JP4321121B2 - 診断画像における生体組織の動きの追跡方法及びその方法を用いた画像診断装置 - Google Patents
診断画像における生体組織の動きの追跡方法及びその方法を用いた画像診断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4321121B2 JP4321121B2 JP2003154102A JP2003154102A JP4321121B2 JP 4321121 B2 JP4321121 B2 JP 4321121B2 JP 2003154102 A JP2003154102 A JP 2003154102A JP 2003154102 A JP2003154102 A JP 2003154102A JP 4321121 B2 JP4321121 B2 JP 4321121B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- size
- movement
- moving image
- cut
- 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
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 67
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 title claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 24
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 description 4
- 230000004217 heart function Effects 0.000 description 3
- 206010007572 Cardiac hypertrophy Diseases 0.000 description 2
- 208000006029 Cardiomegaly Diseases 0.000 description 2
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 2
- 230000001631 hypertensive effect Effects 0.000 description 2
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 2
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 206010003210 Arteriosclerosis Diseases 0.000 description 1
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 208000011775 arteriosclerosis disease Diseases 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 210000001715 carotid artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000002837 heart atrium Anatomy 0.000 description 1
- 210000001308 heart ventricle Anatomy 0.000 description 1
- 238000007914 intraventricular administration Methods 0.000 description 1
- 210000004115 mitral valve Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 208000031225 myocardial ischemia Diseases 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断画像、磁気共鳴画像又はＸ線ＣＴ画像に適用される生体組織の動きの追跡方法、その追跡方法を用いた画像診断装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、及びＸ線ＣＴ装置等の画像診断装置は、いずれも被検体の検査部位に係る断層像などをモニタに表示して診断に供するものである。例えば、心臓や血管等の循環器系及びその他の動きのある臓器の場合、それらを構成する生体組織（以下、組織と総称する）の動きを断層像等により観察して、それら臓器等の機能を診断することが行なわれている。
【０００３】
特に、心臓などの機能を定量的に評価できれば、診断の精度が一層向上することが期待されている。例えば、従来、超音波診断装置により得られた画像から心壁の輪郭を抽出し、その心壁輪郭に基づいて心室等の面積、体積、それらの変化率等から心機能（心臓ポンプ機能）を評価したり、局所の壁運動を評価して診断することが試みられている（特許文献１）。また、ドプラ信号等の計測信号に基づいて組織の変位を計測して、例えば局所的収縮又は弛緩の分布を撮像し、これに基づいて心室の運動が活性化している場所を正確に決定したり、あるいは収縮期の心臓壁の厚さを計測する等、定量的に測定する方法が提案されている（特許文献２）。さらに、時々刻々変化する心房や心室の輪郭を抽出して、その輪郭を画像に重ねて表示するとともに、これに基づいて心室等の容量を求める技術が提案されている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３１４５号公報
【特許文献２】
特表２００１−５１８３４２号公報
【特許文献３】
米国特許第５３２２０６７号公報（ＵＳＰ５，３２２，０６７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術は、いずれも心臓の全体的な機能を評価するための手法にとどまり、心筋などの各組織の動きである組織動態を計測することについては配慮されていない。特に、心壁の輪郭を画像処理により抽出し、その輪郭に基づいて心壁の厚みなどを計測する従来技術は、必ずしも十分な精度を得るまでには至っていない。
【０００６】
一般に、例えば、血栓等によって心筋に血が通わなくなると、心筋の動きが低下する等の因果関係があるといわれている。したがって、心室を構成する心筋の動きや厚みの変化など、心臓の各組織の動態を定量的に計測できれば、治療法などを決定する際の有効な診断情報を提供できる。例えば、虚血の程度がわかれば、冠動脈再生術などの心臓の治療法選択及び治療部位を特定する指標として有効である。また、弁輪部の動態を定量的に計測できれば、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つとして研究がなされている。また、心臓に限らず、血管についても組織動態を定量的に計測して、例えば、頚動脈などの大血管壁の脈波を定量的に計測して動脈硬化の診断に供することができる。
【０００７】
一方、生体組織の動きを画像上で追跡するために、1つのフレーム画像上に着目部位を含む所定の大きさ（サイズ）の切出し画像を設定し、画像マッチング法により他のフレーム画像を探索して、切出し画像に一致度が最も高い画像部位を求めて、切出し画像の移動先を追跡する手法が知られている。この場合、画像マッチング処理する探索領域が広いと、マッチング処理に時間がかかって追跡処理速度が遅くなり実効が上がらない。また、動きが大きい組織や倍率が高い画像等の場合は、探索領域が狭いと着目部位が探索領域を外れて追跡できなくなることが予想される。特に、超音波診断装置は、ズーム機能により画像の表示深度（倍率）を簡便に変更できることから、探索領域の大きさを設定するパラメータ（以下、探索領域設定パラメータという。）が適切でないと、処理速度が遅すぎたり、着目部位が探索領域を外れてしまうなどの問題が考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、画像マッチング処理に係る処理時間を短縮でき、かつ着目部位が探索領域を外れるのを防ぐことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【００１０】
本発明に係る生体組織の動き追跡方法は、生体の診断部位を撮像してなる動画像の一のフレーム画像に指定された部位を含む一定サイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変し、該探索領域内をスキャンして画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出することにより前記指定部位の動きを追跡することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、生体組織の動きが同じでも動画像の倍率が高いと、その分だけ着目した指定部位の移動量が大きくなるから、探索領域のサイズを固定したままにすると、指定部位が探索領域から外れてしまうことになる。そこで、動画像の倍率の高さに応じて探索領域のサイズを大きくすると、指定部位が探索領域から外れてしまうのを防止できる。
【００１２】
この場合において、切出し画像のサイズについても、少なくとも動画像の倍率に基づいて可変することが好ましい。つまり、切出し画像のサイズを固定したままにすると、画像の倍率が高い場合に切出し画像の領域に特徴的な組織が現れず、画像マッチング処理の精度が低下することがあるが、この場合は切出し画像のサイズを大きくして特徴的な組織を含めることにより、画像マッチング処理の精度の低下を回避することができる。なお、動画像の倍率が低い場合は、探索領域及び切出し画像のサイズを小さくすることにより、追跡処理時間を短縮できる。
【００１３】
本発明は、探索領域のサイズ及び切出し画像のサイズを動画像の倍率の基づいて可変することに限られるものではなく、動画像のフレームレート、診断部位及び被検体の個体差に基づいて可変することができる。すなわち、フレームレートが低いと隣接するフレーム画像間における指定部位の移動量が大きくなるから、隣接フレーム画像間における移動量を考慮して探索領域等のサイズを決めることが好ましい。また、心臓や血管などの診断部位によっては動きに大小があること、及び元気な心臓は動きが大きく、虚血している心臓は動きが小さいことから、被検体の個体差に応じて探索領域等のサイズを決めることが好ましい。
【００１４】
探索領域のサイズの変更は、切出し画像の上下左右に設定パラメータに基づいた画素数の領域を付加して設定する場合、その設定パラメータを可変することにより可変することができる。
【００１５】
本発明の生体組織の動き追跡方法を実施する装置は、被検体を計測してなる動画像を表示する表示部と、前記動画像上の追跡したい部位をマークにより指定する操作部と、前記動画像から前記マークで指定した部位を含む一定サイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域内をスキャンして、画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出して前記指定部位の動きを追跡する追跡手段と、前記表示部に表示される前記マークを前記動画像の動きに合せて移動表示させる制御手段とを備え、前記追跡手段は、前記探索領域のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変してなる画像診断装置により実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の生体組織の動き追跡方法を適用してなる一実施の形態の画像診断装置について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態の生体組織の動き追跡方法の手順を示し、図２は図１の生体組織の動き追跡方法を適用してなる画像診断装置のブロック構成図である。図２に示すように、画像診断装置は、被検体の断層像（あるいはＭモード像）を撮影してなる動画像が格納される画像記憶部１と、動画像を表示可能な表示部２と、指令を入力する操作卓３と、表示部２に表示される動画像の生体組織の動きを追跡する自動追跡部４と、自動追跡部４の追跡結果に基づいて各種の計測情報を算出する動態情報算出部５と、これらを接続してなる信号伝送路６を含んで構成されている。画像記憶部１には、破線で示した診断画像撮像装置７から被検体の断層像（あるいはＭモード像）を撮影してなる動画像がオンライン又はオフラインで格納されるようになっている。診断画像撮像装置７としては、超音波診断装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置及びＸ線ＣＴ装置等の診断装置が適用可能である。
【００１７】
操作卓３は、画像記憶部１に格納された動画像の一のフレーム画像を表示部２に表示させる指令を入力可能に形成され、かつその指令に応じて表示された一のフレーム画像において動きを追跡したい生体組織の指定部位に目印（マーク）を重畳表示させる指令を入力可能に形成されている。さらに、本実施の形態では、探索領域等の設定パラメータの変更指令を入力可能に形成されている。
【００１８】
自動追跡部４は、画像診断装置全体を制御する制御手段８と、表示部２に表示された一のフレーム画像の前記目印の位置に対応する指定部位を含むサイズの切出し画像を設定する切出し画像設定手段９と、画像記憶部１から動画像の他のフレーム画像を読み出し設定された探索領域内をスキャンして、切出し画像と画像の一致度が最も高い同一サイズの局所画像を抽出する切出し画像追跡手段１０と、一致度が最も高い局所画像と切出し画像の座標差を求める移動量演算手段１１と、その座標差に基づいて指定部位の移動先座標を求める移動追跡手段１２と、探索領域のサイズを切出し画像に基づいて決める設定パラメータを算出するパラメータ演算手段１３を備えて構成されている。
【００１９】
動態情報算出部５は、自動追跡部４で求められた指定部位の移動先座標に基づいて、指定部位の移動量、移動速度、移動方向等の動きに関する物理量である計測情報を定量的に求めるるとともに、これらの計測情報の変化を線図で表示部２に表示させる機能を有して構成されている。
【００２０】
次に、本実施形態の画像診断装置の詳細な機能構成について、図１に示した処理手順に従って動作とともに説明する。まず、生体組織の動き追跡動作は、操作卓３から組織の動き追跡モードを選択する指令が入力されることによって開始する（Ｓ１）。自動追跡部４の制御手段８は、画像記憶部１から動画像の例えば最初のフレーム画像ｆt(t=0)を読み出して表示部2に表示させる（Ｓ２）。最初のフレーム画像ｆ0として、例えば図3に示す心臓の心室２１の断層像が表示されたものとする。図3において、操作者が動きを追跡したい生体組織の指定部位として、心筋２２の特定の部位を選択したい場合、操作者は操作部3のマウスなどを操作してフレーム画像ｆ0に重ねて目印である指定点２３を表示させる。そして、その指定点２３を移動操作して所望の指定部位に重畳表示させて指定部位を入力設定する。なお、図３において、符号２４は僧帽弁である。
【００２１】
指定点２３が入力設定されると、制御手段８はフレーム画像ｆ0上の指定点２３の座標を取込み、切出し画像設定手段９に送る（Ｓ３）。切出し画像設定手段９は、パラメータ演算手段１３により設定されたパラメータＡに基づいて、図４（ａ）に示す様に、指定点２３の画像を中心として、縦横２(Ａ+１)画素（但しＡは自然数）のサイズの矩形領域を切出し画像２５として設定する（Ｓ４）。
【００２２】
次いで、切出し画像追跡手段１０は、パラメータ演算手段１３により設定されたパラメータＢに基づいて、フレーム画像ｆ1よりも十分に小さく、かつ切出し画像２５より大きいサイズの図４（ｂ）に示す検索領域２６を設定する（Ｓ５）。そして、設定された検索領域２６内の同一サイズの局所画像２７を順次ずらして切出し画像２５との画像の一致度を求める。つまり、画像記憶部１から動画像の次のフレーム画像ｆ1を読み出し、切出し画像２５と画像の一致度が最も高い同一サイズの局所画像を抽出する（Ｓ６）。この抽出処理は、いわゆるブロックマッチング法と称される画像相関法を適用する。この抽出処理をフレーム画像ｆ1の全領域について行なうと、処理時間がかかり過ぎることから、上述したサイズの検索領域２６について行なうことにより、抽出処理時間を短縮している。この画像マッチング法の具体例を図５を用いて説明する。図示例は、説明を簡単にするために、切出し画像２５のサイズを矩形の９画素領域とし、検索領域２６についても矩形の２５画素領域として説明する。つまり、同図（ａ）に示す切出し画像２５は、指定点２３の画素を中心としてＡ＝１画素に設定した例であり、同図（ｂ）に示す検索領域２６はＢ＝１画素に設定した例である。これによれば、同図（ｂ）に示す様に、９個の局所領域２７について相関値を求め、相関が最も大きい位置が移動先座標に相当することになる。
【００２３】
次に、検索した複数の局所画像２７の内で画像の一致度が最も高い局所画像２７maxを抽出し、局所画像２７maxを切出し画像２５の移動先とし、局所画像２７maxの座標を求める（Ｓ７）。これらの画像の座標は、中心画素の座標、あるいは矩形領域の何れかの角の座標で代表する。そして、局所画像２７maxと切出し画像２５の座標差を求め、これに基づいて指定点２３の移動先座標を求めて記憶するとともに、表示部２のフレーム画像ｆ1に重ねて表示する（Ｓ８）。なお、局所画像２７maxと切出し画像２５における指定点２３の相対位置は変化しないものとして扱っている。
【００２４】
動態情報算出部５は、Ｓ８で求められた指定点２３の移動先座標に基づいて、指定点２３の動き、つまり指定部位の組織の動きに関する各種の計測情報を算出する（Ｓ９）。すなわち、移動前後の指定部位の座標に基づいて、移動方向及び移動量を定量的に計測することができる。また、指定部位の移動量、移動速度、移動方向等の動きに関する物理量である計測情報を定量的に求めることができる。
【００２５】
このようにして求めた計測情報に基づいて、さらに動態情報算出部５は、指定点２３の移動に関する各種の計測情報、及びその変化をグラフで表示部に表示させる（Ｓ１０）。これにより、観者は、指定部位の動きを容易に観察することができる。
【００２６】
次に、ステップＳ１１に進み、動画像の全てのフレーム画像について指定点２３の追跡が終了したか否か判断し、未処理のフレーム画像があれば、ステップＳ６に戻ってＳ６~Ｓ１０の処理を繰り返す。全てのフレーム画像について指定点２３の追跡が終了した場合は、追跡処理動作を終了する。
【００２７】
上述したように、本実施形態によれば、画像相関法を適用することにより、指定点２３の移動先の座標を順次求めることができるから、指定部位の動きを定量的に、かつ精度よく簡単に計測することができ、診断の情報を的確に提供することができる。
【００２８】
ここで、本発明の特徴部に係るパラメータ演算手段１３について詳細に説明する。パラメータ演算手段１３は、上述した画像マッチング法に係るパラメータＡ、Ｂを算出して、切出し画像２５及び検索領域２６のサイズを可変することを特徴としている。つまり、画像マッチング法による場合、切出し画像２５のサイズを指定点２３の生体組織とは異なる生体組織を含む大きさの領域に設定することが好ましい。例えば、図３に示す様に、心筋２２の境界を越える大きさに設定することにより、切出し画像２５に特徴を持たせる。これは、切出し画像２５のサイズが小さすぎて特徴がないと、画像マッチングによって一致する局所画像が多く出現し、真の移動先を特定できない場合が生じるからである。また、逆に切出し画像２５のサイズが大きすぎるとフレーム画像ｆ0の画像領域からはみ出して計測できない場合が生ずるから、これらを考慮して切出し画像２５のサイズを設定する必要がある。一方、検索領域２６は、切出し画像２５に対して上下左右に一定の振り幅の画素数Ｂを付加した矩形領域とする。この画素数Ｂは、指定部位に係る組織の移動量よりも大きい範囲に設定する。例えば、心臓などの循環器系の動く範囲は、通常の視野において、狭い領域に限られるから、Ｂ＝３〜１０画素に設定する。
【００２９】
ところが、画像上における生体組織の移動量は、例えば、図６に示すように、動画像の倍率が高くなると大きくなる。例えば、超音波診断装置においては、ズーム機能により計測深度を変えることがしばしばあり、計測深度が浅いと得られる画像の倍率が高くなり、計測深度が深いと画像の倍率が低くなる。その結果、生体組織の移動量が同じであっても、倍率が高いと画像上では大きく移動し、倍率が低いと画像上では動きが小さくなる。したがって、パラメータＢを固定設定すると、倍率が高い場合に指定点２３が探索領域２６の外に出てしまい、追跡が不可能になったり、誤った追跡を行うおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施の形態では、制御手段８から出力される指令に基づいて、例えば画像の倍率に基づいて、パラメータ演算手段１３において、予め定められたアルゴリズムに従って演算により、又はパラメータ設定テーブルから抽出することにより、パラメータＡ、Ｂを可変設定するようにしている。図７〜図９に、パラメータ演算手段１３における処理手順の例をそれぞれ示す。図７〜図９は、超音波画像に基づいて生体組織の動きを追跡する場合の例であり、図７及び図８は表示深度変更に応じてパラメータＡ、Ｂを可変設定する例である。制御手段８により動画像の表示深度変更が検知されると、図７、８に示すように、表示深度変更がパラメータ演算手段１３に入力されると（Ｓ２１）、パラメータ演算手段１３は予め定められたアルゴリズムに従って演算により、又はパラメータ設定テーブルから抽出することによりパラメータＡ、Ｂを求め（Ｓ２２）、求めたパラメータＡ、Ｂを対応する切出し画像設定手段９と切出し画像追跡手段１０に割り当てて（Ｓ２３）、処理を終了する。この場合において、図８に示すように、求めたパラメータＡ、Ｂに対応する追跡レベル（例えば、精細度など）の変更を表示部２に表示するようにすることができる。
【００３１】
また、切出し画像２５のサイズ及び探索領域２６のサイズは、操作者が任意に可変設定するようにしてもよい。すなわち、図９に示すように、操作卓３から切出し画像２５及び探索領域２６のサイズに相当する値を入力すると（Ｓ３１）、パラメータ演算手段１３は入力された値に合致したパラメータＡ、Ｂを算出し、あるいはパラメータ設定テーブルから抽出することによりパラメータＡ、Ｂを求める（Ｓ３２）。そして、追跡レベル（例えば、精細度など）の変更を表示部２に表示するとともに（Ｓ３３）、パラメータＡ、Ｂを対応する切出し画像設定手段９と切出し画像追跡手段１０に割り当てて（Ｓ３４）、処理を終了する。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、切出し画像２５及び探索領域２６のサイズを、動画像の倍率に応じて自動的に、あるいは操作者の意思により可変設定できることから、生体組織の移動量の大きな変化にも対応することができる。特に、探索領域２６のサイズを小さく設定して画像マッチング処理に係る処理時間を短縮でき、かつ指定部位が探索領域を外れる追跡ミスを防ぐことができる。
【００３３】
また、操作卓３から操作者が任意のパラメータに設定できるため、診断部位及び被検体の個体差に合わせて、最適な切出し画像２５及び探索領域２６のサイズを可変設定できる。さらに、制御手段８において動画像のフレームレート情報を検出し、検出したフレームレートに合わせて、自動的に最適な切出し画像２５及び探索領域２６のサイズを可変設定するようにしてもよい。
【００３４】
ここで、上記実施形態を用いて、生体組織の指定部位の動きを計測してなる具体例について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、図３に示した指定点２３の動きに関する計測情報を表示部２に表示した画像例であり、同図（ａ）は指定点２３の移動軌跡を破線で動画像に重ねて表示する例である。同図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ指定点２３の移動量の時間変化と移動速度が表示されている。また、同図（ｄ）、（ｅ）は、指定点２３の移動軌跡を動画像に重ねて表示する別の例であり、同図（ｄ）は直前の数フレーム画像分の軌跡を、同図（ｅ）は移動軌跡を実線で表示している。
【００３５】
図１１は、心筋２２の心壁を挟んで２つの指定点２３を設定し、２つの指定点２３間の距離と、その距離の変化を計測し、それらをグラフにして表示部２に表示した例である。これにより、心筋の厚み及び厚み変化を定量的に把握することができる。また、心筋の厚みの変化率を算出して表示することもできる。この変化率は、変化前の心筋の厚みに対する変化前後の心筋の厚みの変化量を、百分率で表すことができる。これらの場合において、それらの心臓に係る計測値のグラフと、ＥＣＧ波形、心音波形、などの情報を表示部２に時間軸を関連させて表示することにより、一層診断の精度を向上できる。つまり、心筋動態の追跡や心筋厚の変化を定量的に追跡できることから、虚血性心疾患において虚血部位を特定することが可能になる。また、心筋動態を定量化できるから、虚血の程度がわかり、冠動脈再生術などの治療法選択および治療部位特定の指標にできる。さらに、弁輪部２４に指定点２３を設定して、その動きを追跡すれば、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つことが期待できる。
【００３６】
図１２は、心筋２２の内壁に沿って複数の指定点２３を設定し、同図（ａ）は、各指定点２３が、各指定点により囲まれた領域（心室内）の重心に向かう方向を例えば「赤」で表示し、離れる方向を例えば「青」で表示し、その移動速度によって輝度変調して表示した例である。また、同図（ｂ）は、指定点２３で囲まれた領域の面積の時間変化をグラフ化したものである。これによれば、心室の容積変化などの動態情報（動きの情報）を定量的に、かつ精度よく計測することができる。
（その他の実施形態）
図１の実施形態では、１つのフレーム画像についての指定点の追跡が終了する度に（Ｓ８）、その指定点の移動に基づいて組織の動きに関する各種情報を算出するとともに（Ｓ９）、それらの情報を表示部に表示する（Ｓ１０）ようにした例を説明した。本発明はこれに限らず、図１３に示すように、図１のステップＳ１１をステップＳ８の後に配置し、全てのフレーム画像についての指定点の追跡が終了した後に、ステップＳ９、Ｓ１０の処理を実行するようにしてもよい。
【００３７】
また、図１の実施形態では、指定点２３の動きを組織の動きに合わせて追従させ、その指定点２３の動きに基づいて組織の動きを定量的に算出する場合を例にして、画像マッチングに係る切出し画像と検索領域のサイズを可変設定することを説明した。本発明は、これに限らず、心筋２２の特定の部位の動きを観察するために関心領域を設定し、その関心領域を心筋２２の動きに合わせて移動表示する場合にも適用できる。この場合は、関心領域の中心や重心などの１点を指定点とみなして画像マッチング法により追跡することができる。また、関心領域内に複数の指定点を設定して、関心領域内における組織の変形や変化等の各種情報を定量的に計測して、表示することもできる。
【００３８】
また、画像マッチング法は、切出し画像と局所画像の対応する画像の一致度を算出する方法であれば公知の技術を用いることができる。例えば、一般に知られている切出し画像と局所画像の対応する画素ごとに画素値の積を求め、その絶対値の総和をもって相関値とする2次元相互相関法、切出し画像と局所画像の各画素値の平均値を画素ごとの画素値から引き、その積を求め、その絶対値の総和をもって相関値とする2次元正規化相互相関法、画素ごとに画素値の差の絶対値を求め、その絶対値の総和をもって相関値とするＳＡＤ法、画素ごとの画素値の差の二乗値を求め、その二乗値の総和をもって相関値とするＳＳＤ法などを適用できる。このとき、相関最大である局所画像を選ぶためには2次元相互相関法と２次元正規化相互相関法では相関値が最大の、また、ＳＡＤ法、ＳＳＤ法では相関値が最小の局所画像を画像の一致度が最も高い局所画像とすればよい。この相関最大（相関値が最大又は最小）である局所画像を選び出すことに画像相関法の特徴がある。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、画像マッチング処理に係る処理時間を短縮でき、かつ着目部位が探索領域を外れるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体組織の動き追跡方法の一実施形態の処理手順を示す図である。
【図２】図１の生体組織の動き追跡方法を適用してなる画像診断装置のブロック構成図である。
【図３】本発明の生体組織の動き追跡を、心臓の断層像に適用して説明するための図である。
【図４】本発明に係る画像マッチング法の一実施形態を説明する図であり、（ａ）は切出し画像の一例を、（ｂ）は検索領域の一例を示す図である。
【図５】画像マッチング法による画像追跡処理を、具体例を用いて説明する図である。
【図６】動画像の倍率が高い一例における切出し画像を説明する図である。
【図７】パラメータ演算手段におけるパラメータの自動可変設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】パラメータ演算手段におけるパラメータの自動可変設定の他の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】パラメータ演算手段におけるパラメータの手動による可変設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の追跡方法により計測された生体組織の動きに関する計測情報の表示画像の例である。
【図１１】心壁を挟んで設定された２つの指定点の距離と、その距離の変化を計測してグラフにして表示した例である。
【図１２】心筋内壁に沿って複数の指定点を設定し、その動きの情報の表示画像例である。
【図１３】図１の処理手順を変形した本発明の実施形態２の追跡処理手順の図である。
【符号の説明】
１ 画像記憶部
２ 表示部
３ 操作卓
４ 自動追跡部
５ 動態情報演算部
６ 信号伝送路
７ 診断画像撮像装置
８ 制御手段
９ 切出し画像設定手段
１０ 切出し画像追跡手段
１１ 移動量演算手段
１２ 移動追跡手段
１３ パラメータ演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断画像、磁気共鳴画像又はＸ線ＣＴ画像に適用される生体組織の動きの追跡方法、その追跡方法を用いた画像診断装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、及びＸ線ＣＴ装置等の画像診断装置は、いずれも被検体の検査部位に係る断層像などをモニタに表示して診断に供するものである。例えば、心臓や血管等の循環器系及びその他の動きのある臓器の場合、それらを構成する生体組織（以下、組織と総称する）の動きを断層像等により観察して、それら臓器等の機能を診断することが行なわれている。
【０００３】
特に、心臓などの機能を定量的に評価できれば、診断の精度が一層向上することが期待されている。例えば、従来、超音波診断装置により得られた画像から心壁の輪郭を抽出し、その心壁輪郭に基づいて心室等の面積、体積、それらの変化率等から心機能（心臓ポンプ機能）を評価したり、局所の壁運動を評価して診断することが試みられている（特許文献１）。また、ドプラ信号等の計測信号に基づいて組織の変位を計測して、例えば局所的収縮又は弛緩の分布を撮像し、これに基づいて心室の運動が活性化している場所を正確に決定したり、あるいは収縮期の心臓壁の厚さを計測する等、定量的に測定する方法が提案されている（特許文献２）。さらに、時々刻々変化する心房や心室の輪郭を抽出して、その輪郭を画像に重ねて表示するとともに、これに基づいて心室等の容量を求める技術が提案されている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３１４５号公報
【特許文献２】
特表２００１−５１８３４２号公報
【特許文献３】
米国特許第５３２２０６７号公報（ＵＳＰ５，３２２，０６７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術は、いずれも心臓の全体的な機能を評価するための手法にとどまり、心筋などの各組織の動きである組織動態を計測することについては配慮されていない。特に、心壁の輪郭を画像処理により抽出し、その輪郭に基づいて心壁の厚みなどを計測する従来技術は、必ずしも十分な精度を得るまでには至っていない。
【０００６】
一般に、例えば、血栓等によって心筋に血が通わなくなると、心筋の動きが低下する等の因果関係があるといわれている。したがって、心室を構成する心筋の動きや厚みの変化など、心臓の各組織の動態を定量的に計測できれば、治療法などを決定する際の有効な診断情報を提供できる。例えば、虚血の程度がわかれば、冠動脈再生術などの心臓の治療法選択及び治療部位を特定する指標として有効である。また、弁輪部の動態を定量的に計測できれば、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つとして研究がなされている。また、心臓に限らず、血管についても組織動態を定量的に計測して、例えば、頚動脈などの大血管壁の脈波を定量的に計測して動脈硬化の診断に供することができる。
【０００７】
一方、生体組織の動きを画像上で追跡するために、1つのフレーム画像上に着目部位を含む所定の大きさ（サイズ）の切出し画像を設定し、画像マッチング法により他のフレーム画像を探索して、切出し画像に一致度が最も高い画像部位を求めて、切出し画像の移動先を追跡する手法が知られている。この場合、画像マッチング処理する探索領域が広いと、マッチング処理に時間がかかって追跡処理速度が遅くなり実効が上がらない。また、動きが大きい組織や倍率が高い画像等の場合は、探索領域が狭いと着目部位が探索領域を外れて追跡できなくなることが予想される。特に、超音波診断装置は、ズーム機能により画像の表示深度（倍率）を簡便に変更できることから、探索領域の大きさを設定するパラメータ（以下、探索領域設定パラメータという。）が適切でないと、処理速度が遅すぎたり、着目部位が探索領域を外れてしまうなどの問題が考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、画像マッチング処理に係る処理時間を短縮でき、かつ着目部位が探索領域を外れるのを防ぐことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【００１０】
本発明に係る生体組織の動き追跡方法は、生体の診断部位を撮像してなる動画像の一のフレーム画像に指定された部位を含む一定サイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変し、該探索領域内をスキャンして画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出することにより前記指定部位の動きを追跡することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、生体組織の動きが同じでも動画像の倍率が高いと、その分だけ着目した指定部位の移動量が大きくなるから、探索領域のサイズを固定したままにすると、指定部位が探索領域から外れてしまうことになる。そこで、動画像の倍率の高さに応じて探索領域のサイズを大きくすると、指定部位が探索領域から外れてしまうのを防止できる。
【００１２】
この場合において、切出し画像のサイズについても、少なくとも動画像の倍率に基づいて可変することが好ましい。つまり、切出し画像のサイズを固定したままにすると、画像の倍率が高い場合に切出し画像の領域に特徴的な組織が現れず、画像マッチング処理の精度が低下することがあるが、この場合は切出し画像のサイズを大きくして特徴的な組織を含めることにより、画像マッチング処理の精度の低下を回避することができる。なお、動画像の倍率が低い場合は、探索領域及び切出し画像のサイズを小さくすることにより、追跡処理時間を短縮できる。
【００１３】
本発明は、探索領域のサイズ及び切出し画像のサイズを動画像の倍率の基づいて可変することに限られるものではなく、動画像のフレームレート、診断部位及び被検体の個体差に基づいて可変することができる。すなわち、フレームレートが低いと隣接するフレーム画像間における指定部位の移動量が大きくなるから、隣接フレーム画像間における移動量を考慮して探索領域等のサイズを決めることが好ましい。また、心臓や血管などの診断部位によっては動きに大小があること、及び元気な心臓は動きが大きく、虚血している心臓は動きが小さいことから、被検体の個体差に応じて探索領域等のサイズを決めることが好ましい。
【００１４】
探索領域のサイズの変更は、切出し画像の上下左右に設定パラメータに基づいた画素数の領域を付加して設定する場合、その設定パラメータを可変することにより可変することができる。
【００１５】
本発明の生体組織の動き追跡方法を実施する装置は、被検体を計測してなる動画像を表示する表示部と、前記動画像上の追跡したい部位をマークにより指定する操作部と、前記動画像から前記マークで指定した部位を含む一定サイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域内をスキャンして、画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出して前記指定部位の動きを追跡する追跡手段と、前記表示部に表示される前記マークを前記動画像の動きに合せて移動表示させる制御手段とを備え、前記追跡手段は、前記探索領域のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変してなる画像診断装置により実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の生体組織の動き追跡方法を適用してなる一実施の形態の画像診断装置について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態の生体組織の動き追跡方法の手順を示し、図２は図１の生体組織の動き追跡方法を適用してなる画像診断装置のブロック構成図である。図２に示すように、画像診断装置は、被検体の断層像（あるいはＭモード像）を撮影してなる動画像が格納される画像記憶部１と、動画像を表示可能な表示部２と、指令を入力する操作卓３と、表示部２に表示される動画像の生体組織の動きを追跡する自動追跡部４と、自動追跡部４の追跡結果に基づいて各種の計測情報を算出する動態情報算出部５と、これらを接続してなる信号伝送路６を含んで構成されている。画像記憶部１には、破線で示した診断画像撮像装置７から被検体の断層像（あるいはＭモード像）を撮影してなる動画像がオンライン又はオフラインで格納されるようになっている。診断画像撮像装置７としては、超音波診断装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置及びＸ線ＣＴ装置等の診断装置が適用可能である。
【００１７】
操作卓３は、画像記憶部１に格納された動画像の一のフレーム画像を表示部２に表示させる指令を入力可能に形成され、かつその指令に応じて表示された一のフレーム画像において動きを追跡したい生体組織の指定部位に目印（マーク）を重畳表示させる指令を入力可能に形成されている。さらに、本実施の形態では、探索領域等の設定パラメータの変更指令を入力可能に形成されている。
【００１８】
自動追跡部４は、画像診断装置全体を制御する制御手段８と、表示部２に表示された一のフレーム画像の前記目印の位置に対応する指定部位を含むサイズの切出し画像を設定する切出し画像設定手段９と、画像記憶部１から動画像の他のフレーム画像を読み出し設定された探索領域内をスキャンして、切出し画像と画像の一致度が最も高い同一サイズの局所画像を抽出する切出し画像追跡手段１０と、一致度が最も高い局所画像と切出し画像の座標差を求める移動量演算手段１１と、その座標差に基づいて指定部位の移動先座標を求める移動追跡手段１２と、探索領域のサイズを切出し画像に基づいて決める設定パラメータを算出するパラメータ演算手段１３を備えて構成されている。
【００１９】
動態情報算出部５は、自動追跡部４で求められた指定部位の移動先座標に基づいて、指定部位の移動量、移動速度、移動方向等の動きに関する物理量である計測情報を定量的に求めるるとともに、これらの計測情報の変化を線図で表示部２に表示させる機能を有して構成されている。
【００２０】
次に、本実施形態の画像診断装置の詳細な機能構成について、図１に示した処理手順に従って動作とともに説明する。まず、生体組織の動き追跡動作は、操作卓３から組織の動き追跡モードを選択する指令が入力されることによって開始する（Ｓ１）。自動追跡部４の制御手段８は、画像記憶部１から動画像の例えば最初のフレーム画像ｆt(t=0)を読み出して表示部2に表示させる（Ｓ２）。最初のフレーム画像ｆ0として、例えば図3に示す心臓の心室２１の断層像が表示されたものとする。図3において、操作者が動きを追跡したい生体組織の指定部位として、心筋２２の特定の部位を選択したい場合、操作者は操作部3のマウスなどを操作してフレーム画像ｆ0に重ねて目印である指定点２３を表示させる。そして、その指定点２３を移動操作して所望の指定部位に重畳表示させて指定部位を入力設定する。なお、図３において、符号２４は僧帽弁である。
【００２１】
指定点２３が入力設定されると、制御手段８はフレーム画像ｆ0上の指定点２３の座標を取込み、切出し画像設定手段９に送る（Ｓ３）。切出し画像設定手段９は、パラメータ演算手段１３により設定されたパラメータＡに基づいて、図４（ａ）に示す様に、指定点２３の画像を中心として、縦横２(Ａ+１)画素（但しＡは自然数）のサイズの矩形領域を切出し画像２５として設定する（Ｓ４）。
【００２２】
次いで、切出し画像追跡手段１０は、パラメータ演算手段１３により設定されたパラメータＢに基づいて、フレーム画像ｆ1よりも十分に小さく、かつ切出し画像２５より大きいサイズの図４（ｂ）に示す検索領域２６を設定する（Ｓ５）。そして、設定された検索領域２６内の同一サイズの局所画像２７を順次ずらして切出し画像２５との画像の一致度を求める。つまり、画像記憶部１から動画像の次のフレーム画像ｆ1を読み出し、切出し画像２５と画像の一致度が最も高い同一サイズの局所画像を抽出する（Ｓ６）。この抽出処理は、いわゆるブロックマッチング法と称される画像相関法を適用する。この抽出処理をフレーム画像ｆ1の全領域について行なうと、処理時間がかかり過ぎることから、上述したサイズの検索領域２６について行なうことにより、抽出処理時間を短縮している。この画像マッチング法の具体例を図５を用いて説明する。図示例は、説明を簡単にするために、切出し画像２５のサイズを矩形の９画素領域とし、検索領域２６についても矩形の２５画素領域として説明する。つまり、同図（ａ）に示す切出し画像２５は、指定点２３の画素を中心としてＡ＝１画素に設定した例であり、同図（ｂ）に示す検索領域２６はＢ＝１画素に設定した例である。これによれば、同図（ｂ）に示す様に、９個の局所領域２７について相関値を求め、相関が最も大きい位置が移動先座標に相当することになる。
【００２３】
次に、検索した複数の局所画像２７の内で画像の一致度が最も高い局所画像２７maxを抽出し、局所画像２７maxを切出し画像２５の移動先とし、局所画像２７maxの座標を求める（Ｓ７）。これらの画像の座標は、中心画素の座標、あるいは矩形領域の何れかの角の座標で代表する。そして、局所画像２７maxと切出し画像２５の座標差を求め、これに基づいて指定点２３の移動先座標を求めて記憶するとともに、表示部２のフレーム画像ｆ1に重ねて表示する（Ｓ８）。なお、局所画像２７maxと切出し画像２５における指定点２３の相対位置は変化しないものとして扱っている。
【００２４】
動態情報算出部５は、Ｓ８で求められた指定点２３の移動先座標に基づいて、指定点２３の動き、つまり指定部位の組織の動きに関する各種の計測情報を算出する（Ｓ９）。すなわち、移動前後の指定部位の座標に基づいて、移動方向及び移動量を定量的に計測することができる。また、指定部位の移動量、移動速度、移動方向等の動きに関する物理量である計測情報を定量的に求めることができる。
【００２５】
このようにして求めた計測情報に基づいて、さらに動態情報算出部５は、指定点２３の移動に関する各種の計測情報、及びその変化をグラフで表示部に表示させる（Ｓ１０）。これにより、観者は、指定部位の動きを容易に観察することができる。
【００２６】
次に、ステップＳ１１に進み、動画像の全てのフレーム画像について指定点２３の追跡が終了したか否か判断し、未処理のフレーム画像があれば、ステップＳ６に戻ってＳ６~Ｓ１０の処理を繰り返す。全てのフレーム画像について指定点２３の追跡が終了した場合は、追跡処理動作を終了する。
【００２７】
上述したように、本実施形態によれば、画像相関法を適用することにより、指定点２３の移動先の座標を順次求めることができるから、指定部位の動きを定量的に、かつ精度よく簡単に計測することができ、診断の情報を的確に提供することができる。
【００２８】
ここで、本発明の特徴部に係るパラメータ演算手段１３について詳細に説明する。パラメータ演算手段１３は、上述した画像マッチング法に係るパラメータＡ、Ｂを算出して、切出し画像２５及び検索領域２６のサイズを可変することを特徴としている。つまり、画像マッチング法による場合、切出し画像２５のサイズを指定点２３の生体組織とは異なる生体組織を含む大きさの領域に設定することが好ましい。例えば、図３に示す様に、心筋２２の境界を越える大きさに設定することにより、切出し画像２５に特徴を持たせる。これは、切出し画像２５のサイズが小さすぎて特徴がないと、画像マッチングによって一致する局所画像が多く出現し、真の移動先を特定できない場合が生じるからである。また、逆に切出し画像２５のサイズが大きすぎるとフレーム画像ｆ0の画像領域からはみ出して計測できない場合が生ずるから、これらを考慮して切出し画像２５のサイズを設定する必要がある。一方、検索領域２６は、切出し画像２５に対して上下左右に一定の振り幅の画素数Ｂを付加した矩形領域とする。この画素数Ｂは、指定部位に係る組織の移動量よりも大きい範囲に設定する。例えば、心臓などの循環器系の動く範囲は、通常の視野において、狭い領域に限られるから、Ｂ＝３〜１０画素に設定する。
【００２９】
ところが、画像上における生体組織の移動量は、例えば、図６に示すように、動画像の倍率が高くなると大きくなる。例えば、超音波診断装置においては、ズーム機能により計測深度を変えることがしばしばあり、計測深度が浅いと得られる画像の倍率が高くなり、計測深度が深いと画像の倍率が低くなる。その結果、生体組織の移動量が同じであっても、倍率が高いと画像上では大きく移動し、倍率が低いと画像上では動きが小さくなる。したがって、パラメータＢを固定設定すると、倍率が高い場合に指定点２３が探索領域２６の外に出てしまい、追跡が不可能になったり、誤った追跡を行うおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施の形態では、制御手段８から出力される指令に基づいて、例えば画像の倍率に基づいて、パラメータ演算手段１３において、予め定められたアルゴリズムに従って演算により、又はパラメータ設定テーブルから抽出することにより、パラメータＡ、Ｂを可変設定するようにしている。図７〜図９に、パラメータ演算手段１３における処理手順の例をそれぞれ示す。図７〜図９は、超音波画像に基づいて生体組織の動きを追跡する場合の例であり、図７及び図８は表示深度変更に応じてパラメータＡ、Ｂを可変設定する例である。制御手段８により動画像の表示深度変更が検知されると、図７、８に示すように、表示深度変更がパラメータ演算手段１３に入力されると（Ｓ２１）、パラメータ演算手段１３は予め定められたアルゴリズムに従って演算により、又はパラメータ設定テーブルから抽出することによりパラメータＡ、Ｂを求め（Ｓ２２）、求めたパラメータＡ、Ｂを対応する切出し画像設定手段９と切出し画像追跡手段１０に割り当てて（Ｓ２３）、処理を終了する。この場合において、図８に示すように、求めたパラメータＡ、Ｂに対応する追跡レベル（例えば、精細度など）の変更を表示部２に表示するようにすることができる。
【００３１】
また、切出し画像２５のサイズ及び探索領域２６のサイズは、操作者が任意に可変設定するようにしてもよい。すなわち、図９に示すように、操作卓３から切出し画像２５及び探索領域２６のサイズに相当する値を入力すると（Ｓ３１）、パラメータ演算手段１３は入力された値に合致したパラメータＡ、Ｂを算出し、あるいはパラメータ設定テーブルから抽出することによりパラメータＡ、Ｂを求める（Ｓ３２）。そして、追跡レベル（例えば、精細度など）の変更を表示部２に表示するとともに（Ｓ３３）、パラメータＡ、Ｂを対応する切出し画像設定手段９と切出し画像追跡手段１０に割り当てて（Ｓ３４）、処理を終了する。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、切出し画像２５及び探索領域２６のサイズを、動画像の倍率に応じて自動的に、あるいは操作者の意思により可変設定できることから、生体組織の移動量の大きな変化にも対応することができる。特に、探索領域２６のサイズを小さく設定して画像マッチング処理に係る処理時間を短縮でき、かつ指定部位が探索領域を外れる追跡ミスを防ぐことができる。
【００３３】
また、操作卓３から操作者が任意のパラメータに設定できるため、診断部位及び被検体の個体差に合わせて、最適な切出し画像２５及び探索領域２６のサイズを可変設定できる。さらに、制御手段８において動画像のフレームレート情報を検出し、検出したフレームレートに合わせて、自動的に最適な切出し画像２５及び探索領域２６のサイズを可変設定するようにしてもよい。
【００３４】
ここで、上記実施形態を用いて、生体組織の指定部位の動きを計測してなる具体例について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、図３に示した指定点２３の動きに関する計測情報を表示部２に表示した画像例であり、同図（ａ）は指定点２３の移動軌跡を破線で動画像に重ねて表示する例である。同図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ指定点２３の移動量の時間変化と移動速度が表示されている。また、同図（ｄ）、（ｅ）は、指定点２３の移動軌跡を動画像に重ねて表示する別の例であり、同図（ｄ）は直前の数フレーム画像分の軌跡を、同図（ｅ）は移動軌跡を実線で表示している。
【００３５】
図１１は、心筋２２の心壁を挟んで２つの指定点２３を設定し、２つの指定点２３間の距離と、その距離の変化を計測し、それらをグラフにして表示部２に表示した例である。これにより、心筋の厚み及び厚み変化を定量的に把握することができる。また、心筋の厚みの変化率を算出して表示することもできる。この変化率は、変化前の心筋の厚みに対する変化前後の心筋の厚みの変化量を、百分率で表すことができる。これらの場合において、それらの心臓に係る計測値のグラフと、ＥＣＧ波形、心音波形、などの情報を表示部２に時間軸を関連させて表示することにより、一層診断の精度を向上できる。つまり、心筋動態の追跡や心筋厚の変化を定量的に追跡できることから、虚血性心疾患において虚血部位を特定することが可能になる。また、心筋動態を定量化できるから、虚血の程度がわかり、冠動脈再生術などの治療法選択および治療部位特定の指標にできる。さらに、弁輪部２４に指定点２３を設定して、その動きを追跡すれば、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つことが期待できる。
【００３６】
図１２は、心筋２２の内壁に沿って複数の指定点２３を設定し、同図（ａ）は、各指定点２３が、各指定点により囲まれた領域（心室内）の重心に向かう方向を例えば「赤」で表示し、離れる方向を例えば「青」で表示し、その移動速度によって輝度変調して表示した例である。また、同図（ｂ）は、指定点２３で囲まれた領域の面積の時間変化をグラフ化したものである。これによれば、心室の容積変化などの動態情報（動きの情報）を定量的に、かつ精度よく計測することができる。
（その他の実施形態）
図１の実施形態では、１つのフレーム画像についての指定点の追跡が終了する度に（Ｓ８）、その指定点の移動に基づいて組織の動きに関する各種情報を算出するとともに（Ｓ９）、それらの情報を表示部に表示する（Ｓ１０）ようにした例を説明した。本発明はこれに限らず、図１３に示すように、図１のステップＳ１１をステップＳ８の後に配置し、全てのフレーム画像についての指定点の追跡が終了した後に、ステップＳ９、Ｓ１０の処理を実行するようにしてもよい。
【００３７】
また、図１の実施形態では、指定点２３の動きを組織の動きに合わせて追従させ、その指定点２３の動きに基づいて組織の動きを定量的に算出する場合を例にして、画像マッチングに係る切出し画像と検索領域のサイズを可変設定することを説明した。本発明は、これに限らず、心筋２２の特定の部位の動きを観察するために関心領域を設定し、その関心領域を心筋２２の動きに合わせて移動表示する場合にも適用できる。この場合は、関心領域の中心や重心などの１点を指定点とみなして画像マッチング法により追跡することができる。また、関心領域内に複数の指定点を設定して、関心領域内における組織の変形や変化等の各種情報を定量的に計測して、表示することもできる。
【００３８】
また、画像マッチング法は、切出し画像と局所画像の対応する画像の一致度を算出する方法であれば公知の技術を用いることができる。例えば、一般に知られている切出し画像と局所画像の対応する画素ごとに画素値の積を求め、その絶対値の総和をもって相関値とする2次元相互相関法、切出し画像と局所画像の各画素値の平均値を画素ごとの画素値から引き、その積を求め、その絶対値の総和をもって相関値とする2次元正規化相互相関法、画素ごとに画素値の差の絶対値を求め、その絶対値の総和をもって相関値とするＳＡＤ法、画素ごとの画素値の差の二乗値を求め、その二乗値の総和をもって相関値とするＳＳＤ法などを適用できる。このとき、相関最大である局所画像を選ぶためには2次元相互相関法と２次元正規化相互相関法では相関値が最大の、また、ＳＡＤ法、ＳＳＤ法では相関値が最小の局所画像を画像の一致度が最も高い局所画像とすればよい。この相関最大（相関値が最大又は最小）である局所画像を選び出すことに画像相関法の特徴がある。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、画像マッチング処理に係る処理時間を短縮でき、かつ着目部位が探索領域を外れるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体組織の動き追跡方法の一実施形態の処理手順を示す図である。
【図２】図１の生体組織の動き追跡方法を適用してなる画像診断装置のブロック構成図である。
【図３】本発明の生体組織の動き追跡を、心臓の断層像に適用して説明するための図である。
【図４】本発明に係る画像マッチング法の一実施形態を説明する図であり、（ａ）は切出し画像の一例を、（ｂ）は検索領域の一例を示す図である。
【図５】画像マッチング法による画像追跡処理を、具体例を用いて説明する図である。
【図６】動画像の倍率が高い一例における切出し画像を説明する図である。
【図７】パラメータ演算手段におけるパラメータの自動可変設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】パラメータ演算手段におけるパラメータの自動可変設定の他の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】パラメータ演算手段におけるパラメータの手動による可変設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の追跡方法により計測された生体組織の動きに関する計測情報の表示画像の例である。
【図１１】心壁を挟んで設定された２つの指定点の距離と、その距離の変化を計測してグラフにして表示した例である。
【図１２】心筋内壁に沿って複数の指定点を設定し、その動きの情報の表示画像例である。
【図１３】図１の処理手順を変形した本発明の実施形態２の追跡処理手順の図である。
【符号の説明】
１ 画像記憶部
２ 表示部
３ 操作卓
４ 自動追跡部
５ 動態情報演算部
６ 信号伝送路
７ 診断画像撮像装置
８ 制御手段
９ 切出し画像設定手段
１０ 切出し画像追跡手段
１１ 移動量演算手段
１２ 移動追跡手段
１３ パラメータ演算手段
Claims (9)
- 生体の診断部位を撮像してなる動画像の一のフレーム画像に指定された部位を含む一定サイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変し、該探索領域内をスキャンして画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出することにより前記指定部位の動きを追跡する生体組織の動きの追跡方法。
- 生体の診断部位を撮像してなる動画像の一のフレーム画像に指定された部位を含む切出し画像を抽出し、前記動画像の前記一のフレーム画像に設定される前記切出し画像のサイズは少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変され、前記動画像の他のフレーム画像に設定された所定の探索領域内をスキャンする画像マッチング処理により、前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出することにより前記指定部位の動きを追跡する生体組織の動きの追跡方法。
- 前記探索領域のサイズ及び前記切出し画像のサイズを、前記動画像のフレームレート、前記診断部位及び被検体の個体差に基づいて可変することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体組織の動きの追跡方法。
- 前記探索領域のサイズは、前記切出し画像の上下左右に設定パラメータに基づいた画素数の領域を付加して設定され、該設定パラメータを可変することにより前記探索領域のサイズを可変することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体組織の動きの追跡方法。
- 被検体を計測してなる動画像を表示する表示部と、前記動画像上の追跡したい部位をマークにより指定する操作部と、前記動画像から前記マークで指定した部位を含む一定サイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域内をスキャンして、画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出して前記指定部位の動きを追跡する追跡手段と、前記表示部に表示される前記マークを前記動画像の動きに合せて移動表示させる制御手段とを備え、前記追跡手段は、前記探索領域のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変してなる画像診断装置。
- 前記追跡手段は、前記切出し画像のサイズを少なくとも前記動画像の倍率に基づいて可変することを特徴とする請求項５に記載の画像診断装置。
- 前記追跡手段は、前記探索領域のサイズ及び前記切出し画像のサイズを、前記動画像のフレームレート、前記診断部位及び被検体の個体差に基づいて可変することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像診断装置。
- 前記追跡手段は、前記切出し画像の上下左右に設定パラメータに基づいた画素数の領域を付加して前記探索領域のサイズを設定し、該設定パラメータを可変することにより前記探索領域のサイズを可変することを特徴とする５乃至７のいずれかに記載の画像診断装置。
- 被検体を計測してなる動画像を表示する表示部と、前記動画像上の追跡したい部位をマークにより指定する操作部と、前記動画像から前記マークで指定した部位を含む切出し画像のサイズを設定する切出し画像設定手段と、該切出し画像設定手段で設定されたサイズの切出し画像を抽出し、前記動画像の他のフレーム画像に設定された前記切出し画像よりも大きいサイズの探索領域内をスキャンして、画像マッチング処理により前記切出し画像と一致度が最も高い局所画像を抽出して前記指定部位の動きを追跡する追跡手段と、前記表示部に表示される前記マークを前記動画像の動きに合せて移動表示させる制御手段とを備え、前記制御手段は前記動画像の倍率に相当する表示深度を検出し、前記切出し画像設定手段は少なくとも前記表示深度に基づいて前記切出し画像のサイズを可変し、前記追跡手段は、少なくとも前記表示深度に基づいて前記探索領域のサイズを可変してなる画像診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003154102A JP4321121B2 (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | 診断画像における生体組織の動きの追跡方法及びその方法を用いた画像診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003154102A JP4321121B2 (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | 診断画像における生体組織の動きの追跡方法及びその方法を用いた画像診断装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004351050A JP2004351050A (ja) | 2004-12-16 |
| JP2004351050A5 JP2004351050A5 (ja) | 2006-07-13 |
| JP4321121B2 true JP4321121B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=34048856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003154102A Expired - Fee Related JP4321121B2 (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | 診断画像における生体組織の動きの追跡方法及びその方法を用いた画像診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4321121B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103606173A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-26 | 浙江工业大学 | 基于区域特征的细胞跟踪方法及装置 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006067685A2 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Handling of datasets |
| JP2007044346A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Toshiba Corp | 医用画像処理装置における関心領域の経時的特定方法及び医用画像処理装置 |
| JP4732086B2 (ja) * | 2005-09-12 | 2011-07-27 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
| JP4761999B2 (ja) * | 2006-02-23 | 2011-08-31 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置およびその画像処理方法、その画像処理プログラム |
| CA2674310C (en) | 2007-01-16 | 2016-05-24 | Thomson Licensing | System and method for reducing artifacts in images |
| JP5315686B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2013-10-16 | コニカミノルタ株式会社 | 動態画像診断支援システム |
| ES2899745T3 (es) * | 2009-09-16 | 2022-03-14 | 4Dmedical Ltd | Velocimetría de imágenes de partículas adecuada para la formación de imágenes por proyección de rayos X |
| WO2011052602A1 (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-05 | 株式会社 日立メディコ | 超音波イメージング装置、超音波イメージング方法および超音波イメージング用プログラム |
| JP5464092B2 (ja) * | 2010-07-29 | 2014-04-09 | 富士通株式会社 | 画像検査方法および画像検査装置 |
| JP5660849B2 (ja) * | 2010-10-26 | 2015-01-28 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 画像処理装置およびプログラム並びに画像診断装置 |
| JP2013206431A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム |
| JP2016007300A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社日立メディコ | 生体光計測装置及び生体光計測方法 |
| JP6510193B2 (ja) * | 2014-07-18 | 2019-05-08 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置 |
| CN105426927B (zh) * | 2014-08-26 | 2019-05-10 | 东芝医疗系统株式会社 | 医学图像处理装置、医学图像处理方法和医学图像设备 |
-
2003
- 2003-05-30 JP JP2003154102A patent/JP4321121B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103606173A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-26 | 浙江工业大学 | 基于区域特征的细胞跟踪方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004351050A (ja) | 2004-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8167802B2 (en) | Biological tissue motion trace method and image diagnosis device using the trace method | |
| JP4389081B2 (ja) | 関心領域の追従制御方法、その方法を用いた画像診断装置及び関心領域の追従制御プラグラム | |
| JP4152746B2 (ja) | 超音波診断心臓画像の捕捉、分析、及び表示方法 | |
| JP5645811B2 (ja) | 医用画像診断装置、関心領域設定方法、医用画像処理装置、及び関心領域設定プログラム | |
| JP4596759B2 (ja) | 画像診断装置、及び画像診断装置の作動方法 | |
| JP4321121B2 (ja) | 診断画像における生体組織の動きの追跡方法及びその方法を用いた画像診断装置 | |
| US6491636B2 (en) | Automated border detection in ultrasonic diagnostic images | |
| US20130016092A1 (en) | Method and system of generating a 3d visualization from 2d images | |
| JP2004514527A (ja) | 超音波診断画像におけるひずみ速度分析方法 | |
| JP2005296658A (ja) | 生体組織構造を検出するための方法と装置 | |
| JP2008515520A (ja) | 表示される画像データに関し一貫した解剖学的ビューを維持するための方法及びシステム | |
| US20140018676A1 (en) | Method of generating temperature map showing temperature change at predetermined part of organ by irradiating ultrasound wave on moving organs, and ultrasound system using the same | |
| JP3844799B2 (ja) | 超音波診断装置、超音波診断用のデータ処理方法、及びプログラム | |
| EP2059173B1 (en) | System and method for measuring left ventricular torsion | |
| JP4359749B2 (ja) | 生体組織の運動表示方法及び画像診断装置 | |
| JP4870449B2 (ja) | 超音波診断装置及び超音波画像処理方法 | |
| JP4503238B2 (ja) | 生体組織の運動表示方法及び画像診断装置 | |
| JP4847684B2 (ja) | 画像診断装置 | |
| JP2005087594A (ja) | 画像診断装置 | |
| JP5508035B2 (ja) | 画像診断装置 | |
| JP4352212B2 (ja) | 生体組織の動き追跡表示方法及び画像診断装置 | |
| JP5879098B2 (ja) | 体内臓器の動画像生成装置および体内臓器の動画像生成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060529 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060529 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081226 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090303 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090401 |
|
| 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: 20090512 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090525 |
|
| 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: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130612 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |