JP5002260B2 - 医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、医用画像診断装置に係り、具体的には、ＩＭＴを計測する医用画像波診断装置に関する。

医用画像診断装置の１種である超音波診断装置は、探触子を介して被検体との間で超音波を送受波し、被検体から発生する反射エコー信号に基づき超音波像（例えば、Ｂモード像）を再構成して画像データを取得する。

このような超音波診断装置において、動脈硬化や血管性疾患などを早期に発見するために、血管壁の内膜中膜複合体厚（以下、ＩＭＴ：Intima Media Thickness）を計測することが行われる。血管壁は、血液が流れる内腔側から順に血管の内膜、中膜、外膜の三層構造に形成されている。ＩＭＴとは、内膜の厚みと中膜の厚みの和、つまり内膜の内壁から外膜の内壁までの距離である。

ＩＭＴを計測する超音波診断装置では、例えば、画像データの血管壁の厚み方向の輝度分布を取得し、その輝度分布の最大輝度を有する極大点を外膜基準点と設定する。また、血管の内腔側に近い輝度の極大点であって輝度勾配が最も大きな点を内膜基準点として設定する。そして、これらの基準点に基づいて内膜と外膜の領域を抽出し、抽出された２つの領域に基づいて血管の内膜と中膜の複合厚みを計測することが行われている。（例えば、特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ２００５／０８７１１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているように内膜基準点を設定すると、ＩＭＴ計測の精度を良好に保てない場合が考えられる。

すなわち、ＩＭＴ計測を行う画像データの血管内腔部分にはノイズがのることが多く、特許文献１の技術では、このノイズにより輝度分布に生じた極大点を内膜基準点と誤って判定するおそれがある。これにより、内膜領域の検出精度、ひいてはＩＭＴ計測の精度を良好に保てない場合も考えられる。

本発明の課題は、ＩＭＴ計測の精度を向上させた医用診断装置を実現することにある。

上記課題を解決するため、本発明の医用診断装置は、被検体の血管を含む画像データに基づいて血管壁の厚み方向の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、輝度分布に基づいて、外膜基準点及び内膜基準点を設定する設定手段と、外膜及び内膜基準点に基づいて、血管の外膜及び内膜の領域を抽出する抽出手段と、抽出された２つの領域に基づいて血管の内膜と中膜の複合厚みを計測する計測手段と、計測結果を表示する表示部と、を備えて構成されている。

そして、設定手段は、輝度分布に現れる極大点のうち、最大輝度を有する極大点を外膜基準点として設定し、この外膜基準点から血管内腔側に設定距離離した位置に探索起点を設け、この探索起点から血管内腔側に探索して次に現れる極大点を内膜基準点として設定することを特徴とする。

これによれば、外膜基準点となる極大点から血管内腔側に設定距離離した位置に探索起点を設け、この探索起点から血管内腔側に探索して次に現れる極大点を内膜基準点として設定するので、画像データの血管内腔部分にノイズがのって輝度分布に本来不要な極大点が生じたとしても、内膜基準点を誤判定するおそれがなくなる。つまり、血管内腔側に近い箇所で内膜基準点を探索するのではなく、探索起点から血管内腔側に向かって探索するので、ノイズによる極大点が生じる箇所を探索する前に正しい内膜基準点を判定して設定することができる。その結果、ＩＭＴ計測の精度を向上させることができる。

なお、探索起点は、外膜基準点から血管内腔側に０．３〜０．４ｍｍ程度離した位置に設けることが好ましい。

これによれば、仮に、何らかの影響によるノイズなどに起因して、外膜基準点となる極大点より血管内腔側の近接した位置に極大点が生じたとしても、これを内膜基準点と誤判定することを抑制することができる。一般的に、ＩＭＴ値は年齢と共に厚くなっていくが、２０歳前半のＩＭＴ値の最小値は０．３〜０．４ｍｍ程度である場合が多く、また、外膜基準点となる極大点から設定距離内、例えば０．３〜０．４ｍｍ以内に生じる極大点はノイズなどによるものである場合が多い。したがって、この設定距離内を探索の対象外とすることで、これらの誤判定の要因となるものを排除することができる。設定距離は、被検体の血管壁の状態などに応じて適宜可変で設定することができる。

また、上記課題を解決する本発明の医用画像診断装置において、被検体の血管を含む画像データに基づいて生成された医用画像を表示部に表示させ、表示部に表示された医用画像上の血管壁の厚み方向に検出線を設定する手段と、検出線と交わる探索基準線を設定する手段とを備え、輝度分布取得手段では、検出線に沿った輝度分布を取得する構成とし、探索基準線は、輝度分布における検出線との交点が探索起点となるように設定することもできる。

これによれば、操作者は表示部の血管の画像を参照しながら任意の箇所に検出線を設定して輝度分布を取得することができるので、適切な輝度分布を得ることが容易になり、診断の自由度を向上することができる。また、操作者は画像を参照しながら血管の内膜に相当すると思われる箇所に検出線と例えば直交して交わる探索基準線としてマークをすることができる。そして、設定手段は、検出線と探索基準線の交点、つまり操作者の判断によるマーク位置から最も近い極大点を内膜基準点として設定するので、内膜基準点の設定の精度をより一層向上することができる。

このように、特に内膜基準点の設定について手動による要素を付加して設定精度を向上させるものであるので、自動で基準点の設定をする構成と組み合わせることもできる。つまり、まずは自動プログラムによる計測を行って、計測結果に懐疑が生じる場合に、手動による要素を含む半自動プログラムに切り替え可能とすることなどができる。

さらに、検出線に沿った輝度分布のグラフ画像、及び検出線を含む設定領域の医用画像を拡大した画像の少なくとも一方を、表示部に表示させることができる。

このように、検出線付近の血管画像を拡大してリアルタイムに補助的に表示することで、操作者が検出線や探索基準線などを設定し易くなる。また、輝度分布のプロファイルデータのグラフ画像を参照しながら検出線の位置を設定することができるので、容易に計測に適した輝度分布を取得することができる。その結果、ＩＭＴ計測の精度を向上させることができる。

また、上記課題を解決する本発明の医用画像診断装置においては、ＩＭＴ計測における領域抽出法として、リージョングローイング（Region Growing）法を用いることができる。リージョングローイング法とは、抽出すべき領域内に基準点を設定し、その基準点の輝度との輝度差が設定範囲に属する画素を抽出する方法である。したがって、ＩＭＴを計測する場合、画像データの血管壁の厚み方向の輝度分布から外膜基準点と内膜基準点を設定し、各基準点の輝度との輝度差が設定範囲に属する画素を抽出することにより、外膜に対応する画素で形成される領域や、内膜に対応する画素で形成される領域を抽出できる。

ここで、外膜の領域の抽出に関する設定範囲である設定閾値は、外膜基準点と内膜基準点との間に設定された第１関心領域内の平均輝度と外膜基準点の輝度との輝度差として、内膜の領域の抽出に関する設定範囲である設定閾値は、血管内腔に相当する位置に設定された第２関心領域内の平均輝度と内膜基準点の輝度との輝度差とすることが好ましい。

すなわち、血管壁の中膜の音響インピーダンスよりも外膜の音響インピーダンスの方が比較的大きいのが一般的であるから、中膜の画素と外膜の画素の輝度差が大きくなる。また、血管の内腔の音響インピーダンスよりも内膜の音響インピーダンスの方が比較的大きいのが一般的であるから、内腔の画素と内膜の画素との輝度差が大きくなる。

したがって、第１関心領域内の平均輝度と外膜基準点の輝度との輝度差、第２関心領域内の平均輝度と内膜基準点の輝度との輝度差を設定閾値として用いることができる。また、これにより被検体ごとに設定閾値が設定されるので、被検体に個体差があるときでも、ＩＭＴを精度よく計測できる。

本発明によれば、ＩＭＴ計測の精度を向上させた医用診断装置を実現することができる。

以下、本発明を適用してなる医用画像診断装置の一例として、超音波診断装置による実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
第１実施形態は、超音波像に対し領域抽出法としてリージョングローイング法を適用することによりＩＭＴ（内膜中膜複合体厚）を計測する一例である。図１は、本実施形態の超音波診断装置のブロック図である。

図１に示すように、超音波診断装置１は、被検体（例えば、血管）に係る超音波像を撮像する撮像手段を備えている。撮像手段は、被検体との間で超音波を送受する探触子１０と、探触子１０に駆動信号を供給すると共に探触子１０から出力される反射エコー信号を受信処理する送受信部１２と、送受信部１２から出力される反射エコー信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換部１４（以下、ＡＤ変換部１４という。）と、ＡＤ変換部１４から出力される反射エコー信号を整相加算する整相加算部１６と、整相加算部１６から出力される反射エコー信号に基づき超音波像（例えば、断層像）を再構成する画像構成部１８と、画像構成部１８により再構成された超音波像を画像データとして記憶する記憶手段２０（以下、画像メモリ２０という。）と、画像メモリ２０から読み出した超音波像を表示させる表示部２２などから構成される。また、送受信部１２、ＡＤ変換部１４、整相加算部１６、画像構成部１８、画像メモリ２０、表示部２２などに制御指令を出力する制御部２４が設けられている。

制御部２４は、血管の内膜中膜複合体厚（ＩＭＴ）を計測する機能を有する。例えば、図１に示すように、制御部２４は、輝度分布取得手段２５と、設定手段２６と、抽出手段２８と、演算手段３０を備えている。輝度分布取得手段２５は、画像メモリ２０から読み出された血管に係る断層像の血管壁の厚み方向の輝度分布を取得する。本発明の特徴部である設定手段２６は、輝度分布に基づいて、外膜基準点及び内膜基準点を設定する。この基準点の設定の詳細については後述する。

抽出手段２８は、内膜基準点又は外膜基準点を含む設定領域の各画素について輝度が設定範囲に属する画素を抽出する。演算手段３０は、内膜基準点に基づき抽出された画素で形成される領域の血管壁側の境界（内膜の内壁）と、外膜基準点に基づき抽出された画素で形成される領域の内腔側の境界（外膜の内壁）との距離を演算する。

なお、輝度分布取得手段２５、設定手段２６、抽出手段２８、及び演算手段３０は、指令が記述されたプログラムとして実現され、制御部２４の例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）に書き込まれている。また、制御部２４に操作卓３２が接続されている。操作卓３２を介して入力パラメータが制御部２４に転送される。

このように構成される超音波診断装置１の基本動作について説明する。被検体の体表に探触子１０を接触させる。次いで、制御部２４の指令に応じて、送受信部１２から探触子１０に駆動信号が供給される。これによって、探触子１０から例えば頸動脈に超音波が送波される。頸動脈により反射された超音波は、探触子１０に反射エコー信号として受波される。受波された反射エコー信号は、送受信部１２により増幅処理などが施される。送受信部１２から出力される反射エコー信号は、ＡＤ変換部１４によりディジタル信号に変換された後、整相加算部１６により整相加算処理が施される。整相加算部１６から出力された反射エコー信号は、画像構成部１８により検波などが施されることによって断層像として再構成される。再構成された断層像は、画像データとして画像メモリ２０に記憶される。記憶された超音波像は、制御部２４の指令に応じて読み出されることによって表示部２２に表示される。

このような超音波診断装置においては、動脈硬化や血管性疾患などを早期に発見するために、血管壁のＩＭＴが計測される。血管壁は、後述するように、血液が流れる血管内腔側から順に血管の内膜、中膜、外膜の三層構造に形成されている。ＩＭＴとは、内膜の厚みと中膜の厚みの和、つまり内膜の内壁と外膜の内壁との距離である。本実施形態では、血管の断層像に対し領域抽出法としてリージョングローイング法を適用することにより、内膜の内壁と外膜の内壁を的確に検出してＩＭＴの計測精度を向上させる。

このリージョングローイング法について説明する。抽出手段２８は、設定された関心領域内の１点を基準点（ｘ,ｙ）として設定し、領域内の画素値の幅を認識させるため閾値、或いはその幅の設定を行う。例えば、表示部２２に表示される基準点の画素値「ｎ」に対し幅「ｍ」と設定する（ｎ,ｍは任意の整数）。したがって、閾値幅は「ｎ±ｍ」で与えられ、下限閾値は「ｎ−ｍ」、上限閾値は「ｎ＋ｍ」となる。制御部２４は基準点の周囲の画素を検索し、閾値の範囲内の画素値をもつ領域をつないでいく。最終的に基準点を含み閾値の範囲内の画素値をもつ領域が得られる。この領域は、表示部２２に表示される。

次に、本実施形態の特徴部である設定手段２６の詳細について、ＩＭＴの計測処理とともに図２乃至図８を参照して説明する。図２（Ａ）は、被検体の例えば頚動脈などの血管を撮像して表示部２２に表示される超音波断層像の一部を模式的に示す図である。図２（Ｂ）は、表示部２２上で操作者が設定した検出線３４に沿った輝度分布を模式的に示す図である。

図３（Ａ）は、図２で示した頚動脈などの血管の構成及び輝度分布をさらに詳細に説明する図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の血管壁の厚み方向の輝度分布線５１であり、縦軸は深度、横軸は輝度値を示している。

図３（Ａ）に示すように、頸動脈は、血液が流れる血管の内腔４０を環状に取り囲む血管壁により形成される。血管壁は、内腔４０側から順に血管の内膜４２、中膜４４、外膜４６の３層構造に形成されている。ここで、内膜４２の厚みと中膜４４の厚みを足したものをＩＭＴ４８と称している。換言すれば、ＩＭＴ４８は、血管の外膜４６の内壁に対し垂直となる直線上の内膜４２と中膜４４の厚みの和と定義されている。また、説明の便宜のため、被検体の体表に接触させた探触子１０に近い側の血管壁をニアウォール（Near Wall）と称し、探触子１０に遠い側の血管壁をファーウォール（Far Wall）と称する。

図４は、ＩＭＴ計測の大まかな処理の流れを説明するフローチャートである。ＩＭＴ計測が開始されると、まず、制御部２４の指令に応じ、画像メモリ２０に記憶されている超音波像が読み出され、表示部２２に表示される（Ｓ１０１）。操作者は表示部２２に表示されている超音波像を参照しながら、操作卓３２のマウスなどによって、ＲＯＩ３６と輝度情報プロファイルデータを取得する検出線３４を設定する（Ｓ１０２）。なお、超音波像を表示部に表示させずＲＯＩ３６，検出線３４を自動設定させることも可能である。また、検出線３４はＲＯＩ３６の領域内で自由に移動させることが可能である。また、マウスに限らず、キーボード，タッチパネル，トラックボールなど様々な入力デバイスを用いることができる。

次に、設定された検出線３４に沿った輝度情報のプロファイルデータが取得され（Ｓ１０３）、輝度情報プロファイルデータの最高輝度を有するピーク位置、つまり極大点５４に相当する位置が外膜基準点６４（以下、外膜ＳＰ（Source Point）６４という。）として設定手段２６により設定される（Ｓ１０４）。

次に、外膜ＳＰ６４から血管の内腔４０側に向かって極大点が探索され、最初に現れる極大点５６に相当する位置が内膜基準点６６（以下、内膜ＳＰ（Source Point）６６という。）として設定手段２６により設定される（Ｓ１０５）。

続いて、取得された内膜ＳＰと外膜ＳＰに基づいて、詳細を後述するリージョングローイング法で内膜と外膜のトレース処理が行われ（Ｓ１０６）、トレース処理により得られた位置データからＩＭＴ値の演算処理（Ｓ１０７）が行われる。

これによれば、外膜ＳＰ６４となる極大点５４から血管内腔側に向かって探索して次に現れる極大点を内膜ＳＰ６６として設定するので、図２（Ｂ）に示すように画像データの血管内腔部分にノイズ５５がのって輝度分布に本来不要な極大点が生じたとしても、従来技術のように、このノイズ５５による極大点を内膜ＳＰ６６と誤判定するおそれがなくなる。

つまり、血管内腔側に近い箇所で内膜ＳＰとなる極大点を探索するのではなく、外膜ＳＰ６４となる極大点５４から血管内腔側に向かって順に探索するので、ノイズによる極大点が生じる箇所を探索する前に正しい内膜ＳＰの極大点５６を判定して設定することができる。その結果、ＩＭＴ計測の精度を向上させることができる。

以下、外膜ＳＰ６４及び内膜ＳＰ６６が設定された後の処理（Ｓ１０６に相当する処理）の詳細を以下に説明する。図５は、ファーウォールの内膜４２の内壁を求める処理を示すフローチャート、図６の上段は図５の処理を表示画面で説明する図、下段は図５の処理結果を示す表示例である。なお、ニアウォールのＩＭＴを計測する場合も基本的に同様である。

図５及び図６に示すように、制御部２４の指令に応じ、リージョングローイング法により内膜４２に対応する画素（ピクセル）を抽出するための閾値σ１が抽出手段２８により設定される（Ｓ２０１）。例えば、内膜ＳＰ６６よりも内腔４０側に５ピクセル離れ、かつ内膜ＳＰ６６から血流の流れ方向に３ピクセル、血流の流れ逆方向に３ピクセルの幅を有した矩形領域５７が設定される。なお、矩形のほかさまざまな形態の領域を設定してもよい。要は、内腔４０に相当する位置に領域を設定すればよい。次いで、矩形領域５７における画素の平均輝度Ｂ０が求められる。求められた平均輝度Ｂ０と内膜ＳＰ６６の輝度Ｂ１の輝度差の絶対値が閾値σ１として設定される。また、平均輝度Ｂ０に代えて、加重平均などを用いてもよい。

閾値σ１に基づき、内膜４２に相当する画素で形成される領域が、抽出手段２８により抽出される。本実施形態では、領域抽出法としてリージョングローイング法が適用される。例えば、内膜ＳＰ６６に隣接する画素について、その画素の輝度Ｂ２と内膜ＳＰ６６の輝度Ｂ１との輝度差の絶対値が求められる。求められた値と閾値σ１が比較される（Ｓ２０２）。輝度差の絶対値が閾値σ１よりも小さいとき、輝度Ｂ２を有する画素は内膜４２に相当するものであると判断されることによって、輝度Ｂ２を有する画素が抽出される（Ｓ２０３）。

なお、輝度差が閾値σ１よりも大きいとき、画素は抽出されない。要するに、閾値σ１を基準にすることにより、平均輝度Ｂ０から内膜ＳＰ６６の輝度Ｂ１までの設定範囲に属する画素が抽出される。このような処理が、内膜ＳＰ６６を含むＲＯＩ３６の各画素（ｉ，ｊ）に対し順次行われる。なお、「ｉ」は超音波像の横軸のピクセル値、「ｊ」は縦軸のピクセル値である。また、抽出処理を施す領域を超音波像全体の領域としてもよいし、ＲＯＩ３６内に更に設定した特定領域に限定してもよい。

このようなＳ２０２とＳ２０３の処理によって、内膜４２に対応する画素が抽出手段２８により抽出される。したがって、図６の下段に示すように、抽出された画素により抽出領域５８が形成される。抽出領域５８の内腔４０側の境界が内膜４２の内壁６０に対応する。なお、抽出領域５８や内壁６０に対応する画素をカラー表示してもよい。

内壁６０に対応する境界は、画素単位で求められている。したがって、内壁６０に対応する境界の座標データに対し、演算手段３０により最小２乗法や近似曲線化などの補間処理が施される（Ｓ２０４）。補間処理が施された座標データは、内膜４２の内壁６０の位置データとして記憶される（Ｓ２０５）。なお、位置データの記憶領域として、制御部２４に備えたバッファ領域が使用される。

図７は、外膜４６の内壁を求める処理を示すフローチャート、図８の上段は図７の処理を表示画面で説明する図、下段は図７の処理結果を示す表示例である。

図７に示す処理は、リージョングローイング法により輝度が設定範囲に属する画素を抽出する点で図５に示す処理と同様であるが、閾値の設定が異なる。まず、外膜４６と中膜４４との境界を求めるための閾値σ２が、抽出手段２８により設定される（Ｓ３０１）。例えば、図８に示すように、外膜ＳＰ６４と内膜ＳＰ６６との間に位置し、かつ外膜ＳＰ６４から血流の流れ方向に３ピクセル、および血流の流れ逆方向に３ピクセルの幅を有した矩形領域５９が設定される。

なお、断層像では、内膜４２に対応する画素と中膜４４に対応する画素の輝度はほとんど同じであるため、内膜４２に相当する位置に矩形領域５９（例えば、内膜ＳＰ６６を含む領域）を設定してもよい。要は、外膜４６から中膜４４（又は内膜４２）にわたる領域を設定すればよい。

次に、矩形領域５９における画素の平均輝度Ｃ０が抽出手段２８により求められる。求められた平均輝度Ｃ０と外膜ＳＰ６４の輝度Ｃ１の輝度差が閾値σ２として設定される。そして、図５に示す処理と同様に、外膜ＳＰ６４を含むＲＯＩ３６の画素（ｉ，ｊ）に対し画素の抽出処理が行われる（Ｓ３０２，Ｓ３０３）。例えば、抽出対象の画素の輝度と外膜ＳＰ６４の輝度Ｃ１との輝度差が設定範囲に属するとき、抽出対象の画素が抽出される。

ここで、設定範囲は、平均輝度Ｃ０から外膜ＳＰ６４の輝度Ｃ１までの範囲である。抽出された画素で形成される抽出領域６８は、外膜４６に相当する。したがって、抽出領域６８の内腔４０側の境界の座標データに対し、演算手段３０により補間処理を施した後（Ｓ３０４）、その座標データは外膜４６の内壁６２の位置データとして記憶される（Ｓ３０５）。

このような図５乃至図８に示した処理によって得られた位置データに基づき、演算手段３０によりＩＭＴが演算される。例えば、図５のＳ２０５で記憶された内膜４２の内壁６０の位置データと、図７のＳ３０５で記憶された外膜４６の内壁６２の位置データとに基づき、内膜４２の内壁６０と外膜４６の内壁６２との距離が、演算手段３０により求められる。なお、ＩＭＴは、血管の外膜内壁に対し垂直となる直線上であって、内膜４２の厚みと中膜４４の厚みの和、つまり内膜４２の内壁６０から外膜４６の内壁６２までの距離として定義されている。また、血管壁の所定位置のＩＭＴを計測するほか、血管の血流の流れ方向におけるＩＭＴの変化率などを計測してもよい。

一般に、血管の内腔４０の音響インピーダンスよりも内膜４２の音響インピーダンスは比較的大きいから、超音波像の内腔４０の画素と内膜４２の画素の輝度差が大きくなる。また、血管の中膜４４の音響インピーダンスよりも外膜４６の音響インピーダンスは比較的大きいから、超音波像の中膜４４の画素と外膜４６の画素の輝度差も大きくなる。

したがって、本実施形態によれば、抽出すべき内膜４２や外膜４６に対応する画素の輝度の設定範囲が適切に設定されているため、内膜４２や外膜４６に対応する画素を抽出できる。その結果、抽出領域５８や抽出領域６８の座標データから、内膜４２の内壁６０や外膜４６の内壁６２の位置データが的確に検出されるため、ＩＭＴが精度よく計測される。

また、本実施形態では、閾値σ１として、内膜ＳＰ６６の輝度Ｂ１と内腔４０に相当する矩形領域５７の平均輝度Ｂ０との輝度差が設定される。閾値σ２として、外膜ＳＰ６４の輝度Ｃ１と中膜４４に相当する矩形領域５９の平均輝度Ｃ０との輝度差が設定される。換言すれば、血管に係る断層像から閾値σ１や閾値σ２を設定するため、被検体ごとに閾値σ１と閾値σ２が設定されることになる。したがって、被検体に個体差があるときでも、ＩＭＴが精度よく計測される。

また、矩形領域５７，５９を断層像上で設定することに代えて、ＲＯＩ３６に対して予め決めた位置に自動設定することにより、閾値σ１や閾値σ２が自動的に設定されることになり、装置の使い勝手が向上する。

また、ニアウォール、ファーウォールの識別は設定領域内の輝度分布線５１により自動的に決定することができる。例えば、設定領域を上下二等分したそれぞれの領域において、輝度値の総和が小さい方を血管内腔側と定義し、内腔が設定領域の下側にあればニアウォール、上側にある場合はファーウォールと自動認識することにより、上述のＩＭＴ計測を行うことができる。

上述では、ニアウォール、ファーウォールいずれかについてＩＭＴの計測を行ったが、２つのウォールのＩＭＴの計測を組み合わせて行ってもよい。具体的には、ニアウォール、ファーウォールをそれぞれ個別にＩＭＴの計測を行い、ニアウォール及びファーウォールのＩＭＴの計測値を比較する。そして、どちらか大きい計測値をその断面のＩＭＴの計測値とする。また、ニアウォール及びファーウォールのＩＭＴの計測値の平均値を、その断面のＩＭＴの計測値としてもよい。ＩＭＴの計測値は軸方向によって様々な値になるため、ニアウォール及びファーウォール２つのＩＭＴの計測値で求めることにより、精度を高めることができる。
ＩＭＴの計測は、領域抽出法で抽出された内膜４２の内壁６０、外膜４６の内壁６２に基づいて行われる。通常のＩＭＴの計測は、血管軸方向に対し垂直方向の１ラインで行われる。本実施形態では、内膜４２の内壁６０、外膜４６の内壁６２を抽出した領域内において、演算手段３０はＩＭＴの平均値や、最大値、最小値の演算を行い、その値が表示部２２に表示される。そして、最大値、最小値においては、抽出領域の最大値、最小値の箇所が表示部２２上にマークされる。例えば、図３に示すように、最小値は白矢印６１、最大値は黒矢印６３として表示される。 このようにＩＭＴの最大値を計測することにより、抽出領域内において、悪性部位を診断することができる。また、ＩＭＴの平均値を計測することにより、抽出領域の一部の画像にノイズ信号が載ったとしても、ノイズ信号の影響を最小限に抑えることができる。
また、内膜ＳＰ，外膜ＳＰの設定は、操作卓３２で任意に行ってもよい。また上述では、超音波診断装置で計測することを示したが、例えばＣＴ装置、ＭＲ装置、レントゲン等の医用画像診断装置においても同様に、領域抽出法を用いてＩＭＴの計測を行うことができる。
（第２の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、設定手段２６による内膜ＳＰ６６の設定処理の部分のみである。したがって、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。

図９は、輝度分布線５１の一例を示す図である。図９に示すように、本実施形態では、設定手段２６は、内膜ＳＰ６６を設定する際に、外膜ＳＰ６４となる極大点５４から血管内腔側に０．３ｍｍ離した位置に探索起点６５を設けている。そして、探索起点６５から血管内腔側に探索して次に現れる極大点５６を内膜ＳＰ６６として設定している。ここで、探索起点６５の設定については、距離＝１ｐｉｘｅｌのサイズ×ｐｉｘｅｌ数を用いて行えばよい。また、探索起点６５は外膜ＳＰ６４となる極大点５４から血管内腔側に０．３〜０．４ｍｍ離した位置に設けるのが好ましい。

すなわち、本実施形態は、何らかの影響によって、極大点５４と極大点５６との間にノイズによる極大点６７が生じた場合に、これを内膜ＳＰと誤判定することを抑制するものである。

一般的に、ＩＭＴ値は年齢と共に厚くなっていくが、２０歳前半のＩＭＴ値の最小値は０．３〜０．４ｍｍ程度である場合が多く、また、外膜基準点となる極大点から設定距離内、例えば０．３〜０．４ｍｍ以内に生じる極大点は測定系の影響などにより発生するノイズによるものである場合が多い。したがって、この設定距離内を探索の対象外とすることで、これらの誤判定の要因となるものを排除することができる。設定距離は、被検体の血管壁の状態などに応じて適宜可変で設定することができる。

これにより、第１の実施形態よりも一層内膜ＳＰの設定精度を向上することができるので、ＩＭＴ計測の精度をより一層向上することができる。
（第３の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、設定手段２６による内膜ＳＰ６６の設定処理の部分のみである。したがって、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。

図１０（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に、被検体の例えば頚動脈などの血管を撮像して表示部２２に表示される断層像の一部を模式的に示す図である。図１０（Ｂ）は、図２（Ｂ）と同様に、表示部２２上で操作者が設定した検出線３４に沿った輝度分布を模式的に示す図である。図１１は、本実施形態のＩＭＴ計測の大まかな処理のフローチャートである。

ＩＭＴ計測が開始されると、まず、制御部２４の指令に応じ、画像メモリ２０に記憶されている超音波象が読み出され、表示部２２に表示される（Ｓ４０１）。操作者は、表示部２２に表示された超音波像を参照しながら、操作卓３２のマウスなどによって、画像上にＲＯＩ３６と輝度情報プロファイルデータを取得する検出線３４を設定する（Ｓ４０２）。次に、操作者は、超音波像を参照して画像上の内膜位置に検出線３４と交差する探索基準線３５を設定する（Ｓ４０３）。

次に、設定された検出線３４から輝度情報のプロファイルデータが輝度分布取得手段２５により取得される（Ｓ５０４）。続いて、設定手段２６により輝度情報プロファイルデータの最高輝度を有する極大点５４に相当する位置が外膜ＳＰ６４として設定される（Ｓ５０５）。

また、設定手段２６により、探索基準線３５と検出線３４の交点に相当する操作者設定内膜位置３７に最も近いピーク位置、つまり極大点５６に相当する位置が内膜ＳＰ６６として設定される（Ｓ５０６）。以下のＳ５０６，Ｓ５０７の処理は、第１実施形態と同様である。

このように、本実施形態では、操作者がＲＯＩ３６，検出線３４の設定だけではなく、検出線３４に対して交差するように探索基準線３５を設定することができるようになっており、設定手段２６は、これに基づいて内膜ＳＰ６６を設定するようになっている。

これによれば、操作者の判断によって設定された探索基準線から最も近い極大点を内膜ＳＰとして設定するので、内膜ＳＰの設定の精度をより一層向上することができる。

なお、本実施形態は、内膜ＳＰの設定について手動による要素を付加して設定精度を向上させるものであるので、第１，第２実施態様のように自動で基準点の設定をする構成と組み合わせることもできる。つまり、まずは自動プログラムによる計測を行って、計測結果に懐疑が生じる場合などに、手動による要素を含む本実施形態の半自動プログラムに切り替え可能とすることなどができる。また、本実施形態では、探索基準線は検出線に対して略直交するような線として設定されているが、これに限らず、検出線との交点位置を特定できるような様々な方法でマークすることが可能である。
（第４の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第４の実施形態について説明する。本実施形態が、第１〜第３の実施形態と異なる点は、操作者が検出線３４或いは探索基準線３５を設定する際の補助機能を設けることである。したがって、第１〜第３の実施形態と相違する点を中心に説明する。

図１２（Ａ）は、図２（Ａ）と同様の超音波断層像に、輝度情報プロファイル表示画面６９を重ねて表示する例を示す図である。また、図１２（Ｂ）は、図２（Ａ）と同様の超音波断層像に、検出線周辺拡大画面８３を重ねて熱表示する例を示す図である。

本実施形態では、操作者が表示部２２に表示されている超音波像を参照しながら、操作卓３２のマウスなどによって検出線３４或いは探索基準線３５を設定する際に、表示部２２上に輝度情報プロファイル表示画面６９や検出線周囲拡大画面８３などの補助画面を表示し、検出線３４或いは探索基準線３５設定時の補助機能を提供するものである。検出線周囲拡大画面８３は、検出線３４を含む設定拡大領域７３に対応する領域を拡大した画像である。なお、設定拡大領域７３は、操作者が操作卓３２のマウスなどによって任意に設定することもできるし、予め定められたサイズで自動設定することもできる。サイズを可変設定することも可能である。

これによれば、操作者は、例えば検出線周囲拡大画面８３を参照することにより探索基準線３５の設定が容易になるし、輝度情報プロファイル表示画面６９を参照することにより検出線３４の設定が容易になる。

なお、輝度情報プロファイル表示画面６９、検出線周辺拡大画面８３などの補助画面を表示する位置は、図１２（Ａ）,（Ｂ）では、表示部２２の超音波像画面の右上に表示しているが、表示する位置の指定はない。ＲＯＩ３６や検出線３４などの設定に邪魔にならない位置が望ましく、操作者が自由に表示位置を設定，変更することができる。また、輝度情報プロファイル表示画面６９と検出線周辺拡大画面８３を同一の画像上に表示させることも可能である。

（第５の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第５の実施形態について説明する。本実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、閾値を可変することにある。したがって、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。

第１の実施形態で説明したように、例えば、閾値σ１として、矩形領域５７の平均輝度Ｂ０と内膜ＳＰ６６の輝度Ｂ１の輝度差が設定される。しかし、矩形領域５７の画素に生じたノイズなどに起因して、平均輝度Ｂ０に誤差が含まれる場合がある。

この点、本実施形態では、操作卓３２を介して閾値σ１を段階的に（又は徐々に）に変化させることにより、抽出領域５８の信ぴょう性が高められる。なお、閾値σ２の場合も同様である。例えば、閾値σ１を変化させるＧＵＩ（Graphical User Interface）が表示部２２に表示される。表示されたＧＵＩを介して対話的に閾値σ１が段階的に増大される。閾値σ１が増大する度に、図５のＳ２０２，Ｓ２０３の処理が実行される。これによって、各段階の閾値に対応した抽出領域（例えば、抽出領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…）が求められる。求められた抽出領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…の各面積が、演算手段３０により演算される。さらに各段階の面積の変化率が求められる。求められた変化率を参照すると、その変化率が比較的急激に変化することになる。換言すると、閾値σ１を段階的に変化させる過程で、内膜４２だけでなく内腔４０に対応する画素も抽出されることにより、抽出領域の面積が急に増大する段階がある。したがって、面積が急に増大する前の段階の抽出領域が、内膜４２だけに相当する領域と認定される。なお、面積の変化率に代えて、面積差を求めるようにしてもよい。また、外膜４６についても同様である。

本実施形態によれば、閾値σ１を段階的に（又は徐々に）変化させながら、抽出領域の面積が急激に変化するときの抽出領域（又は閾値）を検出できる。したがって、平均輝度Ｂ０に誤差が含まれるときでも、抽出領域の信ぴょう性が高まる。また、その検出した閾値を微調整することにより、ＩＭＴ計測の精度がさらに向上する。

（第６の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第６の実施形態について図７を参照して説明する。本実施形態が第１〜３の実施形態と異なる点は、内膜ＳＰ６６が誤って設定されるおそれを低減することにある。したがって、第１〜３の実施形態との相違する点を中心に説明する。

図３（Ｂ）に示す輝度分布線５１は、例えばノイズなどに起因した極大点が極大点５４よりも内腔４０側に複数現れると、内膜ＳＰ６６が内膜４２以外に誤って設定される場合がある。そこで、本実施形態では、血管径方向（深度方向）の輝度分布線を血流方向（横方向）にわたって複数取得し、取得した各輝度分布線の平均輝度分布線に基づき内膜ＳＰ６６を設定する。

例えば、図１３に示すように、ＲＯＩ３６内の血管径方向と平行な任意の３方向７０、７１、７２が設定される。設定された各方向７０、７１、７２における輝度分布線７０ａ、７１ａ、７２ａが、輝度分布取得手段２５により取得される。取得された各輝度分布線７０ａ、７１ａ、７２ａの平均輝度分布線７４が求められる。求められた平均輝度分布線７４に対して、第１〜３の実施形態と同様の方法により内膜ＳＰ６６を設定する。

本実施形態によれば、１つの輝度分布線７０ａがノイズ等の影響を受けたときでも、３つの輝度分布線に基づいた平均輝度分布線７４から内膜ＳＰ６６が設定される。したがって、内膜ＳＰ６６の設定にノイズが影響することを低減できる。要するに、内膜ＳＰ６６が内膜４２以外に誤って設定されるおそれを低減できる。

なお、３方向の輝度分布線を取得する例を説明したが、取得する輝度分布線の数に制限はなく、線数が増大するほど誤設定のおそれを低減できる。また、平均輝度を求める例を説明したが、その他の統計処理を用いてもよい。要は、横方向の数点を加味した輝度情報の傾向を判断できればよい。また、外膜ＳＰ６４についても同様に本実施形態を適用できる。

（第７の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第７の実施形態について図１４を参照して説明する。本実施形態が第１〜３の実施形態と異なる点は、内膜ＳＰ６６が誤設定されたとき、その内膜ＳＰ６６を修正することにある。したがって、第１〜３の実施形態との相違する点を中心に説明する。

図１４に示すように、輝度分布線の内腔４０側に複数の極大点８０、８２などが現れると、第２の実施形態で説明した探索起点６５を設定したとしても、極大点８０が内膜ＳＰ６６として誤って設定されることがある。設定された内膜ＳＰ６６に基づきリージョングローイング法などの領域抽出法が行われることにより、内膜４２に対応する領域が抽出される。抽出された領域が予め定めた範囲を超える。換言すれば、抽出領域が期待結果から外れることになる。

この点、本実施形態では、内膜ＳＰ６６として現在設定されている極大点８０から、血管の内腔４０側の次の極大点８２が、内膜ＳＰ６６として例えば操作卓３２を介して、あるいは自動的に再設定される。再設定された内膜ＳＰ６６に基づき抽出領域が求められる。このような処理が、抽出領域が予め定めた範囲に収まるまで繰り返される。

本実施形態によれば、内膜ＳＰ６６がより適切に設定される。なお、内膜ＳＰ６６の再設定については、領域抽出後に行ってもよいし、領域抽出前に行うこともできる。領域抽出前に行う一例としては、内膜ＳＰ６６として決定された極大点８０が明らかに内膜４２から外れていると認められるとき、極大点８０を極大点８２に操作卓３２を介して、あるいは自動的に再設定することにより内膜ＳＰ６６を修正すればよい。なお、外膜ＳＰ６４の修正についても基本的に同様である。

（第８の実施形態）
本発明を適用した超音波診断装置の第８の実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。本実施形態が第１〜３の実施形態と異なる点は、抽出領域の輪郭を強調することにある。したがって、第１〜３の実施形態との相違を中心に説明する。

図１５は、本実施形態における超音波診断装置２のブロック図である。図１５に示すように、超音波診断装置２は、抽出手段２８により抽出された抽出領域の輪郭を強調する信号処理手段８８が制御部２４に実装されている。信号処理手段８８は、アンシャープマスキングなどの信号処理フィルタから構成される。信号処理フィルタはソフトウェアであり、制御部２４のＤＳＰ（Digital Signal Processor）に実装される。なお、信号処理フィルタとしては、断層像の抽出領域の輪郭を強調するエッジ効果（シャープネス効果）を発揮するものであれば、いずれの形態でもよい。

図１６は、信号処理手段８８の動作を説明するための断層像の表示例である。図１６（Ａ）は、抽出手段２８により抽出領域（例えば、内膜４２に対応する領域）が抽出された超音波像の表示例である。図１６（Ｂ）は、輪郭強調処理が施された超音波像の表示例である。

図１６（Ａ）においては、血管の内膜４２と内腔４０との境界、つまり内膜４２の内壁がノイズなどに起因して不鮮明になる場合がある。そのような場合、内膜４２の内壁の座標データが的確に検出できず、ＩＭＴを計測できないおそれがある。

この点、本実施形態によれば、抽出手段２８により抽出された領域に対し、信号処理手段８８により輪郭強調処理が施される。その結果、図１６（Ｂ）に示すように、血管の内膜４２と内腔４０との境界８９、つまり内膜４２の内壁が、信号処理手段８８により強調される。したがって、内膜４２と内腔４０との境界８９が鮮明になるため、境界８９の誤検出のおそれを低減でき、内膜４２と内腔４０との境界８９の座標データが的確に取得される。

同様に、外膜４６と中膜４４との境界９０、つまり外膜４６の内壁の座標データも的確に取得される。したがって、内膜４２の内壁と外膜４６の内壁の各座標データからＩＭＴが的確に計測される。また、信号処理手段８８の輪郭強調機能を有効又は無効にする指令は、操作者の意思に従って操作卓３２を介して制御部２４に入力されるようになっている。また、輪郭強調処理が異なる複数のフィルタを信号処理手段８８に実装してもよい。これにより、複数のフィルタから所望のフィルタを必要に応じて選択できる。

(第９の実施形態)
本発明を適用した超音波診断装置の第９の実施形態について図１７を参照して説明する。この実施形態では、２次元アレイ探触子(図示しない)を用いた超音波診断装置(リアルタイム)や、マルチスライスＣＴ、ＭＲＩを適用する。上記の超音波診断装置や、マルチスライスＣＴ、ＭＲＩで取得した３次元画像の３次元領域 を抽出し、３次元上でＩＭＴの計測を行う。
具体的には、３次元画像を取得し、その３次元画像における図３で示されるような２次元スライス面を表示させる。そして、第１の実施形態と同様の方式で、この２次元スライス面に対し内膜ＳＰ６６と外膜ＳＰ６４を設定する。そして、それぞれのＳＰを基準点として３次元画像上において３次元領域を抽出する。具体的に、抽出手段２８は、３次元画像の関心領域内の１点を基準点（ｘ，ｙ，ｚ）として設定し、領域内の画素値の幅を認識させるため閥値、或いはその幅の設定を行う。
例えば、表示部２２に表示される基準点の画素値「ｎ´」に対し幅「ｍ´」と設定する(ｎ´，ｍ´は任意の整数)。したがって閥値幅は「ｎ´±ｍ´」で与えられ、下限闇値は「ｎ´−ｍ´」、上限闇値は「ｎ´＋ｍ´」となる。制御部２４は基 準点の周囲の画素を検索し、閥値の範囲内の画素値をもつ領域を３次元画像内で つないでいく。最終的に基準点を含み閥値の範囲内の画素値をもつ３次元領域が得られる。
そして、得られた３次元領域は、図１７に示すように、領域１００は内腔領域(血流領域)、領域１０１は外膜領域、領域１０２は内膜＋中膜領域である。この３次元領域の領域１０２を用いて、ＩＭＴの計測を行う。具体的には、３次元領域上の内膜の内壁位置及び前記血管の外膜の内壁位置を抽出し、内膜４２の内壁６０の法線が外膜４６の内壁６２の交わる点と、内膜４２の内壁６０の点との距離に基づいてＩＭＴを計測する。また、血管断面の中心点から線を放射させ、内膜４２の内壁６０と外膜４６の内壁６２の交点における距離１０４を計測してもよい。
このように全ての３次元領域に対してＩＭＴの計測を行い、この領域内における、ＩＭＴの平均値や最大値及び最小値と、それらの計測値における３次元位置情報を画面上に出力する。
よって、ある血管断面において、内膜＋中腹の厚さが変化する場合においても対応することができる。また、局所的に血管のＩＭＴ値が異常だった場合も容易に発見することができる。
以上、第１〜第９の実施形態に基づいて本発明を説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１〜第３の実施形態では、領域抽出法としてリージョングローイング法を用いた例を説明したが、ブロックマッチング法、ＳＡＤ法、エッジ抽出法など様々な技術を用いて内腔と内膜の境界、中膜と外膜の境界を検出することができる。

本発明を適用した超音波診断装置のブロック図である。 頚動脈などの血管を撮像して表示部に表示される超音波断層像と、血管壁の厚み方向の輝度分布を示す図である。 図２の頸動脈の血管壁の厚み方向の断面図を示す超音波像と、血管壁の厚み方向の輝度分布線を詳細に説明する図である。 ＩＭＴ計測の大まかな処理の流れを説明するフローチャートである。 内膜の内壁を求める処理を示すフローチャートである。 図５の処理を表示画面上で説明する図と、図５の処理結果を示す表示例である。 外膜の内壁を求める処理を示すフローチャートである。 図７の処理を表示画面上で説明する図と、図７の処理結果を示す表示例である。 本発明の第２の実施形態の輝度分布線の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態の超音波断層像と、血管壁の厚み方向の輝度分布を示す図である。 第３の実施形態のＩＭＴ計測の大まかな処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の第４の実施形態の表示例を示す図である。 本発明の第６の実施形態の内膜基準点の設定方法の説明図である。 本発明の第７の実施形態の内膜基準点の設定方法の説明図である。 本発明の第８の実施形態の超音波診断装置のブロック図である。 図１５の信号処理手段を説明するための断層像の表示例である。 本発明の第９の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ 探触子
１２ 送受信部
１８ 画像構成部
２０ 画像メモリ
２２ 表示部
２４ 制御部
２５ 輝度分布取得手段
２６ 設定手段
２８ 抽出手段
３０ 演算手段
３２ 操作卓
３４ 検出線
３５ 探索基準線
３６ ＲＯＩ
３７ 操作者設定内膜位置
４０ 内腔
４２ 内膜
４４ 中膜
４６ 外膜
５１ 輝度分布線
５７，５９ 矩形領域
５８ 抽出領域
６４ 外膜ＳＰ
６５ 探索起点
６６ 内膜ＳＰ
６８ 抽出領域
６９ 輝度情報プロファイル表示画面
７３ 設定拡大領域
８３ 検出線周辺拡大画面
８８ 信号処理手段

Claims (9)

1. 被検体の血管を含む画像データに基づいて血管壁の厚み方向の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
   前記輝度分布に基づいて、外膜基準点及び内膜基準点を設定する設定手段と、
   前記外膜及び内膜基準点に基づいて、前記血管の外膜及び内膜の領域を抽出する抽出手段と、
   該抽出された２つの領域に基づいて前記血管の内膜と中膜の複合厚みを計測する計測手段と、
   該計測結果を表示する表示部と、を備えてなる医用画像診断装置であって、
   前記設定手段は、前記輝度分布に現れる極大点のうち、最大輝度を有する極大点を外膜基準点として設定し、該外膜基準点から血管内腔側に設定距離離した位置に探索起点を設け、該探索起点から血管内腔側に探索して次に現れる極大点を内膜基準点として設定することを特徴とする医用画像診断装置。
2. 被検体の血管を含む画像データに基づいて生成された医用画像を前記表示部に表示させ、該表示部に表示された前記医用画像上の血管壁の厚み方向に検出線を設定する手段と、該検出線と交わる探索基準線を設定する手段とを備え、前記輝度分布取得手段は、前記検出線に沿った前記輝度分布を取得しており、
   前記探索基準線は、前記輝度分布における前記検出線との交点が前記探索起点となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。
3. 前記検出線に沿った輝度分布のグラフ画像、及び前記検出線を含む設定領域の前記医用画像を拡大した画像の少なくとも一方を、前記表示部に表示させることを特徴とする請求項２に記載の医用画像診断装置。
4. 前記抽出手段は、前記外膜及び内膜基準点のそれぞれに対して、基準点を含む設定領域内の各画素について輝度が基準点から設定閾値内の画素領域を外膜及び内膜の領域として抽出することを特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。
5. 前記設定閾値を可変させる手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の医用画像診断装置。
6. 前記計測手段は、前記血管の内膜と中膜の複合厚みを、血流方向にわたって複数計測し、各計測値の最大値及び最小値の少なくとも一方を演算する演算手段を備え、該演算結果を前記血管の内膜と中膜の複合厚みとすることを特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。
7. 前記最大値及び最小値の少なくとも一方が演算された箇所が前記表示部上にマークされてなることを特徴とする請求項６に記載の医用画像診断装置。
8. 前記血管の内腔、内膜、中膜及び外膜を含む領域を設定する手段を備え、前記抽出手段は、該領域内において前記内膜及び外膜の領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。
9. 前記被検体に超音波を送受信する探触子と、該探触子に駆動信号を供給し、反射エコー信号を受信する送受信部と、前記反射エコー信号に基づき超音波像を再構成する画像構成部とを備え、前記画像データは、前記被検体に超音波を送受信して得られる超音波画像データであることを特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。

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