JP4001666B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4001666B2 JP4001666B2 JP31678797A JP31678797A JP4001666B2 JP 4001666 B2 JP4001666 B2 JP 4001666B2 JP 31678797 A JP31678797 A JP 31678797A JP 31678797 A JP31678797 A JP 31678797A JP 4001666 B2 JP4001666 B2 JP 4001666B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heart
- image
- line segment
- volume
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について超音波画像を得て画像表示する超音波診断装置に関し、特に、目的とする臓器を含む断層像の表示画像上で該臓器の容積を正確に計測することができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波診断装置は、図１２に示すように、被検体内に超音波を送受信する探触子１と、この探触子１を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音波送受信部２と、この超音波送受信部２からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するディジタルスキャンコンバータ（以下「ＤＳＣ」という）３と、表示画像面に対し任意の線分を手動操作で入力する入力部４と、この入力部４で入力された線分情報を画像表示するためのグラフィック表示部５と、上記ＤＳＣ３とグラフィック表示部５からの画像情報を合成する合成回路６と、この合成回路６からの画像信号を表示する画像表示装置７とを有して成っていた。なお、符号８は、上記入力部４で入力された線分情報をグラフィック表示部５へ送るためのグラフィック回路を示している。そして、探触子１で被検体内に超音波を送受信し、該探触子１で受信した反射エコー信号を超音波送受信部２及びＤＳＣ３により信号処理し、得られた断層像を画像表示装置７に表示していた。
【０００３】
このような状態で、診断部位の臓器、例えば心臓についてその容積を求めるには、上記表示された断層像内の心臓の画像について、入力部４のトラックボール又はマウス等を用いてその心臓のおおまかな形状を手動操作で入力し、グラフィック回路８及びグラフィック表示部５、合成回路６の処理を経て画像表示装置７に断層像と共に心臓の形状を表示する。次に、この表示された画像を基に、上記と同じく入力部４を用いて心臓の形状をトレースする。そして、この断層像及び心臓の形状に基づいて、例えば超音波ビーム方向に一致した仮想の線分と上記心臓の形状の輪郭との交点位置をそれぞれ求め、これらの交点位置間の距離を計測すると共に、この計測した距離から上記心臓の容積を算出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波診断装置における表示画像上での臓器容積の計測においては、表示された断層像内の例えば心臓等の臓器の画像について、入力部４のトラックボール又はマウス等を用いてその臓器のおおまかな形状を手動操作で入力すると共に、その臓器の形状をトレースしていたので、上記臓器の形状の入力やトレースの操作において装置の操作者の個人差が影響して、最終的に算出する臓器の容積が不正確となることがあった。したがって、臓器容積の計測結果が信頼性に乏しいことがあった。また、目的とする臓器が断層像の表示領域の隅部に位置してその形状が欠けている場合や、被検体内に送受信した超音波が例えば肋骨に邪魔されてその臓器の形状が一部欠けている場合は、当該臓器の全体形状をトレースすることができず、臓器の容積の計算が十分にできないことがあった。したがって、所要の診断ができないことがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、目的とする臓器を含む断層像の表示画像上で該臓器の容積を正確に計測することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するディジタルスキャンコンバータと、表示画像面に対し任意の線分を入力する入力部と、この入力部で入力された線分情報を画像表示のために処理するグラフィック表示部と、上記ディジタルスキャンコンバータとグラフィック表示部からの画像情報を合成する合成回路と、この合成回路からの画像信号を表示する画像表示装置とを有して成る超音波診断装置において、上記入力部及びグラフィック表示部により心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓を横切って指定された第１の線分とこの第１の線分の略中央部を交点として直交した第２の線分上における画素情報について該画素情報の変化度合いを検知する画素情報演算手段と、上記画素情報演算手段で検知した画素情報の変化度合いに基づいて上記心臓の境界を判定する判定手段と、上記判定手段で判定された情報が入力され、上記第１の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長及び第２の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長並びに上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、該長軸に直交する短軸を示す補助線とのなす角度に基づいて上記心臓の容積を演算する演算手段と、を備えたものである。
また、上記入力部及びグラフィック表示部により、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の形状上の特徴を示す補助線の情報を入力するものである。
【０００７】
また、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値又はその演算値の時間経過に伴う変化波形を画像表示装置に表示するようにしたものである。
【０００８】
さらに、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値を時間で微分して容積変化率を求め、時間経過に伴う容積変化率の波形として画像表示装置に表示するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による超音波診断装置の実施の形態を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体内の診断部位について超音波画像を得て画像表示するもので、図１に示すように、探触子１と、超音波送受信部２と、ディジタルスキャンコンバータ（以下「ＤＳＣ」という）３と、入力部４と、グラフィック表示部５と、合成回路６と、画像表示装置７とを有して成り、さらに臓器容積演算部９を備えて成る。
【００１０】
上記探触子１は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送信及び受信するもので、図示省略したがその中には、超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する振動子が内蔵され、例えばセクタ走査型探触子に形成されている。超音波送受信部２は、上記探触子１を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅するもので、図示省略したがその中には、該探触子１に送波パルスを送って内蔵の振動子から超音波を発生させる送波回路と、上記振動子１で受信した反射エコー信号を増幅する受信増幅器と、それらの制御回路とを有して成る。ＤＳＣ３は、上記超音波送受信部２からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するもので、該超音波送受信部２内のＡ／Ｄ変換器でディジタル化された超音波情報を超音波ビームの１走査線又は複数の走査線毎に内蔵のラインメモリに書き込んで断層像（Ｂモード像）の画像データを形成するようになっている。
【００１１】
入力部４は、後述の画像表示装置７に表示された画像面に対し任意の線分を手動操作で入力するもので、例えばトラックボール又はマウス等から成る。グラフィック表示部５は、上記入力部４で入力された線分情報を画像表示のために処理するもので、グラフィック回路８を介して上記線分情報を取り込むようになっている。合成回路６は、上記ＤＳＣ３とグラフィック表示部５からの画像情報を合成するもので、ＤＳＣ３からの断層像情報とグラフィック表示部５からの線分情報とを重畳するようになっている。そして、画像表示装置７は、上記合成回路６からの画像信号を入力して画像として表示するもので、例えばＣＲＴ等から成る。
【００１２】
ここで、本発明においては、上記ＤＳＣ３からの画像情報を取り込んで動作する臓器容積演算部９が設けられている。この臓器容積演算部９は、上記入力部４及びグラフィック表示部５により臓器たとえば心臓を含む断層像の表示画像上で該臓器を横切って指定された複数の線分上における画素情報を読み出し、この画素情報を上記線分に沿って平滑化させ、この平滑化された線分上の画素情報を該線分方向に沿って順次読み出すと共にこの読み出された画素情報の変化度合いを検知し、この検知した画素情報の変化度合いやその変化の極値に基づいて臓器の境界を判定し、この判定された該臓器の境界に基づいてその臓器の容積を演算するもので、図１に示すように、２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂと、書込み読出し回路１１と、マルチプレクサ１２と、スムージング回路１３と、シフトレジスタ１４と、輝度傾斜演算回路１５と、判定回路１６と、演算回路１７とを備えて成る。
【００１３】
上記２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂは、上記ＤＳＣ３からの画像データを入力して交互に格納するもので、それぞれ２次元メモリから成り、例えば第１のフレームメモリ１０ａに１フレーム分の画像データが格納された後に、次の１フレーム分の画像データは第２のフレームメモリ１０ｂに格納され、さらにその次の１フレーム分の画像データは第１のフレームメモリ１０ａに格納されるというように、交互に格納が繰り返されるようになっている。書込み読出し回路１１は、上記各フレームメモリ１０ａ，１０ｂへの画像データの書き込み及び読み出しを制御するもので、読み出しの制御の場合は、前記グラフィック回路８を介して得られる入力部６で入力された例えば複数の線分情報に基づいて、各線分のそれぞれの方向に沿った画像データが読み出されるようになっている。すなわち、上記各線分を決定するアドレスに基づいて各フレームメモリ１０ａ，１０ｂの画素データを読み出すようになっている。マルチプレクサ１２は、上記各フレームメモリ１０ａ，１０ｂから読み出した画像データを入力し、各フレーム画像ごとに切り換えて順次出力するものである。
【００１４】
そして、上記２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂと書込み読出し回路１１とマルチプレクサ１２とで、前記入力部４及びグラフィック表示部５により臓器を含む断層像の表示画像上で該臓器を横切って指定された複数の線分上における画素情報を読み出す手段が構成されている。
【００１５】
スムージング回路１３は、上記マルチプレクサ１２から出力される画像データを入力し、上記複数の線分上における画素情報を該線分に沿って平滑化させるもので、この平滑化の方法については後述する。シフトレジスタ１４は、上記スムージング回路１３で平滑化された画像データを入力して一時記憶するもので、例えば図１においては５番地分の画素データ（輝度値）を順次保持するようになっている。輝度傾斜演算回路１５は、上記シフトレジスタ１４で保持された画素データを入力し、上記平滑化された線分上の画素情報を該線分方向に沿って順次読み出すと共にこの読み出された画素情報（輝度値）の変化度合いを検知する画素情報演算手段となるもので、例えば入力された五つの輝度値からそれらの経時的変化度合いを検出し、その変化の極大値すなわち単調増加から単調減少への変化点の値を求めるようになっている。
【００１６】
また、判定回路１６は、上記輝度傾斜演算回路１５で検知した画素情報の変化度合いやその変化の極値に基づいて臓器の境界を判定する判定手段となるものである。さらに、演算回路１７は、上記判定回路１６で判定された該臓器の境界に基づいてその臓器の容積を演算する演算手段となるものである。
【００１７】
次に、このように構成された本発明の超音波診断装置の動作について、図２〜図７を参照して説明する。まず、図１において、探触子１と、超音波送受信部２と、ＤＳＣ３と、合成回路６と、画像表示装置７とを備えて成る通常の超音波診断装置の構成と動作により、図２に示すように、画像表示装置７の表示画面１８には、診断部位の臓器たとえば心臓１９を含む断層像（Ｂモード像）２０が表示される。
【００１８】
この状態で、上記表示画面１８に表示された断層像２０及び心臓１９の画像を観察しながら、図１に示す入力部４を手動操作してその画像上で心臓１９を横切って指定された例えば２本の線分２１ａ，２１ｂを入力し、及び上記心臓１９を楕円に見立てた場合の長軸、短軸をそれぞれ指定する補助線２２ａ，２２ｂを入力する。なお、この補助線２２ａ，２２ｂは、臓器の形状上の特徴を示す補助線である。また、上記２本の線分２１ａ，２１ｂは略直交した状態で入力され、各線分２１ａ，２１ｂが心臓１９の輪郭と必ず交わるようにされている。そして、上記線分２１ａ，２１ｂ及び補助線２２ａ，２２ｂの線分情報は、図１に示すグラフィック回路８を介して臓器容積演算部９内の書込み読出し回路１１へ送出される。このとき、上記線分２１ａ，２１ｂと補助線２２ａ，２２ｂとのなす角度の情報も、上記グラフィック回路８を介して書込み読出し回路１１へ送出される。
【００１９】
これにより、上記入力部４により入力された線分２１ａ，２１ｂ及び補助線２２ａ，２２ｂの線分情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図２に示すように、断層像２０及び心臓１９の画像上に重ねて表示される。このとき、上記のように表示される線分２１ａ，２１ｂ及び補助線２２ａ，２２ｂは表示画面１８に対して固定された位置に表示されるが、断層像２０上における心臓１９の画像はその収縮、膨張運動に従って動いて表示される。
【００２０】
一方、上記ＤＳＣ３からの画像データは、臓器容積演算部９内の２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂに入力され、書込み読出し回路１１の制御により各フレームメモリ１０ａ，１０ｂに１フレーム分の画像データが交互に格納される。その後、上記書込み読出し回路１１の制御により各フレームメモリ１０ａ，１０ｂ内の画像データが読み出されるが、この場合、上記入力部４により入力されグラフィック回路８を介して得られた線分２１ａ，２１ｂの情報に基づいて、各線分２１ａ，２１ｂのそれぞれの方向に沿った画像データが読み出される。すなわち、上記線分２１ａ，２１ｂを決定するアドレスに基づいて各フレームメモリ１０ａ，１０ｂの画素データが読み出される。
【００２１】
次に、このように読み出された各フレームメモリ１０ａ，１０ｂからの画素データはマルチプレクサ１２に入力され、このマルチプレクサ１２によって切り換えられた各フレーム画像毎の各線分２１ａ，２１ｂに沿った画像データが順次出力される。図３は、１フレーム画像に対して各線分２１ａ，２１ｂに沿って得られる画像データを示す説明図である。図２において、線分２１ａに沿った画像データとしては図３（ａ）に示す輝度情報が得られ、線分２１ｂに沿った画像データとしては図３（ｂ）に示す輝度情報が得られる。
【００２２】
次に、上記のように得られた各線分２１ａ，２１ｂに沿った画像データは、順次スムージング回路１３に入力され、このスムージング回路１３によって各線分２１ａ，２１ｂに沿って平滑化される。この平滑化の方法としては、図４（ａ）に拡大して示すようにノイズが乗った輝度情報の波形の各エッジの最高部を連結する方法、同じく図４（ｂ）に示すように上記波形の各エッジの最低部を連結する方法、同じく図４（ｃ）に示すように上記波形の各エッジの最高部と最低部の中間を連結する方法、同じく図４（ｄ）に示すように上記波形の各エッジの最高部と最低部の間の移動平均処理法によって連結する方法等があり、これらのいずれかが適用される。このようなスムージング回路１３による平滑化により、図５（ａ）に示す平滑化する前の画像データ（例えば図３（ａ）に示す線分２１ａに沿った画像データ）に対し、平滑化後は図５（ｂ）に示すように極めて滑らかな曲線の画像データとなる。
【００２３】
その後、上記スムージング回路１３で平滑化された画像データは、シフトレジスタ１４に入力され、このシフトレジスタ１４で例えば５番地分の画素データ(輝度値）が順次保持される。このとき、例えば図５（ｂ）に示す平滑化された画素データについて、図上で左側から右側にかけて順次５画素分ずつの輝度値（波高値）が保持され、それらの輝度値は一括して順次輝度傾斜演算回路１５に入力される。
【００２４】
この輝度傾斜演算回路１５では、上記入力された五つの輝度値からそれらの経時的変化度合いを検出し、これにより図５（ｂ）の波形における極大値、すなわち単調増加から単調減少への変化点の値を求めるようになっている。この場合、図５（ｂ）に示す波形では、極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4が検出されることとなる。ここで、極大値Ｐ1，Ｐ4は、図２に示す線分２１ａ上で心臓の心室の外壁の位置を示し、極大値Ｐ2，Ｐ3は、上記線分２１ａ上で心臓の心室の内壁の位置を示している。そして、これら各極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4におけるフレームメモリ１０ａ，１０ｂのアドレスを検出し、それらの情報は判定回路１６へ入力される。
【００２５】
この判定回路１６では、上記入力された各極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4に基づいて臓器の境界を判定する。ここでは、上記各極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4のアドレスのうち、例えば極大値Ｐ2，Ｐ3のアドレスが選択される。その理由は、図２の実施例では、心臓１９の心室の内壁の検知に基づいて該心室の容積を求めようとしているからである。したがって、心臓１９の心室の外壁をも含んだ容積を求めようとする場合には、極大値Ｐ1，Ｐ4のアドレスが選択されることとなる。この場合の例えば内壁又は外壁の選択は、入力部４からの指定によって行う。上記臓器の境界の判定による極大値Ｐ2，Ｐ3のアドレスは、演算回路１７へ送られる。
【００２６】
この演算回路１７では、入力した極大値Ｐ2，Ｐ3のアドレスに基づいて、図６に示す線分２１ａ上で心臓１９の心室の内壁間の線分長２ａ′が演算される。また、これと略直交する他の線分２１ｂ上での心室の内壁間の線分長２ｂ′も、該線分２１ｂ上の画像データについて上記と同様にして求めた極大値Ｐ2′，Ｐ3′のアドレスに基づいて演算される。ここで、上記線分２１ａは、心臓１９を楕円に見立てた場合の長軸を指定した補助線２２ａと角度θで交わり、他の線分２１ｂも、心臓１９を楕円に見立てた場合の短軸を指定した補助線２２ｂと角度θで交わっているものとする。そして、上記長軸の線分長を２ａとし、短軸の線分長を２ｂとすると、長軸の半径ａ及び短軸の半径ｂは、それぞれ次のような関数で表される。
【００２７】
ａ＝ｆ(ａ′，ｂ′，θ)
ｂ＝ｇ(ａ′，ｂ′，θ)
【００２８】
このような関数を用いて、上記線分長２ａ′，２ｂ′の実測値に基づいて、心臓１９を楕円に見立てた場合の長軸の半径ａ及び短軸の半径ｂが求まると、演算回路１７により、楕円を用いた体積求積法によって心臓１９の容積Ｖが次の式（１）により近似的に演算される。
Ｖ＝（４／３）πａｂ2 …（１）
ここで、（４／３）πを定数ｋとおくと、式（１）は
Ｖ＝ｋａｂ2 …（２）
となる。このとき、図６の例のように、補助線２２ａ上の臓器（１９）の境界が表示されておらず、該臓器の容積算出を行うための楕円の長軸（形状上の特徴）が検出できない場合でも、線分２１ａ，２１ｂの線分長２ａ′，２ｂ′、及び該線分２１ａ，２１ｂと補助線２２ａ，２２ｂとのなす角度θの情報に基づいて楕円体の容積計算を行うことができる。
【００２９】
このように演算された心臓１９の容積Ｖの値は、演算回路１７からグラフィック回路８を介してグラフィック表示部５へ入力される。このグラフィック表示部５では、上記臓器容積Ｖの値を示す数字が選択され、その数字情報が合成回路６を介して画像表示装置７の表示画面１８に表示される。このとき、臓器容積Ｖの算出を行うために、図６に示すように、断層像２０の表示画像上で該臓器（１９）の形状上の特徴を示す補助線２２ａ，２２ｂを用いて演算を行うことから、表示画像上で該臓器（１９）の境界が一部分表示されていない場合でも、信頼性のある正確な値を演算することができる。また、上記臓器容積Ｖの算出は、臓器がその大きさを変えてもそれに応じて追随できることから、例えば心臓のように動きのある臓器を対象としても正確な演算ができる。
【００３０】
また、グラフィック回路８は、上記演算回路１７で演算された心臓１９の容積Ｖの値を入力して、時間変化に応じた容積値の変化を示すグラフを作成する。このグラフの情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図７に示すように、表示画面１８に容積値の時間経過に伴う変化波形２３として表示される。このとき、上記表示画面１８上には、診断部位の断層像２０と共に上記変化波形２３が表示される。このように、臓器の容積の変化を時間経過に伴う変化波形２３として表示することから、その変化波形は信頼性のある正確なものとなると共に、該臓器の動きの変化を一目瞭然に把握することができる。
【００３１】
さらに、上記演算回路１７は、上記演算した心臓１９の容積Ｖの値を時間ｔで微分し、その時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔを求める。そして、グラフィック回路８は、上記演算された容積変化率ｄＶ／ｄｔを入力して、時間経過に伴う容積変化率の波形を示すグラフを作成する。このグラフの情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図７に示すように、表示画面１８に時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔの波形２４として、診断部位の断層像２０と共に表示される。このように、臓器の容積の変化を時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔの波形２４として表示することから、時間経過に伴う容積変化率の変化を一目瞭然に把握できると共に、臓器の微妙な動きも観察することができる。
【００３２】
さらにまた、上記演算回路１７は、図６に示す心臓１９の境界部において終端を有する線分長の時間に対する長さ変化から該心臓１９の収縮、膨張の際の速度を演算し、さらにその速度の時間に対する変化から加速度を求める。そして、この加速度の値に適当な質量を乗算することによって、上記線分に相当する箇所の圧力が算出される。グラフィック回路８は、上記演算された圧力の値を入力して時間経過に伴う圧力変化の波形を示すグラフを作成する。このグラフの情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図７に示すように、表示画面１８に時間経過に伴う圧力変化の波形２５として、診断部位の断層像２０と共に表示される。
【００３３】
なお、図６に示す臓器容積の演算の説明においては、画素データの極値を臓器の境界と判定するものとしたが、これに限らず、上記極値の近傍点を臓器の境界と判定してもよい。また、上記の例では、指定した線分２１ａ，２１ｂと、補助線２２ａ，２２ｂとが一致せず、これらの線分間に角度θを有するものとしたが、これに限らず、上記線分２１ａ，２１ｂと、補助線２２ａ，２２ｂとがそれぞれ一致（θ＝０）していてもよい。すなわち、指定した線分２１ａ，２１ｂと補助線２２ａ，２２ｂとの間の角度θを用いて線分ａ，ｂを算出し、臓器の容積が算出できればよい。さらに、上記の例では、２本の線分２１ａ，２１ｂを指定したが、３本以上の線分を指定してもよい。さらにまた、上記の例では、指定した線分２１ａ，２１ｂは、探触子１からの超音波ビームの方向と一致せず、該超音波ビームの方向に対して角度を有するものであるが、これに限らず、超音波ビームの方向と一致させて線分２１ａ，２１ｂを指定してもよい。なお、図６の例では、臓器として常に大きさが変化する心臓を対象としたが、これに限定されることなく、大きさが全く変化しない臓器を対象としてもよい。
【００３４】
図８は、図１に示す実施形態の変形例を示す要部のブロック図である。この変形例は、図１に示す臓器容積演算部９のブロック構成のうち、２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂと、書込み読出し回路１１と、マルチプレクサ１２とから成る部分を、次のように構成したものである。すなわち、上記フレームメモリ１０ａを１次元メモリから成る複数個のラインメモリ群２６ａ，２６ｂ，…，２６ｎで構成し、フレームメモリ１０ｂを同じく１次元メモリから成る複数個のラインメモリ群２７ａ，２７ｂ，…，２７ｎで構成している。また、上記書込み読出し回路１１を、上記ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎへのデータの書込み読出しを制御するメモリアドレス制御回路２８で構成している。さらに、上記マルチプレクサ１２を、一方のラインメモリ群２６ａ〜２６ｎの個々のメモリを切り換える切換器２９と、他方のラインメモリ群２７ａ〜２７ｎの個々のメモリを切り換える切換器３０と、上記切換器２９，３０からのデータを切り換える切換部３１とで構成している。
【００３５】
そして、ＤＳＣ３からの画像データは、メモリアドレス制御回路２８の制御によって各ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎにそれぞれ入力される。ここで、各ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎは、それぞれ１フレームに対応しており、１フレーム分の画像データが交互に格納されるようになっている。その後、各ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎの各ラインメモリの画素データは、上記メモリアドレス制御回路２８の制御によって読み出されると共に切換器２９，３０で切り換えられ、且つ切換部３１を介して順次スムージング回路１３へ送られる。以後の動作は、図１の場合と全く同様である。
【００３６】
図９は本発明の他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図１に示すグラフィック表示部５に対して、心電検出部３２を接続し、この心電検出部３２で検出した心電波形を画像表示装置７に表示すると共に、該心電波形の時間経過に対応させて前述のように求めた臓器容積の演算値の時間経過に伴う変化波形又はその演算値を時間で微分して求められる容積変化率の波形を画像表示するようにしたものである。
【００３７】
上記心電検出部３２は、被検体の心電波形を検出するもので、該被検体の手や足に心電電極（ＥＣＧ電極）３３を取り付けてこの心電電極３３からの信号を取り込んで心電波形を検出するようになっている。そして、心電検出部３２からの検出信号はグラフィック回路８へ入力し、このグラフィック回路８で心電波形図が作成されるようになっている。グラフィック回路８から出力された心電波形図のデータは、この実施例で設けられたスクロールメモリ３４に入力され、その後合成回路６を介して画像表示装置７へ出力される。そして、図１０に示すように、画像表示面１８に断層像２０と共に心電波形３５が表示されるようになっており、且つ上記断層像２０の心臓１９の動きに対応してスクロールされるようになっている。なお、上記心電波形３５には、いわゆるＲ波の位置が示されている。
【００３８】
さらに、図９において、超音波送受信部２とＤＳＣ３との間に、シネメモリ３６が介在されている。このシネメモリ３６は、探触子１から打ち出される各超音波ビーム毎の反射エコー信号（超音波ラインデータ）を順次格納してこれをフレーム毎に繰り返すものであり、次段のＤＳＣ３へのデータ出力のためのバッファメモリの機能をも有したものとなっている。そして、上記心電電極３３からの出力に基づいて心電波形３５をも表示する場合には、その時間的対応がとれるようになっており、その時間に相当する情報は上記心電検出部３２へ出力されるようになっている。
【００３９】
このような状態で、図７の実施例で作成表示される臓器に関する各波形２３，２４，２５は、グラフィック回路８によって、図１０に示すように心電波形３５と時間的にそれぞれ対応付けられて同時に表示される。すなわち、画像表示装置７の表示画面１８の左側の半分領域には断層像２０が表示され、右側の半分領域には例えば下から順に、心電波形３５、時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔの波形２４、容積の時間経過に伴う変化波形２３、時間経過に伴う圧力変化の波形２５が表示される。このとき、上記各波形２３，２４，２５は、断層像２０の心臓１９の動きに対応してスクロールされるようになっている。
【００４０】
図１１は、図１０に示す画像表示の他の例を示す説明図である。この例は、上述の図１０において、心電波形３５と、上記臓器に関する各波形２３，２４，２５との時間的対応が容易にわかるようにするため、心時相を示すライン３７を同時に表示するようにしたものである。この心時相を示すライン３７は、例えば心電波形３５上のＲ波の位置を基準としてその手前又は後方の所定時相の位置に設定されたもので、その設定は図９に示す入力部４の操作によって任意の時相点に設定される。このように、臓器に関する各波形２３，２４，２５を心電波形３５と時間的に対応づけて表示することにより、該心電波形３５との関係から臓器としての例えば心臓１９の動きをより明確に分析することができるようになる。
【００４１】
なお、図７及び図１０並びに図１１では、臓器に関する各波形２３，２４，２５を総て表示するものとしたが、これに限らず、何れか一つの波形を表示するだけでもよい。また、以上の説明では、探触子１としてセクタ走査型探触子を示したが、本発明はこれに限らず、リニア走査型探触子を用いてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、画素情報演算手段で、入力部及びグラフィック表示部により心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓を横切って指定された第１の線分とこの第１の線分の略中央部を交点として直交した第２の線分上における画素情報について該画素情報の変化度合いを検知し、判定手段により、上記画素情報演算手段で検知した画素情報の変化度合いに基づいて上記心臓の境界を判定し、上記判定手段で判定された情報が入力された演算手段により、上記第１の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長及び第２の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長並びに上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、該長軸に直交する短軸を示す補助線とのなす角度に基づいて上記心臓の容積を演算することができる。この場合、従来のように入力部で心臓のおおまかな形状を手動操作で入力したり、心臓の形状をトレースしたりしないので、操作者の個人差の影響により最終的に算出される心臓の容積が不正確になることを防止できる。したがって、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の容積を正確に計測することができる。このことから、心臓の容積の計測結果の信頼性を向上することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、上記入力部及びグラフィック表示部により、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の形状上の特徴を示す補助線の情報を入力することにより、心臓が断層像の表示領域の隅部に位置するなどしてその形状が欠けている場合でも、心臓を横切って指定された第１の線分及び第２の線分の線分長、及び上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、短軸を示す補助線とのなす角度の情報に基づいて該心臓の容積計算を行うことができる。
【００４３】
また、請求項３に係る発明によれば、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値又はその演算値の時間経過に伴う変化波形を画像表示装置に表示することができる。
【００４４】
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値を時間で微分して容積変化率を求め、時間経過に伴う容積変化率の波形として画像表示装置に表示するようにしたものにおいては、時間経過に伴う容積変化率の変化を一目瞭然に把握できると共に、臓器の微妙な動きも観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】画像表示装置の表示画面における臓器及び指定された線分並びに補助線の表示状態を示す説明図である。
【図３】１フレーム画像に対して上記指定された線分に沿って得られる画像データを示す説明図である。
【図４】上記指定された線分に沿って得られた画像データを平滑化するいくつかの方法を示す説明図である。
【図５】上記画像データの平滑化において、平滑化する前の画像データと平滑化後の画像データとを示す説明図である。
【図６】演算回路により、楕円を用いた体積求積法によって例えば心臓の容積を近似的に演算する状態を示す説明図である。
【図７】画像表示装置の表示画面における断層像及び臓器容積の時間経過に伴う変化波形を表示する状態を示す説明図である。
【図８】図１に示す実施形態の変形例を示す要部のブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】図９の実施形態における断層像及び臓器容積の時間経過に伴う変化波形を表示する状態を示す説明図である。
【図１１】図１０に示す画像表示の他の例を示す説明図である。
【図１２】従来例の超音波診断装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…探触子
２…超音波送受信装置
３…ＤＳＣ
４…入力部
５…グラフィック表示部
６…合成回路
７…画像表示装置
８…グラフィック回路
９…臓器容積演算部
１８…表示画面
１９…心臓
２０…断層像
２１ａ，２１ｂ…指定された線分
２２ａ，２２ｂ…補助線
２３…容積値の時間経過に伴う変化波形
２４…時間経過に伴う容積変化率の波形
２５…時間経過に伴う圧力変化の波形
３２…心電検出部
３３…心電電極
３４…スクロールメモリ
３５…心電波形
３６…シネメモリ
３７…心時相を示すライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について超音波画像を得て画像表示する超音波診断装置に関し、特に、目的とする臓器を含む断層像の表示画像上で該臓器の容積を正確に計測することができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波診断装置は、図１２に示すように、被検体内に超音波を送受信する探触子１と、この探触子１を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音波送受信部２と、この超音波送受信部２からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するディジタルスキャンコンバータ（以下「ＤＳＣ」という）３と、表示画像面に対し任意の線分を手動操作で入力する入力部４と、この入力部４で入力された線分情報を画像表示するためのグラフィック表示部５と、上記ＤＳＣ３とグラフィック表示部５からの画像情報を合成する合成回路６と、この合成回路６からの画像信号を表示する画像表示装置７とを有して成っていた。なお、符号８は、上記入力部４で入力された線分情報をグラフィック表示部５へ送るためのグラフィック回路を示している。そして、探触子１で被検体内に超音波を送受信し、該探触子１で受信した反射エコー信号を超音波送受信部２及びＤＳＣ３により信号処理し、得られた断層像を画像表示装置７に表示していた。
【０００３】
このような状態で、診断部位の臓器、例えば心臓についてその容積を求めるには、上記表示された断層像内の心臓の画像について、入力部４のトラックボール又はマウス等を用いてその心臓のおおまかな形状を手動操作で入力し、グラフィック回路８及びグラフィック表示部５、合成回路６の処理を経て画像表示装置７に断層像と共に心臓の形状を表示する。次に、この表示された画像を基に、上記と同じく入力部４を用いて心臓の形状をトレースする。そして、この断層像及び心臓の形状に基づいて、例えば超音波ビーム方向に一致した仮想の線分と上記心臓の形状の輪郭との交点位置をそれぞれ求め、これらの交点位置間の距離を計測すると共に、この計測した距離から上記心臓の容積を算出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波診断装置における表示画像上での臓器容積の計測においては、表示された断層像内の例えば心臓等の臓器の画像について、入力部４のトラックボール又はマウス等を用いてその臓器のおおまかな形状を手動操作で入力すると共に、その臓器の形状をトレースしていたので、上記臓器の形状の入力やトレースの操作において装置の操作者の個人差が影響して、最終的に算出する臓器の容積が不正確となることがあった。したがって、臓器容積の計測結果が信頼性に乏しいことがあった。また、目的とする臓器が断層像の表示領域の隅部に位置してその形状が欠けている場合や、被検体内に送受信した超音波が例えば肋骨に邪魔されてその臓器の形状が一部欠けている場合は、当該臓器の全体形状をトレースすることができず、臓器の容積の計算が十分にできないことがあった。したがって、所要の診断ができないことがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、目的とする臓器を含む断層像の表示画像上で該臓器の容積を正確に計測することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するディジタルスキャンコンバータと、表示画像面に対し任意の線分を入力する入力部と、この入力部で入力された線分情報を画像表示のために処理するグラフィック表示部と、上記ディジタルスキャンコンバータとグラフィック表示部からの画像情報を合成する合成回路と、この合成回路からの画像信号を表示する画像表示装置とを有して成る超音波診断装置において、上記入力部及びグラフィック表示部により心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓を横切って指定された第１の線分とこの第１の線分の略中央部を交点として直交した第２の線分上における画素情報について該画素情報の変化度合いを検知する画素情報演算手段と、上記画素情報演算手段で検知した画素情報の変化度合いに基づいて上記心臓の境界を判定する判定手段と、上記判定手段で判定された情報が入力され、上記第１の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長及び第２の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長並びに上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、該長軸に直交する短軸を示す補助線とのなす角度に基づいて上記心臓の容積を演算する演算手段と、を備えたものである。
また、上記入力部及びグラフィック表示部により、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の形状上の特徴を示す補助線の情報を入力するものである。
【０００７】
また、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値又はその演算値の時間経過に伴う変化波形を画像表示装置に表示するようにしたものである。
【０００８】
さらに、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値を時間で微分して容積変化率を求め、時間経過に伴う容積変化率の波形として画像表示装置に表示するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による超音波診断装置の実施の形態を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体内の診断部位について超音波画像を得て画像表示するもので、図１に示すように、探触子１と、超音波送受信部２と、ディジタルスキャンコンバータ（以下「ＤＳＣ」という）３と、入力部４と、グラフィック表示部５と、合成回路６と、画像表示装置７とを有して成り、さらに臓器容積演算部９を備えて成る。
【００１０】
上記探触子１は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送信及び受信するもので、図示省略したがその中には、超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する振動子が内蔵され、例えばセクタ走査型探触子に形成されている。超音波送受信部２は、上記探触子１を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅するもので、図示省略したがその中には、該探触子１に送波パルスを送って内蔵の振動子から超音波を発生させる送波回路と、上記振動子１で受信した反射エコー信号を増幅する受信増幅器と、それらの制御回路とを有して成る。ＤＳＣ３は、上記超音波送受信部２からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するもので、該超音波送受信部２内のＡ／Ｄ変換器でディジタル化された超音波情報を超音波ビームの１走査線又は複数の走査線毎に内蔵のラインメモリに書き込んで断層像（Ｂモード像）の画像データを形成するようになっている。
【００１１】
入力部４は、後述の画像表示装置７に表示された画像面に対し任意の線分を手動操作で入力するもので、例えばトラックボール又はマウス等から成る。グラフィック表示部５は、上記入力部４で入力された線分情報を画像表示のために処理するもので、グラフィック回路８を介して上記線分情報を取り込むようになっている。合成回路６は、上記ＤＳＣ３とグラフィック表示部５からの画像情報を合成するもので、ＤＳＣ３からの断層像情報とグラフィック表示部５からの線分情報とを重畳するようになっている。そして、画像表示装置７は、上記合成回路６からの画像信号を入力して画像として表示するもので、例えばＣＲＴ等から成る。
【００１２】
ここで、本発明においては、上記ＤＳＣ３からの画像情報を取り込んで動作する臓器容積演算部９が設けられている。この臓器容積演算部９は、上記入力部４及びグラフィック表示部５により臓器たとえば心臓を含む断層像の表示画像上で該臓器を横切って指定された複数の線分上における画素情報を読み出し、この画素情報を上記線分に沿って平滑化させ、この平滑化された線分上の画素情報を該線分方向に沿って順次読み出すと共にこの読み出された画素情報の変化度合いを検知し、この検知した画素情報の変化度合いやその変化の極値に基づいて臓器の境界を判定し、この判定された該臓器の境界に基づいてその臓器の容積を演算するもので、図１に示すように、２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂと、書込み読出し回路１１と、マルチプレクサ１２と、スムージング回路１３と、シフトレジスタ１４と、輝度傾斜演算回路１５と、判定回路１６と、演算回路１７とを備えて成る。
【００１３】
上記２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂは、上記ＤＳＣ３からの画像データを入力して交互に格納するもので、それぞれ２次元メモリから成り、例えば第１のフレームメモリ１０ａに１フレーム分の画像データが格納された後に、次の１フレーム分の画像データは第２のフレームメモリ１０ｂに格納され、さらにその次の１フレーム分の画像データは第１のフレームメモリ１０ａに格納されるというように、交互に格納が繰り返されるようになっている。書込み読出し回路１１は、上記各フレームメモリ１０ａ，１０ｂへの画像データの書き込み及び読み出しを制御するもので、読み出しの制御の場合は、前記グラフィック回路８を介して得られる入力部６で入力された例えば複数の線分情報に基づいて、各線分のそれぞれの方向に沿った画像データが読み出されるようになっている。すなわち、上記各線分を決定するアドレスに基づいて各フレームメモリ１０ａ，１０ｂの画素データを読み出すようになっている。マルチプレクサ１２は、上記各フレームメモリ１０ａ，１０ｂから読み出した画像データを入力し、各フレーム画像ごとに切り換えて順次出力するものである。
【００１４】
そして、上記２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂと書込み読出し回路１１とマルチプレクサ１２とで、前記入力部４及びグラフィック表示部５により臓器を含む断層像の表示画像上で該臓器を横切って指定された複数の線分上における画素情報を読み出す手段が構成されている。
【００１５】
スムージング回路１３は、上記マルチプレクサ１２から出力される画像データを入力し、上記複数の線分上における画素情報を該線分に沿って平滑化させるもので、この平滑化の方法については後述する。シフトレジスタ１４は、上記スムージング回路１３で平滑化された画像データを入力して一時記憶するもので、例えば図１においては５番地分の画素データ（輝度値）を順次保持するようになっている。輝度傾斜演算回路１５は、上記シフトレジスタ１４で保持された画素データを入力し、上記平滑化された線分上の画素情報を該線分方向に沿って順次読み出すと共にこの読み出された画素情報（輝度値）の変化度合いを検知する画素情報演算手段となるもので、例えば入力された五つの輝度値からそれらの経時的変化度合いを検出し、その変化の極大値すなわち単調増加から単調減少への変化点の値を求めるようになっている。
【００１６】
また、判定回路１６は、上記輝度傾斜演算回路１５で検知した画素情報の変化度合いやその変化の極値に基づいて臓器の境界を判定する判定手段となるものである。さらに、演算回路１７は、上記判定回路１６で判定された該臓器の境界に基づいてその臓器の容積を演算する演算手段となるものである。
【００１７】
次に、このように構成された本発明の超音波診断装置の動作について、図２〜図７を参照して説明する。まず、図１において、探触子１と、超音波送受信部２と、ＤＳＣ３と、合成回路６と、画像表示装置７とを備えて成る通常の超音波診断装置の構成と動作により、図２に示すように、画像表示装置７の表示画面１８には、診断部位の臓器たとえば心臓１９を含む断層像（Ｂモード像）２０が表示される。
【００１８】
この状態で、上記表示画面１８に表示された断層像２０及び心臓１９の画像を観察しながら、図１に示す入力部４を手動操作してその画像上で心臓１９を横切って指定された例えば２本の線分２１ａ，２１ｂを入力し、及び上記心臓１９を楕円に見立てた場合の長軸、短軸をそれぞれ指定する補助線２２ａ，２２ｂを入力する。なお、この補助線２２ａ，２２ｂは、臓器の形状上の特徴を示す補助線である。また、上記２本の線分２１ａ，２１ｂは略直交した状態で入力され、各線分２１ａ，２１ｂが心臓１９の輪郭と必ず交わるようにされている。そして、上記線分２１ａ，２１ｂ及び補助線２２ａ，２２ｂの線分情報は、図１に示すグラフィック回路８を介して臓器容積演算部９内の書込み読出し回路１１へ送出される。このとき、上記線分２１ａ，２１ｂと補助線２２ａ，２２ｂとのなす角度の情報も、上記グラフィック回路８を介して書込み読出し回路１１へ送出される。
【００１９】
これにより、上記入力部４により入力された線分２１ａ，２１ｂ及び補助線２２ａ，２２ｂの線分情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図２に示すように、断層像２０及び心臓１９の画像上に重ねて表示される。このとき、上記のように表示される線分２１ａ，２１ｂ及び補助線２２ａ，２２ｂは表示画面１８に対して固定された位置に表示されるが、断層像２０上における心臓１９の画像はその収縮、膨張運動に従って動いて表示される。
【００２０】
一方、上記ＤＳＣ３からの画像データは、臓器容積演算部９内の２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂに入力され、書込み読出し回路１１の制御により各フレームメモリ１０ａ，１０ｂに１フレーム分の画像データが交互に格納される。その後、上記書込み読出し回路１１の制御により各フレームメモリ１０ａ，１０ｂ内の画像データが読み出されるが、この場合、上記入力部４により入力されグラフィック回路８を介して得られた線分２１ａ，２１ｂの情報に基づいて、各線分２１ａ，２１ｂのそれぞれの方向に沿った画像データが読み出される。すなわち、上記線分２１ａ，２１ｂを決定するアドレスに基づいて各フレームメモリ１０ａ，１０ｂの画素データが読み出される。
【００２１】
次に、このように読み出された各フレームメモリ１０ａ，１０ｂからの画素データはマルチプレクサ１２に入力され、このマルチプレクサ１２によって切り換えられた各フレーム画像毎の各線分２１ａ，２１ｂに沿った画像データが順次出力される。図３は、１フレーム画像に対して各線分２１ａ，２１ｂに沿って得られる画像データを示す説明図である。図２において、線分２１ａに沿った画像データとしては図３（ａ）に示す輝度情報が得られ、線分２１ｂに沿った画像データとしては図３（ｂ）に示す輝度情報が得られる。
【００２２】
次に、上記のように得られた各線分２１ａ，２１ｂに沿った画像データは、順次スムージング回路１３に入力され、このスムージング回路１３によって各線分２１ａ，２１ｂに沿って平滑化される。この平滑化の方法としては、図４（ａ）に拡大して示すようにノイズが乗った輝度情報の波形の各エッジの最高部を連結する方法、同じく図４（ｂ）に示すように上記波形の各エッジの最低部を連結する方法、同じく図４（ｃ）に示すように上記波形の各エッジの最高部と最低部の中間を連結する方法、同じく図４（ｄ）に示すように上記波形の各エッジの最高部と最低部の間の移動平均処理法によって連結する方法等があり、これらのいずれかが適用される。このようなスムージング回路１３による平滑化により、図５（ａ）に示す平滑化する前の画像データ（例えば図３（ａ）に示す線分２１ａに沿った画像データ）に対し、平滑化後は図５（ｂ）に示すように極めて滑らかな曲線の画像データとなる。
【００２３】
その後、上記スムージング回路１３で平滑化された画像データは、シフトレジスタ１４に入力され、このシフトレジスタ１４で例えば５番地分の画素データ(輝度値）が順次保持される。このとき、例えば図５（ｂ）に示す平滑化された画素データについて、図上で左側から右側にかけて順次５画素分ずつの輝度値（波高値）が保持され、それらの輝度値は一括して順次輝度傾斜演算回路１５に入力される。
【００２４】
この輝度傾斜演算回路１５では、上記入力された五つの輝度値からそれらの経時的変化度合いを検出し、これにより図５（ｂ）の波形における極大値、すなわち単調増加から単調減少への変化点の値を求めるようになっている。この場合、図５（ｂ）に示す波形では、極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4が検出されることとなる。ここで、極大値Ｐ1，Ｐ4は、図２に示す線分２１ａ上で心臓の心室の外壁の位置を示し、極大値Ｐ2，Ｐ3は、上記線分２１ａ上で心臓の心室の内壁の位置を示している。そして、これら各極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4におけるフレームメモリ１０ａ，１０ｂのアドレスを検出し、それらの情報は判定回路１６へ入力される。
【００２５】
この判定回路１６では、上記入力された各極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4に基づいて臓器の境界を判定する。ここでは、上記各極大値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4のアドレスのうち、例えば極大値Ｐ2，Ｐ3のアドレスが選択される。その理由は、図２の実施例では、心臓１９の心室の内壁の検知に基づいて該心室の容積を求めようとしているからである。したがって、心臓１９の心室の外壁をも含んだ容積を求めようとする場合には、極大値Ｐ1，Ｐ4のアドレスが選択されることとなる。この場合の例えば内壁又は外壁の選択は、入力部４からの指定によって行う。上記臓器の境界の判定による極大値Ｐ2，Ｐ3のアドレスは、演算回路１７へ送られる。
【００２６】
この演算回路１７では、入力した極大値Ｐ2，Ｐ3のアドレスに基づいて、図６に示す線分２１ａ上で心臓１９の心室の内壁間の線分長２ａ′が演算される。また、これと略直交する他の線分２１ｂ上での心室の内壁間の線分長２ｂ′も、該線分２１ｂ上の画像データについて上記と同様にして求めた極大値Ｐ2′，Ｐ3′のアドレスに基づいて演算される。ここで、上記線分２１ａは、心臓１９を楕円に見立てた場合の長軸を指定した補助線２２ａと角度θで交わり、他の線分２１ｂも、心臓１９を楕円に見立てた場合の短軸を指定した補助線２２ｂと角度θで交わっているものとする。そして、上記長軸の線分長を２ａとし、短軸の線分長を２ｂとすると、長軸の半径ａ及び短軸の半径ｂは、それぞれ次のような関数で表される。
【００２７】
ａ＝ｆ(ａ′，ｂ′，θ)
ｂ＝ｇ(ａ′，ｂ′，θ)
【００２８】
このような関数を用いて、上記線分長２ａ′，２ｂ′の実測値に基づいて、心臓１９を楕円に見立てた場合の長軸の半径ａ及び短軸の半径ｂが求まると、演算回路１７により、楕円を用いた体積求積法によって心臓１９の容積Ｖが次の式（１）により近似的に演算される。
Ｖ＝（４／３）πａｂ2 …（１）
ここで、（４／３）πを定数ｋとおくと、式（１）は
Ｖ＝ｋａｂ2 …（２）
となる。このとき、図６の例のように、補助線２２ａ上の臓器（１９）の境界が表示されておらず、該臓器の容積算出を行うための楕円の長軸（形状上の特徴）が検出できない場合でも、線分２１ａ，２１ｂの線分長２ａ′，２ｂ′、及び該線分２１ａ，２１ｂと補助線２２ａ，２２ｂとのなす角度θの情報に基づいて楕円体の容積計算を行うことができる。
【００２９】
このように演算された心臓１９の容積Ｖの値は、演算回路１７からグラフィック回路８を介してグラフィック表示部５へ入力される。このグラフィック表示部５では、上記臓器容積Ｖの値を示す数字が選択され、その数字情報が合成回路６を介して画像表示装置７の表示画面１８に表示される。このとき、臓器容積Ｖの算出を行うために、図６に示すように、断層像２０の表示画像上で該臓器（１９）の形状上の特徴を示す補助線２２ａ，２２ｂを用いて演算を行うことから、表示画像上で該臓器（１９）の境界が一部分表示されていない場合でも、信頼性のある正確な値を演算することができる。また、上記臓器容積Ｖの算出は、臓器がその大きさを変えてもそれに応じて追随できることから、例えば心臓のように動きのある臓器を対象としても正確な演算ができる。
【００３０】
また、グラフィック回路８は、上記演算回路１７で演算された心臓１９の容積Ｖの値を入力して、時間変化に応じた容積値の変化を示すグラフを作成する。このグラフの情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図７に示すように、表示画面１８に容積値の時間経過に伴う変化波形２３として表示される。このとき、上記表示画面１８上には、診断部位の断層像２０と共に上記変化波形２３が表示される。このように、臓器の容積の変化を時間経過に伴う変化波形２３として表示することから、その変化波形は信頼性のある正確なものとなると共に、該臓器の動きの変化を一目瞭然に把握することができる。
【００３１】
さらに、上記演算回路１７は、上記演算した心臓１９の容積Ｖの値を時間ｔで微分し、その時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔを求める。そして、グラフィック回路８は、上記演算された容積変化率ｄＶ／ｄｔを入力して、時間経過に伴う容積変化率の波形を示すグラフを作成する。このグラフの情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図７に示すように、表示画面１８に時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔの波形２４として、診断部位の断層像２０と共に表示される。このように、臓器の容積の変化を時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔの波形２４として表示することから、時間経過に伴う容積変化率の変化を一目瞭然に把握できると共に、臓器の微妙な動きも観察することができる。
【００３２】
さらにまた、上記演算回路１７は、図６に示す心臓１９の境界部において終端を有する線分長の時間に対する長さ変化から該心臓１９の収縮、膨張の際の速度を演算し、さらにその速度の時間に対する変化から加速度を求める。そして、この加速度の値に適当な質量を乗算することによって、上記線分に相当する箇所の圧力が算出される。グラフィック回路８は、上記演算された圧力の値を入力して時間経過に伴う圧力変化の波形を示すグラフを作成する。このグラフの情報は、グラフィック表示部５及び合成回路６を介して画像表示装置７へ送られ、図７に示すように、表示画面１８に時間経過に伴う圧力変化の波形２５として、診断部位の断層像２０と共に表示される。
【００３３】
なお、図６に示す臓器容積の演算の説明においては、画素データの極値を臓器の境界と判定するものとしたが、これに限らず、上記極値の近傍点を臓器の境界と判定してもよい。また、上記の例では、指定した線分２１ａ，２１ｂと、補助線２２ａ，２２ｂとが一致せず、これらの線分間に角度θを有するものとしたが、これに限らず、上記線分２１ａ，２１ｂと、補助線２２ａ，２２ｂとがそれぞれ一致（θ＝０）していてもよい。すなわち、指定した線分２１ａ，２１ｂと補助線２２ａ，２２ｂとの間の角度θを用いて線分ａ，ｂを算出し、臓器の容積が算出できればよい。さらに、上記の例では、２本の線分２１ａ，２１ｂを指定したが、３本以上の線分を指定してもよい。さらにまた、上記の例では、指定した線分２１ａ，２１ｂは、探触子１からの超音波ビームの方向と一致せず、該超音波ビームの方向に対して角度を有するものであるが、これに限らず、超音波ビームの方向と一致させて線分２１ａ，２１ｂを指定してもよい。なお、図６の例では、臓器として常に大きさが変化する心臓を対象としたが、これに限定されることなく、大きさが全く変化しない臓器を対象としてもよい。
【００３４】
図８は、図１に示す実施形態の変形例を示す要部のブロック図である。この変形例は、図１に示す臓器容積演算部９のブロック構成のうち、２個のフレームメモリ１０ａ，１０ｂと、書込み読出し回路１１と、マルチプレクサ１２とから成る部分を、次のように構成したものである。すなわち、上記フレームメモリ１０ａを１次元メモリから成る複数個のラインメモリ群２６ａ，２６ｂ，…，２６ｎで構成し、フレームメモリ１０ｂを同じく１次元メモリから成る複数個のラインメモリ群２７ａ，２７ｂ，…，２７ｎで構成している。また、上記書込み読出し回路１１を、上記ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎへのデータの書込み読出しを制御するメモリアドレス制御回路２８で構成している。さらに、上記マルチプレクサ１２を、一方のラインメモリ群２６ａ〜２６ｎの個々のメモリを切り換える切換器２９と、他方のラインメモリ群２７ａ〜２７ｎの個々のメモリを切り換える切換器３０と、上記切換器２９，３０からのデータを切り換える切換部３１とで構成している。
【００３５】
そして、ＤＳＣ３からの画像データは、メモリアドレス制御回路２８の制御によって各ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎにそれぞれ入力される。ここで、各ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎは、それぞれ１フレームに対応しており、１フレーム分の画像データが交互に格納されるようになっている。その後、各ラインメモリ群２６ａ〜２６ｎ及び２７ａ〜２７ｎの各ラインメモリの画素データは、上記メモリアドレス制御回路２８の制御によって読み出されると共に切換器２９，３０で切り換えられ、且つ切換部３１を介して順次スムージング回路１３へ送られる。以後の動作は、図１の場合と全く同様である。
【００３６】
図９は本発明の他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図１に示すグラフィック表示部５に対して、心電検出部３２を接続し、この心電検出部３２で検出した心電波形を画像表示装置７に表示すると共に、該心電波形の時間経過に対応させて前述のように求めた臓器容積の演算値の時間経過に伴う変化波形又はその演算値を時間で微分して求められる容積変化率の波形を画像表示するようにしたものである。
【００３７】
上記心電検出部３２は、被検体の心電波形を検出するもので、該被検体の手や足に心電電極（ＥＣＧ電極）３３を取り付けてこの心電電極３３からの信号を取り込んで心電波形を検出するようになっている。そして、心電検出部３２からの検出信号はグラフィック回路８へ入力し、このグラフィック回路８で心電波形図が作成されるようになっている。グラフィック回路８から出力された心電波形図のデータは、この実施例で設けられたスクロールメモリ３４に入力され、その後合成回路６を介して画像表示装置７へ出力される。そして、図１０に示すように、画像表示面１８に断層像２０と共に心電波形３５が表示されるようになっており、且つ上記断層像２０の心臓１９の動きに対応してスクロールされるようになっている。なお、上記心電波形３５には、いわゆるＲ波の位置が示されている。
【００３８】
さらに、図９において、超音波送受信部２とＤＳＣ３との間に、シネメモリ３６が介在されている。このシネメモリ３６は、探触子１から打ち出される各超音波ビーム毎の反射エコー信号（超音波ラインデータ）を順次格納してこれをフレーム毎に繰り返すものであり、次段のＤＳＣ３へのデータ出力のためのバッファメモリの機能をも有したものとなっている。そして、上記心電電極３３からの出力に基づいて心電波形３５をも表示する場合には、その時間的対応がとれるようになっており、その時間に相当する情報は上記心電検出部３２へ出力されるようになっている。
【００３９】
このような状態で、図７の実施例で作成表示される臓器に関する各波形２３，２４，２５は、グラフィック回路８によって、図１０に示すように心電波形３５と時間的にそれぞれ対応付けられて同時に表示される。すなわち、画像表示装置７の表示画面１８の左側の半分領域には断層像２０が表示され、右側の半分領域には例えば下から順に、心電波形３５、時間経過に伴う容積変化率ｄＶ／ｄｔの波形２４、容積の時間経過に伴う変化波形２３、時間経過に伴う圧力変化の波形２５が表示される。このとき、上記各波形２３，２４，２５は、断層像２０の心臓１９の動きに対応してスクロールされるようになっている。
【００４０】
図１１は、図１０に示す画像表示の他の例を示す説明図である。この例は、上述の図１０において、心電波形３５と、上記臓器に関する各波形２３，２４，２５との時間的対応が容易にわかるようにするため、心時相を示すライン３７を同時に表示するようにしたものである。この心時相を示すライン３７は、例えば心電波形３５上のＲ波の位置を基準としてその手前又は後方の所定時相の位置に設定されたもので、その設定は図９に示す入力部４の操作によって任意の時相点に設定される。このように、臓器に関する各波形２３，２４，２５を心電波形３５と時間的に対応づけて表示することにより、該心電波形３５との関係から臓器としての例えば心臓１９の動きをより明確に分析することができるようになる。
【００４１】
なお、図７及び図１０並びに図１１では、臓器に関する各波形２３，２４，２５を総て表示するものとしたが、これに限らず、何れか一つの波形を表示するだけでもよい。また、以上の説明では、探触子１としてセクタ走査型探触子を示したが、本発明はこれに限らず、リニア走査型探触子を用いてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、画素情報演算手段で、入力部及びグラフィック表示部により心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓を横切って指定された第１の線分とこの第１の線分の略中央部を交点として直交した第２の線分上における画素情報について該画素情報の変化度合いを検知し、判定手段により、上記画素情報演算手段で検知した画素情報の変化度合いに基づいて上記心臓の境界を判定し、上記判定手段で判定された情報が入力された演算手段により、上記第１の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長及び第２の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長並びに上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、該長軸に直交する短軸を示す補助線とのなす角度に基づいて上記心臓の容積を演算することができる。この場合、従来のように入力部で心臓のおおまかな形状を手動操作で入力したり、心臓の形状をトレースしたりしないので、操作者の個人差の影響により最終的に算出される心臓の容積が不正確になることを防止できる。したがって、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の容積を正確に計測することができる。このことから、心臓の容積の計測結果の信頼性を向上することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、上記入力部及びグラフィック表示部により、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の形状上の特徴を示す補助線の情報を入力することにより、心臓が断層像の表示領域の隅部に位置するなどしてその形状が欠けている場合でも、心臓を横切って指定された第１の線分及び第２の線分の線分長、及び上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、短軸を示す補助線とのなす角度の情報に基づいて該心臓の容積計算を行うことができる。
【００４３】
また、請求項３に係る発明によれば、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値又はその演算値の時間経過に伴う変化波形を画像表示装置に表示することができる。
【００４４】
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値を時間で微分して容積変化率を求め、時間経過に伴う容積変化率の波形として画像表示装置に表示するようにしたものにおいては、時間経過に伴う容積変化率の変化を一目瞭然に把握できると共に、臓器の微妙な動きも観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】画像表示装置の表示画面における臓器及び指定された線分並びに補助線の表示状態を示す説明図である。
【図３】１フレーム画像に対して上記指定された線分に沿って得られる画像データを示す説明図である。
【図４】上記指定された線分に沿って得られた画像データを平滑化するいくつかの方法を示す説明図である。
【図５】上記画像データの平滑化において、平滑化する前の画像データと平滑化後の画像データとを示す説明図である。
【図６】演算回路により、楕円を用いた体積求積法によって例えば心臓の容積を近似的に演算する状態を示す説明図である。
【図７】画像表示装置の表示画面における断層像及び臓器容積の時間経過に伴う変化波形を表示する状態を示す説明図である。
【図８】図１に示す実施形態の変形例を示す要部のブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】図９の実施形態における断層像及び臓器容積の時間経過に伴う変化波形を表示する状態を示す説明図である。
【図１１】図１０に示す画像表示の他の例を示す説明図である。
【図１２】従来例の超音波診断装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…探触子
２…超音波送受信装置
３…ＤＳＣ
４…入力部
５…グラフィック表示部
６…合成回路
７…画像表示装置
８…グラフィック回路
９…臓器容積演算部
１８…表示画面
１９…心臓
２０…断層像
２１ａ，２１ｂ…指定された線分
２２ａ，２２ｂ…補助線
２３…容積値の時間経過に伴う変化波形
２４…時間経過に伴う容積変化率の波形
２５…時間経過に伴う圧力変化の波形
３２…心電検出部
３３…心電電極
３４…スクロールメモリ
３５…心電波形
３６…シネメモリ
３７…心時相を示すライン
Claims (4)
- 被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波を送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの画像信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するディジタルスキャンコンバータと、表示画像面に対し任意の線分を入力する入力部と、この入力部で入力された線分情報を画像表示のために処理するグラフィック表示部と、上記ディジタルスキャンコンバータとグラフィック表示部からの画像情報を合成する合成回路と、この合成回路からの画像信号を表示する画像表示装置とを有して成る超音波診断装置において、
上記入力部及びグラフィック表示部により心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓を横切って指定された第１の線分とこの第１の線分の略中央部を交点として直交した第２の線分上における画素情報について該画素情報の変化度合いを検知する画素情報演算手段と、
上記画素情報演算手段で検知した画素情報の変化度合いに基づいて上記心臓の境界を判定する判定手段と、
上記判定手段で判定された情報が入力され、上記第１の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長及び第２の線分上で心臓の心室の内壁間の線分長並びに上記第１の線分、第２の線分と上記心臓の長軸、該長軸に直交する短軸を示す補助線とのなす角度に基づいて上記心臓の容積を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 上記入力部及びグラフィック表示部により、心臓を含む断層像の表示画像上で該心臓の形状上の特徴を示す補助線の情報を入力することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
- 上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値又はその演算値の時間経過に伴う変化波形を画像表示装置に表示するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置。
- 上記演算手段で求めた心臓の容積の演算値を時間で微分して容積変化率を求め、時間経過に伴う容積変化率の波形として画像表示装置に表示するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31678797A JP4001666B2 (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31678797A JP4001666B2 (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11146877A JPH11146877A (ja) | 1999-06-02 |
| JP4001666B2 true JP4001666B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=18080922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31678797A Expired - Fee Related JP4001666B2 (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4001666B2 (ja) |
-
1997
- 1997-11-18 JP JP31678797A patent/JP4001666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11146877A (ja) | 1999-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6884216B2 (en) | Ultrasound diagnosis apparatus and ultrasound image display method and apparatus | |
| US9005128B2 (en) | Ultrasound imaging apparatus and method for displaying ultrasound image | |
| CN100430025C (zh) | 超声波诊断装置和图象处理装置 | |
| JP5753798B2 (ja) | 超音波診断装置およびその作動方法 | |
| JP6054089B2 (ja) | 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 | |
| US20070287915A1 (en) | Ultrasonic imaging apparatus and a method of displaying ultrasonic images | |
| WO2007138751A1 (ja) | 超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラム | |
| US20090214093A1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic imaging in mmode | |
| JP4758736B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| KR101656127B1 (ko) | 계측 장치 및 그 제어 프로그램 | |
| JP2001299756A (ja) | カテーテルまたは細径プローブの位置を検出可能な超音波診断装置 | |
| JP4598652B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2000152935A (ja) | 超音波撮像方法および装置 | |
| JP5191183B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| WO2016039100A1 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP3464533B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPH08164139A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP4001666B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP6274489B2 (ja) | 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 | |
| JP4306051B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2021049129A (ja) | 超音波診断装置、及び画像処理装置 | |
| JP3034786B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2002330966A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2003190167A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPH10165402A (ja) | ２次元ドプラ形超音波診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041112 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041112 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070522 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070719 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070814 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070815 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100824 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110824 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120824 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130824 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |