JP2013188300A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】血管壁に付着したプラークを診断するにあたっての超音波診断装置に係る改良技術を提供する。
【解決手段】参照領域設定部３０は、画像データ内において、プラークを取り囲むように設定された表示参照領域を基準として、プラークの複数部位に解析参照領域を設定する。トラッキング処理部５０は、表示参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、画像データ内において、複数時相に亘って表示参照領域の位置をトラッキングする。移動量演算部６０は、解析参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、解析参照領域ごとにそれに対応した部位の時相間における移動量を算出する。画像形成部７０は、トラッキングされた表示参照領域の位置を基準として複数時相に亘ってプラークの全体的な表示位置を固定しつつ、プラークの複数部位の各々に対応した移動量を示した表示画像を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、血管壁に付着したプラークを診断する超音波診断装置に関する。

動脈硬化等の病変においては血管壁に付着したプラークが見られ、そのプラークの状態を診断するために超音波診断装置が利用されている。例えば、特許文献１には、不安定なプラーク内において、血流の拍動によってプラークの表面が上下に浮き沈みする遊動片（ジェリーフィッシュサイン）を明瞭に表示する画期的な発明が記載されている。

ところで、生体内において血管は拍動により動いており、血管壁に付着したプラークも血管と共に動いている。そのため、プラーク内の遊動片を検出する場合は、拍動による血管の動きと、プラーク内の遊動片の動きが重複し、遊動片の検出が不良となる。プラーク内の遊動片を検出する場合には、プラークが全体的に動かないことが検出の向上につながる。

また、プラーク内において遊動片などの可動部位を検出するためには、プラーク内の複数部位における動きの状態を平易に且つ的確に検出できることが望ましい。

特開２０１１−９８０１６号公報

本発明は、上述した背景技術に鑑みて成されたものであり、その目的は、血管壁に付着したプラークを診断するにあたっての超音波診断装置に係る改良技術を提供することにある。

上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、血管壁に付着したプラークを含む診断領域を対象として超音波を送受するプローブと、プローブを制御することにより診断領域から超音波の受信信号を得る送受信部と、受信信号に基づいて得られる診断領域に関する画像データ内において、プラークの全体を対象として設定された表示参照領域を基準として、プラークの複数部位の各々に対して解析参照領域を設定する参照領域設定部と、表示参照領域を利用してプラークの表示位置を調整しつつ、解析参照領域を利用して得られたプラークの各部位の移動量を示した表示画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。

上記装置において、診断領域に関する画像の好適な具体例は、プラークが付着した血管内の断層画像である。表示参照領域については、例えば、診断領域の画像を視認したユーザが画像内における表示参照領域の位置や大きさや形状を決定してもよいし、装置が画像内においてプラークを識別し、その識別結果に応じて、表示参照領域の位置や大きさや形状などを決定してもよい。解析参照領域については、例えば、表示参照領域内において複数の解析参照領域を設定することが望ましいものの、表示参照領域外の注目箇所に解析参照領域が設定されてもよい。また、表示参照領域内であっても、特に注目を必要としない箇所において解析参照領域を省略するようにしてもよい。

上記装置によれば、血管壁に付着したプラークを診断するにあたっての改良技術が提供される。例えば、プラークの全体を対象として設定された表示参照領域を基準として、プラークの複数部位の各々に対して解析参照領域が設定されるため、比較的簡易に且つ診断に適した解析参照領域を設定することができる。また、表示参照領域を利用してプラークの表示位置を調整しつつ、解析参照領域を利用して得られたプラークの各部位の移動量を示した表示画像が形成されるため、プラーク内の複数部位における動きの状態が比較的確認しやすくなり、また、その動きの状態を比較的高い精度で診断することが可能になる。

望ましい具体例において、前記参照領域設定部は、前記画像データ内において、プラークを全体的に取り囲むように表示参照領域を設定し、その表示参照領域内を複数の部分領域に分割して各部分領域を解析参照領域に設定する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、前記表示参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、前記画像データ内において複数時相に亘って表示参照領域の位置を追跡する追跡処理部と、前記解析参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、前記画像データ内において、解析参照領域ごとにそれに対応した部位の時相間における移動量を算出する移動量演算部と、をさらに有し、前記画像形成部は、追跡された表示参照領域の位置を基準として複数時相に亘ってプラークの全体的な表示位置を固定しつつ、プラークの複数部位の各々に対応した移動量を示した表示画像を形成する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記移動量演算部は、解析参照領域ごとにそれに対応した部位の時相間における移動のベクトル量を算出し、前記画像形成部は、プラークの複数部位の各々に対応した移動のベクトル量を矢印で示した表示画像を形成する、ことを特徴とする。

また、上記目的にかなう好適なプログラムは、血管壁に付着したプラークを含む診断領域に関する超音波の画像データ内において、プラークの全体を対象として設定された表示参照領域を基準として、プラークの複数部位の各々に対して解析参照領域を設定する参照領域設定機能と、表示参照領域を利用してプラークの表示位置を調整しつつ、解析参照領域を利用して得られたプラークの各部位の移動量を示した表示画像を形成する画像形成機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする。

上記プログラムは、例えば、ディスクやメモリなどのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体を介してコンピュータに提供される。もちろん、インターネット等の電気通信回線を介して上記プログラムがコンピュータに提供されてもよい。

本発明により、血管壁に付着したプラークを診断するにあたっての超音波診断装置に係る改良技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、比較的簡易に且つ診断に適した解析参照領域を設定することができる。また、プラーク内の複数部位における動きの状態が比較的確認しやすくなり、その動きの状態を比較的高い精度で診断することが可能になる。

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。 表示参照領域と表示画像の具体例を示す図である。 解析参照領域の具体例を示す図である。 プラークの各部位の移動量を示した表示画像の具体例を示す図である。

図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置（本超音波診断装置）の全体構成図である。プローブ１０は、例えば頚動脈などの血管壁に付着したプラークを含む診断領域に超音波を送波し、その診断領域から反射される超音波を受波する。プローブ１０は、超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部１２によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が診断領域から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部１２へ出力され、送受信部１２が受信ビームを形成する。

送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力することにより、超音波の送信ビームを形成してその送信ビームを走査する。また、送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々から得られる受信信号に対して整相加算処理などを施すことにより、走査される送信ビームに対応した受信ビームを形成し、受信ビームに沿って得られるエコーデータ（受信信号）を出力する。

画像データ記憶部２０には、複数時相に亘って得られるエコーデータ（受信信号）が記憶される。つまり、画像データ記憶部２０には、例えば、血管壁にプラークが付着した血管内の断層画像（Ｂモード画像）に関する画像データが、各フレームごとに（各時相ごとに）複数フレームに亘って記憶される。

画像データ記憶部２０に記憶された断層画像の画像データは、各フレームごとに次々に参照領域設定部３０に出力される。また、画像データ記憶部２０に記憶された画像データは、各フレームごとに次々に画像形成部７０に出力され、画像形成部７０がその画像データに対応した断層画像を形成し、その断層画像がモニタなどの表示部８０に表示される。

参照領域設定部３０は、断層画像の画像データ内に参照領域を設定する。参照領域設定部３０は、まず、プラークの全体を対象として表示参照領域を設定する。参照領域設定部３０は、例えば、操作デバイス４０を介して入力されるユーザ操作に応じて、表示参照領域を設定する。ユーザは、例えば表示部８０に映し出される断層画像を見ながら、所望の位置に表示参照領域が設定されるように、操作デバイス４０を操作する。なお、参照領域設定部３０が断層画像内の画像状態を解析し、比較的輝度の大きいプラークの画像部分を認識して、プラークの全体を対象として表示参照領域を設定してもよい。

表示参照領域が設定されると、トラッキング処理部５０は、表示参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、画像データ内において複数時相に亘って表示参照領域の位置をトラッキング（追跡処理）する。そして、画像形成部７０は、トラッキングされた表示参照領域の位置を基準として複数時相に亘ってプラークの全体的な表示位置を固定しつつ、複数時相に亘る断層画像による動画の表示画像を形成し、その動画の表示画像が表示部８０に表示される。

図２は、表示参照領域と表示画像の具体例を示す図である。図２（１）は、複数時相のうちの１つに対応したフレーム１における画像データと表示画像を示しており、図２（２）は、フレーム１の後の時相（例えばフレーム１の直後の時相）に対応したフレーム２における画像データと表示画像を示している。

図２において、画像データ領域は、超音波ビームが走査されてエコーデータが収集される走査領域の全域に対応しており、この画像データ領域内の画像データが画像データ記憶部２０（図１）に記憶される。画像データ内には、血管壁Ｖの画像部分と血管壁Ｖに付着したプラークＰの画像部分が含まれている。

生体内において血管は拍動などにより動いており、従って、プラークＰも全体的に血管壁Ｖと共に動いている。そのため、例えば、被検者の体表に対してプローブ１０（図１）を固定した状態で、血管を含んだ診断領域内から、複数時相に亘ってエコーデータを収集し、複数フレームに亘る断層画像の動画を得ると、その動画像内において血管壁Ｖと共にプラークＰが全体的に動いてしまう。そのため、例えば図２に例示するように、画像データ内において、血管壁Ｖとそれに付着したプラークＰが、フレーム１の位置からフレーム２の位置に移動してしまう。

そこで、本超音波診断装置においては、プラークＰの全体的な移動に対応するために、表示参照領域３２が利用される。参照領域設定部３０（図１）は、ある時相に対応した画像データ、例えば図２（１）に示すフレーム１の画像データ内に表示参照領域３２を設定する。表示参照領域３２は、例えば、診断対象となるプラークＰを全体的に取り囲むように設定される。なお、図２においては矩形の表示参照領域３２を示しているが、表示参照領域３２の形状は、その他の多角形や円形や楕円形などでもよい。

表示参照領域３２が設定されると、トラッキング処理部５０（図１）は、表示参照領域３２をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、画像データ内において複数時相に亘って表示参照領域３２の位置をトラッキングする。例えば、図２（１）に示すフレーム１の画像データ内に表示参照領域３２が設定されると、トラッキング処理部５０は、フレーム１の表示参照領域３２内の画像データに、最も類似する（パターンがマッチする）画像部分を、フレーム２の画像データ内において探索する。これにより、例えば、図２（２）に示すように、フレーム２の画像データ内において表示参照領域３２の位置が特定される。表示参照領域３２の位置のトラッキングは、フレーム２以降においても複数フレームに亘って継続される。

なお、複数フレームに亘るトラッキングにおいては、表示参照領域３２の初期位置（フレーム１）における画像データをテンプレートとして利用し続けてもよいし、表示参照領域３２の移動位置が特定される度に、その特定されたフレーム内における表示参照領域３２の位置における画像データを新たなテンプレートに更新してもよい。また、表示参照領域３２に対応した画像部分を画像データ内で探索する際には、探索対象となるフレーム内の全域（画像データ領域の全域）が探索されてもよいし、探索対象となるフレーム内に、移動前の表示参照領域３２の位置に応じてサーチエリアが設定され、そのサーチエリア内で探索が行われてもよい。

複数の時相に亘って表示参照領域３２がトラッキングされると、画像形成部７０（図１）は、トラッキングされた表示参照領域３２の位置を基準として複数時相に亘ってプラークＰの全体的な表示位置を固定しつつ、複数時相に亘る断層画像を形成する。例えば、図２（１）に示すように、フレーム１の画像データ内から、表示参照領域３２を含む表示領域内の画像データが取り出され、その表示領域内の画像データから、フレーム１の表示画像が形成される。同様に、図２（２）に示すように、フレーム２の画像データ内から、表示参照領域３２を含む表示領域内の画像データが取り出され、その表示領域内の画像データから、フレーム２の表示画像が形成される。その際に、複数フレームに亘って、表示領域内における表示参照領域３２の位置は固定とされる。

これにより、図２に例示するように、フレーム１とフレーム２の表示画像内において表示参照領域３２の位置が固定され、プラークＰの全体的な表示位置も固定される。なお、プラークＰの全体的な表示位置は固定とされるものの、プラークＰの各部における部分的な動きは動画像に反映される。

図１に戻り、参照領域設定部３０は、さらに、表示参照領域を基準として、プラークの複数部位の各々に対して解析参照領域を設定する。解析参照領域が設定されると、移動量演算部６０は、解析参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、画像データ内において、解析参照領域ごとにそれに対応した部位の時相間における移動量を算出する。そして、画像形成部７０は、前述のように表示参照領域を利用してプラークの表示位置を固定しつつ、さらに、解析参照領域を利用して得られたプラークの各部位の移動量を示した表示画像を形成する。

図３は、解析参照領域の具体例を示す図であり、図３には、画像データ内における血管壁Ｖの画像部分と血管壁Ｖに付着したプラークＰの画像部分が示されている。図２を利用して説明したように、診断対象となるプラークＰを全体的に取り囲むように表示参照領域３２が設定される。参照領域設定部３０（図１）は、設定された表示参照領域３２を基準として、プラークＰに対して複数の解析参照領域３４を設定する。

例えば、図３に示すように、表示参照領域３２内が複数の部分領域に分割され、それら複数の部分領域が複数の解析参照領域３４とされる。なお、図３においては、互いに隣接する解析参照領域３４同士の間に隙間を設けているが、隙間を設けずに解析参照領域３４を設定してもよい。また、表示参照領域３２と解析参照領域３４の間においても、隙間を設けてもよいし隙間が無くてもよい。また、表示参照領域３２の外において注目箇所に解析参照領域３４が設定されてもよいし、表示参照領域３２内であっても、特に注目を必要としない箇所において解析参照領域３４を省略するようにしてもよい。また。図３においては矩形の解析参照領域３４を示しているが、解析参照領域３４の形状は、その他の多角形や円形や楕円形などでもよい。

解析参照領域３４が設定されると、移動量演算部６０（図１）は、解析参照領域３４をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、画像データ内において、解析参照領域３４ごとにそれに対応した部位の時相間における移動量を算出する。

例えば、フレーム１の画像データ内に解析参照領域３４が設定されると、移動量演算部６０は、フレーム１の解析参照領域３４内の画像データに、最も類似する（パターンがマッチする）画像部分を、フレーム２の画像データ内において探索する。これにより、解析参照領域３４ごとに、フレーム２の画像データ内において、その解析参照領域３４の移動位置が特定される。そして、解析参照領域３４ごとに、そのｘ軸方向（横方向）とｙ軸方向（縦方向）の移動距離が算出される。つまり、解析参照領域３４に対応した部位の移動量がｘ軸方向とｙ軸方向の２次元のベクトル量として算出される。なお、移動量は、互いに隣接するフレーム間において算出されてもよいし、例えばユーザによって指定されたフレーム数だけ離れたフレーム間において算出されてもよい。

こうして、フレーム間において移動量が算出されると、さらに次のフレーム間以降においても移動量が次々に算出される。なお、次々に移動量を算出する際には、移動前の起点となるフレーム内において特定された表示参照領域３２に応じて、解析参照領域３４も更新される。例えば、図２に示すフレーム１とフレーム２との間において移動量を算出する場合には、フレーム１の表示参照領域３２を基準として複数の解析参照領域３４が設定され、フレーム２の画像データ内で、各解析参照領域３４の移動先が探索される。続いて、例えば、図２に示すフレーム２と図示しないフレーム３との間において移動量を算出する場合には、フレーム２において特定された表示参照領域３２を基準として複数の解析参照領域３４が設定され、図示しないフレーム３の画像データ内で、各解析参照領域３４の移動先が探索される。

なお、解析参照領域３４の移動量には、表示参照領域３２の移動量成分、つまりプラークＰの全体的な移動量成分が含まれていてもよいし、表示参照領域３２の移動量に基づいて、プラークＰの全体的な移動量成分を差し引いて、解析参照領域３４の移動量を算出してもよい。

複数の解析参照領域３４の各々についての移動量が算出されると、画像形成部７０（図１）は、図２を利用して説明したようにプラークＰの表示位置を固定しつつ、さらに、解析参照領域３４を利用して得られたプラークＰの各部位の移動量を示した表示画像を形成する。

図４は、プラークの各部位の移動量を示した表示画像の具体例を示す図である。画像形成部７０（図１）は、各解析参照領域３４の移動量、つまり２次元のベクトル量を矢印で示すことにより、図４に示す表示画像を形成する。図４において、プラークＰや血管壁Ｖ上に重ねて示される複数の矢印が、図３に示す複数の解析参照領域３４の移動量に対応している。例えば、解析参照領域３４ごとに算出されたｘ軸方向の移動量とｙ軸方向の移動量に応じて、その解析参照領域３４に関する矢印の方向と長さが設定される。つまり、矢印の方向により移動の方向が示され、矢印の長さにより移動の大きさ（移動距離）が示される。また、各矢印の起点は、例えばその矢印に対応した解析参照領域３４の中心とされる。なお、解析参照領域３４の中心における画素の輝度が、閾値よりも小さい場合には、その画素がプラークＰではないと判断して、矢印を表示させないようにしてもよい。

また、複数の矢印を示すにあたって、矢印の向きに応じて矢印の表示態様を異ならせてもよい。例えば、画像データ内においてｘ軸の正方向（右方向）の成分をもつ矢印と、ｘ軸の負方向（左方向）の成分をもつ矢印を、互いに異なる色などにより区別して表示するようにしてもよい。これにより、図４に例示するように、他とは異なる方向の成分をもった矢印Ａが、例えば色の相違により容易に識別され、この矢印Ａの部位においてプラークＰの動きが特異であることが明瞭に示される。また、プラークＰの各部位に、移動の方向に応じた色付け処理を施して、矢印の表示を省略するようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態である超音波診断装置について説明したが、例えば、図２から図４を利用して詳述した処理の一部または全てに対応したプログラムにより、図１に示した画像データ記憶部２０と参照領域設定部３０とトラッキング処理部５０と移動量演算部６０と画像形成部７０の機能の一部または全てをコンピュータで実現し、そのコンピュータを超音波画像処理装置として機能させてもよい。

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。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１０ プローブ、１２ 送受信部、２０ 画像データ記憶部、３０ 参照領域設定部、５０ トラッキング処理部、６０ 移動量演算部、７０ 画像形成部、８０ 表示部。

Claims (5)

1. 血管壁に付着したプラークを含む診断領域を対象として超音波を送受するプローブと、
   プローブを制御することにより診断領域から超音波の受信信号を得る送受信部と、
   受信信号に基づいて得られる診断領域に関する画像データ内において、プラークの全体を対象として設定された表示参照領域を基準として、プラークの複数部位の各々に対して解析参照領域を設定する参照領域設定部と、
   表示参照領域を利用してプラークの表示位置を調整しつつ、解析参照領域を利用して得られたプラークの各部位の移動量を示した表示画像を形成する画像形成部と、
   を有する、
   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、
   前記参照領域設定部は、前記画像データ内において、プラークを全体的に取り囲むように表示参照領域を設定し、その表示参照領域内を複数の部分領域に分割して各部分領域を解析参照領域に設定する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
   前記表示参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、前記画像データ内において複数時相に亘って表示参照領域の位置を追跡する追跡処理部と、
   前記解析参照領域をテンプレートとしたパターンマッチング処理により、前記画像データ内において、解析参照領域ごとにそれに対応した部位の時相間における移動量を算出する移動量演算部と、
   をさらに有し、
   前記画像形成部は、追跡された表示参照領域の位置を基準として複数時相に亘ってプラークの全体的な表示位置を固定しつつ、プラークの複数部位の各々に対応した移動量を示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。
4. 請求項３に記載の超音波診断装置において、
   前記移動量演算部は、解析参照領域ごとにそれに対応した部位の時相間における移動のベクトル量を算出し、
   前記画像形成部は、プラークの複数部位の各々に対応した移動のベクトル量を矢印で示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。
5. 血管壁に付着したプラークを含む診断領域に関する超音波の画像データ内において、プラークの全体を対象として設定された表示参照領域を基準として、プラークの複数部位の各々に対して解析参照領域を設定する参照領域設定機能と、
   表示参照領域を利用してプラークの表示位置を調整しつつ、解析参照領域を利用して得られたプラークの各部位の移動量を示した表示画像を形成する画像形成機能と、
   をコンピュータに実現させる、
   ことを特徴とするプログラム。

Images