JP3443189B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関
し、特に心臓や血管壁などの動きを検出する機能を有す
る超音波診断装置に関する。
し、特に心臓や血管壁などの動きを検出する機能を有す
る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断装置は、Ｂモード断層像やド
プラによる血流イメージのように心臓や血管等の診断に
広く利用されている。
プラによる血流イメージのように心臓や血管等の診断に
広く利用されている。
【０００３】近年、このような超音波を利用した心臓等
の診断法の一つとして、超音波画像から心臓や血管の断
面積の変化を検出し、この変化の様子から心臓等の機能
異常を診断するという手法が考案されている。このよう
な手法を利用した装置としては、例えば特開平４−２８
２１４４号に示された装置がある。この装置は、心筋内
膜（すなわち、血流と心筋との境界）を自動的にトレー
スし、トレースした閉領域（すなわち心腔）の面積の時
間的変化やこの閉領域の面積の時間微分の波形表示を行
う。この機能は、心筋梗塞の診断への応用や、拡張・収
縮などの心臓のポンプ機能の診断への応用が期待されて
いる。
の診断法の一つとして、超音波画像から心臓や血管の断
面積の変化を検出し、この変化の様子から心臓等の機能
異常を診断するという手法が考案されている。このよう
な手法を利用した装置としては、例えば特開平４−２８
２１４４号に示された装置がある。この装置は、心筋内
膜（すなわち、血流と心筋との境界）を自動的にトレー
スし、トレースした閉領域（すなわち心腔）の面積の時
間的変化やこの閉領域の面積の時間微分の波形表示を行
う。この機能は、心筋梗塞の診断への応用や、拡張・収
縮などの心臓のポンプ機能の診断への応用が期待されて
いる。
【０００４】この従来装置は、自動トレースによって得
た閉領域の面積計測の精度を確保するために、超音波画
像領域内に関心領域（以下、ＲＯＩと呼ぶ。ＲＯＩはRe
gionOf Interestの略）と呼ばれる領域を設け、このＲ
ＯＩの内部のみにおいて面積計算を行っていた。すなわ
ち、血流と心筋との境界を自動トレースして面積計算を
行う場合、この境界の検出がうまくいかないと、境界の
一部にぬけができてしまう。超音波画像においては、す
べてのフレームで境界検出がうまく行くとは限らず、境
界検出のうまく行かなかったフレームでは、面積計算の
結果が真値から掛け離れた非常に大きな値となってしま
う（極端な場合、超音波画像の画面の端部のところまで
面積に含めてしまい、非常に大きな値となる）恐れがあ
った。そこで、従来装置では、対象領域を囲むようにＲ
ＯＩを設定し、面積計算の範囲をそのＲＯＩの内部に限
定する（すなわち、ＲＯＩからはみ出た部分は計算しな
い）ことにより、境界検出がうまく行かなかったフレー
ムにおいても真値からあまり掛け離れた計算結果が出な
いようにしていた。
た閉領域の面積計測の精度を確保するために、超音波画
像領域内に関心領域（以下、ＲＯＩと呼ぶ。ＲＯＩはRe
gionOf Interestの略）と呼ばれる領域を設け、このＲ
ＯＩの内部のみにおいて面積計算を行っていた。すなわ
ち、血流と心筋との境界を自動トレースして面積計算を
行う場合、この境界の検出がうまくいかないと、境界の
一部にぬけができてしまう。超音波画像においては、す
べてのフレームで境界検出がうまく行くとは限らず、境
界検出のうまく行かなかったフレームでは、面積計算の
結果が真値から掛け離れた非常に大きな値となってしま
う（極端な場合、超音波画像の画面の端部のところまで
面積に含めてしまい、非常に大きな値となる）恐れがあ
った。そこで、従来装置では、対象領域を囲むようにＲ
ＯＩを設定し、面積計算の範囲をそのＲＯＩの内部に限
定する（すなわち、ＲＯＩからはみ出た部分は計算しな
い）ことにより、境界検出がうまく行かなかったフレー
ムにおいても真値からあまり掛け離れた計算結果が出な
いようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような目的で用い
るＲＯＩは、面積計測の対象となる心腔等の閉領域から
形状・面積があまり掛け離れていると効果が薄くなる。
そこで、前述の従来装置では、ユーザーがトラックボー
ル等により手動で適切なＲＯＩを設定していた。しかし
ながら、手動による設定では面積計測の操作が繁雑にな
り、検査に時間がかかるという問題があった。また、前
述の従来装置に限らず、面積計測の対象となる領域に適
したＲＯＩを自動設定することのできる装置は従来なか
った。
るＲＯＩは、面積計測の対象となる心腔等の閉領域から
形状・面積があまり掛け離れていると効果が薄くなる。
そこで、前述の従来装置では、ユーザーがトラックボー
ル等により手動で適切なＲＯＩを設定していた。しかし
ながら、手動による設定では面積計測の操作が繁雑にな
り、検査に時間がかかるという問題があった。また、前
述の従来装置に限らず、面積計測の対象となる領域に適
したＲＯＩを自動設定することのできる装置は従来なか
った。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、被検体内の血流等の流体の領
域の面積変化を計測するときに、計測対象の領域に適し
たＲＯＩを自動的に設定することのできる超音波診断装
置を提供することを目的とする。
めになされたものであり、被検体内の血流等の流体の領
域の面積変化を計測するときに、計測対象の領域に適し
たＲＯＩを自動的に設定することのできる超音波診断装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明に係る超音波診断装置は、超音波エコー信
号から超音波画像領域における被検体組織の輪郭を検出
する輪郭検出手段と、前記輪郭の慣性主軸を求める慣性
主軸算出手段と、前記輪郭を内部に含み前記慣性主軸に
対して所定の位置関係を有する関心領域を、前記超音波
画像領域内に自動設定する関心領域自動設定手段とを有
することを特徴とする。
めに、本発明に係る超音波診断装置は、超音波エコー信
号から超音波画像領域における被検体組織の輪郭を検出
する輪郭検出手段と、前記輪郭の慣性主軸を求める慣性
主軸算出手段と、前記輪郭を内部に含み前記慣性主軸に
対して所定の位置関係を有する関心領域を、前記超音波
画像領域内に自動設定する関心領域自動設定手段とを有
することを特徴とする。
【０００８】また、前記輪郭検出手段は、超音波ビーム
走査における各超音波ビームごとに被検体組織の輪郭点
を検出し、前記慣性主軸算出手段は、前記輪郭検出手段
によって検出された輪郭点の座標に基づいて慣性主軸を
求めることを特徴とする。
走査における各超音波ビームごとに被検体組織の輪郭点
を検出し、前記慣性主軸算出手段は、前記輪郭検出手段
によって検出された輪郭点の座標に基づいて慣性主軸を
求めることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明は、以上のような構成を有しており、ま
ず輪郭検出手段が、指定されたフレームの超音波画像に
おける被検体組織の輪郭（例えば、血流と被検体組織と
の境界線）を検出する。
ず輪郭検出手段が、指定されたフレームの超音波画像に
おける被検体組織の輪郭（例えば、血流と被検体組織と
の境界線）を検出する。
【００１０】次に、慣性主軸算出手段は、この輪郭が示
す図形の慣性主軸を求める。ここで慣性主軸とは、力学
において一般的に用いられるものと同様、輪郭図形の重
心を原点とする直交軸のうちで、各軸まわりのその輪郭
図形の慣性モーメントがそれぞれ最大及び最小となるよ
うな直交軸のことであり、輪郭図形の方向性を示す軸で
あるといえる。
す図形の慣性主軸を求める。ここで慣性主軸とは、力学
において一般的に用いられるものと同様、輪郭図形の重
心を原点とする直交軸のうちで、各軸まわりのその輪郭
図形の慣性モーメントがそれぞれ最大及び最小となるよ
うな直交軸のことであり、輪郭図形の方向性を示す軸で
あるといえる。
【００１１】本発明の装置は、このように被検体組織の
輪郭の慣性主軸を求めることにより輪郭図形の方向性を
求める。そして、所定形状のＲＯＩをその方向性に合わ
せて設定することにより、無駄の少ないＲＯＩを自動的
に設定することができる。すなわち、関心領域自動設定
手段は、求められた慣性主軸に対して所定の位置関係と
なるように対応づけて、かつ輪郭図形を内部に含むよう
に、所定形状のＲＯＩを超音波画像領域内に自動的に設
定する。ＲＯＩと慣性主軸との対応づけの仕方は、ＲＯ
Ｉの形状によって様々な方法が採り得る。例えば、楕円
形のように対称形のＲＯＩを採用した場合、そのＲＯＩ
の対称軸が輪郭の慣性主軸と一致するようにＲＯＩを設
定すればよい。なお、ＲＯＩの形状としては、ユーザー
が所望の形を予め設定しておく。
輪郭の慣性主軸を求めることにより輪郭図形の方向性を
求める。そして、所定形状のＲＯＩをその方向性に合わ
せて設定することにより、無駄の少ないＲＯＩを自動的
に設定することができる。すなわち、関心領域自動設定
手段は、求められた慣性主軸に対して所定の位置関係と
なるように対応づけて、かつ輪郭図形を内部に含むよう
に、所定形状のＲＯＩを超音波画像領域内に自動的に設
定する。ＲＯＩと慣性主軸との対応づけの仕方は、ＲＯ
Ｉの形状によって様々な方法が採り得る。例えば、楕円
形のように対称形のＲＯＩを採用した場合、そのＲＯＩ
の対称軸が輪郭の慣性主軸と一致するようにＲＯＩを設
定すればよい。なお、ＲＯＩの形状としては、ユーザー
が所望の形を予め設定しておく。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係る超音波診断装置の一実施
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００１３】図１は、本発明に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図であり、図２は図１の自動ＲＯＩ設
定部４０の構成を示す図である。
成を示すブロック図であり、図２は図１の自動ＲＯＩ設
定部４０の構成を示す図である。
【００１４】図１において、走査制御部７０は、タイミ
ング信号発生部７２からのタイミング信号により、送受
信部２０を介して探触子１０における超音波の送受波を
制御する。直交検波部２８は、ドプラ信号を得るため
に、送受信部２０を介して入力される超音波エコー信号
を直交検波する。このとき、直交検波部２８は、超音波
エコー信号に対してタイミング信号発生部７２から出力
された９０度位相の異なる参照信号を掛け合わせて直交
検波を行う。直交検波部２８からは、実数部及び虚数部
の２つの信号から構成されるドプラ信号が出力される。
ング信号発生部７２からのタイミング信号により、送受
信部２０を介して探触子１０における超音波の送受波を
制御する。直交検波部２８は、ドプラ信号を得るため
に、送受信部２０を介して入力される超音波エコー信号
を直交検波する。このとき、直交検波部２８は、超音波
エコー信号に対してタイミング信号発生部７２から出力
された９０度位相の異なる参照信号を掛け合わせて直交
検波を行う。直交検波部２８からは、実数部及び虚数部
の２つの信号から構成されるドプラ信号が出力される。
【００１５】直交検波部２８から出力されたドプラ信号
はＡ／Ｄ変換器３０でデジタル化された後、クラッタ除
去フィルタ３２に入力される。
はＡ／Ｄ変換器３０でデジタル化された後、クラッタ除
去フィルタ３２に入力される。
【００１６】クラッタ除去フィルタ３２は、入力された
デジタル化ドプラ信号から高速度（高周波数帯域）のド
プラ信号のみを抽出するための高域通過フィルタ（ハイ
パスフィルタ）である。例えば、被検体を心臓とすれ
ば、高周波数帯域のドプラ信号を発生するのは心腔内に
充満した血液であるため、クラッタ除去フィルタ３２に
よって、心筋の運動による低速度（低周波数帯域）のド
プラ信号が除去され、心腔内の血流領域の信号が抽出さ
れる。
デジタル化ドプラ信号から高速度（高周波数帯域）のド
プラ信号のみを抽出するための高域通過フィルタ（ハイ
パスフィルタ）である。例えば、被検体を心臓とすれ
ば、高周波数帯域のドプラ信号を発生するのは心腔内に
充満した血液であるため、クラッタ除去フィルタ３２に
よって、心筋の運動による低速度（低周波数帯域）のド
プラ信号が除去され、心腔内の血流領域の信号が抽出さ
れる。
【００１７】クラッタ除去フィルタ３２には、抽出され
た高周波数帯域のドプラ信号に対して公知の相関演算処
理を行って自己相関を求める自己相関部３４が接続され
ている。
た高周波数帯域のドプラ信号に対して公知の相関演算処
理を行って自己相関を求める自己相関部３４が接続され
ている。
【００１８】自己相関部３４には、自己相関部３４で得
られた相関信号から被検体の運動速度を求める速度演算
部３６と、同じく相関信号からドプラ信号の分散（速度
分布状態）を求めるための分散演算部３８が接続されて
いる。速度演算部３６から出力される速度信号Ｖ及び分
散演算部３８から出力される分散信号σ2 は、ＤＳＣ
（デジタルスキャンコンバータ）６０に入力される。Ｄ
ＳＣ６０は、速度信号Ｖ及び分散信号σ2 に応じて色や
輝度を決定し、走査形式を変換して画像データを生成す
る。ＤＳＣ６０から出力された画像データは、Ｄ／Ａ変
換器６２によりアナログ信号に変換され、表示部６４に
て表示される。
られた相関信号から被検体の運動速度を求める速度演算
部３６と、同じく相関信号からドプラ信号の分散（速度
分布状態）を求めるための分散演算部３８が接続されて
いる。速度演算部３６から出力される速度信号Ｖ及び分
散演算部３８から出力される分散信号σ2 は、ＤＳＣ
（デジタルスキャンコンバータ）６０に入力される。Ｄ
ＳＣ６０は、速度信号Ｖ及び分散信号σ2 に応じて色や
輝度を決定し、走査形式を変換して画像データを生成す
る。ＤＳＣ６０から出力された画像データは、Ｄ／Ａ変
換器６２によりアナログ信号に変換され、表示部６４に
て表示される。
【００１９】なお、増幅部２２、検波部２４、Ａ／Ｄ変
換器２６は、被検体の所定断層像を白黒で画像表示（Ｂ
モード表示）するための構成であり、これらにより運動
速度信号及び分散信号と同様、所定断層像を必要に応じ
て表示部６４に表示することができる。
換器２６は、被検体の所定断層像を白黒で画像表示（Ｂ
モード表示）するための構成であり、これらにより運動
速度信号及び分散信号と同様、所定断層像を必要に応じ
て表示部６４に表示することができる。
【００２０】以上のような構成に加え、本実施例におい
て特徴的な構成として、速度演算部３６の出力側に、Ｒ
ＯＩの自動設定等の処理を行う自動ＲＯＩ設定部４０が
設けられている。
て特徴的な構成として、速度演算部３６の出力側に、Ｒ
ＯＩの自動設定等の処理を行う自動ＲＯＩ設定部４０が
設けられている。
【００２１】自動ＲＯＩ設定部４０は図２に示すような
構成を有し、面積計測の対象となる血流領域に適したＲ
ＯＩを演算により求め、これをＤＳＣ６０に出力する。
以下、この自動ＲＯＩ設定部４０の内部構成及び動作に
ついて詳述する。
構成を有し、面積計測の対象となる血流領域に適したＲ
ＯＩを演算により求め、これをＤＳＣ６０に出力する。
以下、この自動ＲＯＩ設定部４０の内部構成及び動作に
ついて詳述する。
【００２２】自動ＲＯＩ設定部４０においては、まず輪
郭点検出部４２が速度信号Ｖに基づいて、ＲＯＩ設定の
対象となる血流領域の輪郭（すなわち血流領域とそれを
取り囲む心筋等の被検体組織との境界）を検出する。本
実施例では、速度演算部３６で求められた速度信号Ｖに
しきい値処理を施すことにより輪郭を求める。心筋等の
被検体組織の速度は、血流領域の速度に比べてかなり低
いので、速度信号の変化を調べることにより被検体組織
と血流領域の境界を検出することができる。より具体的
にいえば、本実施例では、図３に示すように探触子１０
からセクタ走査される各超音波ビームごとに、その超音
波ビームに沿った方向に速度信号データを見ていき、速
度変化のエッジを輪郭点（すなわち血流領域１１０と被
検体組織１２０との境界点）Ｐ1 、…Ｐi 、Ｐi+1 …、
ＰN （Ｎは求められた輪郭点の総数）として検出し、そ
の座標Ｐi （ｘi ，ｙi ）を求める。血流領域の輪郭１
１５は、このようにして得られた輪郭点によって代表さ
れる。例えば、１フレーム分の走査における超音波ビー
ムの数が６４本であれば、１００点程度の輪郭点の座標
が得られる。
郭点検出部４２が速度信号Ｖに基づいて、ＲＯＩ設定の
対象となる血流領域の輪郭（すなわち血流領域とそれを
取り囲む心筋等の被検体組織との境界）を検出する。本
実施例では、速度演算部３６で求められた速度信号Ｖに
しきい値処理を施すことにより輪郭を求める。心筋等の
被検体組織の速度は、血流領域の速度に比べてかなり低
いので、速度信号の変化を調べることにより被検体組織
と血流領域の境界を検出することができる。より具体的
にいえば、本実施例では、図３に示すように探触子１０
からセクタ走査される各超音波ビームごとに、その超音
波ビームに沿った方向に速度信号データを見ていき、速
度変化のエッジを輪郭点（すなわち血流領域１１０と被
検体組織１２０との境界点）Ｐ1 、…Ｐi 、Ｐi+1 …、
ＰN （Ｎは求められた輪郭点の総数）として検出し、そ
の座標Ｐi （ｘi ，ｙi ）を求める。血流領域の輪郭１
１５は、このようにして得られた輪郭点によって代表さ
れる。例えば、１フレーム分の走査における超音波ビー
ムの数が６４本であれば、１００点程度の輪郭点の座標
が得られる。
【００２３】以下、このようにして得られた輪郭点の座
標データＰi （ｘi ，ｙi ）に基づき、重心座標演算部
４４、慣性モーメント演算部４６及び慣性主軸演算部４
８の働きにより、これら輪郭点の慣性主軸を求める。
標データＰi （ｘi ，ｙi ）に基づき、重心座標演算部
４４、慣性モーメント演算部４６及び慣性主軸演算部４
８の働きにより、これら輪郭点の慣性主軸を求める。
【００２４】まず、重心座標演算部４４は、次式（１）
に従って、輪郭点の重心Ｇの座標（ｘg ，ｙg ）を求め
る。
に従って、輪郭点の重心Ｇの座標（ｘg ，ｙg ）を求め
る。
【００２５】
【数１】
次に、慣性モーメント演算部４６は、次式（２）に従っ
て、輪郭点検出部４２で求められた各輪郭点の座標Ｐi
（ｘi ，ｙi ）を、重心Ｇ（ｘg ，ｙg ）を原点とする
座標系（重心座標系と呼ぶ）に座標変換する。
て、輪郭点検出部４２で求められた各輪郭点の座標Ｐi
（ｘi ，ｙi ）を、重心Ｇ（ｘg ，ｙg ）を原点とする
座標系（重心座標系と呼ぶ）に座標変換する。
【００２６】
【数２】
Ｘi ＝ｘi −ｘg ， Ｙi ＝ｙi −ｙg …（２）
なお、この重心座標系は座標変換前の座標系と平行な座
標系である。
標系である。
【００２７】このようにして座標変換が終わると、更に
慣性モーメント演算部４６は、重心座標系における各輪
郭点の座標を用いて、重心座標系の各軸回り（すなわち
Ｘ軸回り及びＹ軸回り）の慣性モーメントＭX 及びＭY
と、慣性乗積ＭXYとを以下の式（３）、（４）及び
（５）に従って求める。
慣性モーメント演算部４６は、重心座標系における各輪
郭点の座標を用いて、重心座標系の各軸回り（すなわち
Ｘ軸回り及びＹ軸回り）の慣性モーメントＭX 及びＭY
と、慣性乗積ＭXYとを以下の式（３）、（４）及び
（５）に従って求める。
【００２８】
【数３】
【数４】
【数５】
そして、慣性主軸演算部４８は、ＭX 、ＭY 及びＭXYを
用いて次式（６）に従って慣性主軸の傾きφを求める。
用いて次式（６）に従って慣性主軸の傾きφを求める。
【００２９】
【数６】
ＲＯＩ演算部５０は、このようにして求められた慣性主
軸の傾きφに基づき、輪郭の形状に適したＲＯＩを以下
に示す手順で求める。例えば、心腔を対象とする場合
は、超音波画像における心腔の輪郭は、断層面の採り方
によって若干変わるものの概ね楕円形に近い形になるの
で、ＲＯＩの形を楕円形とすれば無駄を少なくすること
ができる。そこで、本実施例では、楕円形のＲＯＩを設
定する場合について説明する。
軸の傾きφに基づき、輪郭の形状に適したＲＯＩを以下
に示す手順で求める。例えば、心腔を対象とする場合
は、超音波画像における心腔の輪郭は、断層面の採り方
によって若干変わるものの概ね楕円形に近い形になるの
で、ＲＯＩの形を楕円形とすれば無駄を少なくすること
ができる。そこで、本実施例では、楕円形のＲＯＩを設
定する場合について説明する。
【００３０】まず重心座標系での各輪郭点の座標
（Ｘi ，Ｙi ）を、角度φだけ回転した慣性主軸座標系
での座標（Ｘpi，Ｙpi）に、次式（７）に従って座標変
換する。この座標変換は、以降の計算の簡略化のために
行うものである。
（Ｘi ，Ｙi ）を、角度φだけ回転した慣性主軸座標系
での座標（Ｘpi，Ｙpi）に、次式（７）に従って座標変
換する。この座標変換は、以降の計算の簡略化のために
行うものである。
【００３１】
【数７】
図４は、このようにして得られた慣性主軸座標系（Ｘp
軸、Ｙp 軸）と重心座標系（Ｘ軸、Ｙ軸）との関係を示
している。図において、Ｘp 軸及びＹp 軸が輪郭の慣性
主軸である。
軸、Ｙp 軸）と重心座標系（Ｘ軸、Ｙ軸）との関係を示
している。図において、Ｘp 軸及びＹp 軸が輪郭の慣性
主軸である。
【００３２】このように座標変換を行った後、次にＲＯ
Ｉ演算部５０は、各慣性主軸（Ｘp軸、Ｙp 軸）の近傍
に含まれる輪郭点を探索し、Ｘp 及びＹp 座標の絶対値
の最大値を求める。具体的には、図５に示すように、Ｘ
p 軸及びＹp 軸からそれぞれ角度範囲±δφに含まれる
輪郭点の座標のうちから、次式（８）に基づいて各座標
の最大値を求める。なお、δφの値はユーザー等が適宜
設定することもできる。
Ｉ演算部５０は、各慣性主軸（Ｘp軸、Ｙp 軸）の近傍
に含まれる輪郭点を探索し、Ｘp 及びＹp 座標の絶対値
の最大値を求める。具体的には、図５に示すように、Ｘ
p 軸及びＹp 軸からそれぞれ角度範囲±δφに含まれる
輪郭点の座標のうちから、次式（８）に基づいて各座標
の最大値を求める。なお、δφの値はユーザー等が適宜
設定することもできる。
【００３３】
【数８】
｜Ｘpmax｜＝Ｍａｘ｛｜Ｘpi｜｝、 ｜Ｙpmax｜＝Ｍａｘ｛｜Ｙpi｜｝
…（８）
ここで、Ｍａｘ｛｝は、｛｝内の値の集合の最大値を求
める演算子である。
める演算子である。
【００３４】この｜Ｘpmax｜、｜Ｙpmax｜は、楕円形Ｒ
ＯＩの長軸及び短軸の長さを求める際の基準となる。例
えば、心腔の輪郭のように楕円形に近い図形の場合、そ
の輪郭は｜Ｘpmax｜及び｜Ｙpmax｜を長軸及び短軸の長
さとする楕円である程度まで近似することができる。し
かし、この楕円をそのままＲＯＩとして用いると、輪郭
形状には偏りがあるのでＲＯＩからはみ出す部分も出て
くる。そこで、本実施例では、｜Ｘpmax｜及び｜Ｙpmax
｜を所定の割合で拡大して楕円形ＲＯＩの長軸及び短軸
とすることにより、心腔等の領域がすべてそのＲＯＩの
内部に含まれるようにする。
ＯＩの長軸及び短軸の長さを求める際の基準となる。例
えば、心腔の輪郭のように楕円形に近い図形の場合、そ
の輪郭は｜Ｘpmax｜及び｜Ｙpmax｜を長軸及び短軸の長
さとする楕円である程度まで近似することができる。し
かし、この楕円をそのままＲＯＩとして用いると、輪郭
形状には偏りがあるのでＲＯＩからはみ出す部分も出て
くる。そこで、本実施例では、｜Ｘpmax｜及び｜Ｙpmax
｜を所定の割合で拡大して楕円形ＲＯＩの長軸及び短軸
とすることにより、心腔等の領域がすべてそのＲＯＩの
内部に含まれるようにする。
【００３５】すなわち、ＲＯＩ演算部５０は、次式
（９）に従って楕円形ＲＯＩの長軸、短軸の長さを定め
る。
（９）に従って楕円形ＲＯＩの長軸、短軸の長さを定め
る。
【００３６】
【数９】
ａ＝α｜Ｘpmax｜、 ｂ＝α｜Ｙpmax｜ …（９）
上式（９）において、αは１より大きい定数であり、具
体的な値はユーザー等が適宜設定する（例えば、α＝
１．５）。
体的な値はユーザー等が適宜設定する（例えば、α＝
１．５）。
【００３７】そして、ＲＯＩ演算部５０は、このように
して求められた長軸・短軸の長さに基づき、楕円形のＲ
ＯＩを設定する。このＲＯＩは、慣性主軸座標系におい
て次式（１０）で表される。
して求められた長軸・短軸の長さに基づき、楕円形のＲ
ＯＩを設定する。このＲＯＩは、慣性主軸座標系におい
て次式（１０）で表される。
【００３８】
【数１０】
図５には、このようにして求められたＲＯＩの一例が示
されている。求められたＲＯＩは、前述したように面積
計算の際の範囲限定のために用いられる。また、超音波
画像を精細にするために画素データの補間処理を行う場
合においてその処理範囲を限定する場合や、面積以外の
各種データを求める際に演算範囲を限定する場合等に
も、このＲＯＩは用いられる。従って、このようなＲＯ
Ｉは、コンピュータ等の処理量を軽減するためにも、対
象となる血流領域を含み、かつ、できるだけ面積の小さ
いものが望ましい。本実施例では、上述したように、慣
性主軸の方向に合った方向性を有し、かつ心腔の形状に
近い楕円形の形状を有する領域を演算により求め、この
領域をＲＯＩとして採用することにより、面積的に無駄
の少ないＲＯＩを自動的に求めることができる。
されている。求められたＲＯＩは、前述したように面積
計算の際の範囲限定のために用いられる。また、超音波
画像を精細にするために画素データの補間処理を行う場
合においてその処理範囲を限定する場合や、面積以外の
各種データを求める際に演算範囲を限定する場合等に
も、このＲＯＩは用いられる。従って、このようなＲＯ
Ｉは、コンピュータ等の処理量を軽減するためにも、対
象となる血流領域を含み、かつ、できるだけ面積の小さ
いものが望ましい。本実施例では、上述したように、慣
性主軸の方向に合った方向性を有し、かつ心腔の形状に
近い楕円形の形状を有する領域を演算により求め、この
領域をＲＯＩとして採用することにより、面積的に無駄
の少ないＲＯＩを自動的に求めることができる。
【００３９】このようにして求められたＲＯＩを示す信
号は、マルチプレクサ５６及びＤＳＣ６０等を介して表
示部６４に入力され、超音波画像に重畳して表示され
る。
号は、マルチプレクサ５６及びＤＳＣ６０等を介して表
示部６４に入力され、超音波画像に重畳して表示され
る。
【００４０】更に、本実施例では、このようにして求め
られたＲＯＩを用いて、以下のようにして輪郭図形の面
積（すなわち血流領域の面積）の算出を行う。
られたＲＯＩを用いて、以下のようにして輪郭図形の面
積（すなわち血流領域の面積）の算出を行う。
【００４１】この時点では、血流領域の輪郭を規定する
輪郭点は超音波ビームごとに求められているにすぎない
ので、このままではデータが粗く、面積計算を行っても
精度の高い値は得られない。そこで、本実施例では、ま
ず輪郭点補間演算部５２により、公知の手法で輪郭点の
補間を行う。この際、輪郭点補間演算部５２は、ＲＯＩ
演算部５０から与えられるＲＯＩのデータを用い、ＲＯ
Ｉの内部の領域でのみ輪郭点の補間を行う。
輪郭点は超音波ビームごとに求められているにすぎない
ので、このままではデータが粗く、面積計算を行っても
精度の高い値は得られない。そこで、本実施例では、ま
ず輪郭点補間演算部５２により、公知の手法で輪郭点の
補間を行う。この際、輪郭点補間演算部５２は、ＲＯＩ
演算部５０から与えられるＲＯＩのデータを用い、ＲＯ
Ｉの内部の領域でのみ輪郭点の補間を行う。
【００４２】そして、面積演算部５４は、補間によって
得られた密な輪郭点データを用いて輪郭図形の面積を求
める。この面積演算はＲＯＩの内部についてのみで行
う。
得られた密な輪郭点データを用いて輪郭図形の面積を求
める。この面積演算はＲＯＩの内部についてのみで行
う。
【００４３】面積演算部５４から出力される面積信号
（ＡＲＥＡ）は、マルチプレクサ５６によってＲＯＩ信
号と組み合わされ、多重信号としてＤＳＣ６０に出力さ
れる。このうちＡＲＥＡ信号は、血流領域の面積変化を
波形表示（グラフ表示）する際に用いられる。なお、こ
のマルチプレクサ５６は、制御信号により制御され、Ｒ
ＯＩ信号のみを出力するモード、ＲＯＩ信号とＡＲＥＡ
信号との多重信号を出力するモード等に切り換え可能と
なっている。
（ＡＲＥＡ）は、マルチプレクサ５６によってＲＯＩ信
号と組み合わされ、多重信号としてＤＳＣ６０に出力さ
れる。このうちＡＲＥＡ信号は、血流領域の面積変化を
波形表示（グラフ表示）する際に用いられる。なお、こ
のマルチプレクサ５６は、制御信号により制御され、Ｒ
ＯＩ信号のみを出力するモード、ＲＯＩ信号とＡＲＥＡ
信号との多重信号を出力するモード等に切り換え可能と
なっている。
【００４４】このように、本実施例によれば、面積計測
の対象となる血流領域の形状・面積に応じた無駄のない
ＲＯＩを演算により求め、自動的に設定することができ
る。なお、以上では、上式（６）の演算の際に慣性主軸
の傾きφが求められる場合を説明したが、輪郭の形状に
よっては必ずしもそのように慣性主軸の傾きが求められ
るとは限らない。このように慣性主軸の傾きが求められ
ない場合は、前述した処理とは異なる例外処理を行う必
要がある。以下、その例外処理について説明する。
の対象となる血流領域の形状・面積に応じた無駄のない
ＲＯＩを演算により求め、自動的に設定することができ
る。なお、以上では、上式（６）の演算の際に慣性主軸
の傾きφが求められる場合を説明したが、輪郭の形状に
よっては必ずしもそのように慣性主軸の傾きが求められ
るとは限らない。このように慣性主軸の傾きが求められ
ない場合は、前述した処理とは異なる例外処理を行う必
要がある。以下、その例外処理について説明する。
【００４５】まず、上式（６）の演算を行う際に、次式
（１１）を用いて判定処理を行う。
（１１）を用いて判定処理を行う。
【数１１】
｜ＭY −ＭX ｜＜δ （δは極めて小さい所定値） …（１１）
この式（１１）の条件が満足される場合（すなわちＭX
とＭY の差が極めて小さい場合）は、慣性主軸の傾きが
求められない。従って、この場合は、輪郭の形状を円形
とみなし、重心Ｇを中心とする円形のＲＯＩを設定す
る。この場合は、ＲＯＩのサイズ（半径）は、例えば、
各輪郭点の重心座標系での座標の絶対値の最大値を求
め、これを定数倍することにより求めればよい。
とＭY の差が極めて小さい場合）は、慣性主軸の傾きが
求められない。従って、この場合は、輪郭の形状を円形
とみなし、重心Ｇを中心とする円形のＲＯＩを設定す
る。この場合は、ＲＯＩのサイズ（半径）は、例えば、
各輪郭点の重心座標系での座標の絶対値の最大値を求
め、これを定数倍することにより求めればよい。
【００４６】なお、本実施例を用いて心腔の面積の時間
変化を調べる場合は、超音波画像において心腔が１心拍
で最大面積になるとき（すなわち拡張期）の心腔の輪郭
を検出し、この輪郭に基づいてＲＯＩを自動設定すれば
よい。こうすれば、全時相にわたって心腔の領域がその
ＲＯＩからはみ出すことがない。もちろん、超音波診断
装置の演算能力に余裕があれば、各フレームごとに自動
ＲＯＩ設定を行って面積計算をする構成としてもよい。
このようにすれば、面積計算の精度がより向上する。
変化を調べる場合は、超音波画像において心腔が１心拍
で最大面積になるとき（すなわち拡張期）の心腔の輪郭
を検出し、この輪郭に基づいてＲＯＩを自動設定すれば
よい。こうすれば、全時相にわたって心腔の領域がその
ＲＯＩからはみ出すことがない。もちろん、超音波診断
装置の演算能力に余裕があれば、各フレームごとに自動
ＲＯＩ設定を行って面積計算をする構成としてもよい。
このようにすれば、面積計算の精度がより向上する。
【００４７】以上説明したように、本実施例によれば、
面積計測の対象となる血流領域の形状・面積に適合し
た、面積的に無駄の少ないＲＯＩを演算により求め、自
動設定することができる。また、前述の従来装置では、
検出された境界に「ぬけ」があると面積の計算値に大き
な誤差を招いたが、本実施例では、輪郭点の検出が部分
的にうまく行かなくても、大体の輪郭点が検出されてい
れば妥当なＲＯＩを求めることができ、そのＲＯＩによ
って面積演算の範囲を限定することにより面積計算時の
誤差を低減することができる。
面積計測の対象となる血流領域の形状・面積に適合し
た、面積的に無駄の少ないＲＯＩを演算により求め、自
動設定することができる。また、前述の従来装置では、
検出された境界に「ぬけ」があると面積の計算値に大き
な誤差を招いたが、本実施例では、輪郭点の検出が部分
的にうまく行かなくても、大体の輪郭点が検出されてい
れば妥当なＲＯＩを求めることができ、そのＲＯＩによ
って面積演算の範囲を限定することにより面積計算時の
誤差を低減することができる。
【００４８】なお、本実施例では、楕円形のＲＯＩを用
いた場合を説明したが、ＲＯＩの形状はこれに限らず、
本実施例の手法はどのような形状のＲＯＩにも適用可能
である。この場合も、輪郭の慣性主軸をＲＯＩの設定位
置の基準として用いることができるが、慣性主軸とＲＯ
Ｉとの具体的な位置関係はＲＯＩの形状に依存する。例
えば、長方形等の対称形のＲＯＩを用いる場合は、ＲＯ
Ｉの対称軸を慣性主軸に一致させるとよい。
いた場合を説明したが、ＲＯＩの形状はこれに限らず、
本実施例の手法はどのような形状のＲＯＩにも適用可能
である。この場合も、輪郭の慣性主軸をＲＯＩの設定位
置の基準として用いることができるが、慣性主軸とＲＯ
Ｉとの具体的な位置関係はＲＯＩの形状に依存する。例
えば、長方形等の対称形のＲＯＩを用いる場合は、ＲＯ
Ｉの対称軸を慣性主軸に一致させるとよい。
【００４９】また、本実施例では、面積計測の対象とな
る血流領域の輪郭検出を、ドプラ法で求められた速度デ
ータに基づいて行ったが、これに限らず、輪郭検出はＢ
モード法における超音波エコーの振幅に基づいて行うこ
ともできる。すなわち、血流等の液体の部分と心筋等の
組織の部分とでは超音波エコーの振幅に大きな差があ
り、この違いをしきい値処理によって判別することによ
り輪郭検出ができる。
る血流領域の輪郭検出を、ドプラ法で求められた速度デ
ータに基づいて行ったが、これに限らず、輪郭検出はＢ
モード法における超音波エコーの振幅に基づいて行うこ
ともできる。すなわち、血流等の液体の部分と心筋等の
組織の部分とでは超音波エコーの振幅に大きな差があ
り、この違いをしきい値処理によって判別することによ
り輪郭検出ができる。
【００５０】また、本実施例では、セクタ走査の場合を
説明したが、リニア走査等、他の走査方法の場合にも本
実施例の手法は適用可能である。
説明したが、リニア走査等、他の走査方法の場合にも本
実施例の手法は適用可能である。
【００５１】また、以上においては主に心腔を対象とし
たＲＯＩの設定について説明したが、本実施例の手法
は、血管の断面その他、内部に液体が流れるような領域
に対して有効である。
たＲＯＩの設定について説明したが、本実施例の手法
は、血管の断面その他、内部に液体が流れるような領域
に対して有効である。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対象となる領域に適し、面積的に無駄の少ないＲＯＩ
を、超音波画像領域内に自動的に設定することができ
る。従って、検査に要する時間を大幅に短縮することが
できる。
対象となる領域に適し、面積的に無駄の少ないＲＯＩ
を、超音波画像領域内に自動的に設定することができ
る。従って、検査に要する時間を大幅に短縮することが
できる。
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の自動ＲＯＩ設定
部の内部構成を示すブロック図である。
部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】血流領域と輪郭点との関係を示す概念図であ
る。
る。
【図４】慣性主軸座標系と重心座標系の関係を示す説明
図である。
図である。
【図５】実施例において自動設定されるＲＯＩの一例を
示す説明図である。
示す説明図である。
１０ 探触子
２０ 送受信部
２２ 増幅部
２４ 検波部
２６ Ａ／Ｄ変換器
２８ 直交検波部
３０ Ａ／Ｄ変換器
３２ クラッタ除去フィルタ
３４ 自己相関部
３６ 速度演算部
３８ 分散演算部
４０ 自動ＲＯＩ設定部
４２ 輪郭点検出部
４４ 重心座標演算部
４６ 慣性モーメント演算部
４８ 慣性主軸演算部
５０ ＲＯＩ演算部
５２ 輪郭点補間演算部
５４ 面積演算部
５６ マルチプレクサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 8/00 - 8/15
Claims (2)
- 【請求項１】 被検体内に超音波ビームを送受波し、超
音波エコー信号に基づいて超音波画像を生成し、表示す
る超音波診断装置において、 前記超音波エコー信号から超音波画像領域における被検
体組織の輪郭を検出する輪郭検出手段と、 前記輪郭の慣性主軸を求める慣性主軸算出手段と、 前記輪郭を内部に含み前記慣性主軸に対して所定の位置
関係を有する関心領域を、前記超音波画像領域内に自動
設定する関心領域自動設定手段と、を有することを特徴
とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の超音波診断装置におい
て、 前記輪郭検出手段は、超音波ビーム走査における各超音
波ビームごとに被検体組織の輪郭点を検出し、 前記慣性主軸算出手段は、前記輪郭検出手段によって検
出された輪郭点の座標に基づいて慣性主軸を求めること
を特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27369694A JP3443189B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27369694A JP3443189B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08131436A JPH08131436A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3443189B2 true JP3443189B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=17531284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27369694A Expired - Fee Related JP3443189B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443189B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7031504B1 (en) * | 2000-09-26 | 2006-04-18 | Vital Images, Inc. | Image data based retrospective temporal selection of medical images |
| JP4875397B2 (ja) * | 2006-04-20 | 2012-02-15 | パナソニック株式会社 | 超音波診断装置 |
| JP5202916B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2013-06-05 | 株式会社東芝 | 超音波画像診断装置およびその制御プログラム |
| JP5009745B2 (ja) * | 2007-10-29 | 2012-08-22 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波診断装置 |
| US20090177089A1 (en) * | 2008-01-04 | 2009-07-09 | Assaf Govari | Three-dimensional image reconstruction using doppler ultrasound |
| JP5526401B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2014-06-18 | 国立大学法人東京農工大学 | 心室壁情報抽出装置 |
| US8913816B2 (en) | 2009-04-06 | 2014-12-16 | Hitachi Medical Corporation | Medical image dianostic device, region-of-interest setting method, and medical image processing device |
| JP5222323B2 (ja) * | 2010-06-16 | 2013-06-26 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波診断装置 |
| CN107928707B (zh) * | 2017-12-07 | 2023-08-15 | 成都优途科技有限公司 | 一种适用于便携式超声设备的面积快速测量方法及系统 |
| JP7078487B2 (ja) | 2018-08-02 | 2022-05-31 | 富士フイルムヘルスケア株式会社 | 超音波診断装置及び超音波画像処理方法 |
| US20220110603A1 (en) * | 2018-10-22 | 2022-04-14 | Koninklijke Philips N.V. | Methods and systems for deriving parameter relating to flow from a blood vessel |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP27369694A patent/JP3443189B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08131436A (ja) | 1996-05-28 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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