JP2021115114A - 超音波診断装置、医用画像処理装置、および医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の心臓腔の機能指標値を含みユーザが容易かつ直感的に心機能状態を把握可能な画像を提供すること。【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、取得部と、画像生成部とを備える。取得部は、心臓の動画像に含まれる左心室を含む２つの心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する。画像生成部は、それぞれの心臓腔の機能指標値を心臓腔別に表示次元に割り付ける。また、画像生成部は、左心室の機能指標値を出力として定義した２次元の座標空間に対して、左心室の機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成する。【選択図】 図２

Description

本明細書および図面に開示の実施形態は、超音波診断装置、医用画像処理装置、および医用画像処理プログラムに関する。

超音波診断装置による心エコー検査では、２次元（２Ｄ）走査にもとづく２Ｄ動画像や３次元（３Ｄ）走査にもとづく３Ｄ動画像などの心臓動画像を心機能解析技術や心筋壁運動追跡技術により解析して機能指標値が求められ、これらの機能指標値を用いた心機能評価が行われる。２Ｄ動画像としては、たとえば２Ｄ走査でＡ４Ｃ像（心尖部４腔像）やＡ２Ｃ像(心尖部２腔像)の心尖長軸像を描出して得られた動画像が用いられる。さらに、近年では、心臓腔のそれぞれに固有の多種の機能指標値が取得可能となってきている。

しかし、複数の心臓腔の機能指標値を画面上に同時に表示してしまうと、表示画像が煩雑となり、ユーザは所望の機能指標値や心機能の状態を把握することが難しくなってしまう。たとえば、左心室と左心房の双方について、容積変化率（ＥＦ）と長軸方向グローバルストレイン（ＧＬＳ）の情報と腔のサイズ情報とを同時に表示する場合、多数の数値が画面上に羅列されてしまい、画面表示の把握が困難となる。

また、心房には心時相によってＥＦやＧＬＳが複数定義存在するため、心室のＥＦやＧＬＳよりも出力情報が増える。このため、心房の複数定義のＥＦやＧＬＳを表示する場合、煩雑な表示となってしまうとともに、機能指標値にもとづく心機能の評価や理解が困難になってしまう。

特開２０１７−１２１５２０号公報

本明細書および図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、複数の心臓腔の機能指標値を含みユーザが容易かつ直感的に心機能状態を把握可能な画像を提供することである。ただし、本明細書および図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る超音波診断装置は、取得部と、画像生成部とを備える。取得部は、心臓の動画像に含まれる左心室を含む２つの心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する。画像生成部は、それぞれの心臓腔の機能指標値を心臓腔別に表示次元に割り付ける。また、画像生成部は、左心室の機能指標値を出力として定義した２次元の座標空間に対して、左心室の機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成する。

一実施形態に係る超音波診断装置の一構成例を示すブロック図。 処理回路のプロセッサによる実現機能例を示すブロック図。 左心室に固有の複数の機能指標値を示す一覧画像の一例を示す説明図。 従来の技術において生成される複数の心臓腔の機能指標値を含む画像であって表示項目を限定した一覧画像およびの一例を示す説明図。 本実施形態に係る２Ｄ心機能画像の一例を示す説明図。 ２Ｄ心機能画像の変形例画像の一例を示す説明図。 本実施形態に係る３Ｄ心機能画像の一例を示す説明図。 軸を中心軸として３Ｄ心機能画像を回転させる場合に、遷移画像として表示される２Ｄ心機能画像の例を示す説明図。 ３Ｄ心機能画像の変形例画像の一例を示す説明図。 本実施形態に係る時系列画像の一例を示す説明図。

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、および医用画像処理プログラムの実施形態について詳細に説明する。

（全体構成）
図１は、一実施形態に係る超音波診断装置１０の一構成例を示すブロック図である。超音波診断装置１０は、超音波プローブ２０、入力インターフェース２１、およびディスプレイ２２と接続されて用いることができる。なお、超音波診断装置１０は、超音波プローブ２０、入力インターフェース２１、およびディスプレイ２２の少なくとも１つを備えてもよい。超音波診断装置１０は、タブレット型やスマートフォン型であってもよい。

超音波診断装置１０は、図１に示すように、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、画像生成回路１４、画像メモリ１５、記憶回路１６、ネットワーク接続回路１７、および処理回路１８を有する。

送受信回路１１は、送信回路および受信回路を有する。送受信回路１１は、処理回路１８に制御されて、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、図１には送受信回路１１が超音波診断装置１０に設けられる場合の例について示したが、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と超音波プローブ２０の両方に設けられてもよい。

送信回路は、パルス発生器、送信遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生器は、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、パルス発生器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、レートパルスにもとづくタイミングで、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変換器、加算器などを有し、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な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ごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。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な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、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。ドプラ処理回路１３は、受信回路から受信した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、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動態情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

画像生成回路１４は、超音波プローブ２０が受信したエコー信号にもとづいて超音波画像データを生成する。たとえば、画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２が生成した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２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４は、ドプラ処理回路１３が生成した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、または、これらの組み合わせ画像としての２次元のカラードプラ画像の画像データを生成する。

画像メモリ１５は、処理回路１８が生成した画像を記憶するメモリである。記憶回路１６は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶回路１６の記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部はネットワークＮを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介して記憶回路１６に与えられてもよい。なお、記憶回路１６に記憶される情報の一部または全部は、外部の記憶回路や超音波プローブ２０の図示しない記憶回路などの記憶媒体の少なくとも１つに分散されて記憶され、あるいは複製されて記憶されてもよい。

ネットワーク接続回路１７は、ネットワークＮ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と他の電気機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続など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、病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線／有線ＬＡＮ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および衛星通信ネットワークなどを含む。

処理回路１８は、超音波診断装置１０を統括制御する機能を実現する。また、処理回路１８は、記憶回路１６に記憶された医用画像処理プログラムを読み出して実行することにより、複数の心臓腔の機能指標値を含みユーザが容易かつ直感的に心機能状態を把握可能な画像を提供するための処理を実行するプロセッサである。

超音波プローブ２０は、超音波診断装置１０とケーブルを介して着脱自在に接続される。なお、超音波プローブ２０は超音波診断装置１０と無線接続されてもよい。

超音波プローブ２０としては、スキャン方向（アジマス方向）に複数の超音波振動子が配列されるとともにレンズ方向（エレベーション方向）にも複数の素子が配列された２次元アレイプローブを用いることができる。この種の２次元アレイプローブとしては、たとえば１．５Ｄアレイプローブ、１．７５Ｄアレイプローブや、２Ｄアレイプローブなどを用いることができる。

なお、超音波プローブ２０は、ボリュームデータを取得可能に構成されてもよい。この場合、２次元アレイプローブである超音波プローブ２０により被検体を３次元でスキャンしてもよいし、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである超音波プローブ２０により被検体を２次元でスキャンするか、あるいはこれら複数の超音波振動子を回転させることで被検体を３次元でスキャンしてもよいし、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動してもよい。

超音波プローブ２０がボリュームデータを取得可能な場合、ユーザは、複数の２次元超音波画像のいずれかをリアルタイムな動画としてまたは静止画として表示させる２次元表示モード（２Ｄモード）と、リアルタイムに取得されている３次元超音波画像を動画として表示させる４次元表示モード（４Ｄモード）とのいずれかのモードを選択可能である。

入力インターフェース２１は、たとえばトラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、光学センサを用いた非接触入力回路、および音声入力回路等などの一般的な入力装置により実現され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路１８に出力する。入力インターフェース２１は、操作パネルとして構成されてもよい。この場合、操作パネルは、タッチコマンドスクリーンとして機能し、たとえばディスプレイと、このディスプレイの近傍に設けられたタッチ入力回路と、ハードキーとを有する。

ディスプレイ２２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路１８の制御に従って各種情報を表示する。なお、超音波診断装置１０は、および入力インターフェース２１およびディスプレイ２２の少なくとも一方を備えずともよい。

なお、たとえば超音波診断装置１０が据え置き型の装置であって入力インターフェース２１およびディスプレイ２２を備える場合、入力インターフェース２１はタッチコマンドスクリーンとして機能してもよい。また、超音波診断装置１０がタブレット型やスマートフォン型の超音波診断装置１０である場合は、入力インターフェース２１とディスプレイ２２とが一体としてタッチパネルを構成してもよい。

また、超音波診断装置１０は、医用画像処理装置３０および画像サーバ４０とネットワークＮを介して互いにデータ送受信可能に接続されてもよい。

図２は、処理回路１８のプロセッサによる実現機能例を示すブロック図である。図２に示すように、処理回路１８のプロセッサは、解析機能５１、指標取得機能５２、範囲設定機能５３、および画像生成機能５４を実現する。これらの各機能５１−５４は、それぞれプログラムの形態で記憶回路１６に記憶されている。

解析機能５１は、被検体の心臓の連続する複数フレームの画像（以下、心臓動画像という）を解析することにより、左心室を含む２以上の心臓腔のそれぞれについて、各心臓腔に固有の機能指標値を求める。

なお、心臓動画像は、Ｂモード処理回路１２やドプラ処理回路１３により生成されたデータにもとづいて超音波診断装置１０が生成したものをリアルタイムまたはポストプロセスで用いてもよい。また、心臓動画像は、図示しないＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnet Resonance Imaging）装置などの他のモダリティで被検体が撮影されて生成されたものであってもよい。他のモダリティで生成された心臓動画像は、ネットワークＮを介して当該他のモダリティから直接または画像サーバ４０を介して間接的に取得されたものであってもよい。

また、機能指標値は、ワークステーションや医用画像処理装置３０などの情報処理装置、あるいは他の超音波診断装置や他のモダリティが心臓動画像を解析することによって求めたものであってもよい。この場合、超音波診断装置１０は解析機能５１を備えずともよい。

超音波診断装置１０が解析機能５１を備える場合、解析機能５１はまず、たとえば自装置によって被検体の少なくとも１心周期以上にわたる心臓腔を含む２Ｄ動画像または３Ｄ動画像を取得する。つづいて、解析機能５１は心臓動画像の少なくとも１つ以上の初期時相において、左心室を含む心臓腔の関心領域を複数抽出する。そして、解析機能５１は、抽出した心臓腔の関心領域のそれぞれについて１心周期における位置を同定し、所定の心時相における心臓腔の関心領域の位置からグローバルな心機能指標を求める。

位置の同定方法としては２Ｄまたは３Ｄのspeckle-tracking echocardiography（ＳＴＥ）法が好適である。また、グローバルな心機能指標としては、内腔容積の心周期内変化率であるＥＦ（左心室においてはEjection Fraction、左心房においてはEmptying Fraction）や、心筋ストレイン情報である長軸方向グローバルストレイン（global longitudinal strain（ＧＬＳ））が好適である。また、３Ｄ動画像を用いる場合は、内膜や中層の境界面に関する面積変化率（global area change ratio（ＧＡＣ））を定義することもできる。

指標取得機能５２は、画像生成機能５４によって制御されて、心臓の動画像に含まれる複数の心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する。以下の説明では、指標取得機能５２が心臓の動画像に含まれる左心室を含む少なくとも２つの心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する場合の例を示す。指標取得機能５２は、取得部の一例である。

範囲設定機能５３は、機能指標値についてあらかじめ定められた正常と異常の範囲を設定する。機能指標値の正常の範囲と異常の範囲は、あらかじめ記憶回路１６に記憶されてもよいし、ユーザにより入力インターフェース２１を介して与えられてもよい。

画像生成機能５４は、複数の心臓腔の機能指標値を心臓腔別に各次元に割り付けた多次元の座標空間に対して、複数の心臓腔のうち所定の心臓腔の機能指標についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成する。たとえば、画像生成機能５４は、まず、それぞれの心臓腔の機能指標値を心臓腔別に表示次元に割り付け、左心室の機能指標値を出力として定義した２次元の座標空間を設定する。そして、画像生成機能５４は、２次元の座標空間に対して、左心室の機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成し、ディスプレイ２２に表示させる。画像生成機能５４は、画像生成部の一例である。

なお、処理回路１８の各機能５２−５４は、医用画像処理装置３０に備えられてもよい。また、医用画像処理装置３０は、解析機能５１を備えてもよい。解析機能５１を備える場合は、医用画像処理装置３０は、超音波診断装置１０、画像サーバ４０、または他のモダリティから、ネットワークＮを介して被検体の心臓動画像を取得して機能評価値を求める。医用画像処理装置３０は、２次元の座標空間に対して範囲示唆画像を重畳した画像を生成して、ディスプレイ２２や医用画像処理装置３０のディスプレイなどの画像表示装置に表示させる。

（文字列の一覧画像例）
ここで、従来の技術において生成される複数の心臓腔の機能指標値を含む画像について説明する。

図３は、左心室に固有の複数の機能指標値を示す一覧画像１０１の一例を示す説明図である。

上述の通り、超音波診断装置による心エコー検査では、２Ｄ動画像や３Ｄ動画像などの心臓動画像を解析して得られる機能指標値を用いて心機能評価が行われる。機能指標値には、modified-Simpson法による左心室（Left Ventricular：ＬＶ）の容積情報（End Diastolic Volume：ＥＤＶ、 End Systolic Volume：ＥＳＶ、 Ejection Fraction：ＥＦ）や、speckle-tracking echocardiography（ＳＴＥ）法で得られたglobal longitudinal strain（ＧＬＳ）情報をなどが含まれる。ＥＦやＧＬＳ情報は、たとえば全自動化されたＡｕｔｏ−ＥＦアプリケーションによって取得可能であることが知られている（図３参照）。

また、左心室以外であっても、たとえば左心房（Left Atrium：ＬＡ）についても、２Ｄ動画像を用いた２Ｄ−ＳＴＥ法による容積変化率（Emptying Fraction：ＥＦ）情報やＧＬＳ情報の取得や解析が可能である。左心室については、３Ｄ動画像を用いた３次元的なＥＦや、ＧＬＳおよびglobal area change ratio（ＧＡＣ）といったストレイン情報の取得が３Ｄ−ＳＴＥ法により可能であることが知られている。

また、近年では、右心室（Right Ventricular：ＲＶ）や右心房（Right Atrium：ＲＡ）の３次元的なＥＦによる心機能解析機能も提供されている。また、２Ｄ−ＳＴＥ法によるＧＬＳの取得は、Ａ４Ｃ像を用いることでＬＶ、ＬＡ、ＲＶおよびＲＡの４腔で可能となっている。さらには、ＥＦを用いた複数心臓腔の同時解析も行われるようになってきている。

しかし、複数の心臓腔の機能指標値を画面上に同時に表示してしまうと、表示画像が煩雑となり、ユーザは所望の機能指標値や心機能の状態を把握することが難しくなってしまう。たとえば、左心室と左心房の双方について、ＥＦとＧＬＳの情報と腔のサイズ情報とを同時に表示する場合を考える。この場合、図３に示す左心室の機能指標値のみからなる一覧画像１０１と同様の左心房の一覧画像が一覧画像１０１と同時に画面上に並列表示されてしまう。このため、ユーザは多数の文字列の羅列にさらされてしまい、被検体の心機能状態を把握することが難しい。

また、心房には心時相によってＥＦやＧＬＳが複数定義存在するため、心室のＥＦやＧＬＳよりも出力情報が増える。たとえば、左心房に関するＥＦ（容積変化率）には、total EF、active EF、およびpassive EFの３つの種別がある。このため、心房の複数種別のＥＦやＧＬＳを表示する場合、煩雑な表示となってしまうとともに、機能指標値にもとづく心機能の評価や理解が困難となってしまう。

複数の心臓腔の機能指標値を画面上に同時に表示する際のこの種の煩雑さを避ける方法として、表示項目を限定して同時に表示させる方法が考えられる。

図４は、従来の技術において生成される複数の心臓腔の機能指標値を含む画像であって表示項目を限定した一覧画像１０２および１０３の一例を示す説明図である。図４に示す例では、一覧画像１０２は左心室の、一覧画像１０３は左心房の、機能指標値の一部項目の一覧を示す画像である。

図４に示すように、一覧画像１０２、１０３に一覧表示する表示項目を限定することにより、図３に示す一覧画像１０１に相当する一覧画像を２つ並列表示する場合に比べ、文字列の数を減らすことができ、ユーザの視認性が向上する。しかしながら、図４から明らかなように、たとえ表示項目を限定したとしても、多数の文字列が画面上に羅列されている状況は改善されておらず、やはりユーザは被検体の心機能状態を把握することが難しい。また、表示項目を限定してしまうため、確認可能な情報が減少し診断精度が悪くなってしまう。そもそも、たとえ表示項目を限定したとしても、数値のみが羅列された一覧画像１０２と一覧画像１０３とを見比べてみたところで、異なる心臓腔どうしの情報の関係性を直感的に理解することは極めて困難である。

そこで、本実施形態に係る超音波診断装置１０の処理回路１８は、複数の心臓腔の機能指標値を含みユーザが容易かつ直感的に心機能状態を把握可能な画像を生成してディスプレイ２２に表示させる。

（２Ｄプロット）
図５は、本実施形態に係る２Ｄ心機能画像６１の一例を示す説明図である。図５に示すように、画像生成機能５４は、同一のグローバルな心機能指標を心臓腔別に表示次元に割り付けて２次元座標空間にプロットした２Ｄ心機能画像６１を生成してもよい。

図５に示す２Ｄ心機能画像６１は、同一のグローバルな心機能指標として容積変化率（ＥＦ）を用い、心機能評価において重視されることが多い左心室の容積変化率（左室駆出率、ＬＶＥＦ）を出力次元とし、左心房の容積変化率（ＬＡＥＦ）を入力次元として定義した２次元の座標空間にプロットする場合の画像例である。入力次元には、右心室の容積変化率（ＲＶＥＦ）を用いてもよい。

また、画像生成機能５４は、出力次元に割り付けた機能指標値についてあらかじめ定められた正常と異常の範囲に対してカラー変換したカラー２Ｄマッピング画像である範囲示唆画像６１ａを２次元の座標空間に重畳し、範囲示唆画像６１ａ上にプロットするとよい。この場合、入力次元には対応する心臓腔が取り得る値の範囲で割り付けるとよい。図５には、ＬＶＥＦのガイドライン値にもとづいて、健常値とされる５５％以上を正常の範囲とする一方、心臓再同期療法での対象値とされる３５％以下を異常の範囲として、信号機のような緑色、黄色、赤色を用いたカラーの範囲示唆画像６１ａが重畳される場合の例を示した。

また、画像生成機能５４は、２Ｄ心機能画像６１に対して、さらにそれぞれの機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲を示す画像を重畳してもよい。図５には、ＬＶＥＦの正常範囲の閾値である５５％を示す正常閾値線６２と異常範囲の閾値である３５％を示す異常閾値線６３が２Ｄ心機能画像６１に対して重畳される場合の例を示した。

さらに、画像生成機能５４は、２Ｄ心機能画像６１において、心房に関する複数種別の容積変化率の種別を標識して、同時に２次元座標空間上にプロットしてもよい。図５には、左心房のｔｏｔａｌ−ＥＦとａｃｔｉｖｅ−ＥＦを、ｔｏｔａｌ−ＥＦについて「ｔ」、ａｃｔｉｖｅ−ＥＦについて「ａ」、とＥＦの種別を標識してプロットする場合の例を示した。

また、この場合画像生成機能５４は、図５に示すように、複数種別の容積変化率を同時にプロットするか、一方の容積変化率のみをプロットするかについてのユーザの選択を受け付けるための選択受付画像６４を生成し２Ｄ心機能画像６１に含めてもよい。

ここで、左心房のｔｏｔａｌ−ＥＦ（Emptying Fraction）（ＥＦｔ）は、ＥＦｔ＝１００＊（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ［％］で与えられる（ただしＶは左心房の容積を表す）。また、左心房のａｃｔｉｖｅ−ＥＦ（ＥＦａ）は、ＥＦａ＝１００＊（ＶｐｒｅＡ−Ｖｍｉｎ）／ＶｐｒｅＡ［％］で与えられる。Ｖｍａｘ（最大容積）、Ｖｍｉｎ（最小容積）、ＶｐｒｅＡ（心房収縮期前の容積）は、心周期における左心房の容積の時間変化曲線から求められる。

なお、Ａ４Ｃ像、Ａ２Ｃ像単独の場合の心房容積は、左心室ＬＶ、左心房ＬＡ双方１断面の値でプロットする。Ａ４Ｃ像とＡ２Ｃ像の結果を合成する場合は、左心室ＬＶ、左心房ＬＡ双方ともにmodified Simpson法による合成値でプロットする。

ＶｐｒｅＡに対応する時相は、たとえばZareian et al.（Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance (2015) 17:52）により開示された、容積の時間変化曲線を時間微分して拡張後期でのゼロクロス時相を求める方法により求められる。この際にＡ４Ｃ像とＡ２Ｃ像の結果を合成する場合は、各々の断面でＶｐｒｅＡ時相を決めてmodified Simpson法による合成ＶｐｒｅＡ値を求めればよい。

また、２Ｄ心機能画像６１は、図３や図４に示すような心臓の超音波画像と同時に表示されるとよい。このとき、機能指標を求める際に用いられた関心領域の位置を示す情報がさらに同時に表示されてもよい。

２Ｄ心機能画像６１によれば、ユーザは、機能指標値の数値が羅列される場合に比べ、数字の羅列にわずらわされることも無く、極めて容易かつ直感的に機能指標値を把握することができる。また、２Ｄ心機能画像６１には正常と異常の範囲に対してカラー変換したカラー２Ｄマッピング画像である範囲示唆画像６１ａが重畳されているため、ユーザは、プロットの位置に対応する範囲示唆画像６１ａの色を視認するだけで被検体の心機能状態を即座に把握することができる。

また、２Ｄ心機能画像６１によれば、ユーザは、選択受付画像６４を介して、同一の心臓腔の複数種別の機能指標値を同時に表示させるか単一種別の表示とするかを選択可能である。また、同一の心臓腔の複数種別の機能指標値を同時に表示させる場合であっても、２Ｄ心機能画像６１によれば、ユーザは、各種別の機能指標値の関係を容易かつ直感的に把握することができるとともに、各プロットの位置に対応する範囲示唆画像６１ａの色を視認するだけで被検体の心機能状態を即座に把握することができる。

図６は、２Ｄ心機能画像６１の変形例画像６５の一例を示す説明図である。

２Ｄ心機能画像６１の変形例画像６５は、同一のグローバルな心機能指標としてストレイン指標の１つであるＧＬＳを用い、左心室のＧＬＳを出力次元とし、左心房のＧＬＳを入力次元として定義した２次元の座標空間にプロットする場合の画像例である。

また、２Ｄ心機能画像６１と同様に、変形例画像６５に対しても、ＬＶＧＬＳのガイドライン値にもとづいて、健常値とされる−２０％以下を正常の範囲とする一方、心臓各種異常値とされる−１５％（ないし−１０％）以上を異常の範囲として、信号機のような緑色、黄色、赤色を用いたカラーの範囲示唆画像６１ｂが重畳されるとよい。また、画像生成機能５４は、２Ｄ心機能画像６１と同様に、変形例画像６５に対しても、ＬＶＧＬＳの正常閾値線６６と異常閾値線６７を重畳してもよい（図６参照）。

また、図６に示すように、画像生成機能５４は、変形例画像６５に対しては、ＬＶＧＬＳ＝−ＬＡＧＬＳの直線６８をさらに重畳させてもよい。この場合、ユーザはプロット位置の双方との関係性をより一層把握しやすくなる。

また、画像生成機能５４は、２Ｄ心機能画像６１の変形例画像６５において、心房に関する心室収縮期と心房収縮期の各時相のストレイン指標を、時相種別を標識して同時に２次元座標空間上にプロットしてもよい。図６には、ＬＡＧＬＳｓについて「ｓ」、ＬＡＧＬＳａについて「ａ」、とＬＡＧＬＳの時相種別を標識してプロットする場合の例を示した。

また、図６に示すように、２Ｄ心機能画像６１と同様に、変形例画像６５においても、複数種別のＬＡＧＬＳを同時にプロットするか、一方のみをプロットするかについてのユーザの選択を受け付けるための選択受付画像６９が含まれてもよい。

ここで、ＬＡＧＬＳｓは、収縮期ピーク値（Ｍａｘ値）である。また、ＬＡＧＬＳａは、ａ’時相（ＶｐｒｅＡ時相）における値をＳａ’として、ＬＡＧＬＳａ＝ＬＡＧＬＳｓ−Ｓａ’で与えられる。

なお、Ａ４Ｃ像、Ａ２Ｃ像単独の場合の心房容積は、左心室ＬＶ、左心房ＬＡ双方１断面の値でプロットする。Ａ４Ｃ像とＡ２Ｃ像の結果を合成する場合は、左心室ＬＶ、左心房ＬＡ双方の平均ＧＬＳ値でプロットするとよい。

さらに、画像生成機能５４は、表示次元に割り当てられた機能指標値の少なくとも１つが互いに異なる２次元の座標空間を複数生成してディスプレイ２２に並列表示させてもよい。具体的には、画像生成機能５４は、２Ｄ心機能画像６１と変形例画像６５の両方を生成してディスプレイ２２に並列表示させてもよい。

なお、変形例画像６５には、同一のグローバルなストレイン指標としてＧＬＳを用いる場合の例を示したが、同一のグローバルなストレイン指標としてＧＡＣなどの他の機能指標値を用いてもよい。

図６に示す変形例画像６５によっても２Ｄ心機能画像６１と同様の効果を得ることができる。

（３Ｄプロット）
図７は、本実施形態に係る３Ｄ心機能画像７１の一例を示す説明図である。

図７に示すように、画像生成機能５４は、同一のグローバルな心機能指標を心臓腔別に表示次元に割り付けて３次元座標空間にプロットした３Ｄ心機能画像７１を生成してもよい。この場合、画像生成機能５４は、左心室の機能指標値を縦軸（たとえばｚ軸）とし、他の２つの心臓腔の機能指標値を縦軸に直交する２軸（たとえばｘ軸とｙ軸）に割り付けた３次元の座標空間を設定するとよい。

図７に示す３Ｄ心機能画像７１は、同一のグローバルな心機能指標として容積変化率（ＥＦ）を用い、左心室のＥＦを出力次元として縦軸に割り付けて固定し、左心房のＥＦと右心室のＥＦを入力次元とする３次元の座標空間にプロットする場合の画像例である。

３Ｄ心機能画像７１は、プロット位置に対応する機能指標値を把握しやすくするために、各軸上での値を強調するための画像７２、７３、７４を含む。図７には、この強調するための画像が「（）」である場合の例を示した（図７のＬＶＥＦの「（４５）」、ＬＡＥＦｔの「３５」、およびＲＶＥＦの「２５」参照）が、プロット位置に対応する値を囲む図形であってもよいし。また、プロット位置に対応する値を強調する方法として、画像７２、７３、７４にかえて、プロット位置に対応する値の表示態様（サイズ、フォント、太さ、輝度など）を他の値と異ならせてもよい。

また、プロットから各軸へ、異なる色で色付けした垂線を付記してもよい。図７には便宜上、直線、破線、および一点鎖線と線種を異ならせることで各垂線が互いに異なる色であることを示してる。また、各軸の値の文字列および各軸のラベルの文字列の色を、当該垂線の色と同じ色とすることで、ユーザはさらにプロット位置に対応する機能指標値を容易に把握することができる。なお、図７において、「ＬＶＥＦ」を含む領域を囲む実線は、当該実線内の領域の文字列が同一の色に色づけられることを説明する便宜のために図示した線であり、実際にはディスプレイ２２には表示されないことに注意されたい。「ＬＡＥＦ」を含む領域を囲む破線、および「ＲＶＥＦ」を含む領域を囲む１点鎖線についても同様である。

また、図７に示す３Ｄ心機能画像７１の１つの軸は、複数種別が定義される機能指標値である左心房の容積変化率（ＬＡＥＦ）である。このため、図５、図６と同様に、画像生成機能５４は、３Ｄ心機能画像７１においても、ＬＡＥＦｔとＬＡＥＦａの種別を標識してプロットするとよいし、またこのとき、両種別を同時にプロットするか、一方の種別のみをプロットするかについてのユーザの選択を受け付けるための選択受付画像７５を生成して３Ｄ心機能画像７１に含めてもよい。

図７に示す３Ｄ心機能画像７１によっても、２Ｄ心機能画像６１と同様の効果を得ることができる。また、３Ｄ心機能画像７１によれば、３つの心臓腔の機能指標値を一度に確認することができるため、２Ｄ心機能画像６１よりも正確に被検体の心機能状態を把握することができる。また、３Ｄ心機能画像７１によれば、３つの心臓腔の機能指標値が同時に表示されているにも関わらず、ユーザは、従来の画像のような数字の羅列にわずらわされることが無い。

図８は、軸７６を中心軸として３Ｄ心機能画像７１を回転させる場合に、遷移画像として表示される２Ｄ心機能画像の例を示す説明図である。

画像生成機能５４は、３Ｄ心機能画像７１の縦軸に平行な軸７６を中心軸として、３Ｄ心機能画像７１をユーザ指示に応じた角度で回転させた画像を生成してもよい。

また、画像生成機能５４は、入力インターフェースを介したユーザ指示に応じて、３Ｄ心機能画像７１の視点を変更可能としてもよい。

３Ｄ心機能画像７１の視点として、立方体を斜視する視点（図７参照）ではなく正面からの視点が設定される場合、縦軸に平行な軸７６を中心軸として３Ｄ心機能画像７１を回転させると、ＲＶＥＦが奥行き方向と平行となるとき、横軸がＬＡＥＦのみの２Ｄ心機能画像があらわれる。同様に、ＬＡＥＦが奥行き方向と平行となるとき、横軸がＲＶＥＦのみの２Ｄ心機能画像があらわれる。（図８参照）。

この２Ｄ心機能画像は、図５に示す２Ｄ心機能画像６１に相当する画像といえる。このため、画像生成機能５４は、３Ｄ心機能画像７１を軸７６中心に回転させてあらわれる２Ｄ新機能画像に対して、カラー２Ｄマッピング画像である範囲示唆画像６１ａ（図５参照）を重畳してもよい。

３Ｄ心機能画像７１を軸７６中心に回転可能とすることにより、ユーザは、３つの心臓腔の機能評価値を同時に表示させることもできるし、所望の２つの心臓腔の機能評価値を２Ｄ心機能画像で表示させることもできる。また、２Ｄ心機能画像となるときに範囲示唆画像６１ａを重畳する場合には、ユーザは、３つの心臓腔の機能評価値を同時に表示させて全体を把握することもできるし、２Ｄ心機能画像を表示させて範囲示唆画像６１ａとプロットとの位置関係を確認することで被検体の心機能状態をより容易に把握することもできる。

図９は、３Ｄ心機能画像７１の変形例画像８０の一例を示す説明図である。

３Ｄ心機能画像７１の変形例画像８０は、３Ｄ心機能画像８１と、左心室のＥＦを示すＬＶＥＦ値画像８２とを含む。３Ｄ心機能画像８１では、３Ｄ心機能画像７１の縦軸に割り付けられていた左心室のＥＦにかえて左心房のＥＦが用いられ、右心房、右心室、左心房のＥＦが各軸に割り付けられる。縦軸に割り付けられるＥＦは、左房または右室のＥＦが好ましい。なお、変形例画像８０の３Ｄ心機能画像８１における２点鎖線は、直線、破線とは異なる色に対応することを示してる。この場合、変形例画像８０において、右心房、右心室、および左心房のＥＦの３Ｄ心機能画像８１とＬＶＥＦ値画像８２とがたとえば並列表示にて同時に表示される（図９参照）。

画像生成機能５４は、左心室のＥＦを示すＬＶＥＦ値画像８２として、左心室のＥＦを示す文字列、左心室のＥＦに応じた輝度を有する画像、および左心室のＥＦに応じた色を有する画像の少なくとも１つを生成する。図９には、ＬＶＥＦ値画像８２が左心室のＥＦに応じたカラーバーであって範囲示唆画像６１ａと同様に色付けされる場合の例を示した。

また、画像生成機能５４は、ＬＶＥＦ値画像８２に対し、正常閾値線と異常閾値線が重畳してもよいし、また３Ｄ心機能画像８１のプロットに対応するＬＶＥＦの値を強調するための画像（図９のＬＶＥＦ値画像８２の「（４５）」参照）を重畳してもよい。また、画像生成機能５４は、ＬＶＥＦ値画像８２に対し、３Ｄ心機能画像８１のプロットに対応するＬＶＥＦの値のＬＶＥＦ値画像８２上での位置を示す画像８３（図９の矢印参照）を重畳してもよい。

図９に示す３Ｄ心機能画像７１の変形例画像８０によっても、３Ｄ心機能画像７１と同様の効果を得ることができる。また、変形例画像８０によれば、４つの心臓腔の機能指標値を一度に確認することができるため、ユーザは３Ｄ心機能画像７１よりもさらに正確に被検体の心機能状態を把握することができる。また、変形例画像８０によれば、４つの心臓腔の機能指標値が同時に表示されているにも関わらず、ユーザは、従来の画像のような数字の羅列にわずらわされることが無い。

（時系列表示）
図１０は、本実施形態に係る時系列画像９０の一例を示す説明図である。

画像生成機能５４は、同一の被検体に関して、治療前後や負荷前後など、異なる時系列で撮影した心臓の動画像にもとづいて求められた、互いに時系列が異なる複数の機能指標値を同時にプロットしてもよい。図１０には、図６に示した２Ｄ心機能画像６１の変形例画像６５上に、対応する時系列が新しい順に３つのプロット９１、プロット９２およびプロット９３が同時に表示される場合の例を示した。

また、互いに時系列が異なる複数のプロット９１、９２、９３は、時系列の別を標識されるとよい。図１０には、各プロットに対して、対応する時系列が新しくなるほど薄いハッチングが施されることで、対応する時系列が新しくなるほどユーザに明るいプロットとして視認される場合の例を示した。また、画像生成機能５４は、互いに時系列が異なる複数のプロット９１、９２、９３どうしの間の時間経過方向を示す画像をさらに重畳してもよい。図１０には、時間経過方向を示す画像として矢印９４が重畳される場合の例を示した。

時系列画像９０によれば、互いに時系列が異なる複数の機能指標値を同時に確認することができる。このため、ユーザは、被検体の機能指標値の時間変化を容易かつ直感的に把握することができる。また、互いに時系列が異なる複数のプロットのそれぞれの位置に対応する範囲示唆画像６１ｂの色の変化を確認することで、被検体の心機能状態の時間変化を即座に把握することができる。このため、時系列画像９０によれば、ユーザは、被検体の診断を容易に行うことができるとともに、過去の治療計画の評価や今後の治療計画の策定、負荷検査における負荷の設定などを容易かつ正確に行うことができる。

なお、図１０には互いに時系列が異なる複数のプロットの表示が２Ｄ心機能画像に適用される場合の例を示したが、互いに時系列が異なる複数のプロットの表示は、３Ｄ心機能画像７１やその変形例画像８０などの３Ｄ心機能画像に適用されてもよい。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、複数の心臓腔の機能指標値を含みユーザが容易かつ直感的に心機能状態を把握可能な画像を提供することができる。

なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサがたとえばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。また、プロセッサがたとえばＡＳＩＣである場合、記憶回路にプログラムを保存するかわりに、当該プログラムに相当する機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行するハードウェア処理により各種機能を実現する。あるいはまた、プロセッサは、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせて各種機能を実現することもできる。

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶回路は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶回路が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。

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、実施形態同士の組み合わせ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同様に、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ものである。

１０ 超音波診断装置
１８ 処理回路
２１ 入力インターフェース
２２ ディスプレイ
３０ 医用画像処理装置
５２ 指標取得機能
５４ 画像生成機能
６１ ２Ｄ心機能画像
６１ａ、６１ｂ 範囲示唆画像
６２、６６ 正常閾値線（正常の範囲を示す画像）
６３、６７ 異常閾値線（異常の範囲を示す画像）
６４、６９、７５ 選択受付画像
７１ ３Ｄ心機能画像
７６ 軸
９０ 時系列画像
１０１、１０２、１０３ 従来の機能指標値の一覧画像

Claims (18)

1. 心臓の動画像に含まれる左心室を含む２つの心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する取得部と、
   前記それぞれの心臓腔の機能指標値を心臓腔別に表示次元に割り付け、前記左心室の機能指標値を出力として定義した２次元の座標空間に対して前記左心室の機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成する画像生成部と、
   を備えた超音波診断装置。
2. 前記取得部は、
   さらに１つの心臓腔の機能指標値を取得し、
   前記画像生成部は、
   前記左心室の機能指標値を縦軸に割り付け、他の２つの心臓腔の機能指標値を前記縦軸に直交する２軸に割り付けた３次元の座標空間を設定し、当該３次元の座標空間に対してそれぞれの機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲を示す画像を重畳した画像を生成する、
   請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記他の２つの心臓腔は、右心室および左心房である、
   請求項２記載の超音波診断装置。
4. 前記画像生成部は、
   前記縦軸に平行な軸を中心軸として、前記３次元の座標空間の画像をユーザ指示に応じた角度で回転させた画像を生成する、
   請求項２または３に記載の超音波診断装置。
5. 前記画像生成部は、
   前記３次元の座標空間の画像を回転させる場合、１つの軸と奥行き方向とが並行となるとき、前記２次元の座標空間に前記範囲示唆画像を重畳した画像を生成する、
   請求項４記載の超音波診断装置。
6. 前記取得部は、
   さらに残る１つの心臓腔の機能指標値を取得し、
   前記画像生成部は、
   右心房と右心室と左心房を各次元に割り付けた３次元の座標空間を設定して当該３次元の座標空間の画像を生成するとともに、前記左心室の機能指標値を示す画像を生成し、表示部に両画像を並列表示させる、
   請求項２ないし５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
7. 前記画像生成部は、
   前記左心室の機能指標値を示す画像として、前記左心室の機能指標値を示す文字列、前記左心室の機能指標値に応じた輝度を有する画像、および前記左心室の機能指標値に応じた色を有する画像の少なくとも１つを生成する、
   請求項６記載の超音波診断装置。
8. 前記取得部は、
   前記左心室の機能指標値と、心房に関する複数種別の容積変化率と、を少なくとも取得し、
   前記画像生成部は、
   前記複数種別の容積変化率の種別を標識して同時に前記座標空間上に示した画像を生成する、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
9. 前記取得部は、
   前記左心室の機能指標値と、心房に関する心室収縮期と心房収縮期の各時相におけるストレイン指標と、を少なくとも取得し、
   前記ストレイン指標の時相種別を標識して同時に前記座標区間上に示した画像を生成する、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
10. 前記それぞれの心臓腔の機能指標値は左室駆出率（Ejection Fraction）を含む、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
11. 前記それぞれの心臓腔の機能指標値はGlobal Longitudinal Strain（ＧＬＳ）を含む、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
12. 前記それぞれの心臓腔の機能指標値はGlobal Area Change ratio（ＧＡＣ）を含む、
    請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
13. 前記画像生成部は、
    表示次元に割り当てられた機能指標値の少なくとも１つが互いに異なる前記座標空間を複数生成して表示部に並列表示させる、
    請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
14. 前記取得部は、
    それぞれの心臓腔の機能指標値として、同一被検体を異なる時系列で撮影した心臓の動画像にもとづいて求められた、互いに時系列が異なる複数の機能指標値を取得し、
    前記画像生成部は、
    前記互いに時系列が異なる複数の機能指標値を、前記時系列の別を標識して、同時に前記座標空間上に示した画像を生成する、
    請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
15. 前記画像生成部は、
    前記互いに時系列が異なる複数の機能指標値を時系列の別を標識して同時に前記座標空間上に示した画像に対して、前記複数の機能指標値間の時間経過方向を示す画像をさらに重畳する、
    請求項１４記載の超音波診断装置。
16. 心臓の動画像に含まれる左心室を含む２つの心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する取得部と、
    前記それぞれの心臓腔の機能指標値を心臓腔別に表示次元に割り付け、前記左心室の機能指標値を出力として定義した２次元の座標空間に対して前記左心室の機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成する画像生成部と、
    を備えた医用画像処理装置。
17. コンピュータに、
    心臓の動画像に含まれる左心室を含む２つの心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得するステップ、
    前記それぞれの心臓腔の機能指標値を心臓腔別に表示次元に割り付け、前記左心室の機能指標値を出力として定義した２次元の座標空間を設定するステップ、および
    前記２次元の座標空間に対して前記左心室の機能指標値についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成するステップ、
    を実行させるための医用画像処理プログラム。
18. 心臓の動画像に含まれる複数の心臓腔について、それぞれの心臓腔の機能指標値を取得する取得部と、
    前記複数の心臓腔の機能指標値を心臓腔別に各次元に割り付けた多次元の座標空間に対して、前記複数の心臓腔のうち所定の心臓腔の機能指標についてあらかじめ定めた正常と異常の範囲に対応づけてカラー変換した範囲示唆画像を重畳した画像を生成する画像生成部と、
    を備えた超音波診断装置。

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