JP4276595B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、心臓などの運動組織から得られたドプラ情報を処理する超音波診断装置に関する。

「Ｍモード表示」においては、選択されたビーム方向において時系列順で取得された複数のエコーデータ列を時間軸上に並べることにより、白黒のＭモード画像が形成される。「任意Ｍモード表示」においては、下記の特許文献１〜３に記載されるように、Ｂモード画像（二次元断層画像）上でユーザーにより任意の位置及び向きで抽出ラインが設定される。そして、時系列順の各フレームにおいて当該抽出ラインに対応するエコーデータ列がそれぞれ抽出され、それらを時間軸上に並べることにより、白黒の任意Ｍモード画像が形成される。「複合Ｍモード表示」においては、上記の白黒のＭモード画像（又は白黒の任意Ｍモード画像）と、それと同じ表示座標系を有するカラーのＭモード画像（又はカラーの任意Ｍモード画像）と、を合成することによって形成された複合画像が表示される。前者の白黒画像は、組織エコーの大きさを輝度で表現した画像であり、後者のカラー画像は、組織ドプライメージング法（ＴＤＩ法）に従って、組織速度（組織ドプラ情報）の正負及び大きさをカラーで表現した画像である。以下においては、Ｍモード表示方式に従って組織エコーを表した画像を「Ｍ−組織エコー画像」と称し、同様の表示方式に従って組織速度を表した画像を「Ｍ−組織速度画像」と称することにする。

従来において、上記のＭ−組織速度画像の形成に際し、ＴＤＩ法に従って計測できるのは、組織についての実際の速度ベクトルではなく、速度ベクトルにおける超音波ビーム方向に沿った速度成分に過ぎない。よって、Ｍ−組織速度画像を用いて心臓壁における特定部位の挙動を観察する場合に、その評価を正確に行えない、特に定量的な評価を行えない、という問題がある。

特許文献４には、心臓壁に沿って多角形に類似する折れ線状のラインを設定し、そのライン上の各点ごとに組織速度を演算してその演算結果を時間軸上に表示する技術が記載されている。その第００２４段落には、角度依存性を補償して速度を推定することについて触れられているが、その具体的な手法については記載されていない。

なお、特許文献５〜７には、超音波ビーム方位に沿った速度成分から実際の速度ベクトルを推定する技術が提案されている。それらの特許文献に記載された技術では、心臓内に特定の点（例えば中心点）が設定され、心臓壁の各部位の運動方向が当該部位と特定の点とを結ぶ方向であると仮定され、その仮定の下で角度補正が実行される。しかし、正常な心臓についてはその仮定が妥当であるとしても、診断の必要性がある罹患した心臓についてはその仮定が妥当でない場合があり得る。

特開昭５５−１０３８４１号公報 特開平７−２０４２０１号公報 特開平８−１７３４３０号公報 特開平１０−７１１４７号公報 特開２００３−１７５０４１号公報 特開平８−１９５４０号公報 特開平９−１２２１２２号公報

以上のように、従来においては、任意に設定された抽出ラインに基づいてＭ−組織速度画像を形成する場合に、組織の運動方向に応じた角度補正が行われておらず、組織速度を正確に表示できないという問題があった。それ故、その画像を基礎として、解析や計測を行う場合に、その処理の信頼性を高めることが困難であった。

その一方、心臓壁は解剖学的には複数の層により構成され、各層における疾患の現れ方が相違すると言われている。そこで、心臓壁における各深さ区分ごとに個別的にその性状の時間変化を計測することが望まれる。

本発明の目的は、運動組織について、より正確な組織速度を表示できるようにすることにある。

本発明の他の目的は、ユーザー設定された抽出ラインを角度補正に利用することにある。

本発明の他の目的は、組織における各深さ区分ごとの動態あるいは性状の時間変化を正確に計測すると共にそれを容易に認識できる画像を提供することにある。

（１）本発明は、画面表示された注目組織に対してその運動方向に抽出ラインを設定する抽出ライン設定手段と、前記抽出ラインと超音波ビームとの交差角度を演算する交差角度演算手段と、超音波の送受波により得られた各時相の組織速度フレームから前記抽出ラインに対応する各時相の組織速度データ列を抽出する組織速度データ列抽出手段と、前記演算された交差角度に基づいて、前記各時相の組織速度データ列を構成する複数の組織速度データに対して、それぞれ角度補正を実行する角度補正手段と、前記角度補正後の各時相の組織速度データ列を時間軸方向に並べることにより、Ｍモード表示方式に従った組織速度画像を形成する組織速度画像形成手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、画面表示された画像（例えば、二次元組織エコー画像、二次元組織速度画像など）上において、心臓などの運動臓器としての注目組織に対して抽出ラインが設定される。抽出ラインは、それが設定される局所部位の運動方向にできるだけ合致するように設定されるのが望ましい。次に、リアルタイムで取得された各時相の組織速度フレームあるいはシネメモリに保存された各時相の組織速度フレームから、抽出ラインに対応する各時相の組織速度データ列（通常、一次元のデータ列）が取得される。この場合、抽出ライン上の各データ点ごとに個別的に交差角度を演算するのが特に望ましいが、抽出ライン上の各データ点ごとに共通の交差角度（例えば代表交差角度、平均交差角度など）を演算する簡易手法を採用することもできる。いずれにしても、各時相の組織速度データ列を構成する複数の組織速度データは、演算された交差角度に基づいて角度補正される。つまり、各組織速度データの値が正確な値に修正される。そして、角度補正後の各時相の組織速度データ列を用いて、Ｍモード表示方式に従った組織速度画像（Ｍ−組織速度画像）が形成される。よって、その画像上に表現される組織速度は実際の速度に近いものとなるので、組織速度の評価を的確に行える。ひいては疾病の診断精度を向上できる。

以上のように、データ抽出のための抽出ラインを角度補正用のラインとしても兼用したので、補正角度のために別途特別な入力や演算などを行う必要がなく、正確で簡易な角度補正処理を行える。上記従来方法では、例えば、心臓壁における疾患部位が心臓内の中心点に向かって運動していない場合には、角度補正による誤差が大きくなるが、本発明によれば、そのような問題を解消又は軽減できる。本発明によれば、特に、複数の抽出ラインを設定して複数の組織速度画像を形成する場合においても、複数の抽出ラインが設定される複数の部位それぞれについて実際の運動方向を考慮できるので実用的価値が高い。上記の抽出ラインは直線であるのが望ましい。

上記構成においては、望ましくは超音波ビームは電子セクタ走査される。電子セクタ走査においては、周知のように、超音波ビームが電子的に偏向走査される。但し、電子リニア走査などの他の電子走査方式あるいはメカニカル走査方式を採用することもできる。角度補正の前又は後に、組織速度データ列に対して、補間処理又は間引き処理を適用してもよい。

望ましくは、前記注目組織の二次元画像を動画像として表示する手段を含み、前記動画像としての二次元画像上において、前記注目組織に対してその運動方向に前記抽出ラインが設定される。

この構成によれば、動画像の観察つまり注目組織の運動自体の観察によって、抽出ラインを設定すべき位置及び方向を容易に判断できる。また、抽出ラインからの注目組織のはみ出しが生じていないことをも確認できる。

望ましくは、超音波の送受波により得られた各時相の組織エコーフレームから前記抽出ラインに対応する各時相の組織エコーデータ列を抽出する組織エコーデータ列抽出手段と、前記各時相の組織エコーデータ列を時間軸方向に並べることにより、Ｍモード表示方式に従った組織エコー画像を形成する組織エコー画像形成手段と、前記組織速度画像と前記組織エコー画像とを重ねて合成表示する画像合成手段と、を含み、前記組織速度画像がカラー表現され、前記組織エコー画像が白黒表現される。

この構成によれば、白黒組織エコー画像上にカラー組織速度画像が合成表示されるので、形態情報と運動情報とを同時に観察できる。なお、本願明細書において、Ｍモード表示方式は通常の意味よりも広義に用いている。つまり、Ｍモード表示方式は、一方軸を時間軸とし、他方軸を距離軸（抽出ラインに相当）とし、抽出ライン上で取得される時系列順の複数のデータ列を時間軸上に並べて画像を構築する方式である。

望ましくは、特定時相の組織速度データ列上においてトラッキング点を初期設定するトラッキング点初期設定手段と、前記特定時相の組織速度データから時間軸方向に並んだ各時相の組織速度データ列に対してトラッキング処理を順次実行する手段であって、各トラックキング処理において、前記トラッキング点の抽出ライン方向の移動量を推定することにより、移動後のトラッキング点位置を決定するトラッキング手段と、を含む。望ましくは、更に、前記各時相ごとに決定されたトラッキング点位置を時間軸方向に連結することにより、トレースラインを形成するトレースライン形成手段を含む。

上記構成によれば、最初に、特定時相の組織速度データ列上で、１又は複数のトラッキング点が初期設定される。この場合においては、組織速度画像上においてトラッキング点を直接的に指定してもよいし、２Ｄ画像に表示された抽出ライン上においてトラッキング点を間接的に指定してもよい。いずれの場合にも、例えば初期フレームを特定時相として指定してもよいし、任意の時相を特定時相として指定してもよい。一連の組織速度データ列の途中においてトラッキング点が指定された場合にはそこから時間的な前後方向にトラッキング処理が順次進行する。各トラッキング処理では、組織速度データを利用してトラッキング点の各時点での動きが推定される。これによりトレースラインが形成される。そのトレースラインは、注目する部位の時間的な運動（抽出ライン方向の運動）を表すものである。角度補正後の組織速度データ列に対してトラッキング処理が実行されるので、正確なトラッキングを行える。よって、より実際の運動に近いトレースラインを描くことができる。

望ましくは、前記トラッキング点初期設定手段は、複数のトラッキング点を設定し、前記複数のトラッキング点には、前記注目組織の一方端点及び他方端点と、それらの間を複数の区間に分割する１又は複数の分割点と、が含まれる。望ましくは、前記複数の区間の個数を可変設定する手段を含む。

上記構成によれば、注目組織の両側及びそれらの間の運動を観察できる。例えば、心臓壁について、内膜側部位、外膜側部位、それらの間の部位についてその運動や厚み変化をそれぞれ個別的に観察できる。なお、心臓の内膜と外膜の２点をトレースして、心筋の評価指標である%Wall Thicknessを求めることもできる。

望ましくは、前記各時相における各区間ごとに区間長を演算する区間長演算手段を含む。望ましくは、前記各時相における各区間ごとに区間長の変化率を演算する変化率演算手段を含む。望ましくは、前記各時相における各区間ごとにストレインを演算するストレイン演算手段を含む。望ましくは、前記各時相における各区間ごとに演算されたストレインをカラー画像として表示するストレイン画像形成手段を含む。望ましくは、ユーザー選択された時相における前記各区間ごとに演算されたストレインをグラフとして表示するストレイングラフ作成手段を含む。ストレイン（Strain）は組織の一次元の歪みあるいはそれに相当する指標として定義される。

望ましくは、前記抽出ラインの設定の際に、当該抽出ラインと前記超音波ビームとの間の交差角度が所定のアラーム条件を満たす場合にアラーム処理を実行するアラーム処理手段を含む。望ましくは、前記所定のアラーム条件は、前記抽出ライン上における複数のデータ点について演算された複数の交差角度の内で所定個数以上の交差角度が９０±α度の角度範囲内に入る条件である。望ましくは、前記アラーム処理では、前記抽出ラインの表示態様が変化する。

超音波ドプラ法の原理から、超音波ビームと抽出ラインとが直交しあるいはそれに近づくと、超音波ビーム上において速度成分を観察できなくなりあるいはその観察が困難となる。よって、抽出ラインの設定時にそのような事態を事前に報知すれば計測の信頼性を高められる。

（２）また本発明は、心臓の断層画像上で心臓壁に対してそれを横切る方向に抽出ラインを設定する手段と、前記抽出ラインに対応する時系列順の複数の組織速度データ列を取得する手段と、前記抽出ラインと超音波ビームとの交差角度に基づいて、前記複数の組織速度データ列に対して、それぞれ角度補正を実行する手段と、前記角度補正後の各時相の組織速度データ列ごとに、複数のトラッキング点についてのトラッキング処理を実行する手段と、前記各時相の複数のトラッキング点で定義される複数の区間に対してそれぞれ区間長を求める手段と、前記各時相における各区間の区間長に基づいて組織の一次元歪みを表す情報を演算する手段と、を含むことを特徴とする。

望ましくは、前記複数のトラッキング点には、前記心臓壁の内膜点及び外膜点と、それらの間を前記複数の区間に分割する１又は複数の分割点と、が含まれる。望ましくは、前記組織の一次元歪みを表す情報をＭモード表示方式に従ってカラー表示する手段を含む。

以上説明したように、本発明によれば、運動組織について、より正確な組織速度を表示できる。本発明によれば、ユーザー設定された抽出ラインを角度補正にも利用できる。あるいは、本発明によれば、組織における各深さ区分ごとの動態あるいは性状の時間変化を正確に計測すると共にそれを容易に認識できる画像を提供できる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図３を用いて本実施形態に係る画像処理について説明する。この画像処理は超音波診断装置（システム）において実行されるものであるが、超音波診断装置本体からデータを取得するコンピュータ上において実行されてもよい。

図１には、抽出ラインの設定方法が示されている。２Ｄ画像１０は、表示器の画面上に表示された画像であり、その２Ｄ画像１０は、例えば、白黒の２Ｄ組織エコー画像（Ｂモード断層画像）、カラーの２Ｄ組織速度画像（ＴＤＩ法に従った画像）、あるいは、それらを合成した画像である。ちなみに、三次元画像上において抽出ラインの設定を行うことも可能である。図１に示す例において、超音波ビームの電子セクタ走査により、超音波ビームが各ビームアドレスにおいて形成され、これによって扇状のデータ取込領域（走査面）が形成される。その走査面上で得られたデータ群を画像化したものが２Ｄ画像１０である。図１においてｒ方向は深さ方向を表しており、φ方向はビームの偏向方向（電子走査方向）を表している。図示されるように、各ビームアドレスごとにビーム偏向角度は異なっている。

２Ｄ画像１０には、図１に示す例において、心臓（左室）１４の断面が現れている。符号１４Ａは左室の内側エッジ（内膜）を表しており、符号１４Ｂは左室の外側エッジ（外膜）を表している。抽出ラインの設定に際して、２Ｄ画像１０は動画像であるのが望ましい。ただし、指定された時相（時刻）の静止画像上において抽出ラインの設定を行うこともできる。

抽出ラインＬの設定について具体的に説明する。抽出ラインＬは２Ｄ画像１０上において任意の位置で任意の傾きをもって設定することができる。その長さは本実施形態において固定的に設定されているが、もちろん、その長さをユーザー設定させるようにしてもよい。抽出ラインＬは、本実施形態においてユーザーにより設定されているが、場合によっては画像解析結果などから自動的に設定することも可能である。抽出ラインＬは本実施形態において直線である。

図１に示す例において、左室１４の特定部位を横切って１本の抽出ラインＬが設定されている。その場合において、その特定部位の収縮及び拡張の運動方向にできる限り合致するように抽出ラインＬが設定されるのが望ましい。したがって、２Ｄ画像１０が動画像として表示されるのが望ましく、そのような構成によれば、特定部位の運動方向に適切に抽出ラインＬを合わせることが可能であり、また抽出ラインＬの長さ範囲内に特定部位の運動全体がカバーされていることを容易に確認することができる。抽出ラインＬの設定に当たっては、トラックボールなどのポインティングデバイスを用いてその位置及び傾き角度を設定するようにしてもよいし、抽出ラインＬにおける２つの端点Ｘ，Ｙの座標を指定することにより、その指定を行うようにしてもよい。

後述するＭモード表示方式に従った組織速度画像（Ｍ−組織速度画像）に加えてトレースライン群を表示する場合には、抽出ラインＬ上に１又は複数のトラッキング点がユーザーによりあるいは自動的に設定される。この図１に示す例では、内膜１４Ａ上にトラッキング点Ｒが設定されており、外膜１４Ｂ上にトラッキング点Ｔが設定されており、それらのトラッキング点Ｒ，Ｔの間の距離を均等に２分割する分割点としてトラッキング点Ｓが自動設定されている。すなわち図１に示す例では、抽出ラインＬ上に２つの区間（Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ）が設定されている。抽出ラインＬ上に設定する区間の数（分割数）ｋについてはユーザーによって任意に設定することができる。図１に示す例では、２Ｄ画像１０上に表示された抽出ラインＬ上において複数のトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔが設定されていたが、後述するＭ−組織速度画像上における特定時相の組織速度データ列上においてそれらのトラッキング点の指定を行うことも可能である。トラッキング処理及びトレースライン群の形成については後に図２及び図３を用いて説明する。

本実施形態においては、抽出ラインＬの方向が組織の運動方向とみなされ、それに基づいて抽出ライン上において抽出される各時相の組織速度データ列に対して角度補正が実行される。すなわち、抽出ラインＬ上における各データ点において観測される組織速度データは、実際の組織速度を表すものではなく、実際の組織速度についての超音波ビーム方向に沿った速度成分である。したがって、抽出ラインＬと超音波ビームとの交差角度θが既知となれば、各組織速度データについて角度補正を行って、速度成分から実際の組織速度を演算することが可能となる。もちろん、速度ベクトルは三次元ベクトルであるため、実際の速度を厳密に演算することはできないが、少なくとも走査面上において角度補正を行うことにより、より信頼性のある計測を実現することができる。

上述したように、各ビームアドレスごとにビーム偏向角度が異なっているため、抽出ラインＬ上における各データ点ごとに交差角度は異なる。図１においては、参考までに、全データ点のうちで、端点Ｘ，Ｙ及びトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔのそれぞれについて交差角度がθ_A，θ_B，θ_R，θ_S，θ_Tで表されている。ちなみに、抽出ラインＬ上において補間処理などを適用してもよい。

本実施形態においては、抽出ラインＬ上における全データ点について個別的に交差角度が演算されており、これによって抽出ラインＬ上における全体にわたって適切な角度補正を実現している。ただし、演算簡略化のために、抽出ラインＬ上における代表的なデータ点についての交差角度を抽出ラインＬ上における全点についての交差角度とみなすようにしてもよいし、複数の点についての平均交差角度を代表交差角度として角度補正演算で利用するようにしてもよい。また電子リニア走査が適用される場合には、抽出ラインＬが直線であれば、いずれかのビームと抽出ラインＬとのなす角度を求めるだけでよい。

電子セクタ走査における各ビームアドレスごとのビーム偏向角度は既知であり、また２Ｄ画像１０上において設定された抽出ラインＬの座標情報（位置及び傾き等）も既知であるため、抽出ラインＬ上における各データ点についての交差角度は計算により容易に求めることができる。そこで、本実施形態においては、２Ｄ画像１０上において抽出ラインＬを移動させながらその位置決めを行う過程においてリアルタイムで抽出ラインＬ上における複数のデータ点についての複数の交差角度（交差角度セット）が演算されている。そして、後に説明するように、交差角度セットの内で少なくとも１つの交差角度が所定のアラーム条件に該当する場合にはアラーム処理が実行されている。すなわち、抽出ラインＬと超音波ビームとが直交する場合、ドプラ情報の観測が困難となるため、交差角度が直交状態あるいはそれに近くなった場合にはその事態をユーザーに報知するものである。

上記のように求められた交差角度セットは、抽出ラインＬに対応する各時相の組織速度データ列を抽出した場合に、その角度補正演算で利用されることになる。ユーザーとしては、角度補正について格別意識する必要はなく、単に、抽出ラインＬを注目する組織位置においてその運動方向に合わせて設定するだけで正確な速度情報が反映された組織速度画像を得られるという利点がある。よって、ユーザーの操作負担が軽減されており、また複雑な演算を行うことなく簡便に角度補正を行える。

図２には、角度補正及びそれに基づく画像形成の内容が概念図として示されている。ここで、（Ａ）にはフレーム列が示されている。このフレーム列は時系列順で取得された複数の２Ｄ組織速度画像１６によって構成されるものである。図２においては、それらの２Ｄ組織速度画像１６に対してフレーム番号としてＦ₁，Ｆ₂，・・・，Ｆ_nのラベルが付されている。各２Ｄ組織速度画像１６には、抽出ラインＬ及びトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔが表されている。ちなみに、このフレーム列は、本実施形態において、後述するシネメモリ上に保存されたものであるが、リアルタイムで取得されるものであってもよい。なお、図２においては２Ｄ組織エコー画像（Ｂモード画像）のフレーム列については図示省略されている。

抽出ラインＬが設定された後、各２Ｄ組織速度画像（フレーム）１６から、抽出ラインＬに相当する組織速度データ列ｑ₁，ｑ₂，・・・，ｑ_nが抽出される。そして、複数の組織速度データ列ｑ₁，ｑ₂，・・・，ｑ_nに対してそれぞれ角度補正１８が実行され、これによって補正後の組織速度データ列Ｑ₁，Ｑ₂，・・・，Ｑ_nが生成される。その角度補正１８に当たっては、抽出ラインＬについて演算された交差角度セットが用いられる。具体的には、角度補正前の観測組織速度をｖとし、実際の組織速度をＶとし、交差角度をθとすると、ｖ＝Ｖｃｏｓθの関係があるため、Ｖ＝ｖ／ｃｏｓθの計算を実行することにより各組織速度データごとに角度補正が行われる。

（Ｂ）に示すＭ−組織速度画像は、各時相すなわち各フレームごとに求められた角度補正後の組織速度データ列Ｑ₁，Ｑ₂，・・・，Ｑ_nを時系列順に並べた画像である。すなわちその縦軸は抽出ラインに相当し、その横軸は時間軸に相当する。各組織速度データ列は、抽出ライン上に並ぶ複数の組織速度データで構成されている。それらの組織速度データのマッピングにあたって、必要に応じて、補間処理あるいは間引き処理が適用される。（Ｂ）に示すＭ−組織速度画像は、その全体にわたって適正な角度補正が行われた後の画像であるため、抽出ライン上における組織速度分布の時間的な変化を正確に観察することが可能である。通常は、Ｍ−組織速度画像はカラー画像として表示される。すなわち、組織速度データの正負及び大きさに応じて所定の色相及び輝度が割り当てられる。

本実施形態においては、上述したトラッキング処理を用いてＭ−組織速度画像２０上にトレースライン群２８を描画することが可能である。具体的には、特定時相において１又は複数のトラッキング点が指定される。図２に示す例では、最初の時相において３つのトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔが設定されており、ここでトラッキングＲ，Ｔはユーザーによって指定された点であり、トラッキング点Ｓは分割数ｋに応じて自動的に設定された点である。３つのトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔに関して、最初の時相におけるそれぞれのトラッキング点が有する組織速度はＶ_R1，Ｖ_S1，Ｖ_T1である。各時相ごとに、３つのトラッキング点について組織速度の値が読み取られ、次の時相における３つのトラッキング点の座標（抽出ライン方向の位置）が推定され、これが各時相ごとに繰り返され、最終的にトレースライン群２８が描かれる。トレースライン群２８は３つのトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔに対応する３つのトレースライン２２，２４，２６で構成されている。トラッキング処理については後に図３を用いて詳述する。

以上のように、Ｍ−組織速度画像２０上にトレースライン群２８を描くことにより注目する１又は複数の点の運動軌跡を容易に観察することが可能となる。特に、角度補正された画像を基礎としてトラッキングが行われているため、そのトラッキング精度を高めることができるという利点がある。本実施形態のトラッキング処理によれば、組織速度を用いてトラッキングを実行しているため、組織エコートラッキングが行えないような場合においても、トラッキングを実行できるという利点がある。

本実施形態においては、上記のトラッキング処理及びトレース処理の結果を利用して、（Ｃ）で示すようなＭ−ストレイン画像３０が形成される。その具体的な方法について後に図３を用いて説明するが、このＭ−ストレイン画像３０は各時相における各区間ごとに演算されるストレインをカラー表現した画像である。Ｍ−ストレイン画像３０を形成する場合にはトレースライン２２，２４，２６を表示してもよいし、表示しなくてもよい。いずれにしても、それらのトレースライン２２，２４，２６によって区分される各時相の２つの区間についてストレインが演算され、そのストレインの時間変化がカラーによって表されることになる。例えばある時相について注目した場合、トレースライン２２と２６との間には一次元の画素値列が存在するが、その内でトレースライン２２と２４との間に存在する部分画素列２８についてはそれに対して定義されるストレインに対応付けられた着色が施され、これはトレースライン２４と２６とで区分される部分画素列３０についても同様である。ストレインは組織の一次元の歪みとして定義され、そのようなストレインを心壁における各深さ区分ごとにあるいは各層ごとに表示することによって、より疾病診断精度を高められるという利点がある。

本実施形態においては、更にＭ−ストレイン画像３０上における所定時相をユーザー指定することにより、すなわち例えばカーソル３１を用いて時相指定を行うことにより、当該時相におけるストレイングラフ３２を画面上に別途表示させることもできる。これについては後に説明する。

ちなみに、以下に定義されるストレインに代えて、各区間の長さやその変化率を評価値としてカラー表現することも可能である。また各時相における各区間のストレインを数値によってリスト表示することも可能であり、また指定された時相におけるストレインを数値によって表示することも可能である。ちなみに、Ｍ−組織速度画像２０についてだけ時間軸上において、最初の時相ではなく途中の時相が指定され、当該時相において１又は複数のトラッキング点が設定された場合には、当該時相における時間的に前方向及び後方向の両方向にトラッキング処理が適用されることになる。なお、一般的には、抽出ラインＬの設定は心臓の拡張末期のフレームに対して行われるのが望ましく、また、そのような拡張末期において各トラッキング点の指定を行うのが望ましい。

次に、図３を用いてトラッキング処理とストレイン演算について説明する。図３には時間軸ｔ方向に並んだ複数の組織速度データ列Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，・・・，Ｑ_nが表されている。それぞれの組織速度データ列は角度補正後のものである。

この例では組織速度データ列Ｑ₁上において３つのトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔが初期設定されており、それぞれのトラッキング点Ｒ，Ｓ，Ｔが有する組織速度データはＶ_R1，Ｖ_S1，Ｖ_T1である。上述したように、両側のトラッキング点Ｒ，Ｔについてはユーザー設定されており、ここでその２つのトラッキング点Ｒ，Ｔの間の距離はｌである。分割数ｋとして２が設定されている場合、その距離ｌを２分割する分割点としてトラッキング点Ｓが指定される。したがって、距離ｌは２つの均等の区間に分割され、それらの長さはそれぞれｌ₀で（＝ｌ／２）ある。その長さｌ₀がストレインを演算するための規格化用の情報として利用される。

トラッキング処理は各時相における各トラッキング点ごとに実行される。例えば最初の時相における上段のトラッキング点Ｒに注目すると、そのトラッキング点Ｒが有する組織速度の値はＶ_R1であり、それに対してフレーム間の時間間隔Δｔを乗算することによりデータ抽出ライン方向における移動量３４を求めることができる。つまり次の時相の組織速度データ列Ｑ₂上における更新されたトラッキング点の位置を特定することができる。時間軸上２番目のトラッキング点Ｒは組織速度の値としてＶ_R2，を有しており、それを用いて３番目のトラッキング点Ｒへの移動距離３６を推定することができる。ここで３番目のトラッキング点Ｒは組織速度の値としてＶ_R2，を有している。そして、以上のようなトラッキング点が有する組織速度の値の参照及びそれに基づく移動量の推定を繰り返すことにより、最終の組織速度データ列Ｑ_n上における最終のトラッキング点Ｒを特定することができ、それらの時間軸上に並ぶ複数のトラッキング点Ｒを相互に連結することにより１本のトレースラインを描くことが可能となる。そして、この処理を初期設定される複数の点のそれぞれについて適用すれば必要な複数のトレースラインを描くことが可能となる。ちなみに、現在注目している時相において参照された組織速度の値に基づいて次の時相におけるトラッキング点の位置を推定する場合に、その推定された位置を仮の位置として取り扱い、当該仮の位置が有する組織速度の値を併せて考慮し、次の時相におけるより正確なトラッキング点の位置を推定するようにしてもよい。

次に、図３に基づいてストレイン演算について説明する。ストレインε（ｔ）は、一般に、ε（ｔ）＝（ｌ（ｔ）−ｌ₀）／ ｌ₀で定義される。ここでｌ（ｔ）は現在注目している区間の区間長であり、ｌ₀は規格化のための基準区間長である。したがって、図３において、組織速度データ列Ｑ₂上において定義される２つの区間ｌ_RS2とｌ_ST2をそれぞれ上記計算式におけるｌ（ｔ）に代入すれば、それぞれの区間についてストレインε（ｔ）を求めることができる。これは組織速度データ列Ｑ₃における２つの区間長ｌ_RS3，ｌ_ST3についても同様であり、更にそれ以降の各データ列についても同様である。そして、各時相における各区間ごとに演算されたストレインの符号及び大きさを色相などに対応づけて表示すれば、図２（Ｃ）に示したようなＭ−ストレイン画像３０を得ることができる。そのＭ−ストレイン画像３０における横軸は上記のＭ−組織速度画像２０と同様に時間軸であり、その縦軸も上記Ｍ−組織速度画像２０と同様に抽出ラインに相当している。なお、各区間は縦軸方向に並んだ複数の画素によって構成されており、それらの複数の画素に対して同じカラー値が割り当てられることになる。

次に、図４〜図７を用いて本実施形態に係る超音波診断装置の構成及び動作について説明する。図４には超音波診断装置の機能ブロック図が示されており、図５及び図６には超音波診断装置における２つの表示例が示されており、図７には、超音波診断装置の動作例が示されている。

図４において、プローブ４０は、超音波を送受波する送受波器である。本実施形態において、プローブ４０内には複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられており、そのアレイ振動子によって超音波ビームが形成される。超音波ビームは本実施形態において電子セクタ走査方式によって電子走査され、これによって扇状の走査面が構築されている。ちなみに、いわゆる１つの送信ビーム当たり複数の受信ビームを同時形成する制御を適用することも可能であり、またプローブ４０がいわゆる３Ｄプローブであってもよい。例えば心臓の超音波診断を行う場合には、生体の胸部表面上に当接されるプローブ４０の位置及び姿勢が適正に調整される。その場合においては表示器に表示される例えばＢモード画像などが観察される。組織ドプライメージング法（ＴＤＩ法）を実行するために、各ビームアドレスごとに複数回の超音波の送受信が実行される。

送受信部４２はデジタルビームフォーマーとして構成されている。すなわち送受信部４２は送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーを有している。送信ビームフォーマーによってアレイ振動子に対して複数の送信信号が供給され、これによって送信ビームが形成される。一方、アレイ振動子から出力される複数の受信信号が受信ビームフォーマーにおいて整相加算処理され、これによって整相加算後の受信信号が得られる。すなわち受信ビームに対応した受信信号が得られることになる。送受信部４２から出力される受信信号は図４に示されるように組織エコー処理部４６及び組織速度処理部４８へ出力される。ちなみに、図示のように、送受信部４２の後段にシネメモリ４４を設けるようにしてもよい。すなわち座標変換前の受信信号をシネメモリ４４に格納しておき、必要に応じて、そのシネメモリ４４からデータを読み出して必要な画像を実行するものである。

組織エコー処理部４６は、組織エコー画像を形成するための各種の信号処理を実行している。その処理には、例えば対数変換処理などが含まれ、更に座標変換処理、補間処理などが含まれる。組織エコー処理部４６はいわゆるＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）を有する。組織エコー処理部４６から各フレームのデータが出力される。組織エコー処理部４６の後段にはシネメモリ５０が設けられている。このシネメモリ５０は座標変換後の各フレームのデータを保存するメモリであり、そこには時系列順でフレーム列が格納される。

組織速度処理部４８は、ドプラ処理部として機能するものであり、送受信部４２から出力される受信信号に対して複素信号変換処理、自己相関演算処理などを実行し、これによって組織の速度情報を演算している。更に、組織速度処理部４８は座標変換処理や補間処理なども実行している。組織エコー処理部４６と同様に、組織速度処理部４８も上記のＤＳＣを有している。組織速度処理部４８の後段にはシネメモリ５２が設けられる。このシネメモリ５２には、組織速度処理部４８から出力される各フレームのデータが時系列順で格納される。本実施形態において、シネメモリ５０とシネメモリ５２は同期して動作している。すなわち、それらのシネメモリ５０，５２には一定の時間範囲内における時系列順の複数のフレームデータが互いに対応付けられて格納されている。シネメモリ４４，５０，５２はそれぞれリングバッファ構造を有しており、最新のフレームから過去一定時間前のフレームまでの時間範囲内にわたってフレーム列を格納する機能を有する。シネメモリ４４においては送受波座標系にしたがった各フレームのデータが格納されており、シネメモリ５０，５２においては表示座標系にしたがった各フレームのデータが格納されている。シネメモリ４４の配置を省略するようにしてもよいし、あるいは、シネメモリ５０，５２の配置を省略するようにしてもよい。いずれにしても、上記のようなシネメモリを利用することにより、そこに格納されているフレーム列を後に読み出してループ再生させることなどが可能である。本実施形態にはそのようなループ再生にしたがって表示される動画像上において上述した抽出ラインの設定が行われる。

フレームメモリ５４上には、２Ｄ組織エコー画像すなわちＢモード画像が格納される。フレームメモリ５６には、本実施形態において、シネメモリ５０から読み出された各時相の組織速度データ列が格納される。すなわち、フレームメモリ５６上にはＭ−組織エコー画像が構築される。それらの２Ｄ組織エコー画像及びＭ−組織エコー画像はいずれも白黒画像である。

組織速度処理部４８から出力される各フレームのデータはカラー演算器５７によってカラー演算処理され、その後にフレームメモリ５８に格納される。フレームメモリ５８上にはカラーの２Ｄ組織速度画像が格納される。カラー演算器５７はルックアップテーブル（ＬＵＴ）として構成されており、入力される組織速度の正負及びその値に応じたＲＧＢの値を出力する。カラー演算器５７をフレームメモリ５８の後段に設けることもできる。そのような構成において、フレームメモリ５８から出力される白黒のデータをカラー演算器５７を経ることなく合成処理部７６に対してそのまま出力できるように構成してもよい。

シネメモリ５２から、抽出ラインに対応付けられた各時相の組織速度データ列が抽出され、それらのデータ列は角度補正部６０に入力され、上述した角度補正が実行される。角度補正後の組織速度データ列はカラー演算器６１を介してフレームメモリ６２に格納される。フレームメモリ６２の後段にカラー演算器６１を設けることもできる。そのような構成において、フレームメモリ６２から出力される白黒のデータをカラー演算器６１を経ることなく合成処理部７６に対してそのまま出力できるように構成してもよい。また、角度補正後の組織速度データ列はトラッキング部６４及び必要に応じて速度プロファイル作成部７４に出力される。カラー演算器６１は、上記のカラー演算器５７と同様に、ＬＵＴによって構成されており、本実施形態においてカラー演算器５７におけるカラー演算条件とカラー演算器６１におけるカラー演算条件は同一である。したがってそれらのＬＵＴを共通利用することも可能である。もちろん２Ｄ組織速度画像とＭ−組織速度画像とで別々のカラー演算条件を適用することもできる。

ちなみに、シネメモリ５０及びシネメモリ５２から抽出される組織エコーデータ列及び組織速度データ列に対して補間処理や間引き処理を適用するデータ処理器を設けるようにしてもよい。本実施形態において、角度補正部６０は、入力される組織速度データ列を構成する各組織速度データに対して、それに対応付けられた交差角度に基づく角度補正演算を適用することにより角度補正結果を得ている。しかし、そのような独立した角度補正部６０を設けることなく、カラー演算器６１が有するＬＵＴの内容を書き換えることにより、結果として角度補正が行われるようにしてもよい。２Ｄ組織速度画像とＭ−組織速度画像はカラー画像として構成されている。

トラッキング部６４は、図３に示したトラッキング原理にしたがって、特定時相において設定された１又は複数のトラッキング点について各時相ごとにトラッキング処理を実行している。そしてそのトラッキング結果はトレースライン形成部６６及びストレイン演算部６８に渡されており、トレースライン形成部６６は各時相において推定されたトラッキング点を互いに時間軸上で連結することによりトレースラインを形成している。トレースラインは上述したようにトラッキング点ごとに形成されており、複数のトラッキング点について複数のトレースラインを形成することもできる。トレースライン形成部６６はトラッキング点の相互連結処理の他、スムージング処理などを行うものであってもよい。

トレースライン形成部６６によって形成されたトレースライン群のグラフィックイメージはトレースライン形成部６６内に設けられたフレームメモリ上に一旦格納され、そこから読み出されて合成処理部７４へ出力される。

ストレイン演算部６８は、図３に示したストレイン演算の原理にしたがって、各時相における各区間ごとにストレインを演算する。その演算結果に対してはカラー演算器６９において着色処理が施され、その着色処理後のＭ−ストレイン画像がフレームメモリ７０上に格納される。カラー演算器６９はＬＵＴなどによって構成される。また、所定の時相が指定された場合、ストレイングラフ作成部７２は当該時相における各区間のストレインを参照し、これによって後述するストレイングラフを作成する。そのストレイングラフのグラフィックイメージはストレイングラフ作成部７２が有する図示されていないフレームメモリ上に格納される。速度プロファイル作成部７４は、ユーザーによって指定された時相における速度プロファイル（速度分布）を作成する。その作成された速度プロファイルのグラフィックイメージは速度プロファイル作成部７４内に設けられた図示されていないフレームメモリ上に格納される。

合成処理部７６は、入力される複数の画像データの中から表示モードに応じて選択された複数の画像データを合成して１つの表示画像を構成するモジュールである。図示されるように、合成処理部７６にはフレームメモリ５４から出力される２Ｄ組織エコー画像のデータ、フレームメモリ５６から出力されるＭ−組織エコー画像のデータ、フレームメモリ５８から出力される２Ｄ組織速度画像のデータ、フレームメモリ６２から出力されるＭ−組織速度画像のデータ、トレースライン形成部６６から出力されるトレースラインのデータ、フレームメモリ７０から出力されるＭ−ストレイン画像のデータ、ストレイングラフ作成部７２から出力されるストレイングラフのデータ、速度プロファイル作成部７４から出力される速度プロファイルのデータがそれぞれ入力されており、更に後に説明する制御部８２からのグラフィックデータも入力されている。

合成処理部７６から出力される画像データは表示器８０に出力され、表示器８０上には後に図５及び図６を用いて示すような画像が表示されることになる。表示器８０は例えばＣＲＴによって構成されてもよいし、液晶ディスプレイによって構成されてもよい。あるいは、合成処理部７６の後段にＣＲＴ及び液晶ディスプレイの２つのディスプレイを接続し、一方をメインディスプレイとし、他方をサブディスプレイとしてもよい。

制御部８２は超音波診断装置が有する各構成の動作制御を行っている。この制御部８２はＣＰＵ及び動作プログラムによって構成されるものである。制御部８２もグラフィック処理機能を有しており、例えば抽出ラインのグラフィックについてもそれを表すデータを合成処理部７６へ出力している。図４において符号１００で示す表示処理部は本実施形態において制御部８２とは別のモジュールとして示されているが、表示処理部１００がＣＰＵ及び処理プログラムによって構成されてもよい。あるいは、表示処理部１００が専用のハードウエアによって構成されてもよい。あるいは、表示処理部１００が有する機能の内で一部の機能のみがソフトウエア処理によって実現され、残りがハードウエアによって実現されてもよい。

制御部８２は、本実施形態においてシネメモリ４４，５０，５２の動作制御を行っている。シネメモリ４４，５０，５２はハードディスク、半導体メモリなどによって構成されており、それらにはフレーム列が格納される。制御部８２の制御によってそれらに格納されたフレーム列に対するループ再生などが実行される。例えば、シネメモリ５０，５２に対してループ再生の指示が出されると、そこに格納された時系列順のフレーム列が順番に呼び出されて表示器８０に動画像として表示されることになる。また制御部８２は、抽出ラインが設定された場合、例えばシネメモリ５０，５２から、抽出ラインに対応付けられた各時相のデータ列を抽出する読み出し制御を実行する。シネメモリ５０から読み出された各時相の組織エコーデータ列は上述したようにフレームメモリ５６に格納され、シネメモリ５２から読み出された各時相の組織速度データ列は、角度補正部６０，カラー演算器６１を介してフレームメモリ６２に格納される。

入力部８４は操作パネルなどによって構成され、その入力部８４を利用して、抽出ラインの設定、トラッキング点の指定、分割数ｋの指定、時相の指定、表示モードの選択などを行うことができる。心電計８６から出力される心電信号は制御部８２に出力される他に、合成処理部７６に出力されている。心電信号は上述したループ再生における同期信号として用いられ、また表示器８０上には心電波形が表示される。

図５には、第１表示モードにおける表示例が示されており、図６には第２表示モードにおける表示例が示されている。図５に示す第１表示モードにおいては、カラー画像としての２Ｄ組織速度画像１０２及び白黒画像としての２Ｄ組織エコー画像１０４が別々に表示されている。もちろん両者を合成した画像を表示するようにしてもよい。いずれかの画像上において１又は複数の抽出ラインＬが設定され（その設定内容はもう一方の画像にも反映される）、図５に示す例ではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで特定される４つの抽出ラインＬが設定されている。本実施形態において、複数の抽出ラインを設定する場合、各抽出ラインの長さは固定値であるが、もちろん各抽出ラインごとにその長さを可変設定するようにしてもよい。その場合において、各抽出ラインごとに、表示する画像の縦軸のスケールをそれぞれ一定にしてもよいし、可変してもよい。図５に示す例では、各抽出ラインＬごとにその抽出ライン上における内膜点及び外膜点にそれぞれトラッキング点がユーザーにより設定されている。上述したように、各抽出ラインを設定する場合、その抽出ラインを設定しようとする局所部位の運動方向にできる限り合致するようにそれぞれの抽出ラインを設定するのが望ましい。一般に、心臓壁に対して抽出ラインを設定する場合には、その心臓壁を横切る方向すなわち厚さ方向に抽出ラインを設定すれば、同時に運動方向に抽出ラインを設定したことになる。上述したように、２Ｄ組織速度画像１０２及び２Ｄ組織エコー画像１０４はループ再生を用いて動画像として表示されるのが望ましい。

以上のように設定された４つの抽出ラインに対応して、４つ第１複合画像１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄが表示される。それぞれの第１複合画像１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ、１０６Ｄにはそれに対応づけられた抽出ラインを識別するラベル（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が付されている。それぞれの第１複合画像１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄは、白黒画像としてのＭ−組織エコー画像１０７−１とカラー画像としてのＭ−組織速度画像１０７−２とを合成した画像である。この場合において、Ｍ−組織速度画像１０７−２は角度補正後の組織速度データを基礎として構築されているため、より正確な速度情報を表現することができる。なお、背景としての白黒のＭ−組織エコー画像１０７−１についてはその表示を省略するようにしてもよい。

図５に示されるように、各第１複合画像１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄ上にはトレースライン群１０８，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄが合成表示されている。そのようなトレースライン群１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄを表示することにより、例えば心臓壁の内側の層と外側の層とについて時間的な動きや厚みの変化を個別的に明瞭に表示することが可能となる。

符号１１０は心電波形を表している。ちなみに、第１複合画像１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄ及び心電波形１１０のそれぞれの時間時間は互いに平行でその両端が一致している。その時間軸上において時相カーソル１１２を用いてユーザーが所定の時相を指定すると、図５に示されるように、４つの抽出ラインに対応して４つの速度プロファイル１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄが表示される。速度プロファイル１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄにおける横軸１１６は速度軸であり、正負の速度の大きさを表している。その縦軸１１８は抽出ライン上の位置を表している。ある時相における各抽出ライン上の速度プロファイルを観察することにより、当該時相において組織運動のより詳細な観察を行えるという利点がある。上記説明では、ユーザーによって時相の指定を行ったが、その指定がなされない場合においては、計測開始時点をデフォルトの時相として指定して各速度プロファイルを表示させることもできる。

図６には、第２表示モードにおける表示例が示されている。この表示例においては、図５に示した表示例と同様に２Ｄ組織速度画像１０２及び２Ｄ組織エコー画像１０４が表示される。また心電波形１１０も上記同様に表示されている。

この表示例でも、４つの抽出ラインが設定されているが、その４つの抽出ラインに対応して４つの第２複合画像１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄが上下に並んで表示されている。各第２複合画像１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄはそれぞれ白黒画像としてのＭ−組織エコー画像１２２−１と、カラー画像としてのＭ−ストレイン画像１２０−２とを合成した画像である。図６に示す表示例においては、各第２複合画像１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ上にトレースライン群も同時表示されているが、それらのトレースライン群については格別表示しなくてもよい。図示されるように、各第２複合画像１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄにおいては、この例では各抽出ライン上に５つのトラッキング点が指定されたことに対応してそれぞれ４つの帯状領域が形成されており、つまり各時相ごとに４つの区間が存在している。そして各時相における各区間ごとにそこで演算されたストレインに対応付けられた色が表示されることになる。したがってそのような第２複合画像１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄを観察することにより、各抽出ラインが設定された部位における各深さ区分ごとの歪みの時間的な変化を明瞭に観察することが可能となる。

また時相カーソル１２４を用いて時間軸上における所定の時相をユーザーにより指定すると、その時相における各抽出ラインごとのストレイングラフ１２６Ａ，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄが表示される。それらの横軸１３０はストレインの正負及びその大きさを表しており、その横軸１３２は抽出ライン上の位置を表しており、具体的には各区間を表している。それぞれの区間ごとに棒グラフとしてのバー１２８が表示されており、そのバーの向きや大きさを観察することによって、選択した時相でのストレインの分布をより詳細に観察することが可能となる。

次に、図７を用いて図４に示した装置の動作例について説明する。

まずＳ１０１では、超音波の送受波が行われ、具体的にはＴＤＩモードにおいて組織速度情報を抽出するための超音波の送受波が実行され、これによって各フレームのデータが取得される。ここで取得されるフレーム列は、２Ｄ組織エコーフレーム及び２Ｄ組織速度フレームである。それらのフレーム列はそれぞれシネメモリ上に格納される。

Ｓ１０２では、シネメモリ上に格納された２つのフレーム列が同期して読み出され、すなわちループ再生される。これによって、図５及び図６に示したように表示画面上に動画像として２Ｄ組織エコー画像及び２Ｄ組織速度画像が表示されることになる。ループ再生であるので、例えば２心拍の時間範囲にわたって繰り返し同じ動画像が表示されることになる。ちなみにこのループ再生にあたっては例えば２Ｄ組織エコー画像のみのループ再生を行うようにしてもよい。いずれにしても抽出ラインを適正かつ迅速に設定できる画像を表示するのが望ましい。

Ｓ１０３ではユーザーによる抽出ラインの設定が開始される。すなわち画面上に抽出ラインがデフォルト表示され、その抽出ラインをトラックボールなどによって移動させ、またその向きを任意に設定する操作が行われる。この場合においては上記のような動画像上においてその抽出ラインの設定操作を行うのが望ましいが、例えば拡張末期における画像を静止画像として表示し、その画像上において抽出ラインの設定操作を行わせるようにしてもよい。Ｓ１０４では、各時刻における抽出ライン上の各データ点について超音波ビームとの交差角度がリアルタイムに計算される。すなわち交差角度セットが逐次演算されることになる。Ｓ１０５では、交差角度セットがアラーム条件に該当したか否かが判断される。例えば交差角度セットを構成する１つの交差角度が９０±α°の範囲内に入る場合にはアラーム条件に該当すると見なされる。ここでαは例えば２０である。アラーム条件に該当した場合、Ｓ１０６においてアラーム処理が実行される。このアラーム処理では、画面表示されている抽出ラインの色が可変され、ユーザーに対して計測の信頼性が低下する可能性がある旨が報知される。もちろん抽出ラインの点滅やハイライトなどによってその報知を行うようにしてもよいし、別途メッセージを表示したり、あるいはビープ音などを発生させるようにしてもよい。Ｓ１０７において設定終了と判断されるまで、上記Ｓ１０３からの各工程が繰り返し実行され、最終的に１又は複数の抽出ラインの設定が完了する。

Ｓ１０８では、シネメモリ上に格納されたフレーム列から抽出ラインに対応する組織エコーデータ列及び組織速度データ列が順番に抽出される。そして、Ｓ１０９では、抽出された各組織速度データ列に対して上記の角度補正処理が実行される。すなわち上記のＳ１０４で計算された交差角度セットが用いられ、抽出ライン上の各組織速度データごとにその値を適正な値に変更する角度補正が実行される。もちろん、データの直接的な操作によらずにカラー演算テーブルの内容を変更することにより、結果として角度補正が行われるようにしてもよい。

したがって、Ｓ１１０以降の工程においては角度補正後の組織速度データを用いて画像処理あるいは計測処理が行われるため、より適切な画像を形成することができ、あるいは、信頼性ある計測を実現できるという利点がある。Ｓ１１０においては、角度補正後の各時相の組織速度データ列を用いてそれらをカラー演算処理することによりＭ−組織速度画像が形成される。

一方、トレースライン群を表示させる場合には、Ｓ１１１において抽出ライン上において例えば内膜及び外膜に対してトラッキング点が指定される。もちろん、そのような指定工程はＳ１０３における抽出ラインの設定と同時に実行されてもよい。あるいは抽出ライン上でトラッキング点の指定を行うのではなく、Ｍ−組織速度画像上における所定の時相の組織速度データ列上においてトラッキング点の指定を行うようにしてもよい。

Ｓ１１２においては分割数ｋが認識される。そのような分割数ｋは初期設定されており、あるいは、このＳ１１２の工程においてユーザーによって入力される。Ｓ１１３では内膜点及び外膜点の間の距離が分割数に応じて複数に区分され、各区間を区切る点としてトラッキング点が設定される。例えば分割数ｋとして２が設定されている場合には１つの分割点が設定されることになる。

Ｓ１１４においては、上記のようにユーザー設定及び自動設定されたそれぞれのトラッキング点に対してトラッキング処理が実行される。具体的には各時相の組織速度データ列上においてトラッキング点に対応づけられた組織速度データが参照され、それに基づいて次の時相におけるトラッキング点の位置が推定される。そして、そのような処理が時間軸上に沿って繰り返し行われることにより、最終的に各時相におけるトラッキング点の位置が特定されることになる。そこで、Ｓ１１５においては時間軸上において複数のトラッキング点を相互連結することによりトレースラインが形成される。複数のトラッキング点についてトラッキング処理を行えばＳ１１５においてはトレースライン群が表示されることになる。

なお、組織速度データに基づくトラッキングと組織エコーデータに基づくトラッキングとを併用するようにすることも可能である。ただし、輝度画像上において明確な特定ができない点についても、上記の組織速度データに基づくトラッキングによればその点を追従特定することができるという利点がある。

Ｓ１１６においてはユーザーによって時相カーソルによる時相指定が行われたか否かが判断され、そのような指定が行われた場合にはＳ１１７において図５に示したような速度プロファイルが表示されることになる。

ここまでが第１表示モードに対応しており、Ｓ１１８以降の各工程が第２表示モードに対応している。Ｓ１１８においてはストレイン表示を行うか否かがユーザーにより選択され、ストレイン表示を行う場合には、Ｓ１１９において上述した原理にしたがって各時相ごとに各区間長が求められ、それらの各区間長からストレインが計算される。そして、Ｓ１２０ではそれぞれ演算されたストレインに対して所定のカラーを当てはめることによりＭ−ストレイン画像が構築される。そして、それが画像表示される。Ｓ１２２においてはユーザーによって時相指定が行われたか否かが判断され、時相指定を行われた場合にはＳ１２１において当該時相におけるストレイングラフが画面上に表示されることになる。

次に、図８を用いて他の動作例について説明する。なお、図８に示す動作例においても、図７に示したＳ１０１〜Ｓ１１４と同じ工程が実行されており、それらの工程については図８において図示省略されている。

Ｓ１１４に続くＳ１３０では、ストレインを表示するか否かが判断され、換言すれば、第１表示モード又は第２表示モードが選択される。ストレインを表示する場合（つまり第２表示モードの場合）には、Ｓ１３１において、上記の１１９と同様に、トラッキング結果に基づいて、各時相における各区間長からストレインが演算される。Ｓ１３２においては、上記のＳ１２０と同様に、Ｍ−組織エコー画像上にカラーのストレイン画像が合成される（図６参照）。そして、Ｓ１３３においては、デフォルトとして指定された初期時相におけるストレイングラフが表示される。グラフを表示させる時相をユーザーにより可変設定させてもよい。

一方、Ｓ１３０において、ストレインを表示しない場合（つまり第１表示モードの場合）には、Ｓ１３５において、上記のＳ１１５と同様に、トラッキング結果に基づいて、トレースライン群が第１複合画像（図５参照）上に合成表示される。Ｓ１３６では、デフォルトとして指定された初期時相における所定の数値情報が演算され、それが表示される。その数値情報は、例えば、区間長の変化率である。それに代えて、各区間長や特定区間長（心壁の厚み）などを数値表示するようにしてもよい。Ｓ１３７では、デフォルトとして指定された初期時相における速度プロファイルが表示される。もちろん、速度プロファイルを表示させる時相をユーザーにより可変設定させてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、設定された抽出ラインを組織運動方向とみなして、抽出ラインから抽出された各組織速度データに対して適切な角度補正を行った上で画像処理を行えるという利点がある。したがって、例えば心臓壁における各部位について組織運動を観測する場合においても、演算された複数の組織速度を互いに比較することも可能であり、すなわち定量的な解析を実現できるという利点がある。従来においては、例えば左室内に設定されたある点を基準として心臓壁上の各部位の運動方向が推定されていたが、そのような手法によると正常例においては正しいとしても、疾患例については必ずしも上記の仮定が当てはまらないという問題があるが、本実施形態によれば、実際にユーザーが心臓壁の動きを観測した上で抽出ラインを設定するので、上記従来法で指摘されていたような問題を解消あるいは改善できるという利点がある。

また実施形態によれば、Ｍ−ストレイン画像を表示することができるので、例えば心臓壁の各深さ区間ごとに個別的に歪みの時間変化を直感的に認識できるという利点がある。しかもそのストレインの計算にあたって角度補正後の組織速度データが用いられているため正確なストレインを計算できるという利点がある。

抽出ラインの設定方法を説明するための説明図である。 角度補正と画像形成を説明するための概念図である。 トラッキング処理とストレイン演算を説明するための説明図である。 本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示す機能ブロック図である。 第１の表示例を示す図である。 第２の表示例を示す図である。 装置の動作例を示すフローチャートである。 装置の別の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ２Ｄ画像、１２ ビーム中心軸、１４ 心臓（左室）、２０ Ｍ−組織速度画像、２８ トレースライン群、３０ Ｍ−ストレイン画像、１０２ ２Ｄ組織速度画像、１０４ ２Ｄ組織エコー画像、１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄ 第１複合画像、１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄ 速度プロファイル、１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ 第２複合画像、１２６Ａ，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ ストレイングラフ、Ｌ 抽出ライン、Ｘ，Ｙ 端点、Ｒ，Ｓ，Ｔ トラッキング点。

Claims (18)

1. 画面表示された注目組織に対してその運動方向に抽出ラインを設定する抽出ライン設定手段と、
   前記抽出ラインと超音波ビームとの交差角度を演算する交差角度演算手段と、
   超音波の送受波により得られた各時相の組織速度フレームから前記抽出ラインに対応する各時相の組織速度データ列を抽出する組織速度データ列抽出手段と、
   前記演算された交差角度に基づいて、前記各時相の組織速度データ列を構成する複数の組織速度データに対して、それぞれ角度補正を実行する角度補正手段と、
   前記角度補正後の各時相の組織速度データ列を時間軸方向に並べることにより、Ｍモード表示方式に従った組織速度画像を形成する組織速度画像形成手段と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記注目組織の二次元画像を動画像として表示する手段を含み、
   前記動画像としての二次元画像上において、前記注目組織に対してその運動方向に前記抽出ラインが設定されることを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   超音波の送受波により得られた各時相の組織エコーフレームから前記抽出ラインに対応する各時相の組織エコーデータ列を抽出する組織エコーデータ列抽出手段と、
   前記各時相の組織エコーデータ列を時間軸方向に並べることにより、Ｍモード表示方式に従った組織エコー画像を形成する組織エコー画像形成手段と、
   前記組織速度画像と前記組織エコー画像とを重ねて合成表示する画像合成手段と、
   を含み、
   前記組織速度画像がカラー表現され、前記組織エコー画像が白黒表現されることを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   特定時相の組織速度データ列上においてトラッキング点を初期設定するトラッキング点初期設定手段と、
   前記特定時相組織速度データ列から時間軸方向に並んだ各時相の組織速度データ列に対してトラッキング処理を順次実行する手段であって、各トラックキング処理において、前記トラッキング点の抽出ライン方向の移動量を推定することにより、移動後のトラッキング点位置を決定するトラッキング手段と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項４記載の装置において、
   前記各時相ごとに決定されたトラッキング点位置を時間軸方向に連結することにより、トレースラインを形成するトレースライン形成手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項４記載の装置において、
   前記トラッキング点初期設定手段は、複数のトラッキング点を設定し、
   前記複数のトラッキング点には、前記注目組織の一方端点及び他方端点と、それらの間を複数の区間に分割する１又は複数の分割点と、が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
7. 請求項６記載の装置において、
   前記複数の区間の個数を可変設定する手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
8. 請求項６記載の装置において、
   前記各時相における各区間ごとに区間長を演算する区間長演算手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
9. 請求項６記載の装置において、
   前記各時相における各区間ごとに区間長の変化率を演算する変化率演算手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
10. 請求項６記載の装置において、
    前記各時相における各区間ごとにストレインを演算するストレイン演算手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
11. 請求項１０記載の装置において、
    前記各時相における各区間ごとに演算されたストレインをカラー画像として表示するストレイン画像形成手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
12. 請求項１０記載の装置において、
    ユーザー選択された時相における前記各区間ごとに演算されたストレインをグラフとして表示するストレイングラフ作成手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
13. 請求項１記載の装置において、
    前記抽出ラインの設定の際に、当該抽出ラインと前記超音波ビームとの間の交差角度が所定のアラーム条件を満たす場合にアラーム処理を実行するアラーム処理手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
14. 請求項１３記載の装置において、
    前記所定のアラーム条件は、前記抽出ライン上における複数のデータ点について演算された複数の交差角度の内で所定個数以上の交差角度が９０±α度の角度範囲内に入る条件であることを特徴とする超音波診断装置。
15. 請求項１３記載の装置において、
    前記アラーム処理では、前記抽出ラインの表示態様が変化することを特徴とする超音波診断装置。
16. 心臓の断層画像上で心臓壁に対してそれを横切る方向に抽出ラインを設定する手段と、
    前記抽出ラインに対応する時系列順の複数の組織速度データ列を取得する手段と、
    前記抽出ラインと超音波ビームとの交差角度に基づいて、前記複数の組織速度データ列に対して、それぞれ角度補正を実行する手段と、
    前記角度補正後の各時相の組織速度データ列ごとに、複数のトラッキング点についてのトラッキング処理を実行する手段と、
    前記各時相の複数のトラッキング点で定義される複数の区間に対してそれぞれ区間長を求める手段と、
    前記各時相における各区間の区間長に基づいて組織の一次元歪みを表す情報を演算する手段と、
    を含むことを特徴とする超音波診断装置。
17. 請求項１６記載の装置において、
    前記複数のトラッキング点には、前記心臓壁の内膜点及び外膜点と、それらの間を前記複数の区間に分割する１又は複数の分割点と、が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
18. 請求項１６記載の装置において、
    前記組織の一次元歪みを表す情報をＭモード表示方式に従ってカラー表示する手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。

Images