JP4967763B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、血管などの組織の大きさを自動的に計測することが可能な超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of automatically measuring the size of a tissue such as a blood vessel.
近年、腹部大動脈瘤(AAA,Abdominal Aortic Aneurysm)検査の重要性が認識され始めている。AAAは、50〜80歳の男性に最も多く発生し、高血圧の人、中でも喫煙者に特に多くみられる傾向がある。腹部大動脈が破裂すると、死に至る危険が高い一方で、痛みなどの自覚症状が現れにくく、超音波検査などを行った時に初めて発見されることが多い。 In recent years, the importance of an abdominal aortic aneurysm (AAA) examination has begun to be recognized. AAA occurs most often in men aged 50 to 80 years and tends to be particularly common in hypertensive people, especially smokers. When the abdominal aorta ruptures, the risk of death is high, but subjective symptoms such as pain are less likely to appear, and it is often detected only when an ultrasound examination is performed.
検査には費用や簡易性の面から超音波診断装置が適しているが、従来、AAAの診断は、超音波画像を画面に表示しながら、医師や超音波技師が血管壁の位置を手動で指定し、指定したポイント間の距離を計測する形が一般的であった。しかし、血管壁の位置指定は、静止画像では比較的容易ではあるが、動画像において、診断しながらの位置指定は決して容易であるとは言えなかった。このため、簡単に血管の直径を計測できる装置が望まれている。 An ultrasonic diagnostic apparatus is suitable for the examination from the viewpoint of cost and simplicity. Conventionally, in the diagnosis of AAA, a doctor or an ultrasonic engineer manually positions a blood vessel wall while displaying an ultrasonic image on the screen. It was common to specify and measure the distance between specified points. However, although it is relatively easy to specify the position of a blood vessel wall in a still image, it has never been easy to specify a position while diagnosing a moving image. For this reason, an apparatus that can easily measure the diameter of a blood vessel is desired.
初めに、従来の超音波診断装置について、簡単に説明する。図31は、血管等の長さを計測する際に用いられる、一般的な超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 First, a conventional ultrasonic diagnostic apparatus will be briefly described. FIG. 31 is a block diagram showing a schematic configuration of a general ultrasonic diagnostic apparatus used when measuring the length of a blood vessel or the like.
図31に示すように、超音波送受信部12は、超音波プローブ11を通してエコーを送受信し、受信したエコーは画像生成部13で画像データに変換され、画面表示部14を介して画面に表示される。一方、ユーザーは表示された画像を見ながら、計測位置設定手段41を介して計測ポイントを指定し、画像計測手段42は、指定されたポイントに従い画像内の計測を行い、計測結果を画面表示部14を介して画面に表示する。
As shown in FIG. 31, the ultrasonic transmission /
計測位置の設定方法には様々な方式があるが、2点間の距離を計測する場合は、必然的に、画面を見ながら2点を設定することになる。設定位置に基づき計測を行うため、位置を正確に指定しなければ、正しい距離は計測できない。 There are various methods for setting the measurement position, but when measuring the distance between two points, two points are inevitably set while viewing the screen. Since the measurement is performed based on the set position, the correct distance cannot be measured unless the position is specified accurately.
しかしながら、例えば血管径を計測する場合は、図5に示すように血管壁と血管内腔の境界(輪郭)上の180度離れた2点を設定する必要があるが、連続して画像を取り込んでいる場合、正しく位置を指定するのは困難な作業となる。また、画像の取り込みを停止し、静止画の状態で、位置設定をする場合でも、あまり簡易な作業であるとは言えない。 However, for example, when measuring the diameter of a blood vessel, it is necessary to set two points 180 degrees apart on the boundary (contour) between the blood vessel wall and the blood vessel lumen as shown in FIG. In this case, it is difficult to correctly specify the position. Even when image capturing is stopped and the position is set in the state of a still image, it cannot be said that the operation is very simple.
これに対し、計測を簡単に行う様々な方法が提案されているが、例えば、特許文献1に示す方法では、血管壁を垂直に横切る関心領域(ROI,Region of Interest)を設定し、ROIにおける画素値のプロファイルに基づいて、血管壁の厚みや内径等を計測することができる。
On the other hand, various methods for easily measuring have been proposed. For example, in the method shown in
また、特許文献2に示す方法では、画面上に円形マーカーを表示し、測定対象の画像に合わせてマーカーの位置や大きさを調整することで、組織の大きさを計測することができる。 Moreover, in the method shown in Patent Document 2, the size of the tissue can be measured by displaying a circular marker on the screen and adjusting the position and size of the marker according to the image to be measured.
さらに、特許文献3に示す方法では、画面上にテンプレートを表示して超音波画像上の血管中心を求め、中心を原点とした極座標変換を行い、画像に基づいて血管エッジを検出し、検出データに基づいて平均直径を求めることで、血管の内径を求めることができる。
しかしながら、上記特許文献1に記載された方式では、輪郭部分を指定する必要はないものの、ROIを2点指定する必要があり、さらに、血管を横切るように垂直にROIを設定しないと、正しく計測できないという課題があり、動画像上での指定が簡単であるとは言えない。
However, in the method described in
また、上記特許文献2に記載された方式では、位置と大きさという2つのパラメータを調整するものであり、また、マーカーの大きさが、計測値に直接影響するため、操作の簡便性という面では、血管壁上の2点を指定する方法と本質的に違いがない。 The method described in Patent Document 2 adjusts two parameters, the position and the size, and the size of the marker directly affects the measurement value. Thus, there is essentially no difference from the method of specifying two points on the blood vessel wall.
さらに、上記特許文献3に記載された方式では、血管輪郭を抽出し直径の計測を行うことができるが、テンプレートを血管のエッジに合わせこむ必要があり、調整作業が必要なことに変わりはない。
Furthermore, in the method described in
ところで、血管径を測定する場合、図5に示したように血管長軸方向に垂直な断面である短軸方向の画像(短軸画像)と、図6に示すような長軸方向の画像(長軸画像)の、2通りの測定方法がある。短軸画像の血管径は、血管の中心を通る血管壁間の距離、すなわち略円形の血管壁における直径で求められ、長軸画像の血管径は、血管壁間の垂直距離で求められる。 By the way, when measuring a blood vessel diameter, as shown in FIG. 5, an image in a short axis direction (short axis image) that is a cross section perpendicular to the blood vessel long axis direction and an image in a long axis direction as shown in FIG. There are two measurement methods (long axis image). The blood vessel diameter of the short axis image is obtained by the distance between the blood vessel walls passing through the center of the blood vessel, that is, the diameter of the substantially circular blood vessel wall, and the blood vessel diameter of the long axis image is obtained by the vertical distance between the blood vessel walls.
これに対し、上記特許文献3に記載された方式は、短軸画像での計測に特化したものであり、長軸画像の計測は考慮されていない。
On the other hand, the method described in
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、血管の直径を計測する際に、短軸/長軸の種類を問わず、自動的に血管径を計測することができる超音波診断装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a conventional problem. When measuring the diameter of a blood vessel, the diameter of the blood vessel is automatically measured regardless of the type of short axis / long axis. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing
前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波診断装置は、
超音波プローブを介して受信したエコーをフレーム単位の画像データに変換する画像生成部と、
前記画像生成部から出力された画像データの輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
抽出された輪郭を基に短軸方向の画像かあるいは長軸方向の画像かの判定を行う判定手段と、
前記短軸方向または長軸方向の画像において前記輪郭部分の計測を行う画像計測手段と、
を備えていることを特徴とする。
In order to solve the conventional problems, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is:
An image generation unit that converts echoes received via the ultrasonic probe into image data in units of frames;
Contour extracting means for extracting the contour of the image data output from the image generating unit;
Determination means for determining whether the image is in the short axis direction or the long axis direction based on the extracted contour;
Image measuring means for measuring the contour portion in the image in the short axis direction or the long axis direction;
It is characterized by having.
この構成により、超音波画像の短軸画像と長軸画像を判定し、判定結果に応じた計測を行うことができる。 With this configuration, it is possible to determine the short-axis image and the long-axis image of the ultrasonic image and perform measurement according to the determination result.
また、本発明の超音波診断装置は、
輪郭抽出手段において、周辺画素を基に画像の平滑化を行う平滑化手段を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
The contour extracting means includes a smoothing means for smoothing an image based on surrounding pixels.
この構成により、平滑化を行い超音波の画像に含まれるランダム性のノイズを削減した画像に対して、輪郭抽出を行うことができる。 With this configuration, contour extraction can be performed on an image that has been smoothed to reduce random noise included in an ultrasonic image.
また、本発明の超音波診断装置は、
しきい値を調整可能なしきい値調整手段と、
画像の輝度レベルに応じてしきい値で2値化を行う2値化手段を備え、
2値化された画像を基にして輪郭を抽出する2値画像輪郭抽出手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
A threshold adjustment means capable of adjusting the threshold;
Binarizing means for binarizing with a threshold according to the luminance level of the image,
Binary image contour extraction means for extracting a contour based on a binarized image;
It is characterized by having.
この構成により、しきい値を調整でき、設定したしきい値に応じて画像を2値化し、2値画像を基に輪郭を抽出することができる。 With this configuration, the threshold value can be adjusted, the image is binarized according to the set threshold value, and the contour can be extracted based on the binary image.
また、本発明の超音波診断装置は、
画像の輝度レベルに応じてしきい値で2値化を行う2値化手段と、
2値化後の割合が所定の値になるようにしきい値を設定するしきい値算出手段と、
2値化された画像を基にして輪郭を抽出する2値画像輪郭抽出手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Binarization means for binarizing with a threshold according to the luminance level of the image;
Threshold calculation means for setting a threshold so that the ratio after binarization becomes a predetermined value;
Binary image contour extraction means for extracting a contour based on a binarized image;
It is characterized by having.
この構成により、2値化を行うしきい値を、2値化後の割合が所定の値になるように設定することができ、設定したしきい値に応じて画像を2値化し、2値画像を基に輪郭を抽出することができる。 With this configuration, the threshold value for binarization can be set so that the ratio after binarization becomes a predetermined value, and the image is binarized according to the set threshold value. The contour can be extracted based on the image.
また、本発明の超音波診断装置は、
画像の輝度レベルに応じてしきい値で2値化を行う2値化手段と、
2値化後の割合を調整可能な2値化割合調整手段と、
2値化後の割合が調整した値になるようにしきい値を設定するしきい値算出手段と、
2値化された画像を基にして輪郭を抽出する2値画像輪郭抽出手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Binarization means for binarizing with a threshold according to the luminance level of the image;
A binarization ratio adjusting means capable of adjusting the ratio after binarization;
Threshold calculation means for setting a threshold so that the ratio after binarization becomes an adjusted value;
Binary image contour extraction means for extracting a contour based on a binarized image;
It is characterized by having.
この構成により、調整した2値化後の割合に応じてしきい値を設定し、設定したしきい値に応じて画像を2値化し、2値画像を基に輪郭を抽出することができる。 With this configuration, the threshold value can be set according to the adjusted ratio after binarization, the image can be binarized according to the set threshold value, and the contour can be extracted based on the binary image.
また、本発明の超音波診断装置は、
処理の開始位置を設定する開始位置設定手段と、
前記開始位置情報を基に抽出輪郭の重心位置を算出する重心算出手段と、
前記重心位置から前記抽出輪郭までの距離を、角度を変えて複数算出する距離算出手段と、
前記算出距離の分散値を算出し、前記分散値を基に判定を行う分散値判定手段、
から構成される判定手段を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Start position setting means for setting the start position of the process;
Centroid calculating means for calculating the centroid position of the extracted contour based on the start position information;
A distance calculating means for calculating a plurality of distances from the center of gravity position to the extracted contour at different angles;
A dispersion value determination means for calculating a dispersion value of the calculated distance and performing a determination based on the dispersion value;
It is characterized by comprising a judging means comprising:
この構成により、処理の開始位置に基づき重心位置を算出し、重心位置から輪郭までの距離の分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。 With this configuration, it is possible to calculate the centroid position based on the processing start position, and to determine the short axis image and the long axis image based on the dispersion of the distance from the centroid position to the contour.
また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Histogram creation means for displaying the calculated distance from the center of gravity position to the extracted contour as a histogram on the screen;
It is characterized by having.
この構成により、重心位置から輪郭までの距離の度数分布を、視覚的に把握することができる。 With this configuration, the frequency distribution of the distance from the center of gravity position to the contour can be visually grasped.
また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離を距離の最大値で正規化する正規化手段と、
前記正規化された距離の分散値を基に、短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段、を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Normalization means for normalizing the calculated distance from the center of gravity position to the extracted contour with the maximum value of the distance;
Dispersion value determining means for determining a short-axis image and a long-axis image based on the normalized dispersion value of the distance is provided.
この構成により、重心位置から輪郭までの距離の最大値で正規化した分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。 With this configuration, it is possible to determine the short-axis image and the long-axis image based on the variance normalized by the maximum value of the distance from the center of gravity position to the contour.
また、本発明の超音波診断装置は、
正規化された算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Histogram creation means for displaying normalized calculation distance as a histogram on the screen,
It is characterized by having.
この構成により、重心位置から輪郭までの距離の最大値で正規化した分散を、視覚的に把握することができる。 With this configuration, it is possible to visually grasp the dispersion normalized by the maximum value of the distance from the center of gravity position to the contour.
また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離のうち、有効範囲を限定する距離範囲限定手段と、
有効範囲を限定された算出距離の分散値を算出し、前記分散値を基に、短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Among the calculated distances from the center of gravity position to the extracted contour, distance range limiting means for limiting the effective range;
A dispersion value determination unit that calculates a dispersion value of a calculation distance having a limited effective range, and determines a short-axis image and a long-axis image based on the dispersion value;
It is characterized by having.
この構成により、一定の範囲を除いた、重心位置から輪郭までの距離の分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。 With this configuration, it is possible to determine the short-axis image and the long-axis image based on the dispersion of the distance from the center of gravity position to the contour excluding a certain range.
また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離のうち、限定する有効距離範囲を調整可能な有効範囲設定手段と、
前記有効範囲に基づき、一定の範囲外の距離を除外する距離範囲限定手段と、
前記有効範囲限定後の算出距離を、ヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Among the calculated distances from the center of gravity position to the extracted contour, effective range setting means capable of adjusting the limited effective distance range;
Distance range limiting means for excluding distances outside a certain range based on the effective range;
Histogram creation means for displaying the calculated distance after the effective range limitation on the screen as a histogram,
It is characterized by having.
この構成により、画面を見ながら有効範囲を設定し、一定の範囲外の距離を除外した、重心位置から輪郭までの距離の分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。 With this configuration, it is possible to determine the short-axis image and the long-axis image based on the dispersion of the distance from the center of gravity position to the contour by setting the effective range while viewing the screen and excluding the distance outside the certain range.
また、本発明の超音波診断装置は、
ユーザーが画面上の1点を指定することで位置設定を行う開始位置設定手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Start position setting means for setting the position by the user specifying one point on the screen;
It is characterized by having.
この構成により、ユーザーが指定した位置に基づき、判定処理の開始位置を設定することができる。 With this configuration, the determination processing start position can be set based on the position designated by the user.
また、本発明の超音波診断装置は、
前フレームにおける開始位置を基にして位置設定を行う開始位置設定手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
Start position setting means for performing position setting based on the start position in the previous frame;
It is characterized by having.
この構成により、処理の開始位置を毎フレーム設定する必要がなくなり、前フレーム位置を基に判定処理の開始位置を設定することができる。 With this configuration, it is not necessary to set the processing start position for each frame, and the determination processing start position can be set based on the previous frame position.
また、本発明の超音波診断装置は、
短軸画像計測手段において、重心位置から抽出輪郭までの距離を基にして半径を求めることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
In the short-axis image measuring means, the radius is obtained based on the distance from the center of gravity position to the extracted contour.
この構成により、短軸画像の重心位置から抽出輪郭までの距離に基づき、短軸画像の半径を求めることができる。 With this configuration, the radius of the short-axis image can be obtained based on the distance from the center of gravity of the short-axis image to the extracted contour.
また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの距離の平均を半径と算出する短軸画像計測手段
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
A short-axis image measuring unit that calculates an average of a distance from the center of gravity position to the extracted contour as a radius is provided.
この構成により、短軸画像の重心位置から抽出輪郭までの距離平均に基づき、短軸画像の半径を求めることができる。 With this configuration, the radius of the short axis image can be obtained based on the average distance from the center of gravity of the short axis image to the extracted contour.
また、本発明の超音波診断装置は、
長軸画像計測手段において、抽出輪郭間の、長軸に垂直な方向における距離を基にして直径を算出することを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
In the long axis image measuring means, the diameter is calculated based on the distance between the extracted contours in the direction perpendicular to the long axis.
この構成により、長軸画像の輪郭間の距離に基づき、長軸画像の直径を求めることができる。 With this configuration, the diameter of the long axis image can be obtained based on the distance between the contours of the long axis image.
また、本発明の超音波診断装置は、
長軸画像計測手段において、抽出輪郭のうち、重心位置を中心に180度反対側に位置する輪郭間の距離を算出する対角距離算出手段と、
輪郭間の最短の距離を直径と算出する最短距離算出手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
In the long-axis image measuring means, a diagonal distance calculating means for calculating a distance between the contours located on the opposite side of the center of gravity of the extracted contour by 180 degrees;
Shortest distance calculation means for calculating the shortest distance between contours as a diameter,
It is characterized by having.
この構成により、長軸画像の輪郭間の最短の距離を算出し、長軸画像の直径を求めることができる。 With this configuration, the shortest distance between the contours of the long-axis image can be calculated, and the diameter of the long-axis image can be obtained.
また、本発明の超音波診断装置は、
輪郭間隔算出手段において、計測の基準位置を調整する計測位置調整手段と、
抽出輪郭のうち、重心位置を中心に180度反対側に位置する輪郭間の距離を算出する対角距離算出手段と、
輪郭間の最短の距離を直径と算出する最短距離算出手段、
を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
In the contour interval calculation means, a measurement position adjustment means for adjusting the measurement reference position;
Of the extracted contours, diagonal distance calculating means for calculating the distance between the contours located on the opposite side of 180 degrees centered on the center of gravity position;
Shortest distance calculation means for calculating the shortest distance between contours as a diameter,
It is characterized by having.
この構成により、長軸画像の計測基準位置を調整し、基準位置における輪郭間の最短の距離を算出し、長軸画像の直径を求めることができる。 With this configuration, the measurement reference position of the long-axis image can be adjusted, the shortest distance between the contours at the reference position can be calculated, and the diameter of the long-axis image can be obtained.
また、本発明の超音波診断装置は、
計測結果を画面上に表示する計測結果表示手段を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
A measurement result display means for displaying the measurement result on the screen is provided.
この構成により、計測結果を視覚的に確認することができる。 With this configuration, the measurement result can be visually confirmed.
また、本発明の超音波診断装置は、
抽出輪郭の重心位置を中心とし、前記重心位置、および/または、前記計測結果の値を半径とした円を画面上に表示する計測結果表示手段を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
It is characterized by comprising measurement result display means for displaying on the screen a circle centered on the center of gravity position of the extracted contour and having the center of gravity position and / or the value of the measurement result as a radius.
この構成により、計測結果を視覚的に確認することができる。 With this configuration, the measurement result can be visually confirmed.
また、本発明の超音波診断装置は、
抽出輪郭の最短距離となる直線を画面上に表示する計測結果表示手段を備えていることを特徴とする。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is
A measurement result display means for displaying on the screen a straight line that is the shortest distance of the extracted contour is provided.
この構成により、計測結果を視覚的に確認することができる。 With this configuration, the measurement result can be visually confirmed.
本発明の超音波診断装置によれば、血管の直径を計測する際に、短軸/長軸の種類を問わず、自動的に血管径を計測することができるので、計測時のユーザーの負担を削減することが可能となる。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, when measuring the diameter of a blood vessel, it is possible to automatically measure the blood vessel diameter regardless of the type of the short axis / long axis. Can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
初めに、超音波診断装置全体の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。図1の超音波診断装置は、超音波プローブ11、超音波送受信部12、画像生成部13、画面表示部14、輪郭抽出手段15、判定手段16、短軸画像計測手段17および長軸画像計測手段18を備えている。
(First embodiment)
First, the configuration of the entire ultrasonic diagnostic apparatus will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1 includes an ultrasonic probe 11, an ultrasonic transmission /
従来の超音波診断装置と同様、超音波送受信部12は、超音波プローブ11を通してエコーを送受信し、受信したエコーは画像生成部13でフレーム単位の画像データに変換され、画面表示部14を介して画面に表示される。一方、輪郭抽出手段15は、画像生成部13から送られるフレーム単位の超音波画像データの輪郭を抽出し、判定手段16に出力する。
Similar to the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the ultrasonic transmission /
判定手段16は、前記輪郭情報を基に、前記超音波画像が短軸方向の画像か、長軸方向の画像かを判定する。この判定結果に基づき、短軸画像計測手段17または長軸画像計測手段18のいずれかが画像の計測を行い、結果を画面表示部14に送り、画面に表示する。
The
次に、図2を用いて輪郭抽出手段15の詳細について説明する。図2の輪郭抽出手段15は、平滑化手段21、2値化割合調整手段23、しきい値算出手段24、2値化手段25および2値画像輪郭抽出手段26を備えている。
Next, details of the
平滑化手段21は、例えば、図7に示す3×3画素の平均化フィルタなどが挙げられる。この平均化フィルタは、着目している中央の画素と、隣接する8画素すべての輝度に1/9をかけた後に加え合わせ、着目している画素の輝度とすることで、平滑化を行う。 Examples of the smoothing means 21 include a 3 × 3 pixel averaging filter shown in FIG. This averaging filter performs smoothing by adding 1/9 to the luminance of the center pixel of interest and the luminance of all eight adjacent pixels, and adding the result to the luminance of the pixel of interest.
なお、前記フィルタはひとつの例であり、周辺画素の重み付けを変えた平均化フィルタや、メディアンフィルタなど、平滑化を目的とするフィルタであればどんなものを適用しても構わない。 Note that the filter is just an example, and any filter may be applied as long as it is a smoothing filter such as an averaging filter or a median filter in which the weights of surrounding pixels are changed.
平滑化手段21により平滑化された超音波画像データは、しきい値設定手段22に送られる。しきい値設定手段22では、ユーザーがしきい値を直接設定するようにしても良いし、前記超音波データを基にしてしきい値を設定しても良い。具体的な手順の例を挙げると、しきい値算出手段24は、前記超音波データから図8に示すようなヒストグラムのデータを作成し、さらに図9に示すような積算値のデータを作成する。さらに、ユーザーが2値化割合調整手段23を用いて設定した2値化後の割合に基づき、しきい値を算出する。 The ultrasonic image data smoothed by the smoothing means 21 is sent to the threshold setting means 22. In the threshold setting means 22, the user may set the threshold directly, or the threshold may be set based on the ultrasonic data. As an example of a specific procedure, the threshold value calculation means 24 creates histogram data as shown in FIG. 8 from the ultrasonic data, and further creates integrated value data as shown in FIG. . Further, the threshold value is calculated based on the binarized ratio set by the user using the binarization ratio adjusting means 23.
なお、しきい値設定手段22や2値化割合調整手段23は、画面上で設定値がわかるようにするため、設定値を表示手段14に送り、図29や図30の表示例に示すような形で表示するのが望ましい。 The threshold value setting means 22 and the binarization ratio adjusting means 23 send the setting values to the display means 14 so that the setting values can be seen on the screen, as shown in the display examples of FIGS. It is desirable to display in a simple form.
さらに、2値化手段25は、前記しきい値に従い前記超音波データを2値化し、2値画像輪郭抽出手段26は、前記2値化された画像データから輪郭を抽出する。輪郭の抽出は、例えば、図10に示すように3×3画素について、中央の画素が1で周辺画素に0が一つ以上ある場合(図10−a)に輪郭とし、中央の画素が0の場合(図10−b)や、全ての画素が1の場合(図10−c)は非輪郭として、全画素について確認を行う。
Further, the
以上、輪郭抽出手段15の例を説明したが、輪郭抽出の手法はこれに限定されるものではなく、画像の微分を行うなど一般に知られている手法を用いても構わない。
The example of the
次に、図3を用いて判定手段16の詳細について説明する。図3の判定手段16は、開始位置設定手段31、重心算出手段32、距離算出手段33、分散値判定手段34を備えている。
Next, details of the
開始位置設定手段31は、ユーザーが指定する表示画面の超音波画像上の血管内腔の1点を、開始位置と設定する。なお、開始位置は画面にも表示するため、画面表示部14にも開始位置情報を送ることが望ましい。また、一度指定された開始位置は記憶しておき、再度ユーザーが指定するまでは、各フレームの開始位置とし、自動的に読み出すようにすることが望ましい。
The start position setting means 31 sets one point of the blood vessel lumen on the ultrasonic image on the display screen designated by the user as the start position. Since the start position is also displayed on the screen, it is desirable to send the start position information to the
重心算出手段32は、前記輪郭抽出手段15からの輪郭情報と、前記開始位置情報を基に、輪郭の重心位置を算出する。具体例としては、図11や図12に示すように、開始位置を中心として1周分の輪郭位置座標(x,y)を取得し、x方向とy方向それぞれ平均を取ることで、重心を算出することができる。算出した重心位置情報は、距離算出手段33に送られる。
The center-of-
距離算出手段33は、前記重心位置から前記輪郭までの距離(半径)を算出する。具体例としては、図13や図14に示すように、角度θの時の半径rを1周分取得する。取得した半径の例を図15および図16に示す。短軸画像の場合は、輪郭が略円形のため、図15のように得られる半径は略一定であるが、長軸画像の場合は、輪郭が平行する2本の線に近い形であるため、図16のような傾向となる。 The distance calculation means 33 calculates a distance (radius) from the center of gravity position to the contour. As a specific example, as shown in FIG. 13 and FIG. 14, the radius r at the angle θ is obtained for one round. Examples of acquired radii are shown in FIGS. 15 and 16. In the case of a short-axis image, since the contour is substantially circular, the radius obtained is substantially constant as shown in FIG. 15, but in the case of a long-axis image, the contour is a shape close to two parallel lines. As shown in FIG.
前記半径情報は、分散値判定手段34に送られると共に、ヒストグラム作成手段35にも送られて、図17や図18のようなヒストグラムが作成され、画面表示部14を介して、図29や図30の表示例に示すような形で画面に表示される。
The radius information is sent to the variance value judging means 34 and also sent to the histogram creating means 35 to create a histogram as shown in FIGS. 17 and 18, and through the
分散値判定手段34は、前記半径情報を基に分散値を算出し、算出した分散値に応じて短軸画像と長軸画像を判定する。短軸画像の場合は、輪郭が略円形のため、半径のヒストグラムは図17に示すような、半径が狭い範囲に集中するグラフになり、標準偏差は比較的小さくなる。一方、長軸画像の場合は、図18に示すように、比較的広い範囲の半径分布となり、標準偏差は大きめの値となる。従って、適当なしきい値を定め、その値よりも半径標準偏差が小さい場合は短軸画像、逆の場合は長軸画像と判定することで、両者を正しく判定することができる。
The variance
なお、前記標準偏差のしきい値は、あらかじめ最適な値を設定しておくことを前提としているが、例えばユーザーが調整可能とする仕組みを追加することで、より多くの画像についての適応性を広げることが可能となる。 The threshold value of the standard deviation is premised on setting an optimum value in advance. However, for example, by adding a mechanism that allows the user to adjust the threshold value, the adaptability for more images can be increased. It can be expanded.
最後に、画像の計測手段について説明する。前記判定手段16で判定された結果に基づき、前記輪郭情報が短軸画像計測手段17または長軸画像計測手段18に送られる。 Finally, the image measuring means will be described. Based on the result determined by the determination means 16, the contour information is sent to the short-axis image measurement means 17 or the long-axis image measurement means 18.
短軸画像計測手段17は、前記半径情報を基に平均の半径を算出し、その値の2倍を血管径とする。その際、ノイズ等による半径の誤検出の影響を少なくするために、偏差の大きい半径値を取り除いた上で平均を取ることが望ましい。また、平均ではなく、最頻値を半径とするなど、他の手段で半径を決定しても良い。
The short-axis
一方、長軸画像計測手段18は、図19に示すように、対角距離算出手段39、最短距離算出手段40という構成をとり、図20に示すように、対角距離算出手段39は、前記重心位置を中心に180度反対側に位置する輪郭間の距離dを算出し、最短距離算出手段40は距離dの最短値を血管径とする。
On the other hand, as shown in FIG. 19, the long-axis image measuring means 18 has a configuration of a diagonal distance calculating means 39 and a shortest
また、図21に示すような長軸画像の場合は、重心位置よりやや右側の、AAAの部分で計測を行う必要がある。このため、長軸画像計測手段18は、図22に示すように、対角距離算出手段39、最短距離算出手段40、計測位置調整手段41という構成をとることもできる。この場合、計測位置調整手段41で、図21に示すように、計測基準位置118を調整を行い、対角距離算出手段39は、前記計測基準位置を中心に180度反対側に位置する輪郭間の距離d’を算出し、最短距離算出手段40は距離d’の最短値を血管径とすることで、AAA部分に合わせた最適な計測を行うことができる。
Further, in the case of a long-axis image as shown in FIG. 21, it is necessary to perform measurement at the AAA portion, slightly to the right of the center of gravity position. For this reason, the long-axis
なお、長軸画像の血管径については、前記の手法によらず、輪郭と垂直になるような輪郭間の距離を直接求めても構わない。また、判定手段16内の、開始位置設定手段31で設定した開始位置を、長軸画像計測手段18に入力し、前記開始位置を計測基準位置として、計測を行うようにしても良く、この場合、計測位置調整手段41による調整を行わなくても、AAA部分に合わせた最適な計測を行うことが可能となる。 For the blood vessel diameter of the long-axis image, the distance between contours that is perpendicular to the contours may be directly obtained without using the above-described method. In addition, the start position set by the start position setting means 31 in the determination means 16 may be input to the long-axis image measurement means 18 and measurement may be performed using the start position as a measurement reference position. Even without adjustment by the measurement position adjusting means 41, it is possible to perform optimum measurement according to the AAA portion.
いずれの場合も、算出された計測値を画面表示部14に送るとともに、短軸画像の場合は、抽出輪郭の重心位置を中心とし、計測値を半径とした円の情報を、また長軸画像の場合は、重心または計測基準位置と、抽出輪郭の最短距離となる直線の情報を画面表示部14に送り、図29や図30の表示例に示すような形で表示することで、視覚的に計測結果を確認することができる。
In either case, the calculated measurement value is sent to the
以上のような構成をとることで、血管の直径を計測する際に、短軸画像と長軸画像の判定を行い、判定結果に応じて、最適な手法で血管径を計測することができる。 With the above configuration, when measuring the diameter of a blood vessel, it is possible to determine a short-axis image and a long-axis image, and to measure the blood vessel diameter by an optimum method according to the determination result.
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、血管の直径を計測する際に、短軸/長軸の種類を問わず、自動的に血管径を計測することができる超音波診断装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a conventional problem. When measuring the diameter of a blood vessel, the diameter of the blood vessel is automatically measured regardless of the type of short axis / long axis. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。第2の実施形態の全体構成は、図1に示した第1の実施形態と同じであり、判定手段16の構成だけが異なる。このため、本実施形態については、判定手段16以外の説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and only the configuration of the
図4は、第2の実施形態における判定手段16の概略構成である。図4において、判定手段16は、開始位置設定手段31、重心算出手段32、距離算出手段33、正規化手段36、有効範囲設定手段38、距離範囲限定手段37、分散値判定手段34、ヒストグラム作成手段35を備えている。
FIG. 4 is a schematic configuration of the
これらのうち、開始位置設定手段31、重心算出手段32、距離算出手段33については、第1の実施形態と同じ構成となるため、詳細な説明は省略する。
Among these, the start
重心算出手段32は、開始位置設定手段31で設定した開始位置情報と、輪郭抽出手段15からの輪郭情報を基に、輪郭の重心位置を算出する。算出した重心位置情報は、距離算出手段33に送られる。距離算出手段33は、前記重心位置から前記輪郭までの半径を算出し、算出した半径情報を正規化手段36に送る。
The center-of-
正規化手段36は、前記半径情報を最大値で正規化する。図17と図18中のAは最小値を、Bは最大値を、それぞれ示している。これら最大値Bを基準として正規化を行うことで、それぞれ図23と図24に示すような度数分布になる。この正規化した半径情報を距離範囲限定手段37に送る。
The normalizing means 36 normalizes the radius information with a maximum value. 17 and 18, A indicates the minimum value, and B indicates the maximum value. By performing normalization based on these maximum values B, frequency distributions as shown in FIGS. 23 and 24 are obtained, respectively. The normalized radius information is sent to the distance
一方、有効範囲設定手段38は、前記半径の最頻値を基準として、半径値の有効範囲を設定し、距離範囲限定手段37に送る。なお、前記有効範囲は、画面上で設定値がわかるようにするため、有効範囲の設定値を表示手段14に送り、図29や図30の表示例に示すような形で表示するのが望ましい。
On the other hand, the effective range setting means 38 sets the effective range of the radius value based on the mode value of the radius and sends it to the distance
距離範囲限定手段37では、有効範囲設定手段38で調整した前記半径情報の有効半径範囲に従い、半径情報の有効範囲を限定する。
The distance
ここで、有効範囲は正規化後の半径ではなく、図25や図26に示すように、正規化前の度数分布における最頻値を基準とした半径を設定するのが望ましい。図25の短軸画像の例では、有効範囲は度数分布の最小値Aから最大値Bを含むため、有効範囲限定後の度数分布は図27に示すように、有効範囲限定前の図23の分布と変わらない。一方、長軸画像の図26の例では、有効範囲が最小値Aから有効範囲内の最大値であるB’までとなるため、有効範囲限定後の度数分布は図28に示すようにB−B’間が削除された分布となる。図17と図25、図18と図26を比較するとわかるように、正規化と有効範囲限定の処理を行うことで、短軸画像は元の度数分布よりも偏差が大きい分布となり、長軸画像は元の分布よりも偏差が小さくなる。 Here, the effective range is not the radius after normalization, and it is desirable to set the radius based on the mode value in the frequency distribution before normalization as shown in FIGS. In the example of the short-axis image of FIG. 25, the effective range includes the minimum value A to the maximum value B of the frequency distribution. Therefore, the frequency distribution after the effective range is limited is shown in FIG. Same as distribution. On the other hand, in the example of FIG. 26 of the long axis image, the effective range is from the minimum value A to B ′ which is the maximum value in the effective range, so the frequency distribution after limiting the effective range is B− as shown in FIG. The distribution between B ′ is deleted. As can be seen by comparing FIG. 17 and FIG. 25, and FIG. 18 and FIG. 26, by performing normalization and effective range limiting processing, the short-axis image becomes a distribution with a larger deviation than the original frequency distribution, and the long-axis image Has a smaller deviation than the original distribution.
なお、前記半径情報有効範囲の最頻値の基準を求めるためには、最小二乗法や、LMeds(Least Median of Squares)推定など、より正確な方法を適用して有効範囲を設定しても良い。 In order to obtain the mode reference of the radius information effective range, the effective range may be set by applying a more accurate method such as least square method or Lmeds (Least Median of Squares) estimation. .
分散値判定手段34は、前記有効範囲限定後の半径情報を基に分散値を算出し、算出した分散値に応じて短軸画像と長軸画像を判定する。このため、実施の形態1とは逆に、設定しきい値よりも半径標準偏差が大きい場合は短軸画像、逆の場合は長軸画像と判定することで、両者を正しく判定することができる。
The variance
なお、前記標準偏差のしきい値は、あらかじめ最適な値を設定しておくことを前提としているが、例えばユーザーが調整可能とする仕組みを追加することで、より適応性を広げることが可能となる。 The threshold value of the standard deviation is premised on setting an optimal value in advance, but for example, by adding a mechanism that allows the user to adjust, the adaptability can be further expanded. Become.
また、距離範囲限定手段37による範囲制限を行わない場合は、前記正規化手段36で正規化した半径情報を、分散値判定手段34とヒストグラム作成手段35に送り、画面表示手段14を介して、図29や図30の表示例に示すような形で表示するように構成することで、正規化後の半径ヒストグラムを確認することが可能となる。
Further, when the range limitation by the distance
以上のような構成をとることで、血管の直径を計測する際に、短軸画像と長軸画像の判定を行い、判定結果に応じて、最適な手法で血管径を計測することができる。 With the above configuration, when measuring the diameter of a blood vessel, it is possible to determine a short-axis image and a long-axis image, and to measure the blood vessel diameter by an optimum method according to the determination result.
以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限らず、例えば、重心検出の開始位置を、超音波画像に応じて自動で設定するなど、種々の形態で実施することができる。また、請求項に記載された範囲であれば、実施の形態に記載されている手段を省略して実施することも可能である。 As described above, a plurality of embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the start position of the center of gravity detection is automatically set according to an ultrasonic image, and various other forms are used. Can be implemented. Further, within the scope described in the claims, the means described in the embodiments can be omitted.
本発明は、超音波診断装置において腹部大動脈などの血管径を計測する場合に好適に利用することができる。本発明によれば、超音波画像データの血管撮像時のプローブの向きを短軸方向にしても、長軸方向にしても、向きに応じて自動的に計測を行うことが可能になる。 The present invention can be suitably used when measuring the diameter of a blood vessel such as an abdominal aorta in an ultrasonic diagnostic apparatus. According to the present invention, it is possible to automatically perform measurement according to the orientation regardless of whether the orientation of the probe at the time of blood vessel imaging of ultrasonic image data is the short axis direction or the long axis direction.
11 超音波プローブ
12 超音波送受信部
13 画像生成部
14 画面表示部
15 輪郭抽出手段
16 判定手段
17 短軸画像計測手段
18 長軸画像計測手段
21 平滑化手段
22 しきい値調整手段
23 2値化割合調整手段
24 しきい値算出手段
25 2値化手段
26 2値画像輪郭抽出手段
31 開始位置設定手段
32 重心算出手段
33 距離算出手段
34 分散値判定手段
35 ヒストグラム作成手段
36 正規化手段
37 距離範囲限定手段
38 有効範囲設定手段
39 対角距離算出手段
40 最短処理算出手段
41 計測位置調整手段
101 血管内腔
102 血管壁
103 1番目の計測ポイント
104 2番目の計測ポイント
111 抽出した輪郭
112 開始位置
113 検出した輪郭位置の座標(x,y)
114 算出した重心位置
115 重心を中心とした、角度θのときの輪郭半径r
116 重心を中心とした、角度θのときの180度反対側の輪郭間の距離d
117 重心基準の血管径
118 計測基準位置
119 計測基準位置を中心とした、角度θのときの180度反対側の輪郭間の距離d’
120 計測基準位置をAAA部分に合わせた時の血管径
121 Bモード画像
122 短軸画像時の計測結果円
123 長軸画像時の計測結果ライン
124 ヒストグラム画像
125 有効範囲設定部
126 しきい値設定部
127 2値化割合調整部
128 血管径計測結果
129 計測基準位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
114 Calculated center-of-
116 Distance d between contours opposite to 180 degrees with the center of gravity at the center and angle θ
117 Center-of-gravity-based
120 Blood vessel diameter when the measurement reference position is matched with the AAA portion 121 B-
Claims (21)
前記画像生成部から出力された画像データの輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
抽出された輪郭を基に短軸方向の画像かあるいは長軸方向の画像かの判定を行う判定手段と、を備え、
前記判定手段は、処理の開始位置を設定する開始位置設定手段と、前記開始位置情報を基に前記抽出輪郭の重心位置を算出する重心算出手段と、前記重心位置から前記抽出輪郭までの距離を角度を変えて複数算出する距離算出手段と、前記算出距離の分散値を算出し前記分散値を基に短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 An image generation unit that converts echoes received via the ultrasonic probe into image data in units of frames;
Contour extracting means for extracting the contour of the image data output from the image generating unit;
Determination means for determining whether the image is in the short-axis direction or the long-axis direction based on the extracted contour ,
The determination means includes a start position setting means for setting a start position of processing, a centroid calculation means for calculating a centroid position of the extracted contour based on the start position information, and a distance from the centroid position to the extracted contour. A distance calculating unit that calculates a plurality of values by changing an angle; and a variance value determining unit that calculates a variance value of the calculated distance and determines a short-axis image and a long-axis image based on the variance value. Ultrasonic diagnostic equipment.
を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 A histogram creating means for displaying the calculated distance in a histogram on a screen;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising:
前記正規化された距離の分散値を基に短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The determining means normalizing means for normalizing the calculated distance with a maximum distance;
Dispersion value determination means for determining a short-axis image and a long-axis image based on the normalized dispersion value of the distance;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
を備えたことを特徴とする、請求項10記載の超音波診断装置。 The determination unit includes an effective range setting unit capable of adjusting an effective distance range to be limited, a histogram creation unit that displays the calculated distance after the effective range limitation on a screen as a histogram,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10, further comprising:
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