УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК A61B8/08 G01B17/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для ультразвукового исследования, предназначенному для диагностирования состояния кровеносного сосуда путем использования ультразвуковой волны.

Уровень техники

Как пример способа детектирования Толщины Интимы-Медии (далее "величины ТИМ") сонной артерии, то есть определения толщины между внутренней оболочкой и средней оболочкой стенки сосуда путем использования ультразвуковой волны, широко известно, что ТИМ сонной артерии измеряется на основании сигнала яркости, представляющего изображение ультразвукового эхо, исходящего от сонной артерии и окружающих ее тканей, в предположении, что сонная артерия имеет нормальную сосудистую структуру (см. патентный документ 1).

Тем не менее, вышеупомянутый способ имеет недостаток, заключающийся в том, что из-за того, что способ основывается на интенсивности ультразвукового эхо, позиция границы между областью тока крови и внутренней оболочкой стенки сосуда и позиция границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой стенки сосуда определяются неточно, если ультразвуковое эхо, отходящее от внутренней оболочки стенки сосуда, имеет низкий уровень, или если сигнал яркости искажается шумами, содержащимися в ультразвуковом эхо. В результате ТИМ сонной артерии измеряется неточно, когда ультразвуковое эхо, исходящее от внутренней оболочки стенки сосуда, имеет низкий уровень, или когда сигнал яркости искажается шумами, содержащимися в ультразвуковом эхо. Более того, когда сонная артерии имеет локальную патологию, такую как атеросклеротическая бляшка, позиция границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позиция границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой определяются неточно, так как предполагается, что сонная артерия имеет нормальную сосудистую структуру.

Для решения данной проблемы позиция границы между областью тока крови и внутренней оболочкой стенки сосуда и местоположение средней оболочки определяются на основании жесткости тканей, вычисляемой на основании изменения фазы ультразвукового эхо. Величина ТИМ стенки сосуда измеряется на основании позиции границы между областью тока крови и внутренней оболочкой стенки сосуда и местоположения средней оболочки (например, см. патентный документ 2). Тем не менее вышеупомянутый способ имеет недостаток, заключающийся в том, что как и в случае способа, основанного на информации яркости, в данном случае величина ТИМ также измеряется неточно, когда жесткость тканей имеет высокий уровень шумов. Из-за того, что вышеупомянутый способ фокусируется только на жесткости тканей, позиция границы между областью тока крови и внутренней оболочкой стенки сосуда и местоположение средней оболочки, определяемые на основании жесткости тканей, отличаются от позиций, определяемых оператором на основании информации яркости, указывающей интенсивность ультразвукового эхо, и они распознаются как неестественные и неправильные результаты.

Патентный документ 1. Публикация H11-318896 японского патента.

Патентный документ 2. Международная публикация 2004/112568.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы, решаемые с помощью изобретения

Для решения вышеупомянутой проблемы целью настоящего изобретения является предоставление устройства для ультразвукового исследования, которое способно точно измерять величину ТИМ стенки сосуда в представляющей интерес области путем комбинирования интенсивности ультразвукового эхо с информацией о свойствах тканей объекта и путем автоматического детектирования позиции границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позиции границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые с высокой степенью точности соответствуют позициям, визуально определяемым оператором.

Средство для решения проблемы

Для решения вышеупомянутой проблемы устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению содержит блок излучения ультразвукового сигнала, предназначенный для излучения, по меньшей мере, одного ультразвукового сигнала в направлении от поверхности кожи объекта к кровеносному сосуду объекта; блок приема ультразвукового эхо, предназначенный для приема эхо от тканей объекта при излучении ультразвукового сигнала блоком излучения ультразвукового сигнала и для преобразования ультразвукового эхо в электрический сигнал, блок обработки информации амплитуды, предназначенный для обработки информации амплитуды, указывающей амплитуду ультразвукового эхо вдоль направления, пересекающего центральную ось кровеносного сосуда, блок обработки информации фазы, предназначенный для обработки информации фазы, указывающей фазу ультразвукового эхо вдоль направления, пересекающего центральную ось кровеносного сосуда; блок детектирования границы, предназначенный для детектирования позиции границы между областью тока крови кровеносного сосуда и внутренней оболочкой кровеносного сосуда и позиции границы между средней оболочкой кровеносного сосуда и адвентициальной оболочкой кровеносного сосуда на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, полученного из блока обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, полученного из блока обработки информации фазы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, и при этом предотвращается значительное воздействие от изменения величины яркости как внутренней оболочки кровеносного сосуда, даже тогда, когда кровеносный сосуд имеет локальную патологию, такую как атеросклеротическая бляшка. Соответственно позиция границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позиция границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые определяются и с большой степенью точности равны соответствующим позициям, визуально распознаваемым из информации яркости, которая получается на основании интенсивности ультразвукового эхо, и они не распознаются как неестественные и неправильные результаты.

Устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать блок вычисления величины ТИМ, предназначенный для вычисления величины ТИМ, указывающей толщину стенки сосуда, которая ограничивается внутренней оболочкой и средней оболочкой, на основании информации позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой, которые детектируются блоком детектирования границы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может точно измерять величину ТИМ кровеносного сосуда.

Кровеносный сосуд имеет стенку сосуда, определяющую область тока крови, через которую протекает кровь, причем область тока крови ограничивается передней стенкой сосуда, расположенной ближе к блоку излучения ультразвукового сигнала, и задней стенкой сосуда, расположенной далеко от блока излучения ультразвукового сигнала в поперечном сечении. Устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может, сверх того, содержать блок определения области, предназначенный для определения представляющей интерес области, охватывающей, по меньшей мере, одну из передней стенки сосуда и задней стенки сосуда. Блок обработки информации амплитуды может быть приспособлен для обработки информации амплитуды ультразвукового эхо из интересующей области, определяемой блоком определения области. Блок обработки информации амплитуды может быть приспособлен для обработки информации амплитуды ультразвукового эхо из интересующей области, определяемой блоком определения области.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению блок детектирования границы может быть приспособлен для детектирования - по одному разу за такт работы сердца - позиции границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позиции границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой из результата обработки, выведенного из блока обработки информации амплитуды, и результата обработки, выведенного из блока обработки информации фазы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению блок излучения ультразвукового сигнала может быть приспособлен для излучения, по меньшей мере, одного ультразвукового импульсного сигнала в направлении, по меньшей мере, одной точки на продольной оси кровеносного сосуда. Блок обработки информации амплитуды может быть приспособлен для выполнения обработки на основании ультразвукового эхо, исходящего от точки на продольной оси кровеносного сосуда. Блок обработки информации фазы может быть приспособлен для выполнения обработки на основании ультразвукового эхо, исходящего от точки на продольной оси кровеносного сосуда. Блок детектирования границы может быть приспособлен для детектирования позиции границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позиции границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки фазы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может точно детектировать границу между областью тока крови и внутренней оболочкой вдоль продольной оси кровеносного сосуда, а также позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

Устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать блок отображения, предназначенный на отображения в виде изображения информации амплитуды, обработанной блоком обработки информации амплитуды, информации фазы, обработанной блоком обработки информации фазы, и информации позиции, представляющей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации позиции, представляющей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые детектируются блоком детектирования границы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования предоставляет возможность пользователю распознавать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению один из результатов обработки, выведенных из блока обработки информации амплитуды, может указывать амплитуду ультразвукового эхо, поступающего с направления глубины объекта.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению один из результатов обработки, выведенных из блока обработки информации амплитуды, может указывать скорость изменения ультразвукового эхо, поступающего с направления глубины объекта.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению один из результатов обработки, выведенных из блока обработки информации амплитуды, может указывать жесткость тканей объекта, вычисленную в направлении глубины объекта на основании информации фазы ультразвукового эхо.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению один из результатов обработки, выведенных из блока обработки информации амплитуды, может указывать напряжение тканей объекта, вычисленное в направлении глубины объекта на основании информации фазы ультразвукового эхо по одному разу за такт работы сердца.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению один из результатов обработки, выведенных из блока обработки информации амплитуды, может указывать толщину тканей объекта, вычисленную в направлении глубины объекта на основании информации фазы ультразвукового эхо.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению один из результатов обработки, выведенных из блока обработки информации амплитуды, может указывать скорость движения тканей объекта, вычисленную в направлении глубины объекта на основании информации фазы ультразвукового эхо по одному разу за такт работы сердца.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению блок детектирования границы может быть приспособлен для определения области детектирования в направлении глубины объекта на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации амплитуды, и для детектирования позиции границы между областью тока крови и внутренней оболочкой на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации фазы, в области детектирования.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению результат обработки, выведенный из блока обработки информации амплитуды, может указывать интенсивность ультразвукового эхо. Результат обработки, выведенный из блока обработки информации фазы, может указывать жесткость тканей объекта, вычисленную в направлении глубины объекта из информации фазы ультразвукового эхо.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению блок детектирования границы может быть приспособлен для определения области детектирования в направлении глубины объекта на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации амплитуды, и для детектирования позиции границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой в области детектирования на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации фазы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, один результат обработки, выведенный из блока обработки информации амплитуды, может указывать интенсивность ультразвукового эхо, поступающего с направления глубины объекта, и скорость изменения ультразвукового эхо.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, один результат обработки, выведенный из блока обработки информации амплитуды, может быть подвергнут фильтрации в направлении глубины объекта и далее выведен в блок детектирования границы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой, и при этом предотвращается значительное воздействие шумов, содержащихся в ультразвуковом эхо.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, один результат обработки, выведенный из блока обработки информации амплитуды, может быть подвергнут фильтрации в направлении глубины объекта и в продольном направлении кровеносного сосуда и далее выведен в блок детектирования границы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой, и при этом предотвращается значительное воздействие шумов, содержащихся в информации амплитуды, полученной из ультразвукового эхо.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, один результат обработки, выведенный из блока обработки информации фазы, может быть подвергнут фильтрации в направлении глубины объекта и далее выведен в блок детектирования границы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой, и при этом предотвращается значительное воздействие шумов, содержащихся в информации фазы, полученной из ультразвукового эхо.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, один результат обработки, выведенный из блока обработки информации фазы, может быть подвергнут фильтрации в направлении глубины объекта и в продольном направлении кровеносного сосуда и далее выведен в блок детектирования границы.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может более точно детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и внешней оболочкой, и при этом предотвращается значительное воздействие шумов, содержащихся в информации фазы, полученной из ультразвукового эхо.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению информация позиции, указывающая позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые детектируются блоком детектирования границы, может быть подвергнута фильтрации в продольном направлении кровеносного сосуда и далее выведена в блок вычисления величины ТИМ.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может точно измерять величину ТИМ кровеносного сосуда, предотвращать значительное расхождение детектированной границы от границы, визуально определяемой оператором на основании информации яркости, которая получается из интенсивности ультразвукового эхо, и исключать неестественные и неправильные результаты, возникающие в результате вышеупомянутого расхождения этих позиций границ.

В устройстве для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению информация позиции, указывающая позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые детектируются блоком детектирования границы, может быть подвергнута фильтрации в продольном направлении кровеносного сосуда и далее выведена в блок отображения.

Сконструированное таким образом устройство для ультразвукового исследования может точно измерять величину ТИМ кровеносного сосуда, предотвращать значительное расхождение детектированной границы от границы, визуально определяемой оператором на основании информации яркости, которая получается из интенсивности ультразвукового эхо, и исключать неестественные и неправильные результаты, возникающие в результате вышеупомянутого расхождения этих границ.

Полезный эффект изобретения

Из вышеизложенных отличительных признаков очевидно, что устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может точно детектировать границу между областью тока крови и стенкой сосуда, и при этом предотвращается воздействие изменения величины яркости, полученной как внутренняя оболочка стенки сосуда, даже тогда, когда стенка сосуда имеет локальную патологию, такую как атеросклеротическая бляшка. Сверх того позиция границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позиция границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые определяются и с большой степенью точности равны соответствующим позициям, визуально распознаваемым из информации яркости, которая получается на основании интенсивности ультразвукового эхо, не определяются как неестественные и неправильные результаты. Следовательно, устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может точно измерять величину ТИМ стенки кровеносного сосуда в представляющей интерес области путем комбинирования интенсивности ультразвукового эхо с информацией из свойств тканей объекта, и автоматически детектировать позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые с большой степенью точности равны позициям, визуально определяемым оператором.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - структурная схема, иллюстрирующая общую конструкцию устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематичное представление для разъяснения работы устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - схематичное представление для разъяснения работы устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - структурная схема, иллюстрирующая общую конструкцию устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - схематичное представление для разъяснения примера работы первого и второго блоков фильтра, формирующих часть устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - схематичное представление для разъяснения еще одного примера работы первого и второго блоков фильтра, формирующих часть устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - схематичное представление для разъяснения примера работы третьего блока фильтра устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание ссылочных номеров

1 - передающий блок

2 - принимающий блок (блок приема ультразвукового эхо)

3 - блок задержки/синтеза

4 - блок обработки режима яркости

5 - блок обработки информации амплитуды

6 - блок обработки информации фазы

7 - блок детектирования границы

8 - блок определения области

9 - блок вычисления величины ТИМ

10 - блок синтеза изображения

11 - блок отображения (средство отображения)

20 - поверхность кожи исследуемого объекта

25 - первый блок фильтра

26 - второй блок фильтра

27 - третий блок фильтра

28 - блок управления фильтра

30 - кровеносный сосуд

40 - представляющая интерес область

51, 52 - результат обработки информации амплитуды

61, 62 - результат обработки информации фазы

71 - информация позиции, указывающая позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой

72 - информация позиции, указывающая позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой

73 - пороговое значение

74 - сдвиг

101 - ультразвуковой зонд (блок излучения ультразвукового сигнала)

120,121 - область детектирования

301 - адвентициальная оболочка

302 - внутренняя средняя оболочка

304 - область тока крови

305 - первая стенка сосуда

306 - атеросклеротическая бляшка

310 - граница между областью тока крови и внутренней оболочкой

311 - вторая стенка сосуда

320 - граница между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Ниже, со ссылкой на чертежи, описаны предпочтительные варианты осуществления устройства для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению.

Первый вариант осуществления

Фиг.1 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую общую конструкцию устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.1, устройство для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения содержит передающий блок 1, предназначенный для генерации, по меньшей мере, одного ультразвукового импульсного сигнала, ультразвуковой зонд 101, предназначенный для излучения ультразвукового импульсного сигнала, сгенерированного передающим блоком 1, в направлении от поверхности 20 кожи объекта, такого как биологическое тело, к кровеносному сосуду 30 внутри объекта, и для приема ультразвукового эхо от кровеносного сосуда 30 как отражения ультразвукового импульсного сигнала от кровеносного сосуда 30, принимающий блок 2, предназначенный для преобразования ультразвукового эхо, принятого от ультразвукового зонда 101, в электрический сигнал, блок 3 задержки/синтеза, который при необходимости задерживает и синтезирует компоненты ультразвукового эхо, формируемые принимающим блоком 2, блок 4 обработки режима модуляции яркости (далее "блок обработки режима яркости"), предназначенный для генерации информации томографического изображения кровеносного сосуда 30 из ультразвукового эхо, выведенного из блока 3 задержки/синтеза, блок 5 обработки информации амплитуды, предназначенный для выполнения, по меньшей мере, одной обработки информации амплитуды, указывающей амплитуду ультразвукового эхо, выведенного из блока 3 задержки/синтеза, и для вывода результата обработки, и блок 6 обработки информации фазы, предназначенный для выполнения, по меньшей мере, одной обработки информации фазы, указывающей фазу ультразвукового эхо, выведенного из блока 3 задержки/синтеза, и для вывода результата обработки. Устройство для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения дополнительно содержит блок 7 детектирования границы, предназначенный для детектирования - на основании результата обработки, выведенного из блока 5 обработки информации амплитуды, и результата обработки, выведенного из блока 6 обработки информации фазы - границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, вывода информации 71 позиции, указывающей позицию границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, и для генерации информации цветного изображения, представляющей томографическое изображение кровеносного сосуда, отображенное на двумерную плоскость, блок 8 определения области, предназначенный для определения представляющей интерес области (ИО) 40 вдоль направления глубины, то есть направления от поверхности 20 кожи объекта к кровеносному сосуду 30 внутри объекта, чтобы обеспечить вычисление информации амплитуды и информации фазы именно в представляющей интерес области 40, блок 9 вычисления величины ТИМ, предназначенный для вычисления величины ТИМ на основании информации 71 позиции, указывающей позицию границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, блок 10 синтеза изображения, предназначенный для комбинирования информации изображения, произведенной блоком 4 обработки режима яркости, с информацией изображения, произведенной блоком 7 детектирования границы, и блок 11 отображения, предназначенный для отображения изображения на основании комбинированной информации изображения, сформированной блоком 10 синтеза изображения. Ультразвуковой зонд 101 функционирует как блок излучения ультразвукового сигнала. Принимающий блок 2 функционирует как блок приема ультразвукового эхо.

В этом варианте осуществления кровеносный сосуд 30 имеет стенку, определяющую область 304 тока крови (канал), через который течет кровь. В продольном разрезе стенка кровеносного сосуда 30 формируется первой стенкой 305 сосуда, расположенной ближе к ультразвуковому зонду 101, и второй стенкой 311 сосуда, расположенной дальше от ультразвукового зонда 101. В этом случае кровеносный сосуд 30, формируемый первой и второй стенками 305 и 311 сосуда, имеет патологическое изменение, которое называется "атеросклеротическая бляшка" 306. Блок 8 определения области приспособлен для определения представляющей интерес области 40 вдоль направления глубины, то есть в направлении от поверхности 20 кожи объекта к кровеносному сосуду 30 внутри объекта, чтобы обеспечить вычисление информации амплитуды и информации фазы внутри представляющей интерес области 40 при условии, что либо обе, либо первая 305 или вторая 311 стенки сосуда находятся в представляющей интерес области 40. Тем не менее представляющая интерес область 40 может быть определена посредством блока 8 определения области во взаимодействии с другими устройствами, или она может быть определена посредством выполняемой оператором манипуляции.

Базовый порядок работы устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на Фиг.2 и 3.

Фиг.2 представляет собой схематичное представление для разъяснения позиции границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301. В данном случае граница 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и граница 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301 детектируются блоком 7 детектирования границы на основании интенсивности B(D) и скорости dB(D)/dD изменения ультразвукового эхо в направлении глубины на глубине D, которые могут быть вычислены блоком 5 обработки информации амплитуды на основании ультразвукового эхо, принятого от кровеносного сосуда 30 как отражение излученного ультразвукового импульсного сигнала от кровеносного сосуда 30, и жесткости E(D) тканей на глубине D, которая вычисляется блоком 6 обработки информации фазы на основании фазы ультразвукового эхо.

Нижеизложенное описание относится к точкам R0~R5, определенным на линии сканирования, которая представляет путь ультразвукового импульсного сигнала. Как показано на Фиг.2(a), точка R0 находится в области 304 тока крови кровеносного сосуда 30. Точка R1 находится на границе между второй стенкой 311 сосуда и областью 304 крови. Точка R2 находится на атеросклеротической бляшке 306, сформированной на второй стенке 311 сосуда. Точка R3 находится на границе между средней оболочкой, входящей во внутреннюю среднюю оболочку 302, и адвентициальной оболочкой 301. Точка R5 находится на границе между адвентициальной оболочкой 301 и внешними тканями кровеносного сосуда 30. Как показано на Фиг.2(c), в идеальном случае интенсивность B(D) ультразвукового эхо имеет два различимых пика B1 и B2, причем пик B1 соответствует точке R1, представляющей позицию границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, а пик B3 соответствует точке R3, представляющей позицию границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301. Тогда местоположение пиков может быть четко определено, если кровеносный сосуд в нормальном состоянии и если измерение ультразвукового эхо выполняется точно. Тем не менее в случае измерения кровеносного сосуда с атеросклеротической бляшкой или обычного кровеносного сосуда интенсивность ультразвукового эхо может не иметь различаемой пары пиков, поскольку интенсивность ультразвукового эхо может плавно изменяться с значения B0, соответствующего области 304 тока крови, через B1, соответствующего точке R1, указывающей положение границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, и до B2, соответствующего точке R2 внутри атеросклеротической бляшки, или интенсивность может содержать шумы. Следовательно, представляется невозможным точно детектировать границу 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и границу 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301.

С другой стороны, как показано на Фиг.2(d), принимая во внимание факт, что жесткость E(D) тканей имеет пиковое значение E1, которое соответствует точке R1, указывающей позицию границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, и которое значительно более четкое, чем пиковое значение интенсивности B(D) ультразвукового эхо, в отличие от случая с использованием интенсивности B(D) ультразвукового эхо, в данном случае точно детектировать границу 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой. Однако при использовании способа детектирования максимального пикового значения в представляющей интерес области 40, в результате можно получить отдельное пиковое значение, не зависимое от границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой из-за шума, возникающего в результате вычисления измеренной фазы ультразвукового эхо или жесткости E(D) тканей. Это приводит к проблеме генерации ложного пикового значения внутри представляющей интерес области 40. Кроме того, жесткость E(D) тканей не имеет четкого ключевого свойства, необходимого для детектирования границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, однако жесткость E(D) тканей имеет свойство, которое предоставляет возможность детектировать границу 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой.

Для решения вышеупомянутых проблем устройство для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения на основании интенсивности B(D) ультразвукового эхо ограничивает область, в которой граница 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой детектируется блоком 7 детектирования границы на основании жесткости E(D) тканей.

Сущность этого процесса описана со ссылкой на Фиг.3. Диаграмма с Фиг.3, как и диаграмма с Фиг.2, иллюстрирует интенсивность B(D) ультразвукового эхо от тканей, скорость dB(D)/dD изменения ультразвукового эхо в направлении глубины на глубине D, вычисляемую блоком 5 обработки информации амплитуды, и жесткость E(D) тканей на глубине D, вычисляемую блоком 6 обработки информации фазы на основании фазы ультразвукового эхо. В данном случае область, в которой вычисляются интенсивность B(D) ультразвукового эхо, скорость dB(D)/dD изменения ультразвукового эхо и жесткость E(D) тканей, соответствующая представляющей интерес области 40, окружена и ограничена сплошной линией. В этом варианте осуществления важным моментом является определение области, соответствующей области 40, представляющей интерес, чтобы обеспечить детектирование, выполняемое блоком 5 обработки информации амплитуды и блоком 6 обработки информации фазы, каждой границы именно в этой области.

В частности, область 120 детектирования, в которой жесткость E(D) тканей на глубине D получается блоком 6 обработки информации фазы, определяется согласно нижеописанному процессу. На Фиг.3 (c) позиция, в которой интенсивность B(D) ультразвукового эхо превышает предопределенный пороговый уровень 73 и увеличивается по мере увеличения глубины от поверхности кожи в области, окруженной и ограниченной сплошной линией, как представляющая интерес область 40, определяется как точка F0. Далее в позициях вдоль линии акустического сканирования, в которых интенсивность B(D) ультразвукового эхо принимает максимальные значения, выполняется поиск наиболее удаленной от поверхности кожи, начиная с точки F0, и данная позиция устанавливается как F1. Далее в области между F0 и F1, как показано на Фиг.3(c), область, соответствующая области с Фиг.3(d), устанавливается как область 120 детектирования. В этой области 120 детектирования позиции, в которых жесткость E(D) тканей принимает максимальные значения, устанавливается как P1, что соответствует точке R1 на границе 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой. Как показано на Фиг.1, вышеупомянутое пороговое значение 73 может быть установлено извне.

В этом варианте осуществления при детектировании границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой жесткость E(D) тканей используется как результат обработки, выводимый из блока 6 обработки информации фазы. Жесткость E(D) тканей в направлении глубины от поверхности объекта вычисляется на основании фазы ультразвукового эхо. Однако настоящее изобретение не ограничено этим значением. В качестве результата обработки, выводимого из блока 6 обработки информации фазы, могут использоваться любые результаты с ключевым свойством, которое может быть использовано для определения границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой. Например, в качестве результата обработки, выводимого из блока 6 обработки информации фазы, могут использоваться следующие параметры: напряжение тканей объекта от поверхности объекта в направлении глубины, основанное на скорости изменения за один такт работы сердца, толщина тканей объекта от поверхности объекта в направлении глубины, и скорость движения тканей объекта от поверхности объекта в направлении глубины, основанная на скорости изменения за один такт работы сердца.

В вышеизложенном описании акцент делается на том, что при детектировании границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, свойство жесткости E(D) тканей на глубине D основано на фазе ультразвукового эхо, вычисляемого блоком обработки информации фазы. Однако настоящее изобретение не ограничено использованием этого значения. Например, может использоваться любое значение, которое выявляет характеристику ткани потока крови, отличающейся от стенки сосуда, такое как значение толщины ткани, значение напряжения или высокочастотная составляющая скорости. В частности, могут использоваться любые способы, с помощью которых можно точно детектировать границу 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой. Например, измерение напряжения тканей объекта от поверхности объекта в направлении глубины, основанного на скорости изменения за один такт работы сердца, измерение толщины тканей объекта от поверхности объекта в направлении глубины и измерение скорости движения тканей объекта от поверхности объекта в направлении глубины, основанной на скорости изменения за один такт работы сердца. Например, в области тока крови жесткость тканей имеет низкое значение, однако высокочастотная составляющая скорости движения тканей имеет большое значение. С другой стороны, в области стенки сосуда жесткость тканей имеет высокое значение, однако высокочастотная составляющая скорости движения тканей имеет низкое значение. При сосредоточении внимания на подобном свойстве ограничение области детектирования может быть задано в соответствии с высокочастотной составляющей скорости движения тканей за один такт работы сердца, получаемой из блока 6 обработки информации фазы, и в такой области детектирования местоположения, в которых жесткость тканей принимает максимальное значение, могут определяться как информация позиции, указывающая позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой.

При детектировании границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, а также границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, было бы идеальным, если бы из измеренных величин четко выделялось пиковое значение. Соответственно при сосредоточении внимания на интенсивности B(D) ультразвукового эхо, согласно самому простому способу, местоположение, в котором интенсивность B(D) ультразвукового эхо принимает пиковое значение, принимается как граница 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, отдельно от тех местоположений, которые уже были определены как граница 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой. Тем не менее, как упоминалось выше, при фактических измерениях очень часто границу 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой невозможно четко выделить. Как показано на Фиг.2(c), интенсивность B(D) ультразвукового эхо может иметь два различимых пика при идеальной границе 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и идеальной границе 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, или шумы могут генерировать ложный пик интенсивности B(D). Соответственно в таких случаях сложно точно детектировать границу 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301. Альтернативно можно рассматривать способ, согласно которому граница детектируется на основании позиций, в которых скорость dB(D)/dD изменения интенсивности B(D) ультразвукового эхо в направлении глубины переходит нулевое значение или принимает пиковое значение. Тем не менее по тем же причинам, которые были описаны выше, если используется одно из B(D) или dB(D)/dD, то детектирование позиции границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301 становится сложным. Кроме того, жесткость E(D) тканей не имеет четкого свойства, которое позволяет детектировать границу 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301.

Устройство для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения детектирует позицию, в которой скорость dB(D)/dD изменения интенсивности B(D) ультразвукового эхо в направлении глубины принимает положительно максимальное пиковое значение внутри области 121 детектирования, соответствующим образом определенной по интенсивности B(D) ультразвукового эхо, и детектирует границу 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой. Это детектирование обеспечивает более точное детектирование границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой. Это описано согласно Фиг.3.

В частности, область 121 детектирования для скорости dB(D)/dD изменения вдоль направления глубины интенсивности B(D) ультразвукового эхо, получаемой блоком 5 обработки информации амплитуды, определяется следующим образом. В показанной на Фиг.2(c) области 120 детектирования, которая была определена, чтобы детектировать границу 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, то есть в области между F0 и F1 выделяется область, которая соответствует Фиг.3(b) и которая обозначается как область 121 детектирования. Далее в этой области 121 детектирования начиная с точки F0 выполняется поиск позиции, в которой скорость dB(D)/dD изменения интенсивности B(D) ультразвукового эхо в направлении глубины принимает последнее максимальное значение, и эта точка устанавливается как точка P2, соответствующая точке R3, обозначающей позицию границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301. Этот процесс обеспечивает возможность точного детектирования границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, даже если интенсивность B(D) ультразвукового эхо не имеет различаемого пика на границе 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой или на границе 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301.

В данном описании область детектирования определяется путем сосредоточения внимания на свойстве жесткости E(D) тканей, когда блок 7 детектирования границы детектирует границу 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301. Тем не менее настоящее изобретение не ограничено этим порядком. Очевидно, что для этого могут использоваться любые способы определения, по которым можно точно измерять границу 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301. Например, вместо использования интенсивности B(D) ультразвукового эхо или скорости его изменения в направлении глубины, для определения области детектирования может использоваться точка перегиба интенсивности B(D).

Блок 9 вычисления величины ТИМ вычисляет величину ТИМ на основании информации 71 позиции, указывающей позицию границы 310 областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, которые детектируются блоком 7 детектирования границы. Далее блок 9 вычисления величины ТИМ передает величину ТИМ в блок 10 синтеза изображения. Блок 4 обработки режима яркости производит информацию изображения, представляющую поперечное сечение кровеносного сосуда 30, основанное на ультразвуковом эхо, которое проходит через блок 3 задержки/синтеза и передает эту информацию изображения в блок 10 синтеза изображения. Далее блок 10 синтеза изображения комбинирует информацию изображения, предоставленную блоком 4 обработки режима яркости, с результатом, предоставленным блоком 7 детектирования границы. Далее блок 11 отображения, включающий в себя мониторы и другие компоненты, отображает изображение на основании данных изображения, комбинированных блоком 10 синтеза изображения. При обнаружении расхождения между изображением режима яркости, отображенным на блоке 11 отображения, и детектированной позицией границы, предопределенная фиксированная величина может быть добавлена или вычтена из информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, введенные из блока 7 детектирования границы, чтобы устранить указанное расхождение. В частности, как показано на Фиг.1, величина 74 сдвига и пороговое значение 73 могут быть установлены извне. В устройстве для ультразвукового исследования согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения эта установка выполняется в блоке 7 детектирования границы. Тем не менее настоящее изобретение не ограничено этой установкой. Кроме того, блок 10 синтеза изображения отображает величину ТИМ, вычисленную блоком 9 вычисления величины ТИМ, однако настоящее изобретение не ограничено этим порядком отображения. Может быть достаточным, если блок 11 отображения будет отображать границу, что похоже на случай, в котором оператор визуально определяет такую границу.

Кроме того, из-за того, что относительная позиция ультразвукового зонда 101 и вышеупомянутых границ изменяется в течение одного такта работы сердца (интервала между двумя волнами R), величина ТИМ варьирует в зависимости от момента вычисления величины ТИМ. Тем не менее величина ТИМ, как правило, измеряется в течение диастолы, когда стенка сосуда не сокращается. Следовательно, момент, в котором нужно вычислить величину ТИМ, может быть определен в течение окружения диастолы в одном такте работы сердца, в течение которого величина ТИМ принимает максимальную величину. Например, граница может быть детектирована точно в момент между одной волной R и следующей волной R, и расстояние между позицией границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и позиция границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой вычисляется периодически, и максимальная величина может быть установлена как величина ТИМ. Тем не менее настоящее изобретение не ограничивает способ определения именно этим примером.

Как описано выше, устройство для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения содержит ультразвуковой зонд 101, предназначенный для излучения, по меньшей мере, одного ультразвукового импульсного сигнала в направлении от поверхности кожи объекта к кровеносному сосуду внутри объекта, и для приема ультразвукового эхо от кровеносного сосуда как отражения ультразвукового импульсного сигнала от кровеносного сосуда, принимающий блок 2, предназначенный для преобразования ультразвукового эхо, принятого от ультразвукового зонда 101, в электрический сигнал, блок 5 обработки информации амплитуды, предназначенный для обработки информации амплитуды, указывающей амплитуду ультразвукового эхо, исходящего из направления, пересекающего продольную ось кровеносного сосуда, блок 6 обработки информации фазы, предназначенный для обработки информации фазы, указывающей фазу ультразвукового эхо, исходящего из направления, пересекающего продольную ось кровеносного сосуда, блок 7 детектирования границы, предназначенный для детектирования - на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока 5 обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока 6 обработки информации фазы - границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, и блок 9 вычисления величины ТИМ, предназначенный для вычисления величины ТИМ на основании информации позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, которые детектируются блоком 7 детектирования границы. Следовательно, устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению способно точно определить информацию позиции, представляющую позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информацию позиции, представляющую позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, и при этом предотвращается значительное воздействие от изменения величины яркости, получаемой как внутренняя оболочка стенки сосуда, даже тогда, когда кровеносный сосуд имеет локальную патологию, такую как атеросклеротическая бляшка. Более того, конфигурация в данном варианте обеспечивает отсутствие значительных расхождений между детектированной позицией границы и позицией, визуально распознаваемой из информации яркости, которая получается на основании интенсивности ультразвукового эхо, а также предотвращает получение неестественных и неправильных результатов. Сверх того, устройство согласно настоящему изобретению может точно измерять величину ТИМ стенки кровеносного сосуда в представляющей интерес области.

Второй вариант осуществления

Фиг.4 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую общую конструкцию устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг.4 элементы устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления, которые такие же как соответствующие элементы устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления, имеют одинаковые ссылочные номера и их описание опущено. Способ получения информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, такой же как и способ, описанный для первого варианта осуществления, соответственно его описание опущено.

Как показано на Фиг.4 устройство для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, в дополнение к составу устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, содержит первый блок 25 фильтра, предназначенный для фильтрации результатов обработки, выведенных из блока 5 обработки информации амплитуды, и для вывода этих фильтрованных результатов в блок 7 детектирования границы, второй блок 26 фильтра, предназначенный для фильтрации результатов обработки, выведенных из блока 6 обработки информации фазы, и для вывода этих фильтрованных результатов в блок 7 детектирования границы, третий блок 27 фильтра, предназначенный для обработки результатов, выведенных из блока 7 детектирования границы, и для вывода этих фильтрованных результатов в блок 9 вычисления величины ТИМ, а также в блок 10 синтеза изображения, и блок 28 управления фильтрами, предназначенный для управления первым блоком 25 фильтра, вторым блоком 26 фильтра и третьим блоком 27 фильтра.

Порядок работы устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на Фиг.5~7. Порядок работы устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления, по существу, такой же как и порядок работы устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления, за исключением работы первого блока 25 фильтра, второго блока 26 фильтра, третьего блока 27 фильтра и блока 28 управления фильтрами. Соответственно та часть порядка работы устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления, которая идентична порядку работы устройства для ультразвукового исследования согласно первому варианту осуществления, не описана.

Результаты обработки, выведенные из блока 5 обработки информации амплитуды, и результат обработки, выведенный из блока 6 обработки информации фазы, фильтруются в направлении глубины от поверхности объекта посредством первого блока 25 фильтра и второго блока 26 фильтра и далее выводятся в блок 7 детектирования границы.

Нижеизложенное описание относится к примеру процесса фильтрации, который должен выполняться первым блоком 25 фильтрации. На Фиг.5 позиция границы K(H) находится на линии H акустического сканирования, которая иллюстрирует путь акустического импульсного сигнала. Один из фильтрованных результатов, выводимый в блок 9 вычисления величины ТИМ из первого блока 25 фильтра, представлен значением A'(H, D), полученным путем фильтрации результата 51 обработки информации амплитуды в направлении глубины, причем данное значение может быть выражено в следующей форме:

A'(H, D)={A(H, D-1)+A(H, D)+A(H, D+1)}/3.

Данный пример приведен для самого простого фильтра средневзвешенной величины, который применяется к первому блоку 25 фильтра, в котором выполняется фильтрация результата 51 обработки информации амплитуды. Аналогично результат 61 обработки информации фазы также фильтруется посредством самого простого фильтра средневзвешенной величины, который применяется ко второму блоку 26 фильтра и выводится в блок 7 детектирования границы.

В данном случае первый блок 25 фильтра выдает средневзвешенное значение трех результатов A(H, D-1), A(H, D) и A(H, D+1) обработки информации амплитуды. Результат A(H, D) обработки информации амплитуды соответствует целевой точке, тогда как результаты A(H, D-1) и A(H, D+1) обработки информации амплитуды соответствуют двум соседним точкам. Второй 26 блок фильтра выдает средневзвешенное значение трех результатов обработки информации фазы. Тем не менее настоящее изобретение не ограничено этим примером. Например, количество данных, необходимых для самого простого фильтра средневзвешенной величины, не ограничено. Первый и второй блоки 25 и 26 фильтра могут состоять из обычных двумерных FIR-фильтров, двумерных нелинейных фильтров и т.п. Первый и второй блоки 25 и 26 фильтра могут действовать так, чтобы удалять шумы из результата 51 обработки информации амплитуды и результата 61 обработки информации фазы. Очевидно, что фильтр, применяемый к результату 51 обработки информации амплитуды, может отличаться по типу или характеристикам от фильтра, который применяется к результату 61 обработки информации фазы.

Фиг.6 представляет собой схематичное представление для разъяснения еще одного примера работы первого и второго блоков фильтра, формирующих часть устройства для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг.6 результат 51 обработки информации амплитуды, соответствующий глубине D на конкретной линии H акустического сканирования, представляется как функция A(H, D), и один отфильтрованный результат, который должен быть выведен из первого блока 25 фильтра в блок 7 детектирования границы, представлен как функция A"(H, D). Когда результат 51 обработки информации амплитуды фильтруется вдоль направления линии H акустического сканирования и направлении глубины от поверхности кожи, отфильтрованный результат A"(H, D) может быть выражен следующей формулой:

A"(H, D)={A(H-1, D-1)+A(H-1, D)+A(H-1, D+1)+A(H, D-1)+A(H, D)+A(H, D+1)+A(H+1, D-1)+A(H+1, D)+A(H+1, D+1)}/9.

Этот пример приведен для двумерного фильтра средневзвешенной величины, который применяется к первому блоку 25 фильтра, как простая обработка фильтрацией. Аналогично результат 61 обработки информации фазы также фильтруется посредством двумерного фильтра средневзвешенной величины, который применяется ко второму блоку 26 фильтра и выводится в блок 7 детектирования границы.

В этом случае первый блок 25 фильтра выводит двумерную средневзвешенную величину девяти результатов A(H-1, D-1), A(H-1, D), A(H-1, D+1), A(H, D-1), A(H, D), A(H, D+1), A(H+1, D-1), A(H+1, D) и A(H+1, D+1) обработки информации амплитуды. Результат A(H, D) обработки информации амплитуды соответствует целевой точке, тогда как результаты A(H-1, D-1), A(H-1, D), A(H-1, D+1), A(H, D-1), A(H, D+1), A(H+1, D-1), A(H+1, D) и A(H+1, D+1) обработки информации амплитуды соответствуют восьми соседним точкам. Второй блок 26 фильтра выдает двумерное средневзвешенное значение девяти результатов обработки информации фазы. Тем не менее настоящее изобретение не ограничено этим примером. Например, количество данных, необходимых для двумерной средневзвешенной величины, не ограничено. Первый и второй блоки 25 и 26 фильтра могут состоять из обычных двумерных FIR-фильтров, двумерных нелинейных фильтров и т.п. Первый и второй блоки 25 и 26 фильтра могут действовать так, чтобы удалять шумы из результата 51 обработки информации амплитуды и результата 61 обработки информации фазы. Очевидно, что фильтр, применяемый к результату 51 обработки информации амплитуды, может отличаться по типу или характеристикам от фильтра, который применяется к результату 61 обработки информации фазы.

В сконструированном таким образом устройстве для ультразвукового исследования, блок 7 детектирования границы может получать информацию 71 позиции, указывающую позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информацию 72 позиции, указывающую позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, без воздействия шумов, содержащихся в результатах обработки информации амплитуды и фазы, которые получаются из ультразвукового эхо.

Информация 71 позиции, указывающая позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информация 72 позиции, указывающая позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, получаемые блоком 7 детектирования границы, выводятся в третий блок 27 фильтра и фильтруются так, чтобы на экране был отображен продольный вид кровеносного сосуда, детектированного в представляющей интерес области. Функция третьего блока 27 фильтра, главным образом, заключается в удалении шумов из информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, в удалении или уменьшении значительного расхождения между позицией границы кровеносного сосуда, детектированной в представляющей интерес области, и границей, визуально распознаваемой оператором из информации яркости, основанной на интенсивности ультразвукового эхо, а также в предотвращении или улучшении неестественных и неправильных результатов.

Следующее описание относится к примеру процесса фильтрации, который должен выполняться третьим блоком 27 фильтрации. На Фиг.7 позиция границы K(H) находится на линии H акустического сканирования, которая иллюстрирует путь акустического импульсного сигнала. Один из отфильтрованных результатов, выводимых в блок 9 вычисления величины ТИМ из третьего блока 28 фильтра, представлен величиной K'(H). Отфильтрованный результат K'(H) получается путем фильтрации информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и его можно выразить следующим образом:

K'(H)={K(H-1)+K(H)+K(H+1)}/3.

Этот пример относится к самому простому фильтру среднего значения, который применяется к третьему блоку 27 фильтра, в котором выполняется фильтрация информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой. Аналогично информация 72 позиции, указывающая позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, также фильтруется посредством фильтра средневзвешенного значения, который применяется к третьему блоку 27 фильтра.

Как описано выше, устройство для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения содержит ультразвуковой зонд 101, предназначенный для излучения, по меньшей мере, одного ультразвукового импульсного сигнала в направлении от поверхности 20 кожи объекта к кровеносному сосуду 30 внутри объекта, и для приема ультразвукового эхо от кровеносного сосуда 30 как отражения ультразвукового импульсного сигнала от кровеносного сосуда 30, принимающий блок 2, предназначенный для преобразования ультразвукового эхо, принятого от ультразвукового зонда 101, в электрический сигнал, блок 5 обработки информации амплитуды, предназначенный для обработки информации амплитуды, указывающей амплитуду ультразвукового эхо, исходящего из направления, пересекающего продольную ось кровеносного сосуда 30, блок 6 обработки информации фазы, предназначенный для обработки информации фазы, указывающей фазу ультразвукового эхо, исходящего из направления, пересекающего продольную ось кровеносного сосуда 30, блок 7 детектирования границы, предназначенный для детектирования - на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока 5 обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока 6 обработки информации фазы - границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой и границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, и блок 9 вычисления величины ТИМ, предназначенный для вычисления величины ТИМ на основании информации 71 позиции, указывающей позицию границы 310 между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации 72 позиции, указывающей позицию границы 320 между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой 301, которые детектируются блоком 7 детектирования границы. Устройство для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, сверх того, содержит первый блок 25 фильтра, предназначенный для фильтрации результата обработки блока 5 обработки информации амплитуды, и для вывода этого отфильтрованного результата в блок 7 детектирования границы, второй блок 26 фильтра, предназначенный для фильтрации результата обработки блока 6 обработки информации амплитуды, и для вывода этого отфильтрованного результата в блок 7 детектирования границы, третий блок 27 фильтра, предназначенный для фильтрации результата обработки блока 7 детектирования границы, и для вывода этого отфильтрованного результата в блок 9 вычисления величины ТИМ, а также в блок 10 синтеза изображения, и блок 28 управления фильтрами, предназначенный для управления первым блоком 25 фильтра, вторым блоком 26 фильтра и третьим блоком 27 фильтра. Соответственно устройство для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения может точно детектировать границу между областью тока крови и стенкой сосуда, и при этом предотвращается значительное воздействие изменения величины яркости, полученной как внутренняя оболочка стенки сосуда, даже тогда, когда стенка сосуда имеет локальную патологию, такую как атеросклеротическая бляшка. В устройстве для ультразвукового исследования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения блок 9 вычисления величины ТИМ может точно вычислять величину ТИМ без значительного воздействия шумов, содержащихся в информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и шумов, содержащихся в информации 72 позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые детектируются блоком 7 детектирования границы, так как шумы, содержащиеся в информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и шумы, содержащиеся в информации 72 позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые детектируются блоком 7 детектирования границы, удаляются. Блок 10 синтеза изображения точно комбинирует информацию изображения, предоставленную блоком 4 обработки режима яркости, с информацией изображения, предоставленной блоком 7 детектирования границы. Соответственно позиции детектированных границ с большой степенью точности равны позициям, которые визуально распознаются из информации яркости, получаемой на основании интенсивности ультразвукового эхо, и они не распознаются как неестественные и неправильные результаты. Сверх того, устройство согласно настоящему изобретению может точно измерять величину ТИМ стенки кровеносного сосуда в представляющей интерес области.

Кроме того, третий блок 27 фильтра выдает средневзвешенное значение трех результатов K(H-1), K(H) и K(H+1) обработки, как было упомянуто выше. Результат K(H) обработки соответствует целевой точке, тогда как результаты K(H-1) и K(H+1) обработки соответствуют двум соседним точкам. Тем не менее настоящее изобретение не ограничено этим примером. Например, количество данных, необходимых для самого фильтра средневзвешенной величины, не ограничено. Третий блок 27 фильтра может состоять из обычного FIR-фильтра, нелинейного фильтра и т.п., который действует так, чтобы удалять шумы, содержащиеся в информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и шумами, содержащимися в информации 72 позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой, которые детектируются блоком 7 детектирования границы. Очевидно, что фильтр, применяемый к информации 71 позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, может отличаться по типу или характеристикам от фильтра, применяемого к информации 72 позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой. Кроме того, блок 28 управления фильтрами может устанавливать коэффициенты фильтрации, применяемые к первому блоку 25 фильтрации, второму блоку 26 фильтрации и третьему блоку 27 фильтрации, путем взаимодействия с другим устройством или путем манипуляций, выполняемых оператором.

Промышленная применяемость

Из вышеизложенного описания следует, что устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может точно детектировать границу между областью 304 тока крови и стенкой 305, 311 сосуда, без значительного воздействия от изменения величины яркости, получаемой как внутренняя оболочка, даже тогда, когда кровеносный сосуд имеет локальную патологию, такую как атеросклеротическая бляшка. Кроме того, позиция границы между областью 304 тока крови и стенкой 305, 311 сосуда и позиция внутренней стенки, детектируемые по вышеописанному способу, не отличаются значительно от соответствующих позиций, визуально определяемых оператором на основании информации яркости, получаемой из интенсивности ультразвукового эхо, они не распознаются как неестественные или неправильные результаты. Соответственно устройство для ультразвукового исследования согласно настоящему изобретению может точно измерять величину ТИМ стенки сосуда путем комбинировании информации, полученной из интенсивности B(D) ультразвукового эхо, с информацией, извлеченной из характеристик тканей, автоматического детектирования позиции границы между областью 304 тока крови и стенкой 305, 311 сосуда и местоположения средней оболочки, которые, по существу, соответствуют позициям, которые визуально определяются оператором, и настоящее устройство для ультразвукового исследования полезно в области медицины при диагностировании или отображении изображения, указывающего состояние кровеносного сосуда, путем использования ультразвуковой волны.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностирования состояния кровеносного сосуда. Устройство включает блок излучения ультразвукового сигнала, блок приема ультразвукового эхо, блок обработки информации амплитуды, блок обработки информации фазы, блок детектирования границы для детектирования распределения границы между областью тока крови и внутренней оболочкой и границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из блока обработки информации фазы, и блок вычисления величины ТИМ на основании информации позиции, указывающей позицию границы между областью тока крови и внутренней оболочкой, и информации позиции, указывающей позицию границы между средней оболочкой и адвентициальной оболочкой. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения величины ТИМ кровеносного сосуда. 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для ультразвукового исследования, содержащее
блок определения области, предназначенный для определения представляющей интерес области, охватывающей, по меньшей мере, одну из передней стенки сосуда, которая представляет собой стенку стороны кровеносного сосуда, расположенную ближе к поверхности кожи объекта, и задней стенки сосуда, которая представляет собой другую сторону стенки упомянутого кровеносного сосуда, расположенную далеко от упомянутой поверхности кожи;
блок излучения ультразвукового сигнала, предназначенный для излучения, по меньшей мере, одного ультразвукового сигнала в направлении упомянутой поверхности кожи к упомянутому кровеносному сосуду в упомянутой представляющей интерес области;
блок приема ультразвукового эха, предназначенный для приема ультразвукового эха от упомянутого кровеносного сосуда;
блок обработки информации амплитуды, предназначенный для обработки информации амплитуды упомянутого ультразвукового эха вдоль направления, пересекающего центральную ось упомянутого кровеносного сосуда;
блок обработки информации фазы, предназначенный для обработки информации фазы упомянутого ультразвукового эха вдоль упомянутого направления; и
блок детектирования границы, предназначенный для детектирования позиции границы между областью тока крови упомянутого кровеносного сосуда и внутренней оболочкой упомянутого кровеносного сосуда и позиции границы между средней оболочкой упомянутого кровеносного сосуда и адвентициальной оболочкой упомянутого кровеносного сосуда на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, полученного из упомянутого блока обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, полученного из упомянутого блока обработки информации фазы.

2. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, дополнительно содержащее:
блок вычисления величины ТИМ, предназначенный для вычисления величины ТИМ, указывающей толщину стенки сосуда, определяемой упомянутой внутренней оболочкой и упомянутой средней оболочкой, на основании информации позиции, указывающей упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой областью тока крови и упомянутой внутренней оболочкой, и информации позиции, указывающей упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой средней оболочкой и упомянутой адвентициальной оболочкой, которые детектируются упомянутым блоком детектирования границы.

3. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором
упомянутый блок излучения ультразвукового сигнала приспособлен для излучения, по меньшей мере, одного ультразвукового импульсного сигнала в направлении, по меньшей мере, одной точки на продольной оси упомянутого кровеносного сосуда,
упомянутый блок обработки информации амплитуды приспособлен для выполнения обработки на основании ультразвукового эха, исходящего из упомянутой точки на упомянутой продольной оси упомянутого кровеносного сосуда,
упомянутый блок обработки информации фазы приспособлен для выполнения обработки на основании ультразвукового эха, исходящего из упомянутой точки на упомянутой продольной оси упомянутого кровеносного сосуда, и
упомянутый блок детектирования границы приспособлен для детектирования упомянутой границы между упомянутой областью тока крови и упомянутой внутренней оболочкой и упомянутой границы между упомянутой средней оболочкой и упомянутой адвентициальной оболочкой на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из упомянутого блока обработки информации амплитуды, и, по меньшей мере, одного результата обработки, выведенного из упомянутого блока обработки информации фазы.

4. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, дополнительно содержащее:
блок отображения, предназначенный для отображения в виде изображения упомянутой информации амплитуды, обработанной упомянутым блоком обработки информации амплитуды, упомянутой информации фазы, обработанной упомянутым блоком обработки информации фазы, и информации позиции, указывающей упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой областью тока крови и упомянутой внутренней оболочкой, и информации позиции, указывающей упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой средней оболочкой и упомянутой адвентициальной оболочкой, которые детектируются упомянутым блоком детектирования границы.

5. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором один из упомянутых результатов обработки, выводимых из упомянутого блока обработки информации амплитуды, представляет собой амплитуду ультразвукового эха, поступающего с направления глубины упомянутого объекта.

6. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором один из упомянутых результатов обработки, выводимых из упомянутого блока обработки информации амплитуды, представляет собой скорость изменения ультразвукового эха, поступающего с направления глубины упомянутого объекта.

7. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором один из результатов обработки, выводимых из упомянутого блока обработки информации амплитуды, представляет собой жесткость тканей упомянутого объекта, которая вычисляется в направлении глубины упомянутого объекта на основании упомянутой информации фазы упомянутого ультразвукового эха.

8. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором один из результатов обработки, выводимых из упомянутого блока обработки информации амплитуды, представляет собой толщину тканей упомянутого объекта, которая вычисляется в направлении глубины упомянутого объекта на основании упомянутой информации фазы упомянутого ультразвукового эха.

9. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором упомянутый блок детектирования границы приспособлен для определения области детектирования в направлении глубины упомянутого объекта на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выводимого из упомянутого блока обработки информации амплитуды, и для детектирования упомянутой границы между упомянутой областью тока крови и упомянутой внутренней оболочкой на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выводимого из упомянутого блока обработки информации фазы, в упомянутой области детектирования.

10. Устройство для ультразвукового исследования по п.9, в котором упомянутый результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации амплитуды, представляет собой интенсивность упомянутого ультразвукового эха, и
упомянутый результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации фазы, представляет собой жесткость тканей упомянутого объекта, которая вычисляется в направлении глубины упомянутого объекта на основании упомянутой информации фазы упомянутого ультразвукового эха.

11. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором упомянутый блок детектирования границы приспособлен для определения области детектирования в направлении глубины упомянутого объекта на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выводимого из упомянутого блока обработки информации амплитуды, и для детектирования упомянутой границы между упомянутой средней оболочкой и упомянутой адвентициальной оболочкой на основании, по меньшей мере, одного результата обработки, выводимого из упомянутого блока обработки информации фазы, в упомянутой области детектирования.

12. Устройство для ультразвукового исследования по п.11, в котором, по меньшей мере, один результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации амплитуды, представляет собой интенсивность ультразвукового эха, исходящего в направлении из глубины упомянутого объекта, и скорость изменения упомянутой интенсивности упомянутого ультразвукового эха.

13. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором, по меньшей мере, один результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации амплитуды, фильтруется в направлении глубины упомянутого объекта и далее выводится в упомянутый блок детектирования границы.

14. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором, по меньшей мере, один результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации амплитуды, фильтруется в направлении глубины упомянутого объекта и в продольном направлении упомянутого кровеносного сосуда и далее выводится в упомянутый блок детектирования границы.

15. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором, по меньшей мере, один результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации фазы, фильтруется в направлении глубины упомянутого объекта и далее выводится в упомянутый блок детектирования границы.

16. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором, по меньшей мере, один результат обработки, выводимый из упомянутого блока обработки информации фазы, фильтруется в направлении глубины упомянутого объекта и в продольном направлении упомянутого кровеносного сосуда и далее выводится в упомянутый блок детектирования границы.

17. Устройство для ультразвукового исследования по п.1, в котором информация позиции, указывающая упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой областью тока крови и упомянутой внутренней оболочкой, и информация позиции, указывающая упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой средней оболочкой и упомянутой адвентициальной оболочкой, которые детектируются упомянутым блоком детектирования границы, фильтруются в продольном направлении упомянутого кровеносного сосуда и далее выводятся в упомянутый блок вычисления величины ТИМ.

18. Устройство для ультразвукового исследования по п.4, в котором упомянутая информация позиции, указывающая упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой областью тока крови и упомянутой внутренней оболочкой, и упомянутая информация позиции, указывающая упомянутую позицию упомянутой границы между упомянутой средней оболочкой и упомянутой адвентициальной оболочкой, которые детектируются упомянутым блоком детектирования границы, фильтруются в продольном направлении упомянутого кровеносного сосуда и далее выводятся в упомянутый блок отображения.