JP4202966B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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本発明は、生体内に送信された超音波の反射波を受信し、これに基づき超音波断層画像を得る超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that receives an ultrasonic reflected wave transmitted into a living body and obtains an ultrasonic tomographic image based on the reflected wave.
生体内に送信された超音波の反射波を受信し、この反射波に基づき超音波断層画像を得る超音波診断装置が知られ、被験者の負担が少ないことから各種の検査、診断に用いられている。このような検査、診断の一つに肝機能の診断がある。肝臓は、その機能が低下するのに対応して肝実質部の均質性、肝表面の滑らかさ、肝辺縁の鋭さ、肝内脈管像の明瞭さが失われていく。験者は、これらの状態を肝臓の断層画像より得て、また他の検査の結果などを勘案して診断を行っている。なお、前記の肝辺縁とは、ヒトであれば、ヒトが立った状態で下側の縁の部分に相当する。 An ultrasonic diagnostic apparatus that receives an ultrasonic reflected wave transmitted into a living body and obtains an ultrasonic tomographic image based on the reflected wave is known, and is used for various examinations and diagnoses because the burden on the subject is small. Yes. One of such tests and diagnoses is liver function diagnosis. As the function of the liver decreases, the homogeneity of the liver parenchyma, the smoothness of the liver surface, the sharpness of the liver margin, and the clarity of the intravascular image of the liver are lost. The examiner obtains these states from a tomographic image of the liver and makes a diagnosis in consideration of the results of other examinations. Note that the liver margin corresponds to the lower edge portion of a human when the human is standing.
下記特許文献1には、超音波断層画像の肝実質部の変化に基づく肝機能の診断について開示されている。 Patent Document 1 below discloses a diagnosis of liver function based on a change in the liver parenchyma of an ultrasonic tomographic image.
前記特許文献1には、肝実質部の変化に基づく肝機能の検査、診断について開示があるが、肝機能の診断は上述したように肝実質部の均一性の他、肝表面の滑らかさ、肝辺縁の鋭さ、肝内脈管像の明瞭さなどを勘案して験者がその経験に基づき診断をしている。前記特許文献1には、肝実質部の均一性以外の観察対象については何ら開示されていない。 Patent Document 1 discloses the examination and diagnosis of liver function based on changes in the liver parenchyma, but the diagnosis of liver function includes the uniformity of the liver parenchyma as described above, the smoothness of the liver surface, Considering the sharpness of the liver margin and the clarity of intravascular images, the examiner makes a diagnosis based on the experience. Patent Document 1 does not disclose any observation object other than the uniformity of the liver parenchyma.
本発明は、肝機能の検査、診断に関し、特許文献1とは別の特徴事項を対象とした評価を行い診断を支援する超音波診断装置を提供する。 The present invention relates to an examination and diagnosis of liver function, and provides an ultrasonic diagnostic apparatus that supports evaluation by performing evaluations on characteristic items different from Patent Document 1.
本発明の超音波診断装置は、肝臓の超音波断層画像を得る断層画像取得手段と、前記断層画像において、肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す値を算出する不整度算出手段とを有している。 The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a tomographic image acquisition unit that obtains an ultrasonic tomographic image of the liver, and an irregularity calculation unit that calculates a value indicating the degree of irregularities on the surface of the liver in the tomographic image. ing.
前記不整度算出手段は、肝臓表面を表す輪郭線の所定区間における近似曲線を算出し、この近似曲線と前記輪郭線の差に基づき不整の程度を算出するものとすることができる。 The irregularity calculation means may calculate an approximate curve in a predetermined section of a contour line representing the liver surface, and calculate the degree of irregularity based on a difference between the approximate curve and the contour line.
また、不整の程度の算出対象となる前記輪郭線の所定区間は、背中側の肝臓表面の一部区間とすることができる。 Further, the predetermined section of the contour line, which is a calculation target of the degree of irregularity, can be a partial section of the liver surface on the back side.
また、背中側の肝臓表面の一部を含む領域の画像において、最も長いエッジを前記輪郭線の所定区間とすることができる。 In the image of the region including a part of the liver surface on the back side, the longest edge can be set as the predetermined section of the contour line.
また、背中側の肝臓表面の一部を含む領域の画像において、所定長さ以上のエッジの内、肝臓の中央に最も近いエッジを前記輪郭線の所定区間とすることができる。 Further, in an image of a region including a part of the liver surface on the back side, an edge closest to the center of the liver among edges having a predetermined length or longer can be set as a predetermined section of the contour line.
また、前記不整の程度を示す値は、前記近似曲線と前記輪郭線に挟まれた部分の面積を前記近似曲線の長さで割って正規化した値とすることができる。 Further, the value indicating the degree of irregularity may be a value obtained by normalizing the area of the portion sandwiched between the approximate curve and the outline by dividing the length of the approximate curve.
また、前記近似曲線は2次曲線とすることができる。 The approximate curve may be a quadratic curve.
また、前記超音波断層画像上に、前記近似曲線を描き、この近似曲線と輪郭線とにより挟まれた部分に色を与えた画像を提供することができる。 Further, it is possible to provide an image in which the approximate curve is drawn on the ultrasonic tomographic image and a color is given to a portion sandwiched between the approximate curve and the contour line.
本発明により、肝臓表面の凹凸の不整の程度を数値化することにより、肝機能の診断の指標を提供することができる。 According to the present invention, an index for diagnosing liver function can be provided by quantifying the degree of irregularities on the surface of the liver.
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図1は、ヒトの肝臓10の概略の外観を示した図である。図1は、ヒトが立った状態のときの向きに描かれており、紙面手前側がヒトの正面、紙面奥が背面、紙面上が上方である。肝臓の下側の縁の部分(図1に符号12で示す縁)は、特に肝辺縁と呼ばれる。超音波断層画像を得る際には、超音波探触子を肋骨の下から、やや上方に向けて当接させて画像を得る。図1では、紙面手前側のやや下方から上方に向けて探触子を当てて断層画像を得る。図1の一点鎖線14における断層画像が図2に示されている。図2において、真上が超音波探触子の位置であり、よって図2の上側がヒトの正面側の面、下側が背中側の面となっている。また、前述した肝辺縁は右端となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic appearance of a
正常な肝臓表面は凹凸がなく平滑であるが、肝細胞が壊れて硬くなる繊維化が進むにつれて、凹凸が生じる。この凹凸の不整の程度は、繊維化の程度と相関があり、症状の進行の程度を示している。超音波断層画像上にもこの凹凸が現れ、特に背中側、図2に示す画像においては下側の辺に凹凸が良く表れる。図2の画像においては、下側の辺に比較的大きな凹凸が現れているのが分かる。この辺の所定の区間、すなわち背中側の肝臓表面16を表している曲線の近似曲線を求め、これらの曲線に挟まれた部分に基づき凹凸の程度を表す値を算出する。例えば、前記の曲線に挟まれた部分の面積を、近似曲線の長さで割った値などを用いることができる。このような値により、肝臓の病変の進行状況が推測できるようになる。
The normal liver surface is smooth with no irregularities, but irregularities occur as the fibrosis that hardens and breaks down the hepatocytes progresses. The degree of irregularities of the irregularities correlates with the degree of fibrosis and indicates the degree of progression of symptoms. This unevenness also appears on the ultrasonic tomographic image, and in particular, the unevenness appears well on the back side, in the lower side in the image shown in FIG. In the image of FIG. 2, it can be seen that relatively large irregularities appear on the lower side. An approximate curve of a curve representing the predetermined section of this side, that is, the
以下、肝臓表面の凹凸の数値化の手法について、詳細に説明する。図3は、肝臓表面の凹凸の定量化処理に関連する機能ブロック図である。超音波探触子20は、送受信部22に制御されて生体内に超音波を送信し、またこれの反射波を受信し、受信信号に変換する。受信信号は、送受信部よりデジタルスキャンコンバータ(DSC)24に送られ、ここで超音波断層画像が形成される。超音波断層画像に基づき肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す不整度を、不整度算出手段27にて算出する。形成された超音波断層画像は、例えば図2のような画像となる。肝臓の断層画像中、凹凸が良く表れる背中側の表面16に関心領域26の設定を、関心領域設定部28が行う。関心領域26は、病変による凹凸が良く表れている部分を含み、さほど表れない部分を除くように設定することが好ましい。前述のように、超音波断層画像においては、背中側の面に凹凸が良く表れるので、ここに関心領域26を設定することが好ましく、さらに図2に示すように、背中側の表面の内、やや肝辺縁12寄りの部分に設定することがより好ましい。関心領域の設定は、験者が画面上の関心領域26の位置、大きさを数値で直接入力したり、またはポインティングデバイスなどにより入力することで設定することができ、験者は表示された断層画像を見て、領域の調節を行う。
Hereinafter, the method of digitizing the unevenness of the liver surface will be described in detail. FIG. 3 is a functional block diagram related to the quantification processing of the unevenness of the liver surface. The
次に、表面を抽出するために各処理を行う。まず、メディアン処理部30でメディアン処理を行いノイズを排除する。具体的には、3×3の画素の輝度値の中央値を中心画素の輝度値とする処理を行う。これにより、突発的に大きなピークなどを除去することができる。次に、二値化処理部32にて画像の二値化を行う。二値化の際のしきい値は、あらかじめ定められた値を用いることもでき、また験者が任意に、例えば画像を見ながら設定するようにしてもよい。そして、ノイズ除去部34にて、二値化処理において発生したノイズなどの除去を行う。
Next, each process is performed to extract the surface. First, the
ノイズが除去された二値化画像に対してエッジ検出部36にてエッジ、すなわち二値の境界線の検出を行う。エッジ検出は、公知のフィルタを用いて行うことができる。図4には、関心領域26中の検出されたエッジが示されている。検出されたエッジ中、最長のエッジを肝臓の背中側の表面16として選ぶ。最長エッジの検出については、図5に示す輪郭線検出部38に関する、より詳しい機能ブロック図を用いて説明する。また、図6は、エッジ検出部36で検出したエッジに関する処理を説明するための図であり、エッジの例を挙げて各処理の段階で画像がどのように変化するかを示している。
The
図5に示すように、エッジ検出部36で検出された全てのエッジを輪郭線検出部38のエッジフレーム用メモリ40に記憶する。この状態が図6(a)に示されている。次に、ラベリング処理部42にてラベリング処理を行い、一本のエッジごとに分離する。そして、ラベリングされた状態をラベル画像用フレームメモリ44に記憶する。ラベリング処理を行った状態が図6(b)に示される。次に、各ラベルの個数検出部46で各ラベルごとの個数を検出し、輪郭線および端点座標検出部48にて最も多いラベルのエッジ、すなわち最長のエッジを肝臓断面の輪郭線として検出し、またその端点座標を検出する。図6(b)においては、ラベル「10」が付されたエッジが最長であり、このエッジが輪郭線用フレームメモリ50に、図6(c)に示すように記憶される。
As shown in FIG. 5, all the edges detected by the
肝臓の輪郭線が検出されると、次に、この輪郭線の二つの端点のそれぞれのY座標が等しくなるように、回転処理部52にて当該輪郭線を回転移動させる。図6(d)に、この状態が示されている。図6(d)のエッジ(輪郭線)の形状は、図6(c)のエッジの形状と一見異なるように見えるが、図6(c)の下から3番目の画素と、6番目の画素がそれぞれ左、右に突出している特徴が、図6(d)においても、左から3番目、6番目の画素が上、下に突出している形状に反映されており、同一の画像であることが理解できる。 When the contour line of the liver is detected, the rotation processing unit 52 rotates the contour line so that the Y coordinates of the two end points of the contour line are equal. FIG. 6D shows this state. Although the shape of the edge (contour line) in FIG. 6D seems to be different from the shape of the edge in FIG. 6C, the third pixel and the sixth pixel from the bottom in FIG. 6 are reflected in the shape in which the third and sixth pixels from the left protrude upward and downward in FIG. 6D, and the same image is projected. Can understand.
回転処理されたエッジ(輪郭線)は、輪郭線用グラフメモリ54に記憶される。この輪郭線の例が曲線A(以下輪郭線Aと記す)として、図7(a)に示されている。なお、これに続く図7(b),(c)は、輪郭線Aを所定の処理を行うことによって得られた図である。この輪郭線Aに対してメディアン処理部56にてメディアン処理を行い、急峻なピークを除去し、輪郭線用グラフメモリ58に記憶する。メディアン処理が行われた輪郭線Bの例が図7(b)に示されている。また、輪郭線用グラフメモリ58は、先の輪郭線用グラフメモリ54と同一のものでもよく、メディアン処理後の輪郭線Bを、輪郭線Aに対し上書きしてもよい。そして、メディアン処理された輪郭線Bを近似する、Y軸に平行な軸を有する2次曲線Cを、近似曲線作成部60にて最小二乗法により求め、これを近似曲線用グラフメモリ62に記憶する。この2次曲線Cを図7(c)に示す。
The edge (contour line) subjected to the rotation processing is stored in the contour
次に、同一のX座標を有する輪郭線Bと2次曲線Cの、Y座標の差分(絶対値)を輪郭線Bの一端から、他端まで積分する。この積分値は、輪郭線Bと2次曲線Cに挟まれた部分(図中斜線で示す部分)の面積に相当する。この積分値が小さいということは輪郭線Bが近似曲線である2次曲線に近く滑らかであることを示し、逆に大きいということは表面の凹凸が大きいことを示している。したがって、この積分値に基づき、肝臓表面の性状の評価ができる。また、切り出した輪郭線AまたはBの長さが変わると、積分の区間が変わるので、これを正規化すると評価がしやすくなる。そこで、正規化部66を設け、輪郭線Bまたは2次曲線Cの長さで割って、正規化を行う。この正規化された値を、肝臓表面の凹凸の程度を示す不整度とすることができる。
Next, the difference (absolute value) of the Y coordinate between the contour line B and the quadratic curve C having the same X coordinate is integrated from one end of the contour line B to the other end. This integrated value corresponds to the area of the portion (the portion indicated by the slanted line in the figure) sandwiched between the contour line B and the quadratic curve C. A small integral value indicates that the contour line B is close to a quadratic curve that is an approximate curve and is smooth, and conversely, a large value indicates that the surface has large irregularities. Therefore, based on this integrated value, the properties of the liver surface can be evaluated. In addition, if the length of the cut outline A or B changes, the integration interval changes. Therefore, if this is normalized, it becomes easier to evaluate. Therefore, a
また、2次曲線Cと輪郭線Bとで挟まれた部分について、図2に示す超音波断層画像に重畳した画像を提供する。例えば、図8に示すように、CRTなどの表示画面上に、超音波断層画像に上記の挟まれた部分を他の部分から区別できるように表示する。例えば、超音波断層画像は白黒画像であるので、この部分に色を付ければ、凹凸の様子を明瞭に示すことができる。 Further, an image superimposed on the ultrasonic tomographic image shown in FIG. 2 is provided for the portion sandwiched between the secondary curve C and the contour line B. For example, as shown in FIG. 8, the portion sandwiched in the ultrasonic tomographic image is displayed on a display screen such as a CRT so that it can be distinguished from other portions. For example, since the ultrasonic tomographic image is a black and white image, it is possible to clearly show the unevenness by coloring this portion.
上述した実施形態において、輪郭線検出部38は、最長のエッジを肝臓断面の輪郭線として抽出したが、他の方法を採ることもできる。例えば、所定値以上または長さの順に所定本の比較的長いエッジを選び、このうち最も肝臓の実質部側のエッジを輪郭線とすることもできる。肝実質部は比較的均質な組織であり、ここに長いエッジが表れることは少ない。したがって、比較的長いエッジであり、肝臓の中心に最も近いものが、肝臓の表面を表す輪郭線と推定できる。実質部側のエッジを判定するには、例えば各エッジの画像の重心を求め、この重心と図2などに示す超音波画像の中心との距離の最も短いものとすることができる。また、験者が超音波断層画像を見ながら、肝臓の中心とする点を入力し、この入力された中心とエッジの重心距離に基づき求めても良い。
In the embodiment described above, the contour
また、所定値以上または長さの順に所定本数の比較的長いエッジを画面上に表示し、験者が選択して輪郭線を決定するようにしても良い。この場合の輪郭線検出部38は、験者からの入力を受け付けて、この入力に従ったエッジを輪郭線とする。
Alternatively, a predetermined number of relatively long edges may be displayed on the screen in the order of the predetermined value or more, or the length may be selected by the examiner to determine the contour line. In this case, the contour
また、上述の実施形態においては近似曲線として2次曲線を用いたが、3次など高次の曲線で近似することも可能である。例えば、図9(a)に示すように、肝辺縁12に近い部分に関心領域26を設定した場合は、2次曲線で良く近似することができるが、図9(b)のように肝辺縁12より比較的離れた部位に関心領域26’を設定した場合は、3次曲線で近似することが好ましくなる。N次曲線のうち、何次の曲線を選ぶかは、例えば験者が入力して設定するようにできる。
In the above-described embodiment, a quadratic curve is used as the approximate curve, but it is also possible to approximate with a higher order curve such as a third order. For example, as shown in FIG. 9A, when the region of
また、近似曲線は、さらに比較的大きいウインドウにて平滑化処理、メディアン処理を行い取得してもよい。例えば、図7(b)に示すメディアン処理された輪郭線Bに対して、より大きなウインドウを設定して平滑化処理またはメディアン処理を行うようにすることができる。図10では、250ポイントからなる曲線Bに対して前後61ポイントのウインドウを設定して平滑化処理を行った曲線Dが示されている。この場合には、近似曲線作成部60は、平滑化処理またはメディアン処理を実行する回路となる。なお、平滑化またはメディアン処理は、図7(a)に示す曲線Aを直接処理するようにしてもよい。
Further, the approximate curve may be obtained by performing smoothing processing and median processing on a relatively large window. For example, a smoothing process or a median process can be performed by setting a larger window with respect to the contour line B subjected to the median process illustrated in FIG. FIG. 10 shows a curve D obtained by performing a smoothing process by setting a window of 61 points before and after the curve B having 250 points. In this case, the approximate
このような平滑化等により近似曲線を得る場合には、例えば肝臓断面の輪郭線全周にわたって凹凸の評価をすることができる。図11は、肝臓断面全周に対して平滑化処理により近似曲線を求め、この近似曲線と肝臓の輪郭線とに挟まれた部分に対して図8の場合と同様に色を付すなどして周囲との区別をした表示例を示す図である。 In the case of obtaining an approximate curve by such smoothing or the like, for example, the unevenness can be evaluated over the entire outline of the outline of the liver cross section. In FIG. 11, an approximate curve is obtained by smoothing the entire circumference of the liver cross section, and the portion sandwiched between the approximate curve and the outline of the liver is colored in the same manner as in FIG. It is a figure which shows the example of a display distinguished from the circumference | surroundings.
図12は、図3に示す近似曲線作成部60と近似曲線用グラフメモリ62を、他の構成で置き換えた例を示す図である。図3の構成と同様の構成については同一符号を付し説明を省略する。この構成例は、近似曲線をN次曲線とする場合と、平滑化により得る場合とを、験者が選択可能とした例である。輪郭線に基づきN次曲線作成部160Aでは、所定次数の曲線で近似曲線を得て、これをN次曲線用グラフメモリ162Aに記憶する。一方、グラフ平滑化部160Bにおいても輪郭線を平滑化して近似曲線を得て、平滑化用グラフメモリ162Bに記憶する。験者は、二つのメモリ162A,Bのいずれに記憶された近似曲線を用いるか選択し、この選択に応じて選択部163が一方の近似曲線を差分加算部64に送り出す。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the approximate
上述の実施形態において、肝臓表面の凹凸を評価するのに輪郭線と近似曲線の差分を用いたが、正負のある状態で(すなわち絶対値をとる前の)差分値を二乗し、これを曲線全長にわたって積分するようにしても良い。 In the above-described embodiment, the difference between the contour line and the approximate curve is used to evaluate the unevenness of the liver surface, but the difference value is squared in a positive or negative state (that is, before taking the absolute value), and this is expressed as a curve. You may make it integrate over a full length.
10 肝臓、12 肝辺縁、16 背中側の肝臓表面、26 関心領域、27 不整度算出部。 10 liver, 12 liver margin, 16 dorsal liver surface, 26 region of interest, 27 irregularity calculator.
Claims (6)
前記断層画像において、肝臓表面を表す輪郭線の所定区間における近似曲線を算出し、この近似曲線と前記輪郭線の差に基づき肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す値を算出する不整度算出手段と、
を有し、
前記不整の程度を示す値は、前記近似曲線と前記輪郭線に挟まれた部分の面積を前記近似曲線の長さで割って正規化した値であることを特徴とする超音波診断装置。 A tomographic image acquisition means for obtaining an ultrasonic tomographic image of the liver;
In the tomographic image, an imperfection degree calculating means for calculating an approximate curve in a predetermined section of a contour line representing the liver surface and calculating a value indicating the degree of irregularity of the liver surface based on a difference between the approximate curve and the contour line. When,
Have
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the value indicating the degree of irregularity is a value obtained by dividing an area of a portion sandwiched between the approximate curve and the outline by a length of the approximate curve .
前記断層画像において、肝臓表面を表す輪郭線の所定区間における近似曲線を算出し、この近似曲線と前記輪郭線の差に基づき肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す値を算出する不整度算出手段と、
を有し、
前記超音波断層画像上に、前記近似曲線を描き、この近似曲線と輪郭線とにより挟まれた部分に色を与えた画像を提供することを特徴とする超音波診断装置。 A tomographic image acquisition means for obtaining an ultrasonic tomographic image of the liver;
In the tomographic image, an imperfection degree calculating means for calculating an approximate curve in a predetermined section of a contour line representing the liver surface and calculating a value indicating the degree of irregularity of the liver surface based on a difference between the approximate curve and the contour line. When,
Have
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by providing an image in which the approximate curve is drawn on the ultrasonic tomographic image and a color is given to a portion sandwiched between the approximate curve and an outline .
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