JP2016036452A - Ultrasonic diagnostic device, image processing method and image processing program of the same - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device, image processing method and image processing program of the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic diagnostic device which can detect the bone surface and articular cavity region highly accurately without pattern matching in an ultrasonic image obtained by imaging a joint portion.SOLUTION: An ultrasonic diagnostic device comprises a component specification part which detects one or more characteristic lines from an ultrasonic image by associating a first specific pixel whose pixel position in the second direction is N (N is an integer equal to or greater than 1) with a second specific pixel whose pixel position in the second direction is N+1 when the luminance of the second specific pixel is larger and the first specific pixel and the second specific pixel come close to each other in the case where the depth direction of a subject substantially vertical to the subject surface is defined as the first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as the second direction in the ultrasonic image, specifies which characteristic line indicates the boundary between the components on the basis of the order in the first direction of the characteristic lines, and specifies a pixel portion indicated by the boundary of each component.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波の送受信を行う超音波プローブを被検者の体表面、特に四肢関節に当接させて超音波診断を行う超音波診断装置、超音波画像解析方法及びそのプログラムに関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic image analysis method, and a program thereof for performing ultrasonic diagnosis by bringing an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves into contact with a body surface of a subject, particularly a limb joint. is there.

近年関節リウマチをはじめとする関節炎の疾患活動性の評価に超音波診断装置を用いることが一般的になりつつある。疾患活動性の評価にはBモード画像とパワードプラ画像が主に用いられており、Bモード画像では滑膜肥厚や滑液貯留、骨びらんを、パワードプラ画像では滑膜の炎症を観察することができる。
加えて、超音波画像を用いてこれらの疾患活動性をグレード別に判定する方法が提案されている。パワードプラ画像を用いて炎症の程度をグレード化する場合、観測される血流信号が肥厚した滑膜領域のうちどれだけの割合を占めているかでグレードを判定する。
In recent years, it has become common to use an ultrasonic diagnostic apparatus for evaluating the disease activity of arthritis including rheumatoid arthritis. B-mode images and power Doppler images are mainly used to evaluate disease activity. Syndrome thickening, synovial fluid retention, and bone erosion are observed on B-mode images, and inflammation of the synovium is observed on power Doppler images. Can do.
In addition, a method has been proposed in which these disease activities are determined by grade using ultrasonic images. When the degree of inflammation is graded using a power Doppler image, the grade is determined based on how much the observed blood flow signal occupies the thickened synovial region.

疾患活動性を超音波画像の所見から客観的に定量化するためには、検査者の主観を含むユーザ操作をできるだけ排除し、一定の基準に沿って定量化することが好ましい。例えば、非特許文献1では、肥厚した滑膜を含む関節腔を超音波画像上にてフリーハンドでトレースし、このトレースした領域に占める血流信号の占有率を定量評価値として算出することが提案されている。しかしながら、検査者に関節腔をフリーハンドでトレースさせると、同一の超音波画像から関節腔をトレースしても検査者によって、また、同一の検査者でもトレースした時によって、トレース結果にばらつきが生じる。結果として定量化された血流信号の占有率に検査者の主観によるばらつきが生じることになる。   In order to objectively quantify the disease activity from the findings of the ultrasonic image, it is preferable to eliminate the user operation including the subjectivity of the examiner as much as possible, and to quantify according to a certain standard. For example, in Non-Patent Document 1, a joint space including a thickened synovium can be traced freehand on an ultrasound image, and the occupancy rate of a blood flow signal in the traced region can be calculated as a quantitative evaluation value. Proposed. However, when the examiner traces the joint cavity freehand, the trace result varies depending on the examiner even if the joint cavity is traced from the same ultrasonic image, and also when the same examiner traces the joint cavity. . As a result, the quantified blood flow signal occupancy varies depending on the subjectivity of the examiner.

上記課題を解決するために、例えば特許文献1では骨表面を特定してから関節腔領域を切り出し、関節腔領域を解析することにより疾患活動性を客観的に定量化する方法が提案されている。この方法によれば、検査者の主観を排除するとともに、血流信号だけでなく、骨皮質の破壊、軟骨の損傷による関節の狭小化、滑膜肥厚に伴う関節包の伸展等の画像所見を定量評価することができる。   In order to solve the above problems, for example, Patent Document 1 proposes a method for objectively quantifying disease activity by identifying a bone surface and then cutting out a joint cavity region and analyzing the joint cavity region. . According to this method, not only the examiner's subjectivity is excluded, but also not only blood flow signals but also image findings such as destruction of bone cortex, joint narrowing due to cartilage damage, joint capsule extension due to synovial thickening, etc. It can be quantitatively evaluated.

特開2013−056156号公報JP 2013-056156 A

小池隆夫、「超音波検査法を用いた関節リウマチの新しい診療」、P40−43、メディカルレビュー社、2010年3月10日Takao Koike, “New medical treatment of rheumatoid arthritis using ultrasonography”, P40-43, Medical Review, March 10, 2010

しかしながら、疾患活動性をより客観的に定量化するためには、骨表面、関節腔領域等の関節部位の構成要素の検出精度を向上させることが重要である。従来、このような構成要素の境界の検出は、輝度に対して閾値を設定する、輝度に対して構成要素の境界と略直交する向きに微分や2次微分を用いたエッジ検出技術が用いられている。しかしながら、このような手法では、関節部位のように多数の構成要素が存在する場所では、複数の境界が一体となった単一の線画として取得されるため、各構成要素を特定するためにはパターンマッチング等を行い、各エッジがどの構成要素の境界に対応するか判断する必要がある。そのため、必ずしも適正なパターンが存在するとは限らず、構成要素が特定できない事態や、構成要素と他の構成要素との境界位置の誤認識などが発生しうる。   However, in order to more objectively quantify disease activity, it is important to improve the detection accuracy of components of joint sites such as bone surfaces and joint cavity regions. Conventionally, the detection of such a boundary between components uses an edge detection technique that sets a threshold value for luminance and uses differentiation or secondary differentiation in a direction substantially orthogonal to the boundary of the component with respect to luminance. ing. However, in such a method, in a place where there are a large number of components, such as a joint part, a plurality of boundaries are acquired as a single line drawing, so in order to specify each component It is necessary to determine which component boundary each edge corresponds to by performing pattern matching or the like. For this reason, an appropriate pattern does not necessarily exist, and a situation in which a component cannot be specified or a misrecognition of a boundary position between the component and another component may occur.

本発明は、関節部位を構成する各構成要素を正確に特定可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the ultrasonic diagnosing device which can pinpoint each component which comprises a joint site | part correctly.

本発明の一態様に係る超音波診断装置は、関節部位を撮像した超音波画像から、前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置であって、超音波画像を取得して前記画像部分を特定する画像処理回路を備え、前記画像処理回路は、超音波画像を取得する超音波画像取得部と、前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する構成要素特定部とを備えることを特徴とする。   An ultrasonic diagnostic apparatus according to an aspect of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus that identifies an image portion indicating a component of a joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part, and acquires an ultrasonic image. An image processing circuit for specifying the image portion, and the image processing circuit includes an ultrasonic image acquisition unit that acquires an ultrasonic image, and a depth of the subject substantially perpendicular to the subject surface in the ultrasonic image. A first specific pixel in which a pixel position in the second direction is N (N is an integer equal to or greater than 1), where the direction is a first direction and a direction orthogonal to the first direction is a second direction; Associating the second specific pixel whose pixel position in the direction is N + 1 with respect to the second direction when the luminance of the second specific pixel is large and the first specific pixel and the second specific pixel are close to each other The ultrasonic image can be obtained by performing at all pixel positions of One or more feature lines are detected, and which one of the feature lines indicates the boundary between the component elements is identified based on the order of the feature lines in the first direction, and the boundary of each component element is indicated And a component specifying unit that specifies an image portion.

上記の構成によれば、構成要素の境界を示す特徴線がそれぞれ独立した形式で検出できるため、複数の特徴線の集合を各構成要素の境界を対応付けるためのパターンマッチングの必要がない。そのため、構成要素の境界線がいずれかの特徴線に対応しており、特徴線の形状にかかわらず、構成要素と他の構成要素との境界を正確に検出できる。また、仮に関節部位を示す画像部分の形状が一般的な関節部位を示す画像の形状と大きく異なっていても、深さ方向における各構成要素の順序は変わらないため、構成要素の取り違えをすることなく、正確に各構成要素を特定することが可能となる。   According to the above configuration, the feature lines indicating the boundaries of the component elements can be detected in an independent format, so that there is no need for pattern matching for associating a set of a plurality of feature lines with the boundaries of the component elements. Therefore, the boundary line of the component corresponds to one of the feature lines, and the boundary between the component and the other component can be accurately detected regardless of the shape of the feature line. In addition, even if the shape of the image part showing the joint part is significantly different from the shape of the image showing the general joint part, the order of the constituent elements in the depth direction does not change, so the constituent elements are mistaken. Therefore, each component can be accurately specified.

実施の形態に係る超音波診断装置のブロック図。1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment. 関節の概略の示した図。The figure which showed the outline of the joint. (a)関節を撮像した超音波画像の一例を示す図。(b)リウマチに罹患した関節を撮像した超音波画像の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of the ultrasonic image which imaged the joint. (B) The figure which shows an example of the ultrasonic image which imaged the joint which suffered from rheumatism. 実施の形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the ultrasonic diagnosing device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る超音波診断装置における構成要素の特定動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the specific operation | movement of the component in the ultrasound diagnosing device which concerns on embodiment. (a)関節を撮像した超音波画像における骨表面を示す図。(b)関節を撮像した超音波画像においてエッジの分類を示す図。(A) The figure which shows the bone surface in the ultrasonic image which imaged the joint. (B) The figure which shows the classification | category of the edge in the ultrasonic image which imaged the joint. 実施の形態に係る動的計画法を用いたエッジ検出の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement of the edge detection using the dynamic programming which concerns on embodiment. (a)関節を撮像した超音波画像において検出されたエッジを示す図。(b)実施の形態に係る動的計画法を用いたエッジ検出の一例を示す図。(c)実施の形態に係る動的計画法を用いたエッジ検出におけるValue値の例。(d)実施の形態に係る動的計画法を用いたエッジ検出の一例を示す図。(e)実施の形態に係る動的計画法を用いたエッジ検出におけるValue値の例。(A) The figure which shows the edge detected in the ultrasonic image which imaged the joint. (B) The figure which shows an example of the edge detection using the dynamic programming which concerns on embodiment. (C) Example of Value value in edge detection using dynamic programming according to the embodiment. (D) The figure which shows an example of the edge detection using the dynamic programming which concerns on embodiment. (E) Example of Value value in edge detection using the dynamic programming according to the embodiment. 実施の形態に係るエッジの分類動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the classification | category operation | movement of the edge which concerns on embodiment. (a)実施の形態に係る滑膜の特定の一例を示す図。(b)実施の形態に係る滑膜の特定の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of specific of the synovium which concerns on embodiment. (B) The figure which shows an example of specific of the synovium which concerns on embodiment. 超音波画像において骨表面のエッジを示す図。The figure which shows the edge of the bone surface in an ultrasonic image. (a)実施の形態に係る関節の特定の一例を示す図。(b)実施の形態に係る関節の特定の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of specification of the joint which concerns on embodiment. (B) The figure which shows an example of specification of the joint which concerns on embodiment. 実施の形態に係る関節包の特定の一例を示す図。The figure which shows an example of specification of the joint capsule which concerns on embodiment. 実施の形態に係る超音波診断装置における疾患活動性の定量化動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the quantification operation | movement of the disease activity in the ultrasound diagnosing device which concerns on embodiment. 関節を撮像した超音波画像における骨びらんを示す図。The figure which shows the bone erosion in the ultrasonic image which imaged the joint. (a)実施の形態に係る骨びらんの検出を示す図。(b)骨びらんの検出のために用いる一階差分の概念図。(c)骨びらんの検出の動作を示す図。(A) The figure which shows the detection of the bone erosion which concerns on embodiment. (B) The conceptual diagram of the first-order difference used for the detection of bone erosion. (C) The figure which shows the operation | movement of a bone erosion detection. (a)実施の形態に係る骨表面の定量化を示す図。(b)実施の形態に係る骨表面の定量化を示す図。(A) The figure which shows quantification of the bone surface which concerns on embodiment. (B) The figure which shows quantification of the bone surface which concerns on embodiment. (a)実施の形態に係る骨表面の定量化を示す図。(b)実施の形態に係る骨びらんの定量化を示す図。(A) The figure which shows quantification of the bone surface which concerns on embodiment. (B) The figure which shows quantification of the bone erosion which concerns on embodiment. (a)実施の形態に係る関節包の定量化の一例を示す図。(b)実施の形態に係る関節包の定量化の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of quantification of the joint capsule which concerns on embodiment. (B) The figure which shows an example of quantification of the joint capsule which concerns on embodiment. (a)変形例に係る関節腔領域の特定の一例を示す図。(b)変形例に係る関節腔領域の特定の一例を示す図。(c)変形例に係る関節腔領域の特定の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of specification of the joint cavity area | region which concerns on a modification. (B) The figure which shows an example of specification of the joint cavity area | region which concerns on a modification. (C) The figure which shows an example of specification of the joint cavity area | region which concerns on a modification. (a)実施の形態に係る関節腔領域の定量化の一例を示す図。(b)実施の形態に係る関節腔領域の定量化の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of quantification of the joint cavity area | region which concerns on embodiment. (B) The figure which shows an example of quantification of the joint cavity area | region which concerns on embodiment. 実施の形態に係る関節腔領域の定量化の一例を示す図。The figure which shows an example of quantification of the joint cavity area | region which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る超音波診断装置20の構成を示すブロック図である。超音波診断装置20は、超音波送受信部21、超音波画像生成部22、記憶部23、エッジ検出部24、構成要素特定部25、病態解析部26、制御部27、画面生成部28を含む。超音波画像生成部22、記憶部23、エッジ検出部24、構成要素特定部25は、画像処理回路として1ブロックの回路として構成される。なお、超音波送受信部21、病態解析部26、制御部27、画面生成部28は画像処理回路とは別の回路として構成される。これらは、必要に応じて、画像処理回路の内部構成としても構わない。超音波プローブ11、入力部31、表示部32は超音波診断装置20に外部から接続される構成である。これらは、必要に応じて、超音波診断装置20に含めた構成としても構わない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 20 according to the present embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 20 includes an ultrasonic transmission / reception unit 21, an ultrasonic image generation unit 22, a storage unit 23, an edge detection unit 24, a component identification unit 25, a pathological condition analysis unit 26, a control unit 27, and a screen generation unit 28. . The ultrasonic image generation unit 22, the storage unit 23, the edge detection unit 24, and the component specifying unit 25 are configured as a one-block circuit as an image processing circuit. The ultrasonic transmission / reception unit 21, the pathological condition analysis unit 26, the control unit 27, and the screen generation unit 28 are configured as a circuit different from the image processing circuit. These may be the internal configuration of the image processing circuit as necessary. The ultrasonic probe 11, the input unit 31, and the display unit 32 are configured to be connected to the ultrasonic diagnostic apparatus 20 from the outside. These may be included in the ultrasonic diagnostic apparatus 20 as necessary.

超音波プローブ11は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などからなる振動素子が一列に配置された振動素子アレイを備える、リニア型プローブである。超音波プローブ11は、超音波送受信部21で生成された超音波送信信号を送信超音波に変換して被検体に送出する。送出された送信超音波は、被検体である生体内の、関節部位の構成要素間の音響インピーダンスの差が存在する部分において反射される。この時、音響インピーダンスの差が顕著であるほど、反射する超音波のエネルギーも大きくなる。   The ultrasonic probe 11 is a linear probe including a vibration element array in which vibration elements made of PZT (lead zirconate titanate) or the like are arranged in a line. The ultrasonic probe 11 converts the ultrasonic transmission signal generated by the ultrasonic transmission / reception unit 21 into a transmission ultrasonic wave and sends it to the subject. The transmitted transmission ultrasonic wave is reflected at a portion where there is a difference in acoustic impedance between the components of the joint site in the living body that is the subject. At this time, the greater the difference in acoustic impedance, the greater the energy of the reflected ultrasonic waves.

反射された反射超音波は、超音波プローブ11で受信される。超音波プローブ11で受信された超音波は超音波受信信号として超音波送受信部21に入力される。超音波送受信部21は、整相加算によるビームフォーミングを行い、整相加算後の超音波受信信号を音響線信号として、超音波の1度の送受信に係る走査線の単位で超音波画像生成部22に出力する。   The reflected ultrasonic waves that have been reflected are received by the ultrasonic probe 11. The ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 11 is input to the ultrasonic transmission / reception unit 21 as an ultrasonic reception signal. The ultrasonic transmission / reception unit 21 performs beam forming by phasing addition, and uses the ultrasonic reception signal after phasing addition as an acoustic line signal, and an ultrasonic image generation unit in units of scanning lines related to one transmission / reception of ultrasonic waves. 22 to output.

超音波画像生成部22は、超音波送受信部21から入力された音響線信号を集計し、包絡線検波、対数圧縮などを行って輝度データに変換するとともに、走査線の位置と深さとを直交座標に変換して、超音波画像を生成する。超音波画像生成部22で生成された超音波画像は記憶部23で一時的に記憶される。
記憶部23は、超音波画像や後述する構成要素の特定情報、疾患活動性を一時的に記憶している記憶装置であり、例えば、RAMや、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブなどで構成される。
The ultrasonic image generation unit 22 aggregates the acoustic line signals input from the ultrasonic transmission / reception unit 21, performs envelope detection, logarithmic compression, and the like to convert to luminance data, and orthogonalizes the position and depth of the scanning line. Convert to coordinates to generate an ultrasound image. The ultrasonic image generated by the ultrasonic image generation unit 22 is temporarily stored in the storage unit 23.
The storage unit 23 is a storage device that temporarily stores an ultrasound image, component element specific information described later, and disease activity, and includes, for example, a RAM, a flash memory, a hard disk drive, and the like.

入力部31は、検査者が検査者名、患者名、超音波診断装置の設定情報を入力するための構成であり、例えば、キーボード、トラックボール、ペンタブレット等の入力デバイスで構成される。また、例えば、後述する表示部32と一体のタッチパネル等であってもよい。
エッジ検出部24は、記憶部23に記憶されている超音波画像を読み出し、画像内のエッジを検出する。検出されたエッジは、関節部位の構成要素を示す画像部分(以下、単に「構成要素」と表記する)を超音波画像から特定するために用いられる。
The input unit 31 is a configuration for an inspector to input an inspector name, a patient name, and setting information of an ultrasonic diagnostic apparatus, and includes an input device such as a keyboard, a trackball, and a pen tablet. Further, for example, a touch panel integrated with a display unit 32 described later may be used.
The edge detection unit 24 reads the ultrasonic image stored in the storage unit 23 and detects an edge in the image. The detected edge is used to identify an image portion (hereinafter simply referred to as “component”) indicating a component of the joint part from the ultrasonic image.

構成要素特定部25は、エッジ検出部24が検出したエッジを用いて、超音波画像内の各構成要素を特定する。具体的には、関節部を撮像した超音波画像から、骨表面、関節位置、関節腔領域、滑膜のそれぞれを示す画像部分(以下、それぞれを単に「骨表面」、「関節位置」、「関節腔領域」、「滑膜」と表記する)を特定する。
病態解析部26は、構成要素特定部25が特定した超音波画像の各構成要素を解析し、リウマチの病態の疾患活動性を定量的に評価する。
The component specifying unit 25 specifies each component in the ultrasonic image using the edge detected by the edge detection unit 24. Specifically, from an ultrasound image obtained by imaging a joint portion, image portions indicating bone surfaces, joint positions, joint cavity regions, and synovial membranes (hereinafter referred to simply as “bone surfaces”, “joint positions”, “ “Joint cavity area” and “synovial membrane”).
The pathological condition analysis unit 26 analyzes each structural element of the ultrasonic image specified by the structural element specifying part 25 and quantitatively evaluates the disease activity of the pathological condition of rheumatism.

制御部27は、入力部31を介してユーザが入力した設定情報を、記憶部23に記憶されている超音波画像と対応付けて保持する。また、構成要素特定部25が特定した超音波画像の各構成要素、病態解析部26による疾患活動性の評価結果をそれぞれ取得し、設定情報とともに画面生成部28に通知する。
画面生成部28は、記憶部23に記憶されている超音波画像を読み出す。また、画面生成部28は、入力部31から入力された検査者名、患者名、時間情報、超音波診断装置の設定情報と、病態解析部26による疾患活動性の評価結果とを制御部27から受け取り、読み出した超音波画像に重畳して、表示部32に出力する。
The control unit 27 holds the setting information input by the user via the input unit 31 in association with the ultrasonic image stored in the storage unit 23. In addition, each component of the ultrasound image specified by the component specifying unit 25 and the evaluation result of the disease activity by the pathological condition analysis unit 26 are acquired and notified to the screen generation unit 28 together with the setting information.
The screen generation unit 28 reads out an ultrasonic image stored in the storage unit 23. In addition, the screen generation unit 28 controls the examiner name, patient name, time information, setting information of the ultrasonic diagnostic apparatus input from the input unit 31, and the evaluation result of the disease activity by the pathological condition analysis unit 26. Are superimposed on the read ultrasonic image and output to the display unit 32.

表示部32は、画面生成部28が生成した画像を検査者に提示するモニタであり、例えば、液晶ディスプレイである。
超音波送受信部21、超音波画像生成部22、エッジ検出部24、構成要素特定部25、病態解析部26、制御部27、画面生成部28はそれぞれ、例えば、メモリと、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphic Processing Unit)などのプログラマブルデバイスとソフトウェア、あるいは、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Ingegrated Circuit)などのハードウェアにより実現される。
The display unit 32 is a monitor that presents the image generated by the screen generation unit 28 to the examiner, and is a liquid crystal display, for example.
For example, the ultrasonic transmission / reception unit 21, the ultrasonic image generation unit 22, the edge detection unit 24, the component specifying unit 25, the pathological condition analysis unit 26, the control unit 27, and the screen generation unit 28 each include, for example, a memory and a CPU (Central Processing Unit). ) And GPU (Graphic Processing Unit), or hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array) and ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

<測定対象>
本実施の形態における主な被検体の測定対象は関節である。関節の一例として手指関節の概略を図2に示す。図2に示すように、関節は、骨111、骨121、軟骨112、軟骨122、滑膜130、関節包140からなる。骨111と骨121の先端部分にはそれぞれ、軟骨112と軟骨122が付帯しており、軟骨112と軟骨122を包むように滑膜130が存在する。さらに滑膜130を囲むように関節包140が骨111と骨121に付着している。
<Measurement target>
The main subject to be measured in the present embodiment is a joint. FIG. 2 shows an outline of a finger joint as an example of a joint. As shown in FIG. 2, the joint includes a bone 111, a bone 121, a cartilage 112, a cartilage 122, a synovial membrane 130, and a joint capsule 140. A cartilage 112 and a cartilage 122 are attached to the distal ends of the bone 111 and the bone 121, respectively, and a synovial membrane 130 exists so as to wrap the cartilage 112 and the cartilage 122. Further, the joint capsule 140 is attached to the bone 111 and the bone 121 so as to surround the synovium 130.

例えば、関節リウマチが進行すると、滑膜130の肥厚や滑膜130内の関節液の貯留、骨皮質の破壊による骨びらんが確認される。さらには軟骨112、軟骨122の破壊により関節の隙間が狭くなり、関節が強直する。また、多くの症例では、滑膜130内部において血管新生の増殖が確認される。
図3(a)、図3(b)を用いて、関節を撮像した超音波画像と関節リウマチの病態について説明する。
For example, when rheumatoid arthritis progresses, thickening of the synovium 130, accumulation of joint fluid in the synovium 130, and bone erosion due to destruction of the bone cortex are confirmed. Furthermore, the joint gap is narrowed by the destruction of the cartilage 112 and the cartilage 122, and the joint is stiffened. In many cases, the growth of angiogenesis is confirmed within the synovium 130.
With reference to FIG. 3A and FIG. 3B, an ultrasonic image obtained by imaging a joint and a pathological condition of rheumatoid arthritis will be described.

図3(a)は、関節リウマチに罹患していない関節を撮像した超音波画像である。超音波画像には、骨表面201、骨表面202、皮膚203、腱204、関節包205が描画される。骨表面201、骨表面202や皮膚203は比較的固い構成要素であるため、超音波画像上でも高輝度で描画される。骨表面201、骨表面202、関節包205に囲まれた領域は関節腔領域206である。   FIG. 3A is an ultrasound image obtained by imaging a joint that does not suffer from rheumatoid arthritis. In the ultrasonic image, a bone surface 201, a bone surface 202, skin 203, a tendon 204, and a joint capsule 205 are drawn. Since the bone surface 201, the bone surface 202, and the skin 203 are relatively hard components, they are drawn with high luminance even on an ultrasonic image. A region surrounded by the bone surface 201, the bone surface 202, and the joint capsule 205 is a joint cavity region 206.

骨111、骨112に到達した超音波の大部分は骨表面で反射されるため、骨の内部はほとんど描画されず、骨表面のみが高輝度で描画される。腱204や関節包205は骨表面201、骨表面202、皮膚203と比較すると低輝度で描画される。また、滑膜130は腱204や関節包205と比較してさらに低輝度であり、軟骨112、軟骨122はほぼ輝度値を持たない。従って、関節部位を撮像した超音波画像において、皮膚203、骨表面201、骨表面202に加え、腱204、関節包205が比較的高い輝度で描画される。   Since most of the ultrasonic waves that reach the bone 111 and the bone 112 are reflected on the bone surface, the inside of the bone is hardly drawn, and only the bone surface is drawn with high luminance. The tendon 204 and the joint capsule 205 are drawn with lower brightness than the bone surface 201, the bone surface 202, and the skin 203. Further, the synovium 130 has a lower luminance than the tendon 204 and the joint capsule 205, and the cartilage 112 and the cartilage 122 have almost no luminance value. Therefore, in the ultrasonic image obtained by imaging the joint part, the tendon 204 and the joint capsule 205 are drawn with relatively high luminance in addition to the skin 203, the bone surface 201, and the bone surface 202.

一方、図3(b)は、関節リウマチに罹患している関節を撮像した超音波画像である。リウマチ疾患の活動性が進行するにしたがって滑膜130が肥厚するため、滑膜130を取り囲む関節包140も肥大する。そのため、超音波画像において、関節包205の肥大が確認される。また、骨皮質の破壊が骨びらん207として超音波画像所見に現れる。さらに、関節腔領域206の内部において、血管新生に起因する血流信号208が観測される。   On the other hand, FIG. 3B is an ultrasonic image obtained by imaging a joint affected by rheumatoid arthritis. As the activity of the rheumatic disease progresses, the synovial membrane 130 becomes thicker, so that the joint capsule 140 surrounding the synovial membrane 130 also enlarges. Therefore, enlargement of the joint capsule 205 is confirmed in the ultrasonic image. In addition, destruction of the bone cortex appears in the ultrasound image findings as bone erosion 207. Furthermore, a blood flow signal 208 resulting from angiogenesis is observed inside the joint cavity region 206.

<動作>
実施の形態1に係る超音波診断装置20の動作について説明する。図4は、超音波診断装置20の全体の動作を示すフローチャートである。
まず、超音波画像を取得する(ステップS101)。具体的には、超音波送受信部21が超音波プローブ11に超音波送信信号を送出し、超音波プローブ11は超音波送信信号を送信超音波に変換して被検体に送出する。超音波プローブ11は、被検体から反射された反射超音波を超音波受信信号に変換して超音波送受信部21に送出する。超音波送受信部21は超音波受信信号に対して整相加算によるビームフォーミングを行い、音響線信号を超音波画像生成部22に出力する。超音波画像生成部22は、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などを行って輝度データに変換するとともに、走査線の位置と深さとを直交座標に変換して、超音波画像を生成する。以下、超音波画像はBモード画像であるとするが、超音波画像はBモード画像に限定されるものではなく、Mモード画像、パワードプラ画像等、超音波を用いて生成される任意の画像であってよい。超音波画像生成部22で生成された超音波画像は記憶部23に記憶される。
<Operation>
An operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 20 according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the overall operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 20.
First, an ultrasonic image is acquired (step S101). Specifically, the ultrasonic transmission / reception unit 21 transmits an ultrasonic transmission signal to the ultrasonic probe 11, and the ultrasonic probe 11 converts the ultrasonic transmission signal into a transmission ultrasonic wave and transmits the transmission ultrasonic wave to the subject. The ultrasonic probe 11 converts the reflected ultrasonic wave reflected from the subject into an ultrasonic reception signal and sends it to the ultrasonic transmission / reception unit 21. The ultrasonic transmission / reception unit 21 performs beam forming by phasing addition on the ultrasonic reception signal, and outputs an acoustic line signal to the ultrasonic image generation unit 22. The ultrasonic image generation unit 22 performs envelope detection, logarithmic compression, and the like on the acoustic line signal to convert it to luminance data, and also converts the position and depth of the scanning line into orthogonal coordinates, and converts the ultrasonic image to Generate. Hereinafter, it is assumed that the ultrasound image is a B-mode image, but the ultrasound image is not limited to the B-mode image, and any image generated using ultrasound, such as an M-mode image or a power Doppler image. It may be. The ultrasonic image generated by the ultrasonic image generation unit 22 is stored in the storage unit 23.

次に、超音波画像から構成要素を特定する(ステップS200)。この動作により、超音波画像から、骨表面、滑膜、および、これらから、骨端、関節位置、関節包、関節腔領域が特定される。特定された各構成要素の情報は記憶部23に記憶される。詳細は後述する。
次に、疾患活動性を定量化する(ステップS300)。疾患活動性とは、関節リウマチなどの関節疾患について、罹患の有無や罹患している場合の進行度を示す指標であり、例えば、滑膜や関節包の肥厚度、骨表面の滑らかさ、関節の形状、関節腔領域における血流の有無およびその範囲等である。疾患活動性を定量化することにより、関節疾患の罹患の有無や進行度の判断、所定期間における疾患の進行状況などを客観的に評価でき、被検者に対する的確なケア等が行える。この動作により、特定された骨表面、滑膜、関節、関節包、関節腔領域における関節リウマチの疾患活動性が定量化される。定量化された各疾患活動性の情報は記憶部23に記憶される。詳細は後述する。
Next, the component is specified from the ultrasonic image (step S200). By this operation, the bone surface, the synovium, and the epiphysis, joint position, joint capsule, and joint cavity region are specified from the ultrasound image. Information on each identified component is stored in the storage unit 23. Details will be described later.
Next, disease activity is quantified (step S300). Disease activity is an index that indicates the presence or absence of a joint disease such as rheumatoid arthritis and the degree of progression of the disease, such as synovial and joint capsule thickening, bone surface smoothness, joints , The presence or absence of blood flow in the joint cavity region, and the range thereof. By quantifying the disease activity, it is possible to objectively evaluate the presence / absence and progression of the joint disease, the progress of the disease in a predetermined period, etc., and perform accurate care for the subject. This action quantifies the disease activity of rheumatoid arthritis in the identified bone surface, synovium, joint, joint capsule, joint space region. The quantified information on each disease activity is stored in the storage unit 23. Details will be described later.

最後に、画像を生成して表示部32に出力する(ステップS102)。具体的には、記憶部23に記憶されている超音波画像に、入力部31から入力された検査者名、患者名、時間情報、超音波診断装置の設定情報と、病態解析部26による疾患活動性の評価結果とを重畳して、表示部32に出力する。
<構成要素の特定>
上述のステップS200における構成要素の特定について詳細に説明する。図5は構成要素の特定動作を示すフローチャートである。
Finally, an image is generated and output to the display unit 32 (step S102). Specifically, in the ultrasonic image stored in the storage unit 23, the examiner name, patient name, time information, setting information of the ultrasonic diagnostic apparatus input from the input unit 31, and the disease by the pathological condition analysis unit 26 The result of activity evaluation is superimposed and output to the display unit 32.
<Identification of component>
The identification of the components in step S200 described above will be described in detail. FIG. 5 is a flowchart showing a component specifying operation.

なお、本実施の形態に係る超音波画像において、深さ方向がy軸であり、y軸と直交する方向、すなわち、皮膚と略平行な方向がx軸であるとする。また、超音波画像の左上の端が原点であり、x軸は超音波画像の左側から右側に向けて座標値が増加するものとし、y軸は超音波画像の上側から下側に向けて座標値が増加するものとする。つまり、皮膚に近い側が上で、皮膚から遠い側が下となる。以下、深い側を下、浅い側を上と表記することがあるが、実体的には同じものを指す。   In the ultrasonic image according to the present embodiment, the depth direction is the y-axis, and the direction orthogonal to the y-axis, that is, the direction substantially parallel to the skin is the x-axis. Further, the upper left end of the ultrasonic image is the origin, the x-axis is the coordinate value increasing from the left side to the right side of the ultrasonic image, and the y-axis is the coordinate from the upper side to the lower side of the ultrasonic image. Assume that the value increases. That is, the side closer to the skin is the upper side, and the side far from the skin is the lower side. Hereinafter, the deep side is sometimes referred to as the bottom, and the shallow side is sometimes referred to as the top.

上述したように、被検体における構成要素間の音響インピーダンスの差が大きくなるほど反射超音波のエネルギーが大きくなる。したがって、超音波画像において輝度の高い線状の領域は構成要素の境界を示している可能性が高い。また、上述したように、骨表面は高輝度で描写され、骨表面より深い領域(骨内部)はほとんど輝度を持たないことから、構成要素の境界の候補を検出した後、まず骨表面を特定し、さらにその他の構成要素の境界を浅い側に検索していくことが効率的である。図6(a)は、関節領域を撮像した画像から輝度の高い線状の領域を抽出したものであり、骨表面301、骨表面302から順に特定を行う。なお、図6(a)では、骨表面301、302以外のエッジを破線で示している。   As described above, the energy of reflected ultrasound increases as the difference in acoustic impedance between components in the subject increases. Therefore, there is a high possibility that a linear region having high luminance in the ultrasonic image indicates a boundary between constituent elements. In addition, as described above, the bone surface is depicted with high brightness, and the region deeper than the bone surface (inside the bone) has almost no brightness. In addition, it is efficient to search for the boundary of other components on the shallow side. FIG. 6A shows a linear area with high luminance extracted from an image obtained by imaging a joint area, and the bone surface 301 and the bone surface 302 are specified in this order. In FIG. 6A, edges other than the bone surfaces 301 and 302 are indicated by broken lines.

まず、エッジ検出部24がエッジの強調処理を行う(ステップS201)。具体的には、超音波画像、ここでは、Bモード画像に対してエッジの抽出を行い、抽出されたエッジ画像と元のBモード画像とを合成する。このようにすることで、構成要素の境界の1つが独立した2つのエッジとして抽出されるなど不完全なエッジ抽出が行われたとしても、元のBモード画像が補間を行うため、後述のエッジ検出において検出されたエッジ(特徴線)が途切れることがない。ここで用いるエッジの抽出方法は、Sobelフィルタ、二次微分法、事前に設定した骨表面の輝度値の代表値、あるいは検査者が入力部31を介して入力する値を閾値として二値化処理を行う方法、Sobelオペレータ、ラプラシアンフィルタ等を用いて微分画像から強勢なエッジを取り出す方法、連続したエッジを抽出するCanny法などが挙げられる。例えば、Sobelオペレータを用いて一次微分画像を作成する場合、超音波画像に対して水平方向に強度をもつエッジが強調されるようにオペレータの微分係数を以下の式[数1]で示されるLyのように設定する。式[数1]のLyは、画像の上から下への方向の輝度変化を強調するための微分係数であり、画像の水平方向に伸展するエッジを抽出することができる。 First, the edge detection unit 24 performs edge enhancement processing (step S201). Specifically, an edge is extracted from an ultrasonic image, here, a B-mode image, and the extracted edge image and the original B-mode image are synthesized. In this way, the original B-mode image performs interpolation even when incomplete edge extraction is performed, for example, when one of the component boundaries is extracted as two independent edges. Edges (characteristic lines) detected in the detection are not interrupted. The edge extraction method used here is a binarization process using a Sobel filter, a secondary differentiation method, a representative value of the luminance value of the bone surface set in advance, or a value input by the examiner via the input unit 31 as a threshold value. , A Sobel operator, a Laplacian filter or the like to extract a strong edge from a differential image, and a Canny method to extract continuous edges. For example, when a primary differential image is created using the Sobel operator, the differential coefficient of the operator is expressed by the following formula [Equation 1] so that an edge having intensity in the horizontal direction is emphasized with respect to the ultrasonic image. Set as y . L y in Expression [1] is a differential coefficient for emphasizing the luminance change in the direction from the top to the bottom of the image, and an edge extending in the horizontal direction of the image can be extracted.

次に、エッジ検出部24が動的計画法でエッジを検出する(ステップS202)。ここで検出の対象とするエッジは、被写体たる関節部位における構成要素の境界線、または繊維状組織の繊維を示す特徴線であり、上述のエッジ強調で抽出したエッジとは異なり、最も輝度の高い場所とは限らない。動作の詳細を図7のフローチャートに示す。 Next, the edge detection unit 24 detects an edge by dynamic programming (step S202). The edge to be detected here is a boundary line of a component in a joint part as a subject or a characteristic line indicating a fiber of a fibrous tissue, and has the highest luminance unlike the edge extracted by the edge enhancement described above. Not necessarily a place. Details of the operation are shown in the flowchart of FIG.

まず、エッジ検出部24は、x座標が1である全ての画素について(ステップS401)、輝度値を取得する(ステップS402)。次に、取得した輝度値について、y軸の方向に極大値(ピーク)となっている画素を取り出し、それらの画素を探索開始点として保持する(ステップS403)。以下、j個(jは1以上の整数)の探索開始点について、それぞれの座標を(1,yj)と表記する。 First, the edge detection unit 24 acquires a luminance value for all pixels having an x coordinate of 1 (step S401) (step S402). Next, for the acquired luminance value, pixels having a maximum value (peak) in the y-axis direction are extracted, and these pixels are held as search start points (step S403). Hereinafter, the coordinates of j search start points (j is an integer equal to or greater than 1) are expressed as (1, y j ).

次に、探索開始点の各々について、同一のエッジを構成する画素を探索する。具体的には、まずx座標が1だけ増加する、x座標が2である全ての画素について(ステップS404)、探索開始点の各々について対応点の検索を行う。具体的には、x座標が2である全ての画素の輝度値を取得する(S406)。そして、下記の式[数2]に基づき、x座標が2である全ての画素のうち、値Valueが最小となる画素を探索する。   Next, the pixel which comprises the same edge is searched for each search start point. Specifically, first, for all the pixels whose x coordinate is increased by 1 and whose x coordinate is 2 (step S404), the corresponding points are searched for each of the search start points. Specifically, the luminance values of all the pixels whose x coordinate is 2 are acquired (S406). Based on the following equation [Equation 2], the pixel having the minimum value Value is searched for among all the pixels having the x coordinate of 2.

ここで、L(x,y)とは、座標(x,y)の画素の輝度値である。また、係数m、nについて、n>0>mの関係を満たす。
具体的には、まず上記Valueが所定の閾値Thを下回るか否かを判定する(ステップS407)。これは、|y−yj|が極度に大きい場合、すなわちy座標が大きく異なる場合は連続したエッジであると見なせないためである。なお、この判定はValueが閾値Thを下回るか否かではなく、|y−yj|が所定の閾値を下回るか否かで行うとしてもよい。次に、上記Valueが所定の閾値Thを下回る画素について、上記Valueが最小値となる画素を特定する。具体的には、上記Valueが最小値Minを下回るか否かを判定し(ステップS408)、下回る場合に、y座標を変数pに格納するとともに、Valueを新たな最小値Minとする(ステップS409)。なお、最小値Minの初期値は閾値Thと同一であるとしてもよいし、最小値Minが未定義である場合には、ステップS408をYesと判定することとしてもよい。
Here, L (x, y) is the luminance value of the pixel at coordinates (x, y). The coefficients m and n satisfy the relationship of n>0> m.
Specifically, first, it is determined whether or not the value is below a predetermined threshold Th (step S407). This is because when | y−y j | is extremely large, that is, when the y coordinate is greatly different, it cannot be regarded as a continuous edge. Note that this determination may be made based on whether or not | y−y j | is below a predetermined threshold, rather than whether or not Value is below the threshold Th. Next, for a pixel whose Value is below a predetermined threshold Th, a pixel having the minimum Value is specified. Specifically, it is determined whether or not the value is below the minimum value Min (step S408). If the value is below, the y coordinate is stored in the variable p, and the value is set as a new minimum value Min (step S409). ). Note that the initial value of the minimum value Min may be the same as the threshold Th, and if the minimum value Min is undefined, Step S408 may be determined as Yes.

ステップS407〜S409の処理をx座標が2である全ての画素に対して実施するため、これらの処理を、座標(2,y)が超音波画像の下端に達するまで(ステップS410)、yを1ずつ加算しながら(ステップS411)繰り返し行う。
このようにすることで、Valueが所定の閾値Thを下回る(ステップS407でYesとなる)座標が1以上存在した場合に、Valueが最小値となるy座標が変数pに、その時のValue値が最小値Minに格納されることになる。したがって、変数pに値が格納されている場合(ステップS412でYes)、探索開始点(1,yj)に対して(x,p)をエッジを構成する次の点であるとして対応付け、(x,p)を新たな探索開始点とする(ステップS413)。一方、Valueが所定の閾値Thを下回る(ステップS407でYesとなる)座標が1つも存在しない場合、変数pに値が格納されないので(ステップS412でNo)、この場合は、エッジが(x−1,yj)で終了していると判断する(ステップS414)。
Since the processing of steps S407 to S409 is performed for all the pixels whose x coordinate is 2, these processings are performed until the coordinate (2, y) reaches the lower end of the ultrasonic image (step S410). Repeatedly adding one by one (step S411).
In this way, when there are one or more coordinates where Value is lower than the predetermined threshold Th (Yes in step S407), the y coordinate at which Value is the minimum value is the variable p, and the Value value at that time is It is stored in the minimum value Min. Therefore, when a value is stored in the variable p (Yes in Step S412), (x, p) is associated with the search start point (1, y j ) as the next point constituting the edge, Let (x, p) be a new search start point (step S413). On the other hand, if there is no coordinate whose Value is lower than the predetermined threshold Th (Yes in Step S407), no value is stored in the variable p (No in Step S412). In this case, the edge is (x− 1, y j ) (step S414).

ステップS407〜S414の処理を全ての探索開始点に対して繰り返し実行することで(ステップS415、S416)、x座標x−1(=1)の探索開始点の全てについて、対応する点があれば新たな探索開始点とすることができ、対応する点がなければエッジが終了していると判定できる。なお、x座標x−1(=1)の複数の探索開始点からx座標x(=2)の単一の対応点が対応する場合には、最もValue値が小さい組み合わせ以外の組み合わせについて、エッジがx座標x(=2)の単一の対応点で終了しているとしてもよいし、その組み合わせを無効であるとして、他の対応点を検索するとしてもよい。   By repeatedly executing the processing of steps S407 to S414 for all search start points (steps S415 and S416), if there are corresponding points for all of the search start points of x-coordinate x-1 (= 1). It can be set as a new search start point, and if there is no corresponding point, it can be determined that the edge has ended. In addition, when a single corresponding point of x coordinate x (= 2) corresponds from a plurality of search start points of x coordinate x-1 (= 1), an edge other than the combination having the smallest Value value May end with a single corresponding point of x-coordinate x (= 2), or other corresponding points may be searched for the combination as invalid.

次に、さらに、x座標が2である全ての画素について輝度値を取得し、y軸の方向に極大値となっている座標を取り出し、各座標を探索開始点(x,yj)に追加する(ステップS417)。このとき、ステップS413において既に新たな探索開始点として特定されている点については、重複となるため追加を行わない。これにより、(1)ステップS413で特定された、(x−1,yj)に対応する点、(2)y軸の方向に極大値となっている(1)以外の点、が新たな探索開始点として設定される。 Next, the luminance values are acquired for all the pixels whose x-coordinate is 2, the coordinates having the maximum value in the y-axis direction are extracted, and each coordinate is added to the search start point (x, y j ). (Step S417). At this time, the points that have already been specified as new search start points in step S413 are duplicated and are not added. As a result, (1) the point corresponding to (x−1, y j ) identified in step S413, (2) the point other than (1) that is the maximum value in the direction of the y-axis, are new. Set as search start point.

新たな検索開始点に対し、ステップS404〜S417の処理を繰り返し実行する(ステップS418)。このようにすることで、x=2の探索開始点に対し、x=3の対応点の有無の検出と、x=3の探索開始点の設定が行われる。この処理を画面の右端に至るまで繰り返し実行することにより、y軸と略平行のエッジが効率よく、かつ誤認の少ない方法で検出できる。例えば、エッジに重なるような高輝度のノイズをエッジと誤認識したり、超音波画像の中央で途切れたエッジと、浅い側の別のエッジとを単一のエッジと誤認識したりすることを防ぐことができる。この処理を繰り返すことで、例えば、図8(a)に示すように、骨表面と推測される構成要素の境界を検出することができる。   The process of steps S404 to S417 is repeatedly executed for a new search start point (step S418). By doing in this way, the presence or absence of the corresponding point of x = 3 and the setting of the search start point of x = 3 are performed with respect to the search start point of x = 2. By repeatedly executing this process until reaching the right edge of the screen, an edge substantially parallel to the y-axis can be detected efficiently and with a few misidentifications. For example, a high-intensity noise that overlaps an edge may be misrecognized as an edge, or an edge interrupted at the center of an ultrasound image and another edge on the shallow side may be misrecognized as a single edge. Can be prevented. By repeating this process, for example, as shown in FIG. 8A, it is possible to detect the boundary of the component that is assumed to be the bone surface.

図8(b)、(d)に、画素の輝度値と検出されるエッジとの関係を示す。図8(b)は図3における領域A、図8(d)は図3における領域Bにおける、各画素と輝度値との関係を示す。なお、ここで、m=−1、n=20、Th=−20とする。図8(b)では、エッジ501とエッジ502とが検出されている。単にy軸に沿って輝度値の極大値を検出した場合、x=4において(4,1)と(4,2)とが検出されるため、(3,2)と(4,1)とが対応し、(3,6)と(4,2)とが対応すると誤認する可能性がある。しかしながら、本実施の形態に係る方法では、y座標の差を考慮するため、エッジ502において(4,2)がエッジ502の一部であると誤認することがない。図8(c)に(3,6)を探索開始点とした場合のValue値を示すが、(4,2)のValue値は−20、(4,6)のValue値は−70となるため、(3,6)と(4,6)が関連付けられ、(3,6)と(4,2)とが関連付けられることがない。   FIGS. 8B and 8D show the relationship between the luminance value of the pixel and the detected edge. FIG. 8B shows the relationship between each pixel and the luminance value in the region A in FIG. 3 and FIG. 8D shows the region B in FIG. Here, m = -1, n = 20, and Th = -20. In FIG. 8B, an edge 501 and an edge 502 are detected. If the maximum value of the luminance value is detected along the y-axis, (4, 1) and (4, 2) are detected at x = 4, so (3, 2) and (4, 1) May correspond, and (3, 6) and (4, 2) may be misunderstood. However, in the method according to the present embodiment, since the difference in the y-coordinate is taken into consideration, (4, 2) is not mistaken for part of the edge 502 at the edge 502. FIG. 8C shows the value when the search start point is (3, 6). The value of (4, 2) is −20, and the value of (4, 6) is −70. Therefore, (3, 6) and (4, 6) are associated, and (3, 6) and (4, 2) are not associated.

また、図8(d)では、エッジ503〜506が検出されている。ここで、エッジ504について、図8(b)と同様に、(5,2)や(5,10)等がエッジの一部であると誤認することがなく、正しくエッジを検出できる。図8(e)に(4,6)を探索開始点とした場合のValue値を示すが、これにより、Value値が全て閾値Th(=−20)以上であるため、(4,6)と対応する画素がない。そのため、エッジ504が(4,6)で途切れることが正しく認識され、エッジ503やエッジ506と一体化されるような事態が発生しない。また、探索開始点に対する対応点が1つであるため、エッジ505とエッジ506を枝分かれした1つのエッジとして誤認識することがなく、(4,12)から(5,12)へのValue値が−70となることから、エッジ505の輝度の部分的に低い一部(4,12)〜(5,12)を検出漏れしたりすることがない。そのため、エッジ505とエッジ506において、エッジ505にエッジ506が近接していることを正しく認識できる。   In FIG. 8D, edges 503 to 506 are detected. Here, for the edge 504, as in FIG. 8B, (5, 2), (5, 10), etc. are not misidentified as being part of the edge, and the edge can be detected correctly. FIG. 8E shows value values when (4, 6) is set as the search start point. Since the value values are all equal to or greater than the threshold value Th (= −20), (4, 6) and There is no corresponding pixel. Therefore, it is correctly recognized that the edge 504 is interrupted at (4, 6), and the situation where the edge 503 and the edge 506 are integrated does not occur. In addition, since there is one corresponding point for the search start point, the value from (4, 12) to (5, 12) is not erroneously recognized as one edge that branches the edges 505 and 506. Since it becomes −70, a part (4, 12) to (5, 12) in which the brightness of the edge 505 is partially low is not detected. Therefore, the edge 505 and the edge 506 can correctly recognize that the edge 506 is close to the edge 505.

図5に戻って説明を続ける。次に、構成要素特定部25は検出されたエッジを分類することで、骨表面を検出する(ステップS203)。図6(b)は、検出されたエッジを、皮膚セグメント303、腱セグメント304、骨セグメント305に分類した状態を示している。解剖学的に、最も浅い位置に皮膚があり、最も深い位置に骨表面があり、その間に腱や関節包があることが分かっているので、例えば、K−meansやmean−shiftなどの画像上で距離が近いエッジを同じセグメントに分類する手法により、ステップS202で検出したエッジをセグメントに分類することができる。これにより、骨セグメント305に含まれるエッジが骨表面であると検出できる。   Returning to FIG. Next, the component identifying unit 25 detects the bone surface by classifying the detected edges (step S203). FIG. 6B shows a state where the detected edges are classified into a skin segment 303, a tendon segment 304, and a bone segment 305. Anatomically, it is known that the skin is at the shallowest position, the bone surface is at the deepest position, and there are tendons and joint capsules between them. For example, on images such as K-means and mean-shift The edge detected in step S202 can be classified into segments by the method of classifying edges that are close to each other into the same segment. Thereby, it can be detected that the edge included in the bone segment 305 is the bone surface.

具体的には、図9のフローチャートに示すような動作となる。まず、浅い領域のエッジに対し(ステップS501)、超音波画像の左端から右端に至っているか否かを判定し(ステップS502)、肯定的であれば、皮膚セグメントであると分類する(ステップS503)。一方、深い領域のエッジに対し(ステップS504)、2つのエッジからなり、向かい合う箇所が下向きとなっているか否か(ステップS505)、および、エッジの下の輝度が低いか否か(ステップS506)を判定し、いずれも肯定的であれば、骨セグメントであると分類する(ステップS507)。一方、深い領域と浅い領域の中間に存在するエッジ、浅い領域に存在するが皮膚セグメントでないエッジ、深い領域に存在するが骨セグメントでないエッジは、腱セグメントであると分類する(ステップS509)。   Specifically, the operation is as shown in the flowchart of FIG. First, it is determined whether or not the edge of the shallow region is from the left end to the right end of the ultrasonic image (step S502), and if it is affirmative, it is classified as a skin segment (step S503). . On the other hand, with respect to the edge of the deep region (step S504), whether or not there are two edges and the facing part faces downward (step S505), and whether the luminance under the edge is low (step S506). If both are positive, it is classified as a bone segment (step S507). On the other hand, edges existing between the deep region and the shallow region, edges existing in the shallow region but not the skin segment, and edges existing in the deep region but not the bone segment are classified as tendon segments (step S509).

これにより、関節部位の構成要素の境界がいずれかのエッジとして正確に検出され、かつ、それらのエッジが骨表面、皮膚、関節包または筋繊維または腱、のいずれかに分類されることになる。
<その他の構成要素の特定>
図5に戻って説明を続ける。次に、構成要素特定部25は輝度値を基に滑膜を検出する(ステップS204)。図10(a)、(b)は、滑膜の検出プロセスを示した図である。図10(a)のエッジ452は、検出された骨表面である。構成要素特定部25は、各x座標において、超音波画像の上端から骨表面までの各画素について輝度値を取得し、滑膜か否かを検出する。例えば、x=xkの直線451上の画素を、腱や筋繊維か、滑膜かに分類する。具体的には、(1)滑膜は筋繊維等より深い位置に存在する、(2)滑膜の輝度は筋繊維等の輝度より低い、の2つをもとに、輝度値と深さに従って画素を2グループに分類する。以上の処理を全てのx座標について行うことにより滑膜の存在する領域が検出できる。図10(b)は、超音波画像上に検出された滑膜の領域481を示したものである。
As a result, the boundary of the components of the joint part is accurately detected as any edge, and those edges are classified as either bone surface, skin, joint capsule or muscle fiber or tendon. .
<Identification of other components>
Returning to FIG. Next, the component specifying unit 25 detects the synovium based on the luminance value (step S204). FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a synovial membrane detection process. The edge 452 in FIG. 10A is the detected bone surface. The component specifying unit 25 acquires a luminance value for each pixel from the upper end of the ultrasound image to the bone surface at each x-coordinate, and detects whether or not it is a synovial membrane. For example, pixels on the straight line 451 of the x = x k, or tendons and muscle fibers are classified into or synovium. Specifically, the luminance value and depth are based on two factors: (1) the synovial membrane is deeper than muscle fibers, etc., and (2) the luminance of the synovial membrane is lower than the luminance of muscle fibers. Then, the pixels are classified into two groups. By performing the above processing for all the x coordinates, a region where the synovial membrane exists can be detected. FIG. 10B shows a synovial region 481 detected on the ultrasonic image.

図5に戻って説明を続ける。次に、骨表面から、関節、骨端、関節腔領域を特定する(ステップS204)、以下、それぞれの検出方法について説明する。
関節は、以下のように検出する。図11に、検出された骨表面301、302を示す。関節は、骨表面301と骨表面302とが連続していない断裂部であると判定できる(図9のステップS508)。なお、図12(a)のように2つの骨表面301、302に対して2つの関節位置381、382を特定してもよいし、図12(b)のように関節の全体から二つの骨表面を包括する関節位置383を特定してもよい。
Returning to FIG. Next, a joint, a bone tip, and a joint cavity region are specified from the bone surface (step S204), and each detection method will be described below.
The joint is detected as follows. FIG. 11 shows the detected bone surfaces 301 and 302. It can be determined that the joint is a torn portion where the bone surface 301 and the bone surface 302 are not continuous (step S508 in FIG. 9). It should be noted that two joint positions 381 and 382 may be specified for the two bone surfaces 301 and 302 as shown in FIG. 12 (a), or two bones from the entire joint as shown in FIG. 12 (b). The joint position 383 including the surface may be specified.

骨端は、次のように検出する。まず、骨表面の検出結果を平坦化する。次に、骨表面上の各点における曲率を算出する。最後に、骨表面の曲率が正となり、かつ凸形状をしている点を骨端とする。骨端は骨ごとにあるので、骨表面302に対しても同様の処理を行い、骨端を検出する。図11において円で囲まれている箇所が骨端である。
関節包は以下のように検出する。図13は、超音波画像上において、骨表面301、302および関節より浅い位置に存在するエッジを示したものである。エッジ391、394はいずれも、関節腔領域と骨表面301、302より浅い位置にあるエッジである。解剖学上、図2に示すように関節包140は骨111、121と接しているため、超音波画像においても、関節包は骨表面301、302と接している。さらに、関節腔領域は輝度が小さく、関節包と骨表面は高輝度である。そのため、ステップS202で検出されたエッジのうち、骨表面301、302と接し、当該エッジと骨表面301、302とで囲まれた領域が低輝度であるようなエッジを関節包として特定できる。図13において、地点392で骨表面301と接し、地点393で骨表面302と接する、関節包394が検出される。具体的には、図9のフローチャートにおけるステップS509以降のように、腱セグメントと分類されたエッジに対し、両端が骨表面301、302と接するか否か(ステップ510)、および、当該エッジと骨表面301、302とで囲まれた領域が低輝度であるか否か(ステップS511)をそれぞれ判定し、いずれも肯定的であれば、当該エッジを関節包であると判定し(ステップS512)、いずれかが否定的であれば、当該エッジを筋繊維であると判定する(ステップS513)。
The epiphysis is detected as follows. First, the detection result of the bone surface is flattened. Next, the curvature at each point on the bone surface is calculated. Finally, a point where the curvature of the bone surface is positive and has a convex shape is defined as a bone end. Since there is a bone tip for each bone, the same processing is performed on the bone surface 302 to detect the bone tip. In FIG. 11, the portion surrounded by a circle is the epiphysis.
The joint capsule is detected as follows. FIG. 13 shows edges existing at positions shallower than the bone surfaces 301 and 302 and the joint on the ultrasonic image. Each of the edges 391 and 394 is an edge located at a position shallower than the joint cavity region and the bone surfaces 301 and 302. In terms of anatomy, the joint capsule 140 is in contact with the bones 111 and 121 as shown in FIG. 2, and therefore the joint capsule is in contact with the bone surfaces 301 and 302 in the ultrasonic image. Furthermore, the joint cavity region has low brightness, and the joint capsule and the bone surface have high brightness. Therefore, among the edges detected in step S202, an edge that is in contact with the bone surfaces 301 and 302 and has a low brightness in the area surrounded by the edges and the bone surfaces 301 and 302 can be specified as a joint capsule. In FIG. 13, a joint capsule 394 that is in contact with the bone surface 301 at the point 392 and in contact with the bone surface 302 at the point 393 is detected. Specifically, as in step S509 and subsequent steps in the flowchart of FIG. 9, whether or not both ends of the edge classified as a tendon segment are in contact with the bone surfaces 301 and 302 (step 510), and the edge and bone. It is determined whether or not the region surrounded by the surfaces 301 and 302 has low luminance (step S511). If both are positive, the edge is determined to be a joint capsule (step S512). If either is negative, it is determined that the edge is a muscle fiber (step S513).

関節包が特定されると、骨表面301、302、関節包に囲まれた領域であって、かつ、輝度の低い領域が関節腔領域であると特定することができる。
<疾患活動性の定量化>
上述のステップS300における疾患活動の定量化について詳細に説明する。図14は疾患活動の定量化を示すフローチャートである。
When the joint capsule is specified, the bone surfaces 301 and 302, the region surrounded by the joint capsule, and the low luminance region can be specified as the joint cavity region.
<Quantification of disease activity>
The quantification of disease activity in step S300 will be described in detail. FIG. 14 is a flowchart showing quantification of disease activity.

≪骨表面の定量化≫
まず、病態解析部26が骨表面の定量化を行う(ステップS301)。リウマチ症状が進行するに従って、骨表面301には図15のように骨びらん311が観測されるようになる。従って、骨表面301から骨びらんを抽出し、骨びらんの進行度を定量評価することが可能である。
≪Quantification of bone surface≫
First, the pathological condition analysis unit quantifies the bone surface (step S301). As the rheumatic symptoms progress, bone erosion 311 is observed on the bone surface 301 as shown in FIG. Therefore, it is possible to extract the bone erosion from the bone surface 301 and quantitatively evaluate the progress of the bone erosion.

まず、骨びらん311を抽出する。骨びらん311は骨表面が極値を持つ地点として抽出することが可能である。図16(a)に示すように、骨びらんが存在する骨表面321は凹型に変形している。この凹みを、骨表面上の極値として検出する。具体的には、図16(b)に示すように、超音波画像におけるx軸方向とy軸方向のそれぞれにおいて骨表面の一階差分、すなわち、骨表面上で隣り合うi番目の画素325と(i+1)番目の画素326のx軸、y軸それぞれの座標位置の差を算出し、その極値を検出する。より具体的には式[数3]により算出される。   First, the bone erosion 311 is extracted. The bone erosion 311 can be extracted as a point where the bone surface has an extreme value. As shown in FIG. 16A, the bone surface 321 where the bone erosion exists is deformed into a concave shape. This dent is detected as an extreme value on the bone surface. Specifically, as shown in FIG. 16B, the first-order difference of the bone surface in each of the x-axis direction and the y-axis direction in the ultrasonic image, that is, the i-th pixel 325 adjacent on the bone surface, The difference between the coordinate positions of the (i + 1) th pixel 326 on the x-axis and y-axis is calculated, and the extreme value is detected. More specifically, it is calculated by the formula [Equation 3].

まず、x軸の原点側から骨表面321の一階差分を計算する。極値322においては、x軸方向の一階差分の値が極値322の画素を境に大きく減少し、画素323にて再び元に戻る。また、画素323を境にy軸方向の一階差分の符号がマイナスからプラスに反転し、極値324周辺でプラスからマイナスに再び反転する。一階差分の値が大きく変動する、または、符号が反転する画素が局所的な領域331の内部に複数存在する場合、その領域内には骨びらんが存在すると判断することができる。 First, the first-order difference of the bone surface 321 is calculated from the origin side of the x axis. At the extreme value 322, the value of the first-order difference in the x-axis direction greatly decreases at the boundary of the pixel having the extreme value 322, and returns to the original value at the pixel 323. Further, the sign of the first-order difference in the y-axis direction is inverted from minus to plus at the boundary of the pixel 323, and is inverted again from plus to minus around the extreme value 324. When the first-order difference value greatly fluctuates or there are a plurality of pixels whose signs are inverted in the local region 331, it can be determined that there is bone erosion in the region.

骨びらんが存在する局所的な領域を特定する方法を、図16(c)を使って説明する。まず、局所的な領域331内に含まれる骨表面321の画素の一階差分を計算し、骨びらんが含まれているかどうかを判断する。なお、画素の一階差分は、x軸、y軸両方向において計算される。次に、局所的な領域331を骨表面321に沿って一定距離移動させる。この2つの動作を逐次繰り返すことで、骨びらんが存在する局所的な領域を自動的に特定することができる。一方、骨びらんが存在しない骨表面について同様に一階差分を計算すると、x軸、y軸ともに一階差分が大きく変化することはなく、従って極値も持たないため、骨びらんが存在しないことが自動的に判定される。   A method for specifying a local region where bone erosion exists will be described with reference to FIG. First, a first-order pixel difference of the bone surface 321 included in the local region 331 is calculated to determine whether bone erosion is included. Note that the first-order difference of pixels is calculated in both the x-axis and y-axis directions. Next, the local region 331 is moved along the bone surface 321 by a certain distance. By sequentially repeating these two operations, a local region where bone erosion exists can be automatically specified. On the other hand, if the first-order difference is calculated in the same manner for the bone surface where bone erosion does not exist, the first-order difference does not change greatly on both the x-axis and y-axis, and therefore there is no extreme value, so there is no bone erosion. Is automatically determined.

次に、検出した骨びらんを定量化する。定量化の一つの手段として、関数をフィッティングさせ、フィッティング誤差を算出する方法がある。図17(a)は骨びらんがある場合の、骨表面361とフィッティング関数362とを示している。一方、図17(b)は骨びらんがない場合の、骨表面363とフィッティング関数364とを示している。図17(a)、図17(b)に示されるとおり、骨びらんがある場合、骨びらんがない場合と比較して骨表面とフィッティング関数との差分であるフィッティング誤差が大きい。また、骨びらんが進行するほど、骨表面の平滑さが失われるため、フィッティング誤差が大きい。従って、フィッティング誤差が骨びらんの進行度を示す指標となる。   Next, the detected bone erosion is quantified. As one means of quantification, there is a method of fitting a function and calculating a fitting error. FIG. 17A shows the bone surface 361 and the fitting function 362 when there is bone erosion. On the other hand, FIG. 17B shows the bone surface 363 and the fitting function 364 when there is no bone erosion. As shown in FIGS. 17A and 17B, when there is bone erosion, the fitting error, which is the difference between the bone surface and the fitting function, is larger than when there is no bone erosion. Further, as the bone erosion progresses, the smoothness of the bone surface is lost, so that the fitting error is large. Therefore, the fitting error is an index indicating the progress of bone erosion.

ここで、フィッティングに使う関数は任意だが、骨びらんの部分とフィッティング関数とがフィットするのは好ましくなく、次数の選択に注意が必要である。なお、骨びらんが複数存在する場合は、各骨びらんのフィッティング誤差を個別に採用してもよいし、複数の骨びらんのフィッティング誤差の最大値、最小値、合計値、平均値、中央値等の統計量を算出しても構わない。   Here, the function used for the fitting is arbitrary, but it is not preferable that the bone erosion part fits the fitting function, and attention should be paid to the selection of the order. If there are multiple bone erosions, the fitting error for each bone erosion may be adopted individually, or the maximum, minimum, total, average, median, etc. The statistic may be calculated.

また、図18(a)に示すように、骨表面全体に関数をフィッティングさせてもよい。具体的には、骨表面の最深部、あるいは断裂部(関節位置)から左右に分けて、左右それぞれに関数をフィッティングさせる方法である。このように骨表面全体に関数をフィッティングさせる場合は、骨びらんの位置を検出する必要はない。図18(a)に、骨表面365にフィッティングさせた関数371と、骨表面366にフィッティングさせた関数372とを示す。骨びらんがある場合、フィッティングした関数371と骨表面365との誤差は大きくなるため、この場合もフィッティング誤差を定量化することで、骨びらんの存在を知ることができ、リウマチの疾患活動性の評価も可能となる。なお、この場合も、フィッティングに使う関数は任意だが、骨びらんの部分とフィッティング関数がフィットするのは好ましくなく、次数の選択に注意が必要である。   Further, as shown in FIG. 18A, a function may be fitted to the entire bone surface. Specifically, it is a method of fitting a function to each of the left and right sides, dividing the left and right from the deepest part of the bone surface or the tearing part (joint position). When fitting a function over the entire bone surface in this way, it is not necessary to detect the position of the bone erosion. FIG. 18A shows a function 371 fitted to the bone surface 365 and a function 372 fitted to the bone surface 366. If there is a bone erosion, the error between the fitted function 371 and the bone surface 365 becomes large. In this case as well, by quantifying the fitting error, the existence of the bone erosion can be known, and the disease activity of rheumatism can be determined. Evaluation is also possible. In this case as well, the function used for the fitting is arbitrary, but it is not preferable that the bone erosion part fits the fitting function, and attention should be paid to the selection of the order.

もしくは、骨びらんを直接定量化するとしてもよい。図18(b)は、骨びらんと判定された骨表面367に楕円関数373をフィッティングさせたものである。この場合、例えば、最小二乗法を用いてフィッティング関数を決定することができる。この場合、定量化の指標としては、例えば、楕円の面積、長径、短径、偏心率等の楕円の幾何学的諸量を用いることができる。なお、骨びらんが複数存在する場合、それぞれの骨びらんについて定量化指標を用いてもよいし、各骨びらんを定量化した後の指標の最大値、最小値、合計値、平均値、中央値等の統計量を用いるとしてもよい。   Alternatively, bone erosion may be directly quantified. FIG. 18B is a result of fitting an elliptic function 373 to the bone surface 367 determined to be bone erosion. In this case, for example, the fitting function can be determined using a least square method. In this case, as an index for quantification, for example, geometrical quantities of the ellipse such as the area, major axis, minor axis, and eccentricity of the ellipse can be used. In addition, when there are multiple bone erosions, a quantification index may be used for each bone erosion, and the maximum value, minimum value, total value, average value, and median value of the index after quantifying each bone erosion A statistic such as the above may be used.

≪滑膜の定量化≫
次に、滑膜の定量化を行う(ステップS302)。図10(b)は滑膜の定量化を示した図である。ここで、検出された滑膜を領域481に示す。ここで、ステップS204で検出された骨端308、309に対し、骨端308と骨端309とを結ぶ直線を直線482、骨端308を通りy軸と平行な直線を直線483、骨端309を通りy軸と平行な直線を直線484として示す。
≪Quantification of synovial membrane≫
Next, the synovium is quantified (step S302). FIG. 10B shows the quantification of the synovium. Here, the detected synovium is shown in a region 481. Here, with respect to the bone ends 308 and 309 detected in step S204, a straight line connecting the bone end 308 and the bone end 309 is a straight line 482, a straight line passing through the bone end 308 and parallel to the y-axis is a straight line 483, and the bone end 309. A straight line passing through and parallel to the y-axis is shown as a straight line 484.

上述したように、関節リウマチが進行すると滑膜が肥厚する。滑膜が肥厚すると、まず皮膚の側、すなわち超音波画像の上方に滑膜が肥厚し、さらに肥厚が進行すると、滑膜が超音波画像の左右方向にも広がっていく。そのため、滑膜が直線482、483、484のいずれも越えていない状態をスコアGS1とする。また、滑膜が直線482を越え、直線482、483、484に囲まれた関節情報の領域485まで進展している状態をスコアGS2とする。さらに、滑膜が直線483や484を越え、直線482の左側の領域486および直線482の右側の領域487の少なくとも一方にまで進展している状態をスコアGS3とする。なお、図10(b)に示す滑膜を示す領域481は、直線482を越えて領域485まで進展しているが、直線483および直線484のいずれも越えていないため、スコアGS2と判断される。   As described above, the synovium thickens as rheumatoid arthritis progresses. When the synovial membrane is thickened, the synovial membrane is first thickened on the skin side, that is, above the ultrasonic image, and further as the thickening proceeds, the synovial membrane spreads in the left-right direction of the ultrasonic image. Therefore, a state where the synovium does not exceed any of the straight lines 482, 483, and 484 is set as the score GS1. Further, a state where the synovium exceeds the straight line 482 and progresses to the joint information region 485 surrounded by the straight lines 482, 483, and 484 is defined as a score GS2. Furthermore, a state in which the synovial membrane extends beyond the straight lines 483 and 484 and extends to at least one of the region 486 on the left side of the straight line 482 and the region 487 on the right side of the straight line 482 is defined as a score GS3. In addition, although the area | region 481 which shows the synovial membrane shown in FIG.10 (b) has extended to the area | region 485 exceeding the straight line 482, since neither the straight line 483 nor the straight line 484 is exceeded, it is judged as the score GS2. .

≪関節の定量化≫
次に、関節を定量化する(ステップS303)。関節リウマチの進行に伴って軟骨が減少するため、図2に示すように、骨111と骨121とが近接する。従って、超音波画像において、関節位置の間隔が狭小化していく。そのため、関節位置の間隔を定量化することでリウマチの疾患活動性を評価できる。具体的には、図12(a)に示された関節位置381と関節位置382との距離、または、水平距離(x座標の差分)を定量化する。
≪Quantification of joints≫
Next, the joint is quantified (step S303). Since the cartilage is reduced as the rheumatoid arthritis progresses, the bone 111 and the bone 121 come close to each other as shown in FIG. Therefore, in the ultrasonic image, the joint position interval is narrowed. Therefore, the disease activity of rheumatism can be evaluated by quantifying the interval between joint positions. Specifically, the distance between the joint position 381 and the joint position 382 shown in FIG. 12A or the horizontal distance (difference in x-coordinate) is quantified.

≪関節包の定量化≫
次に、関節包を定量化する(ステップS304)。図2に示すように、関節リウマチの進行に伴って滑膜130が肥厚するため、滑膜を包括する関節包140も進展する。従って、超音波画像上では、関節包のエッジが変形する。従って、関節包の長さ、高さ、幅、面積等を定量化することにより、リウマチの疾患活動性の評価をすることが可能である。
≪Quantification of joint capsule≫
Next, the joint capsule is quantified (step S304). As shown in FIG. 2, the synovial membrane 130 is thickened as the rheumatoid arthritis progresses, so the joint capsule 140 that includes the synovial membrane also develops. Therefore, the edge of the joint capsule is deformed on the ultrasonic image. Therefore, it is possible to evaluate the disease activity of rheumatism by quantifying the length, height, width, area, etc. of the joint capsule.

関節包の長さ、高さ、幅、面積を定量化する方法を図19(a)、(b)を用いて説明する。
関節包の長さは、関節包のエッジ394の長さを持って定量化する。
関節包の高さは、関節包のエッジ394においてy座標が最も小さくなる極大値401から、関節包のエッジ394の左端402を通る水平線404と、関節包のエッジ394の右端403を通る水平線405とのそれぞれに対して垂直に下した垂直線406、407のそれぞれの長さを持って定量化する。なお、この2つの長さは個別に用いてもよいし、最大値、最小値、平均値、合計値等の統計量を用いてもよい。または、図19(b)に示すように、関節包のエッジ394の左端402と右端403とを結ぶ直線411に対して関節包のエッジ394の極大値401から垂直に下した垂直線412の長さを関節包の高さとして定量化してもよい。
A method for quantifying the length, height, width, and area of the joint capsule will be described with reference to FIGS.
The length of the joint capsule is quantified with the length of the joint capsule edge 394.
The height of the joint capsule is determined from the maximum value 401 at which the y coordinate becomes the smallest at the joint capsule edge 394, to the horizontal line 404 passing through the left end 402 of the joint capsule edge 394 and the horizontal line 405 passing through the right end 403 of the joint capsule edge 394. Are quantified with the length of each of the vertical lines 406, 407 taken perpendicular to each. These two lengths may be used individually, or statistics such as a maximum value, a minimum value, an average value, and a total value may be used. Alternatively, as shown in FIG. 19B, the length of a vertical line 412 that is perpendicular to the maximum value 401 of the joint capsule edge 394 with respect to the straight line 411 connecting the left end 402 and the right end 403 of the joint capsule edge 394. The thickness may be quantified as the height of the joint capsule.

関節包の幅は、関節包の左端402と右端403との間の水平距離408(x座標の差)、あるいは、左端402と右端403とを結ぶ直線411の長さを持って定量化する。
関節包の面積は、関節包のエッジ394と直線411とに囲まれた領域内の面積、すなわち領域内のピクセル数を持って定量化する。
なお、関節包のエッジ394の左端402と右端403との位置はステップS509で検出した座標、関節包のエッジ394の極大値401は関節包のエッジ394を構成する画素のうちy座標が最小となる点であるとしたが、例えば、ユーザが入力部31を介して指定する、としてもよい。
The width of the joint capsule is quantified with the horizontal distance 408 (x coordinate difference) between the left end 402 and the right end 403 of the joint capsule or the length of the straight line 411 connecting the left end 402 and the right end 403.
The area of the joint capsule is quantified with the area in the region surrounded by the edge 394 and the straight line 411 of the joint capsule, that is, the number of pixels in the region.
The positions of the left end 402 and the right end 403 of the joint capsule edge 394 are the coordinates detected in step S509, and the maximum value 401 of the joint capsule edge 394 is the smallest y coordinate among the pixels constituting the joint capsule edge 394. However, it may be specified by the user via the input unit 31, for example.

≪関節腔領域の定量化≫
次に、関節腔領域を定量化する(ステップS305)。関節腔領域を定量化する指標は、関節腔領域の面積、高さ、幅、角度があげられる。図21(a)には、関節腔領域423、関節腔領域の高さ431、関節腔領域の幅432を示している。図21(b)には、関節位置から関節包の両端に向かう矢印433と、関節腔領域の角度434を示す。
≪Quantification of joint cavity area≫
Next, the joint cavity region is quantified (step S305). The index for quantifying the joint cavity region includes the area, height, width, and angle of the joint cavity region. FIG. 21A shows a joint cavity region 423, a joint cavity region height 431, and a joint cavity region width 432. FIG. 21B shows an arrow 433 from the joint position toward both ends of the joint capsule, and an angle 434 of the joint cavity region.

関節腔領域の面積は、関節腔領域423内のピクセル数をカウントすることで定量化される。
関節腔領域の幅は、関節腔領域423内の各画素におけるx座標の最大値と最小値の差、あるいは、関節包の左端と右端のx座標の差(水平距離)で定量化される。
関節腔領域の高さは、関節腔領域423内の各画素におけるy座標の最大値と最小値の差で定量化される。
The area of the joint cavity region is quantified by counting the number of pixels in the joint cavity region 423.
The width of the joint cavity region is quantified by the difference between the maximum value and the minimum value of the x coordinate in each pixel in the joint cavity region 423, or the difference (horizontal distance) between the x coordinates of the left and right ends of the joint capsule.
The height of the joint cavity region is quantified by the difference between the maximum value and the minimum value of the y coordinate at each pixel in the joint cavity region 423.

関節腔領域の角度は、関節位置の中心から関節腔領域の両端のそれぞれへと向かう2つの矢印433がなす角434として定量化される。具体的には、関節位置の中心はステップS204で特定された関節位置381、382の中点を用いることができる。なお、関節腔領域の両端については、ステップS204で特定された関節包394の両端を用いてもよいし、上述した関節腔領域の幅の定量化で用いた、x座標が最大となる点およびx座標が最小となる画素の座標を用いてもよい。   The angle of the joint cavity region is quantified as an angle 434 formed by two arrows 433 from the center of the joint position to both ends of the joint cavity region. Specifically, the midpoint of the joint positions 381 and 382 specified in step S204 can be used as the center of the joint position. As for both ends of the joint cavity region, both ends of the joint capsule 394 specified in step S204 may be used, and the point where the x coordinate used in the above-described quantification of the width of the joint cavity region is maximum and You may use the coordinate of the pixel in which x coordinate becomes the minimum.

また、血流信号を含むパワードプラ画像を用いて、関節腔領域の定量化を行ってもよい。関節リウマチが進行すると、滑膜に血管新生が起こるため、滑膜領域に血流信号が検出される。図22に、パワードプラ画像における血流信号442、443、444を示す。定量化の指標としては、関節腔領域423内に観測される血流信号442、443の総面積、関節腔領域423の面積に対する血流信号442、443の総面積の割合、連続した領域として計測される血流信号の個数などがあげられる。なお、血流信号444は関節腔領域423の領域外であるため、定量化の対象化としない。   Further, the joint cavity region may be quantified using a power Doppler image including a blood flow signal. As rheumatoid arthritis progresses, angiogenesis occurs in the synovium, and a blood flow signal is detected in the synovial region. FIG. 22 shows blood flow signals 442, 443, and 444 in a power Doppler image. As an index for quantification, the total area of blood flow signals 442 and 443 observed in the joint cavity region 423, the ratio of the total area of the blood flow signals 442 and 443 to the area of the joint cavity region 423, and a continuous area are measured. And the number of blood flow signals to be transmitted. Since the blood flow signal 444 is outside the joint cavity region 423, it is not targeted for quantification.

また、血流信号の位置を定量化の対象としてもよい。リウマチの病状が進行すると滑膜が肥厚するため、関節腔領域の上方に血流信号が観測されるからである。まず、関節腔領域423を横断する直線を、関節腔領域423を上方と下方に分割する境界線441とする。境界線441の両端は、上述した関節腔領域の幅や角度と同様、ステップS204で特定された関節包394の両端を用いてもよいし、上述した関節腔領域の幅の定量化で用いた、x座標が最大となる画素およびx座標が最小となる画素の座標を用いてもよい。または、ユーザが入力部31を介して境界線441を入力してもよい。次に、血流信号を境界線441の上方の血流信号442と下方の血流信号443の2カテゴリに区別し、それぞれの領域において、血流信号の総面積、関節腔領域423の面積に対する血流信号の総面積の割合、連続した領域として計測される血流信号の個数を定量化する。   Further, the position of the blood flow signal may be the target of quantification. This is because the blood flow signal is observed above the joint cavity region because the synovial membrane is thickened as the rheumatic condition progresses. First, a straight line that crosses the joint cavity region 423 is defined as a boundary line 441 that divides the joint cavity region 423 upward and downward. The both ends of the boundary line 441 may use both ends of the joint capsule 394 specified in step S204, as in the above-described width and angle of the joint cavity region, or may be used in the above-described quantification of the width of the joint cavity region. The coordinates of the pixel with the maximum x coordinate and the pixel with the minimum x coordinate may be used. Alternatively, the user may input the boundary line 441 via the input unit 31. Next, the blood flow signals are classified into two categories, that is, the blood flow signal 442 above the boundary line 441 and the blood flow signal 443 below, and in each region, the total area of the blood flow signal and the area of the joint cavity region 423 are compared. The ratio of the total area of the blood flow signal and the number of blood flow signals measured as continuous regions are quantified.

また、境界線441の上方と下方に位置する血流信号のそれぞれに係数を設定し、式[数4]に従って重みづけ平均として定量化してもよい。   Further, a coefficient may be set for each of the blood flow signals located above and below the boundary line 441 and quantified as a weighted average according to the formula [Equation 4].

ここで、ω1は境界線441の上方に位置する血流信号に付与された係数、Q1は境界線441の上方に位置する血流信号から導かれる定量化値、ω2は境界線441の下方に位置する血流信号に付与された係数、Q2は境界線441の下方に位置する血流信号から導かれる定量化値である。Q1とQ2は、上方/下方それぞれに位置する血流信号の総面積、関節腔領域423の面積に対する血流信号の総面積の割合、連続した領域として計測される血流信号の個数のいずれかであり、Q1とQ2には同じ種類の定量化評価値を用いることが好ましい。 Here, ω 1 is a coefficient given to the blood flow signal located above the boundary line 441, Q 1 is a quantified value derived from the blood flow signal located above the boundary line 441, and ω 2 is the boundary line 441. A coefficient Q 2 given to the blood flow signal located below the blood flow signal is a quantified value derived from the blood flow signal located below the boundary line 441. Q 1 and Q 2 are the total area of the blood flow signal located above and below, the ratio of the total area of the blood flow signal to the area of the joint cavity region 423, and the number of blood flow signals measured as a continuous region. It is preferable that the same kind of quantification evaluation value is used for Q 1 and Q 2 .

また、境界線441から血流信号までの位置までの垂直距離を定量化に用いてもよい。図22に示されるように、血流信号442から境界線441まで垂直に下した垂直線445の長さと、血流信号443から境界線441まで垂直に下した垂直線446の長さとを評価値とする。このとき、境界線441から上方に位置する血流信号に対しては境界線441から遠方であるほど高い評価値、境界線441から下方に位置する血流信号に対しては境界線441から遠方であるほど低い評価値となるようにし、評価値の合計値を持って定量化を行う。または、距離による評価値を用いて重みづけを行ってもよい。例えば、それぞれの血流信号に対する境界線441からの距離に基づく評価値をln、血流信号の面積をVnとして、式[数5]により血流信号の面積に重みづけを行ってもよい。 Further, the vertical distance from the boundary line 441 to the position of the blood flow signal may be used for quantification. As shown in FIG. 22, the evaluation value is the length of the vertical line 445 vertically dropped from the blood flow signal 442 to the boundary line 441 and the length of the vertical line 446 vertically dropped from the blood flow signal 443 to the boundary line 441. And At this time, the farther from the boundary line 441, the higher the evaluation value for the blood flow signal located above the boundary line 441, and the farther from the boundary line 441, the blood flow signal located below the boundary line 441. The lower the evaluation value, the lower the evaluation value, and the total evaluation value is used for quantification. Or you may weight using the evaluation value by distance. For example, assuming that the evaluation value based on the distance from the boundary line 441 for each blood flow signal is l n and the area of the blood flow signal is V n , the area of the blood flow signal may be weighted according to Equation [5]. Good.

この場合、血流の位置と面積を包括的に評価可能な定量化値を定義できる。なお、Vnには関節腔領域423の面積に対する血流信号の総面積の割合、連続した領域として観測される血流信号の個数を用いても構わない。また、lnにはそれぞれの血流信号に対する関節位置の中心からの直線距離を用いても構わない。このようにすれば、関節位置の中心からの距離が遠いほど高い評価値、関節位置の中心に近いほど低い評価値となる。 In this case, a quantified value that can comprehensively evaluate the position and area of the blood flow can be defined. Note that the ratio of the total area of the blood flow signal to the area of the joint cavity region 423 and the number of blood flow signals observed as continuous regions may be used for V n . In addition, a linear distance from the center of the joint position for each blood flow signal may be used for l n . In this way, the higher the distance from the center of the joint position, the higher the evaluation value, and the lower the distance from the center of the joint position, the lower the evaluation value.

<まとめ>
上記構成により、構成要素の境界を示す特徴線がそれぞれ独立した形式で検出し、複数の特徴線の集合を各構成要素の境界と対応付けることができる。そのため、構成要素の境界線、すなわち、骨表面、皮膚、関節腔がいずれかの特徴線に対応している。そのため、線画状に1つのエッジを検出する場合と比較すると、パターンマッチングの必要がないため、適正な比較パターンがない場合に判断ができない、不適切な比較パターンを用いて境界を誤認識するといった事態を防ぐことができる。また、輝度のみを用いてエッジを検出する場合と異なり、輝度の高いエッジが他のエッジに近接する場合や、高輝度ノイズがエッジに重なることによるエッジを誤認識する事態を防ぐことができる。
<Summary>
With the above configuration, feature lines indicating the boundaries of the component elements can be detected in an independent manner, and a set of a plurality of feature lines can be associated with the boundaries of the component elements. Therefore, the boundary line of the component, that is, the bone surface, the skin, and the joint cavity correspond to any one of the characteristic lines. Therefore, compared with the case where one edge is detected in a line drawing shape, there is no need for pattern matching. Therefore, it is impossible to make a determination when there is no appropriate comparison pattern, and the boundary is erroneously recognized using an inappropriate comparison pattern. The situation can be prevented. In addition, unlike the case of detecting an edge using only luminance, it is possible to prevent a case where an edge with high luminance is close to another edge or a situation in which an edge is erroneously recognized due to high luminance noise overlapping with the edge.

さらに、パターンマッチングのような多くの演算を必要とせず、演算量の削減にも奏功する。
そのため、各構成要素を高精度に検出することができ、検査者に依存しない、信頼性の高い病態の定量化を行うことができる。
<実施の形態に係るその他の変形例>
(1)実施の形態では、超音波診断装置20が骨表面、滑膜、関節、関節包、関節腔領域の全てについて疾患活動性を定量化するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。超音波診断装置20は、例えば、骨表面、滑膜、関節、関節包、関節腔領域のうち、一部のみを定量化してもよく、また、ユーザが入力部31を用いて指定した疾患活動性の定量化のみを行うとしてもよい。なお、定量化する際に特定を必要としない構成要素は必ずしも検出する必要はなく、例えば、滑膜を定量化しない場合、滑膜を検出しないとしてもよい。
Furthermore, it does not require many operations such as pattern matching, and is effective in reducing the amount of operations.
Therefore, each constituent element can be detected with high accuracy, and a highly reliable pathological condition can be quantified without depending on the examiner.
<Other Modifications According to Embodiment>
(1) In the embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus 20 quantifies disease activity for all of the bone surface, synovium, joint, joint capsule, and joint cavity region, but the present invention is not necessarily limited to this case. . The ultrasonic diagnostic apparatus 20 may quantify only a part of, for example, the bone surface, synovium, joint, joint capsule, and joint cavity region, and the disease activity specified by the user using the input unit 31 Only sex quantification may be performed. Note that it is not always necessary to detect a component that does not need to be specified when quantifying. For example, when the synovial membrane is not quantified, the synovial membrane may not be detected.

また、超音波診断装置20は、定量化を行わずに構成要素の検出のみを行い、定量化等の処理は外部装置に処理させるものとしてもよい。
(2)実施の形態では、超音波診断装置20が超音波プローブ11を用いて超音波画像を取得し、取得した画像に対して構成要素の検出と疾患活動性の定量化を行うとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。超音波診断装置20は、例えば、記憶部23に複数の超音波画像を記憶し、記憶部23から任意の超音波画像を取得して、構成要素の検出と疾患活動性の定量化を行うとしてもよい。あるいは、例えば、外付けのハードディスクやSDカード等のメモリデバイス、ネットワーク上のサーバ、NAS(Network Access Storage)等の外部の記憶手段等から超音波画像を取得して、構成要素の検出と疾患活動性の定量化を行うとしてもよい。
Further, the ultrasonic diagnostic apparatus 20 may perform only the detection of the constituent elements without performing quantification, and cause the external apparatus to perform processing such as quantification.
(2) In the embodiment, the ultrasound diagnostic apparatus 20 acquires an ultrasound image using the ultrasound probe 11, and performs component detection and disease activity quantification on the acquired image. The present invention is not necessarily limited to this case. For example, the ultrasound diagnostic apparatus 20 stores a plurality of ultrasound images in the storage unit 23, acquires an arbitrary ultrasound image from the storage unit 23, and performs component detection and disease activity quantification. Also good. Or, for example, by acquiring an ultrasonic image from an external storage means such as an external hard disk or an SD card, a memory device such as a network server, NAS (Network Access Storage), etc., detection of components and disease activity Quantification of sex may be performed.

(3)実施の形態では、超音波診断装置20が関節包394を特定することで関節腔領域423を検出するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、関節包を定量化しない場合、以下のように、関節位置を用いて、関節包を検出することなく直接的に関節腔領域を検出してもよい。
すなわち、超音波画像において関節腔領域の輝度は骨表面や関節包と比べて低いことを用いて、動的輪郭モデルや領域拡張法等により低輝度に描画される関節腔領域を検出する。図20(a)に示すように、ステップS205で特定された関節位置381と関節位置382とを用いて、例えば、関節位置381と関節位置382との中点から上方に、初期探索点421を設定し、低輝度に描画される領域を反復的に拡大する。図20(b)は、拡大された探索領域422を示す。このようにすることで、図20(c)に示すように、関節腔領域423を検出することができる。なお、検出に当たり、ステップS205で特定された骨表面301、302を利用してもよい。
(3) Although the ultrasonic diagnostic apparatus 20 detects the joint cavity region 423 by specifying the joint capsule 394 in the embodiment, the present invention is not necessarily limited to this case. For example, when the joint capsule is not quantified, the joint cavity region may be detected directly without detecting the joint capsule using the joint position as follows.
That is, using the fact that the luminance of the joint cavity region is lower than that of the bone surface and joint capsule in the ultrasonic image, the joint cavity region rendered with low luminance is detected by an active contour model, a region expansion method, or the like. As shown in FIG. 20A, using the joint position 381 and the joint position 382 specified in step S205, for example, the initial search point 421 is set upward from the midpoint between the joint position 381 and the joint position 382. Set and iterately enlarge the area drawn with low brightness. FIG. 20B shows an enlarged search area 422. By doing so, the joint cavity region 423 can be detected as shown in FIG. In detection, the bone surfaces 301 and 302 specified in step S205 may be used.

なお、初期探索点421は、関節位置381と関節位置382との中点から上方であるとしたが、この場合に限られず、例えば、関節位置381と関節位置382との中点でもよいし、検査者が入力部31を用いて設定を行うとしてもよい。
(4)実施の形態では、ステップS405〜S415において、探索開始点の処理順について言及しなかったが、例えば、超音波画像の下方から順に処理するとしてもよいし、または、輝度の高い順に処理するとしてもよい。このようにすることで、高輝度で描画される骨表面や皮膚を正確に抽出した後、関節包等を特定することができる。
The initial search point 421 is above the midpoint between the joint position 381 and the joint position 382. However, the present invention is not limited to this. For example, the midpoint between the joint position 381 and the joint position 382 may be used. The inspector may perform setting using the input unit 31.
(4) In the embodiment, the processing order of the search start point is not mentioned in steps S405 to S415. For example, the processing may be performed in order from the lower side of the ultrasonic image, or the processing is performed in the order of higher luminance. You may do that. By doing in this way, after extracting the bone surface and skin drawn with high brightness | luminance correctly, a joint capsule etc. can be specified.

(5)実施の形態では、ステップS202のエッジの検出を行う前にステップS201のエッジの強調処理を行うとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。例えば、エッジの強調処理を行わないとしてもよい。
また、ステップS202でエッジを1つ検出する度に、ステップS205において各エッジがどの構成要素の境界であるかを判定し、その後、超音波画像からステップS202で検出したエッジを除外してから再度ステップS201でエッジの強調処理を行い、ステップS202で再びエッジの検出を行うとしてもよい。あるいは、ステップS205において各エッジがどの構成要素の境界であるかを判定した後、特定のエッジ以外のエッジを除外してから再度ステップS201でエッジの強調処理を行い、ステップS202で当該特定のエッジを再度検出し直すとしてもよい。このようにすることで、さらにエッジの検出精度を向上させることができる。
(5) In the embodiment, the edge enhancement processing in step S201 is performed before the edge detection in step S202. However, the present invention is not necessarily limited to this case. For example, the edge enhancement process may not be performed.
Each time one edge is detected in step S202, it is determined in step S205 which component is the boundary of each edge, and after that, the edge detected in step S202 is excluded from the ultrasonic image, and then again. Edge enhancement processing may be performed in step S201, and edge detection may be performed again in step S202. Alternatively, after determining in step S205 which component boundary each edge is, excluding edges other than the specific edge, edge enhancement processing is performed again in step S201, and the specific edge is determined in step S202. May be detected again. In this way, the edge detection accuracy can be further improved.

(6)実施の形態において、エッジ検出部24は、探索開始点に対して式[数2]で示されるValue値が最小になる対応点を対応付けるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。Value値は、対応点の輝度が高いほど小さくなり、かつ、探索開始点と対応点との距離が短いほど、あるいは、探索開始点と対応点とのy座標の差が小さいほど小さくなるような値であればよく、例えば、探索開始点と対応点との距離を輝度値で除算した値であってもよい。   (6) In the embodiment, the edge detection unit 24 associates the corresponding point that minimizes the Value value represented by the formula [Equation 2] with the search start point, but the present invention is not necessarily limited to this case. Not. The Value value decreases as the brightness of the corresponding point increases, and decreases as the distance between the search start point and the corresponding point decreases, or as the difference between the y coordinates of the search start point and the corresponding point decreases. Any value may be used, for example, a value obtained by dividing the distance between the search start point and the corresponding point by the luminance value.

(7)実施の形態において、エッジ検出部24は、1画素の探索開始点に対し、x座標が1だけ異なる対応点を対応付けるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、探索開始点は2画素×2画素の画素群であり、対応点は画素群における左上の画素のx座標が2だけ異なる、探索開始点と同サイズの画素群であってもよい。このとき、画素群の輝度は、左上の画素等画素群における特定の画素の輝度値であってもよいし、画素群全体の輝度の平均値、最大値、中間値等の統計値を用いてもよい。また、画素群のサイズは2画素×2画素のサイズに限られず、エッジ検出の精度に影響しない範囲で、4画素×4画素、3画素×2画素等、任意のサイズを用いてよい。   (7) In the embodiment, the edge detection unit 24 associates a corresponding start point with a different x coordinate by one search start point of one pixel. However, the present invention is not necessarily limited to this case. For example, the search start point may be a pixel group of 2 pixels × 2 pixels, and the corresponding point may be a pixel group of the same size as the search start point, where the x coordinate of the upper left pixel in the pixel group is different by 2. At this time, the luminance of the pixel group may be a luminance value of a specific pixel in the pixel group such as the upper left pixel, or a statistical value such as an average value, maximum value, or intermediate value of the luminance of the entire pixel group. Also good. The size of the pixel group is not limited to the size of 2 pixels × 2 pixels, and an arbitrary size such as 4 pixels × 4 pixels, 3 pixels × 2 pixels, or the like may be used as long as the accuracy of edge detection is not affected.

(8)実施の形態において、血流信号を含むパワードプラ画像を用いて、関節腔領域の定量化を行う場合について説明したが、例えば、血流信号を含むパワードプラ画像を用いて、滑膜の定量化を行ってもよい。すなわち、滑膜の領域481内に観測される血流信号442、443の総面積、滑膜の領域481の面積に対する血流信号442、443の総面積の割合、連続した領域として計測される血流信号の個数などを定量化してもよい。また、式[数4]や式[数5]を用いて定量化してもよい。関節リウマチの進行による新生血管は滑膜に発生するため、このようにすることで、疾患活動性をより正確に評価することができる。   (8) In the embodiment, the case where the joint cavity region is quantified using the power Doppler image including the blood flow signal has been described. For example, the synovial membrane is illustrated using the power Doppler image including the blood flow signal. Quantification may be performed. That is, the total area of blood flow signals 442 and 443 observed in the synovial region 481, the ratio of the total area of the blood flow signals 442 and 443 to the area of the synovial region 481, blood measured as a continuous region The number of flow signals may be quantified. Moreover, you may quantify using Formula [Formula 4] and Formula [Formula 5]. Since neovascularization due to the progression of rheumatoid arthritis occurs in the synovium, the disease activity can be more accurately evaluated in this way.

(9)実施の形態において、エッジ検出部24は、x座標が最小の探索開始点からx座標値が増加する方向に対応点を探索するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、x座標が最大の探索開始点からx座標値が減少する方向に対応点を探索するとしてもよい。また、探索開始点に対して、x座標値が増加する方向と減少する方向との両方に対応点を探してもよく、この場合に、x軸方向に折り返すようなエッジを検出することができる。このような場合、骨びらんの検出において、x軸方向の一階差分の値が大きく変動するか否かを検出する代わりに、x軸方向の一階差分の符号が変化するか否かを検出してもよい。   (9) In the embodiment, the edge detection unit 24 searches for the corresponding point in the direction in which the x coordinate value increases from the search start point with the minimum x coordinate, but the present invention is not necessarily limited to this case. For example, the corresponding point may be searched in the direction in which the x coordinate value decreases from the search start point with the maximum x coordinate. In addition, corresponding points may be searched for in both the direction in which the x coordinate value increases and the direction in which the x coordinate value increases with respect to the search start point. In this case, an edge that folds back in the x-axis direction can be detected. . In such a case, instead of detecting whether or not the value of the first-order difference in the x-axis direction varies greatly in detecting bone erosion, it is detected whether or not the sign of the first-order difference in the x-axis direction changes. May be.

(10)実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、その構成要素の全部又は一部を、1チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよいし、コンピュータのプログラムで実現してもよいし、その他どのような形態で実施してもよい。例えば、超音波診断装置を1チップで実現してもよいし、画像生成部のみを1チップで実現し、構成要素特定部等を別のチップで実現してもよい。   (10) The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment and each modified example may be realized in whole or in part by an integrated circuit of one chip or a plurality of chips, or by a computer program. It may be implemented in any other form. For example, the ultrasonic diagnostic apparatus may be realized by one chip, only the image generation unit may be realized by one chip, and the component specifying unit and the like may be realized by another chip.

集積回路で実現する場合、典型的には、LSI(Large Scale Integration)として実現される。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
When realized by an integrated circuit, it is typically realized as an LSI (Large Scale Integration). The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.

さらには、半導体技術の進歩、又は派生する別技術により、LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、各実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、記憶媒体に書き込まれたプログラムと、プログラムを読み込んで実行するコンピュータとで実現されてもよい。記憶媒体は、メモリカード、CD−ROMなどいかなる記録媒体であってもよい。また、本発明に係る超音波診断装置は、ネットワークを経由してダウンロードされるプログラムと、プログラムをネットワークからダウンロードして実行するコンピュータとで実現されてもよい。
Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology.
Moreover, the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment and each modification may be realized by a program written in a storage medium and a computer that reads and executes the program. The storage medium may be any recording medium such as a memory card or a CD-ROM. Further, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention may be realized by a program downloaded via a network and a computer that downloads and executes the program from the network.

(11)以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。   (11) Each of the embodiments described above shows a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the embodiment, steps that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as arbitrary constituent elements constituting a more preferable form.

また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。尚、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
Further, for easy understanding of the invention, the scales of the components shown in the above-described embodiments may be different from actual ones. The present invention is not limited by the description of each of the above embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
Furthermore, in the ultrasonic diagnostic apparatus, there are members such as circuit components and lead wires on the substrate, but various modes can be implemented based on ordinary knowledge in the technical field regarding electrical wiring and electrical circuits. Since it is not directly relevant to the description of the present invention, the description is omitted. Each figure shown above is a schematic diagram, and is not necessarily illustrated strictly.

<補足>
以下に、実施の形態に係る超音波診断装置、超音波診断装置の画像処理方法、および、画像処理プログラムの構成および効果について説明する。
(1)実施の形態に係る超音波診断装置は、関節部位を撮像した超音波画像から、前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置であって、超音波画像を取得して前記画像部分を特定する画像処理回路を備え、前記画像処理回路は、超音波画像を取得する超音波画像取得部と、前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する構成要素特定部とを備えることを特徴とする。
<Supplement>
Hereinafter, the configuration and effect of the ultrasonic diagnostic apparatus, the image processing method of the ultrasonic diagnostic apparatus, and the image processing program according to the embodiment will be described.
(1) An ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment is an ultrasonic diagnostic apparatus that identifies an image portion indicating a component of a joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part, and acquires an ultrasonic image An image processing circuit for specifying the image portion, and the image processing circuit includes an ultrasonic image acquisition unit that acquires an ultrasonic image, and a depth of the subject substantially perpendicular to the subject surface in the ultrasonic image. A first specific pixel in which a pixel position in the second direction is N (N is an integer of 1 or more), wherein the first direction is a first direction, and a direction orthogonal to the first direction is a second direction; The second specific pixel whose pixel position in two directions is N + 1 is associated with the second specific pixel when the luminance of the second specific pixel is large and the first specific pixel and the second specific pixel are close to each other. The ultrasonic image is obtained by performing at all pixel positions in the direction. One or more feature lines are detected from the above, and which of the feature lines indicates the boundary between the component elements is identified based on the order of the feature lines in the first direction, and the boundary of each component element is indicated And a component specifying unit that specifies an image portion.

また、実施の形態に係る超音波診断装置の画像処理方法は、関節部位を撮像した超音波画像から前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置の画像処理方法であって、超音波画像を取得し、前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定することを特徴とする。   Further, the image processing method of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment is an image processing method of the ultrasonic diagnostic apparatus that specifies an image portion indicating a component of the joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part. When the ultrasonic image is acquired, and the depth direction of the subject substantially perpendicular to the subject surface is the first direction and the direction orthogonal to the first direction is the second direction in the ultrasonic image, the first direction The luminance of the second specific pixel is high when the first specific pixel whose pixel position in the two directions is N (N is an integer of 1 or more) and the second specific pixel whose pixel position in the second direction is N + 1. And detecting one or more feature lines from the ultrasonic image by performing association at all pixel positions in the second direction when the first specific pixel and the second specific pixel are close to each other, Which of the above characteristic lines indicates the boundary between components The dolphin specified based on the order in the first direction of the characteristic line, and identifies the image portion indicating the boundary of each component.

また、実施の形態に係る画像処理プログラムは、関節部位を撮像した超音波画像から前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置に用いられるプロセッサに画像処理を行わせる画像処理プログラムであって、前記画像処理は、超音波画像を取得し、前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定することを特徴とする。   In addition, the image processing program according to the embodiment causes image processing to be performed by a processor used in an ultrasonic diagnostic apparatus that identifies an image portion indicating a component of the joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part. In the program, the image processing acquires an ultrasound image, and in the ultrasound image, the depth direction of the subject that is substantially perpendicular to the subject surface is defined as a first direction and a direction orthogonal to the first direction. When the second direction is set, a first specific pixel whose pixel position in the second direction is N (N is an integer of 1 or more), and a second specific pixel whose pixel position in the second direction is N + 1, When the luminance of the second specific pixel is high and the first specific pixel and the second specific pixel are close to each other, the association is performed at all pixel positions in the second direction, so that 1 is obtained from the ultrasonic image. Detect the above characteristic line And specifying which of the feature lines indicates the boundary between the component elements based on the order of the feature lines in the first direction, and specifying an image portion indicating the boundary of each component element And

このようにすることで、構成要素の境界を示す特徴線がそれぞれ独立した形式で検出できるため、複数の特徴線の集合を各構成要素の境界を対応付けるためのパターンマッチングの必要がない。そのため、構成要素の境界線がいずれかの特徴線に対応しており、特徴線の形状にかかわらず、構成要素と他の構成要素との境界を正確に検出できる。また、仮に関節部位を示す画像部分の形状が一般的な関節部位を示す画像の形状と大きく異なっていても、深さ方向における各構成要素の順序は変わらないため、構成要素の取り違えをすることなく、正確に各構成要素を特定することが可能となる。   In this way, feature lines that indicate the boundaries of the component elements can be detected in an independent format, so there is no need for pattern matching to associate a set of a plurality of feature lines with the boundary of each component element. Therefore, the boundary line of the component corresponds to one of the feature lines, and the boundary between the component and the other component can be accurately detected regardless of the shape of the feature line. In addition, even if the shape of the image part showing the joint part is significantly different from the shape of the image showing the general joint part, the order of the constituent elements in the depth direction does not change, so the constituent elements are mistaken. Therefore, each component can be accurately specified.

(2)また、実施の形態に係る上記(1)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部は、前記構成要素間の境界として骨表面を前記第1方向において深い前記特徴線から特定し、さらに、前記骨表面より深さが浅く、前記特徴線が検出されていない領域から、前記第1方向における輝度の変化に基づいて、滑膜を示す画像部分を特定する、としてもよい。
このようにすることで、骨表面と超音波画像とから、滑膜領域をさらに検出することができる。
(2) In the ultrasonic diagnostic apparatus of (1) according to the embodiment, the component specifying unit specifies a bone surface as a boundary between the components from the feature line deep in the first direction. Further, an image portion showing the synovium may be specified based on a change in luminance in the first direction from an area where the depth is shallower than the bone surface and the feature line is not detected.
In this way, the synovial region can be further detected from the bone surface and the ultrasonic image.

(3)また、実施の形態に係る上記(1)の超音波診断装置は、前記第1方向はy軸と平行であって前記第2方向はx軸と平行であり、第1特定画素は、x座標がNである複数の画素のうち、前記第1方向において輝度が極大となる画素、または、Nが2以上である場合においてx座標がN−1である第1特定画素に対して第2特定画素として関連付けられた画素のいずれかであり、前記第1特定画素の座標を(N,yN)とし、x座標がN+1である任意の画素の輝度をL(N+1,y)、当該画素の座標を(N+1,y)とした場合、前記第2特定画素は、x座標がN+1である画素のうち、Value=m・L(N+1,y)+n・|y−yN|(m、nはn>0>mを満たす実数)で示される値Valueが最小となる画素である、としてもよい。 (3) In the ultrasound diagnostic apparatus according to (1) according to the embodiment, the first direction is parallel to the y-axis, the second direction is parallel to the x-axis, and the first specific pixel is Among the plurality of pixels whose x coordinate is N, the pixel having the maximum luminance in the first direction, or the first specific pixel whose x coordinate is N-1 when N is 2 or more Any one of the pixels associated as the second specific pixel, the coordinates of the first specific pixel being (N, y N ), and the luminance of an arbitrary pixel having an x coordinate of N + 1 being L (N + 1, y), When the coordinate of the pixel is (N + 1, y), the second specific pixel is, among pixels whose x coordinate is N + 1, Value = m · L (N + 1, y) + n · | y−y N | ( m and n are pixels where the value Value indicated by n is a real number satisfying n>0> m), It may be.

このようにすることで、輝度が大きく、かつ、y軸方向の座標差の小さい画素を選択し続けることで特徴線が形成されるため、構成要素と他の構成要素との境界を正確に検出できる。
(4)また、実施の形態に係る上記(3)の超音波診断装置は、前記画像処理回路は、さらにエッジ強調部を備え、前記構成要素特定部は、前記エッジ強調部が前記超音波画像のエッジ強調を行った結果から前記第1特定画素と前記第2特定画素とを関連付けることにより前記特徴線を検出する、としてもよい。
By doing this, a feature line is formed by continuing to select pixels with high brightness and a small coordinate difference in the y-axis direction, so the boundary between the component and other components can be accurately detected. it can.
(4) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (3) according to the embodiment, the image processing circuit further includes an edge enhancement unit, and the component enhancement unit includes the edge enhancement unit. The feature line may be detected by associating the first specific pixel and the second specific pixel from the result of edge enhancement.

このようにすることで、エッジ強調によって構成要素と他の構成要素との境界が強調されるため、より正確に構成要素と他の構成要素との境界を検出できる。
(5)また、実施の形態に係る上記(1)の超音波診断装置は、前記超音波画像から1つの前記特徴線を検出する動作を繰り返し行うことで複数の前記特徴線を検出し、新たな特徴線を検出する際、検出された前記特徴線を前記超音波画像から除外してから、特徴線の検出を行う、としてもよい。
By doing so, the boundary between the component and the other component is emphasized by edge enhancement, so that the boundary between the component and the other component can be detected more accurately.
(5) The ultrasonic diagnostic apparatus according to (1) according to the embodiment detects a plurality of feature lines by repeatedly performing an operation of detecting one feature line from the ultrasound image, and newly When detecting a feature line, the feature line may be detected after removing the detected feature line from the ultrasonic image.

このようにすることで、既に検出された特徴線に係る画素が他の特徴線の検出に影響を与えないため、より正確に構成要素と他の構成要素との境界を検出できる。
(6)また、実施の形態に係る上記(1)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部は、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する際に、前記複数の特徴線を、深さが浅い特徴線を皮膚セグメント、深さが深い特徴線を骨セグメントに分類し、前記皮膚セグメントに分類された特徴線から皮膚を示す画像部分を、前記骨セグメントに分類された特徴線から骨表面を示す画像部分を、それぞれ特定する、としてもよい。
By doing in this way, since the pixel related to the already detected feature line does not affect the detection of other feature lines, the boundary between the component and the other component can be detected more accurately.
(6) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (1) according to the embodiment, when the component specifying unit specifies an image portion indicating a boundary of each component, the plurality of feature lines are A feature line with a shallow depth is classified into a skin segment, a feature line with a deep depth is classified into a bone segment, and an image portion showing skin from the feature line classified into the skin segment is classified from the feature line classified into the bone segment. The image portions showing the bone surface may be specified respectively.

このようにすることで、検出された特徴線を、解剖学に基づいてその順序からどの構成要素とどの構成要素との境界であるかをセグメント分けすることができる。
(7)また、実施の形態に係る上記(6)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部は、さらに、両端が前記骨表面に近接し、かつ、骨表面より前記第1方向において浅い側にある特徴線を、関節包を示す画像部分と特定する、としてもよい。
By doing so, it is possible to segment which component is a boundary between which component from the order of the detected feature line based on the anatomy.
(7) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (6) according to the embodiment, the component specifying unit further has both ends close to the bone surface and shallower in the first direction than the bone surface. The feature line on the side may be identified as the image portion showing the joint capsule.

このようにすることで、検出された骨表面と、解剖学とに基づいて関節包を示す画像部分を特定することができる。
(8)また、実施の形態に係る上記(6)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部は、さらに、前記骨表面に断裂部分が存在し、かつ、前記骨表面の断裂部分が前記骨表面の他の部分より第1方向において深い場合に、前記断裂部分の中心を、前記第2方向における関節位置の中心を示すと特定する、としてもよい。
By doing in this way, the image part which shows a joint capsule can be specified based on the detected bone surface and anatomy.
(8) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (6) according to the embodiment, the component specifying unit further includes a rupture portion on the bone surface, and the rupture portion on the bone surface is When the depth is deeper in the first direction than the other part of the bone surface, the center of the torn portion may be specified as indicating the center of the joint position in the second direction.

このようにすることで、検出された骨表面と、解剖学とに基づいて関節位置を示す画像部分を特定することができる。
(9)また、実施の形態に係る上記(7)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部はさらに、前記関節包と、全骨表面との間の領域を、関節腔領域を示す画像部分として特定する、としてもよい。
By doing in this way, the image part which shows a joint position can be specified based on the detected bone surface and anatomy.
(9) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (7) according to the embodiment, the component specifying unit further includes an area between the joint capsule and the whole bone surface, and an image showing a joint cavity area It may be specified as a part.

このようにすることで、検出された関節位置と、解剖学とに基づいて関節腔領域を示す画像部分を特定することができる。
(10)また、実施の形態に係る上記(6)の超音波診断装置は、さらに、前記構成要素特定部が特定した前記骨表面を示す画像部分を用いて、前記骨表面における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備える、としてもよい。
By doing in this way, the image part which shows a joint cavity area | region can be pinpointed based on the detected joint position and anatomy.
(10) Further, the ultrasonic diagnostic apparatus according to (6) according to the embodiment further uses the image portion showing the bone surface specified by the component specifying unit to detect disease activity on the bone surface. It is good also as providing the disease state analysis part which performs quantification.

このようにすることで、骨表面の形状に基づいて疾患活動性を定量化することができる。
(11)また、実施の形態に係る上記(10)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記骨表面の滑らかさを定量化する、としてもよい。
このようにすることで、骨表面の形状の滑らかさに基づいて疾患活動性を定量化することができる。
In this way, disease activity can be quantified based on the shape of the bone surface.
(11) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (10) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may quantify the smoothness of the bone surface.
In this way, disease activity can be quantified based on the smoothness of the shape of the bone surface.

(12)また、実施の形態に係る上記(11)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記骨表面を示す画像部分に所定の関数をフィッティングし、前記骨表面を示す画像部分と前記所定の関数との誤差を前記骨表面の滑らかさとして定量化する、としてもよい。
このようにすることで、骨表面の形状の滑らかさを定量化することができる。
(13)また、実施の形態に係る上記(10)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記骨表面における骨びらんを定量化する、としてもよい。
(12) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (11) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit fits a predetermined function to the image portion showing the bone surface, and the image portion showing the bone surface An error from the predetermined function may be quantified as the smoothness of the bone surface.
By doing so, the smoothness of the shape of the bone surface can be quantified.
(13) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (10) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may quantify bone erosion on the bone surface.

このようにすることで、骨びらんに基づいて疾患活動性を定量化することができる。
(14)また、実施の形態に係る上記(13)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記骨表面を示す画像部分における前記第1方向もしくは前記第2方向の一階差分を算出し、算出された一階差分の変動に基づいて前記骨びらんを示す画像部分を特定し、前記骨びらんを示す画像部分に所定の関数をフィッティングし、前記骨びらんを示す画像部分と前記所定の関数との誤差を前記骨表面の滑らかさとして定量化する、としてもよい。
In this way, disease activity can be quantified based on bone erosion.
(14) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (13) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit calculates a first-order difference in the first direction or the second direction in an image portion showing the bone surface. And specifying an image portion showing the bone erosion based on the calculated variation of the first-order difference, fitting a predetermined function to the image portion showing the bone erosion, and the image portion showing the bone erosion and the predetermined portion The error with the function may be quantified as the smoothness of the bone surface.

このようにすることで、骨びらんの位置を特定し、骨びらんの形状に基づいて骨表面の形状の滑らかさを定量化することができる。
(15)また、実施の形態に係る上記(8)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部が特定した前記骨表面を示す画像部分を用いて、前記関節における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備え、前記病態解析部は、前記骨表面の断裂部分の直線距離、または、水平距離を定量化する、としてもよい。
In this way, the position of the bone erosion can be specified, and the smoothness of the shape of the bone surface can be quantified based on the shape of the bone erosion.
(15) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the above (8) according to the embodiment, disease activity in the joint is quantified using an image portion showing the bone surface specified by the component specifying unit. A pathological condition analysis unit may be provided, and the pathological condition analysis unit may quantify a linear distance or a horizontal distance of a fractured portion of the bone surface.

このようにすることで、関節部位の形状に基づいて疾患活動性を定量化することができる。
(16)また、実施の形態に係る上記(7)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部が特定した前記関節包を示す画像部分を用いて、前記関節包における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備え、前記病態解析部は、前記関節包の厚さ、前記関節包の幅、前記関節包の長さ、前記関節包の面積の少なくとも1以上を定量化する、としてもよい。
By doing in this way, disease activity can be quantified based on the shape of a joint part.
(16) Further, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to (7) according to the embodiment, the disease activity in the joint capsule is quantified using an image portion showing the joint capsule specified by the component specifying unit. A pathological condition analyzing unit that quantifies at least one of the thickness of the joint capsule, the width of the joint capsule, the length of the joint capsule, and the area of the joint capsule. Good.

このようにすることで、関節包の形状に基づいて疾患活動性を定量化することができる。
(17)また、実施の形態に係る上記(16)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記関節包を示す画像部分の前記第1方向における座標が最大値となる座標と、前記関節包を示す画像部分の端点の前記第1方向における座標との差、もしくは、前記関節包を示す画像部分の前記第1方向における座標が最大値となる座標から、前記関節包を示す画像部分の両端を結ぶ直線との距離を前記関節包の厚さとして定量化し、前記関節包を示す画像部分の両端となる2つの座標の、前記第2方向に沿った座標差を前記関節包の幅として定量化し、記関節包を示す前記特徴線における、前記関節包を示す画像部分の一端から他端までの長さを前記関節包の長さとして定量化し、前記関節包を示す前記特徴線と、前記関節包を示す画像部分の両端を結ぶ直線とに囲まれた面積を前記関節包の面積として定量化する、としてもよい。
In this way, disease activity can be quantified based on the shape of the joint capsule.
(17) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (16) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may be configured such that the coordinate in the first direction of the image portion showing the joint capsule is a maximum value, The image portion indicating the joint capsule from the difference between the end point of the image portion indicating the joint capsule and the coordinate in the first direction or the coordinate in the first direction of the image portion indicating the joint capsule is the maximum value. The distance from the straight line connecting both ends of the joint capsule is quantified as the thickness of the joint capsule, and the coordinate difference along the second direction between the two coordinates at both ends of the image portion showing the joint capsule is determined as the width of the joint capsule. And quantifying the length from one end to the other end of the image portion showing the joint capsule in the feature line showing the joint capsule as the length of the joint capsule, and the feature line showing the joint capsule; , Both ends of the image portion showing the joint capsule Quantifying the area surrounded by the straight line as the area of the joint capsule connecting may be.

このようにすることで、検出された関節包を示す画像の特徴点に基づき、関節包の疾患活動性を定量化することができる。
(18)また、実施の形態に係る上記(9)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部が特定した前記関節腔領域を示す画像部分を用いて、前記関節腔領域における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備え、前記病態解析部は、関節腔領域の高さ、前記関節腔領域の幅、前記関節腔領域の面積、前記関節腔領域の形状の少なくとも1以上を定量化する、としてもよい。
By doing in this way, based on the feature point of the image which shows the detected joint capsule, the disease activity of a joint capsule can be quantified.
(18) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (9) according to the embodiment, the disease activity in the joint cavity region is detected using an image portion showing the joint cavity region specified by the component specifying unit. A pathological analysis unit that performs quantification, wherein the pathological analysis unit quantifies at least one of the height of the joint cavity region, the width of the joint cavity region, the area of the joint cavity region, and the shape of the joint cavity region You may do it.

このようにすることで、関節腔領域の形状に基づいて疾患活動性を定量化することができる。
(19)また、実施の形態に係る上記(18)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記関節腔領域を示す画像部分における、前記第1方向の座標の最大値と最小値との差を、前記関節腔領域の高さとして定量化し、前記関節腔領域を示す画像部分における、前記第2方向の座標の最大値と最小値との差を、前記関節腔領域の幅として定量化し、骨表面を示す画像部分の断裂部の中心と関節包を示す画像部分の両端とをそれぞれ結んだ直線がなす角を前記関節腔領域の形状として定量化する、としてもよい。
In this way, disease activity can be quantified based on the shape of the joint cavity region.
(19) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (18) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may include a maximum value and a minimum value of coordinates in the first direction in an image portion indicating the joint cavity region. Is quantified as the height of the joint cavity region, and the difference between the maximum value and the minimum value of the coordinates in the second direction in the image portion showing the joint cavity region is quantified as the width of the joint cavity region. The angle formed by the straight line connecting the center of the fractured portion of the image portion showing the bone surface and both ends of the image portion showing the joint capsule may be quantified as the shape of the joint cavity region.

このようにすることで、検出された関節腔領域を示す画像の特徴点に基づき、関節腔領域の疾患活動性を定量化することができる。
(20)また、実施の形態に係る上記(18)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積と前記関節腔領を示す画像部分の面積との比、前記関節腔領域を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上を定量化する、としてもよい。
By doing in this way, based on the feature point of the image which shows the detected joint cavity area | region, the disease activity of a joint cavity area | region can be quantified.
(20) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the above (18) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may include a total area of a blood flow signal in an image portion indicating the joint cavity region, and an image indicating the joint cavity region. Quantifying at least one or more of the ratio of the total area of the blood flow signal in the portion to the area of the image portion indicating the joint cavity region and the number of blood flow signals as continuous regions in the image portion indicating the joint cavity region It is good also as.

このようにすることで、関節腔領域と血流信号とに基づき、関節腔領域の疾患活動性を定量化することができる。
(21)また、実施の形態に係る上記(20)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積と前記関節腔領を示す画像部分の面積との比、前記関節腔領域を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上と、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の位置とを組み合わせて定量化する、としてもよい。
By doing in this way, based on a joint cavity area | region and a blood-flow signal, the disease activity of a joint cavity area | region can be quantified.
(21) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (20) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may include a total area of a blood flow signal in an image portion indicating the joint cavity region, and an image indicating the joint cavity region. A ratio of a total area of blood flow signals in the portion and an area of the image portion indicating the joint cavity region, at least one or more of the number of blood flow signals as continuous regions in the image portion indicating the joint cavity region, and the joint The position of the blood flow signal in the image portion showing the cavity region may be combined and quantified.

このようにすることで、血流信号とその位置とに基づき、関節腔領域の疾患活動性を定量化することができる。
(22)また、実施の形態に係る上記(21)の超音波診断装置は、前記構成要素特定部が特定した前記滑膜を示す画像部分を用いて、前記滑膜における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備える、としてもよい。
By doing in this way, the disease activity of a joint space area | region can be quantified based on a blood-flow signal and its position.
(22) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (21) according to the embodiment, disease activity in the synovium is quantified using an image portion showing the synovium specified by the component specifying unit. It is good also as providing the disease state analysis part which performs.

このようにすることで、滑膜の状態に基づいて疾患活動性を定量化することができる。
(23)また、実施の形態に係る上記(22)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記滑膜を示す画像部分が、骨幹端を示す画像部分をつなぐ直線を超えるか否か、および、骨幹部を示す画像部分への伸展があるか否かに基づいて定量化する、としてもよい。
このようにすることで、滑膜の範囲に基づいて疾患活動性を定量化することができる。
In this way, disease activity can be quantified based on the condition of the synovium.
(23) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (22) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may check whether the image portion showing the synovium exceeds a straight line connecting the image portion showing the metaphysis. And quantification based on whether or not there is an extension to the image portion showing the diaphysis.
In this way, disease activity can be quantified based on the range of the synovium.

(24)また、実施の形態に係る上記(22)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積と前記滑膜を示す画像部分の面積との比、前記滑膜を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上を定量化する、としてもよい。   (24) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (22) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may include a total area of a blood flow signal in an image portion showing the synovium, and an image portion showing the synovium. The ratio between the total area of the blood flow signal and the area of the image portion showing the synovium, or at least one of the number of blood flow signals as a continuous region in the image portion showing the synovium may be quantified. .

このようにすることで、滑膜と血流信号とに基づき、滑膜の疾患活動性を定量化することができる。
(25)また、実施の形態に係る上記(24)の超音波診断装置は、前記病態解析部は、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積と前記滑膜を示す画像部分の面積との比、前記滑膜を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上と、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の位置とを組み合わせて定量化する、としてもよい。
By doing in this way, the disease activity of a synovium can be quantified based on a synovium and a blood-flow signal.
(25) In the ultrasonic diagnostic apparatus according to (24) according to the embodiment, the pathological condition analysis unit may include a total area of a blood flow signal in an image portion showing the synovium, and an image portion showing the synovium. The ratio between the total area of the blood flow signal and the area of the image portion showing the synovium, at least one or more of the number of blood flow signals as a continuous region in the image portion showing the synovium, and the image showing the synovium It is good also as quantifying combining the position of the blood-flow signal in a part.

このようにすることで、血流信号とその位置とに基づき、滑膜の疾患活動性を定量化することができる。   In this way, the disease activity of the synovium can be quantified based on the blood flow signal and its position.

本発明にかかる超音波診断装置は、関節リウマチ診断など、関節部位の診断および関節炎等の疾患活動性の評価に利用することができる。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can be used for diagnosis of joint sites such as rheumatoid arthritis diagnosis and evaluation of disease activity such as arthritis.

11 超音波プローブ
20 超音波診断装置
21 超音波送受信部
22 超音波画像生成部
23 記憶部
24 エッジ検出部
25 構成要素特定部
26 病態解析部
27 制御部
28 画面生成部
31 入力部
32 表示部
111、121 骨
112、122 軟骨
130 滑膜
140、205、394 関節包
201、202、301、302 骨表面
203 皮膚
206 関節腔領域
208 血流信号
303 皮膚セグメント
304 腱セグメント
305 骨セグメント
308、309 骨端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Ultrasonic probe 20 Ultrasound diagnostic apparatus 21 Ultrasonic transmission / reception part 22 Ultrasonic image generation part 23 Storage part 24 Edge detection part 25 Component element specific part 26 Pathological condition analysis part 27 Control part 28 Screen generation part 31 Input part 32 Display part 111 , 121 Bone 112, 122 Cartilage 130 Synovium 140, 205, 394 Joint capsule 201, 202, 301, 302 Bone surface 203 Skin 206 Joint cavity region 208 Blood flow signal 303 Skin segment 304 Tendon segment 305 Bone segment 308, 309 End of bone

Claims (27)

関節部位を撮像した超音波画像から、前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置であって、
超音波画像を取得して前記画像部分を特定する画像処理回路を備え、
前記画像処理回路は、
超音波画像を取得する超音波画像取得部と、
前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する構成要素特定部と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic diagnostic apparatus that identifies an image portion showing a component of the joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part,
An image processing circuit for acquiring an ultrasonic image and identifying the image portion;
The image processing circuit includes:
An ultrasound image acquisition unit for acquiring an ultrasound image;
In the ultrasonic image, when the depth direction of the subject substantially perpendicular to the subject surface is the first direction and the direction orthogonal to the first direction is the second direction, the pixel position in the second direction is N ( N is an integer equal to or greater than 1), and the second specific pixel whose pixel position in the second direction is N + 1 is a luminance of the second specific pixel and the first specific pixel And the second specific pixel are associated with each other at all pixel positions in the second direction to detect one or more feature lines from the ultrasonic image, and the boundary between the components is defined as the feature. A component specifying unit that specifies which of the lines is indicated based on the order of the feature lines in the first direction, and that specifies an image portion indicating a boundary of each component. Diagnostic device.
前記構成要素特定部は、前記構成要素間の境界として骨表面を前記第1方向において深い前記特徴線から特定し、さらに、前記骨表面より深さが浅く、前記特徴線が検出されていない領域から、前記第1方向における輝度の変化に基づいて、滑膜を示す画像部分を特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
The component specifying unit specifies a bone surface as a boundary between the components from the feature line deep in the first direction, and is a region where the depth is shallower than the bone surface and the feature line is not detected. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein an image portion showing a synovium is specified based on a change in luminance in the first direction.
前記第1方向はy軸と平行であって前記第2方向はx軸と平行であり、
第1特定画素は、x座標がNである複数の画素のうち、前記第1方向において輝度が極大となる画素、または、Nが2以上である場合においてx座標がN−1である第1特定画素に対して第2特定画素として関連付けられた画素のいずれかであり、
前記第1特定画素の座標を(N,yN)とし、x座標がN+1である任意の画素の輝度をL(N+1,y)、当該画素の座標を(N+1,y)とした場合、前記第2特定画素は、x座標がN+1である画素のうち、
Value=m・L(N+1,y)+n・|y−yN| (m、nはn>0>mを満たす実数)
で示される値Valueが最小となる画素である
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
The first direction is parallel to the y-axis and the second direction is parallel to the x-axis;
The first specific pixel is a pixel having a maximum luminance in the first direction among the plurality of pixels having an x coordinate of N, or a first pixel having an x coordinate of N-1 when N is 2 or more. Any of the pixels associated with the specific pixel as the second specific pixel;
When the coordinate of the first specific pixel is (N, y N ), the luminance of an arbitrary pixel whose x coordinate is N + 1 is L (N + 1, y), and the coordinate of the pixel is (N + 1, y), The second specific pixel is a pixel whose x coordinate is N + 1.
Value = m · L (N + 1, y) + n · | y− N N (m and n are real numbers satisfying n>0> m)
The ultrasound diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the value Value indicated by is a pixel having a minimum value.
前記画像処理回路は、さらにエッジ強調部を備え、
前記構成要素特定部は、前記エッジ強調部が前記超音波画像のエッジ強調を行った結果から前記第1特定画素と前記第2特定画素とを関連付けることにより前記特徴線を検出する
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。
The image processing circuit further includes an edge enhancement unit,
The component specifying unit detects the feature line by associating the first specific pixel and the second specific pixel from a result of the edge enhancement unit performing edge enhancement of the ultrasonic image. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3.
前記構成要素特定部は、前記超音波画像から1つの前記特徴線を検出する動作を繰り返し行うことで複数の前記特徴線を検出し、
新たな特徴線を検出する際、検出された前記特徴線を前記超音波画像から除外してから、特徴線の検出を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
The component identifying unit detects a plurality of the feature lines by repeatedly performing an operation of detecting one feature line from the ultrasonic image,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein when detecting a new feature line, the feature line is detected after the detected feature line is excluded from the ultrasound image.
前記構成要素特定部は、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する際に、
前記複数の特徴線を、深さが浅い特徴線を皮膚セグメント、深さが深い特徴線を骨セグメントに分類し、
前記皮膚セグメントに分類された特徴線から皮膚を示す画像部分を、前記骨セグメントに分類された特徴線から骨表面を示す画像部分を、それぞれ特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
The component specifying unit, when specifying the image portion showing the boundary of each component,
Classifying the plurality of feature lines into feature segments with a shallow depth as skin segments and feature lines with a deep depth into bone segments;
The image portion showing the skin from the feature line classified into the skin segment, and the image portion showing the bone surface from the feature line classified into the bone segment, respectively, are specified. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記構成要素特定部は、さらに、両端が前記骨表面に近接し、かつ、骨表面より前記第1方向において浅い側にある特徴線を、関節包を示す画像部分と特定する
ことを特徴とする請求項6に記載の超音波診断装置。
The component specifying unit further specifies a feature line having both ends close to the bone surface and shallower in the first direction than the bone surface as an image portion showing a joint capsule. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6.
前記構成要素特定部は、さらに、前記骨表面に断裂部分が存在し、かつ、前記骨表面の断裂部分が前記骨表面の他の部分より第1方向において深い場合に、前記断裂部分の中心を、前記第2方向における関節位置の中心を示すと特定する
ことを特徴とする請求項6に記載の超音波診断装置。
The component specifying unit further includes a center of the fracture portion when a fracture portion exists on the bone surface and the fracture portion of the bone surface is deeper in the first direction than other portions of the bone surface. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6, wherein the ultrasonic diagnostic apparatus is specified as indicating a center of a joint position in the second direction.
前記構成要素特定部はさらに、前記関節包と、前記骨表面との間の領域を、関節腔領域を示す画像部分として特定する
ことを特徴とする請求項7に記載の超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7, wherein the component specifying unit further specifies an area between the joint capsule and the bone surface as an image portion indicating a joint cavity area.
さらに、前記構成要素特定部が特定した前記骨表面を示す画像部分を用いて、前記骨表面における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備える
ことを特徴とする請求項6に記載の超音波診断装置。
Furthermore, the disease state analysis part which quantifies the disease activity in the said bone surface is used using the image part which shows the said bone surface which the said component specific part specified, The superposition of Claim 6 characterized by the above-mentioned. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記病態解析部は、前記骨表面の滑らかさを定量化する
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10, wherein the pathological condition analysis unit quantifies the smoothness of the bone surface.
前記病態解析部は、前記骨表面を示す画像部分に所定の関数をフィッティングし、前記骨表面を示す画像部分と前記所定の関数との誤差を前記骨表面の滑らかさとして定量化する
ことを特徴とする請求項11に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit fits a predetermined function to an image portion showing the bone surface, and quantifies an error between the image portion showing the bone surface and the predetermined function as smoothness of the bone surface. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 11.
前記病態解析部は、前記骨表面における骨びらんを定量化する
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10, wherein the pathological condition analysis unit quantifies bone erosion on the bone surface.
前記病態解析部は、前記骨表面を示す画像部分における前記第1方向もしくは前記第2方向の一階差分を算出し、算出された一階差分の変動に基づいて前記骨びらんを示す画像部分を特定し、前記骨びらんを示す画像部分に所定の関数をフィッティングし、前記骨びらんを示す画像部分と前記所定の関数との誤差を前記骨表面の滑らかさとして定量化する
ことを特徴とする請求項13に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit calculates a first-order difference in the first direction or the second direction in an image portion showing the bone surface, and an image portion showing the bone erosion based on a change in the calculated first-order difference. And identifying and fitting a predetermined function to an image portion showing the bone erosion, and quantifying an error between the image portion showing the bone erosion and the predetermined function as the smoothness of the bone surface. Item 14. The ultrasonic diagnostic apparatus according to Item 13.
前記構成要素特定部が特定した前記骨表面を示す画像部分を用いて、前記関節における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備え、
前記病態解析部は、前記骨表面の断裂部分の直線距離、または、水平距離を定量化する
ことを特徴とする請求項8に記載の超音波診断装置。
Using an image portion showing the bone surface identified by the component identifying unit, comprising a pathological condition analysis unit that quantifies disease activity in the joint,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the pathological condition analysis unit quantifies a linear distance or a horizontal distance of a fractured portion of the bone surface.
前記構成要素特定部が特定した前記関節包を示す画像部分を用いて、前記関節包における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備え、
前記病態解析部は、前記関節包の厚さ、前記関節包の幅、前記関節包の長さ、前記関節包の面積の少なくとも1以上を定量化する
ことを特徴とする請求項7に記載の超音波診断装置。
Using an image portion showing the joint capsule identified by the component identifying unit, comprising a pathological condition analysis unit that quantifies disease activity in the joint capsule,
The pathological condition analysis unit quantifies at least one of the thickness of the joint capsule, the width of the joint capsule, the length of the joint capsule, and the area of the joint capsule. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記病態解析部は、前記関節包を示す画像部分の前記第1方向における座標が最大値となる座標と、前記関節包を示す画像部分の端点の前記第1方向における座標との差、もしくは、前記関節包を示す画像部分の前記第1方向における座標が最大値となる座標から、前記関節包を示す画像部分の両端を結ぶ直線との距離を前記関節包の厚さとして定量化し、
前記関節包を示す画像部分の両端となる2つの座標の、前記第2方向に沿った座標差を前記関節包の幅として定量化し、
前記関節包を示す前記特徴線における、前記関節包を示す画像部分の一端から他端までの長さを前記関節包の長さとして定量化し、
前記関節包を示す前記特徴線と、前記関節包を示す画像部分の両端を結ぶ直線とに囲まれた面積を前記関節包の面積として定量化する
ことを特徴とする請求項16に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit, the difference between the coordinate in the first direction of the image portion showing the joint capsule and the coordinate in the first direction of the end point of the image portion showing the joint capsule, or From the coordinates at which the coordinates in the first direction of the image portion showing the joint capsule are the maximum value, the distance from the straight line connecting both ends of the image portion showing the joint capsule is quantified as the thickness of the joint capsule,
Quantifying the coordinate difference along the second direction of the two coordinates that are both ends of the image portion indicating the joint capsule as the width of the joint capsule,
In the feature line indicating the joint capsule, the length from one end to the other end of the image portion indicating the joint capsule is quantified as the length of the joint capsule,
The area surrounded by the feature line indicating the joint capsule and a straight line connecting both ends of the image portion indicating the joint capsule is quantified as the area of the joint capsule. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記構成要素特定部が特定した前記関節腔領域を示す画像部分を用いて、前記関節腔領域における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備え、
前記病態解析部は、関節腔領域の高さ、前記関節腔領域の幅、前記関節腔領域の面積、前記関節腔領域の形状の少なくとも1以上を定量化する
ことを特徴とする請求項9に記載の超音波診断装置。
A pathological condition analysis unit that quantifies disease activity in the joint cavity region, using an image portion indicating the joint cavity region specified by the component specifying unit,
The pathological condition analysis unit quantifies at least one of a height of the joint cavity region, a width of the joint cavity region, an area of the joint cavity region, and a shape of the joint cavity region. The ultrasonic diagnostic apparatus as described.
前記病態解析部は、前記関節腔領域を示す画像部分における、前記第1方向の座標の最大値と最小値との差を、前記関節腔領域の高さとして定量化し、
前記関節腔領域を示す画像部分における、前記第2方向の座標の最大値と最小値との差を、前記関節腔領域の幅として定量化し、
骨表面を示す画像部分の断裂部の中心と関節包を示す画像部分の両端とをそれぞれ結んだ直線がなす角を前記関節腔領域の形状として定量化する
ことを特徴とする請求項18に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit quantifies the difference between the maximum value and the minimum value of the coordinates in the first direction in the image portion showing the joint space region as the height of the joint space region,
The difference between the maximum value and the minimum value of the coordinates in the second direction in the image portion showing the joint space region is quantified as the width of the joint space region,
19. The angle formed by a straight line connecting the center of the fracture portion of the image portion showing the bone surface and both ends of the image portion showing the joint capsule is quantified as the shape of the joint cavity region. Ultrasound diagnostic equipment.
前記病態解析部は、前記関節腔領を示す画像部分における血流信号の総面積、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積と前記関節腔領を示す画像部分の面積との比、前記関節腔領域を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上を定量化する
ことを特徴とする請求項18に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit includes a total area of a blood flow signal in an image portion indicating the joint space region, a total area of a blood flow signal in the image portion indicating the joint space region, and an area of the image portion indicating the joint space region. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 18, wherein at least one or more of the number of blood flow signals as continuous regions in the image portion indicating the joint cavity region is quantified.
前記病態解析部は、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積、前記関節腔領域を示す画像部分における血流信号の総面積と前記関節腔領を示す画像部分の面積との比、前記関節腔領域を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上と、前記関節腔領を示す画像部分における血流信号の位置とを組み合わせて定量化する
ことを特徴とする請求項20記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit includes a total area of a blood flow signal in an image portion indicating the joint cavity region, a total area of a blood flow signal in the image portion indicating the joint cavity region, and an area of the image portion indicating the joint cavity area. A ratio of at least one or more of the number of blood flow signals as a continuous region in the image portion showing the joint cavity region and the position of the blood flow signal in the image portion showing the joint cavity region. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 20, wherein:
前記構成要素特定部が特定した前記滑膜を示す画像部分を用いて、前記滑膜における疾患活動性の定量化を行う病態解析部を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。
The ultrasound diagnosis according to claim 2, further comprising a pathological condition analysis unit that quantifies disease activity in the synovium using an image portion indicating the synovium specified by the component specifying unit. apparatus.
前記病態解析部は、前記滑膜を示す画像部分が、骨幹端を示す画像部分をつなぐ直線を超えるか否か、および、骨幹部を示す画像部分への伸展があるか否かに基づいて定量化する
ことを特徴とする請求項22に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit is quantified based on whether or not the image portion showing the synovium exceeds a straight line connecting the image portion showing the metaphysis and whether or not there is extension to the image portion showing the diaphysis. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 22, wherein:
前記病態解析部は、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積と前記滑膜を示す画像部分の面積との比、前記滑膜を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上を定量化する
ことを特徴とする請求項22に記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit, the total area of the blood flow signal in the image portion showing the synovium, the ratio of the total area of the blood flow signal in the image portion showing the synovium and the area of the image portion showing the synovium, The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 22, wherein at least one of the number of blood flow signals as a continuous region in an image portion showing the synovium is quantified.
前記病態解析部は、前記前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の総面積と前記滑膜を示す画像部分の面積との比、前記滑膜を示す画像部分における連続した領域としての血流信号の個数の少なくとも1以上と、前記滑膜を示す画像部分における血流信号の位置とを組み合わせて定量化する
ことを特徴とする請求項24記載の超音波診断装置。
The pathological condition analysis unit, the total area of the blood flow signal in the image portion showing the synovium, the ratio of the total area of the blood flow signal in the image portion showing the synovium and the area of the image portion showing the synovium, The quantification is performed by combining at least one or more of the number of blood flow signals as a continuous region in the image portion showing the synovium and the position of the blood flow signal in the image portion showing the synovium. Item 25. The ultrasonic diagnostic apparatus according to Item 24.
関節部位を撮像した超音波画像から前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置の画像処理方法であって、
超音波画像を取得し、
前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する
ことを特徴とする画像処理方法。
An image processing method of an ultrasonic diagnostic apparatus for identifying an image portion indicating a component of the joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part,
Acquire an ultrasound image,
In the ultrasonic image, when the depth direction of the subject substantially perpendicular to the subject surface is the first direction and the direction orthogonal to the first direction is the second direction, the pixel position in the second direction is N ( N is an integer equal to or greater than 1), and the second specific pixel whose pixel position in the second direction is N + 1 is a luminance of the second specific pixel and the first specific pixel And the second specific pixel are associated with each other at all pixel positions in the second direction to detect one or more feature lines from the ultrasonic image, and the boundary between the components is defined as the feature. An image processing method characterized by identifying which line is shown based on the order of the feature line in the first direction, and identifying an image portion indicating a boundary of each component.
関節部位を撮像した超音波画像から前記関節部位の構成要素を示す画像部分を特定する超音波診断装置に用いられるプロセッサに画像処理を行わせる画像処理プログラムであって、
前記画像処理は、
超音波画像を取得し、
前記超音波画像において、被検体表面と略垂直な被検体の深さ方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第2方向の画素位置がN(Nは1以上の整数)である第1特定画素と、前記第2方向の画素位置がN+1である第2特定画素とを、前記第2特定画素の輝度が大きく、かつ、前記第1特定画素と前記第2特定画素とが近接する場合に関連付けることを第2方向の全ての画素位置で行うことにより前記超音波画像から1以上の特徴線を検出し、前記構成要素間の境界を前記特徴線のいずれが示しているかを当該特徴線の前記第1方向における順序に基づいて特定し、各構成要素の境界を示す画像部分を特定する
ことを特徴とする画像処理プログラム。
An image processing program for causing a processor used in an ultrasonic diagnostic apparatus to identify an image portion indicating a component of the joint part from an ultrasonic image obtained by imaging the joint part to perform image processing,
The image processing is
Acquire an ultrasound image,
In the ultrasonic image, when the depth direction of the subject substantially perpendicular to the subject surface is the first direction and the direction orthogonal to the first direction is the second direction, the pixel position in the second direction is N ( N is an integer equal to or greater than 1), and the second specific pixel whose pixel position in the second direction is N + 1 is a luminance of the second specific pixel and the first specific pixel And the second specific pixel are associated with each other at all pixel positions in the second direction to detect one or more feature lines from the ultrasonic image, and the boundary between the components is defined as the feature. An image processing program characterized by specifying which line is indicated based on the order of the characteristic line in the first direction, and specifying an image portion indicating a boundary of each component.
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