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JP3908348B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気泡を主成分とする造影剤を被検体に動脈から注入し、血流をハイコントラストで映像化する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、心筋内血流の灌流域の評価においては、大動脈に留置されたカテーテルから、用手的あるいはソニケーターにより気泡が生成された5%ヒトアルブミンを被検体に注入するいわゆる心筋コントラストエコー法が研究されてきた。この心筋コントラストエコー法では、造影剤の流れ込む心筋内血流の灌流域は、Bモード(組織断層像)上で輝度増強されて表示される。同様に、血流の灌流域の評価あるいは腫瘍の支配血管系を評価するために腹部領域でもコントラストエコー法が研究されている。
【0003】
このようなコントラストエコー法は、一般検査用の超音波診断装置にて適用され、その評価法としては、Bモード像上で輝度増強領域を目視により観察する方法の他に、最近では、ワークステーションを活用して輝度レベルの変化を定量的に評価するという動きも見受けられる。
【0004】
また、近年、静脈注入で左心系の評価に効果的な超音波造影剤が開発され、この種の新しい造影剤を用いたコントラストエコー法が試みられており、既に頭部、心腔、腹部などでその有用性が確認されている。循環器分野では、心内膜と心腔との境界検出に有効で、心筋形態の観察や壁運動の評価、心腔容積の評価などで有効とされている。また、心腔内血流のドプラモードでの大幅な感度向上が認められ、心機能評価の診断能向上が期待されている。また、腹部分野や末梢血管・頭部では、カラードプラの大幅な検出能向上が観察され、悪性腫瘍の栄養血管の検出などで、診断能の向上が報告されている。
【0005】
さらに、気泡の非線形な振動特性を利用したハーモニック映像法や気泡圧壊時の非線形振動を積極的に検出し映像化するフラッシュエコー法やアコースティックエミッション法などが提案され、静脈投与型の造影剤での心筋や臓器実質の灌流を映像化することが近い将来可能となると期待されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、静脈注入によるコントラストエコーでは、造影剤濃度が動脈注入に比べて薄く、このため輝度増強があまり期待できず、増強領域が、心筋や肝臓実質部などの周囲からの組織エコー像の中に埋もれてしまうという問題が解決されないまま放置されていた。
【0007】
また、特に腹部のカラードプラ時などでは、呼吸などによる周囲組織の動きや血管壁の動きに起因するモーションアーティファクトが問題となり、低流速検出能に限界があり、臓器実質の末梢血管を造影剤で効果的に増強することは困難であった。
【0008】
上述したハーモニック映像法、フラッシュエコー法、アコースティックエミッション法では、気泡で散乱したエコー(コントラストエコー)の成分のみを積極的に活用して映像化する方法で、非常に有望とされている。この方法で重要なのは、周囲臓器由来の組織エコー成分を効果的に抑制し、造影剤由来のコントラストエコー成分をいかに感度良く抽出するかという点にある。
【0009】
上述した映像法はいずれも、気泡の非線形振動に由来する高調波成分(ハーモニック成分)を検出することを共通の基礎技術としているが、臓器も伝搬の非線形性による高調波成分を散乱することが知られている。組織エコーの高調波成分は比較的低レベルであるものの、コントラストエコー成分の抽出能を阻害しているのは間違いないところである。
本発明の目的は、組織エコー成分に対してコントラストエコー成分を効果的に強調することのできる超音波診断装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送信スペクトラムに相似でスペクトラムが比較的先鋭な組織エコー成分よりも、コントラストエコー成分の方が、造影剤による非線形な振動特性で広帯域化していることにより、特定帯域の抑制効果がコントラストエコー成分よりも組織エコー成分の方が大きく表れるので、コントラストエコー成分を結果的に強調することができるというものである。
【0011】
本発明は、組織エコー成分は、超音波の送信スペクトラムに対する相似性が高く、一方、コントラストエコー成分は造影剤の非線形な振動特性により相似性は低いので、超音波の送信スペクトラムを反転したフィルタ特性を有するフィルタにエコー信号を通すことにより、組織エコー成分を効果的に抑制して、コントラストエコー成分を結果的に強調できるというものである
本発明は、エコー信号から高調波成分を抽出し、そして抽出された高調波成分の包絡線を検波回路で検波し、さらに包絡線信号から高周波成分を抽出するようにしても同様にコントラストエコー成分を強調することができるというものである。
【0012】
本発明は、エコー信号から抽出した高調波成分に基づいて生成した画像データを比較的高い空間周波数成分を抽出するフィルタを通すことにより、造影剤が破壊されることに起因して組織像よりも空間的に大きく変動している、つまり空間集の高いコントラストエコー像を効果的に増強できるというものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1に第1の実施形態による超音波診断装置の構成を示す。超音波プローブ1は、電気信号を扱う装置本体側と、超音波に内部情報を付与する被検体側との間を媒介するために、複数の圧電素子が先端部分に配列されている。このプローブ1を駆動して超音波を被検体に照射するために、クロック発生回路2、送信遅延回路3、パルサ4等が設けられており、クロック発生回路2から発振したクロックを、送信遅延回路3で適当に遅延し、これをパルサ4のトリガとして用いている。そして、トリガされたパルサ4からプローブ1の圧電素子に駆動パルスが基本周波数fd を中心として印加される。これにより振動したプローブ1の圧電素子から超音波が発生される。
【0014】
この超音波は生体内を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射する。この反射強度は不連続面の音響インピーダンスの差に主に依存している。このような反射によるエコーは、プローブ1に返ってきて、圧電素子を振動し、微弱な電気信号が発生する。この電気信号は、プリアンプ5で増幅され、受信遅延及び加算回路6で適当な遅延時間を与えられて加算される。これによりエコーに指向性が与えられる。そして、このエコー信号は、基本波用帯域通過型フィルタ7と、非線形用帯域通過型フィルタ9とにそれぞれ供給される。
【0015】
まず、基本波用帯域通過型フィルタ7は、エコー信号に含まれる基本周波数fd を中心とした帯域内の周波数成分(基本周波数成分)を通過し、他の帯域の周波数成分を抑制する。これにより、基本周波数成分が抽出され得る。
【0016】
一方、非線形用帯域通過型フィルタ9は、エコー信号に含まれる基本周波数fd の整数倍、ここでは2倍の高い周波数(2×fd )を中心とした帯域内の周波数成分(高周波成分)を通過し、基本周波数成分を含む他の帯域の周波数成分を抑制する。これにより、高調波成分が抽出され得る。そして、非線形用帯域除去型フィルタ(band elimination filter )10は、非線形用帯域通過型フィルタ9で抽出された高周波成分から、この非線形用帯域通過型フィルタ9の通過帯域より狭くて、この通過帯域の中心周波数(2×fd )を中心とした特定の帯域内の周波数成分を除去し、他の帯域の周波数成分だけを通過する。これにより、組織で反射した組織エコーの成分を抑制し、造影剤(気泡)で反射したコントラストエコーの成分だけを効果的に抽出できるのであるが、この詳細は後述する。
【0017】
レシーバ8は、エコー信号を検波して、対数増幅することにより、Bモード像(組織断層画像)データを生成する。この画像データは、ディジタル・スキャン・コンバータ(DSC)11を介してモニタ12に濃淡表示される。
【0018】
ここで、基本波用帯域通過型フィルタ7を通過してきた基本周波数成分を主成分とするエコー信号をレシーバ8が処理したとき、造影剤の存在量が少なく造影効果が十分とはいえない状況では、造影領域の像が組織像の中に埋もれてしまう可能性がある。一方、非線形用帯域通過型フィルタ9及び非線形用帯域除去型フィルタ10を通過してきたコントラストエコー成分を主成分とするエコー信号をレシーバ8が処理したとき、たとえ造影剤の存在量が少なく造影効果が十分とはいえない状況でも、周囲の組織像の中に埋まることなく造影剤の分布を高いコントラストで捕捉することが可能となる。
【0019】
これは、上述したように、非線形用帯域通過型フィルタ9と非線形用帯域除去型フィルタ10の作用で、組織で反射した組織エコーの成分を抑制し、造影剤(気泡)で反射したコントラストエコーの成分だけを効果的に抽出できることをその理由としている。以下、これについて説明する。
【0020】
図2(a)には、プローブ1から送信される超音波のスペクトラムを示している。基本周波数fd の成分の他に、その整数倍の例えば2×fd の高調波成分が含まれる。なお、これら各成分の広がりは、周知の通り、パルスの持続時間に依存して決まる。
【0021】
図2(b)には、エコー信号のスペクトラムを示しており、実線で組織の境界から反射してきた組織エコー信号のスペクトラムを、破線で造影剤表面から反射してきたコントラストエコー信号のスペクトラムをそれぞれ示している。ここで、図2(a),(b)を比較して分かるとおり、送信スペクトラムに対する組織エコーのスペクトラムの相似性は高いが、それに比べて、送信スペクトラムに対するコントラストエコーのスペクトラムの相似性は低い。これは、組織振動の線形性は比較的高いが、造影剤(気泡)では非線形振動の傾向が強いことに起因しているものであり、それによりコントラストエコーのスペクトラムは組織エコーに比べて広帯域化する。
【0022】
図2(c)には、非線形用帯域通過型フィルタ9を通過した組織エコー信号とコントラストエコー信号のスペクトラムをそれぞれ示している。この時点で、組織エコー成分に比べて、コントラストエコー成分は大きく、図3(a)に示すように、造影効果は十分発揮できるものと考えられるが、これをさらに高めるために、本実施形態では、上述したように、非線形用帯域除去型フィルタ10で、非線形用帯域通過型フィルタ9の通過帯域より狭くて、この通過帯域の中心周波数(2×fd )を中心とした特定の帯域内の周波数成分を除去する。
【0023】
図2(d)に、非線形用帯域除去型フィルタ10を通過した組織エコー信号とコントラストエコー信号のスペクトラムをそれぞれ示している。このような非線形用帯域除去型フィルタ10の処理により、組織エコー成分は“2×fd ”の付近に集中しているのでその抑制効果は絶大であるが、コントラストエコー成分は“2×fd ”を中心とsて分散してはいるが非常に広帯域化しているので、一部分だけが除去され、他の大部分が残存する(通過する)ことになる。
【0024】
従って、図3(b)に示すように、たとえ造影剤の存在量が少なく造影効果が十分とはいえない状況でも、周囲の組織像の中に埋まることなく造影剤の分布を高いコントラストで捕捉することが可能となる。これにより、フラッシュエコーにおいて、間欠間隔を短縮し、診断能を向上でき、またハーモニック法においては、より細い動脈まで映像化できるようになる。
(第2の実施形態)
図4に第3実施形態による超音波診断装置の構成を示している。図4において、図1と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。本実施形態では、受信遅延及び加算回路6からのエコー信号を、フィルタ16を通してから、レシーバ8に送り込む点については先の実施形態と同様であるが、CPU18及び係数データ記憶部17からの係数データによって決まるフィルタ16のフィルタ特性にこそ特徴がある。
【0025】
ここで、送信スペクトラムに対する組織エコーのスペクトラムの相似性は高いが、それに比べて、送信スペクトラムに対するコントラストエコーのスペクトラムの相似性は低いことは、図2(a),(b)を比較して上述した通りである。この点に着目して、フィルタ16のフィルタ特性を、送信超音波のスペクトラムを鏡面反転した波形に設定することにより、送信超音波のスペクトラムに相似な組織エコー成分を効果的に抑制して、コントラストエコー成分を結果的に強調するものである。
(第3の実施形態)
第3実施形態は、図5に示すように、非線形用帯域通過型フィルタ9で高調波成分が主成分になっているエコー信号をレシーバ8にて包絡線検波及び対数増幅を行い、そしてこの後に高域通過型フィルタ19を適用すると、広帯域化しているコントラストエコー成分の方が、先鋭なままの組織エコー成分よりも高域通過型フィルタ19の通過量は多くなり、従って先の実施形態と同様の効果を奏することができるものである。
(第4の実施形態)
第4実施形態は、図6に示すように、非線形用帯域通過型フィルタ9で高調波成分が主成分になっているエコー信号に基づいてレシーバ8で生成された画像データを、ディジタル・スキャン・コンバータ11内で入出力バッファ20及びフレームメモリ21を介してTVスキャン方式に並び替えてから高域通過型の空間フィルタ22に導き、ここで空間周波数が比較的低い成分を除去し、空間周波数が比較的高い成分だけを通過させ、そして入出力バッファ23を介して出力するというものである。
【0026】
ここで、組織像は時間的にも空間的にも比較的安定的である、つまり空間周波数が比較的低いのに対して、造影剤の像は、造影剤が血流に混じって流れていること及び超音波の照射により収縮及び拡張を繰り返すことから、時間的にも空間的にも非常に不安定である、つまり空間周波数が比較的高くなる。
【0027】
従って、このような画像データを高域通過型の空間フィルタ22に通すことにより、空間周波数が比較的低い組織像を抑制し、空間周波数が比較的高い造影剤の像を効果的に通過させることができるというものである。
【0028】
なお、このような第4実施形態の処理形態は、図7に示すように、ディジタル・スキャン・コンバータ11でTVスキャン方式に並び替える前であっても、レシーバ8からの画像データをイメージメモリ24に取り込み、空間フィルタ25で同様のフィルタ処理を施すように変形することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【0029】
【発明の効果】
本発明は、送信スペクトラムに相似でスペクトラムが比較的先鋭な組織エコー成分よりも、コントラストエコー成分の方が、造影剤による非線形な振動特性で広帯域化していることにより、特定帯域の抑制効果がコントラストエコー成分よりも組織エコー成分の方が大きく表れるので、コントラストエコー成分を結果的に強調することができるというものである。
【0030】
本発明は、組織エコー成分は、超音波の送信スペクトラムに対する相似性が高く、一方、コントラストエコー成分は造影剤の非線形な振動特性により相似性は低いので、超音波の送信スペクトラムを反転したフィルタ特性を有するフィルタにエコー信号を通すことにより、組織エコー成分を効果的に抑制して、コントラストエコー成分を結果的に強調できるというものである
本発明は、エコー信号から高調波成分を抽出し、そして抽出された高調波成分の包絡線を検波回路で検波し、さらに包絡線信号から高周波成分を抽出するようにしても同様にコントラストエコー成分を強調することができるというものである。
【0031】
本発明は、エコー信号から抽出した高調波成分に基づいて生成した画像データを比較的高い空間周波数成分を抽出するフィルタを通すことにより、造影剤が破壊されることに起因して組織像よりも空間的に大きく変動している、つまり空間集の高いコントラストエコー像を効果的に増強できるというものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図2】図1のBPFとBRFとによる組織エコーとコントラストエコーのスペクトラムの変化を示す図。
【図3】図1の基本波用BPFを通して得られた超音波画像と、非線形用BPF及び非線形用BEFを通して得られた超音波画像との比較図。
【図4】第2実施形態による超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図5】第3実施形態による超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図6】第4実施形態による超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図7】第4実施形態の変形例を示すブロック図。
【符号の説明】
1…プローブ、
2…クロック発生回路、
3…送信遅延回路、
4…パルサ、
5…プリアンプ、
6…受信遅延及び加算回路、
7…基本波用帯域通過型フィルタ、
8…レシーバ、
9…非線形用帯域通過型フィルタ、
10…非線形用帯域除去型フィルタ、
11…ディジタル・スキャン・コンバータ、
12…モニタ、
13…直交位相検波回路、
131 …ミキサ、
132 …ミキサ、
133 …低域通過型フィルタ、
134 …低域通過型フィルタ、
14…高域通過型フィルタ、
15…高域通過型フィルタ、
16…フィルタ、
17…係数データ記憶部、
18…CPU、
19…高域通過型フィルタ、
20…入出力バッファ、
21…フレームメモリ、
22…高域通過型フィルタ、
23…入出力バッファ、
24…イメージメモリ、
25…空間フィルタ演算部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for injecting a contrast medium mainly composed of bubbles from an artery into a subject and imaging a blood flow with high contrast.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the evaluation of the perfusion region of intramyocardial blood flow, there is a so-called myocardial contrast echo method in which 5% human albumin in which bubbles are generated manually or by a sonicator is injected into a subject from a catheter placed in the aorta. Have been studied. In this myocardial contrast echo method, the perfusion region of the intramyocardial blood flow into which the contrast agent flows is displayed with enhanced brightness on the B mode (tissue tomographic image). Similarly, the contrast echo method has been studied in the abdominal region in order to evaluate the perfusion region of the blood flow or the dominant vasculature of the tumor.
[0003]
Such a contrast echo method is applied in an ultrasonic diagnostic apparatus for general examination. As an evaluation method thereof, in addition to a method of visually observing a brightness enhancement region on a B-mode image, recently, a workstation is used. There is also a movement to evaluate the change of the luminance level quantitatively by using.
[0004]
In recent years, an ultrasound contrast agent effective for the evaluation of the left heart system by intravenous injection has been developed, and a contrast echo method using this kind of new contrast agent has been attempted, and the head, heart chamber, abdomen have already been tried. Its usefulness has been confirmed. In the cardiovascular field, it is effective for detecting the boundary between the endocardium and the heart chamber, and is effective for observation of the myocardial morphology, evaluation of wall motion, evaluation of the heart chamber volume, and the like. In addition, a significant improvement in sensitivity in the Doppler mode of intracardiac blood flow is recognized, and an improvement in the diagnostic ability of cardiac function evaluation is expected. In the abdominal field and peripheral blood vessels / head, a significant improvement in color Doppler detection has been observed, and improved diagnostic performance has been reported for detection of nutritional blood vessels in malignant tumors.
[0005]
In addition, harmonic imaging using nonlinear vibration characteristics of bubbles and flash echo and acoustic emission methods that actively detect and visualize nonlinear vibrations during bubble collapse have been proposed. It is expected that imaging of myocardium and organ perfusion will be possible in the near future.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in contrast echo by intravenous injection, the contrast agent concentration is thinner than that of arterial injection, so brightness enhancement can not be expected so much, and the enhancement region is in the tissue echo image from the surroundings such as myocardium and liver parenchyma The problem of being buried was left unresolved.
[0007]
Also, especially during color Doppler in the abdomen, motion artifacts due to movement of surrounding tissues due to breathing and the movement of the blood vessel wall are problematic, and there is a limit to the low flow velocity detection ability, and the peripheral blood vessels of the organ substance are covered with a contrast agent. It was difficult to enhance effectively.
[0008]
The above-described harmonic imaging method, flash echo method, and acoustic emission method are very promising because they are images that actively utilize only the components of echoes (contrast echoes) scattered by bubbles. What is important in this method is how to effectively suppress the tissue echo component derived from surrounding organs and extract the contrast echo component derived from the contrast agent with high sensitivity.
[0009]
All of the above-mentioned imaging methods have a common basic technique of detecting harmonic components (harmonic components) derived from non-linear vibrations of bubbles, but organs may also scatter harmonic components due to nonlinear propagation characteristics. Are known. Although the harmonic component of the tissue echo is relatively low, there is no doubt that the ability to extract the contrast echo component is hindered.
An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of effectively enhancing a contrast echo component with respect to a tissue echo component.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the contrast echo component is broadened by the non-linear vibration characteristics of the contrast agent rather than the tissue echo component that is similar to the transmission spectrum and has a relatively sharp spectrum. Since the tissue echo component appears larger than the echo component, the contrast echo component can be enhanced as a result.
[0011]
In the present invention, the tissue echo component has a high similarity to the ultrasonic transmission spectrum, while the contrast echo component has a low similarity due to the non-linear vibration characteristics of the contrast agent. The present invention, which effectively suppresses the tissue echo component and consequently enhances the contrast echo component by passing the echo signal through a filter having the following, extracts a harmonic component from the echo signal, and Even if the envelope of the extracted harmonic component is detected by a detection circuit and a high frequency component is extracted from the envelope signal, the contrast echo component can be similarly enhanced.
[0012]
In the present invention, image data generated based on the harmonic component extracted from the echo signal is passed through a filter that extracts a relatively high spatial frequency component, thereby causing the contrast agent to be destroyed, and thereby causing the contrast agent to be destroyed. It is possible to effectively enhance a contrast echo image having a large spatial variation, that is, a high spatial collection.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. In the ultrasonic probe 1, a plurality of piezoelectric elements are arranged at the tip portion in order to mediate between the apparatus main body side that handles electrical signals and the subject side that imparts internal information to the ultrasonic waves. In order to drive the probe 1 and irradiate the subject with ultrasonic waves, a clock generation circuit 2, a transmission delay circuit 3, a pulser 4 and the like are provided, and a clock oscillated from the clock generation circuit 2 is transmitted to the transmission delay circuit. 3 is appropriately delayed and used as a trigger for the pulser 4. Then, a driving pulse is applied from the triggered pulser 4 to the piezoelectric element of the probe 1 around the fundamental frequency fd. Thus, ultrasonic waves are generated from the piezoelectric element of the probe 1 that vibrates.
[0014]
This ultrasonic wave propagates in the living body, and is reflected one after another at a discontinuous surface of acoustic impedance in the middle. This reflection intensity mainly depends on the difference in acoustic impedance of the discontinuous surface. The echo due to such reflection returns to the probe 1, vibrates the piezoelectric element, and generates a weak electric signal. This electric signal is amplified by the preamplifier 5 and added with an appropriate delay time by the reception delay and addition circuit 6. This gives directivity to the echo. The echo signal is supplied to the fundamental band-pass filter 7 and the nonlinear band-pass filter 9.
[0015]
First, the fundamental band pass filter 7 passes a frequency component (fundamental frequency component) in a band centered on the fundamental frequency fd included in the echo signal, and suppresses frequency components in other bands. Thereby, a fundamental frequency component can be extracted.
[0016]
On the other hand, the non-linear band-pass filter 9 passes a frequency component (high frequency component) in a band centered on an integral multiple of the fundamental frequency fd included in the echo signal, here a frequency twice as high (2 × fd). Then, frequency components in other bands including the fundamental frequency component are suppressed. Thereby, a harmonic component can be extracted. The non-linear band elimination filter (band elimination filter) 10 is narrower than the pass band of the non-linear band-pass filter 9 from the high-frequency component extracted by the non-linear band-pass filter 9 and The frequency components in a specific band centered on the center frequency (2 × fd) are removed, and only the frequency components in other bands are passed. Thereby, the component of the tissue echo reflected by the tissue can be suppressed and only the component of the contrast echo reflected by the contrast agent (bubble) can be extracted effectively. This will be described later in detail.
[0017]
The receiver 8 generates B-mode image (tissue tomographic image) data by detecting the echo signal and logarithmically amplifying it. This image data is displayed in gray on a monitor 12 via a digital scan converter (DSC) 11.
[0018]
Here, when the receiver 8 processes an echo signal whose main component is the fundamental frequency component that has passed through the fundamental wave band-pass filter 7, in a situation where the amount of contrast agent is small and the contrast effect is not sufficient. There is a possibility that the image of the contrast region is buried in the tissue image. On the other hand, when the receiver 8 processes an echo signal whose main component is the contrast echo component that has passed through the non-linear bandpass filter 9 and the non-linear band-removal filter 10, the contrast effect is small even if the amount of contrast medium is small. Even in an unsatisfactory situation, the contrast agent distribution can be captured with high contrast without being buried in the surrounding tissue image.
[0019]
As described above, this is due to the action of the non-linear band-pass filter 9 and the non-linear band elimination filter 10 to suppress the component of the tissue echo reflected by the tissue and the contrast echo reflected by the contrast agent (bubble). The reason is that only the components can be extracted effectively. This will be described below.
[0020]
FIG. 2A shows the spectrum of ultrasonic waves transmitted from the probe 1. In addition to the component of the fundamental frequency fd, a harmonic component of an integral multiple of, for example, 2 × fd is included. As is well known, the spread of these components depends on the pulse duration.
[0021]
FIG. 2B shows the spectrum of the echo signal. The solid echo shows the spectrum of the tissue echo signal reflected from the tissue boundary, and the broken line shows the spectrum of the contrast echo signal reflected from the contrast agent surface. ing. Here, as can be seen by comparing FIGS. 2A and 2B, the similarity of the spectrum of the tissue echo to the transmission spectrum is high, but the similarity of the spectrum of the contrast echo to the transmission spectrum is low. This is due to the fact that the linearity of tissue vibration is relatively high, but the contrast agent (bubbles) has a strong tendency for non-linear vibration, which makes the spectrum of contrast echo wider than that of tissue echo. To do.
[0022]
FIG. 2C shows the spectrums of the tissue echo signal and the contrast echo signal that have passed through the nonlinear bandpass filter 9. At this point, the contrast echo component is larger than the tissue echo component, and as shown in FIG. 3A, it is considered that the contrast effect can be sufficiently exerted. As described above, the non-linear band elimination filter 10 is narrower than the pass band of the non-linear band pass filter 9 and has a frequency within a specific band centered on the center frequency (2 × fd) of this pass band. Remove ingredients.
[0023]
FIG. 2D shows the spectrums of the tissue echo signal and the contrast echo signal that have passed through the nonlinear band elimination filter 10. By the processing of the non-linear band elimination filter 10 as described above, the tissue echo component is concentrated in the vicinity of “2 × fd”, so that the suppression effect is great, but the contrast echo component is “2 × fd”. Although it is dispersed with respect to the center but is very wide, only a part is removed and the other part remains (passes).
[0024]
Therefore, as shown in FIG. 3B, the contrast agent distribution is captured with high contrast without being embedded in the surrounding tissue image even in a situation where the amount of contrast agent is small and the contrast effect is not sufficient. It becomes possible to do. Thereby, in the flash echo, the intermittent interval can be shortened and the diagnostic ability can be improved, and in the harmonic method, even a finer artery can be imaged.
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. In this embodiment, the echo signal from the reception delay and addition circuit 6 is sent to the receiver 8 after passing through the filter 16 as in the previous embodiment, but the coefficient data from the CPU 18 and the coefficient data storage unit 17 are the same. The filter characteristic of the filter 16 determined by
[0025]
Here, the similarity of the spectrum of the tissue echo with respect to the transmission spectrum is high, but the similarity of the spectrum of the contrast echo with respect to the transmission spectrum is lower than that, as compared with FIGS. 2 (a) and 2 (b). That's right. Focusing on this point, the filter characteristic of the filter 16 is set to a waveform obtained by mirror-inverting the spectrum of the transmission ultrasonic wave, thereby effectively suppressing the tissue echo component similar to the spectrum of the transmission ultrasonic wave, and the contrast. As a result, the echo component is emphasized.
(Third embodiment)
As shown in FIG. 5, the third embodiment performs envelope detection and logarithmic amplification on the echo signal whose harmonic component is the main component in the nonlinear band-pass filter 9, and thereafter, When the high-pass filter 19 is applied, the contrast echo component having a wider band has a larger amount of passage through the high-pass filter 19 than the sharp tissue echo component, and therefore, as in the previous embodiment. It is possible to achieve the effect.
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, the image data generated by the receiver 8 based on the echo signal whose harmonic component is the main component in the nonlinear band-pass filter 9 is converted into a digital scan signal. In the converter 11, the TV scan system is rearranged via the input / output buffer 20 and the frame memory 21, and then guided to the high-pass spatial filter 22, where a component having a relatively low spatial frequency is removed, Only relatively high components are allowed to pass through and are output via the input / output buffer 23.
[0026]
Here, the tissue image is relatively stable in terms of time and space, that is, the spatial frequency is relatively low, whereas the contrast agent image is mixed with the blood flow. In addition, since the contraction and the expansion are repeated by irradiation with ultrasonic waves, it is very unstable in time and space, that is, the spatial frequency becomes relatively high.
[0027]
Accordingly, by passing such image data through the high-pass spatial filter 22, a tissue image having a relatively low spatial frequency is suppressed, and an image of a contrast agent having a relatively high spatial frequency is effectively passed. It can be done.
[0028]
In the processing mode of the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the image data from the receiver 8 is converted into the image memory 24 even before the digital scan converter 11 rearranges the TV scan method. And the spatial filter 25 can be modified to perform the same filtering process.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications.
[0029]
【The invention's effect】
In the present invention, the contrast echo component is broadened by the non-linear vibration characteristics of the contrast agent rather than the tissue echo component that is similar to the transmission spectrum and has a relatively sharp spectrum. Since the tissue echo component appears larger than the echo component, the contrast echo component can be enhanced as a result.
[0030]
In the present invention, the tissue echo component has a high similarity to the ultrasonic transmission spectrum, while the contrast echo component has a low similarity due to the non-linear vibration characteristics of the contrast agent. The present invention, which effectively suppresses the tissue echo component and consequently enhances the contrast echo component by passing the echo signal through a filter having the following, extracts a harmonic component from the echo signal, and Even if the envelope of the extracted harmonic component is detected by a detection circuit and a high frequency component is extracted from the envelope signal, the contrast echo component can be similarly enhanced.
[0031]
In the present invention, image data generated based on the harmonic component extracted from the echo signal is passed through a filter that extracts a relatively high spatial frequency component, thereby causing the contrast agent to be destroyed, and thereby causing the contrast agent to be destroyed. It is possible to effectively enhance a contrast echo image having a large spatial variation, that is, a high spatial collection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing changes in the spectrum of tissue echo and contrast echo due to BPF and BRF in FIG. 1;
FIG. 3 is a comparison diagram of an ultrasonic image obtained through the fundamental wave BPF of FIG. 1 and an ultrasonic image obtained through the non-linear BPF and the non-linear BEF.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a third embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing a modification of the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... probe,
2 ... Clock generation circuit,
3 ... transmission delay circuit,
4 ... Pulsa,
5 ... Preamp,
6: Reception delay and addition circuit,
7. Bandpass filter for fundamental wave,
8 ... Receiver,
9: Non-linear band-pass filter,
10: Non-linear band elimination filter,
11: Digital scan converter,
12 ... Monitor,
13: Quadrature detection circuit,
13 1 ... mixer,
13 2 ... mixer,
13 3 ... low-pass filter,
13 4 ... low-pass filter,
14 ... high-pass filter,
15 ... High-pass filter,
16 ... filter,
17 ... Coefficient data storage unit,
18 ... CPU,
19 ... High-pass filter,
20: I / O buffer,
21 ... Frame memory,
22 ... high-pass filter,
23 ... I / O buffer,
24 ... Image memory,
25: Spatial filter calculation unit.

Claims (4)

被検体に造影剤を注入し、超音波で走査することにより得られたエコー信号に基づいて超音波情報を得る超音波診断装置において、前記エコー信号から高調波成分を抽出するフィルタと、前記造影剤の造影効果によるコントラストエコー成分を強調するために前記抽出された高調波成分から特定帯域成分を抑制するフィルタとを具備することを特徴とする超音波診断装置。In an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains ultrasonic information based on an echo signal obtained by injecting a contrast medium into a subject and scanning with ultrasonic waves, a filter that extracts harmonic components from the echo signal, and the contrast An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a filter that suppresses a specific band component from the extracted harmonic component in order to emphasize a contrast echo component due to a contrast effect of the agent. 被検体に造影剤を注入し、超音波で走査することにより得られたエコー信号に基づいて超音波情報を得る超音波診断装置において、前記造影剤の造影効果によるコントラストエコー成分を強調するために、前記超音波の送信スペクトラムを反転したフィルタ特性を有するフィルタに前記エコー信号を通すことを特徴とする超音波診断装置。In an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains ultrasonic information based on an echo signal obtained by injecting a contrast medium into a subject and scanning with ultrasonic waves, in order to emphasize the contrast echo component due to the contrast effect of the contrast medium An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the echo signal is passed through a filter having a filter characteristic obtained by inverting the transmission spectrum of the ultrasonic wave. 被検体に造影剤を注入し、超音波で走査することにより得られたエコー信号に基づいて超音波情報を得る超音波診断装置において、前記エコー信号から高調波成分を抽出するフィルタと、前記抽出された高調波成分を主成分とするエコー信号の包絡線を検波する検波回路と、前記造影剤の造影効果によるコントラストエコー成分を強調するために、前記検波された包絡線信号から高周波成分を抽出するフィルタとを具備することを特徴とする超音波診断装置。In an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains ultrasonic information based on an echo signal obtained by injecting a contrast medium into a subject and scanning with ultrasonic waves, a filter that extracts harmonic components from the echo signal, and the extraction A high-frequency component is extracted from the detected envelope signal in order to enhance the contrast echo component due to the contrast effect of the contrast agent And an ultrasonic diagnostic apparatus. 被検体に造影剤を注入し、超音波で走査することにより得られたエコー信号に基づいて超音波情報を得る超音波診断装置において、前記エコー信号から高調波成分を抽出するフィルタと、前記抽出された高調波成分から画像データを生成する回路と、前記造影剤の造影効果によるコントラストエコー成分を強調するために、前記画像データから比較的高い空間周波数成分を抽出するフィルタとを具備することを特徴とする超音波診断装置。In an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains ultrasonic information based on an echo signal obtained by injecting a contrast medium into a subject and scanning with ultrasonic waves, a filter that extracts harmonic components from the echo signal, and the extraction A circuit for generating image data from the generated harmonic component, and a filter for extracting a relatively high spatial frequency component from the image data in order to enhance a contrast echo component due to a contrast effect of the contrast agent. A characteristic ultrasonic diagnostic apparatus.
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