JP2010119842A

JP2010119842A - Ｉｍｔ測定領域設定方法およびそのための超音波システム

Info

Publication number: JP2010119842A
Application number: JP2009260314A
Authority: JP
Inventors: Jin Yong Lee; ジンヨンイ，; Jae Yoon Shim; ジェユンシム，
Original assignee: Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: US9510804B2; KR20100056253A; EP2189117B1; JP5433383B2; KR101150005B1; US20100125202A1; EP2189117A1

Abstract

【課題】ＩＭＴ測定領域を自動で設定する方法および超音波システムを提供する。
【解決手段】超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信し、前記対象体の超音波映像を形成するように動作する超音波診断部と、前記超音波映像の各行のピクセルの強度値に該当する第１のグラフを形成し、このピクセルの強度値を血管の太さ(直径)で割って前記超音波映像の前記行の第１のサブセット（ｓｕｂｓｅｔｓ）に対する第１の移動平均値を算出して第２のグラフを形成し、前記ピクセルの強度値を血管壁の厚さで割って前記超音波映像の前記行の第２のサブセットに対する第２の移動平均値を算出して第３のグラフを形成し、前記第２のグラフおよび前記第３のグラフの変曲点を用いて前記超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定するように動作するプロセッサを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波システムおよび方法に関し、特にＩＭＴ（Ｉｎｔｉｍａ−ＭｅｄｉａＴｈｉｃｋｎｅｓｓ）測定領域を設定する方法および超音波システムに関する。

超音波システムは、その無侵襲性と非破壊特性のために現在、重要かつ脚光を浴びる診断装置になっている。最近の高性能超音波映像診断システムと技術は、患者の内部状態を２次元のみならず３次元の映像としても形成することが可能である。

人体の中にある複数の血管のうち頸動脈は、心臓から出た大動脈と脳血管をつなぐ血管であって、首の左側と右側に２つあり、脳へ行く血液の８０％程度が頸動脈を通過する。超音波システムを用いた頸動脈検査は、頸動脈の狭窄や硬化の程度を正確に評価できる有用な検査方法である。この頸動脈の動脈硬化程度を示す指標として、頸動脈の内膜と中膜との間の厚さ値ＩＭＴ（Ｉｎｔｉｍａ−ＭｅｄｉａＴｈｉｃｋｎｅｓｓ）が広く用いられている。

このＩＭＴを測定するためには、小さな領域を反復的に測定しなければならず、相当長い時間と労力を要する。このようなＩＭＴ測定を容易かつ速やかに行うために、ＩＭＴを自動で測定する方法が開発されている。しかし、このような自動ＩＭＴ測定法においても、測定領域の設定はユーザが行われなければならず、ＩＭＴ測定を正確に行うことは困難である。

特開２００８−１９４３６５号公報

本発明は、ＩＭＴ測定領域を自動で設定する方法および超音波システムを提供する。

本発明の超音波システムは、超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信し、前記対象体の超音波映像(前記超音波映像はグレーレベルの強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）値を有する複数のピクセルと該複数のピクセルの複数の行とを含む)を形成する超音波診断部と、前記超音波映像の各前記複数の行の各前記複数のピクセルの前記強度値に該当する第１のグラフを形成し、前記ピクセルの前記強度値を血管の太さ（直径）で割って前記超音波映像の前記行の第１のサブセット（ｓｕｂｓｅｔｓ）に対する第１の移動平均値を算出して第２のグラフを形成し、前記ピクセルの前記強度値を血管壁の厚さで割って前記超音波映像の第２のサブセットに対する第２の移動平均値を算出して第３のグラフを形成し、前記第２のグラフおよび前記第３のグラフの変曲点を用いて前記超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定するプロセッサとを備える。

また、ＩＭＴ測定領域設定方法は、ａ）複数のピクセルと該複数のピクセルの複数の行とを含む超音波映像を作成する段階と、ｂ）前記超音波映像の前記各行の前記ピクセルの強度値を算出して第１のグラフを形成する段階と、ｃ）前記ピクセルの前記強度値を血管の太さで割って前記超音波映像の前記行の第１のサブセット（ｓｕｂｓｅｔｓ）に対する第１の移動平均値を算出して第２のグラフを形成する段階と、ｄ）前記ピクセルの前記強度値を血管壁の厚さで割って前記超音波映像の前記行の第２のサブセットに対する第２の移動平均値を算出して第３のグラフを形成する段階と、ｅ）前記第２のグラフおよび前記第３のグラフから変曲点を検出する段階と、ｆ）前記変曲点を用いて前記超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定する段階と、を備える。

本発明によれば、血管のＩＭＴ測定時に長い時間と労力を要する測定領域の設定を自動で行うことができるため、ＩＭＴ測定の正確性と迅速性を向上させることができる。

本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例における超音波診断部の構成を示すブロック図である。本発明の実施例における複数のピクセルを含む超音波映像を示す例示図である。本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。本発明の実施例によって第１のグラフを示す例示図である。本発明の実施例における第２のグラフと変曲点を示す例示図である。本発明の実施例における第３のグラフと変曲点を示す例示図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例による超音波システムの構成を示すブロック図である。超音波システム１００は、超音波診断部１１０、プロセッサ１２０およびディスプレイ部１３０を備える。

超音波診断部１１０は、超音波信号を対象体に送信して対象体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信し、対象体の超音波映像を形成する。

図２は、本発明の実施例による超音波診断部１１０の構成を示すブロック図である。超音波診断部１１０は、送信信号形成部１１１、複数の変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｅｌｅｍｅｎｔ）（図示せず）を含む超音波プローブ１１２、ビームフォーマ１１３、信号処理部１１４および超音波映像形成部１１５を備える。

送信信号形成部１１１は、超音波システム１００に設定された映像モードに応じた送信信号を形成する。映像モードは、Ｂモード、Ｄモード、カラーフロー（ｃｏｌｏｒｆｌｏｗ）モードなどを含む。本実施例では、Ｂモード映像を得るためのＢモードを例に挙げて説明する。

超音波プローブ１１２は、送信信号形成部１１１から出力された送信信号に基づいて、対象体を往復する超音波信号を形成する。この超音波プローブ１１２は、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して電気的受信信号に変換する。この場合、電気的受信信号はアナログ信号である。超音波プローブ１１２は、超音波信号の送受信を繰り返して行い、複数の超音波映像フレームに相当する複数の電気的受信信号を形成する。超音波プローブ１１２は３次元プローブ、２次元プローブ、１次元プローブのいずれであってもよい。

ビームフォーマ１１３は、超音波プローブ１１２から出力される複数の電気的受信信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ１１３は変換素子の位置および集束点を考慮し、デジタル信号に受信集束を行って複数のデジタル受信集束信号を形成する。

信号処理部１１４は、複数の受信集束信号を用いて複数の超音波映像フレームに対応する複数の超音波データを形成する。複数の超音波データはＲＦデータまたはＩＱデータであってもよい。

超音波映像形成部１１５は、複数の超音波データに基づいて対象体の超音波映像を形成する。図３に示すように、超音波映像はグレーレベル（ｇｒａｙｌｅｖｅｌ）の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）値を有する複数のピクセルで形成される。

プロセッサ１２０は、超音波診断部１１０から提供される超音波映像を分析して、超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定する。このＩＭＴ測定領域を設定するための超音波映像分析は、図４を参照して詳細に説明する。

図４は、本発明の実施例におけるプロセッサ１２０の構成を示すブロック図である。プロセッサ１２０は、第１のグラフ形成部１２１、第２のグラフ形成部１２２、第３のグラフ形成部１２３およびＩＭＴ測定領域設定部１２４、を備える。

第１のグラフ形成部１２１は、超音波診断部１１０から提供される超音波映像を用いて、ピクセルの平均強度値に該当するグラフ（以下、第１のグラフという）を形成する。平均強度値（ｆ_ｋ）は、次の式１を用いて算出する。

式１で、ｋは、図３に示すように超音波映像においてピクセルの行の個数を示し、１〜ｍの値を有する。また、ｎは同一のピクセル行に存在するピクセルの個数を示す。また、ｈはピクセルの強度値を示す。

第１のグラフ形成部１２１は、図５に示すように、算出された平均強度値を横軸の座標値で、また、ピクセル行（ｋ＝１〜ｍ）を縦軸の座標値で表して第１のグラフを形成する。

他の実施例として、第１のグラフ形成部１２１は、同一の行に存在するピクセルの強度値の和を横軸の座標値として第１のグラフを形成することもできる。

第２のグラフ形成部１２２は、第１のグラフ形成部１２１で形成された第１のグラフを用いて、平均強度値を血管の太さ（直径）に相当する値で除することで、行の第１のサブセットの平均強度値の移動平均値（以下、第１の移動平均値という）を算出する。本実施例では、血管は頸動脈であるが、これに制限されることはない。第１の移動平均値（ＭＡ_１１〜ＭＡ_１ｍ）は式２を用いて算出される。

式２でｉは、血管の太さ（直径）に含まれるピクセル（血管の映像のピクセル）の数を、またｍは、第１の移動平均値の個数を示す。一般に、血管の太さは２〜５ｍｍである。例えば、頸動脈の太さが３ｍｍ、ピクセルの大きさ（幅）が０．５ｍｍと仮定すれば、ｉは６になる。

第２のグラフ形成部１２２は、図６に示すように、超音波映像の各ピクセル行に対する第１の移動平均値を用いて第２のグラフを形成する。図４のＩＭＴ測定領域設定部１２４は、図６において、第２のグラフの曲線から傾斜の変曲点を検出し、その最小点Ｉ_ｌを選び出す。

第３のグラフ形成部１２３は、第１のグラフ形成部１２１で形成された第１のグラフを用いて、平均強度値を血管壁の厚さに相当する値で除することで、行の第２のサブセットの平均強度値の移動平均値（以下、第２の移動平均値という）を算出する。第２の移動平均値（ＭＡ_２１〜ＭＡ_２ｍ）は、次の式３を用いて算出する。

式３でｊは、血管壁の厚さに含まれるピクセル（血管壁の映像のピクセル）の数を、ｍは第２の移動平均値の個数を示す。一般に、血管壁の厚さは０．５〜１．５ｍｍである。例えば、頸動脈壁の厚さが１ｍｍであり、ピクセルの大きさが０．５ｍｍと仮定すれば、ｊは２となる。

第３のグラフ形成部１２３は、図７に示すように、超音波映像のピクセル行に該当する第２の移動平均値からなる第３のグラフを形成する。図７において、Ｉ_ｍは、第３のグラフで最大値を有する変曲点を示す。

ＩＭＴ測定領域設定部１２４は、第２のグラフ形成部１２２で形成された第２のグラフと第３のグラフ形成部１２３で形成された第３のグラフとを用いて変曲点を検出し、その変曲点を用いてＩＭＴ測定領域を超音波映像に設定する。本実施例では、ＩＭＴ測定領域設定部１２４は、第２のグラフ形成部１２２で形成された第２のグラフで傾きの符号が変わる複数の変曲点を検出し、その複数の変曲点の中から図６に示すような最小値を有する変曲点（Ｉ_ｌ）を選択する。また、ＩＭＴ測定領域設定部１２４は、第３のグラフ形成部１２３で形成された第３のグラフで傾きが変わる複数の変曲点を検出し、前記で検出された複数の変曲点の中から最大値を有する変曲点（Ｉ_ｍ）を選択する。ＩＭＴ測定領域設定部１２４は、前記で選択された変曲点（Ｉ_ｌ）と変曲点（Ｉ_ｍ）との間をＩＭＴ測定領域として超音波映像に設定する。

再び図１を参照して、ディスプレイ部１３０は、ＩＭＴ測定領域が設定された超音波映像を表示する。ディスプレイ部１３０は、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ）などで形成される。

本発明に属する技術分野の当業者であれば、本発明がその技術的思想に基づいて、他の種々の具体的な形態で実施できることを理解できるであろう。従って、以上で記述した実施例は、全て例示的なものであり、限定的ではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は、前記の詳細な発明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその等価概念から導き出される全ての設定または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

１００：超音波システム
１１０：超音波診断部
１２０：プロセッサ
１３０：ディスプレイ部
１１１：送信信号形成部
１１２：超音波プローブ
１１３：ビームフォーマ
１１４：信号処理部
１１５：超音波映像形成部
１２１：第１のグラフ形成部
１２２：第２のグラフ形成部
１２３：第３のグラフ形成部
１２４：ＩＭＴ測定領域設定部
Ｉ_Ｉ：最小値を有する変曲点
Ｉ_ｍ：最大値を有する変曲点

Claims

超音波システムであって、
超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信し、グレーレベルの強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）値を有する複数のピクセルと該複数のピクセルの複数の行とを含む前記対象体の超音波映像を形成する超音波診断部と、
前記超音波映像の各前記複数の行の各前記複数のピクセルの前記強度値に該当する第１のグラフを形成し、前記ピクセルの前記強度値を血管の太さ（直径）で割って前記超音波映像の前記行の第１のサブセット（ｓｕｂｓｅｔｓ）に対する第１の移動平均値を算出して第２のグラフを形成し、前記ピクセルの前記強度値を血管壁の厚さで割って前記超音波映像の前記行の第２のサブセットに対する第２の移動平均値を算出して第３のグラフを形成し、前記第２のグラフおよび前記第３のグラフの変曲点を用いて前記超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定するプロセッサと
を備えることを特徴とする超音波システム。
前記第１のグラフは、前記超音波映像の前記各行の前記ピクセルの前記強度値を平均して形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
前記第１のグラフは、前記超音波映像の前記各行の前記ピクセルの前記強度値を加算して形成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
前記第２のグラフは、傾きの符号が変わる複数の変曲点を有し、
前記第３のグラフは、傾きの符号が変わる複数の変曲点を有し、
前記プロセッサは、前記第２のグラフで前記傾きの符号が変わる前記複数の変曲点を検出し、前記第２のグラフの前記複数の変曲点のうち最小値を有する変曲点を第１の変曲点として選択し、前記第３のグラフで前記傾きの符号が変わる前記複数の変曲点を検出し、前記第３のグラフの前記複数の変曲点のうち最大値を有する変曲点を第２の変曲点として選択し、前記第１の変曲点と前記第２の変曲点との間を前記ＩＭＴ測定領域として前記超音波映像に設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
前記第１のサブセットは、前記血管の太さ（直径）を前記ピクセルの大きさで割って決定されることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
前記第２のサブセットは、前記血管壁の厚さを前記ピクセルの大きさで割って決定されることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
ＩＭＴ測定領域設定方法であって、
ａ）複数のピクセルと該複数のピクセルの複数の行とを含む超音波映像を作成する段階と、
ｂ）前記超音波映像の前記各行の前記ピクセルの強度値を算出して第１のグラフを形成する段階と、
ｃ）前記ピクセルの前記強度値を血管の太さ（直径）で割って前記超音波映像の前記行の第１のサブセット（ｓｕｂｓｅｔｓ）に対する第１の移動平均値を算出し、第２のグラフを形成する段階と、
ｄ）前記ピクセルの前記強度値を血管壁の厚さで割って前記超音波映像の前記行の第２のサブセットに対する第２の移動平均値を算出して第３のグラフを形成する段階と、
ｅ）前記第２および第３のグラフから変曲点を検出する段階と、
ｆ）前記変曲点を用いて前記超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定する段階と
を備えることを特徴とするＩＭＴ測定領域設定方法。
前記段階ｂ）は、前記各行の前記ピクセルの前記強度値を平均して前記第１のグラフを形成する段階を含むことを特徴とする請求項７に記載のＩＭＴ測定領域設定方法。
前記段階ｂ）は、前記各行の前記ピクセルの前記強度値を加算して前記第１のグラフを形成する段階を含むことを特徴とする請求項７に記載のＩＭＴ測定領域設定方法。
前記段階ｅ）は、
ｅ１）前記第２のグラフで傾きの符号が変わる複数の変曲点を検出する段階と、
ｅ２）前記第２のグラフの前記複数の変曲点のうち最小値を有する変曲点を第１の変曲点として選択する段階と、
ｅ３）前記第３のグラフで傾きの符号が変わる複数の変曲点を検出する段階と、
ｅ４）前記第３のグラフの前記複数の変曲点のうち最大値を有する変曲点を第２の変曲点として選択する段階と
を備えることを特徴とする請求項７に記載のＩＭＴ測定領域設定方法。
前記段階ｆ）は、前記第１の変曲点と前記第２の変曲点との間を前記ＩＭＴ測定領域として前記超音波映像に設定する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＩＭＴ測定領域設定方法。
前記第１のサブセットは、前記血管の太さ（直径）を前記ピクセルの大きさで割って決定されることを特徴とする請求項７に記載のＩＭＴ測定領域設定方法。
前記第２のサブセットは、前記血管壁の厚さを前記ピクセルの大きさで割って決定されることを特徴とする請求項７に記載のＩＭＴ測定領域設定方法。
ＩＭＴ測定領域設定方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み出し可能記録媒体であって、前記方法は、
ａ）複数のピクセルと該ピクセルの複数の行とを含む超音波映像を作成する段階と、
ｂ）前記超音波映像の前記各行の前記ピクセルの強度値を算出して第１のグラフを形成する段階と、
ｃ）前記ピクセルの前記強度値を血管の太さ（直径）で割って前記超音波映像の前記行の第１のサブセット（ｓｕｂｓｅｔｓ）に対する第１の移動平均値を算出して、第２のグラフを形成する段階と、
ｄ）前記ピクセルの前記強度値を血管壁の厚さで割って前記超音波映像の前記行の第２のサブセットに対する第２の移動平均値を算出して、第３のグラフを形成する段階と、
ｅ）前記第２および第３のグラフから変曲点を検出する段階と、
ｆ）前記変曲点を用いて前記超音波映像にＩＭＴ測定領域を設定する段階と
を備えることを特徴とするコンピュータ読み出し可能記録媒体。
前記段階ｅ）は、
ｅ１）前記第２のグラフで傾きの符号が変わる複数の変曲点を検出する段階と、
ｅ２）前記第２のグラフの前記複数の変曲点のうち最小値を有する変曲点を第１の変曲点として選択する段階と、
ｅ３）前記第３のグラフで傾きの符号が変わる複数の変曲点を検出する段階と、
ｅ４）前記第３のグラフの前記複数の変曲点のうち最大値を有する変曲点を第２の変曲点として選択する段階と
を備えることを特徴とする請求項１４に記載のコンピュータ読み出し可能記録媒体。