JP2005218713A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ストレスエコー法における負荷前後の状態の比較を容易にする。
【解決手段】負荷を掛けない場合の変位履歴画像６２ａとヒストグラム６４ａが画面の左側に配置され、負荷を掛けた場合の変位履歴画像６２ｂとヒストグラム６４ｂが画面の右側に配置される。また、各変位履歴画像６２ａ，６２ｂには、面積演算の分割領域を示す破線が重ねて表示される。各ヒストグラム６４ａ，６４ｂは、横軸に分割領域の番号をとり、縦軸に各分割領域に対応する面積を示したものである。このように、負荷前後のヒストグラム６４ａ，６４ｂが同一の表示画像内に並列的に表示されるため両者の比較が容易になる。
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特にストレスエコー法に用いられる超音波診断装置に関する。

循環器診断において、ストレスエコーという方法が盛んに行われている。これは、正常状態では検出できない心臓の異常を、心臓に負荷をかけた状態で見極めようとするものである。ここでの負荷とは、例えば、自転車や踏み台を利用した運動や、血管拡張剤などの薬物により付与される。

正常状態では心臓の動きに異常が検知されない場合であっても、負荷をかけると梗塞している冠状動脈への血流が阻害されその部分の心臓壁の運動が弱まり、一方、負荷を取り除くと心臓壁の運動が正常化する。ストレスエコー法とは、このような負荷の有無による心臓の動きの変化を超音波断層画像を用いて観察することにより、心筋のどの部分に異常が存在するかを推定する検査法である（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−７９６２７号公報

従来のストレスエコー法では、負荷前後の動画像がそれぞれ別々に再生され、これら動画像を見た診断者が両者の比較を行っていた。このため、ストレスエコー法の診断には慣れが必要であり、また、診断者の主観に大きく依存するものであった。

そこで本発明は、ストレスエコー法における負荷前後の状態の比較が容易な超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、心臓を含む空間内に超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、前記エコーデータから、心臓の膨張収縮運動を反映させた運動画像を形成する運動画像形成部と、前記運動画像を含む表示画像を形成する表示画像形成部とを有し、前記運動画像形成部は、前記運動画像として、心臓に対する負荷無し状態および負荷有り状態の各状態における運動画像を形成し、前記表示画像形成部は、前記表示画像として、前記負荷無し状態における運動画像および前記負荷有り状態における運動画像を並べて配置した表示画像を形成することを特徴とする。

この構成において、運動画像とは、例えば、心臓壁の移動の軌跡を色階調によって表現した画像などである。この構成によれは、負荷無し状態の運動画像と負荷有り状態の運動画像が、例えば、二つ並べられて表示されるため、両者の比較が容易になる。

望ましくは、前記エコーデータから、心臓の膨張収縮運動に関する評価情報を生成する評価情報生成部をさらに有し、前記評価情報生成部は、前記評価情報として、心臓に対する負荷無し状態および負荷有り状態の各状態における評価情報を生成し、前記表示画像形成部は、前記表示画像として、前記負荷無し状態における評価情報および前記負荷有り状態における評価情報を並べて配置した表示画像を形成することを特徴とする。

評価情報としては、ある断層面における心腔の面積、心腔の体積、心筋の厚さなどから得られる評価値が挙げられる。さらに、これら評価値をグラフなどに表現したものも評価情報の概念に含まれる。この構成によれば、負荷無し状態の評価情報と負荷有り状態の評価情報との比較から客観的な比較が可能になる。

本発明により、ストレスエコー法における負荷前後の状態の比較が容易になる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成図である。

プローブ１０は、超音波パルスの送波及びエコーの受波を行う超音波探触子である。このプローブ１０はアレイ振動子を有しており、そのアレイ振動子の電子的な制御によって超音波ビームがアレイ方向に走査され、また超音波ビームの方向が変更される。ユーザは超音波ビームが被検者の心臓を捉えるように、プローブ１０を被検者の胸部に当接する。

送受信部１２は、振動子アレイの各チャネルごとに遅延された送信パルスをプローブ１０へ出力する。振動子ごとの遅延量は、送波される超音波がビームを形成するように制御され、また、送波ビームの方向に応じて制御される。さらに送受信部１２は、プローブ１０からの各チャネルごとの受信信号を整相加算する。受信信号はアナログ信号からデジタル信号に変換され、超音波ビームの方向に沿ったエコーデータ列としてＤＳＣ１４へ出力される。

ＤＳＣ１４は、送受信部１２から出力される超音波ビームに沿ったエコーデータを内蔵のフレームメモリに格納し、後段の処理に適合した順序に並び替えてエコーデータを出力する。

境界抽出部１６は、ＤＳＣ１４から出力されるエコーデータに基づいて心腔部分を抽出する。境界抽出部１６は、比較器などから構成され、所定しきい値に基づいて、様々な画素値からなるエコーデータを二値化処理し、心腔に対応する部分を抽出した二値化画像を形成する。あるいは、境界抽出部１６は、心腔の中心部分に人為的に設定された基準点を利用して、その基準点から放射状に複数の参照ラインを設定し、そして、各参照ライン上においてエッジ検出を行うことにより心筋と心腔との境界を検出して、境界の内側領域を心腔として抽出してもよい。もちろん、上述した手法に限られず、従来から周知の手法を利用して心腔部分を抽出してもよい。

変位履歴画像形成部１８は、境界抽出部１６から出力される二値化画像に基づいて、心腔に関する変位履歴画像を形成する。まず変位履歴画像形成部１８は、境界抽出部１６から各フレームごとに出力される二値化画像に基づいて、１時相前のフレームと最新フレームとの比較を行い、時相間における心腔の相違部分である変位画像を形成する。最新時相のフレームと比較するフレームは過去の時相のフレームであればよく１時相前のものには限らない。さらに変位履歴画像形成部１８は、各時相ごとに形成される変位画像に対してその時相に対応した色付け処理を行って、複数時相の変位画像を加算した変位履歴画像を形成する。

図２は、心腔が収縮する際の変位履歴画像を示している。これによると、変位履歴画像５０の最外には、初期の変位画像５２が表示され、心腔の収縮が進行する（時間が新しくなる）につれ変位履歴画像５０のより内側に変位画像が追加表示される。なお、図面においては各時相の心腔の外輪のみを等高線のように示しているが、実際には、各等高線の間にその時相に応じた色付け処理が施され、複数の色の帯による環状の画像が形成される。

図１に戻り、面積演算部２０は、境界抽出部１６から出力される二値化画像に基づいて、心腔領域の面積を演算する。つまり、心腔に対応する画素数を計数して面積を演算する。また、面積の演算は、心腔を複数領域に分割して各分割領域ごとに行ってもよい。分割領域は、心腔の中心部分に人為的に設定された基準点を利用して、その基準点から放射状に複数の分割ラインを設定し、隣り合う分割ライン間の心腔領域として設定される。面積演算は各時相ごとに実行され、したがって、面積演算部２０から、心腔の各時相における面積が逐次的に出力される。

体積演算部２２は、境界抽出部１６から出力される二値化画像に基づいて、心腔領域の体積を演算する。体積を演算する場合、プローブ１０は、心腔を含む三次元空間内に亘ってエコーを受波してＤＳＣ１４に出力する。境界抽出部１６はＤＳＣ１４から三次元画像を取得して三次元画像内において心腔部分を抽出した二値化画像を形成する。そして、体積演算部２２は、その二値化画像から心腔部分の画素数を計数して体積を演算する。また、面積演算の場合と同様に、心腔内に複数の分割領域を設定して、各分割領域ごとに体積演算を行ってもよい。

心筋厚さ計測部２４は、境界抽出部１６から出力される二値化画像に基づいて、心筋の厚さを計測する。なお、心筋の厚さを計測する際の二値化画像は、心筋部分が抽出されたものを利用する。つまり、境界抽出部１６において、二値化処理によって心筋に対応する部分が抽出された二値化画像を利用する。そして、心腔の中心部分に人為的に設定された基準点を利用して、その基準点から放射状に複数の計測ラインを設定し、各計測ライン上ごとにそのライン上における心筋の厚さが計測される。

グラフ形成部２６は、面積、体積、心筋の厚さに関するグラフ画像を形成する。面積に関しては、横軸に時間、縦軸に面積を示したグラフを形成する。面積が複数の分割領域で演算されている場合には各分割領域に対応する面積演算結果がグラフ上に表示される。また、横軸に分割領域の番号をとり、縦軸に各分割領域に対応する面積を示したヒストグラムを形成してもよい。体積に関しても面積と同様に、横軸に時間をとり縦軸に体積を示したグラフや、横軸に分割領域の番号をとり縦軸に各分割領域に対応する体積を示したヒストグラムを形成する。

心筋の厚さに関しては、横軸に時間、縦軸に各計測ライン上の心筋の厚さがグラフ上に表示される。もちろん、横軸に計測ラインの番号をとり、縦軸に各計測ライン上の心筋の厚さを示したヒストグラムを形成してもよい。

表示画像形成部２８は、グラフ形成部２６で形成されたグラフ画像および変位履歴画像形成部１８で形成された変位履歴画像に基づいて表示画像を形成し、形成された表示画像が表示部３０に表示される。

以下、図３から図６を利用して、また図１に示した部分には図１の符号を付して、表示画像形成部２８で形成される表示画像を説明する。なお、本実施形態の超音波診断装置はストレスエコー法による診断に用いられる。つまり、被検者に運動や薬物による負荷をかけたときの心臓壁の運動状態と負荷をかけないときの心臓壁の運動状態とを比較するため、負荷無しの場合および負荷有りの場合のそれぞれについて、変位履歴画像およびグラフ画像が形成される。

図３は、複数の期間に対応する変位履歴画像を並べて配置した表示画像を示しており、４つの期間の各々に対応する変位履歴画像６０ａ〜６０ｄが同一画面上に表示される。各変位履歴画像６０ａ〜６０ｄは、変位履歴画像形成部１８において、複数の色の帯による環状の画像に形成され（図示の都合上図３では色を示していない）、表示画像形成部２８内の画像メモリに記録される。この際、ストレスエコー法において負荷を掛けない期間と負荷を掛けた期間が含まれるようにする。例えば、図３において、変位履歴画像６０ａ，６０ｂは負荷を掛けない期間に対応し、変位履歴画像６０ｃ，６０ｄは負荷を掛けた期間に対応する。このように、ユーザが比較を望む複数の期間に関する変位履歴画像が同一の表示画像内に並列的に表示されるため、負荷を掛けた場合と掛けない場合における変位履歴画像の比較が容易になる。

図４は、負荷前後の面積に関する比較に適した表示画像を示しており、負荷前後におけるヒストグラムの比較画面（Ａ）、負荷前後におけるグラフの比較画面（Ｂ）がそれぞれ示されている。

図４の（Ａ）では、負荷を掛けない場合の変位履歴画像６２ａとヒストグラム６４ａが画面の左側に配置され、負荷を掛けた場合の変位履歴画像６２ｂとヒストグラム６４ｂが画面の右側に配置されている（図示の都合上、変位履歴画像の色を示していない）。また、各変位履歴画像６２ａ，６２ｂには、面積演算の分割領域を示す破線が重ねて表示される。各ヒストグラム６４ａ，６４ｂは、横軸に分割領域の番号をとり、縦軸に各分割領域に対応する面積を示したものである。このように、負荷前後のヒストグラム６４ａ，６４ｂが同一の表示画像内に並列的に表示されるため両者の比較が容易になる。しかも面積という客観的な数値による比較が可能になる。なお、ヒストグラム６４ａ，６４ｂは、面積に換えて面積の変化率を示してもよい。

図４の（Ｂ）では、負荷を掛けない場合の変位履歴画像６２ａと負荷を掛けた場合の変位履歴画像６２ｂが画面の左右にそれぞれ配置され、そして画面の左下に、負荷を掛けない場合のグラフ６６ａおよび負荷を掛けた場合のグラフ６６ｂが上下に並んで配置されている。また、各変位履歴画像６２ａ，６２ｂには、面積演算の分割領域を示す破線が重ねて表示される。各グラフ６６ａ，６６ｂは、横軸に時間、縦軸に面積を示したものであり、各分割領域に対応する面積演算結果がグラフ上に表示される。なお、各グラフ６６ａ，６６ｂは、面積に換えて面積の変化率を示してもよい。また、画面の右下の領域６８には、面積の演算結果などの数値や比較条件などが表示されてもよい。

図５は、負荷前後の体積に関する比較に適した表示画像を示しており、負荷を掛けない場合の心臓の超音波画像７０ａと負荷を掛けた場合の超音波画像７０ｂが画面の左右にそれぞれ配置され、そして画面の左下に、負荷を掛けない場合のグラフ７２ａおよび負荷を掛けた場合のグラフ７２ｂが上下に並んで配置されている。超音波画像７０ａ，７０ｂは、体積演算の対象となる心腔部分を示しており、分割領域に関する体積を演算する場合には、その分割領域を示す破線が重ねて表示される。各グラフ７２ａ，７２ｂは、横軸に時間、縦軸に体積を示したものであり、各分割領域ごとに体積が演算される場合には、各分割領域ごとの演算結果がグラフ上に表示される。なお、各グラフ７２ａ，７２ｂは、体積に換えて体積の変化率を示してもよい。また、画面の右下の領域６８には、体積の演算結果などの数値や比較条件などが表示されてもよい。さらに、各グラフ７２ａ，７２ｂに換えて、体積に関するヒストグラムが表示されてもよい。

図６は、負荷前後の心筋の厚さに関する比較に適した表示画像を示しており、負荷を掛けない場合の心臓の超音波画像８０ａと負荷を掛けた場合の超音波画像８０ｂが画面の左右にそれぞれ配置され、そして画面の左下に、負荷を掛けない場合のグラフ８２ａおよび負荷を掛けた場合のグラフ８２ｂが上下に並んで配置されている。超音波画像８０ａ，８０ｂは、厚さ計測の対象となる心筋部分を示しており、厚さの計測ライン８４が重ねて表示される。各グラフ８２ａ，８２ｂは、横軸に時間、縦軸に各計測ライン上の心筋の厚さを示したものである。なお、各グラフ８２ａ，８２ｂは、厚さに換えて厚さの変化率を示してもよい。また、画面の右下の領域６８には、心筋の厚さの演算結果などの数値や比較条件などが表示されてもよい。さらに、各グラフ８２ａ，８２ｂに換えて、心筋の厚さに関するヒストグラムが表示されてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係る超音波診断装置の全体構成図である。 心腔が収縮する際の変位履歴画像を示す図である。 変位履歴画像を並べて配置した表示画像を示す図である。 負荷前後の面積に関する比較に適した表示画像を示す図である。 負荷前後の体積に関する比較に適した表示画像を示す図である。 負荷前後の心筋の厚さに関する比較に適した表示画像を示す図である。

符号の説明

１８ 変位履歴画像形成部、２０ 面積演算部、２２ 体積演算部、２４ 心筋厚さ計測部、２６ グラフ形成部、２８ 表示画像形成部。

Claims (4)

1. 心臓を含む空間内に超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、
   前記エコーデータから、心臓の膨張収縮運動を反映させた運動画像を形成する運動画像形成部と、
   前記運動画像を含む表示画像を形成する表示画像形成部と、
   を有し、
   前記運動画像形成部は、前記運動画像として、心臓に対する負荷無し状態および負荷有り状態の各状態における運動画像を形成し、
   前記表示画像形成部は、前記表示画像として、前記負荷無し状態における運動画像および前記負荷有り状態における運動画像を並べて配置した表示画像を形成する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記エコーデータから、心臓の膨張収縮運動に関する評価情報を生成する評価情報生成部、
   をさらに有し、
   前記評価情報生成部は、前記評価情報として、心臓に対する負荷無し状態および負荷有り状態の各状態における評価情報を生成し、
   前記表示画像形成部は、前記表示画像として、前記負荷無し状態における評価情報および前記負荷有り状態における評価情報を並べて配置した表示画像を形成する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記評価情報生成部は、前記評価情報として、心腔の面積、心腔の体積および心筋の厚さのうちの少なくとも一つに関する評価値を生成する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項３に記載の超音波診断装置において、
   前記評価情報生成部で生成される心腔の面積、心腔の体積および心筋の厚さのうちの少なくとも一つに関する評価値に基づいてグラフ画像を形成するグラフ形成部、
   をさらに有し、
   前記表示画像形成部は、前記表示画像として、前記グラフ画像を含む表示画像を形成する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
   
   

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