JP2006325746A

JP2006325746A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2006325746A
Application number: JP2005151338A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Okuno; 喜之奥野
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】簡単にカラーフロー画像から血流の異常の有無を判定する。
【解決手段】超音波観測装置４は、ヒストグラムメモリ１６に時系列に記憶させたヒストグラムの特徴波形を抽出する特徴波形抽出部１７と、参照波形格納部１８に格納されている参照波形と前記特徴波形を比較し比較結果を画像処理部１４に出力する波形比較部１９を有して構成される。画像処理部１４では、波形比較部１９からの比較結果に基づき血流の正常／異常を判定し、判定結果をカラーフロー画像に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフロー画像により血流状態が観察可能な超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波を患者（被検体）の診断対象部位に送信し、診断対象部位からのエコー信号を受信するものであり、超音波プローブを内視鏡の処置具挿通用チャンネルに挿通して先端部を目的部位まで到達させ、腫瘍の浸潤度合いを観察するものがある。

従来より、生体内に超音波パルスを照射することにより、生体組織から反射される反射波を受信して、生体断層像を得る超音波診断装置がある。

また、近年では、被検体内の生体断層像以外に、運動している反射体の運動速度により反射波の周波数が偏移するドプラ効果を利用して、被検体内の血流動態を観察するドプラ機能が設けられた超音波診断装置もある。

このような超音波診断装置では、被検体内の超音波断層像（Ｂモード画像）と血流動態画像（カラーフロー画像）とを超音波画像として同時に表示することで、被検体内で観察している血流動態がどの位置によるものなのかを容易に認識させることが可能となる。

これまでのカラーフロー画像では、見た目で血流の有無を判定しており、この判定結果では、最近の超音波診断装置の性能の向上とともに、悪性，良性を問わず、殆どの腫瘍で血流が観察できるようになってきたため、悪性腫瘍の診断効率は、寧ろ、期待できなくなってきた。

そこで、例えば特開平６−３１９７３７号公報等においては、カラーフロー画像をヒストグラム化してこの血流の多さを定量化することのできる超音波カラードプラ診断装置が提案されている。

一方、例えば特開平７−１１６１６５号公報等においては、血流速の変化をドプラ音により告知することで、血流の異常の有無が判断可能な超音波診断装置が提案されている。
特開平６−３１９７３７号公報特開平７−１１６１６５号公報

しかしながら、上記特開平６−３１９７３７号公報の装置は、血流の多さを定量化してカラーフロー画像の視認性を向上させているだけであって、血流の異常の有無を判定することはできない。

一方、特開平７−１１６１６５号公報公報の装置は、血流の異常の有無をドプラ音により判定可能であるが、超音波信号からドプラ音信号を生成する手段を設け、ドプラ音の高低を術者が聞き取って判断する必要があり、装置が煩雑化するばかりでなく、術者の経験と知識に依存せざるを得ないといった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単にカラーフロー画像から血流の異常の有無を判定することのできる超音波診断装置を提供することを目的としている。

本発明の超音波診断装置は、
生体に超音波を送受する超音波送受手段と、
前記超音波送受手段で受信した前記超音波のエコー信号に基づき、前記生体の超音波断層像を生成する断層像生成手段と、
前記超音波断層像上に所定の領域を設定する領域設定手段と、
前記超音波送受手段で受信した前記超音波のエコー信号に基づき、前記領域のカラードプラ画像データを生成するカラードプラ手段と、
前記カラードプラ画像データの色調変化を抽出する色調変化抽出手段と
を備えて構成される。

本発明によれば、簡単にカラーフロー画像から血流の異常の有無を判定することができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１ないし図２６は本発明の実施例１に係わり、図１は超音波診断装置の構成を示すブロック図、図２は図１の超音波診断装置の作用を説明するフローチャート、図３は図２の処理を説明する第１の図、図４は図２の処理を説明する第２の図、図５は図２の処理を説明する第３の図、図６は図２の処理を説明する第４の図、図７は図２の処理を説明する第５の図、図８は図２の処理を説明する第６の図、図９は図２の処理を説明する第７の図、図１０は図２の処理を説明する第８の図、図１１は図２の処理を説明する第９の図、図１２は図２の処理を説明する第１０の図、図１３は図２の処理を説明する第１１の図、図１４は図２の処理を説明する第１２の図、図１５は図２の処理を説明する第１３の図、図１６は図２の処理を説明する第１４の図、図１７は図２の処理を説明する第１５の図、図１８は図２の処理を説明する第１６の図、図１９は図２の処理を説明する第１７の図、図２０は図２の処理を説明する第１８の図、図２１は図２の処理を説明する第１９の図、図２２は図２の処理を説明する第２０の図、図２３は図２の処理を説明する第２１の図、図２４は図２の処理を説明する第２２の図、図２５は図２の処理を説明する第２３の図、図２６は図２の処理を説明する第２４の図である。

図１に示すように、本実施例の超音波診断装置１は、生体に対して超音波を送受する図示しない超音波振動子を備えた超音波送受手段としてのプローブ２と、前記プローブ２からの超音波エコー信号を信号処理してカラーフロー画像をモニタ３に表示する超音波観測装置４と、超音波観測装置に各種設定を行う領域設定手段としてのコントローラ５とを備えて構成される。

超音波観測装置４は、プローブ２の超音波振動子に超音波駆動信号を供給すると共に超音波エコー信号を受信する送受信部１１と、送受信部１１が受信した超音波エコー信号を信号処理しＢモード断層像を生成する断層像生成手段としてのＢモード処理部１２と、送受信部１１が受信した超音波エコー信号をドプラ信号に復調し、自己相関法等により平均流速，分散，流れの向きなどを検出し、該検出した速度情報をカラー情報に変換するカラードプラ手段としてのドプラ処理部１３と、Ｂモード断層像にカラー情報を重畳させカラーフロー画像を生成し、モニタ３に表示するディジタル・スキャン・コンバータ等からなる画像処理部１４とを備えている。

また、超音波観測装置４は、コントローラ５により設定されたモニタ３に表示されたカラーフロー画像上の関心領域（以下、ドプラＲＯＩ）におけるドプラ処理部１３からのカラー情報の各血流速度を指示している色の画素のヒストグラムを抽出／解析するヒストグラム解析部１５を備え、このヒストグラム解析部１５は、各血流速度を指示している色調のヒストグラムを時系列的に抽出／解析し、解析したヒストグラムを時系列にヒストグラムメモリ１６に記憶させる。

さらに、超音波観測装置４は、ヒストグラムメモリ１６に時系列に記憶させたヒストグラムの、後述する特徴波形を抽出する特徴波形抽出部１７と、参照波形格納部１８に格納されている参照波形と前記特徴波形を比較し比較結果を画像処理部１４に出力する波形比較部１９を有して構成される。画像処理部１４では、波形比較部１９からの比較結果に基づき血流の正常／異常を判定し、判定結果をカラーフロー画像に表示する。

なお、色調変化抽出手段は、ヒストグラム解析部１５、ヒストグラムメモリ１６、特徴波形抽出部１７、参照波形格納部１８及び波形比較部１９から構成される。

次に、このように構成された本実施例の超音波診断装置１の作用について説明する。

超音波診断装置１では、図２に示すように、ステップＳ１にてプローブ２による超音波走査が開始されると、ステップＳ２にて超音波観測装置のＢモード処理部１２及び画像処理部１４により超音波エコー信号により、図３に示すように、Ｂモード断層像５０をモニタ５に表示する。そして、ステップＳ３にてコントローラ５によりＢモード断層像５０上でドプラＲＯＩを設定する。

ドプラＲＯＩが設定されると、ドプラＲＯＩに対して、ステップＳ４にてドプラ処理部１３でカラー情報を得ると共に、図４あるいは図６に示すような、Ｂモード断層像上にカラー情報を重畳させたカラーフロー画像５１をモニタ５に表示する。

図４のカラーフロー画像５１は、例えば正常者における肝静脈の血流状態をカラー情報の階調で示したものであり、正常者における肝静脈は、図５に示すように、心拍動に同調した三相波であって、適度な血流速を呈する。

また、図６のカラーフロー画像５１は、例えば生体肝移植後等の異常肝静脈の血流状態をカラー情報の階調で示したものであり、異常肝静脈は、図７に示すように、心拍動に同調しない定常波の乱流であって、過度な血流速を呈する。

図２に戻り、ヒストグラム解析部１５において、ステップＳ５にて各血流速度を指示している色調をヒストグラム化して、該ヒストグラムをヒストグラムメモリ１６に記憶する。

図８は、ある時刻の例えば図４の正常者における肝静脈の血流状態を示すカラーフロー画像５１のヒストグラムを示し、図９は、ある時刻の例えば図６の異常肝静脈の血流状態を示すカラーフロー画像５１のヒストグラムを示している。

このステップＳ４及びＳ５のヒストグラム化処理は、所定の時間間隔でステップＳ６にて所定期間が完了するまで複数回行われる。

図１０は例えば正常者における肝静脈の血流状態を示すカラーフロー画像５１のヒストグラムがＴ1〜Ｔnに至る期間にヒストグラム化処理され、ヒストグラムメモリ１６に格納された複数のヒストグラムを示し、図１１は例えば異常肝静脈の血流状態を示すカラーフロー画像５１のヒストグラムがＴ1〜Ｔnに至る期間にヒストグラム化処理され、ヒストグラムメモリ１６に格納された複数のヒストグラムを示している。

図２に戻り、ステップＳ７にて各ヒストグラムの特徴波形を抽出する。具体的には、例えば図８のヒストグラムにおいて、ある色調のヒストグラムＦiの時間変化をヒストグラムメモリ１６から読み出し、図１２あるいは図１３に示すようにヒストグラム時間変遷図を取得し、このヒストグラム時間変遷図上でヒストグラムの変化曲線６１を算出し、該変化曲線を特徴波形として抽出する。

なお、図１２は例えば正常者における肝静脈の特徴波形を示し、図１３は例えば異常肝静脈の特徴波形を示す。

再び、図２に戻り、ステップＳ８にて波形比較部１９において参照波形格納部１８に格納されている参照波形と特徴波形を比較し、比較結果を画像処理部１４に出力する。

波形比較部１９における比較処理は、図１４に示すように特徴波形をｘ（ｔ）、図１５に示すように参照波形をｙ（ｔ）とした際に、
Ｒ（Ｎ）＝（１／Ｎ）Σｘ（ｔ）＊ｙ（ｔ）
但し、Σ：１〜Ｎの和、ｔ＝１〜Ｎ
とする図１６に示すような相互相関関数Ｒ（n）を得る。

この相互相関関数Ｒ（n）では、ｘ（ｔ）が図１４に示すような例えば正常者における肝静脈の特徴波形である場合には、図１６のように明確なピークが存在する。

一方、ｘ（ｔ）が図１７に示すような例えば異常肝静脈の特徴波形である場合には、図１８に示すように、相互相関関数Ｒ（n）には明確なピークが現れない。

また、ｘ（ｔ）が図１９に示すように一定値となる場合には、図１４のｘ（ｔ）と同様に、図２０に示すように明確なピークが存在することになる。

そこで、波形比較部１９は、相互相関関数Ｒ（n）を求め、相互相関関数Ｒ（n）にピークがあるかないかを判断し、
（１）ピークがない場合には特徴波形が異常血流を示す異常波形であるという比較結果を画像処理部１４に出力する。

また、波形比較部１９は、相互相関関数Ｒ（n）にピークがあると判断すると、ｘ（ｔ）が図１９に示す一定値の波形かどうかを、以下の標準偏差σｘ²を求め、
σｘ²＝（１／Ｎ）Σ｛ｘ（ｔ）−μｘ｝
但し、Σ：１〜Ｎの和、ｔ＝１〜Ｎ、μｘ：ｘ（ｔ）の平均値
この標準偏差σｘ²が０かどうかで判断する。ｘ（ｔ）＝一定ならば、標準偏差σｘ²＝０となる。

つまり、波形比較部１９は、
（２）相互相関関数Ｒ（n）にピークがあり、かつ標準偏差σｘ²＝０ならば異常波形であるという比較結果を画像処理部１４に出力し、
（３）相互相関関数Ｒ（n）にピークがあり、かつ標準偏差σｘ²≠０ならば特徴波形が正常血流を示す正常波形であるという比較結果を画像処理部１４に出力する。

上記の（１）〜（３）により波形比較部１９から画像処理部１４に、正常血流あるいは異常血流であるかのいずれかの結果が出力されることになる。

そこで、図２に戻り、ステップＳ９にて画像処理部１４は、波形比較部１９からの比較結果が正常血流あるいは異常血流であるかを判断し、正常血流の場合には、ステップＳ１０にて、図２１に示すように、モニタ５上のカラーフロー画像５１のドプラＲＯＩの枠を太実線で表示したり、あるいは図２２に示すように、カラーフロー画像５１の近傍に正常血流を示す文字情報７１を重畳表示させる。

また、異常血流の場合には、ステップＳ１１にて、図２３に示すように、モニタ５上のカラーフロー画像５１のドプラＲＯＩの枠を太破線で表示したり、あるいは図２４に示すように、カラーフロー画像５１の近傍に異常血流を示す文字情報７２を重畳表示させる。

そして、ステップＳ１２にて検査が終了するまで、上記ステップＳ３〜Ｓ１１を繰り返す。

なお、画像処理部１４は、波形比較部１９からの比較結果に基づいて、ドプラＲＯＩの枠を太実線あるいは太破線で表示するとしたが、これに限らず、結果が視認できるようにドプラＲＯＩの枠を色を変えて表示するようにしてもよい。

また、特徴波形は所定の１つの色調のヒストグラムだけでなく、複数の色調毎のヒストグラムＦiより複数の特徴波形を求めてもよく、複数の特徴波形に対して参照波形との比較を行うことで、より正確な血流の正常／異常の判定が可能となる。

このように本実施例では、カラーフロー画像を生成する際のカラー情報を用い、所定の色調のヒストグラムの時系列変化に対応した特徴波形により、血流の正常／異常が判定できるので、簡単な処理により、確実な血流の正常／異常の判定結果を提供することができる。

なお、参照波形は図に限らず、図２５に示すような心拍同期血流波形や図２６に示すような静脈性血流波形を参照波形としてもよい。

また、参照波形を部位毎に準備してもよく、この場合は、超音波診断装置で表示するボディーマークに連動させてもよい。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図図１の超音波診断装置の作用を説明するフローチャート図２の処理を説明する第１の図図２の処理を説明する第２の図図２の処理を説明する第３の図図２の処理を説明する第４の図図２の処理を説明する第５の図図２の処理を説明する第６の図図２の処理を説明する第７の図図２の処理を説明する第８の図図２の処理を説明する第９の図図２の処理を説明する第１０の図図２の処理を説明する第１１の図図２の処理を説明する第１２の図図２の処理を説明する第１３の図図２の処理を説明する第１４の図図２の処理を説明する第１５の図図２の処理を説明する第１６の図図２の処理を説明する第１７の図図２の処理を説明する第１８の図図２の処理を説明する第１９の図図２の処理を説明する第２０の図図２の処理を説明する第２１の図図２の処理を説明する第２２の図図２の処理を説明する第２３の図図２の処理を説明する第２４の図

符号の説明

１…超音波診断装置
２…プローブ
３…モニタ
４…超音波観測装置
５…コントローラ
１１…送受信部
１２…Ｂモード処理部
１３…ドプラ処理部
１４…画像処理部
１５…ヒストグラム解析部
１６…ヒストグラムメモリ
１７…特徴波形抽出部
１８…参照波形格納部
１９…波形比較部

Claims

生体に超音波を送受する超音波送受手段と、
前記超音波送受手段で受信した前記超音波のエコー信号に基づき、前記生体の超音波断層像を生成する断層像生成手段と、
前記超音波断層像上に所定の領域を設定する領域設定手段と、
前記超音波送受手段で受信した前記超音波のエコー信号に基づき、前記領域のカラードプラ画像データを生成するカラードプラ手段と、
前記カラードプラ画像データの色調変化を抽出する色調変化抽出手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
前記色調変化抽出手段は、
前記カラードプラ画像データの色調単位のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
前記ヒストグラムを時系列に複数記憶するヒストグラム記憶手段と、
前記ヒストグラム記憶手段に記憶した時系列の前記ヒストグラムの特徴量を算出する特徴量算出手段と、
予め記録されている参照量と前記特徴量を比較する比較手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
前記色調変化抽出手段は、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記生体の血流状態を判定する血流判定手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。