JP2019103613A - 超音波診断装置、医用画像処理装置、及び、プラークスコア算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】正確で精度の良いプラークスコアを提示することができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置１０は、ボリューム生成部２１と、管腔体抽出部２２と、分岐面決定部２３と、区間決定部２４と、プラーク推定部２５と、スコア算出部２６とを有する。ボリューム生成部は、管腔体を含む領域に対するボリュームスキャンを実行して、ボリュームデータを生成する。管腔体抽出部は、ボリュームデータから３次元の管腔体領域データを抽出する。分岐面決定部は、３次元の管腔体領域データに基づき、管腔体の分岐面を決定する。区間決定部は、分岐面を基準として、管腔体を分割して複数の区間を決定する。プラーク推定部は、３次元の管腔体領域データに基づき、複数の区間の各区間においてプラークを推定する。スコア算出部は、プラークに基づいて各区間の最大の管腔体壁厚を算出し、各区間の最大の管腔体壁厚に基づきプラークスコアを算出する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、医用画像処理装置、及び、プラークスコア算出プログラムに関する。

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子（圧電振動子）を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、反射波に基づくエコー信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

従来の超音波診断装置では、臓器等の構造を把握するために、エコー信号に基づいてＢモード処理した超音波画像であるＢモード画像が利用されている。Ｂモード画像は、所謂白黒画像であり、輝度値の差異によって構造物の違いを表現する画像である。Ｂモード画像では、組織の違いにより音波の反射具合が異なることを利用しているため、大きく組織性状の異なる部分に関しては明瞭に境界等を描出できる。

ここで、動脈硬化症によってプラークが発生する場合がある。プラークは血管の内膜壁に発生し、肥厚することで血管が細くなったり、プラークの全部又は一部が剥離することで血栓となって血管が詰まったりすることで、心筋梗塞等の症状を引き起こす。動脈硬化の判定は、超音波診断装置による頸動脈エコー検査で行うことができる。頸動脈エコー検査により得られた２次元の頸動脈領域データに基づいて、プラークの有無や血管壁の厚さを定量化したプラークスコアを算出することができる。

特開２０１３−２１２２４５号公報

本発明が解決しようとする課題は、正確で精度の良いプラークスコアを提示することである。

実施形態に係る超音波診断装置は、ボリューム生成部と、管腔体抽出部と、分岐面決定部と、区間決定部と、プラーク推定部と、スコア算出部とを有する。ボリューム生成部は、管腔体を含む領域に対するボリュームスキャンを実行して、管腔体を含むボリュームデータを生成する。管腔体抽出部は、管腔体を含むボリュームデータから３次元の管腔体領域データを抽出する。分岐面決定部は、３次元の管腔体領域データに基づいて、管腔体の分岐面を決定する。区間決定部は、分岐面を基準として、管腔体を分割して複数の区間を決定する。プラーク推定部は、３次元の管腔体領域データに基づいて、複数の区間の各区間においてプラークを推定する。スコア算出部は、プラークに基づいて各区間の最大の管腔体壁厚を算出し、各区間の最大の管腔体壁厚に基づいてプラークスコアを算出する。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。 図２は、実施形態に係る超音波診断装置の機能を示すブロック図。 図３は、実施形態に係る超音波診断装置の動作をフローチャートとして示す図。 図４は、実施形態に係る超音波診断装置において抽出される３次元の頸動脈領域データを模式的に示す図。 図５は、実施形態に係る超音波診断装置において決定される頸動脈の各区間を模式的に示す図。 図６は、実施形態に係る超音波診断装置におけるステップＳＴ５の動作をフローチャートとして示す図。 図７は、実施形態に係る超音波診断装置におけるプラークの推定方法を説明するための図。 図８は、実施形態に係る超音波診断装置におけるプラークの推定方法を説明するための図。 図９は、実施形態に係る超音波診断装置において推定されるプラークを示す図である。 図１０は、図９の比較例を示す図。 図１１は、実施形態に係る超音波診断装置における第１の表示例を示す図。 図１２は、実施形態に係る超音波診断装置における第２の表示例を示す図。 図１３は、実施形態に係る医用画像処理装置の機能を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら、超音波診断装置、医用画像処理装置、及び、プラークスコア算出プログラムの実施形態について詳細に説明する。

（超音波診断装置）
図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置１０を示す。また、図１は、超音波プローブ２０、入力部（例えば、入力インターフェース）３０、及び表示部（例えば、ディスプレイ）４０を示す。なお、超音波診断装置１０に、超音波プローブ２０、入力インターフェース３０、及びディスプレイ４０の少なくとも１個を加えた装置を超音波診断装置と称する場合もある。以下の説明では、超音波診断装置１０の外部に、超音波プローブ２０、入力インターフェース３０、及びディスプレイ４０の全てが備えられる場合について説明する。

超音波診断装置１０は、送受信部（例えば、送受信回路）１１、Ｂモード処理部（例えば、Ｂモード処理回路）１２、ドプラ処理部（例えば、ドプラ処理回路）１３、画像生成部（例えば、画像生成回路）１４、画像記憶部（例えば、画像メモリ）１５、表示制御部（例えば、表示制御回路）１６、ネットワーク接続部（例えば、ネットワーク接続回路）１７、処理部（例えば、処理回路）１８、及び記憶部（例えば、記憶回路）１９を備える。回路１１〜１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ:Application Specific Integrated Circuit）等によって構成されるものである。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、回路１１〜１４の機能の全部又は一部は、処理回路１８がプログラムを実行することで実現されるものであってもよい。

送受信回路１１は、送信回路及び受信回路（図示省略）を有する。送受信回路１１は、処理回路１８による制御の下、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信回路１１が超音波診断装置１０に設けられる場合について説明するが、送受信回路１１は、超音波プローブ２０に設けられてもよいし、超音波診断装置１０及び超音波プローブ２０の両方に設けられてもよい。

送信回路は、パルス発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路等を有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波プローブ２０の超音波振動子から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波振動子に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。

受信回路は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器、及び加算器等を有し、超音波振動子が受信したエコー信号を受け、このエコー信号に対して各種処理を行ってエコーデータを生成する。アンプ回路は、エコー信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理されたエコー信号の加算処理を行ってエコーデータを生成する。加算器の加算処理により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

Ｂモード処理回路１２は、処理回路１８による制御の下、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅、及び包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（２次元又は３次元データ）を生成する。このデータは、一般に、Ｂモードデータと呼ばれる。

ドプラ処理回路１３は、処理回路１８による制御の下、受信回路からのエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動態情報を多点について抽出したデータ（２次元又は３次元データ）を生成する。このデータは、一般に、ドプラデータと呼ばれる。

画像生成回路１４は、処理回路１８による制御の下、超音波プローブ２０が受信したエコー信号に基づいて、所定の輝度レンジで表現された超音波画像を画像データとして生成する。例えば、画像生成回路１４は、超音波画像として、Ｂモード処理回路１２によって生成された２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成回路１４は、超音波画像として、ドプラ処理回路１３によって生成された２次元のドプラデータから移動態情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。

画像メモリ１５は、１フレーム当たり２軸方向に複数のメモリセルを備え、それを複数フレーム分備えたメモリである２次元メモリを含む。画像メモリ１５としての２次元メモリは、処理回路１８の制御による制御の下、画像生成回路１４によって生成された１フレーム、又は、複数フレームに係る超音波画像を２次元画像データとして記憶する。

画像生成回路１４は、処理回路１８による制御の下、画像メモリ１５としての２次元メモリに配列された超音波画像に対し、必要に応じて補間処理を行う３次元再構成を行うことで、画像メモリ１５としての３次元メモリ内に超音波画像をボリュームデータとして生成する。補間処理方法としては、公知の技術が用いられる。

画像メモリ１５は、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向）に複数のメモリセルを備えたメモリである３次元メモリを含む場合もある。画像メモリ１５としての３次元メモリは、処理回路１８の制御による制御の下、画像生成回路１４によって生成された超音波画像をボリュームデータとして記憶する。

表示制御回路１６は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）及びＶＲＡＭ（Video RAM）等を含む。表示制御回路１６は、処理回路１８の制御による制御の下、処理回路１８から表示出力要求のあった超音波画像（例えば、ライブ画像）をディスプレイ４０に表示させる。

ネットワーク接続回路１７は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続回路１７は、この各種プロトコルに従って、超音波診断装置１０と、外部の医用画像管理装置５０及び医用画像処理装置６０等の他の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続等を適用することができる。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線の病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワーク等を含む。

また、ネットワーク接続回路１７は、非接触無線通信用の種々のプロトコルを実装してもよい。この場合、超音波診断装置１０は、例えば超音波プローブ２０と、ネットワークを介さず直接にデータ送受信することができる。

処理回路１８は、専用又は汎用のＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processor unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：simple programmable logic device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）等が挙げられる。

また、処理回路１８は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、記憶回路１９は回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一の記憶回路１９が複数の回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

記憶回路１９は、ＲＡＭ（random access memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。記憶回路１９は、ＵＳＢ（universal serial bus）メモリ及びＤＶＤ（digital video disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。記憶回路１９は、処理回路１８において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（operating system）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ４０への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース３０によって行うことができるＧＵＩ（graphical user interface）を含めることもできる。

超音波プローブ２０は、前面部に複数個の微小な振動子（圧電素子）を備え、スキャン対象を含む領域、例えば管腔体を含む領域に対して超音波の送受波を行う。各振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、また、受信時には反射波を電気信号（受信信号）に変換する機能を有する。超音波プローブ２０は小型、軽量に構成されており、ケーブル（又は無線通信）を介して超音波診断装置１０に接続される。

超音波プローブ２０は、スキャン方式の違いにより、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等の種類に分けられる。また、超音波プローブ２０は、アレイ配列次元の違いにより、アジマス方向に１次元（１Ｄ）的に複数個の振動子が配列された１Ｄアレイプローブと、アジマス方向かつエレベーション方向に２次元（２Ｄ）的に複数個の振動子が配列された２Ｄアレイプローブとの種類に分けられる。なお、１Ｄアレイプローブは、エレベーション方向に少数の振動子が配列されたプローブを含む。

ここで、３Ｄスキャン、つまり、ボリュームスキャンが実行される場合、超音波プローブ２０として、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等のスキャン方式を備えた２Ｄアレイプローブが利用される。又は、ボリュームスキャンが実行される場合、超音波プローブ２０として、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等のスキャン方式を備え、エレベーション方向に機械的に揺動する機構を備えた１Ｄプローブが利用される。後者のプローブは、メカ４Ｄプローブとも呼ばれる。

実施形態においては、ボリュームスキャンを前提としているので、超音波プローブ２０として、２Ｄアレイプローブ、又は、メカ４Ｄプローブが採用される。また、スキャン対象としての頸動脈を含む領域をスキャンする場合は、超音波プローブ２０としてリニア型を採用することが一般的である。

入力インターフェース３０は、操作者によって操作が可能な入力デバイスからの信号を入力する回路と、入力デバイスとを含む。入力デバイスは、トラックボール、スイッチ、マウス、キーボード、走査面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。操作者により入力デバイスが操作されると、入力インターフェース３０はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路１８に出力する。

ディスプレイ４０は、例えば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等の一般的な表示出力装置により構成される。ディスプレイ４０は、処理回路１８の制御に従って各種情報を表示する。

また、図１は、超音波診断装置１０の外部機器である医用画像管理装置５０及び医用画像処理装置６０を示す。医用画像管理装置５０は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）サーバであり、ネットワークＮを介してデータ送受信可能に超音波診断装置１０等の機器に接続される。医用画像管理装置５０は、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像等の医用画像をＤＩＣＯＭファイルとして管理する。

医用画像処理装置６０は、ネットワークＮを介してデータ送受信可能に超音波診断装置１０や医用画像管理装置５０等の機器に接続される。医用画像診断装置６０としては、例えば、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像に対して各種画像処理を施すワークステーションや、タブレット端末等の携帯型情報処理端末等が挙げられる。なお、医用画像処理装置６０はオフラインの装置であって、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像を可搬型の記憶媒体を介して読み出し可能な装置であってもよい。

続いて、超音波診断装置１０の機能について説明する。

図２は、超音波診断装置１０の機能を示すブロック図である。

処理回路１８は、記憶回路１９に記憶された、又は、処理回路１８内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、ボリューム生成部（例えば、ボリューム生成機能）２１、管腔体抽出部（例えば、管腔体抽出機能）２２、分岐面決定部（例えば、分岐面決定機能）２３、区間決定部（例えば、区間決定機能）２４、プラーク推定部（例えば、プラーク推定機能）２５、及びスコア算出部（例えば、スコア算出機能）２６を実現する。以下、機能２１〜２６がソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、機能２１〜２６の全部又は一部は、超音波診断装置１０にＡＳＩＣ等の回路として設けられるものであってもよい。

ボリューム生成機能２１は、入力インターフェース３０からの入力に従って、送受信回路１１等を統括的に制御して患者の管腔体を含む領域に対するボリュームスキャンを実行することで、管腔体を含むボリュームデータを生成する機能である。ボリューム生成機能２１は、ボリュームデータを画像メモリ１５に記憶させる。

管腔体抽出機能２２は、管腔体を含むボリュームデータを画像メモリ１５から取得し、管腔体を含むボリュームデータから３次元の管腔体領域データを抽出する機能である。

分岐面決定機能２３は、管腔体抽出機能２２によって抽出された３次元の管腔体領域データに基づいて、管腔体の分岐面を決定する機能である。分岐面決定機能２３は、３次元の管腔体領域データに基づいて、管腔体の分岐の膨隆点を検出し、管腔体の膨隆点を含む面を決定する。

区間決定機能２４は、管腔体抽出機能２２によって抽出された３次元の管腔体領域データと、分岐面決定機能２３によって決定された分岐面とに基づいて、管腔体を分割する複数の区間を決定する機能である。区間決定機能２４は、分岐面決定機能２３によって検出された分岐面を基準として複数、例えば４個の分割面を算出し、管腔体を３次元的に４個の区間に分割する。

プラーク推定機能２５は、管腔体抽出機能２２によって抽出された３次元の管腔体領域データに基づいて、区間決定機能２４によって決定された複数の区間の各区間においてプラークを推定する機能である。例えば、プラーク推定機能２５は、３次元の管腔体領域データに基づいて各区間の管腔体壁厚の変位を求め、変位の頂点（ピーク）に係る管腔体壁厚を閾値と比較することでプラークを推定する。プラーク推定機能２５は、管腔体壁厚、例えば内膜中膜複合体厚（ＩＭＴ：Intima-Media Thickness）を算出し、閾値以上のＩＭＴを有する部分をプラークとして推定する。なお、ＩＭＴは、頸動脈の血管壁内腔側の表層を構成する内膜と中膜とを含む厚さを示す。

スコア算出機能２６は、プラーク推定機能２５によって推定されたプラークに基づいて各区間の最大ＩＭＴを算出し、各区間の最大ＩＭＴに基づいてプラークスコア（Plaque Score）を算出する機能である。

なお、機能２１〜２６の詳細については、図３〜図１１を用いて後述する。

続いて、超音波診断装置１０の動作について説明する。

図３は、超音波診断装置１０の動作をフローチャートとして示す図である。図３において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

ボリューム生成機能２１は、入力インターフェース３０を介した操作者からのスキャン開始指示に従って、送受信回路１１等を統括的に制御して管腔体、例えば頸動脈を含む領域に対するボリュームスキャンを実行し、頸動脈を含むボリュームデータを生成する（ステップＳＴ１）。以下、管腔体が頸動脈である場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。例えば、管腔体は、狭窄を起こし易い腕や下肢等の血管であってもよい。

ステップＳＴ１によってボリュームスキャンが実行された場合、ボリュームデータに基づくライブ画像が生成及び表示されることになる。また、ステップＳＴ１によって生成された頸動脈を含むボリュームデータは、画像メモリ１５に記憶される。

管腔体抽出機能２２は、頸動脈を含むボリュームデータを画像メモリ１５から取得し、頸動脈を含むボリュームデータから、３次元の頸動脈領域データを管腔体領域データとして抽出する（ステップＳＴ２）。

図４は、超音波診断装置１０において抽出される３次元の頸動脈領域データを模式的に示す図である。

図４は、頸動脈を含むボリュームデータＶ１と、ボリュームデータＶ１に含まれる３次元の頸動脈領域データＶ２とを示す。頸動脈を含むボリュームデータＶ１から、３次元の頸動脈領域データＶ２が抽出される。

図３の説明に戻って、分岐面決定機能２３は、ステップＳＴ２によって抽出された３次元の頸動脈領域データに基づいて、頸動脈の分岐面を決定する（ステップＳＴ３）。分岐面決定機能２３は、３次元の頸動脈領域データに基づいて、頸動脈の内頸動脈と外頸動脈との膨隆点を検出し、膨隆点を含む面を分岐面として決定する。なお、決定される分岐面の例を、後述する図５に示す。

区間決定機能２４は、ステップＳＴ２によって抽出された３次元の頸動脈領域データと、ステップＳＴ３によって決定された分岐面とに基づいて、頸動脈を分割して複数の区間を決定する（ステップＳＴ４）。

図５は、超音波診断装置１０において決定される頸動脈の各区間を模式的に示す図である。

図５は、３次元の頸動脈領域データＶ２を示す。また、図５は、３次元の頸動脈領域データＶ２に設定される、分岐面Ｆ０と、分岐面Ｆ０を基準として決定された分割面Ｆ１〜Ｆ４とを示す。分岐面Ｆ０は、頸動脈の内頸動脈と外頸動脈との膨隆点Ｇを基準として、操作者による操作に従って決定されてもよいし、膨隆点Ｇの接平面として決定されてもよい。分割面Ｆ１〜Ｆ４は、分岐面Ｆ０と平行になるように決定される。また、分割面Ｆ１は、分岐面Ｆ０から中枢側に一定値、例えば１．５ｃｍだけ離れた位置に、分割面Ｆ２は、分割面Ｆ１から中枢側に１．５ｃｍだけ離れた位置に、分割面Ｆ３は、分割面Ｆ２から中枢側に１．５ｃｍだけ離れた位置に配置される。一方、分割面Ｆ４は、分岐面Ｆ０から末梢側に１．５ｃｍだけ離れた位置に配置される。

そして、分割面Ｆ３と分割面Ｆ２との間は、頸動脈の中枢側１と呼ばれ、分割面Ｆ２と分割面Ｆ１との間は、頸動脈の中枢側２と呼ばれ、分割面Ｆ１と分割面Ｆ０との間は、頸動脈の中枢側３と呼ばれる。また、分割面Ｆ０と分割面Ｆ４との間は、頸動脈の末梢側と呼ばれる。

図３の説明に戻って、プラーク推定機能２５は、ステップＳＴ２によって抽出された３次元の頸動脈領域データに基づいて、ステップＳＴ４によって決定された複数の区間の各区間において管腔体のＩＭＴを算出し、一定以上のＩＭＴを有する部分をプラークとして推定する（ステップＳＴ５）。スコア算出機能２６は、ステップＳＴ５によって推定されたプラークに基づいて、各区間において最大ＩＭＴを決定する（ステップＳＴ６）。なお、ステップＳＴ５，ＳＴ６の詳細については、図６を用いて説明する。

図６は、超音波診断装置１０におけるステップＳＴ５，ＳＴ６の動作をフローチャートとして示す図である。図６において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

プラーク推定機能２５は、頸動脈の４区間のうち、ある区間について最大ＩＭＴの算出を開始する（ステップＳＴ５１）。プラーク推定機能２５は、ステップＳＴ２（図３に図示）によって抽出された３次元の管腔体領域データに基づいて当該区間のＩＭＴの変位を求め、変位の頂点（ピーク）に係るＩＭＴであって、閾値以上、例えば、１．１ｍｍ以上のＩＭＴが存在するか否かを判断する（ステップＳＴ５２）。

例えば、プラーク推定機能２５は、当該区間内の、分岐面Ｆ０に平行な複数のスライス面Ｃ（図９（Ａ）に図示）を算出し、複数のスライス面において順次ＩＭＴを算出する。頸動脈の径は比較的小さく、また、分岐部における頸動脈の曲がり具合も比較的小さいことから、ＩＭＴの厚さ方向はスライス面上にあるとみなすことができる。又は、プラーク推定機能２５は、当該区間内の、頸動脈の芯線方向に直交する複数のスライス面を算出し、複数のスライス面において順次ＩＭＴを算出してもよい。

ステップＳＴ５２の判断にてＹＥＳ、即ち、変位の頂点に係るＩＭＴであって、１．１ｍｍ以上のＩＭＴが存在すると判断される場合、プラーク推定機能２５は、当該ＩＭＴを有する隆起部を１又は複数のプラークとして推定する（ステップＳＴ５３）。

図７及び図８は、超音波診断装置１０におけるプラークの推定方法を説明するための図である。図７及び図８は、分岐面Ｆ０（図５に図示）に平行な複数のスライス面の配列方向（即ち、スライス方向）に対するＩＭＴの変位を示す。なお、図７及び図８は、複数のスライス面における頸動脈のＩＭＴの変位、即ち、２次元的な変位を示すが、頸動脈のＩＭＴの変位は、３次元的なものとして得られる。

図７に示すように、ＩＭＴの変位を示す曲線の頂点が、１．１ｍｍ以上の位置に１個存在する場合、当該頂点を含む隆起部をプラークと推定する。

また、図８に示すように、ＩＭＴの変位を示す曲線の頂点が複数存在し、１個のプラークであるか、２個のプラークであるかの判定が困難な場合もある。その場合、頂点Ｐ１と頂点Ｐ２との間の最小ＩＭＴが、最大の頂点Ｐ１に係るＩＭＴに対して一定の割合、例えば、最大の頂点Ｐ１に係るＩＭＴの７０％未満まで降下する場合には２個のプラークと判定するものとする。一方で、頂点Ｐ１と頂点Ｐ２との間のＩＭＴが、最大の頂点Ｐ１に係るＩＭＴの７０％未満まで降下しない場合には１個のプラークと判定するものとする。

図６の説明に戻って、スコア算出機能２６は、ステップＳＴ５３によって推定されたプラークに基づいて当該区間の最大ＩＭＴを算出する（ステップＳＴ６１）。スコア算出機能２６は、ステップＳＴ６１によって算出された当該区間の最大ＩＭＴを登録し（ステップＳＴ６２）、ステップＳＴ５１によって開始された当該区間についての最大ＩＭＴの算出を終了する（ステップＳＴ６３）。

スコア算出機能２６は、全ての区間について最大ＩＭＴを算出したか否かを判断する（ステップＳＴ６４）。ステップＳＴ６４の判断にてＮＯ、即ち、全ての区間について最大ＩＭＴを算出していないと判断される場合、プラーク推定機能２５は、頸動脈の複数の区間のうち、次の区間について最大ＩＭＴの算出を開始する（ステップＳＴ５１）。

一方で、ステップＳＴ６４の判断にてＹＥＳ、即ち、全ての区間について最大ＩＭＴを算出したと判断される場合、図３のステップＳＴ７に進む。

図９は、超音波診断装置１０において推定されるプラークを示す図である。図１０は、図９の比較例を示す図である。

図９（Ａ）は、３次元の頸動脈領域データＶ２と、分岐面Ｆ０と、分割面Ｆ１〜Ｆ４と、頸動脈内のプラークＥ１〜Ｅ４とを示す。頸動脈領域データＶ２は３次元データであるため、各区間のプラークを全て推定することができる。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の断面Ｃを示す図である。

一方、図１０は、断面データとしての２次元の頸動脈領域データＨと、分岐線Ｉ０と、分割線Ｉ１〜Ｉ４と、頸動脈内のプラークＥ１，Ｅ３，Ｅ４とを示す。分岐線Ｉ０は、２次元の頸動脈領域データＨに基づいて、頸動脈の内頸動脈と外頸動脈との膨隆点Ｇが検出されることで、膨隆点Ｇを含む線が分岐線Ｉ０として決定される。分割線Ｉ１〜Ｉ４は、２次元の頸動脈領域データＨに基づいて、分岐線Ｉ０を基準として４個の区分線が算出されることで、頸動脈を２次元的に４区間に分割する。

図１０に示す２次元の頸動脈領域データＨを使用する場合、図９に示す３次元の頸動脈領域データＶ２を使用する場合と比較して、４区間内の全てのプラークを推定することはできない。例えば、図１０に示す２次元の頸動脈領域データＨは、断面データであるので、図９（Ａ）に示す頸動脈側面のプラークＥ２を推定できない。また、図１０に示す２次元の頸動脈領域データＨを使用する場合、図９に示す３次元の頸動脈領域データＶ２を使用する場合と比較して、プラークのＩＭＴを正確に算出することができない。例えば、図１０に示す２次元の頸動脈領域データＨは、断面データであるので、算出されるプラークＥ１，Ｅ３のＩＭＴが最大値であるとは限らない。このような課題を解決するためには、複数の異なる断面における２次元の頸動脈領域データに基づいて、それぞれプラークを推定する必要があり、処理が煩雑になる。

一方で、図９に示す３次元の頸動脈領域データＶ２を使用する場合、頸動脈の各区間における全てのプラークを推定することができる。また、図９に示す３次元の頸動脈領域データＶ２を使用する場合、プラークのＩＭＴを正確に算出することができる。なお、２つの区間に跨るプラーク（例えば、プラークＥ４）が存在する場合、当該プラークは、最大ＩＭＴの部分が存在している区間のものとして推定される。

図３の説明に戻って、スコア算出機能２６は、ステップＳＴ６によって算出された各区間の最大ＩＭＴに基づいてプラークスコアを算出する（ステップＳＴ７）。スコア算出機能２６は、左側の頸動脈に係るプラークスコアと、右側の頸動脈に係るプラークスコアと、両側の頸動脈に係るプラークスコアとのうち少なくとも１つを算出することができる。右側（又は左側）の頸動脈に係るプラークスコアは、４区間分の最大ＩＭＴの総和である。両側の頸動脈に係るプラークスコアは、左右８区間分の最大ＩＭＴの総和である。なお、スコア算出機能２６は、プラーク数の総和としてのプラーク数（Plaque Number）も併せて算出することもできる。

スコア算出部２６は、３次元の頸動脈領域データに基づいて、各区間の最大ＩＭＴを示す断面の断面画像を生成し、４区間に対応する４個の断面画像をディスプレイ４０に表示する。

図１１は、超音波診断装置１０における第１の表示例を示す図である。

図１１は、３次元の頸動脈領域データの全体を、区間の個数（４個）の断面でカットした場合の４個の断面画像データ（断面画像）を示す。図１１の左上は、３次元の頸動脈領域全体を、中枢側１の最大ＩＭＴ＿Ｑ１を示す断面でカットした場合の断面画像である。つまり、この断面画像は、中枢側１の最大ＩＭＴ＿Ｑ１の厚さ方向を含む断面に係る。図１１の右上は、３次元の頸動脈領域全体を、中枢側２の最大ＩＭＴ＿Ｑ２を示す断面でカットした場合の断面画像である。
図１１の左下は、３次元の頸動脈領域全体を、中枢側３の最大ＩＭＴ＿Ｑ３を示す断面でカットした場合の断面画像である。図１１の右下は、３次元の頸動脈領域全体を、末梢側の最大ＩＭＴ＿Ｑ４を示す断面でカットした場合の断面画像である。

図１１に示すように、頸動脈領域全体を４個の断面でカットした場合の４個の断面画像が表示されることで、操作者は、４区間における最大ＩＭＴ＿Ｑ１〜Ｑ４を視認することができる。

また、上段の４個の断面画像と共に、又は、４個の断面画像に代替して、スコア算出部２６は、プラークスコアとして、左側の頸動脈に係るプラークスコアと、右側の頸動脈に係るプラークスコアと、両側の頸動脈に係るプラークスコアとのうち少なくとも１つを表示することができる。プラークスコアは、表示画面内の計測表示領域（ＭＤＡ：Measurement Display Area）やワークシート、レポートに表示されればよい。図１１では、上段の４個の断面画像と共に、右側の頸動脈に係るプラークスコアが表示されている。

図１２は、超音波診断装置１０における第２の表示例を示す図である。

図１２は、３次元の頸動脈領域データの４区間を、４個の断面でそれぞれカットした場合の４個の断面画像データ（断面画像）を示す。図１２の左端部分は、３次元の頸動脈領域の中枢側１を、中枢側１の最大ＩＭＴ＿Ｑ１を示す断面でカットした場合の断面画像である。図１２の左から２番目の部分は、３次元の頸動脈領域の中枢側２を、中枢側２の最大ＩＭＴ＿Ｑ２を示す断面でカットした場合の断面画像である。図１２の左から３番目の部分は、３次元の頸動脈領域の中枢側３を、中枢側３の最大ＩＭＴ＿Ｑ３を示す断面でカットした場合の断面画像である。図１２の右端部分は、３次元の頸動脈領域の末梢側を、末梢側の最大ＩＭＴ＿Ｑ４を示す断面でカットした場合の断面画像である。

図１２に示すように、頸動脈領域の４区間をそれぞれカットした場合の４個の断面画像が表示されることで、操作者は、４区間における最大ＩＭＴ＿Ｑ１〜Ｑ４を視認することができる。

超音波診断装置１０によれば、３次元の管腔体領域データ（例えば、頸動脈領域データＶ２）に基づいてプラークを推定することで、正確で精度の良いプラークスコアを操作者に提示することができる。

（医用画像処理装置）
図１３は、実施形態に係る医用画像処理装置の機能を示すブロック図である。

図１３は、図１に示す、実施形態に係る医用画像処理装置６０を示す。医用画像処理装置６０は、表示制御部（例えば、表示制御回路）６６、ネットワーク接続部（例えば、ネットワーク接続回路）６７、処理部（例えば、処理回路）６８、及び記憶部（例えば、記憶回路）６９を備える。

表示制御回路６６、ネットワーク接続回路６７、処理回路６８、及び記憶回路６９の構成は、図１に示す表示制御回路１６、ネットワーク接続回路１７、処理回路１８、及び記憶回路１９と同等であるので説明を省略する。

処理回路６８は、記憶回路６９に記憶された、又は、処理回路６８内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、管腔体抽出機能２２、分岐面決定機能２３、区間決定機能２４、プラーク推定機能２５、及びスコア算出機能２６として機能する。なお、図１３において、図２と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

医用画像処理装置６０は、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像を、ネットワーク接続回路１７を介して、又は、可搬型の記憶媒体を介して取得することができる。

なお、機能２２〜２６の詳細については、図３〜図１１を用いて説明したので、説明を省略する。

医用画像処理装置６０によれば、３次元の管腔体領域データ（例えば、頸動脈領域データＶ２）に基づいてプラークを推定することで、正確で精度の良いプラークスコアを操作者に提示することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、正確で精度の良いプラークスコアを提示することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 超音波診断装置
１８，６８ 処理回路
２１ ボリューム生成機能
２２ 管腔体抽出機能
２３ 分岐面決定機能
２４ 区間決定機能
２５ プラーク推定機能
２６ スコア算出機能
６０ 医用画像処理装置

Claims (12)

1. 管腔体を含む領域に対するボリュームスキャンを実行して、管腔体を含むボリュームデータを生成するボリューム生成部と、
   前記管腔体を含むボリュームデータから３次元の管腔体領域データを抽出する管腔体抽出部と、
   前記３次元の管腔体領域データに基づいて、前記管腔体の分岐面を決定する分岐面決定部と、
   前記分岐面を基準として、前記管腔体を分割して複数の区間を決定する区間決定部と、
   前記３次元の管腔体領域データに基づいて、前記複数の区間の各区間においてプラークを推定するプラーク推定部と、
   前記プラークに基づいて前記各区間の最大の管腔体壁厚を算出し、前記各区間の最大の管腔体壁厚に基づいてプラークスコアを算出するスコア算出部と、
   を有する超音波診断装置。
2. 前記プラーク推定部は、前記３次元の管腔体領域データに基づいて前記各区間の管腔体壁厚の変位を求め、変位の頂点に係る管腔体壁厚を閾値と比較することで前記プラークを推定する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記ボリューム生成部は、前記管腔体を含むボリュームデータとして、頸動脈を含むボリュームデータを生成し、
   前記管腔体抽出部は、前記頸動脈を含むボリュームデータから、前記３次元の管腔体領域データとして、３次元の頸動脈領域データを抽出する、
   請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記分岐面決定部は、前記３次元の頸動脈領域データに基づいて、頸動脈の内頸動脈と外頸動脈との膨隆点を検出し、前記膨隆点を含む面を前記分岐面として決定する、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記分岐面決定部は、前記３次元の頸動脈領域データに基づいて、前記膨隆点の接平面を前記分岐面として決定する、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記スコア算出部は、前記プラークスコアとして、左側の頸動脈に係るプラークスコアと、右側の頸動脈に係るプラークスコアと、両側の頸動脈に係るプラークスコアとのうち少なくとも１つを算出する、
   請求項３乃至５のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記スコア算出部は、前記プラークに基づいて前記各区間の最大ＩＭＴ（Intima-Media Thickness）を算出し、前記各区間の最大ＩＭＴに基づいて前記プラークスコアを算出する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記スコア算出部は、前記プラークスコアを前記ディスプレイに表示する、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記スコア算出部は、前記３次元の管腔体領域データの全体を、前記複数の区間の個数の断面でカットした場合の前記個数の断面画像データを、ディスプレイに表示する、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 前記スコア算出部は、前記３次元の頸動脈領域データの複数の区間を、前記複数の区間の個数の断面でそれぞれカットした場合の前記個数の断面画像データを、ディスプレイに表示する、
    請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
11. 管腔体を含むボリュームデータから３次元の管腔体領域データを抽出する管腔体抽出部と、
    前記３次元の管腔体領域データに基づいて、前記管腔体の分岐面を決定する分岐面決定部と、
    前記分岐面を基準として、前記管腔体を分割して複数の区間を決定する区間決定部と、
    前記３次元の管腔体領域データに基づいて、前記複数の区間の各区間においてプラークを推定するプラーク推定部と、
    前記プラークに基づいて前記各区間の最大の管腔体壁厚を算出し、前記各区間の最大の管腔体壁厚に基づいてプラークスコアを算出するスコア算出部と、
    を有する医用画像処理装置。
12. コンピュータに、
    管腔体を含むボリュームデータから３次元の管腔体領域データを抽出する機能と、
    前記３次元の管腔体領域データに基づいて、前記管腔体の分岐面を決定する機能と、
    前記分岐面を基準として、前記管腔体を分割して複数の区間を決定する機能と、
    前記３次元の管腔体領域データに基づいて、前記複数の区間の各区間においてプラークを推定する機能と、
    前記プラークに基づいて前記各区間の最大の管腔体壁厚を算出し、前記各区間の最大の管腔体壁厚に基づいてプラークスコアを算出する機能と、
    を実現させるプラークスコア算出プログラム。