JP2007289232A

JP2007289232A - 超音波診断装置

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Publication number: JP2007289232A
Application number: JP2006117541A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sakai; 亮一酒井; Takemitsu Harada; 烈光原田
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP4608458B2

Abstract

【課題】骨の形状の測定結果を分かりやすく表示する技術を提供する。
【解決手段】骨形状画像５２０は、屈曲角度に応じた骨の屈曲状態を視覚的に表現している。骨形状画像５２０内の骨イメージ５２２は、二本の円柱状の表示態様を各表示態様の軸方向の一端側で互いに接続することによって屈曲した骨を表現している。さらに、二本の円柱状の表示態様の接続角度によって骨の屈曲角度θを表現している。骨形状画像５２０内には、サブアレイマーカ５２４も表示されている。各サブアレイマーカ５２４は、駆動した振動素子の部分を塗りつぶしで表現することによって、その振動素子の位置（骨の軸方向の位置）を表現している。
【選択図】図５

Description

本発明は、超音波を利用して測定された骨の形状の測定結果を表示する技術に関する。

骨粗鬆症などの骨代謝疾患の診断や易骨折性の判定、また、骨折治療後の骨癒合を定量的に診断するために、骨強度などの力学的特性の簡便かつ定量的な測定が望まれている。

骨形成や骨癒合の評価はＸ線写真に大きく依存しているが、Ｘ線写真では骨強度を定量的に診断することは困難である。骨強度の従来の測定法として測定対象のサンプル骨の強度試験が知られているものの、サンプル骨の摘出手術が必要であり侵襲的である。また、骨量や骨密度の測定法として、汎用Ｘ線ＣＴの利用、ＤＸＡ（二重エネルギー吸収測定法）装置などが実用化にいたっている。しかし、これらはあくまで骨量を測定する手段であって、骨強度を評価することはできない。また、Ｘ線を照射する点では非侵襲的であるとは言えない。

このほかの骨強度を定量評価する試みとしては、創外固定器に歪みゲージを装着してその固定器の歪みを計測する歪みゲージ法、骨に外部から振動を加え固有振動数を評価する振動波法、降伏応力を生じた骨から発生する音波を検出するアコースティックエミッション法などが既存の方法として挙げられる。しかし、これらの方法は適応できる治療法に制限があること、骨に侵襲を加える必要があること、さらに評価精度などの点において問題が残されている。

こうした背景において、本願の発明者らは、骨の力学的特性を非侵襲的かつ定量的に評価する超音波診断装置を提案している（特許文献１参照）。

特開２００５−１５２０７９号公報

特許文献１には、骨に対して複数の超音波ビームを形成し、各超音波ビームに対応した複数のエコー信号を取得して各エコー信号ごとに骨表面に対応する表面ポイントを特定し、複数のエコー信号から得られる複数の表面ポイントに基づいて骨の屈曲角度を演算する技術が示されている。これにより、エコー信号に基づいて得られる骨の屈曲角度などの形状データから、生体内の骨の力学的特性を非侵襲的かつ定量的に評価することができるという画期的な技術である。

そして、本願の発明者らは、上記特許文献１に記載された画期的な技術を利用して得られる測定結果の表示技術について研究を重ねてきた。

本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、超音波を利用して測定された骨の形状の測定結果を分かりやすく表示する技術を提供することにある。

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、骨に対して複数の超音波ビームを形成する送受波手段と、各超音波ビームごとに骨の表面に対応した表面ポイントを検出して複数の超音波ビームから複数の表面ポイントを検出する表面検出手段と、検出された複数の表面ポイントに基づいて骨の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、求められた測定量を表示するための画像として骨の形状を視覚的に表現した骨形状画像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする。

望ましい態様において、前記形状測定手段は、前記測定量として骨の屈曲角度を求め、前記画像形成手段は、求められた屈曲角度に応じた骨の屈曲状態を視覚的に表現した骨形状画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、二本の柱状の表示態様を各表示態様の軸方向の一端側で互いに接続することによって屈曲した骨を表現し、さらに、二本の柱状の表示態様の接続角度によって骨の屈曲角度を表現した骨形状画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、測定対象骨の実形状を模式的に表現した骨形状画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記形状測定手段は、骨に対して荷重を及ぼした場合における骨の屈曲角度を求め、前記画像形成手段は、一方の軸に時刻を示して他方の軸に屈曲角度を示すことにより屈曲角度の時間変化の様子を示した角度変化グラフを形成し、角度変化グラフ内に表示される時刻マーカが示す時刻の屈曲角度に対応した骨形状画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記形状測定手段は、骨に対して荷重を及ぼした場合における骨の屈曲角度を求め、前記画像形成手段は、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことにより荷重量の時間変化の様子を示した荷重変化グラフを形成し、荷重変化グラフ内に表示される時刻マーカが示す時刻の荷重量を及ぼした際の骨形状画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、各超音波ビームの表面ポイント近傍における波形を示した波形画像と、送受波手段の送受波面内における各超音波ビームの位置を示したビーム位置画像とを形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、各超音波ビームを視覚的に表現したビームマーカを骨形状画像内に表示させることにより、骨に対して複数の超音波ビームが形成される様子を視覚的に表現した表示画像を形成することを特徴とする。

望ましい態様において、前記画像形成手段は、被検体内における測定対象骨の位置を示した骨位置マーカを骨形状画像内に表示させることを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である画像形成装置は、骨に対して形成された複数の超音波ビームによって骨表面から検出される複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、求められた測定量を表示するための画像として骨の形状を視覚的に表現した骨形状画像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である測定結果表示方法は、骨に対して形成された複数の超音波ビームによって骨表面から検出される複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める工程と、求められた測定量を表示するための画像として骨の形状を視覚的に表現した骨形状画像を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明により、骨の形状の測定結果に関する分かりやすい表示態様が実現される。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。

図１には、本発明の好適な実施形態が示されており、図１は、本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。プローブ１０は被検者５０の体表に当接して用いられる超音波探触子である。プローブ１０は、被検者５０の体内の骨５２に向けて複数の超音波ビーム４０を形成する。この際、例えば、骨５２の骨折部５４を挟んだ上下二つの骨片のそれぞれに対して、複数の超音波ビーム４０を形成する。骨５２の表面に設定される表面ポイント６０については後に詳述する。

図２は、本実施形態の超音波診断装置に好適なプローブ１０を説明するための図である。プローブ１０は、プローブ１０Ａとプローブ１０Ｂのプローブ組によって構成されている。プローブ１０Ａは、その内部に、９個の振動素子１１で構成されるサブアレイＡ１とサブアレイＡ２を備えている。また、プローブ１０Ｂは、その内部に、９個の振動素子１１で構成されるサブアレイＢ１とサブアレイＢ２を備えている。

そして、各サブアレイごとに、後に詳述するエコートラッキング用の超音波ビームが形成される。例えば、各サブアレイごとに、そのアレイ内のうちの一つの振動素子１１のみが駆動されて超音波ビームが形成される。もちろん、各サブアレイごとに、複数の振動素子１１を駆動して超音波ビームを形成してもよい。

このようにして、サブアレイＡ１からサブアレイＢ２によって４本のエコートラッキング用の超音波ビームが形成される。その際、骨（図１の符号５２）の骨折部（図１の符号５４）を挟んだ上下二つの骨片のうち、一方の骨片にプローブ１０Ａによって２本の超音波ビームが形成され、他方の骨片にプローブ１０Ｂによって２本の超音波ビームが形成される。

なお、本実施形態の超音波診断装置に利用されるプローブ１０は、図２に示すプローブ組タイプのものに限定されない。例えば、超音波ビームを電子走査するリニア電子スキャンプローブ（リニアプローブ）であってもよい。

図１に戻り、送受信部１２は、プローブ１０を制御して、断層面（図１による被検者５０の切断面、つまり骨５２の長軸断面）内において超音波ビーム４０を電子走査する。ちなみに、プローブ１０がリニアプローブであれば、例えば１２０本の超音波ビーム４０（図１には、後に詳述するエコートラッキング用の超音波ビーム４本のみが図示されている）が次々に電子走査され、各超音波ビーム４０ごとにエコー信号が取得される。取得された複数のエコー信号は断層画像形成部１８に出力され、断層画像形成部１８は複数のエコー信号に基づいて骨の断層画像（Ｂモード画像）を形成する。形成されたＢモード画像は、表示画像形成部３２を介してディスプレイ３４に表示される。

送受信部１２で取得されたエコー信号は、エコートラッキング処理部２０へも出力される。エコートラッキング処理部２０は、各エコー信号から骨表面部を抽出してトラッキングする、いわゆるエコートラッキング処理を行うものである。エコートラッキング処理には、例えば、特開２００１−３０９９１８号公報に詳述される技術が利用される。この技術の概要は次のとおりである。

プローブ１０から取得されるエコー信号は骨表面に対応する部分で大きな振幅を有している。単に振幅の大きな部分として骨表面部を捉えた場合、大きな振幅の範囲の中のどの部分が表面部に対応するのかが不明であり、結果として大きな振幅の範囲程度の抽出誤差（一般的な超音波診断装置では０．２ｍｍ程度）が生じてしまう。エコートラッキング処理では、エコー信号の代表点としてゼロクロス点が検知され、検知されたゼロクロス点をトラッキングすることで抽出精度を飛躍的に高めている（０．００２ｍｍ程度にまで精度を高めることが可能）。ゼロクロス点は、トラッキングゲート期間内においてエコー信号の振幅が正から負へ、または、負から正へと極性が反転するタイミングとして検知される。ゼロクロス点が検知されると、その点を中心として新たにトラッキングゲートが設定される。そして、次のタイミングで取得されるエコー信号においては、新たに設定されたトラッキングゲート期間内でゼロクロス点が検知される。このようにして、各超音波ビームごとに、エコー信号のゼロクロス点が表面ポイント６０としてトラッキングされ、骨表面の位置がプローブ１０を基準として高精度に計測される。

エコートラッキング処理には、例えば４本のトラッキング用エコー信号が利用される。トラッキング用エコー信号は、断層画像形成に利用されるエコー信号（例えば１２０本のエコー信号）の中から選択されてもよく、あるいは、断層画像形成を中断して４本のトラッキング用エコー信号のみが取得されてもよい。

形状測定部２２は、検出された複数の表面ポイント（トラッキングポイント）６０に基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める。測定量の一例は、骨５２の屈曲角度である。

屈曲角度を測定する場合、形状測定部２２は、エコートラッキング処理部２０において抽出された表面ポイント６０に基づいて、骨５２の骨折部５４を挟んだ上下二つの骨片のそれぞれに対応する直線を設定する。さらに、形状測定部２２は、二つの骨片に対応する二つの直線の間の角度を演算する。そこで、図３を利用して、形状測定部２２における直線の設定処理と角度演算処理について説明する。なお、図１に示した部分には図１の符号を付して説明する。

図３は、二つの骨片のそれぞれに対応する直線の設定処理および直線の間の角度演算処理を説明するための図であり、図３（１）には荷重が掛けられていない状態の骨折部５４の拡大図が示され、図３（２）には荷重により力がかけられた状態の骨折部５４の拡大図が示されている。図３における骨片Ａ５２ａは、図１における骨折部５４の上側の骨片に対応し、図３における骨片Ｂ５２ｂは、図１における骨折部５４の下側の骨片に対応する。また、図３における４つの表面ポイント（６０ａ〜６０ｄ）は、図１における表面ポイント６０に対応する。なお図３において、横方向をｘ軸方向、縦方向をｙ軸方向とする。

４つの表面ポイント（６０ａ〜６０ｄ）は、例えば、骨折部５４の位置に応じて設定される。このために、検査者は、例えば、ディスプレイ３４に表示される骨のＢモード画像から骨折部５４の位置を確認しながら、骨片Ａ５２ａの表面付近に二つの計測点を設定し、さらに、骨片Ｂ５２ｂの表面付近に二つの計測点を設定する。４つの計測点は、操作パネル１６を介して送受制御部１４に設定される。送受制御部１４は４つの計測点をフォーカス点とする４本のトラッキング用の超音波ビーム４０を形成し、エコートラッキング処理部２０において骨の表面ポイントがトラッキングされ、各表面ポイント（６０ａ〜６０ｄ）の位置がプローブ１０を基準として高精度に計測される。なお、計測点の設定において、検査者が骨折部５４の位置のみを指定して、送受制御部１４が４つの計測点のｘ軸方向の位置を設定してもよい。

形状測定部２２は、エコートラッキング処理部２０において抽出された表面ポイント６０ａ，６０ｂの２点を結ぶ直線を骨片Ａ５２ａに対応する直線ａ−ｂ６２として設定する。同様に、形状測定部２２は、表面ポイント６０ｃ，６０ｄの２点を結ぶ直線を骨片Ｂ５２ｂに対応する直線ｃ−ｄ６４として設定する。形状測定部２２によって計測された、直線ａ−ｂ６２および直線ｃ−ｄ６４のデータ（例えば、プローブ１０を基準とした座標系における直線の方程式）は、測定データ形成部２４を介して、データ記憶部２６に記録される。なお、直線ａ−ｂ６２および直線ｃ−ｄ６４のデータは、図３（１）の荷重無のもの、図３（２）の荷重有のもの、それぞれの状態のものがデータ記憶部２６に記録される。また、荷重有の場合は各荷重値ごとにデータ記憶部２６に記録される。

形状測定部２２は、さらに、直線ａ−ｂ６２および直線ｃ−ｄ６４のデータから、直線ａ−ｂ６２および直線ｃ−ｄ６４の交差角度を演算する。つまり、形状測定部２２は、荷重無の状態における直線ａ−ｂ６２および直線ｃ−ｄ６４のデータに基づいて、二つの直線の交差角度θ´６６を算出する。また、形状測定部２２は、各荷重値に対応する直線ａ−ｂ６２および直線ｃ−ｄ６４のデータに基づいて、二つの直線の交差角度θ６８を算出する。図３（１），（２）に示されるように、加圧されて荷重が掛けられると二つの直線の交差角度が変化する。そして、各荷重値ごとに算出される交差角度θ６８が、屈曲角度として、測定データ形成部２４を介してデータ記憶部２６に記録される。また、形状測定部２２は、各荷重値ごとに交差角度θ６８と交差角度θ´６６との差を算出してもよい。

なお、図１や図３では、骨折部５４を含んだ骨５２の計測について説明したが、本実施形態では、骨折を伴わない骨５２の測定を行うことも可能である。また、骨５２に加える荷重は、図１や図３に示したような、骨５２の軸方向に沿って加えられる荷重に限定されない。例えば、骨折を伴わない骨５２の計測の際には、骨５２の軸方向の両端を支持して、軸方向の中心付近で軸に対して略垂直な方向に沿って荷重を加えてもよい。つまり、両端を支持して中心付近に荷重を加える三点荷重方式を採用してもよい。もちろん、骨５２の状態に応じて荷重量などが慎重に設定されるべきことは言うまでもない。

図１に戻り、測定データ形成部２４は、骨に対して荷重を及ぼした際の測定量と荷重量と時刻とを互いに関連付けた測定データを形成してデータ記憶部２６へ記憶させる。測定データ形成部２４には、形状測定部２２から、各表面ポイントの変位量や骨の屈曲角度などが供給される。さらに、データ形成部２４には、骨５２に対する加圧に伴う荷重値の計測結果が荷重計測器３６から供給されている。測定データ形成部２４は、各表面ポイントの変位量や骨の屈曲角度とその際の荷重値を対応付け、さらにその荷重値を与えた際の時刻を対応付けて測定データを形成する。ちなみに、時刻は、図示しない制御部などから得られる時刻情報を利用して特定される。

図４は、測定データ形成部によって形成されてデータ記憶部へ記憶される測定データを説明するための図である。測定データは、そのデータが測定された計測日時（年月日を含む）や計測条件や被検者情報などを含んでいる。また、計測対象である骨の画像データなどが添付されてもよい。画像データは、例えば、断層画像形成部（図１の符号１８）で形成される断層画像が好適である。なお、画像データとして、レントゲン画像やＣＴ画像などのデータが添付されてもよい。また、測定データには、画像データそのものが添付されてもよいし、画像データの格納先のアドレスなどがリンク情報として添付されてもよい。

そして、荷重値を与えた際の時刻（時間）とその荷重値（荷重）と骨の屈曲角度（屈曲角）と各表面ポイントの変位量（変位１から変位４）が横一列に並べられて対応付けられている。変位１から変位４は、各々、４本のトラッキング用ビームから得られる骨表面ポイントの変位である。さらに、変位４の値に続けて骨の歪み量などの測定量を対応付けてもよい。このように、時間と荷重と屈曲角度などが横一列に並べられて対応付けられ、さらに、互いに異なる時間ごとのデータが縦一列に並べられる。

図１に戻り、表示画像形成部３２は、データ記憶部２６に記憶された測定データに基づいて、測定量を表示するための測定結果画像を形成する。また、表示画像形成部３２は、断層画像形成部１８で形成された断層画像と測定結果画像を切り替えて、あるいは、断層画像と測定結果画像を並べた表示画像を形成する。そして、形成された表示画像はディスプレイ３４に表示される。

本実施形態の超音波診断装置が備えている特徴の一つは、表示画像形成部３２で形成される測定結果画像にある。そこで、図５から図９を利用して、本実施形態において形成される測定結果画像について説明する。

図５は、測定結果画像の表示例を説明するための図である。図５に示す測定結果画像５００は、波形画像５１０と骨形状画像５２０とグラフ画像５３０と時刻設定バー５４０などを含んでいる。

波形画像５１０は、各超音波ビームの表面ポイント近傍における波形を示している。図１や図２を利用して説明したように、本実施形態では、エコートラッキング用の超音波ビームが４本形成される。図５において、波形画像５１０は、ＰｒｏｂｅＡ−１，ＰｒｏｂｅＡ−２，ＰｒｏｂｅＢ−１，ＰｒｏｂｅＢ−２の４つの波形を示している。これら４つの波形は、各々、図２のサブアレイＡ１，サブアレイＡ２，サブアレイＢ１，サブアレイＢ２によって形成される超音波ビームの波形に対応している。

なお、図５に示す４つの波形の各々には、一点鎖線で示すトラッキングポイント指定マーカが表示されている。このマーカより、波形内におけるトラッキングポイントの位置が把握できるようになっている。また、各波形の隣には、ビーム位置画像５１２が表示されている。

ビーム位置画像５１２は、各サブアレイ内における超音波ビームの位置を示している。例えば、各サブアレイごとに、そのアレイ内のうちの一つの振動素子（図２の符号１１）のみが駆動して超音波ビームを形成した場合、駆動した振動素子の位置がビーム位置画像５１２に示される。例えば、駆動した振動素子の部分が他の部分とは異なる表示態様で表示される。図５においては、駆動した振動素子の部分が塗りつぶしで表現されている。

なお、波形画像５１０やビーム位置画像５１２の近傍に、波形表示のオートスケールスイッチ（Ａ−ｓｃａｌｅ）や、トラッキングポイントの自動設定スイッチ（Ａ−ＴＰｓｅｔ）などが設けられてもよい。

骨形状画像５２０は、屈曲角度に応じた骨の屈曲状態を視覚的に表現している。骨形状画像５２０内の骨イメージ５２２は、二本の円柱状の表示態様を各表示態様の軸方向の一端側で互いに接続することによって屈曲した骨を表現している。さらに、二本の円柱状の表示態様の接続角度によって骨の屈曲角度θを表現している。

骨形状画像５２０内には、サブアレイマーカ５２４も表示されている。４つのサブアレイマーカ５２４（ＰｒｏｂｅＡ−１，ＰｒｏｂｅＡ−２，ＰｒｏｂｅＢ−１，ＰｒｏｂｅＢ−２）は、各々、図２のサブアレイＡ１，サブアレイＡ２，サブアレイＢ１，サブアレイＢ２に対応している。そして、図５において、各サブアレイマーカ５２４は、駆動した振動素子の部分を塗りつぶしで表現することによって、その振動素子の位置（骨の軸方向の位置）を表現している。

なお、骨形状画像５２０内に、エコートラッキングスイッチ（ＥＴ）や屈曲角度θの数値（０．０５３７）が表示されてもよい。また、骨イメージ５２２は、二本の四角柱状の表示態様などによって形成されてもよい。さらに、骨イメージ５２２は、測定対象骨の超音波断層画像やレントゲン画像などで形成されてもよい。

グラフ画像５３０は、荷重変化グラフ５３２と角度変化グラフ５３４を含んでいる。荷重変化グラフ５３２は、横軸に時刻（Ｔｉｍｅ）を示して縦軸に荷重量（Ｌｏａｄ）を示すことにより荷重量の時間変化の様子を示したグラフである。荷重変化グラフ５３２内には、後に説明する時刻設定バー５４０によって設定された時相を示す時相マーカが破線で示されている。さらに、荷重変化グラフ５３２内に、荷重量の最大値（Ｍａｘ）や時相マーカに対応した時刻の荷重量などの数値が表示されてもよい。

角度変化グラフ５３４は、横軸に時刻（Ｔｉｍｅ）を示して縦軸に屈曲角度（Ａｎｇｌｅ）を示すことにより屈曲角度の時間変化の様子を示したグラフである。角度変化グラフ５３４内には、時刻設定バー５４０によって設定された時相を示す時相マーカが破線で示されている。さらに、角度変化グラフ５３４内に、屈曲角度の最大値（Ｍａｘ）や時相マーカに対応した時刻の屈曲角度などの数値が表示されてもよい。

時刻設定バー５４０は、時刻を設定するためのユーザインターフェースを提供している。つまり、検査者は、マウスやキーボードなどを利用して、時刻設定バー５４０に沿ってスライダー５４２を操作することによって、スライダー５４２を所望の時刻に設定する。なお、時刻設定バー５４０の近傍に、時刻微調整用の調整ボタンを設けてもよい。これにより、検査者は、時刻設定バー５４０によって大まかな時刻を設定してから調整ボタンを利用して時刻を微調整することが可能になる。

時刻設定バー５４０によって設定された時刻は、グラフ画像５３０や骨形状画像５２０に反映される。つまり、荷重変化グラフ５３２や角度変化グラフ５３４の時相マーカは、時刻設定バー５４０によって設定された時相を示すように、時刻設定バー５４０の設定に応じて横軸（Ｔｉｍｅ）方向にスライドする。また、骨形状画像５２０は、時刻設定バー５４０によって設定された時相における屈曲角度に応じた骨の屈曲状態を表示する。

したがって、検査者（ユーザ）は、測定結果画像５００を利用することにより、グラフ画像５３０を見て荷重量や屈曲角度の時間変化の様子を把握しながら、時刻設定バー５４０を操作して、所望の時相における骨の屈曲状態を骨形状画像５２０から把握することなどが可能になる。

なお、測定結果画像５００内に、測定データファイルの出力スイッチ（ＣＳＶ）や印刷出力スイッチ（Ｐｒｉｎｔ）やキャンセルスイッチ（Ｃａｎｃｅｌ）などが設けられてもよい。

図６は、骨形状画像５２０内に表示される各種マーカを説明するための図である。図５を利用して説明したように、骨形状画像５２０内には、骨イメージ５２２とサブアレイマーカ５２４が表示されている。骨形状画像５２０内には、さらに、図６に示すように、ビームマーカ５２５や荷重位置マーカ５２６や骨位置マーカ５２８が表示されてもよい。

ビームマーカ５２５は、骨に対して複数の超音波ビームが形成される様子を視覚的に表現したものである。つまり、プローブの位置を示すサブアレイマーカ５２４から、測定対象骨を示す骨イメージ５２２に向かって、超音波ビームが形成されている様子を表現している。本実施形態では、エコートラッキング用の超音波ビームが４本形成されるため、図６では４本のビームマーカ５２５が示されている。

荷重位置マーカ５２６は、骨に対して加えられる荷重の位置と方向を視覚的に表現したものである。図６では、二本の円柱状の表示態様が互いに接続された骨イメージ５２２の接続点の近傍に、骨の軸方向に対して略垂直な荷重が加えられていることを示している。なお、荷重位置マーカ５２６の長さなどによって荷重量が表現されてもよい。

骨位置マーカ５２８は、被検体内における測定対象骨の位置を示したマーカである。つまり、骨位置マーカ５２８は、被検体の全体骨格を模式的に表現し、模式的に示された全体骨格内の測定対象骨の部分を、他の部分とは異なる表示態様で表示したものである。図６において、骨位置マーカ５２８は、被検体である人の左側（Ｌ）の下腿部分の骨（脛骨や腓骨）が測定対象骨であることを示している。

また、骨イメージ５２２内に、近位側を示すマーカ（Ｐ）や遠位側を示すマーカ（Ｄ）が表示されてもよい。さらに、骨形状画像５２０内に、骨イメージ５２２の屈曲表示倍率を変更するためのユーザインターフェースが形成されてもよい。

図７は、骨イメージの変形表示態様を説明するための図である。図５や図６では、二本の円柱状の表示態様が互いに接続された骨イメージ５２２を説明した。これに対し、図７に示す骨イメージ５２２´は、測定対象骨の実形状を模式的に表現したものである。つまり、測定対象骨が人の脛骨であれば人の脛骨に似た骨イメージ５２２´が形成され、また、測定対象骨が人の腓骨であれば人の腓骨に似た骨イメージ５２２´が形成される。骨イメージ５２２´は、例えば、図５に示す測定結果画像５００内において、骨イメージ５２２に換えて骨イメージ５２２の位置に表示される。

図８は、グラフ画像の別の好適な表示例を示している。図８に示すグラフは、横軸を屈曲角、縦軸を荷重とした特性曲線である。骨に対する荷重と骨の屈曲角との間にはヒステリシス特性が存在する。つまり、荷重値を徐々に増加させ最大荷重値まで増加させた場合の骨の屈曲角の増加特性と、その最大荷重値から徐々に荷重値を減少させた場合の骨の屈曲角の減少特性とは必ずしも一致しない。図８は、荷重値を最大荷重値まで増加させ、その後、その最大荷重値から荷重値を減少させた場合の角度特性を示すものである。例えば、ループ状に描かれるグラフ内の面積が荷重値と屈曲角との間のヒステリシス特性を反映している。そして、その面積が、例えば骨の粘弾性成分を評価する指標となる。

ちなみに、ループ状に描かれる特性曲線上には、星印状のマーカが表示される。このマーカは、例えば、図５の時刻設定バー５４０によって設定された時刻に応じて設定される。つまり、図８において、星印状のマーカは、ユーザによって設定された時刻の荷重と屈曲角の部分に表示される。また、星印状のマーカは、ユーザによる時刻変更操作に応じてループ状に描かれる特性曲線上を移動する。

図９は、グラフ画像の別の好適な表示例を示している。図９に示すグラフは、図８のグラフと同様に、横軸を屈曲角、縦軸を荷重とした特性曲線である。図９に示す表示態様は、互いに異なる時期に得られた複数の測定データに基づいて、測定結果が時期的に変化する状態を示したものである。つまり、図９に示す表示例は、互いに異なる時期に得られた複数の特性曲線９１０，９２０，９３０を示している。

例えば、同一の被検者に対して同一の測定条件で測定を実施し、２０００年１月１日に測定された結果に基づいて特性曲線９１０が得られ、２０００年３月１日に測定された結果に基づいて特性曲線９２０が得られ、２０００年５月１日に測定された結果に基づいて特性曲線９３０が得られる。

このように、図９に示す表示例は、骨の形状を反映させた測定量が時期的に変化する状態を示している。図９に示す表示例により、例えば、骨折した骨が徐々に癒合していく過程を視覚的に容易に把握することなどが可能になる。

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、次のような効果を奏する。例えば、図５から図９に示した表示態様により、荷重に対する骨折部の変形などを容易にイメージすることができ、骨折の診断などに効果的である。また、これらの表示態様は、荷重に対して骨折部が受けている応力の状態を知る上での貴重な情報となる。また、図５から図９に示した表示態様を被検者に見せることで、被検者に対して測定結果を分かりやすく説明することが可能になる。

なお、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。例えば、図１におけるエコートラッキング処理部２０、形状測定部２２、測定データ形成部２４、表示画像形成部３２などを実現するためのプログラムを形成し、そのプログラムによってコンピュータを動作させることにより、コンピュータを、図５から図９などの表示画像を形成する画像形成装置として機能させる実施態様も可能である。なお、図５から図９に示す表示画像は、ディスプレイ３４に表示されるものに限らず、例えば、紙などに印刷されてもよい。

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。本実施形態の超音波診断装置に好適なプローブを説明するための図である。直線の設定処理および直線の間の角度演算処理を説明するための図である。測定データを説明するための図である。測定結果画像の表示例を説明するための図である。骨形状画像内に表示される各種マーカを説明するための図である。骨イメージの変形表示態様を説明するための図である。グラフ画像の別の好適な表示例を示す図である。グラフ画像の別の好適な表示例を示す図である。

符号の説明

１０プローブ、２０エコートラッキング処理部、２２形状測定部、２４測定データ形成部、２６データ記憶部、３２表示画像形成部、５１０波形画像、５２０骨形状画像、５２２骨イメージ、５３０グラフ画像。

Claims

骨に対して複数の超音波ビームを形成する送受波手段と、
各超音波ビームごとに骨の表面に対応した表面ポイントを検出して複数の超音波ビームから複数の表面ポイントを検出する表面検出手段と、
検出された複数の表面ポイントに基づいて骨の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、
求められた測定量を表示するための画像として骨の形状を視覚的に表現した骨形状画像を形成する画像形成手段と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記形状測定手段は、前記測定量として骨の屈曲角度を求め、
前記画像形成手段は、求められた屈曲角度に応じた骨の屈曲状態を視覚的に表現した骨形状画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、二本の柱状の表示態様を各表示態様の軸方向の一端側で互いに接続することによって屈曲した骨を表現し、さらに、二本の柱状の表示態様の接続角度によって骨の屈曲角度を表現した骨形状画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、測定対象骨の実形状を模式的に表現した骨形状画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記形状測定手段は、骨に対して荷重を及ぼした場合における骨の屈曲角度を求め、
前記画像形成手段は、一方の軸に時刻を示して他方の軸に屈曲角度を示すことにより屈曲角度の時間変化の様子を示した角度変化グラフを形成し、角度変化グラフ内に表示される時刻マーカが示す時刻の屈曲角度に対応した骨形状画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記形状測定手段は、骨に対して荷重を及ぼした場合における骨の屈曲角度を求め、
前記画像形成手段は、一方の軸に時刻を示して他方の軸に荷重量を示すことにより荷重量の時間変化の様子を示した荷重変化グラフを形成し、荷重変化グラフ内に表示される時刻マーカが示す時刻の荷重量を及ぼした際の骨形状画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、各超音波ビームの表面ポイント近傍における波形を示した波形画像と、送受波手段の送受波面内における各超音波ビームの位置を示したビーム位置画像とを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、各超音波ビームを視覚的に表現したビームマーカを骨形状画像内に表示させることにより、骨に対して複数の超音波ビームが形成される様子を視覚的に表現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。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、被検体内における測定対象骨の位置を示した骨位置マーカを骨形状画像内に表示させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
骨に対して形成された複数の超音波ビームによって骨表面から検出される複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める形状測定手段と、
求められた測定量を表示するための画像として骨の形状を視覚的に表現した骨形状画像を形成する画像形成手段と、
を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
骨に対して形成された複数の超音波ビームによって骨表面から検出される複数の表面ポイントに基づいて骨表面の形状を反映させた測定量を求める工程と、
求められた測定量を表示するための画像として骨の形状を視覚的に表現した骨形状画像を形成する工程と、
を備える、
ことを特徴とする測定結果表示方法。