JP2003250801A

JP2003250801A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2003250801A
Application number: JP2002056790A
Authority: JP
Inventors: Masaru Murashita; 賢村下
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-09
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: JP3619201B2

Abstract

(57)【要約】【課題】空洞を有する生体組織の断層画像を表示する
超音波診断装置において、生体組織のエッジを把握しや
すくする。【解決手段】２値化回路３４は、送受波手段１０によ
り得られたＢモード画像を、生体組織と空洞とを区別す
る閾値で２値化する。エッジ抽出及び色付け部７０は、
この２値化画像の画素値「０」の領域と「１」の領域と
の境界を内側輪郭ラインとして抽出し、それを構成する
画素に赤色の属性を付与する。一方、２値化回路３６
は、Ｂモード画像を、生体組織とその外側部分とを区別
する閾値で２値化する。エッジ抽出及び色付け部７２
は、この２値化画像の画素値「０」の領域と「１」の領
域との境界を外側輪郭ラインとして抽出し、それを構成
する画素に青色の属性を付与する。両輪郭ラインは互い
に異なる色で、Ｂモード画像に重ね合わせ合成され、モ
ニタ２４に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体組織の超音波
断層画像を生成し表示する超音波診断装置に関し、特に
内部に空洞を有する生体組織の断層画像の表示に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、身体内部の組織を診断するために
超音波診断装置が用いられている。超音波診断装置は、
身体内部に対して超音波を送受波し、受信波に基づいて
得られたエコーデータから超音波画像を生成する。例え
ば、超音波画像は心臓の機能の診断に利用することがで
きる。

【０００３】心臓の診断では、例えばＢモード画像にお
いて、互いにエコー強度の相違に基づいて心腔内と心内
膜との境界面（内膜面）を検出し、同様に心筋と心外膜
との境界面（外膜面）を検出する。そして、これら２種
類の境界で規定される心臓壁の厚み変化をリアルタイム
に自動計測して表示することが行われている。このと
き、白黒で表示されたＢモード画像に、例えば赤色で塗
りつぶした心臓壁部分の画像を合成して、心臓壁の形
状、動きを把握しやすくする工夫がなされている。ま
た、内膜面の境界線と外膜面の境界線とを例えば赤色で
表示する心臓壁のエッジ表示機能があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、心臓壁部分を
所定の色で一様に塗りつぶして表示すると、その部分に
おいてエコーデータの強弱の情報が失われ、断層画像が
見づらくなるという問題があった。さらに、この表示で
は、内膜面及び外膜面の検出が適正に行われたか、つま
り自動的に塗りつぶされた部分が本当に心臓壁であるか
がわかりにくいという問題があった。また、心臓壁部分
のエコーデータを輝度情報として残しつつ、所定の色属
性を付与する表示も、断層画像の見やすさが損なわれる
という問題があった。一方、心臓壁が心拍運動に伴って
移動する動画像においてエッジ表示を行った場合、内膜
面及び外膜面それぞれの境界線の移動領域相互に重なり
が生じ得る。そのため、両境界線を同一色で表示する従
来のエッジ表示機能では、動画像において両境界線を区
別することが難しいという問題があった。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、心臓のように内部に空洞部を有する生体組
織において、その内側輪郭ライン、外側輪郭ライン、及
びそれらの間のＢモード画像を理解しやすく表示し、診
断を容易とする超音波診断装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、超音波の送受波により超音波受信データを取得
し、前記超音波受信データに基づいて、内部に空洞部を
有する生体組織の超音波断層像を形成する断層像形成手
段と、前記超音波断層像に基づいて、前記生体組織の内
側輪郭ラインを検出する内側輪郭検出手段と、前記超音
波断層像に基づいて、前記生体組織の外側輪郭ラインを
検出する外側輪郭検出手段と、前記超音波断層像上に前
記内側輪郭ライン及び前記外側輪郭ラインを互いに異な
る表示色で合成した表示画像を表示する表示手段とを有
する。

【０００７】本発明によれば、内側輪郭ラインと外側輪
郭ラインとが異なる色で表示されるエッジ表示が行わ
れ、両輪郭ラインの間の領域ではそれ以外の領域と同様
の表示属性（例えば白黒表示）でＢモード画像が表示さ
れる。

【０００８】他の本発明に係る超音波診断装置は、超音
波の送受波により超音波受信データを取得し、前記超音
波受信データに基づいて、内部に空洞部を有する生体組
織の超音波断層像を形成する断層像形成手段と、前記超
音波断層像に基づいて、前記生体組織の内側輪郭ライン
を検出する内側輪郭検出手段と、前記超音波断層像に基
づいて、前記生体組織の外側輪郭ラインを検出する外側
輪郭検出手段と、前記超音波断層像上に前記内側輪郭ラ
イン及び前記外側輪郭ラインを互いに異なる線種で合成
した表示画像を表示する表示手段とを有する。

【０００９】本発明によれば、内側輪郭ラインと外側輪
郭ラインとが異なる線種（例えば、実線、破線、点線、
一点鎖線といった線のパターンや線幅が異なる線）で表
示されるエッジ表示が行われ、両輪郭ラインの間の領域
ではそれ以外の領域と同様の表示属性（例えば白黒表
示）でＢモード画像が表示される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）の超音波診断装置について、
図面を参照し説明する。ここでは、本発明がセクタ走査
式の装置に適用され、また、被検体内の診断対象とされ
る生体組織は心臓である。なお、本発明は他の走査方式
の装置に対しても同様に適用され、また、対象生体組織
は心臓に限られない。

【００１１】図１は、本実施形態の超音波診断装置の構
成を示している。図１において、送受波手段１０は、超
音波探触子１２、送受波回路１４およびデジタルスキャ
ンコンバータ（ＤＳＣ）１６を備えており、被検体に対
して超音波を送受波して超音波断層像（Ｂモード画像）
を生成する。超音波断層像のデータは、画像内の各画素
の輝度値を示すデータである。送受波手段１０は、フレ
ームメモリ１８に接続されている。フレームメモリ１８
は、フレームメモリ制御回路２０によって制御され、超
音波断層像をフレームごとに格納する。フレームメモリ
１８に格納されたＢモード画像は、合成回路２２を介し
てそのままモニタ２４に表示することができる一方、以
下に述べる他の処理にも利用される。

【００１２】画像３値化部３０は所定の２つの閾値に基
づいて、フレームメモリ１８の各画素データを３値化す
る。画像３値化部３０は、ノイズ除去部３２、２値化回
路３４（２値化回路Ａ）、２値化回路３６（２値化回路
Ｂ）、ノイズ除去部３８（ノイズ除去部Ａ）、ノイズ除
去部４０（ノイズ除去部Ｂ）、合成回路４２を備えてい
る。ノイズ除去部３２は、フレームメモリ１８から読み
出した画像に対して平滑化処理を行うことにより、画像
からノイズを除去する。２値化回路Ａは、比較器などを
有し、第１閾値を基準として超音波画像を２値化する。
２値化回路Ｂは、２値化回路Ａと同様の構成であり、第
２閾値を基準として超音波画像を２値化する。

【００１３】ここで第１閾値の設定について説明する。
血液の超音波反射率は低いので、心腔の領域の輝度値は
周囲と比較して大幅に低い。そこで、第１閾値は、心腔
の領域の輝度値よりも高く、心内膜の輝度値よりも低く
設定される。第１閾値を基準とする２値化により、心腔
の領域と心腔以外の領域（心筋を含む）が明瞭に区別さ
れる。２値化された超音波画像（以下、２値化画像）に
おいて、心腔の領域の画素値は「０」に設定され、心腔
以外の領域の画素値は「１」に設定される。

【００１４】次に第２閾値の設定について説明する。外
膜面は心臓周囲の臓器と心筋の境界であるので、外膜面
では超音波反射率が高く、外膜面の輝度値は周囲と比較
して大幅に高い。そこで、第２閾値は、心臓の外膜面の
輝度値よりも低く、外膜面以外の領域の輝度値よりも高
く設定される。従って第２閾値は、第１閾値よりも高く
設定される。第２閾値を基準とする２値化により、外膜
面と外膜面以外の領域（心筋を含む）が明瞭に区別され
る。ここでは、外膜面以外の領域の画素値が「０」に設
定され、外膜面の画素値が「１」に設定される。

【００１５】ノイズ除去部Ａ、ノイズ除去部Ｂはいわゆ
るメディアンフィルタであり、ノイズ除去処理を行って
画像内の各領域の境界を正確かつ明瞭にする。また、合
成回路４２は、例えば、２値化回路Ａにて生成された２
値化画像の画素値と、２値化回路Ｂにて生成された２値
化画像の画素値とを加算して３値化し、その加算値に対
応した超音波画像（以下、３値化画像）を生成する。

【００１６】すなわち、合成回路４２は、入力された２
つの２値化画像それぞれの対応画素について画素値を加
算し、その加算値に対応させてあらかじめ決められてい
る輝度値による３値化画像を生成する。ここで、心腔の
領域の加算値は「０」、心筋の領域（心腔の外側）の加
算値は「１」、外膜面の領域の加算値は「２」、外膜面
の外側の領域の加算値は「１」である。画像３値化部３
０にて生成された３値化画像は、合成画像フレームメモ
リ５０に格納される。合成画像フレームメモリ５０は、
フレームメモリ制御回路５２により制御され、３値化画
像をフレームごとに格納する。

【００１７】ライン設定部５４は、オペレータの操作に
応じて、画像内に心腔内から外部に向かう計測用ライン
を設定する。読み出し回路５６は、３値化画像から、計
測用ライン上の画素の画像データを読み出す。計測用ラ
インに沿って読み出された一次元画像データは、ライン
メモリ制御回路５８によって制御されるラインメモリ６
０に格納される。

【００１８】距離計測回路６２は、一次元画像データに
沿った２点間の距離を計測する回路である。具体的に
は、ラインメモリ６０に格納された一次元画像データ中
で、上記加算値「０」に対応する輝度値から加算値
「１」に対応する輝度値に変化する点と、加算値「１」
に対応する輝度値から加算値「２」に対応する輝度値に
変化する点との距離が測定される。前者の点は心臓の内
膜面上の点であり、後者の点は心臓の外膜面上の点であ
り、従って計測結果は心筋の厚さを示す。距離計測回路
６２は、フレームごとに距離計測を行う。

【００１９】グラフ化部６４は、距離計測回路６２によ
ってフレームごとに得られた心筋厚さを基に、心筋厚さ
の時間変化を表すグラフを生成する。グラフ化部６４に
て生成されたグラフは合成回路２２へ出力される。な
お、時間軸設定部６６は、オペレータの指示に応じて、
グラフ化部６４にて生成されるグラフの時間幅を定める
計測用時間軸を設定する。

【００２０】エッジ抽出及び色付け部７０（エッジ抽出
及び色付け部Ａ）は、ノイズ除去部Ａから出力される２
値化画像に基づいて、心筋の内側エッジを表す内側輪郭
ラインを抽出する。同様に、エッジ抽出及び色付け部７
２（エッジ抽出及び色付け部Ｂ）は、ノイズ除去部Ｂか
ら出力される２値化画像に基づいて、心筋の外側エッジ
を表す外側輪郭ラインを抽出する。

【００２１】エッジ抽出及び色付け部Ａ，Ｂはさらに、
それぞれが抽出した内側輪郭ライン、外側輪郭ラインに
互いに異なる着色を施した画像を生成する。例えば、内
側輪郭ラインは赤色に彩色され、外側輪郭ラインは青色
に彩色される。なお、両ラインそれぞれの色は、ユーザ
がその色に基づいて両ラインを識別容易なものであれ
ば、他の色であってもよい。

【００２２】合成画像フレームメモリ７４には、エッジ
抽出及び色付け部Ａ，Ｂにて生成された２つの輪郭ライ
ンの画像が入力され、これらを重ね合わせ合成した画像
（以下、エッジ画像）を記憶する。なお、合成画像フレ
ームメモリ７４は、フレームメモリ制御回路７６によっ
て制御される。

【００２３】セレクタ７８は、合成画像フレームメモリ
７４に格納されたエッジ画像、又は合成画像フレームメ
モリ５０に格納された３値化画像を読み出して、合成回
路２２へ出力する。

【００２４】合成回路２２には、フレームメモリ１８か
らＢモード画像、グラフ化部６４からグラフ、セレクタ
７８からエッジ画像又は３値化画像がそれぞれ入力され
る。合成回路２２はこれら入力された画像を、オペレー
タの指示に従って適宜、合成したり、個別のままモニタ
２４へ出力する。モニタ２４は合成回路２２から入力さ
れたされた画像を表示する。

【００２５】以上に、本実施形態の超音波診断装置の構
成について説明した。次に、この装置の動作について説
明する。

【００２６】送受波手段１０の送受波回路１４は、超音
波送信信号を生成して超音波探触子１２へ送る。超音波
探触子１２の超音波振動子は、超音波送信信号に従って
励振されて超音波を被検体に対して送信し、さらに、被
検体内の生体組織で反射した超音波を受信する。送受波
回路１４が、受信した超音波を検波してエコーデータを
求め、ＤＳＣ１６が、エコーデータを走査変換して超音
波画像を生成する。超音波画像はフレームごとに生成さ
れ、順次フレームメモリ１８に記録される。

【００２７】また、超音波画像は、フレームメモリ１８
から、画像３値化部３０のノイズ除去部３２へ出力され
る。ノイズ除去部３２は、画像３値化の前処理として、
平滑化によるノイズ除去処理を行う。この処理では、画
像中の９画素（３×３）の輝度値の平均がとられ、平均
値が各画素に割り付けられる。この処理は画像全体に対
して行われる。ノイズが除去された超音波画像は、２値
化回路Ａおよび２値化回路Ｂに出力される。

【００２８】２値化回路Ａは、既に述べたように超音波
画像を第１閾値より輝度値が低い領域と高い領域に分
け、前者の領域の画素値が「０」、後者の領域の画素値
が「１」である２値化画像を生成する。

【００２９】２値化画像は、ノイズ除去部Ａへ出力され
る。ノイズ除去部Ａはいわゆるメディアンフィルタであ
り、多数決判断を行ってノイズを除去する。具体的に
は、画像中で連続する３画素の画素値を対象として、こ
の３画素の中央に位置する中央画素の画素値が、３画素
の画素値の過半数を占める値と相違するか否かが検出さ
れる。相違する場合には、中央画素の画素値が、上記過
半数を占める画素値に補正される。この補正により、心
腔領域の境界の形状精度が増す。以上の処理は、画像全
体に対して行われる。なお、多数決判断の対象は、例え
ば、５画素や９画素（３×３）であってもよい。ノイズ
除去された２値化画像は、合成回路４２へ出力される。

【００３０】一方、２値化回路Ｂは、超音波画像を第２
閾値より輝度値が低い領域と高い領域に分け、前者の領
域の画素値が「０」、後者の領域の画素値が「１」であ
る２値化画像を生成する。２値化画像は、ノイズ除去部
Ｂへ出力される。ノイズ除去部Ｂは、上記のノイズ除去
部Ａと同様に動作してノイズを除去する。ノイズ除去さ
れた２値化画像は、合成回路４２へ出力される。

【００３１】合成回路４２は、２つの２値化画像を加算
合成し、各画素について得られた加算値に応じて当該各
画素に所定の輝度値を割り当てて３値化画像を生成す
る。生成された３値化画像は、合成画像フレームメモリ
５０に送られて、フレームごとに記録される。

【００３２】一方、フレームメモリ１８から読み出され
モニタ２４に表示されたＢモード画像上に、オペレータ
は操作手段を用いて、心筋の厚さを計測する部分を指定
するラインを設定する。このラインが、ライン設定部５
４に取り込まれ、計測用ラインとされる。距離計測回路
６２は、各フレームごとに計測用ラインに沿って心筋の
厚さを測定する。グラフ化部６４は縦軸が心筋の厚さ、
横軸が時間を表す座標系に、測定された心筋の厚さをプ
ロットしてグラフを生成する。

【００３３】エッジ抽出及び色付け部Ａ，Ｂでの処理は
以下のように行われる。上述したように、２値化回路Ａ
にて生成されノイズ除去部Ａから出力される２値化画像
は、心腔の領域に対応した画素値「０」の画像領域と、
心腔以外の領域に対応した画素値「１」の画像領域とか
らなる。エッジ抽出及び色付け部Ａは、これら２つの画
像領域の境界をトレースすることによって、その境界に
沿って並ぶ画素群を抽出する。この画素群によって内側
輪郭ラインが構成される。また、２値化回路Ｂにて生成
されノイズ除去部Ｂから出力される２値化画像は、外膜
面以外の領域に対応した画素値「０」の画像領域と、外
膜面に対応した画素値「１」の画像領域とからなる。エ
ッジ抽出及び色付け部Ｂは、これら２つの画像領域の境
界に基づいて外側輪郭ラインを構成する画素群を抽出す
る。図２は、両輪郭ラインの一例を示すセクタ走査の断
層画像であり、内側輪郭ライン１００、外側輪郭ライン
１０２が示されている。なお、エッジ抽出は所定の関心
領域内においてのみ行うように構成することができる。
図２では関心領域１０４内にてエッジ抽出が行われてお
り、関心領域１０４からはみ出す外側輪郭ライン１０２
は表示されていない。また画像上に関心領域１０４の範
囲を例えば点線で囲む等により表示することができる。

【００３４】エッジ抽出及び色付け部Ａ，Ｂはさらに、
それぞれが抽出した内側輪郭ライン１００、外側輪郭ラ
イン１０２に互いに異なる着色を施す。すなわち、内側
輪郭ライン１００を構成する各画素に所定の色表示属性
を付与し、外側輪郭ライン１０２を構成する各画素に内
側輪郭ライン１００とは異なる所定の色表示属性を付与
する。例えば、内側輪郭ライン１００は赤色に彩色さ
れ、外側輪郭ライン１０２は青色に彩色される。なお、
各輪郭ライン１００，１０２を構成する各画素の輝度値
は例えば所定値とされる。

【００３５】２つの輪郭ライン１００，１０２は、合成
画像フレームメモリ７４にて重ね合わせ合成されて、当
該フレームメモリ７４にエッジ画像が格納される。エッ
ジ画像は、その元となったＢモード画像と合成回路２２
にて重ね合わせ合成され、モニタ２４に表示される。す
なわち、モニタ２４上にて、Ｂモード画像に現れる心臓
の断層画像のエッジが内側輪郭ライン１００及び外側輪
郭ライン１０２によって表示される。また、Ｂモード画
像が動画像表示される場合には、エッジ画像もそれに同
期して生成され、動的に表示される。

【００３６】なお、本装置ではエッジ抽出及び色付け部
Ａ，Ｂが、抽出した内側輪郭ライン、外側輪郭ラインに
互いに異なる色表示属性を付与することによって、両輪
郭ラインを表示画面上にて識別容易としているが、色を
異ならせる代わりに、又は色を異ならせると共に、両輪
郭ラインを互いに異なる線種、すなわち、実線、破線、
点線、一点鎖線といった線のパターンや線幅が異なる線
で表示して、両輪郭ラインを互いに識別容易とすること
もできる。この場合には、ノイズ除去部Ａ，Ｂの出力す
る２値化画像に基づいて、内側輪郭ライン、外側輪郭ラ
インを抽出し、それらを互いに異なる線種、又は異なる
線種及び色の組み合わせで表現した画像を生成して合成
画像フレームメモリ７４へ出力する処理部が、エッジ抽
出及び色付け部Ａ，Ｂに代えて設けられる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の超音波診断装置によれば、空洞
を有する生体組織の内側輪郭ライン、外側輪郭ラインと
が異なる色や異なる線種で表示され、ユーザが画像上で
識別しやすい。特にこの効果は、動画像において有益で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の超音波診断装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】内側輪郭ライン及び外側輪郭ラインの一例を
示すセクタ走査の模式的な断層画像である。

【符号の説明】

１０送受波手段、１２超音波探触子、１４送受波
回路、１８フレームメモリ、２２合成回路、２４
モニタ、３０画像３値化部、３４２値化回路Ａ、３
６２値化回路Ｂ、４２合成回路、５０，７４合成
画像フレームメモリ、７０エッジ抽出及び色付け部
Ａ、７２エッジ抽出及び色付け部Ｂ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C301 EE20 JC08 KK02 KK12 4C601 EE30 JC09 KK02 KK23 KK24 5B057 AA07 BA05 CA02 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC03 CE08 CE12 CE15 CE16 CF10 DA08 DA16 DB02 DB05 DB08 DC16 DC36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波の送受波により超音波受信データ
を取得し、前記超音波受信データに基づいて、内部に空
洞部を有する生体組織の超音波断層像を形成する断層像
形成手段と、前記超音波断層像に基づいて、前記生体組織の内側輪郭
ラインを検出する内側輪郭検出手段と、前記超音波断層像に基づいて、前記生体組織の外側輪郭
ラインを検出する外側輪郭検出手段と、前記超音波断層像上に前記内側輪郭ライン及び前記外側
輪郭ラインを互いに異なる表示色で合成した表示画像を
表示する表示手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】超音波の送受波により超音波受信データ
を取得し、前記超音波受信データに基づいて、内部に空
洞部を有する生体組織の超音波断層像を形成する断層像
形成手段と、前記超音波断層像に基づいて、前記生体組織の内側輪郭
ラインを検出する内側輪郭検出手段と、前記超音波断層像に基づいて、前記生体組織の外側輪郭
ラインを検出する外側輪郭検出手段と、前記超音波断層像上に前記内側輪郭ライン及び前記外側
輪郭ラインを互いに異なる線種で合成した表示画像を表
示する表示手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置。