JP4467673B2

JP4467673B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP4467673B2
Application number: JP23285499A
Authority: JP
Inventors: 弘行辻野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2001054520A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の生体情報（医用診断情報）をその被検体の画像データから得る、いわゆる生体計測を行うことができる超音波診断装置に係り、とくに、生体情報を得る範囲を指定するためにＲＯＩ（関心領域）を画像上に設定することを必須とする超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体の医用画像を得るモダリティの１つとして、超音波診断装置が長年に渡り多用されている。とくに近年では、被検体の断層像の輝度画像や血流画像など種々の形態の超音波画像が豊富に得られており、この超音波画像を用いて画像診断を行うときに、その画像情報の定量計測に対する重要性が増してきている。この計測項目には例えば、生体の血流情報、画像信号強度（輝度）、面積、容積など、種々のものがある。
【０００３】
被検体の機能評価を行うには、それら計測項目の時間変化を観測することが多い。そのような場合、画像全体を計測対象とすることは殆どなく、画像上の関心のある特定領域を指示して、この特定領域の生体情報の時間変化を観測・計測している。この特定領域を指示するには、通常、画像上にＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ：関心領域）が用いられる。このＲＯＩは、所望の面積を呈する閉曲線で指定されるが、一般的には操作の簡便さの観点から所望サイズの円や楕円を代替的に用いることが多い。
【０００４】
このようにして求めた時間変化曲線はモニタに表示され、装置に持たせた解析機能を用いて特徴量を計測するのが普通である。特徴量としては計測項目に応じて種々の量が演算される。例えば、特開平７−０５９７８１号公報に記載されているように、計測項目が輝度の時間変化曲線（ＴｉｍｅＩｎｔｅｎｓｉｔｙＣｕｒｖｅ）である場合、特徴量は、その曲線ピークまでの時間、最大輝度、最大傾きなどである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の超音波診断装置にあっては、ＲＯＩの設定に関して以下のような種々の問題があった。
【０００６】
まず、画像上に設定したＲＯＩ内に目的とする成分以外の不要な成分（領域）が含まれていると、当然のことながら正確な生体計測を行うことはできない。例えば、造影剤が投与された組織血流の輝度情報（平均輝度、輝度分布など）を計測する場合、求めたいのはパフュージョンの情報である。しかし、ＲＯＩで囲んだ閉領域の内部に細動脈などの血流が含まれてしまうと、かかる血流からの信号成分がパフュージョン情報に入り込んでしまい、組織のみのパフュージョン情報を正確に得ることができなくなる。
【０００７】
この目的外の不要成分（領域）の入り込みを阻止するには、目的成分（領域）のみを手動トレースによる複雑な形状のＲＯＩで囲む手法も想定されるが、手動トレースは操作上の手間が掛かり、またその操作に熟練を要する。そもそも、目的成分と不要成分との境界を画面上で見分けることさえ困難なことも多い。したがって、境界が不明瞭な場合、操作の手間などはいよいよ増大し、診断能率の低下を余儀なくされる一方で、計測結果の信頼性にも疑問が残る。
【０００８】
一方、生体計測の中には計測項目の時間変化曲線を解析する必要があるものもあるが、そのような計測の場合、時間変化曲線の値が最大になる時間（時間軸上の位置）を指定する必要があることが殆どである。しかし、曲線が複雑に変化して最大位置が判然としなかったり、最大位置の候補がいくつも在ったりすると、その最大値を特定することは非常な困難を伴う。グラフ曲線を参照しながら、何度も計測を繰り返さなければならないなどの事態も生じる。また、このような事態に至ると、患者の精神的、体力的負担やオペレータの操作上の労力も大きくなるとともに、計測の信頼性も揺らいでしまう。
【０００９】
本発明は、上述した従来のＲＯＩ使用法の問題に鑑みてなされたもので、簡便な操作を維持して、不要な成分（領域）を確実に排除したＲＯＩを設定することができる超音波診断装置を提供することを、第１の目的とする。
【００１０】
また本発明は、画像上にＲＯＩを設定することで計測した所望量の時間変化曲線の形状が複雑であっても、その最大値を容易に且つ高精度に指定でき、その時間変化曲線の解析が必要な生体計測を確実に行うことができる超音波診断装置を提供することを、第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの態様に係る超音波診断装置は、被検体を超音波ビームで走査することにより画像データを収集する画像収集手段と、前記画像データを表示する表示手段と、オペレータの操作に基づいて前記表示手段に表示された画像上に第１のＲＯＩ（関心領域）を設定する第１のＲＯＩ設定手段と、前記第１のＲＯＩ内で予め設定された所定の条件を満たす領域を第２のＲＯＩとして設定する第２のＲＯＩ設定手段と、前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ外の領域に含まれる画素のデータに基づき生体計測処理を行って計測値を求める計測手段と、を備え、前記計測手段は、前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ外の領域に含まれる画素のデータに基づいて所望量の時間変化波形のデータを計測する計測手段と、前記所望量の時間変化波形を微分した時間変化波形を演算する微分波形演算手段と、前記微分された時間変化波形から前記所望量の時間変化波形の変曲点または最大傾きを呈する時間位置を特定する特定手段と、を備えたことを特徴とする。例えば、前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ外の領域は、前記画像上の血管を殆ど含まない領域であり、前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ内の領域は、前記血管を含む領域である。
【００１６】
前記血管を含む領域を計測対象から除外することで、ＲＯＩ内に含まれる不要信号（成分）を除去することができ、生体計測の表示グラフ上で時間位置を精度良く且つ簡便に指定できる。
【００１８】
好適には、前記表示手段は、前記所望量の時間変化波形と前記微分された時間変化波形とを同一モニタの画面上に表示する手段である。
【００１９】
また、前記表示手段は、前記所望量の時間変化波形と前記微分された時間変化波形とをその時間軸の整合をとって表示する手段であり、前記特定手段は、前記所望量の時間変化波形と前記微分された時間変化波形の両方のカーソルバーを前記時間位置に応じて連動して移動させる手段であることも好適な構成例である。
【００２０】
さらに、前記特定手段は、前記所望量の時間変化波形の最大値を呈する時間位置を特定する手段であり、前記微分波形演算手段は、前記所望量の時間変化波形の１次微分の時間変化波形を演算する手段であってもよい。
【００２１】
さらにまた、前記特定手段は、前記所望量の時間変化波形の最大傾きを呈する時間位置を特定する手段であり、前記微分波形演算手段は、前記所望量の時間変化波形の１次微分および２次微分の時間変化波形を演算する手段であってもよい。この場合、所望量の時間変化波形は、一例として、前記被検体に超音波造影剤を注入して計測される輝度値の時間変化波形である。
【００２２】
さらに、好適な構成例として、前記計測手段は、前記時間位置の情報に関連する特徴量を含む、前記所望量の時間変化波形の特徴量を演算する特徴量演算手段を備える例が挙げられる。
【００２３】
これにより、所望量の時間変化曲線に加え、その微分曲線が演算・表示されるので、最初に得た所望量の時間変化曲線においてその最大値や最大傾きを呈する時間位置を正確に且つ自動的に特定できる。この結果、種々の生体計測をより簡単に且つ精度良く行うことができる。この計測項目としては、血流情報、超音波反射強度（輝度）、面積、容積など、種々のものがある。また、微分曲線によって、臨床上、有用な新たなデータを提供することもできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態に係る超音波診断装置を図１〜４に基づき説明する。
【００３０】
図１に示す超音波診断装置は、超音波信号と電気信号の間で双方向に信号変換可能な超音波プローブ１と、この超音波プローブ１に接続された送信系回路２および受信系回路３、この受信系回路３の出力側に装備された画像データおよび生体計測情報の処理・演算系回路４、この処理・演算系回路４の出力側に装備された表示系回路５、および装置全体の演算および処理の動作を制御する制御系回路６とを備える。
【００３１】
超音波プローブ１（以下、単に「プローブ」という）は、その先端に配置されたアレイ型圧電振動子を備える。アレイ型振動子は複数の圧電素子を並列に配置し、その配置方向を走査方向としたもので、複数の圧電素子それぞれが送受信の各チャンネルを形成する。
【００３２】
送信系回路２は、図示していないが、基準レートパルスを発生するパルス発生器と、このパルス発生器から出力された基準レートパルスをチャンネル毎に遅延して駆動パルスを発生させる送信回路とを備える。送信回路から出力されたチャンネル毎の駆動パルスは、プローブ１の複数の振動子のそれぞれに供給される。駆動パルスの送信遅延時間は各チャンネル毎に制御され、レート周波数毎に繰返し供給される。駆動パルスの供給に応答して各振動子から超音波パルスが出射される。この超音波パルスは被検体内を伝搬しながら、制御された送信遅延時間に因り送信ビームを形成し、音響インピーダンスの異なる境界面でその一部を反射してエコー信号を形成する。戻ってきたエコー信号の一部または全部は１つまたは複数の振動子で受信され、対応する電気信号に変換される。
【００３３】
受信系回路３は、図示していないが、プローブ１の各振動子に接続されたチャンネル毎のプリアンプと、このプリアンプのそれぞれに接続された遅延時間変更可能な遅延回路と、その遅延回路の遅延出力を加算する加算器とを備える。このため、プローブ１により受信されたエコー信号は、その対応する電気量のアナログ信号が受信系回路３に取り込まれ、チャンネル毎に増幅された後、受信フォーカスのために遅延制御され、加算される。これにより、受信遅延時間の制御に応じて決まるフォーカス点を有する受信ビームが演算上で形成され、所望の指向性が得られる。
【００３４】
受信系回路３の出力端は、処理・演算系回路４内のＢモード処理回路１１、ＣＦＭモード処理回路１２、およびＰＷＤモード処理回路１３に並列に接続されている。これらの処理回路１１〜１３は処理・演算系回路４の一部の構成要素を成す。処理・演算系回路４は、かかる画像データの取得モード別の処理回路１１〜１３の出力側に装備したデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１６、イメージメモリユニット１７、演算計測器１８、およびＲＯＩ発生器１９を備える。
【００３５】
この内、Ｂモード処理回路１１はＢモードの白黒の断層像データの作成を担うもので、図示していないが、対数増幅器、包絡線検波器、およびＡ／Ｄ変換器を備えている。このため、受信系回路３で整相加算されたエコー信号は対数増幅器で対数的に圧縮増幅され、その増幅信号の包絡線が包絡線検波器で検波され、さらにＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されてＢモード画像データとして出力される。
【００３６】
ＣＦＭモード処理器１２は、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：カラードプラ断層法の一種）のモードを担うユニットで、２次元的に血流情報の検出を行う従来周知の回路で構成される。このＣＦＭモード処理器１２は具体的には、図示してはいないが、直交位相検波器、Ａ／Ｄ変換器、ＭＴＩフィルタ、および自己相関器を備えるとともに、この自己相関出力に基づく演算を行う平均速度演算器、分散演算器、パワー演算器を備える。受信エコー信号から直交位相検波器によりドプラ信号が検出され、そのドプラ信号はＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換された後、ＭＴＩフィルタのフレームメモリに一次的に記憶される。
【００３７】
ＣＦＭモードでは、血流情報を得るために、同一断面が複数回、超音波スキャンされるから、そのフレームメモリにはビームスキャン方向、超音波ビーム方向、スキャン回数方向の３つの次元を有するドプラデータが格納される。ＭＴＩフィルタには、フレームメモリの読出し側にハイパスフィルタを備えている。このため、３つの次元を有する画像データの内、各ピクセル位置に対応したスキャン回数方向の複数個のドプラデータ列それぞれに対して組織エコーのドプラ成分を除去して血流エコーのドプラ成分が良好に抽出される。
【００３８】
ハイパスフィルタリングされたドプラデータ列は自己演算器でそのデータ列の平均ドプラ周波数が解析される。この平均ドプラ周波数に基づき、平均速度演算器でスキャン断面の各サンプル点の血流平均速度を、分散演算器で血流速度分布の分散値を、さらにパワー演算器で血流からのエコー信号のパワー値をそれぞれ演算している。これらの演算情報はカラードプラ情報として出力される。
【００３９】
さらに、ＰＷＤモード処理回路１３はパルスドプラ（ＰＷＤ）法に基づいてドプラスペクトラムデータを生成する機能を担う。具体的には、直交位相検波器、サンプルホールド回路、帯域フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、ＦＦＴなどを備える。これにより、スキャン断面上に設定されたサンプリング位置のドプラスペクトラムが演算され、そのスペクトラム情報が画像データとして出力される。サンプリング位置は、制御系回路６からＲＯＩ位置情報として与えられる。
【００４０】
この画像診断装置を兼ねる超音波診断装置では、その動作モードとして、Ｂモード、ＣＦＭモード、および／またはＰＷＤモードの通常の超音波画像表示を行わせる「通常表示モード」、および、超音波スキャンに拠る画像データを一次的に記憶し、この記憶した画像データを元にして生体情報を計測する「計測モード」が用意されている。
【００４１】
ＤＳＣ１６はフレームメモリ１６ａを備えており、このフレームメモリ１６ａへの書込みおよび読出しを制御することでスキャン方式を変更するようになっている。
【００４２】
イメージメモリユニット１７は、複数フレーム分の画像データを１次的に記憶可能なメモリを備えており、後述する制御系回路６からの制御信号に呼応してその画像データの書込みおよび読出しをできるようになっている。
【００４３】
演算計測器１８は例えば専用のプロセッサを有して構成される。この演算計測器１８は、イメージメモリユニット１７から読み出した画像データ、並びに、制御系回路６から供給される計測制御信号およびＲＯＩ設定信号を受ける。この演算計測器１８は、計測制御信号から生体計測の種別を判断し、その種別の計測を１フレーム毎又は複数フレーム毎に行う。この計測対象は、指定されたＲＯＩ範囲内の、後述する所望の分割領域の画像データである。この計測データは後述するフレーム合成器に送られる。
【００４４】
ここで言う「計測」とは、血流速度情報、生体内組織の形態を表す超音波散乱強度（輝度）情報に基づく種々の生体の診断情報（生体情報）の計測を指す。生体情報としては例えば、距離、面積、容積、速度、血流量、輝度値などがある。計測の種類によっては、それらの生体情報を時間変化曲線として計測するものがある。代表的な時間変化曲線としては、輝度値の時間変化曲線（ＴＩＣ）や、画像上のある位置での速度の時間変化曲線（ＰＷＤ法）である。
【００４５】
さらにＲＯＩ設定器１９には、オペレータから制御系回路６を通してＲＯＩ設定信号が供給される。この供給に応答して、ＲＯＩ設定器１９は、表示画像上に設定したいＲＯＩのグラフィックデータをＲＯＩ設定信号に応じて発生する。このグラフィックデータは後述するフレーム合成器に送られる。
【００４６】
一方、表示系回路５はフレーム合成器３１および表示ユニット３２を備える。フレーム合成器３１は、ＲＯＩ発生器１９から送られてくるＲＯＩのグラフィックデータと演算計測器１８から送られてくる計測データ（グラフィックデータ）とを画面上の各指定位置に表示可能なフレームデータに変換する。さらに、このフレーム合成器３１は、そのフレームデータとＤＳＣ１６から供給される画像データとをピクセル毎に合成し、画像データにグラフィックデータが重畳した画像データを形成する。この画像データは表示ユニット３２に送られ、カラー処理され、さらにアナログデータに変換されて、同ユニット内のカラーモニタに表示される。
【００４７】
最後に、制御系回路６の構成を説明する。制御系回路６は、装置全体の制御／処理の中枢としてのＣＰＵ（コントローラ）４１、および、検査者が必要な情報を与えるコンソール４２を備える。ＣＰＵ４１はコンソール４２（操作者）とインターラクフィブに通信を行い、必要な情報を集める。この情報には、送受信に関わる遅延制御に関する指令信号のほか、画像上に設定するＲＯＩの設定信号、生体計測の種別を表す信号などが含まれる。このＣＰＵ４１により実行される計測制御に関する処理の一例を図２に示す。
【００４８】
コンソール４２はここでは、キーボードＫＹ、マウスＭＵ、メモリスタートボタンＭＲ、および計測開始ボタンＭＳなどを備える。キーボードＫＹやマウスＭＵは主に、ＲＯＩの形状や大きさ、生体計測情報の種別などを入力に使われる。はイメージメモリユニット１７への画像データの書込み指示用に、および計測開始ボタンＭＳは演算計測器１８への生体計測開始の指示用にそれぞれ設置されている。
【００４９】
続いて、この超音波診断装置の動作を説明する。ＣＰＵ４１は図２に概略的に記載の処理を実行する。
【００５０】
まず、ＣＰＵ４１は図２の処理を開始すると、まず、動作モードを検査者の操作情報から判断する（図２のステップＳ１）。この判断の結果、動作モードが「通常表示モード」である場合、本超音波診断装置は通常の超音波イメージング装置として動作する。操作者はコンソール４２の例えばキーボードＫＹから「通常表示モード」であって、所望のスキャンモードを指令することで、この通常表示モードの動作になる。この指令に応答し、ＣＰＵ４１は各ユニットに制御信号を送り、例えばＢモードまたはＣＦＭモードで動作させる。
【００５１】
具体的には、ＣＰＵ４１からの遅延時間制御に基づいて、送信系回路２はプローブ１を駆動し、超音波ビームによる例えば電子セクタスキャンを実行させる。このスキャンにより得られた被検体内部からのエコー信号は再びプローブ１を介して電気量の信号として受信系回路３に入力する。エコー信号は受信系回路３でＣＰＵ４１からの遅延時間制御により受信フォーカスが掛けられた後、各モードの処理回路１１〜１３に送られる。
【００５２】
前述した各処理回路の構成およびその機能により、Ｂモード処理回路１１では前述した構成および機能により超音波散乱強度のＢモード断層像データが生成される。ＣＦＭモード処理回路１２ではスキャン断面の血流の２次元分布像データが生成される。
【００５３】
これらの画像データはＤＳＣ１６に供給される。検査者はＣＰＵ４１を介して観測したいスキャンモードをＤＳＣ１６に指令している。これにより、ＤＳＣ１６はスキャンモードを認識し、そのモードの画像データのスキャン方式を超音波方式から標準ＴＶ方式に変更すると共に、スキャンモードに合わせた画像合成を行う。この画像は表示ユニット３２のモニタで表示される。この結果、Ｂモード単独の画像、またはＢモード断層像を背景像とした血流分布像が表示される。
【００５４】
一方、図２の処理に戻って、そのステップＳ１での判断が動作モード＝「計測モード」となる場合、本実施形態の超音波診断装置が動作することになる。
【００５５】
この計測モードに入ると、ＣＰＵ４１は、その時点で表示されている画像をフリーズする指令をＤＳＣ１６に送る（ステップＳ２）。この結果、ＤＳＣ１６はかかる指令を受けた時点でメモリ１６ａに記憶していた画像データを出力し続けるので、表示ユニット３２のモニタに表示される画像がフリーズされる。したがって、検査者が表示画面を見ながら手動でＲＯＩ（関心領域）を設定するときの、作業が容易化される。場合によっては、このフリーズ処理を省略することもできる。
【００５６】
ＣＰＵ４１は続いて、コンソール４２からの検査者の操作信号を読み込み、操作信号に対応したＲＯＩ設定信号をＲＯＩ設定器１９および演算計測器１８に送る（ステップＳ３）。表示ユニット３２のモニタの画面上にＲＯＩが設定される（図３（ａ）参照）。検査者は、このＲＯＩを適宜に移動させながら所望の計測部位を決めるので、ステップＳ３の処理は、その設定完了を示す確定信号がコンソール４２を通じて受けとるまで続けられる（ステップＳ４）。これにより、表示ユニット３２のモニタの画面上に所望の位置、大きさ、および形状のＲＯＩが例えば図３（ａ）に示す如く設定される。同時に、このＲＯＩの位置、大きさ、および形状の情報は演算計測器１８にも生体計測のために送られている。
【００５７】
ここで使用するＲＯＩは、手動設定であることを考慮して、円形、三角形、四角形、または楕円程度の、形状が比較的簡単なものである。このＲＯＩ形状はコンソール４２に予め設定し記憶させておくことで、その操作はより容易になる。これにより、生体計測を行う領域指定の簡素化が依然として維持される。
【００５８】
ＣＰＵ４１はさらに、その時点でイメージメモリユニット１７のメモリ回路に格納されている画像データを、そのユニット１ｂから演算計測器１８の読み出す指令をイメージングメモリユニット１７および演算計測器１８に送る（ステップＳ５）。これにより、イメージングメモリユニット１７から演算計測器１８の内部メモリに画像データが転送される。
【００５９】
ＣＰＵ４１はさらに、設定したＲＯＩの分割処理を演算計測器１８に指令する（ステップＳ６）。この分割処理は本発明の特徴の一つを成すものである。いま、ＣＦＭモードによって得た断層画像上に、図３（ａ）のように円形のＲＯＩが設定されており、このＲＯＩ内に実質部と血管とのように、医学的に異なる性質の領域が混在しているとする（図３（ｂ）参照）。この状態で、生体計測の１つとして、超音波造影剤が注入された実質部領域の輝度値の時間変化を計測する場合、ＲＯＩ全体を計測対象としたのでは細動脈のような血管が計測対象に入ってしまう。この血管からのエコー信号値は実質部のそれとは大幅に異なるので、精度の高い時間変化曲線のデータを得ることはできない。
【００６０】
そこで、この実施形態では上述のように、ＲＯＩを実質部と血管部との２つの領域に分割する処理を行う。この分割処理は一例として、画素値の２値化処理で行う。画素値の所望のしきい値を設定し、ＲＯＩを構成する各画素の値をこのしきい値で弁別する。例えば、造影剤注入の場合には、しきい値よりも小さい画素値の画素は実質部の領域に、しきい値以上の画素値の画素は血管部の領域にそれぞれ弁別する。この弁別をＲＯＩ内の全部の画素について行うことで、図３（ｃ）に示す如く、ＲＯＩ内の領域を血管部領域Ａおよび実質部領域Ｂに分割できる。血管部領域Ａは、細動脈のような血管に沿ったモザイク状の領域として分割され、残りが実質部領域Ｂになる。
【００６１】
なお、このＲＯＩ分割処理は上述した２値化処理に限定されるものでなく、種々の変形処理を行ってもよい。例えば、血管部の輪郭を抽出し、その内部を血管部領域とするとともに、残りの領域を実質部領域としてもよい。さらに、ＣＦＭモードの血流分布像データを用い、血流の有無によって領域分割してもよい。また、血流分布像をマスク像として用い、このマスク像の領域を血管部領域、それ以外の領域を実質部領域に設定してもよい。
【００６２】
このようにＲＯＩの分割処理が終わると、ＣＰＵ４１は演算計測器１８に対して所望の分割領域に対する生体計測を指令し（ステップＳ７）、その計測結果をフレーム合成器３１に出力するように指令する（ステップＳ８）。例えば、所望の分割領域は図３（ｃ）における実質部領域Ｂであり、生体計測は実質部領域Ｂの輝度値の時間変化曲線（ＴＩＣ）である。演算計測部１８は、ＲＯＩ内で分割された実質部領域Ｂのみに対して輝度値の時間変化曲線のデータを計測する。
【００６３】
以上の計測に関わる処理は計測終了の指令があるまで、あるいは一定時間の間継続される。
【００６４】
このため、時間（フレーム）の経過に伴って、実質部領域Ｂにおける輝度値の時間変化曲線が図４に示す如くモニタに表示される。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、ＲＯＩを分割して得た所望領域（上述の場合は実質部領域）のみについて生体計測を行うことができる。この所望領域には不要な成分（上述の場合は血管部からのエコー信号）が入っていない、または殆ど入っていないため、生体計測の結果は、所望の成分（実質部）からのエコー信号のみを反映したものであり、信頼性の高い計測を提供できる。したがって、例えば、この計測結果を正常部位の参照用として使用するときに、その信頼性は確かなものになる。肝臓内の癌化した部位についての計測結果と、そのようにして得た参照結果を比較することで、癌化程度の判断の精度が向上する。
【００６６】
この参照部位は通常、組織上の部位に定め、しかも、なるべく癌化部位に近い位置に設定したいのが常である。そのような場合に参照部位として設定するＲＯＩ内にどうしても細動脈などの血管が入ってしまうことを避けられないことが頻発する。とくに、ＲＯＩの設定の手間を簡略化するために簡単の形状のＲＯＩを使用する場合、かかる傾向は顕著になる。しかし、本実施形態によれば、そのようなときにも、ＲＯＩの形状は簡単でありながら、ＲＯＩを分割した小領域ＲＯＩの設定により、そのような血管部を除いた部位のみを計測対象にすることができる。したがって、計測結果を格段に向上させることができる。
【００６７】
なお、上述した実施形態にあっては、ＲＯＩを分割してできた複数の小領域の内の所望の小領域１つについて生体計測することを説明した。これについては、必要があれば、全部の小領域に対して、または選択した複数個の小領域に対して個別に生体計測を行って、診断情報の豊富化を図るようにしてもよい。本発明は、１つのＲＯＩを分割して得た複数の小領域の少なくとも１つについて領域毎に生体計測を独立して行うことを要旨とする。
【００６８】
また、上述した実施形態は、ＲＯＩ設定部位を参照部位として使用することを前提として、実質部と血管部とに弁別する手法を掲げたが、本発明のＲＯＩ分割の対象はこれに限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、設定したＲＯＩ内に腫瘍を含む場合にも適用できる。この場合には、同図（ｂ）に示す如く、例えば画素の２値化処理により、腫瘍領域Ａと非腫瘍領域Ｂとに分割し、各領域毎に所望の計測を一度に並行して行うことができる。この両領域を並行して計測する場合に得られる、２つの輝度値の時間変化曲線Ａ，Ｂの様子を図６に模式的に示す。両領域の計測結果が別々に表示されて、比較する上で非常に都合が良い。
【００６９】
さらに、本発明の要旨に含まれるＲＯＩ分割の変形例を図７および図８に基づき説明する。
【００７０】
図７に示す変形例は、肝臓の画像上にて、腫瘍とほぼ同一深さで、その近傍に設定される参照部位としてのＲＯＩの分割処理を示す。この処理は、図２のステップＳ６にて、検査者からのインターラクティブな指令を入力するＣＰＵ４１の制御の元、演算計測器１８により実行される。ベースＲＯＩとして円形ＲＯＩを使用し、これを肝臓実質部上の所望位置に置く。この円形ＲＯＩに血管ＢＤが含まれる場合、検査者はコンソール４２から楕円状ＲＯＩ：ＲＯＩｓｈａｄを指令する。ＣＰＵ４１はこの指令に応答して楕円状ＲＯＩ：ＲＯＩｓｈａｄを円形ＲＯＩ上に重ねて置く。この楕円状ＲＯＩは血管ＢＤを覆い隠すように、その位置およびサイズが調整される。この円形ＲＯＩおよび楕円ＲＯＩの情報は演算計測器１８にも送られているから、演算計測器１８はそれらのＲＯＩの最終的な位置、サイズの情報を認識できる。したがって、それらのＲＯＩが重なっていない部分が血管以外の実質部を表す参照領域となる。この変形例によれば、簡単な形状のＲＯＩを２種類用いてそれらの位置およびサイズを調整し、それらの論理和に対応した領域を演算するだけでよい。ベースとなる円形ＲＯＩ内の論理和に対応した部分が前述した参照用の分割領域となり、簡単な演算で済むという利点がある。
【００７１】
図８に示す変形例は、図７の例と同様の趣旨であるが、ベースとなる円形ＲＯＩに重ねる楕円状ＲＯＩがＲＯＩ_{ｓｈａｄ−１}およびＲＯＩ_{ｓｈａｄ−２}の２つであることを特徴とする。この２つの楕円状ＲＯＩを使って、より精細に血管ＢＤ１、ＢＤ２を覆い隠すことができる。
【００７２】
この血管を覆い隠すＲＯＩの形状は、楕円状に代えて、長尺状など、ほかの形状であってもよい。また、その数も１または２個に限定されず、３個以上のＲＯＩを用いてもよい。さらに、ベースＲＯＩの形状の円形に限定されず、角形など、ほかの形状のものを採用することも可能である。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る超音波診断装置を図９〜１０に基づき説明する。
【００７４】
この超音波診断装置は、ＰＷＤモードにおけるドプラスペクトラム計測に、本発明に係る特徴を有する。この特徴を達成するため、ＣＰＵ４１からの制御指令に基づいて、装置各部は図９に概略示す処理を行う。
【００７５】
ＣＰＵ４１は、操作情報に基づいて動作モードを判断する（ステップＳ１１）。動作モードがドプラスペクトラム計測ならば、ステップＳ１２以降の処理に入る。ＣＰＵ４１は前述と同様に、表示画像をフリーズし（ステップＳ１２）、一例としてのＢモード断層像上の所望位置にその位置を示すＲＯＩを設定する（ステップＳ１３，Ｓ１４および図１０（ａ）参照）。
【００７６】
このサンプル点を示すＲＯＩが設定されると、ＣＰＵ４１はそのＲＯＩ位置の速度データの計測指令をＰＷＤモード処理回路１３に送るとともに、その表示指令を各部に送る（ステップＳ１５）。これにより、指定ＲＯＩ位置の血流などの対象体の運動に係る速度データがＰＷＤ法により計測されるとともに、図１０（ｂ）に示す如く表示される。この速度データはＤＣＳ１６を介してイメージメモリユニット１７にも格納される。
【００７７】
そこで、ＣＰＵ４１はその速度データの解析処理の指令を演算計測器１８に送る（ステップＳ１６）。この解析処理には、以下に説明するように本発明に関わる速度の時間変化曲線の微分処理が含まれる。
【００７８】
この解析指令に応答して、演算計測器１８はステップＳ１６ａ〜Ｓ１６ｆに概略示す処理を順に実行する。まず、イメージメモリユニット１７から速度データを読み出す（ステップＳ１６ａ）、次いで、速度データｖの１階微分処理を実行する（ステップＳ１６ｂ）。この微分データｖ′は、対象体の運動角速度のデータに相当する。この微分データｖ′は図１０（ｃ）に示す如く、同一画面上で速度データｖの変化曲線の下方に表示される（ステップＳ１６ｃ）。この表示の際、速度データｖの時間変化曲線とその微分データｖ′の時間変化曲線のグラフは共に横軸時間軸の時相を整合させて表示される。
【００７９】
さらに微分データｖ′の時間変化曲線が速度＝零の横軸を横切る時間位置を特定し、この時間位置を速度データｖの最大値の位置として認識する（ステップＳ１６ｄ）。次いで、両データｖ、ｖ′に時間変化曲線に共通のバーカーソル（計測マーカ）の位置を、速度データｖの最大値となる時間位置まで自動的に移動させる（ステップＳ１６ｅ）。この移動処理は、最大値の認識結果を一度、ＣＰＵ４１に送り返し、ＣＰＵ４１がその位置を改めてＲＯＩ発生器１９に指令することで行われる。
【００８０】
このように表示が済むと、演算計測器１８は、自動的に位置制御されるバーカーソル（計測マーカ）の位置から速度の時間変化曲線（ドプラスペクトラム）の最大値や曲線の最大傾きなど、各種の特徴量を演算し、それらを画像と合わせて表示する（ステップＳ１６ｆ）。
【００８１】
このドプラスペクトラム計測は、さらに別のサンプル位置が指定されると、これについても上述と同様に行われる（ステップＳ１７）。
【００８２】
従来では、表示されたドプラスペクトラム（速度波形データ）が最大値をとる時間位置を手動でバーカーソルを移動して指定する必要があったが、この場合に、表示波形の形状に拠っては最大値が明瞭でない場合があった。このようなときに、本実施形態によれば、速度波形の１次微分を自動的に演算するので、速度波形が最大値をとる時間位置を容易に且つ正確に検出することができる。しかも、バーカーソルを移動させて、その時間位置、つまり最大値位置を自動的に指示するので、最大値位置の指定操作が格段に効率化される。
【００８３】
同時に、１次微分した加速度データに対応する時間変化波形を速度の時間変化波形と同一の画面に表示するようにしたため、従来から得ていた速度情報に加え、この加速度の時間変化波形を新たな臨床情報として提供することもできる。
【００８４】
なお、上述した微分演算はｎ次（ｎ≧１）まで行ってもよい。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る超音波診断装置を図１１〜１２に基づき説明する。
【００８６】
この超音波診断装置は、被検体に造影剤を注入しながら行う輝度値の時間変化曲線（ＴＩＣ）の計測に、本発明に係る特徴を有する。この特徴を達成するため、ＣＰＵ４１からの制御指令に基づき、装置各部は、第２の実施形態で説明した図９に示すと同様の処理を行う。
【００８７】
ＣＰＵ４１は、操作情報に基づいて動作モードを判断し、ＴＩＣ計測ならば、表示画像のフリーズ、ＲＯＩ設定に入る。このＲＯＩ設定のとき、第１の実施形態のときと同様に、例えば円形ＲＯＩを使用し、そのＲＯＩ領域を不要な成分が含まれない小領域と不要成分が含まれる小領域に分割し、前者の小領域を正式なＲＯＩとして使用することが望ましい（図２のステップＳ６参照）。
【００８８】
この後、ＣＰＵ４１は、設定したＲＯＩ位置の所定時間の経過に伴う輝度値の変化データをＢモード処理回路１１を介して収集させ、表示させる。この輝度値の時間変化曲線の例を図１１（ａ）に示す。
【００８９】
さらにＣＰＵ４１は、収集した輝度値の時間変化データの処理を演算計測器１８に指令する。この指令に呼応して、演算計測器１８はイメージメモリユニット１７から輝度値の時間変化データを読み出し、その１次微分および２次微分、またはその１次微分のみのデータを演算し、表示する（図１１（ｂ），（ｃ）、または（ｂ）参照）。次いで、演算計測器１８は、それらの１次微分および２次微分の両曲線の内、１次微分曲線が最大値をとり且つ２微分曲線が零となる位置、すなわち輝度値の時間変化曲線が最大傾きを呈する時間位置、または、１次微分曲線が最大値をとる時間位置を特定する。次いで、各表示曲線において、この演算した時間位置に合わせてバーカーソルＢＣを移動させる。これにより、図１１（ａ）〜（ｃ）、または、同図（ａ）〜（ｂ）においてバーカーソルＢＣが連動して移動する。次いで、検査者の手動操作に応答して演算計測器１８が動作し、輝度値変化曲線の最大傾きに関連した特徴量およびその他の特徴量を演算して表示する（図１２参照）。
【００９０】
以上のように、造影剤の患部（ＲＯＩ位置）への流入状態を定量化するのにＴＩＣ計測を好適に使用できる。具体的には、ＴＩＣ曲線での流入の傾きは血流量（造影剤）に相関することが知られており、ＴＩＣ曲線の最大傾きが重要なファクタになる。この最大傾きの特定は、殆どの場合、曲線の最大値を特定するよりも困難である。
【００９１】
しかし、この実施形態によれば、ＴＩＣ曲線の微分曲線を求めることで最大傾きを自動的に特定し、その特定位置に自動的にバーカーソルを移動させている。このため、最大傾きを簡単に且つ正確に求めることができる。これに要する操作も自動化されるので、操作能率にも優れている。ＴＩＣ波形が複雑で、微分次数も１次微分で足らなければ、２次微分まで演算してより正確に最大傾きを特定できる。一般に、ｎ次微分（ｎ≧１）を演算して最大傾きを特定してよい。
【００９２】
また、ＴＩＣ曲線とその他の曲線との間で、時間軸の時間値が整合し且つバーカーソルが連動するので、曲線間の相互関連を容易に視認することもできる。
【００９３】
さらに、ＴＩＣ曲線の微分曲線は、ＴＩＣ計測結果とは異なる物理情報を提供できるので、造影剤流入に関して提供できる診断情報も一層、豊富化される。
【００９４】
なお、上述した第３の実施形態は、ＴＩＣ曲線から手動で種々の特徴量を計測する例を示したが、これらの特徴量を自動的に演算させる場合にも有用である。すなわち、自動的に特徴量を演算する場合、ノイズや体動に因り、求めたい最大傾値の位置とは違う位置が検出されることがある。しかし、このように微分曲線が表示されていると、曲線間の対比観察により、自動計測が正確に行われたかどうかを明瞭に判断できるし、また手動で修正（再計測）することもでき、利便性に優れている。
【００９５】
またなお、上述した第３の実施形態において、ＴＩＣ曲線が最大値をとる時間位置を第２の実施形態と同様に、微分曲線を演算して特定することもできる。
【００９６】
なお、上述した各実施形態の超音波診断装置の機能は、他のモダリティに組み込んでもよく、また一度、収集した画像データを再処理する専用の装置として実施してもよい。
【００９７】
本発明は上述した各実施形態またはその変形例のみに基づく技術思想に限定されるものではなく、当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々に形態に変形でき、それらの変形形態も本発明の範囲に含まれるものである。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る超音波診断装置によれば、画面上に設定したＲＯＩを分割して不要成分が含まない小領域を求め、この小領域に対して生体計測を実施するので、ＲＯＩ形状を簡単なものにして、簡便な操作を維持する一方で、不要な成分（領域）を確実に排除したＲＯＩを設定して、より精度の高い生体計測を行うことができる。
【００９９】
また、本発明に係る超音波診断装置によれば、生体計測に関する所望量の時間変化波形を微分し、その微分波形を用いて所望量の時間変化波形の最大値や最大傾きを呈する時間位置を特定するようにしたため、画像上にＲＯＩを設定することで計測した所望量の時間変化曲線の形状が複雑であっても、その最大値を容易に且つ高精度に指定でき、その時間変化曲線の解析が必要な生体計測を確実に且つ精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像診断装置を機能的に搭載した超音波診断装置のブロック図。
【図２】第１の実施形態においてＣＰＵにより指令される、ＲＯＩ分割処理を中心としたフローチャート。
【図３】ＲＯＩ分割処理を説明する図。
【図４】ＲＯＩを分割して得た小領域での生体計測の曲線の例を示す図。
【図５】ＲＯＩ分割処理の別の例を示す図。
【図６】図５の処理例に係る生体計測の曲線の例を示す図。
【図７】ＲＯＩ分割処理のさらに別の例を示す図。
【図８】ＲＯＩ分割処理のさらに別の例を示す図。
【図９】第２の実施形態においてＣＰＵおよび演算計測器を中心として処理される、微分演算を用いたＰＷＤ曲線の最大値の時間位置を特定する処理を含むフローチャート。
【図１０】微分曲線の表示を含む画面の例を示す図。
【図１１】第３の実施形態においてＣＰＵおよび演算計測器を中心として処理される、微分演算を用いたＴＩＣ曲線の最大傾きの時間位置を特定するときの微分曲線の表示例を示す図。
【図１２】ＴＩＣ曲線から求める特徴量の例を説明する図。
【符号の説明】
１超音波プローブ
２送信系回路
３受信系回路
４処理・演算系回路
５表示系回路
６制御系回路
１１〜１３処理回路
１６ＤＳＣ
１７イメージメモリユニット
１８演算計測器
１９ＲＯＩ発生器
３２表示ユニット
４１ＣＰＵ
４２コンソール

Claims

被検体を超音波ビームで走査することにより画像データを収集する画像収集手段と、
前記画像データを表示する表示手段と、
オペレータの操作に基づいて前記表示手段に表示された画像上に第１のＲＯＩ（関心領域）を設定する第１のＲＯＩ設定手段と、
前記第１のＲＯＩ内で予め設定された所定の条件を満たす領域を第２のＲＯＩとして設定する第２のＲＯＩ設定手段と、
前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ外の領域に含まれる画素のデータに基づき生体計測処理を行って計測値を求める計測手段と、を備え、
前記計測手段は、
前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ外の領域に含まれる画素のデータに基づいて所望量の時間変化波形のデータを計測する計測手段と、
前記所望量の時間変化波形を微分した時間変化波形を演算する微分波形演算手段と、
前記微分された時間変化波形から前記所望量の時間変化波形の変曲点または最大傾きを呈する時間位置を特定する特定手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、
前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ外の領域は、前記画像上の血管を殆ど含まない領域であり、前記第１のＲＯＩ内であり、かつ、前記第２のＲＯＩ内の領域は、前記血管を含む領域であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、
前記表示手段は、前記所望量の時間変化波形と前記微分された時間変化波形とを同一モニタの画面上に表示する手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、
前記表示手段は、前記所望量の時間変化波形と前記微分された時間変化波形とをその時間軸の整合をとって表示する手段であり、前記特定手段は、前記所望量の時間変化波形と前記微分された時間変化波形の両方のカーソルバーを前記時間位置に応じて連動して移動させる手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、
前記特定手段は、前記所望量の時間変化波形の最大値を呈する時間位置を特定する手段であり、前記微分波形演算手段は、前記所望量の時間変化波形の１次微分の時間変化波形を演算する手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、
前記特定手段は、前記所望量の時間変化波形の最大傾きを呈する時間位置を特定する手段であり、前記微分波形演算手段は、前記所望量の時間変化波形の１次微分および２次微分の時間変化波形を演算する手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項６記載の発明において、
前記所望量の時間変化波形は、前記被検体に超音波造影剤を注入して計測される輝度値の時間変化波形であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、
前記計測手段は、前記時間位置の情報に関連する特徴量を含む、前記所望量の時間変化波形の特徴量を演算する特徴量演算手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。