說明中，令輸入到輪廓檢測部的彈性圖像數(shù)據(jù)為(彈性圖像數(shù)據(jù)X)i，j、從輪廓檢測部輸出的圖像數(shù)據(jù)為(輪廓圖像數(shù)據(jù)X)i，j。
首先，輪廓檢測部26b對(彈性圖像數(shù)據(jù)X)i，j使用圖像處理篩選器而進行雙值化。例如，施以平滑篩選及中位數(shù)篩選，并基于預先由操作臺28設定的閾值(T1)將(圖像數(shù)據(jù)X)i，j雙值化。由此，(彈性圖像數(shù)據(jù)X)i，j，可以明確地分離成比閾值(T1)小的區(qū)域和比閾值(T1)大的區(qū)域的2個區(qū)域。
接著，在相當于在(彈性圖像數(shù)據(jù)X)i，j中被分離的2個區(qū)域的邊界的坐標位置(i，j)上，例如代入數(shù)值1而置換，同時，在其它的坐標帶入數(shù)值0。由此，在2個區(qū)域僅相當于邊界的坐標為數(shù)1，所以生成僅顯示該邊界的(輪廓圖像數(shù)據(jù)X)i，j。
進而，也能夠同時將別的閾值的邊界線圖像化。例如，基于別的閾值(T2)將(彈性圖像數(shù)據(jù)X)i，j分成2個區(qū)域，在對應于該被分離的邊界的坐標(i，j)例如代入數(shù)值2進行置換。如果提取帶入該數(shù)值2的坐標和代入上述數(shù)值1的坐標，則能夠得到表示2根邊界線的輪廓圖像。這樣，通過根據(jù)觀察者的愿望設定閾值，能夠生成具有多個邊界線的輪廓圖像。
并且，根據(jù)合成設定比例(α)，可由圖像處理部51來做加法運算并合成所得到的輪廓圖像和斷層圖像。該合成圖像由圖像選擇部52選擇并通過半透明顯示或與半透明顯示不同的顯示形態(tài)，可把握斷層圖像和彈性圖像的位置關系。
下面，對實施這樣的輪廓檢測處理的具體的顯示例使用圖7進行說明。圖6是合成處理并顯示從黑白斷層圖像和彈性圖像提取的輪廓圖像的圖像的一例。如圖6A所示，黑白斷層圖像顯示的是包括腫瘤60的圖像。另外，如圖6B所示，在輪廓圖像中顯示由第1閾值檢測的第1邊界線70和由第2閾值檢測的邊界線71。并且，如圖6C所示，對合成黑白斷層圖像和輪廓圖像的合成圖像進行顯示。另外，合成處理的步驟與在實施例1中說明的步驟一樣。
這樣，在圖6C的圖像中，有關包括腫瘤60的硬化區(qū)域的邊界線70和有關活體組織、例如石灰化的區(qū)域62的邊界線71的兩方的圖像，在斷層圖像中合成并顯示。從而，如果觀察圖6C所示的圖像，則能夠可靠地診斷活體組織形態(tài)和彈性不同的邊界的對應關系。由此，由于突出地顯示由斷層得到的形態(tài)信息，所以更加明確兩者的位置關系。例如，在癌的治療中，由于能夠相互對比對于腫瘤60的擴展及大小的硬化區(qū)域61的擴展，所以能夠一目了然地把握該擴展的相對的不同，能夠可靠地決定被檢體的摘除范圍。
另外，雖基于彈性圖像說明了制作輪廓圖像的例子，但基于斷層圖像也可以構成輪廓圖像。另外，對于閾值的值、閾值的個數(shù)和合成設定比例、即重合的比例α、以及輪廓檢測部26b的功能在圖像合成部22為有效或為無效的決定，可分別通過用戶接口、例如操作臺18任意設定變更。
另外，如果根據(jù)上述變位及上述壓力的大小、以改變輪廓線的粗細、顏色、線種的至少一個的方式來顯示，則由輪廓線的粗細等可知上述變位及上述壓力的大小，對操作者或觀察者能夠提供上述變位及上述壓力大小的信息。
(實施例4)下面說明交替地顯示斷層圖像的畫幅幀和彈性圖像的畫幅幀，模擬地進行半透明顯示，以觀察者的眼睛的余像效應使斷層圖像和彈性圖像對應的例子。
圖像合成部22，在圖2所示的控制部26中具有畫幅幀運算部26c。畫幅幀運算部26c對例如分別被記憶黑白斷層像和彈性圖像的畫幅幀存儲器的顯示順序進行運算。
畫幅幀運算部26c，是對各個包括圖7A、圖7C、圖7E所示的腫瘤60的斷層圖像、和包括圖7B、圖7D所示的硬化區(qū)域61的彈性圖像以7A、7B、圖7C、圖7D、圖7E交替地顯示的部分。該交替顯示，是一個一個交替顯示斷層圖像和彈性圖像地從操作臺28向畫幅幀26c給出指令。在這里，表示了一個一個交替顯示斷層圖像和彈性圖像的例子，但可以自由地設定2次顯示斷層圖像、1次顯示彈性圖像等的顯示形態(tài)是自不必說的。另外，斷層圖像數(shù)據(jù)和彩色彈性圖像數(shù)據(jù)在交替顯示中，對各個RF信號使用別的頻率，也可以分別得到斷層圖像和彈性圖像。由此，能夠分別得到所希望的分辨率的斷層圖像和彈性圖像。
這樣，在包括腫瘤60的斷層圖像中以積分效應合成并顯示包括硬化區(qū)域61的彈性圖像。從而，如圖7所示，如果將交替切換斷層圖像和彈性圖像的圖像顯示在圖像顯示部24，則用觀察者的眼睛的余像效應能夠使斷層圖像和彈性圖像相對應。由此，例如，在癌的治療中，由于能夠相互對比對應于腫瘤60的擴展及大小的硬化區(qū)域61的擴展，所以能夠一目了然地把握該擴展的相對的不同，能夠可靠地決定被檢體的摘除范圍。
這時，也可以自由設定圖像的交替顯示的形態(tài)。該設定分別通過用戶接口、例如操作臺18可以任意設定變更。
(實施例5)在本實施例中，說明對規(guī)定的像素列(行)或像素交替地顯示斷層圖像和彈性圖像的例子。
圖像合成部22，在圖2所示的控制部26中具有圖像地址運算部26d。圖像地址運算部26d，是運算例如黑白斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)的顯示地址的部分。
圖像地址運算部26d，是對分別顯示包括圖8A所示的腫瘤60的斷層圖像數(shù)據(jù)、和包括圖8B所示的硬化區(qū)域61的彈性圖像數(shù)據(jù)進行運算的列的部分。在這里，將奇數(shù)列作為斷層圖像數(shù)據(jù)、將偶數(shù)列作為彈性圖像數(shù)據(jù)進行圖8C所示的運算。該運算包括作為一例的替換奇數(shù)列、偶數(shù)列的例子或代替列而適用于行(深度方向)的例子等，當然包括用交替的像素列(行)顯示的例子的所有形態(tài)。
另外，圖像地址運算部26d，是對顯示圖9A所示的斷層圖像數(shù)據(jù)、和圖9B所示的彈性圖像數(shù)據(jù)的像素進行運算的部分。在這里，是對交替顯示斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)的像素進行運算的部分。
并且，所運算的斷層圖像的斷層圖像數(shù)據(jù)和彩色彈性圖像的斷層圖像數(shù)據(jù)，由圖像處理部51基于所希望的α模擬地生成半透明圖像數(shù)據(jù)。
這樣，在圖8C和圖9C的圖像中，按各像素列(行)或像素交替地顯示包括硬化區(qū)域61的彈性圖像數(shù)據(jù)和包括腫瘤60的斷層圖像數(shù)據(jù)。從而，如果觀察圖8C和圖9C所示的圖像，則上述斷層圖像和上述彈性圖像會顯示成條紋狀或黑白相間的方格花紋狀，所以能夠容易地把握兩者的位置關系。由此，例如，在癌的治療中，由于能夠相互對比對于腫瘤60的擴展及大小的硬化區(qū)域61的擴展，所以能夠一目了然地把握該擴展的相對的不同，能夠可靠地決定被檢體的摘除范圍。
這時，說明了交替地顯示列、行和像素的例子，但也可以自由地設定交替的行列及像素。該設定分別通過用戶接口、例如操作臺18可以任意地設定變更。
以上，基于5個實施例說明了本發(fā)明理想的實施例，但本發(fā)明的超聲波診斷裝置并不限于此。例如，可在預先設定顯示區(qū)域(關心區(qū)域)中，指定并處理由圖像合成部22合成處理的區(qū)域。即，彈性圖像構成部20，當在被檢體的活體組織不同的彈性上附加色調而構成彩色彈性圖像時，根據(jù)控制部26的指令，可在預先設定的關心區(qū)域內特定圖像的構成范圍并構成彩色圖像。從而，與跨被檢體的活體組織整體而構成彩色彈性圖像的情況比較，由于能夠縮短圖像構成時間，所以能夠提高顯示圖像的畫幅幀速率。另外，關心區(qū)域、即顯示圖像上的設定區(qū)域，通過用戶接口、例如操作臺28可以任意設定變更。另外，各實施例作為個別的顯示模式可由圖像選擇部52選擇，也可以是切換各顯示模式的方法。
另外，本實施例的圖像選擇部52，選擇黑白斷層圖像和彈性圖像的合成圖像并顯示在顯示部24，但能夠任意地選擇要顯示的圖像。例如，在所生成的圖像中有斷層圖像、彈性圖像、合成圖像、斷層圖像的輪廓圖像、彈性圖像的輪廓圖像等，圖像選擇部52從該所生成的圖像組之中選擇多個任意的圖像，能夠在同一圖像上并排地顯示。如果這樣，例如，由于選擇斷層圖像和合成圖像而能夠并排地顯示該兩者的圖像，所以在合成圖像上感知活體組織的形態(tài)和彈性的對應關系后，通過將該關系與在圖面上顯示的濃淡斷層圖像進行對比能夠觀察并進行再確認。
另外，本實施例的變位計測部35，在檢測相當于斷層圖像的各點的活體組織的移動矢量時，使用區(qū)段匹配法，但取代此法能夠使用梯度法等的技術。例如，能夠使用計算2圖像數(shù)據(jù)的同一區(qū)域中的自相關而算出變位的方法。
進而，在本實施例的探頭10中，使用配置多個振子而形成的電子掃描形的探頭，但取代此探頭也可以使用具有1個振子的機械式掃描形的探頭。另外，該探頭10是接觸被檢體的體表面的探頭，但也能夠應用經(jīng)食道探頭或血管內探頭。
另外，在本實施例中的圖像的合成處理中，說明了對黑白斷層圖像合成彩色彈性圖像的例子，但能夠根據(jù)活體組織的性質等進行變更。例如，也可以合成附有藍色類的色調的濃淡斷層圖像和附有紅色類的色調的濃淡彈性圖像。
另外，本實施例的彈性數(shù)據(jù)運算部37，求活體組織的變形(S)和楊氏模量Ym并生成彈性圖像數(shù)據(jù)，但取而代之可求出表示剛性參數(shù)(β)、壓彈性系數(shù)(Ep)、增量彈性系數(shù)(Einc)等動脈壁的硬度或物理特性的參數(shù)而生成彈性率。
根據(jù)本實施例，合成圖像的各圖像的亮度信息和色調信息，由于是以合成設定比例對濃淡斷層圖像和彩色彈性圖像的像素信息進行加法運算的信息，所以是包括兩者的圖像信息的合成圖像。從而，在合成圖像中可顯示不同的活體組織的邊界或活體組織的動態(tài)和形狀變化等，同時，由彩色圖像來半透明顯示這些組織的各部位的彈性信息，所以能可靠地診斷活體組織和其彈性的關系。
其結果，例如在于活體組織中有腫瘤的時候，由于在該腫瘤的周圍的活體組織中存在彈性硬化的區(qū)域，所以可得到反映腫瘤的大小和硬化區(qū)域的擴展情況的兩方面的圖像，因此能夠相對地對比其硬化區(qū)域的擴展和腫瘤的大小，能夠可靠地決定癌等摘除范圍。
這時，通過有關合成的合成設定比例，即，在濃淡斷層圖像數(shù)據(jù)和彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的至少一方上施與加權，能夠得到重視由濃淡斷層圖像形成的活體組織形態(tài)的圖像或由色彩形成的彈性的圖像的其中一方的圖像的、所希望的半透明顯示圖像。
另外，在制作合成圖像的時候，最好設定圖像構成部，將斷層圖像的亮度信息變換成光的3原色、即RGB信號，將所變換的信號以合成設定比例與彩色彈性圖像的色調信息相加。
另外，制作預先設定的關心區(qū)域的彩色彈性圖像是理想的。由此，彈性圖像構成部，指定被檢體的關心區(qū)域內的活體組織并構成彩色彈性圖像。從而，與跨活體組織整體而構成彩色彈性圖像的情況比較，能夠縮短彩色圖像的構成時間，能夠提高顯示圖像的畫幅幀速率。
進而，也可以分別可變設定合成設定比例和關心區(qū)域。由此，對合成設定比例或關心區(qū)域在被檢體的應該觀察的活體組織根據(jù)性質可以任意設定各參數(shù)。
另外，取代以合成設定比例而在濃淡斷層圖像上加法運算并合成彩色彈性圖像，可設置輪廓檢測部，該輪廓檢測部，對根據(jù)彈性信息的設定閾值來檢測彩色彈性圖像的彈性不同的組織的邊界線，由此檢測出的邊界線也可以重疊顯示在濃淡斷層圖像上。
由此，顯示圖像顯示活體組織的動態(tài)和形狀變化等，同時，重疊顯示彈性不同的活體組織的邊界線、即輪廓，所以能夠可靠地診斷活體組織的動態(tài)和形狀變化和彈性的對應關系。
在由上述制作的濃淡斷層圖像、彩色彈性圖像和這些合成圖像以及邊界線圖像的4個圖像之中，設置至少選擇2個的圖像選擇部，由此，在顯示部的同一畫面上的2個顯示區(qū)域能夠并列顯示所選擇的2個圖像。
由此，例如，在選擇合成圖像和濃淡斷層圖像并顯示時，在合成圖像上感知活體組織的形態(tài)和彈性的對應關系后，通過將該關系與顯示在畫面上的濃淡斷層圖像進行對比觀察能夠進行再確認。
另外，上述實施例，對如斷層圖像數(shù)據(jù)、彈性圖像數(shù)據(jù)那樣用數(shù)據(jù)處理對圖像數(shù)據(jù)進行處理的方法進行了說明，但改變斷層圖像、彈性圖像的各個顯示存儲器等，也可以在合并每個顯示存儲器上的斷層圖像、彈性圖像的顯示位置后合成顯示各圖像。
權利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特征在于，具有接觸被檢體并從其探頭發(fā)出和接收超聲波的探頭，和通過上述探頭接收從對應于該發(fā)出的超聲波的被檢體給出的反射回波信號而構成斷層圖像的裝置，和在改變使上述探頭接觸上述被檢體時的壓力的同時發(fā)送超聲波、由上述探頭接收從對應于該發(fā)出的超聲波的被檢體給出的反射回波信號、計測上述被檢體的活體組織的變位并求出彈性信息、由該彈性信息構成彩色彈性圖像的裝置，和基于上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的至少一方的圖像信息來合成上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的半透明圖像的裝置，和選擇性地顯示上述斷層圖像、彩色彈性圖像和上述半透明合成圖像的裝置。
2.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有基于所希望的合成設定比例、將由上述斷層圖像構成裝置構成的斷層圖像和由上述彈性圖像構成裝置構成的彩色彈性圖像合成斷層圖像和彩色彈性圖像的半透明合成圖像的裝置。
3.按照權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，基于由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息來設定上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的合成比例，制作半透明合成圖像。
4.按照權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有安裝在上述探頭上、計測該探頭對上述被檢體的接觸壓力信息的壓力計測部，基于由該壓力計測部計測的壓力信息，按希望設定由上述彈性圖像構成裝置運算的彩色彈性圖像數(shù)據(jù)和由上述斷層圖像構成裝置運算的斷層圖像數(shù)據(jù)的合成比例，從而獲得半透明圖像數(shù)據(jù)。
5.按照權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有求出上述斷層圖像的平均值的裝置，和求出上述彈性圖像的彩色亮度的平均值的裝置，和求出該被求出的各平均值分別為等量的系數(shù)的裝置，和將該求出的系數(shù)乘上斷層圖像的各要素點而求出彈性圖像的合成設定比例的裝置。
6.按照權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有可變設定上述彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的關心區(qū)域的裝置，在上述關心區(qū)域制作半透明合成圖像數(shù)據(jù)。
7.按照權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有將上述斷層圖像的亮度信息分離成3原色并根據(jù)該分離的3原色和上述彩色彈性圖像的色調信息來運算半透明圖像信息的運算裝置。
8.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述顯示裝置，具有在上述顯示部有選擇地顯示上述彈性圖像和上述斷層圖像中任意一方的圖像的合成設定比例的數(shù)值的裝置。
9.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有基于由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息的設定閾值來檢測上述彩色彈性圖像的彈性不同組織的邊界線的輪廓檢測裝置，和生成上述檢測的邊界線和上述構成的斷層圖像的合成圖像的裝置。
10.按照權利要求8所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述輪廓檢測裝置，基于由上述彈性構成裝置求得的彈性信息來變更上述邊界線的粗細、顏色、線種的至少一個。
11.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述顯示選擇裝置，具有分別儲存上述斷層圖像信息和上述彈性圖像信息和上述半透明合成圖像信息的裝置，切換上述儲存的斷層圖像信息和彈性圖像信息，并有選擇地顯示在上述顯示部。
12.按照權利要求11所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述儲存裝置，具有儲存斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)和半透明合成圖像數(shù)據(jù)并任意地設定切換這些圖像數(shù)據(jù)的時間的裝置。
13.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有運算斷層圖像數(shù)據(jù)和彈性圖像數(shù)據(jù)的各個圖像顯示地址的顯示地址運算裝置，和向該運算的顯示地址分配上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彈性圖像數(shù)據(jù)的像素、從而生成合成圖像的圖像生成裝置。
14.按照權利要求13所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述顯示地址運算裝置，為了進行條紋顯示而運算上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彈性圖像數(shù)據(jù)。
15.按照權利要求13所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述顯示地址運算裝置，使用上述斷層圖像數(shù)據(jù)和上述彩色彈性圖像數(shù)據(jù)、將合成圖像顯示成黑白相間的方格花紋狀地進行運算。
16.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述斷層圖像的圖像信息，是由上述斷層圖像構成裝置構成的斷層圖像的增益信息。
17.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述彩色彈性圖像的圖像信息，是由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息。
18.按照權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有將由上述斷層圖像構成裝置構成的斷層圖像和由上述彈性圖像構成裝置構成的彩色彈性圖像、基于所希望的合成設定比例制作成斷層圖像和彩色彈性圖像的半透明合成圖像的裝置。
19.按照權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，基于由上述彈性圖像構成部求出的彈性信息，設定上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的合成比例，制作半透明合成圖像。
20.按照權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述圖像合成裝置，具有安裝在上述探頭上、計測該探頭對上述被檢體的接觸壓力信息的壓力計測部，基于由該壓力計測部計測的壓力信息，按希望來設定斷層圖像數(shù)據(jù)和彩色彈性圖像數(shù)據(jù)的合成比例，從而得到半透明圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種超聲波診斷裝置，具有接觸被檢體并從其探頭發(fā)出超聲波、通過上述探頭接收從對應于該發(fā)出的超聲波的被檢體給出的反射回波信號而構成斷層圖像的裝置，和在改變使上述探頭接觸上述被檢體時的壓力的同時從其探頭發(fā)出超聲波并基于從對應于該發(fā)出的超聲波的被檢體給出的上述接收的反射回波信號來計測上述被檢體的活體組織的變位以求出彈性信息、由該彈性信息構成彩色彈性圖像的裝置，和基于上述斷層圖像和上述彩色彈性圖像的至少一方的圖像信息、由上述彩色彈性圖像構成半透明圖像并合成該半透明圖像和上述斷層圖像的裝置，和顯示上述合成的圖像的裝置。由此，由超聲波診斷圖像能夠可靠地診斷活體組織和其彈性的關系。
文檔編號G06T3/00GK1705460SQ20038010164
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權日2002年10月18日
發(fā)明者松村剛, 玉野聰, 三竹毅, 椎名毅, 山川誠 申請人:株式會社日立醫(yī)藥