JP3723149B2

JP3723149B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

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Publication number: JP3723149B2
Application number: JP2002123297A
Authority: JP
Inventors: 賢村下
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: JP2003310616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に係り、特に断層画像から組織内腔の体積等を演算する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
心機能を評価する指標として駆出率（ＥｊｅｃｔｉｏｎＦｒａｃｔｉｏｎ：ＥＦ）が知られている。ＥＦは、拡張末期の左室体積（ＥＤＶ）および収縮末期の左室体積（ＥＳＶ）により定義されるものである。具体的には、ＥＦ＝［（ＥＤＶ−ＥＳＶ）／ＥＤＶ］×１００（％）の演算式により、駆出率が演算される。
【０００３】
二次元の断層画像から左室体積を近似計算する手法として、シンプソン（Ｓｉｍｐｓｏｎ）法が公知である。この手法では、断層画像上において左室の内腔領域を抽出した状態で、まず、左室に対してユーザーにより設定された長軸方向に沿ってその内腔領域を２０個の帯状のスライス領域に区分し、各スライス領域の面積（画素数）を求め、それに基づいて各スライス領域ごとに回転体近似を行うことにより、各スライス領域の面積に対応する体積を計算し、それらを加算することで最終的に左室の体積を近似的に求めるものである。つまり、左室を２０個に区分されたディスク体の集合として近似するものである。
【０００４】
このシンプソン法を用いることで、断層画像の形成と並行して実質的にリアルタイムで体積演算を行って、駆出率を求め、左室の壁運動異常の定量的評価を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、左室の壁運動異常は局所的に発生する場合も多いが、局所的な壁運動異常による左室の局所的体積変化は、左室全体の体積変化に対して相対的に小さいものである。この場合、上記の駆出率評価法では、左室全体の駆出率のみを演算するので、かかる局所的体積変化が左室全体の体積変化に埋もれてしまい、局所的体積変化そのものの評価が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、対象組織の部分領域についての評価、すなわち局所的な評価を可能とする超音波診断装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて対象組織の断層画像を形成する断層画像形成手段と、前記断層画像から前記対象組織の内腔領域を抽出し、その内腔領域を表す内腔領域画像を出力する内腔領域抽出手段と、前記対象組織の内腔領域内に評価対象となる部分領域を設定する部分領域設定手段と、前記内腔領域画像における前記部分領域の部分面積に基づいて、当該部分領域に対応する部分空間の部分体積を近似的に演算する部分体積演算手段と、前記部分空間の部分体積又はそれから演算される演算値を部分評価値として出力する出力手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、対象組織の断層画像から内腔領域を抽出して内腔領域画像として出力し、その内腔領域内に評価対象となる部分領域が人為的にあるいは自動的に設定される。そして、内腔領域画像における部分領域の部分面積に基づいて、部分領域に対応する部分空間の部分体積を近似的に演算し、部分体積又はそれから演算される演算値を部分評価値として出力する。
【０００９】
例えば左室を対象組織とし、内腔領域である心内膜領域内に部分領域を設定し、その部分体積を近似的に演算することで、左室全体の体積変化に埋もれることなく、部分領域における体積変化等の局所的評価が可能となる。対象組織は左室のほか、内腔領域を有する他の対象組織でもよい。
【００１０】
また、望ましくは、前記部分領域設定手段は、前記内腔領域を複数の部分領域に分割し、前記部分体積演算手段は、前記複数の部分領域のそれぞれについて前記部分体積を演算し、前記出力手段は、前記複数の部分領域のそれぞれについて部分評価値を出力する。
【００１１】
この構成により、例えば部分領域相互間の対比評価を行うことができ、またそれぞれの部分領域の個別的な異常を発見できる。
【００１２】
また、望ましくは、前記部分体積演算手段は、前記内腔領域を複数のスライス領域に区分する区分手段と、前記複数のスライス領域の中で前記部分領域に対応する対応スライス領域を判定する判定手段と、前記各対応スライス領域の面積に基づいて、当該各対応スライス領域ごとに前記部分空間に属する要素体積を演算する要素体積演算手段と、前記演算された各要素体積を加算することによって、前記部分空間の部分体積を演算する要素体積加算手段と、を含むことが好ましい。
【００１３】
ここで望ましくは公知のシンプソン法に従い内腔領域を複数のスライス領域に区分する。そのことで、同法で用いられるスライス領域の面積の算出方法と、スライス領域ごとに回転体近似を行うことによりスライス領域の面積に対応する体積の算出方法とを基礎とし、その原理を生かしつつ求めたい部分空間の部分体積を算出することができる。各対応スライス領域と部分領域の関係は、部分領域の全体が各対応スライス領域の全体である全部重複であってもよく、部分領域の全体が各対応スライス領域の全体でなくその一部である一部重複であってもよい。
【００１４】
また、望ましくは、前記部分体積演算手段は、更に、前記各対応スライス領域ごとにその全体の面積の内で前記部分領域に属する面積の割合を指標するパラメータ値を演算するパラメータ値演算手段を有し、前記要素体積演算手段は、更に、前記各対応スライス領域ごとのパラメータ値に基づいて、前記部分空間に属する要素体積を演算する。
【００１５】
この構成により、各対応スライス領域において部分領域が及ぶ割合を上記面積の割合を指標するパラメータ値で規定し、そのパラメータ値を用いて、シンプソン法により算出される各対応スライス領域自体の要素体積（ディスク体積）を利用し、求めたい部分空間に属する要素体積を算出できる。
【００１６】
また、本発明に係る超音波診断装置において、前記パラメータ値は、前記対応スライス領域を回転体近似するための中心軸とその中心軸に平行な部分領域境界線との間の距離に相当することが好ましい。
【００１７】
この構成により、前記パラメータ値は、回転体近似のための中心軸と部分領域境界線との間のずれを表す。その値を用い例えば三角関数演算をすることで、各対応スライス領域を回転体近似して求めたディスク体積のうち、求めたい部分空間に属する要素体積を容易かつ迅速に算出できる。
【００１８】
回転体近似のための中心軸すなわち回転中心軸は、各対応スライス領域の重心を求め、重心を通る軸として定めることができる。この場合、前記パラメータ値は、重心から部分領域境界線への垂直距離として求めることができる。
【００１９】
また、望ましくは、前記部分領域境界線は、前記複数のスライス領域を区分するために設定される長軸に一致する。
【００２０】
この構成により、前記パラメータ値は、各対応スライス領域の重心座標から長軸への垂直距離として用いることができ、演算が容易となる。
【００２１】
また、望ましくは、前記部分領域設定手段は、前記内腔領域を前記長軸を境として分割することによって２つの部分領域を設定する。また、望ましくは、前記部分領域設定手段は、前記内腔領域を前記長軸を境として分割し且つスライス領域を単位として分割することによって複数の部分領域を設定する。また、望ましくは、前記部分領域設定手段は、前記内腔領域をスライス領域を単位として分割することによって複数の部分領域を設定する。
【００２２】
これらの分割により複数の部分領域を設定することで、シンプソン法で用いられる算出方法からの発展が容易で、求めたい部分空間の部分体積を容易に算出することができる。
【００２３】
また、本発明に係る超音波診断装置は、左室空間を複数のディスクの集合として近似するモデルに従って、左室の内腔領域を複数のスライス領域に区分し、それに基づいて体積演算を行う超音波診断装置において、左室断面上でその内腔領域を個別評価対象となる複数の部分領域に分割する手段と、前記複数のスライス領域の中で前記各部分領域に対応する対応スライス領域を判定し、それらの対応スライス領域の面積に基づいて当該各部分領域に対応する部分空間ごとに部分体積を演算する部分体積演算手段と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この構成により、シンプソン法の算出法を発展させ、左室を複数の部分領域に分割し、各部分領域に対応する部分空間ごとに部分体積を演算する。このことで、左室全体の体積変化に埋もれることなく、部分領域における体積変化等の局所的評価が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態につき詳細に説明する。最初に本発明の基礎となるシンプソン法について図１および図２に従って説明する。図１には、表示画面上に表された左室の内腔領域１２が示される。シンプソン法の理解を容易にするため、内腔領域１２の形状は長手方向に対称軸を持つ対称図形であるものとして示されている。内腔領域１２は、Ｂモード断層画像などの超音波断層画像から抽出される。例えば、内腔領域１２の抽出は、心臓の超音波画像に対し、左室の内腔領域１２内の各画素データに値として１を付与し、それ以外の領域１４の各画素データに値として０を付与する二値化処理により行うことができる。なお符号１６は、このようにして抽出された内腔領域１２の輪郭線に相当するものである。また、二値化処理は、左室を含むＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ：関心領域）内で行われる。
【００２６】
次に、抽出された内腔領域１２に対し、内腔領域１２全体の中心を通る長手方向の軸である長軸１８を設定する。上記前提から、内腔領域１２は長軸１８を境として右側形状と左側形状は対称をなす。図１において角度θは、Ｙ軸に対する長軸１８の傾き角である。長軸１８の軸線上において、中心から両端に向かって二値化データの値の変化を順次読み取るエッジ検出により、内腔領域１２の両端の点Ａ，Ｂの座標が自動的に決定される。そして、長軸１８上の点Ａ，Ｂの間の長さを２０等分する一定の軸線幅の値ｈが求められる。この一定の軸線幅ｈを有し、長軸１８に直交する２０個の帯状スライス領域により、内腔領域１２が区分される。
【００２７】
２０個の各スライス領域の面積ｄＳ_i（ｉ＝１〜２０）は、各スライス領域に含まれる画素数で表すことができる。表示画面上の画像データはラスタスキャンに従って伝送されるので、この画素数の計算にあたっては、最初に表示画面上の各水平ラインに沿って画素数がカウントされる。次に各水平ラインに沿ってカウントされた画素数を、２０個の各スライス領域ごとに加算することで、各スライス領域に含まれる画素数が得られる。画素数と面積との換算を行うことで各スライス領域の面積ｄＳ_iを求めることができる。
【００２８】
次に面積がｄＳ_iで高さｈの各スライス領域を、一辺がｈ、他辺がｄＳ_i／ｈの矩形にそれぞれ近似する。近似した２０個の矩形を長軸１８の周りに回転して、２０個のディスク（ディスク体）を得る。各ディスク体の体積は、各スライス領域の面積ｄＳ_iと軸線幅ｈとから算出できる。図２は、２０個の各ディスク体の体積Ｖ₁からＶ₂₀を全部加算し、左室全体の近似体積Ｖが求められる様子を示す図である。
【００２９】
このように、従来用いられていたシンプソン法では、内腔領域を複数のスライス領域に区分し、スライス領域ごとに回転体近似を行って得られる各ディスクの体積を全部加算することにより、内腔領域に対応する左室体積のみを算出している。したがって、左室の部分領域に対応する局所的体積変化が左室全体の体積変化に埋もれてしまい、局所的体積変化そのものの評価が困難であった。そこで、局所的体積変化の評価が可能となる部分体積算出について、以下に説明する。
【００３０】
まず、図１の内腔領域１２を長軸方向に二分割し、２個の部分領域を設定することを考える。２個の部分領域は、それぞれ１０個のスライス領域からなるものとする。この場合は、図３に示すように、シンプソン法で求められる２０個のディスク体を、長軸に直角な分割境界面２４でそれぞれ１０個のディスク体の集合に分割する。すなわち、内腔領域１２内で下側に設定した部分領域に対応する部分空間の部分体積Ｖａは、図３における下側１０個のディスク体についてそれぞれの体積Ｖ_i（ｉ＝１〜１０）を加算して得られる。また、内腔領域１２の上側に設定した部分領域に対応する部分空間の部分体積Ｖｂは、図３における上側１０個のディスク体についてそれぞれの体積Ｖ_i（ｉ＝１１〜２０）を加算して得られる。なお、２個の部分領域を構成するスライス領域の数は１０個ずつでなくてもよい。
【００３１】
また、図１の内腔領域１２において長軸方向に４個の部分領域を設定した場合を考える。各部分領域は、それぞれ５個のスライス領域からなるものとする。この場合は、図４に示すように、シンプソン法で求められる２０個のディスク体を、長軸に直角な部分領域境界線に対応する３個の境界面で各５個ずつのディスク体の集合に分割する。すなわち、各部分領域に対応する部分空間の部分体積Ｖ_c，Ｖ_d，Ｖ_e，Ｖ_fは、それぞれ対応する５個のディスク体の体積を加算して得ることができる。なお、４個の部分領域を構成するスライス領域の数は５個ずつでなくてもよい。
【００３２】
このように、内腔領域を長軸方向に数個に分割して部分領域を設定し、シンプソン法で用いられる算出方法を有効に利用することで、それぞれの部分領域に対応する部分空間の部分体積を求めることができる。
【００３３】
次に、図１の内腔領域１２において長軸１８を境として左右に２個の部分領域を設定した場合を考える。この場合は、内腔領域が長軸に対し対称形であるので、２個の部分領域に対応する部分空間の部分体積は同じになることを利用できる。すなわち図５に示すように、長軸１８を含む分割境界面２６の両側の部分空間の体積Ｖ_g，Ｖ_hは等しく、それぞれ左室体積の半分となる。したがって、この場合は、シンプソン法で算出された左室体積に、二分演算を行うことで部分領域に対応する部分空間の部分体積を算出できる。なお、内腔領域が長軸に対し非対称形の場合についての算出法については後述する。
【００３４】
また、図１の内腔領域１２において長軸１８を境として左右に分け、さらに長軸１８の方向に二分割し、合計４個の部分領域を設定した場合を考える。この場合は、上記の図３と図５との組み合わせに相当し、図６に示すように、長軸１８を含む分割境界面２６と、長軸１８に直角な分割境界面２４により、４個の部分空間の体積Ｖ_p，Ｖ_q，Ｖ_r，Ｖ_sを求めることになる。内腔領域が長軸に対し対称形であるので、Ｖ_p＝Ｖ_q、Ｖ_r＝Ｖ_sとなる。また、Ｖ_p＋Ｖ_qおよびＶ_r＋Ｖ_sの算出は図３で述べた方法を用いることができる。したがって、この場合は、シンプソン法の過程で算出された結果と二分演算により、部分領域に対応する部分空間の部分体積を算出できる。
【００３５】
以上のように、それぞれの局所的体積変化そのものの部分評価が可能となる。次に、やや複雑な内腔領域が非対称図形である場合について以下に説明する。
【００３６】
図７は、上述の図１に対応する図であるが、内腔領域３０において長軸３２を挟む一方側と他方側が対称でないところが相違している。図７に示す内腔領域３０内において、長軸３２を境として左右に二分し、さらに長軸３２に直角な分割線３４の方向に二分割し、合計４個の部分領域を設定した場合を考える。ここで、分割線３４の方向の二分割はそれぞれ１０個のスライス領域で分割するものとする。なお、図７では、説明の便宜上、スライス領域の数を一部省略した。また、Ｘ軸、Ｙ軸、傾き角θ、点Ａ、点Ｂ、軸線幅ｈ、スライス領域の面積ｄＳ_i等は、図１と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図７におけるように、内腔領域３０が長軸３２を挟む一方側と他方側とで対称でないときは、各スライス領域を回転軸の周りに回転してディスク体を得る際の回転軸が長軸３２と一致しない。そこで、各スライス領域の重心Ｇ_iを求め、その重心Ｇ_iを通り長軸３２に平行な軸を回転軸３６とする。各スライス領域の重心Ｇ_iの座標の算出は、スライス領域内の全画素についてその座標を順次積算し、その座標の全積算値を全画素数で除して得た値を重心Ｇ_iの座標とする、公知の方法を用いることができる。
【００３８】
各スライス領域の面積ｄＳ_iは、シンプソン法の説明で述べた算出方法を利用して求めることができるので、次に面積がｄＳ_iで高さｈの各スライス領域を、一辺がｈ、他辺がｄＳ_i／ｈの矩形にそれぞれ近似する。近似した２０個の矩形をそれぞれの回転軸の周りに回転して、２０個のディスク体を得る。各ディスク体の体積は、各スライス領域の面積ｄＳ_iと軸線幅ｈとから算出できる。この方法自体も公知である。
【００３９】
図８は、このようにして得た各ディスク体の集合としての左室の全体体積４０を示す図である。いま、４個の部分領域の設定に対応し、長軸３２を含む分割境界面４２と、長軸に直角な境界線に対応する分割境界面４４とにより分割される４個の部分空間の部分体積Ｖ_LU，Ｖ_LD，Ｖ_RU，Ｖ_RDを求めたい。そのためには、左室の全体体積４０を構成する各ディスク体４６において、分割境界面４２を挟む一方側（左側）の要素体積Ｖ_Lと、他方側（右側）の要素体積Ｖ_Rを算出し、各部分空間ごとに対応する各要素体積をそれぞれ加算することが必要である。
【００４０】
図９は、ディスク体４６の左側の要素体積Ｖ_Lと、右側の要素体積Ｖ_Rを算出する手順を説明する図である。図９（ａ）には、回転軸３６の周りに回転して得られた高さｈのディスク体４６が示されている。分割境界面４２により左側の要素体積Ｖ_Lと右側の要素体積Ｖ_Rが分けられる。図９（ｂ）は、ディスク体４６の上面図である。ディスク体４６の厚みはスライス領域の軸線幅ｈで一定値であるから、左側の要素体積Ｖ_Lと右側の要素体積Ｖ_Rを求めるには、ディスク体の断面の円における左側の面積Ｓ_Lと右側の面積Ｓ_Rとの面積割合を求めればよい。図９（ｃ）に示すように、左側の面積Ｓ_Lは、回転軸３６から分割境界面４２を見込む扇形の面積Ｓ_Fから三角形部分の面積Ｓ_Tを減算して求めることができる。図９（ｄ）において、回転軸３６に対する長軸３２のずれ量、つまり長軸３２と回転軸３６との間の鉛直距離をａとする。三角形部分の面積Ｓ_Tは、このａの値とディスク体４６の半径ｒとを用いることで三角関数演算により算出できる。また、扇形の面積Ｓ_Fは、回転軸３６から分割境界面４２を見込む角度２αと全円周角３６０度との比から算出できる。ここで２α＝２ＣＯＳ^-1（ａ／ｒ）で与えられる。
【００４１】
このようにして、回転軸３６に対する長軸３２のずれ量ａを用いることで、扇形の面積Ｓ_Fと三角形部分の面積Ｓ_Tを求め、これらの差から左側の面積Ｓ_Lを求めることができる。左側の面積Ｓ_Lに高さｈを乗じ、左側部分の要素体積Ｖ_Lとを求め、ディスク体４６全体の体積から左側部分の要素体積Ｖ_Lを減ずることで、右側部分の要素体積Ｖ_Rを求めることができる。詳しくは、左側部分の要素体積Ｖ_Lは式（１）により、右側部分の要素体積Ｖ_Rは式（２）により算出できる。
【数１】
Ｖ_L＝ｈ＊[（πｒ²＊２α／３６０）−ａ＊（ｒ²−ａ²）^1/2]・・・（１）
【数２】

【００４２】
このように、三角関数演算を用いることで、各ディスク体４６における分割境界面４２を挟む左側部分の要素体積Ｖ_Lと、右側部分の要素体積Ｖ_Rとをそれぞれ算出できる。
【００４３】
図８に示した４個の部分空間の部分体積Ｖ_LU，Ｖ_LD，Ｖ_RU，Ｖ_RDを求めるには、各部分空間ごとに対応する各要素体積をそれぞれ加算する。例えば、分割境界面４４に関し上半分の部分体積Ｖ_LUとＶ_RUについては、分割境界面４４の上側１０個の各ディスク体について左側の要素体積Ｖ_Lを加算してＶ_LUを算出する。また、分割境界面４４の上側１０個の各ディスク体について右側の要素体積Ｖ_Rを加算してＶ_RUを算出することができる。同様にして、分割境界面４４に関し下半分の部分体積Ｖ_LDとＶ_RDについては、分割境界面４４の下側１０個の各ディスク体について左側の要素体積Ｖ_Lを加算してＶ_LDを算出する。また、分割境界面４４の下側１０個の各ディスク体について右側の要素体積Ｖ_Rを加算してＶ_RDを算出することができる。
【００４４】
上記説明は、４個の部分領域の設定について行ったが、部分領域の設定数はそれ以上であってもよく、また、長軸以外の部分領域境界線を用いるときも、本発明が実施できる。
【００４５】
図１０は、図７から図９で説明した演算を行う超音波診断装置５０の要部構成図である。ここでは、図８に示すように、４個の部分領域の設定に対応する４個の部分空間の部分体積を算出する演算をする場合について説明する。二値化演算器５２は、図示されていないＢモード断層画像形成部からＢモード画像データ１５０を受取り二値化画像データ１５２に変換する。この二値化演算処理により抽出された内腔領域に対し、入力器５４は、ＲＯＩの設定、長軸の設定、部分領域の設定等を行う。また、超音波診断装置５０は、シンプソン法を利用して内腔領域を区分した各スライス領域の要素面積を算出する要素面積算出器５６と、部分領域の部分面積に対応する部分空間の部分体積を算出する部分体積算出器５８を備える。さらに、超音波診断装置５０は、部分体積を駆出率（ＥＦ）等の部分評価値に換算する部分評価値算出器６０と、部分評価値をＢモード断層画像等とともに表示する表示処理部６２と、システム全体を制御する制御部６４とを備える。
【００４６】
要素面積算出器５６内の座標パラメータ演算器７０は、内腔領域が表示される表示画面のＸ軸、Ｙ軸の座標系に関し、図１で説明した方法に従い、後述する要素面積と要素体積の演算に必要な座標パラメータを演算する。必要な座標パラメータとしては、長軸上の内腔領域の両端の点Ａ，Ｂの座標Ｘａ，Ｘｂ、および長軸とＹ軸との傾き角θ等である。また要素面積算出器５６は、図１で説明したシンプソン法に従って、内腔領域を２０個の帯状スライス領域に区分するスライス領域区分部７２を備える。
【００４７】
スライス領域区分部７２は、演算器８０により、点Ａの座標Ｘａから点Ｂの座標Ｘｂを減算し、傾き角θを用いて１／ｓｉｎθ演算器８２により１／ｓｉｎθを算出し、演算器８０の演算結果と１／ｓｉｎθ演算器８２の演算結果とを乗算器８４により乗算し、長軸上の点Ａから点Ｂの長さを算出する。ついでこの長さを１／２０演算器８６により１／２０してスライス領域の軸線幅ｈを算出し、さらに、ラスタスキャンによる画素数の算出の容易化のため、乗算器８８により軸線幅ｈに１／ｓｉｎθを乗じてＸ軸方向の軸線幅成分ｄを算出する。算出された軸線幅ｈは、乗算器８８および要素体積演算回路９４に出力され、Ｘ軸方向の軸線幅成分ｄは、要素面積計測回路７４および要素重心演算回路９０に出力される。
【００４８】
さらに要素面積算出器５６内の要素面積計測回路７４は、図１で説明した方法に従い、表示画面の水平軸方向に画素数を順次加算し、各スライス領域の要素面積ｄＳを計測する。要素面積ｄＳの算出の際の各スライス領域の切換えは制御部６４からの切換信号１６０で行われる。計測された各スライス領域の要素面積ｄＳは、後述の要素体積演算回路９４に出力される。
【００４９】
部分体積算出器５８内の要素重心演算回路９０は、各スライス領域の重心座標Ｘ_i，Ｙ_iを演算し出力する。重心座標Ｘ_i，Ｙ_iの算出は、図７で説明した方法に従い、各スライス領域内の各画素の座標を積算し、その積算値を全画素数で除す方法で行うことができる。各スライス領域内の各画素の座標は、図示されていないアドレス発生器から供給される画素のアドレスＸ，Ｙを用いることができる。このアドレスＸ_,Ｙは、二値化画像データ１５２に対応している。また、重心座標Ｘ_i，Ｙ_iの算出に必要な座標パラメータＸｂ，Ｙｂ，θは、座標パラメータ演算器７０から、またＸ軸方向の軸線幅成分ｄは、乗算器８８からそれぞれ取得する。
【００５０】
また、部分体積算出器５８内の長軸・回転軸ずれ検出回路９２は、回転軸中心から長軸への鉛直距離ａを算出し出力する。鉛直距離ａの算出に必要な座標パラメータＸａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ，θは、座標パラメータ演算器７０から、また回転軸中心である重心座標Ｘ_i，Ｙ_iは、要素重心演算回路９０からそれぞれ取得する。
【００５１】
また、部分体積算出器５８内の要素体積演算回路９４は、各スライス領域ごとに長軸の左側、右側に対応する部分空間に属する要素体積ｄＶ_L，ｄＶ_Rを算出する。要素体積演算回路９４は、要素面積計測回路７４から各スライス領域ごとにその要素面積ｄＳを取得する。そして、１／２０演算器８６から軸線幅ｈを、長軸・回転軸ずれ検出回路９２から鉛直距離ａをそれぞれ取得し、上述の式（１）、式（２）に従い、そのスライス領域の要素体積ｄＶ_L，ｄＶ_Rを算出する。要素体積ｄＶ_L，ｄＶ_Rの算出の分離切換は、制御部６４からの分離切換信号１６２により行われる。分離切換信号１６２は、入力器５４よりの部分領域設定情報１５４に基づいて出力される。このようにして、例えば要素面積計測回路７４で各スライス領域の要素面積ｄＳが算出されると、そのスライス領域の要素体積ｄＶ_L，ｄＶ_Rの算出が上記の手順で要素体積演算回路９４により行われ、順次各スライス領域についてこれらの演算が進められる。
【００５２】
つぎに、部分体積算出器５８の中の加算部９６は、順次算出されてくる各スライス領域の要素体積ｄＶ_L，ｄＶ_Rを、設定された部分領域に対応するスライス領域分だけ加算し、その部分領域に対応する部分空間の部分体積を算出する。加算部９６は、要素体積ｄＶ_Lについての加算部９６ａと、要素体積ｄＶ_Rに対応する加算部９６ｂと、同一の機能の２個の部分を有する。例えば加算部９６ａについて説明すると、過去の加算結果のデータをラッチ１００ａにラッチし、そのラッチされたデータにさらに入力された現在のデータを加算器１０２ａで加算し、その新たな加算結果を再びラッチ１００ａに戻す、順次加算ループを備える。順次加算の開始と終了は、制御部６４からの加算指示信号１６４により行われ、順次加算の開始のときにラッチ１００ａのデータはリセットされ、順次加算の終了のときに全加算結果はメモリ１０４ａに出力される。加算部９６ｂもラッチ１００ｂ、加算器１０２ｂとメモリ１０４ｂを備え、同様の働きをする。
【００５３】
この加算部９６を用いて、図８に示す４個の部分空間の部分体積Ｖ_LU，Ｖ_LD，Ｖ_RU，Ｖ_RDを算出できる。例えば、部分体積Ｖ_LUの算出について説明すると、この部分体積Ｖ_LUは分割境界面４２の左側に属し、分割境界面４４の上側に属する。すなわち加算部９６ａを用い、２０個のスライス領域のうち、下から数えて１１番目から２０番目のスライス領域の要素体積ｄＶ_Lを加算し、その結果をメモリ１０４ａに出力すればよい。上述のように、要素体積演算回路９４においては、各スライス領域につき要素体積ｄＶ_Lを算出し、その結果が順次加算部９６ａに出力される。これを用い、制御部６４から、加算開始を下から数えて１１番目のスライス領域、加算終了を下から数えて２０番目のスライス領域とした加算指示信号１６４を出して所定の加算を行い、その全加算結果をメモリ１０４ａに出力する。このようにして、部分体積Ｖ_LUが算出され、同様に他の部分体積Ｖ_LU，Ｖ_LD，Ｖ_RU，Ｖ_RDも算出でき、それらの結果は、メモリ１０４ａ，１０４ｂに出力され記憶される。
【００５４】
また、部分体積算出器５８内の換算回路９８は、メモリ１０４ａ，１０４ｂに記憶された各部分体積を、表示画面上の次元から、立方センチ等の実際の体積次元に換算する。換算は、２個の加算部９６ａ，９６ｂに対応し２個備えることができる。また、換算は、制御部６４からの換算指示信号１６６にしたがって行う。
【００５５】
そして求められた４個の部分体積は、部分評価値算出器６０内の拡張末期体積判定回路１１０と収縮末期体積判定回路１１２とにそれぞれ入力される。拡張末期体積判定回路１１０と収縮末期体積判定回路１１２には、図示されていない心拍計から取得したＲ波信号が入力されるので、４個の部分体積の取得タイミングとＲ波信号との同期を取ることで、拡張末期における左室の各部分領域に対応する各部分体積（ＥＤＶに対応する部分体積）および収縮末期における左室の各部分領域に対応する各部分体積（ＥＳＶに対応する部分体積）を判定して取得することができる。そして、ＥＤＶに対応する各部分体積およびＥＳＶに対応する各部分体積を用い、ＥＦ演算回路１１４において、各部分体積における駆出率（ＥＦ）を定義し算出できる。このようにして、局所的体積変化の部分評価値が得られる。
【００５６】
また、４個の部分体積は、部分評価値算出器６０内のグラフ作成器１１６に入力し、例えば時間軸を横軸に取り、縦軸に体積をとり、各部分体積の時間変化をグラフ化して算出することもできる。また、４個の部分体積を表にし、適当なサンプリングタイミング、例えばＲ波に同期したタイミングで更新するグラフ化を行うこともできる。
【００５７】
算出された部分評価値は、表示処理部６２に出力され、別途供給されるＢモード画像データ１５０、二値化画像データ１５２と合わせて表示処理され、図示されていない表示装置に出力される。
【００５８】
部分体積の算出にあたっては、部分領域設定情報１５４は、入力器５４から制御部６４に供給され、それに基づき制御部６４は分離切換信号１６２、加算指示信号１６４を設定できるので、部分領域の設定数は４個の場合に限られず、またその設定するスライス領域の数も１０個の場合に限られない。
【００５９】
したがって、本発明の実施の形態によれば、対象組織の部分領域について局所的な評価を可能とし、局所的な壁運動異常による左室の局所的体積変化が左室全体の体積変化に埋もれることがなく、たとえば左室の冠動脈入り口近傍における局所的な壁運動異常などの局所的体積変化そのものの評価が可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る超音波診断装置によれば、対象組織の部分領域について局所的な評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各スライス領域の面積を求める方法を説明する図である。
【図２】左室体積を求める方法を説明する図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、長軸に直角な方向に２個の部分領域に分割し、その部分体積を求める様子を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、長軸に直角な方向に４個の部分領域に分割し、その部分体積を求める様子を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、長軸を境に左右の２個の部分領域に分割し、その部分体積を求める様子を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、４個の部分領域に分割し、その部分体積を求める様子を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、左室の内腔領域が長軸に対し対称形でないときの各スライス領域の面積を求める方法を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、各ディスク体の集合としての全体回転体を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、ディスク体につき左側の要素体積と、右側の要素体積を求める様子を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の超音波診断装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１２，３０内腔領域、１４左室外領域、１６符号（輪郭線）、１８，３２長軸、２４，２６，４２，４４分割境界面、３４分割線、３６回転軸、４０全体体積、４６ディスク体、５０超音波診断装置、５２二値化演算器、５４入力器、５６要素面積算出器、５８部分体積算出器、６０部分評価値算出器、６２表示処理部、６４制御部、７０座標パラメータ演算器、７２スライス領域区分部、７４要素面積計測回路、８０演算器、８２１／ｓｉｎθ演算器、８４，８８乗算器、８６１／２０演算器、９０要素重心演算回路、９２長軸・回転軸ずれ検出回路、９４要素体積演算回路、９６加算部、９８換算回路、１００ａ，１００ｂラッチ、１０２ａ，１０２ｂ加算器、１０４ａ，１０４ｂメモリ、１１０拡張末期体積判定回路、１１２収縮末期体積判定回路、１１４ＥＦ演算回路、１１６グラフ作成器、１５０Ｂモード画像データ、１５２二値化画像データ、１６０切換信号、１６２分離切換信号、１６４加算指示信号、１６６換算指示信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an apparatus that calculates a volume of a tissue lumen from a tomographic image.
[0002]
[Prior art]
As an index for evaluating cardiac function, ejection fraction (EF) is known. EF is defined by end-diastolic left ventricular volume (EDV) and end-systolic left ventricular volume (ESV). Specifically, the ejection rate is calculated by an arithmetic expression of EF = [(EDV−ESV) / EDV] × 100 (%).
[0003]
A Simpson method is known as a method for approximating the left ventricular volume from a two-dimensional tomographic image. In this method, with the lumen region of the left ventricle extracted on the tomographic image, first, the lumen region is divided into 20 belt-like slice regions along the long axis direction set by the user with respect to the left ventricle. The volume (number of pixels) of each slice area is obtained, and the volume corresponding to the area of each slice area is calculated by performing rotation body approximation for each slice area based on the area and adding them. Finally, the volume of the left ventricle is approximately obtained. That is, the left chamber is approximated as a set of disc bodies divided into 20 pieces.
[0004]
By using this Simpson method, volume calculation can be performed substantially in real time in parallel with the formation of the tomographic image, the ejection fraction can be obtained, and quantitative evaluation of the left ventricular wall motion abnormality can be performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, wall motion abnormalities in the left ventricle often occur locally, but local volume changes in the left ventricle due to local wall motion abnormalities are relatively small with respect to volume changes in the entire left ventricle. is there. In this case, in the above ejection rate evaluation method, only the ejection rate of the entire left ventricle is calculated, so that the local volume change is buried in the volume change of the entire left ventricle, and the local volume change itself is evaluated. Have difficulty.
[0006]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that solves the problems of the prior art and enables evaluation of a partial region of a target tissue, that is, local evaluation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention comprises a tomographic image forming means for forming a tomographic image of a target tissue based on a received signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, A lumen region extracting means for extracting a lumen region of the target tissue and outputting a lumen region image representing the lumen region; and a partial region for setting a partial region to be evaluated in the lumen region of the target tissue A setting unit; a partial volume calculation means for approximately calculating a partial volume of the partial space corresponding to the partial region based on a partial area of the partial region in the lumen region image; and a partial volume of the partial space or And an output means for outputting a calculated value calculated therefrom as a partial evaluation value.
[0008]
According to the above configuration, a lumen region is extracted from a tomographic image of the target tissue and output as a lumen region image, and a partial region to be evaluated is set artificially or automatically in the lumen region. . Then, based on the partial area of the partial region in the lumen region image, the partial volume of the partial space corresponding to the partial region is approximately calculated, and the partial volume or a calculated value calculated therefrom is output as a partial evaluation value.
[0009]
For example, the left ventricle is the target tissue, a partial region is set in the endocardial region that is the lumen region, and the partial volume is approximately calculated, so that the partial region is not buried in the volume change of the entire left ventricle. A local evaluation such as a volume change in can be made. In addition to the left ventricle, the target tissue may be another target tissue having a lumen region.
[0010]
Preferably, the partial region setting unit divides the lumen region into a plurality of partial regions, the partial volume calculation unit calculates the partial volume for each of the plurality of partial regions, and the output unit Outputs a partial evaluation value for each of the plurality of partial regions.
[0011]
With this configuration, for example, it is possible to perform a contrast evaluation between partial areas, and to discover individual abnormalities in each partial area.
[0012]
Preferably, the partial volume calculation means includes a classification means for dividing the lumen area into a plurality of slice areas, and a determination means for determining a corresponding slice area corresponding to the partial area among the plurality of slice areas. And, based on the area of each corresponding slice region, element volume calculation means for calculating the element volume belonging to the partial space for each corresponding slice region, and by adding the calculated element volumes, It is preferable to include element volume adding means for calculating a partial volume of the partial space.
[0013]
Here, preferably, the lumen region is divided into a plurality of slice regions according to a known Simpson method. Therefore, based on the calculation method of the area of the slice region used in the same method and the calculation method of the volume corresponding to the area of the slice region by performing rotation body approximation for each slice region, The partial volume of the partial space to be obtained can be calculated. The relationship between each corresponding slice area and the partial area may be an overlap of the entire partial area, which is the entire corresponding slice area, and the entire partial area is not the entire corresponding slice area but a part thereof. There may be some overlap.
[0014]
Preferably, the partial volume calculation means further includes parameter value calculation means for calculating a parameter value indicating the ratio of the area belonging to the partial area in the entire area for each corresponding slice area. The element volume calculation means further calculates an element volume belonging to the partial space based on the parameter value for each corresponding slice region.
[0015]
With this configuration, the ratio of the partial area in each corresponding slice area is defined by a parameter value indicating the ratio of the area, and using the parameter value, the element volume of each corresponding slice area itself calculated by the Simpson method ( The element volume belonging to the subspace to be obtained can be calculated using the disk volume.
[0016]
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the parameter value corresponds to a distance between a central axis for approximating the corresponding slice region to a rotating body and a partial region boundary line parallel to the central axis. Is preferred.
[0017]
With this configuration, the parameter value represents a deviation between the central axis for approximating the rotating body and the partial area boundary line. By using the value and performing, for example, trigonometric function calculation, the element volume belonging to the partial space to be obtained can be easily and quickly calculated out of the disk volumes obtained by approximating the corresponding slice areas to the rotating body.
[0018]
The center axis for rotating body approximation, that is, the rotation center axis, can be determined as an axis passing through the center of gravity by obtaining the center of gravity of each corresponding slice region. In this case, the parameter value can be obtained as a vertical distance from the center of gravity to the partial region boundary line.
[0019]
Preferably, the partial region boundary line coincides with a major axis set for dividing the plurality of slice regions.
[0020]
With this configuration, the parameter value can be used as a vertical distance from the barycentric coordinate of each corresponding slice region to the long axis, and the calculation is facilitated.
[0021]
Preferably, the partial region setting means sets two partial regions by dividing the lumen region with the major axis as a boundary. Preferably, the partial region setting means sets a plurality of partial regions by dividing the lumen region with the major axis as a boundary and dividing the lumen region with a slice region as a unit. Preferably, the partial region setting means sets a plurality of partial regions by dividing the lumen region in units of slice regions.
[0022]
By setting a plurality of partial regions by these divisions, the development from the calculation method used in the Simpson method is easy, and the partial volume of the partial space to be obtained can be easily calculated.
[0023]
Further, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention divides the lumen region of the left ventricle into a plurality of slice regions according to a model that approximates the left ventricular space as a set of a plurality of disks, and performs volume calculation based on the segmented region. In the ultrasonic diagnostic apparatus, means for dividing the lumen region into a plurality of partial regions to be individually evaluated on the left ventricular cross section, and determining a corresponding slice region corresponding to each partial region in the plurality of slice regions And a partial volume calculating means for calculating a partial volume for each partial space corresponding to each partial region based on the area of the corresponding slice region.
[0024]
With this configuration, the calculation method of the Simpson method is developed, the left ventricle is divided into a plurality of partial areas, and the partial volume is calculated for each partial space corresponding to each partial area. This makes it possible to locally evaluate the volume change in the partial region without being buried in the volume change of the entire left ventricle.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the Simpson method as the basis of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a left ventricular lumen region 12 shown on the display screen. In order to facilitate understanding of the Simpson method, the shape of the lumen region 12 is shown as a symmetrical figure having a symmetry axis in the longitudinal direction. The lumen region 12 is extracted from an ultrasonic tomographic image such as a B-mode tomographic image. For example, in the extraction of the

lumen region

12, 1 is assigned as a value to each pixel data in the lumen region 12 of the left ventricle and a value is applied to each pixel data in the other region 14 in the ultrasound image of the heart. It can be performed by a binarization process that gives 0. Reference numeral 16 corresponds to the contour line of the lumen region 12 extracted in this way. Also, the binarization process is performed within a ROI (Region Of Interest) including the left ventricle.
[0026]
Next, a long axis 18 that is a longitudinal axis passing through the center of the whole lumen region 12 is set for the extracted lumen region 12. From the above assumption, the lumen region 12 is symmetric with respect to the right side shape and the left side shape with the major axis 18 as a boundary. In FIG. 1, the angle θ is an inclination angle of the long axis 18 with respect to the Y axis. On the axis of the long axis 18, the coordinates of the points A and B at both ends of the lumen region 12 are automatically determined by edge detection that sequentially reads changes in the value of the binarized data from the center toward both ends. Then, a constant axial width value h that divides the length between the points A and B on the long axis 18 into 20 equal parts is obtained. The lumen region 12 is divided by 20 belt-like slice regions having the constant axial width h and orthogonal to the long axis 18.
[0027]
The area dS of each of the 20 slice regions _i (I = 1 to 20) can be represented by the number of pixels included in each slice region. Since the image data on the display screen is transmitted according to the raster scan, when calculating the number of pixels, the number of pixels is first counted along each horizontal line on the display screen. Next, the number of pixels included in each slice area is obtained by adding the number of pixels counted along each horizontal line for each of the 20 slice areas. The area dS of each slice region is obtained by converting the number of pixels and the area. _i Can be requested.
[0028]
Then the area is dS _i And each slice area of height h, where one side is h and the other side is dS _i Each approximates a rectangle of / h. The approximate 20 rectangles are rotated around the major axis 18 to obtain 20 disks (disk bodies). The volume of each disk body is the area dS of each slice area. _i And the axial line width h. FIG. 2 shows the volume V of each of the 20 disk bodies. ₁ To V ₂₀ It is a figure which shows a mode that all are added and the approximate volume V of the whole left ventricle is calculated | required.
[0029]
Thus, in the Simpson method used conventionally, the lumen region is divided into a plurality of slice regions, and the volume of each disk obtained by performing the rotating body approximation for each slice region is added to the lumen. Only the left ventricular volume corresponding to the region is calculated. Therefore, the local volume change corresponding to the partial region of the left ventricle is buried in the volume change of the entire left ventricle, and it is difficult to evaluate the local volume change itself. Thus, partial volume calculation that enables evaluation of local volume change will be described below.
[0030]
First, consider that the lumen region 12 in FIG. 1 is divided into two in the major axis direction and two partial regions are set. Each of the two partial areas is composed of 10 slice areas. In this case, as shown in FIG. 3, the 20 disk bodies obtained by the Simpson method are each divided into a set of 10 disk bodies at the dividing boundary surface 24 perpendicular to the long axis. That is, the partial volume Va of the partial space corresponding to the partial region set on the lower side in the lumen region 12 is the volume V for each of the lower ten disk bodies in FIG. _i It is obtained by adding (i = 1 to 10). Further, the partial volume Vb of the partial space corresponding to the partial area set on the upper side of the lumen area 12 is the volume V of each of the upper 10 disk bodies in FIG. _i It is obtained by adding (i = 11-20). Note that the number of slice areas constituting the two partial areas does not have to be ten.
[0031]
Further, consider the case where four partial regions are set in the long axis direction in the lumen region 12 of FIG. Each partial area is composed of 5 slice areas. In this case, as shown in FIG. 4, the 20 disk bodies obtained by the Simpson method are each a set of five disk bodies at three boundary surfaces corresponding to the partial area boundary lines perpendicular to the long axis. Divide into That is, the partial volume V of the partial space corresponding to each partial area _c , V _d , V _e , V _f Can be obtained by adding the volumes of the corresponding five disk bodies. Note that the number of slice regions constituting the four partial regions may not be five.
[0032]
In this way, by dividing the lumen area into several parts in the major axis direction and setting the partial areas, and effectively using the calculation method used in the Simpson method, the partial space portions corresponding to the respective partial areas The volume can be determined.
[0033]
Next, consider a case where two partial regions are set on the left and right sides of the long axis 18 in the lumen region 12 of FIG. In this case, since the lumen region is symmetrical with respect to the long axis, it can be used that the partial volumes of the partial spaces corresponding to the two partial regions are the same. That is, as shown in FIG. 5, the volume V of the partial space on both sides of the dividing boundary surface 26 including the long axis 18. _g , V _h Are equal, each half of the left ventricular volume. Therefore, in this case, the partial volume of the partial space corresponding to the partial region can be calculated by performing a binary calculation on the left ventricular volume calculated by the Simpson method. A calculation method for the case where the lumen region is asymmetric with respect to the long axis will be described later.
[0034]
Further, a case is considered in which the lumen region 12 in FIG. 1 is divided into left and right with the major axis 18 as a boundary, and further divided into two in the direction of the major axis 18 to set a total of four partial regions. This case corresponds to the combination of FIG. 3 and FIG. 5 described above. As shown in FIG. 6, there are four divided boundary surfaces 26 including the long axis 18 and divided boundary surfaces 24 perpendicular to the long axis 18. Subspace volume V _p , V _q , V _r , V _s Will be asked. Since the lumen region is symmetrical with respect to the long axis, V _p = V _q , V _r = V _s It becomes. Also, V _p + V _q And V _r + V _s The method described with reference to FIG. 3 can be used to calculate. Therefore, in this case, the partial volume of the partial space corresponding to the partial region can be calculated by the result calculated in the course of the Simpson method and the binary calculation.
[0035]
As described above, partial evaluation of each local volume change itself is possible. Next, the case where the somewhat complicated lumen region is an asymmetric graphic will be described below.
[0036]
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 described above, but is different in that one side and the other side sandwiching the long axis 32 in the lumen region 30 are not symmetrical. In the lumen region 30 shown in FIG. 7, a case where the major axis 32 is divided into left and right parts and further divided into two in the direction of a dividing line 34 perpendicular to the major axis 32, and a total of four partial areas are set. Think. Here, it is assumed that each of the two divisions in the direction of the dividing line 34 is divided into 10 slice regions. In FIG. 7, the number of slice regions is partially omitted for convenience of explanation. Also, the X axis, the Y axis, the tilt angle θ, the point A, the point B, the axial line width h, and the slice region area dS _i Etc. are the same as those in FIG.
[0037]
As shown in FIG. 7, when the lumen region 30 is not symmetrical between the one side and the other side across the long axis 32, the rotation axis for obtaining the disk body by rotating each slice region around the rotation axis is long. It does not coincide with the axis 32. Therefore, the center of gravity G of each slice area _i And its center of gravity G _i An axis that passes through and is parallel to the long axis 32 is defined as a rotation axis 36. Center of gravity G of each slice area _i Is calculated by sequentially integrating the coordinates of all the pixels in the slice area and dividing the total integrated value of the coordinates by the total number of pixels. _i A known method can be used for the coordinates.
[0038]
Area dS of each slice region _i Can be obtained by using the calculation method described in the explanation of the Simpson method. _i And each slice area of height h, where one side is h and the other side is dS _i Each approximates a rectangle of / h. The approximate 20 rectangles are rotated around their respective rotation axes to obtain 20 disk bodies. The volume of each disk body is the area dS of each slice area. _i And the axial line width h. This method itself is also known.
[0039]
FIG. 8 is a diagram showing the overall volume 40 of the left chamber as a set of disc bodies obtained in this way. Now, corresponding to the setting of the four partial areas, the four partial spaces divided by the divided boundary surface 42 including the major axis 32 and the divided boundary surface 44 corresponding to the boundary perpendicular to the major axis. Volume V _LU , V _LD , V _RU , V _RD I want to ask. For this purpose, in each disk body 46 constituting the entire volume 40 of the left ventricle, the element volume V on one side (left side) sandwiching the division boundary surface 42. _L And the element volume V on the other side (right side) _R And the corresponding element volumes for each subspace must be added.
[0040]
FIG. 9 shows the element volume V on the left side of the disk body 46. _L And the right element volume V _R It is a figure explaining the procedure which calculates. FIG. 9A shows a disk body 46 having a height h obtained by rotating around the rotation shaft 36. The element volume V on the left side due to the dividing boundary surface 42 _L And right element volume V _R Are divided. FIG. 9B is a top view of the disk body 46. Since the thickness of the disk body 46 is a constant value with the axial width h of the slice region, the element volume V on the left side _L And right element volume V _R Is obtained by calculating the area S on the left side of the circle of the cross section of the disk body. _L And area S on the right _R What is necessary is just to obtain | require the area ratio. As shown in FIG. 9C, the area S on the left side _L Is a fan-shaped area S that looks at the dividing boundary surface 42 from the rotation axis 36. _F To triangle area S _T Can be obtained by subtracting. In FIG. 9D, the amount of displacement of the long axis 32 with respect to the rotation axis 36, that is, the vertical distance between the long axis 32 and the rotation axis 36 is defined as a. Triangular area S _T Can be calculated by trigonometric function calculation using the value of a and the radius r of the disk body 46. Also, the sector area S _F Can be calculated from the ratio of the angle 2α at which the dividing boundary surface 42 is viewed from the rotation axis 36 to the total circumferential angle 360 degrees. Where 2α = 2COS ^-1 It is given by (a / r).
[0041]
In this way, by using the deviation amount a of the long axis 32 with respect to the rotation axis 36, the sector area S _F And the area S of the triangular part _T And the area S on the left side from these differences _L Can be requested. Area S on the left _L Is multiplied by the height h, and the element volume V in the left part _L And the element volume V of the left part from the entire volume of the disk body 46 _L The element volume V of the right part is reduced by reducing _R Can be requested. Specifically, the element volume V of the left part _L Is the element volume V of the right part according to equation (1) _R Can be calculated by equation (2).
[Expression 1]
V _L = H * [(πr ² * 2α / 360) -a * (r ² -A ² ) ^1/2 ] ... (1)
[Expression 2]

[0042]
In this way, by using trigonometric function calculation, the element volume V of the left portion sandwiching the division boundary surface 42 in each disk body 46 is used. _L And the element volume V of the right part _R And can be calculated respectively.
[0043]
Partial volume V of the four subspaces shown in FIG. _LU , V _LD , V _RU , V _RD Is obtained by adding each element volume corresponding to each subspace. For example, the partial volume V of the upper half with respect to the dividing boundary surface 44 _LU And V _RU , The element volume V on the left side of each of the 10 disk bodies on the upper side of the dividing boundary surface 44 _L And add V _LU Is calculated. Further, the element volume V on the right side of each of the ten disk bodies on the upper side of the dividing boundary surface 44 is _R And add V _RU Can be calculated. Similarly, the partial volume V of the lower half with respect to the dividing boundary surface 44 _LD And V _RD , The element volume V on the left side for each of the 10 disk bodies below the dividing boundary surface 44 _L And add V _LD Is calculated. In addition, the element volume V on the right side of each of the ten lower disk bodies of the dividing boundary surface 44 is _R And add V _RD Can be calculated.
[0044]
Although the above description has been made with respect to the setting of four partial areas, the number of partial areas may be more than that, and the present invention can also be implemented when using partial area boundaries other than the long axis. .
[0045]
FIG. 10 is a main part configuration diagram of the ultrasonic diagnostic apparatus 50 that performs the calculations described in FIGS. 7 to 9. Here, as shown in FIG. 8, a case will be described in which an operation for calculating partial volumes of four partial spaces corresponding to the setting of four partial regions is performed. The binarization calculator 52 receives B-mode image data 150 from a B-mode tomographic image forming unit (not shown) and converts it into binarized image data 152. The input unit 54 performs ROI setting, long axis setting, partial area setting, and the like for the lumen region extracted by the binarization calculation processing. The ultrasonic diagnostic apparatus 50 also includes an element area calculator 56 that calculates an element area of each slice area obtained by dividing the lumen area using the Simpson method, and a partial volume of the partial space corresponding to the partial area of the partial area. A partial volume calculator 58 is calculated. Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus 50 includes a partial evaluation value calculator 60 that converts a partial volume into a partial evaluation value such as ejection fraction (EF), and a display processing unit 62 that displays the partial evaluation value together with a B-mode tomographic image and the like. And a control unit 64 for controlling the entire system.
[0046]
A coordinate parameter calculator 70 in the element area calculator 56 is used for the X-axis and Y-axis coordinate systems of the display screen on which the lumen area is displayed, according to the method described in FIG. Calculate the coordinate parameters required for the calculation. Necessary coordinate parameters include the coordinates Xa and Xb of the points A and B at both ends of the lumen region on the long axis, the inclination angle θ between the long axis and the Y axis, and the like. The element area calculator 56 includes a slice region segmenting unit 72 that segments the lumen region into 20 strip-like slice regions according to the Simpson method described with reference to FIG.
[0047]
The slice area dividing unit 72 subtracts the coordinate Xb of the point B from the coordinate Xa of the point A by the calculator 80, calculates 1 / sin θ by the 1 / sin θ calculator 82 using the inclination angle θ, and the calculator 80 Is multiplied by the multiplier 84 by the multiplier 84 to calculate the length of the point B from the point A on the long axis. Next, this length is 1/20 by a 1/20 computing unit 86 to calculate the axial width h of the slice area. Further, for easy calculation of the number of pixels by raster scanning, the multiplier 88 converts the length to the axial width h. The axis width component d in the X-axis direction is calculated by multiplying by 1 / sin θ. The calculated axis width h is output to the multiplier 88 and the element volume calculation circuit 94, and the axis width component d in the X-axis direction is output to the element area measurement circuit 74 and the element centroid calculation circuit 90.
[0048]
Further, the element area measurement circuit 74 in the element area calculator 56 sequentially adds the number of pixels in the horizontal axis direction of the display screen according to the method described with reference to FIG. 1, and measures the element area dS of each slice region. Switching of each slice area when calculating the element area dS is performed by a switching signal 160 from the control unit 64. The measured element area dS of each slice region is output to an element volume calculation circuit 94 described later.
[0049]
The element centroid operation circuit 90 in the partial volume calculator 58 performs the centroid coordinates X of each slice region. _i , Y _i Is calculated and output. Barycentric coordinates X _i , Y _i According to the method described with reference to FIG. 7, the calculation of can be performed by integrating the coordinates of each pixel in each slice region and dividing the integrated value by the total number of pixels. As the coordinates of each pixel in each slice region, pixel addresses X and Y supplied from an address generator (not shown) can be used. This address X _, Y corresponds to the binarized image data 152. Also, the barycentric coordinates X _i , Y _i The coordinate parameters Xb, Yb, and θ necessary for the calculation are obtained from the coordinate parameter calculator 70, and the axial line width component d in the X-axis direction is obtained from the multiplier 88, respectively.
[0050]
The long axis / rotation axis deviation detection circuit 92 in the partial volume calculator 58 calculates and outputs the vertical distance a from the rotation axis center to the long axis. The coordinate parameters Xa, Xb, Ya, Yb, and θ necessary for calculating the vertical distance a are obtained from the coordinate parameter calculator 70 and the barycentric coordinate X that is the center of the rotation axis. _i , Y _i Are obtained from the element centroid operation circuit 90, respectively.
[0051]
In addition, the element volume calculation circuit 94 in the partial volume calculator 58 has an element volume dV belonging to the partial space corresponding to the left side and the right side of the long axis for each slice region. _L , DV _R Is calculated. The element volume calculation circuit 94 acquires the element area dS from the element area measurement circuit 74 for each slice region. Then, the axis width h is obtained from the 1/20 computing unit 86, and the vertical distance a is obtained from the long axis / rotation axis deviation detection circuit 92, respectively, and the elements of the slice region are obtained according to the above formulas (1) and (2). Volume dV _L , DV _R Is calculated. Element volume dV _L , DV _R The separation switching for the calculation of is performed by a separation switching signal 162 from the control unit 64. The separation switching signal 162 is output based on the partial area setting information 154 from the input device 54. Thus, for example, when the element area dS of each slice region is calculated by the element area measuring circuit 74, the element volume dV of the slice region is calculated. _L , DV _R Is calculated by the element volume calculation circuit 94 according to the above-described procedure, and these calculations are sequentially performed for each slice region.
[0052]
Next, the adding unit 96 in the partial volume calculator 58 generates an element volume dV of each slice area that is sequentially calculated. _L , DV _R Are added for the slice area corresponding to the set partial area, and the partial volume of the partial space corresponding to the partial area is calculated. The adding unit 96 has an element volume dV _L An adder 96a and an element volume dV _R And an adder 96b corresponding to, and two parts having the same function. For example, the adder 96a will be described. The data of the past addition result is latched in the latch 100a, the input current data is added to the latched data by the adder 102a, and the new addition result is latched again. A sequential addition loop for returning to 100a is provided. The start and end of the sequential addition is performed by the addition instruction signal 164 from the control unit 64. The data of the latch 100a is reset at the start of the sequential addition, and the total addition result is stored in the memory 104a at the end of the sequential addition. Is output. The adder 96b also includes a latch 100b, an adder 102b, and a memory 104b, and performs the same function.
[0053]
Using this adder 96, the partial volumes V of the four subspaces shown in FIG. _LU , V _LD , V _RU , V _RD Can be calculated. For example, partial volume V _LU This partial volume V will be explained. _LU Belongs to the left side of the dividing boundary surface 42 and belongs to the upper side of the dividing boundary surface 44. That is, using the adder 96a, the element volume dV of the 11th to 20th slice areas counted from the bottom among the 20 slice areas. _L And the result may be output to the memory 104a. As described above, in the element volume calculation circuit 94, the element volume dV for each slice region. _L And the results are sequentially output to the adder 96a. Using this, the controller 64 issues an addition instruction signal 164 that counts the start of addition from the bottom to the eleventh slice region and counts the end of addition from the bottom to the twentieth slice region, and performs a predetermined addition. The total addition result is output to the memory 104a. In this way, the partial volume V _LU As well as other partial volumes V _LU , V _LD , V _RU , V _RD And the results are output and stored in the memories 104a and 104b.
[0054]
The conversion circuit 98 in the partial volume calculator 58 converts each partial volume stored in the memories 104a and 104b from the dimension on the display screen to an actual volume dimension such as cubic centimeters. Two conversions can be provided corresponding to the two

adders

96a and 96b. The conversion is performed according to a conversion instruction signal 166 from the control unit 64.
[0055]
Then, the obtained four partial volumes are input to the end diastole volume determination circuit 110 and the end systole volume determination circuit 112 in the partial evaluation value calculator 60, respectively. Since the R-wave signal acquired from a heart rate meter (not shown) is input to the end-diastolic volume determination circuit 110 and the end-systolic volume determination circuit 112, the acquisition timing of the four partial volumes and the R-wave signal are synchronized. By taking, each partial volume corresponding to each partial region of the left ventricle at the end diastole (partial volume corresponding to EDV) and each partial volume corresponding to each partial region of the left ventricle at end systole (partial volume corresponding to ESV) ) Can be obtained. Then, using each partial volume corresponding to the EDV and each partial volume corresponding to the ESV, the EF calculation circuit 114 can define and calculate the ejection ratio (EF) in each partial volume. In this way, a partial evaluation value of local volume change is obtained.
[0056]
The four partial volumes are input to the graph generator 116 in the partial evaluation value calculator 60. For example, the time axis is taken on the horizontal axis and the volume is taken on the vertical axis, and the time change of each partial volume is graphed. Can also be calculated. It is also possible to perform graphing in which four partial volumes are tabulated and updated at an appropriate sampling timing, for example, a timing synchronized with the R wave.
[0057]
The calculated partial evaluation value is output to the display processing unit 62, is subjected to display processing together with separately supplied B-mode image data 150 and binarized image data 152, and is output to a display device (not shown).
[0058]
In calculating the partial volume, the partial region setting information 154 is supplied from the input unit 54 to the control unit 64, and the control unit 64 can set the separation switching signal 162 and the addition instruction signal 164 based on the information. Is not limited to four, and the number of slice areas to be set is not limited to ten.
[0059]
Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to locally evaluate a partial region of the target tissue, and the local volume change of the left ventricle due to the local wall motion abnormality is buried in the volume change of the entire left ventricle. For example, it is possible to evaluate a local volume change itself such as a local wall motion abnormality in the vicinity of the coronary artery entrance of the left ventricle.
[0060]
【The invention's effect】
According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, it is possible to locally evaluate a partial region of a target tissue.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for determining the area of each slice region.
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for obtaining a left ventricular volume.
FIG. 3 is a diagram showing how the partial volume is obtained by dividing into two partial areas in a direction perpendicular to the long axis in the embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing how the partial volume is obtained by dividing into four partial regions in a direction perpendicular to the long axis in the embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing how the partial volume is obtained by dividing into two left and right partial regions with the major axis as a boundary in the embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the partial volume is obtained by dividing into four partial areas in the embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of obtaining the area of each slice region when the lumen region of the left ventricle is not symmetrical with respect to the long axis in the embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an entire rotating body as a set of disk bodies in the embodiment according to the invention.
FIG. 9 is a diagram showing how the left element volume and the right element volume are obtained for a disk body in the embodiment according to the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
12, 30 Lumen area, 14 Left ventricular area, 16 code (contour line), 18, 32 Long axis, 24, 26, 42, 44 Dividing boundary surface, 34 Dividing line, 36 Rotating axis, 40 Total volume, 46 Disc Body, 50 ultrasonic diagnostic apparatus, 52 binarization computing unit, 54 input unit, 56 element area calculator, 58 partial volume calculator, 60 partial evaluation value calculator, 62 display processing unit, 64 control unit, 70 coordinate parameter Arithmetic unit, 72 slice area section, 74 element area measurement circuit, 80 arithmetic unit, 821 / sin θ arithmetic unit, 84,88 multiplier, 86 1/20 arithmetic unit, 90 element gravity center arithmetic circuit, 92 long axis / rotating axis Deviation detection circuit, 94 element volume calculation circuit, 96 adder, 98 conversion circuit, 100a, 100b latch, 102a, 102b adder, 104a, 104b memory, 110 end diastole volume determination Circuit, 112 end systolic volume determination circuit, 114 EF arithmetic circuit, 116 graph generator, 150 B-mode image data, 152 binarized image data, 160 switching signal, 162 separation switching signal, 164 addition instruction signal, 166 conversion instruction signal .

Claims

A tomographic image forming means for forming a tomographic image of a target tissue based on a reception signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves;
A lumen region extracting means for extracting a lumen region of the target tissue from the tomographic image and outputting a lumen region image representing the lumen region;
A partial region setting means for setting a partial region to be evaluated in the lumen region of the target tissue;
A partial volume calculating means for approximately calculating a partial volume of a partial space corresponding to the partial region based on a partial area of the partial region in the lumen region image;
An output means for outputting a partial volume of the partial space or a calculated value calculated therefrom as a partial evaluation value;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The partial region setting means divides the lumen region into a plurality of partial regions,
The partial volume calculation means calculates the partial volume for each of the plurality of partial regions,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the output means outputs a partial evaluation value for each of the plurality of partial regions.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The partial volume calculation means includes
A dividing means for dividing the lumen region into a plurality of slice regions;
Determining means for determining a corresponding slice region corresponding to the partial region among the plurality of slice regions;
Based on the area of each corresponding slice region, element volume calculation means for calculating the element volume belonging to the partial space for each corresponding slice region;
An element volume adding means for calculating a partial volume of the subspace by adding the calculated element volumes;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3.
The partial volume calculation means further includes parameter value calculation means for calculating a parameter value indicating the ratio of the area belonging to the partial area in the entire area for each corresponding slice area,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the element volume calculation means further calculates an element volume belonging to the partial space based on a parameter value for each corresponding slice region.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the parameter value corresponds to a distance between a central axis for approximating each corresponding slice region to a rotating body and a partial region boundary line parallel to the central axis.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the partial region boundary line coincides with a long axis set for dividing the plurality of slice regions.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region setting means sets a plurality of partial regions by dividing the lumen region with the major axis as a boundary.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region setting unit sets a plurality of partial regions by dividing the lumen region with the major axis as a boundary and dividing the lumen region with a slice region as a unit.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region setting means sets a plurality of partial regions by dividing the lumen region in units of slice regions.

In the ultrasonic diagnostic apparatus that divides the lumen region of the left ventricle into a plurality of slice regions according to a model that approximates the left ventricular space as a set of a plurality of disks, and performs volume calculation based on the slice region,
Means for dividing the lumen region into a plurality of partial regions to be individually evaluated on the left ventricular cross section;
A partial volume for determining a corresponding slice region corresponding to each partial region in the plurality of slice regions and calculating a partial volume for each partial space corresponding to each partial region based on the area of the corresponding slice region Computing means;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: