JP5019562B2 - 超音波診断装置及び該装置の診断プログラム - Google Patents

Description

本発明は超音波診断装置及び該装置の診断プログラムに関し、より詳細には、被検体の断面を超音波ビームを用いて走査し、３次元画像を得て３次元画像収集検査の効率を改善した超音波診断装置に関するものである。

超音波診断に於いて、負荷を付与する前後の心臓の壁運動機能診断であるストレスエコー法と称される診断方法がある。この方法は、例えば被検体にジョギングをさせ、ジョギングする前とジョギングをした後とのそれぞれに於いて心筋の画像を撮影し、これらを比較して異常のある部位を判断しようというものである。また、ストレスエコーの壁運動スコアを、フォーマットに従って表示する機能がある。

２次元（２Ｄ）断層像での診断時には、断層像そのものをフォーマットに操作者が合わせて各部位を表示し、装置はその断層像の機能評価をフォーマットに従い分割し表示する(例えば、下記特許文献１参照)。

しかしながら、近年発達した３次元（３Ｄ）診断に於いては、心尖アプローチから一定時間スキャンして取得したボリュームデータを超音波ビームと直交する断面を得て、いわゆるＣモード画像を構成し、ストレスエコーのスコアリングを行う方法に於いては、画像の上下左右はプローブの走査方向や画像の移動等の影響によりストレスエコーの図式に位置を正しく合わせることに非常に注意する必要がある。
特開２００４−３１３５５１号公報

ところで、３Ｄの特徴であるボリュームデータにより１回のスキャン後に任意の２Ｄ断層像を解析できることを生かすには、ストレスエコーのスコアリングのフォーマットに合わせたＣモード画像を表示することができなければならない。フォーマットに合わせたＣモード画像で無い場合、操作者が取得した画像をフォーマットに合わせるための画像の回転操作等が必要となり、スキャン時間が短くてもその後のフォーマット合わせの操作で診断時間の短縮にならない問題がある。

したがって本発明は前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、３Ｄボリュームデータからストレスエコーのスコアを決められたレポート形式に合わせて表示することで、取得した画像の回転操作等を必要とせず、スループットを向上させることで検査時間の短縮化を図り、患者及び操作者への負担を軽減させることのできる超音波診断装置及び該装置の診断プログラムを提供することである。

すなわち本発明は、超音波プローブと、前記超音波プローブを介して被検体内を超音波で３次元ボリュームスキャンにより走査する送受信部と、前記送受信部から出力される受信信号に基づいて３次元ボリュームデータを生成する信号処理部と、前記３次元ボリュームデータから、前記３次元ボリュームスキャンの走査範囲内における所定の断面に関する断層像を生成する断層像生成部と、前記断層像とともに、前記断層像の断面を心臓四腔断面に一致させるために前記超音波プローブを移動することを促すための情報を表示する表示部と、前記３次元ボリュームデータから、前記所定の断面に対して所定の位置関係にある他の断面に関するストレスエコースコアを計算するストレスエコー処理部とを具備することを特徴とする超音波診断装置を提供する。

本発明によれば、３Ｄボリュームデータからストレスエコーのスコアを決められたレポート形式に合わせて表示することで、取得した画像の回転操作等を必要とせず、スループットを向上させることで検査時間の短縮化を図り、患者及び操作者への負担を軽減させることのできる超音波診断装置及び該装置の診断プログラムを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

(第１の実施形態)
初めに、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に於け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に於いて、超音波診断装置は、３次元超音波プローブ(３Ｄプローブ)１と、送受信部を含む送受信制御部２と、信号処理部３と、３Ｄ画像処理部４と、システム制御部７と、操作パネル８と、ストレスエコー処理部９と、モニタ表示部５及びスピーカ６を有する出力装置１０と、を備えている。

前記３Ｄプローブ１は、被検体１１に対して超音波の送受波を行うものであり、送受信制御部２は、前記３Ｄプローブ１に対して電気信号の送受信を行うものである。信号処理部３は、前記送受信制御部２から得られた送受信信号に対して信号処理を行い、ボリュームデータ等の生成及び記憶を行う。３Ｄ画像処理部４は、前記信号処理部３で生成されたデータからモニタ表示部５に表示されるべく３Ｄ画像の生成及び記憶を行う。そして、出力装置１０内のモニタ表示部５は、前記信号処理部３及び３Ｄ画像処理部４で生成された画像データ等の表示を行うものである。

また、システム制御部７は、この超音波診断装置全体の制御を司るものである。操作パネル８は、操作者によって３Ｄプローブの操作や情報入力を行うためのものである。更に、ストレスエコー処理部９は、ストレスエコー法により得られてモニタ表示部５に表示すべき画像の生成及び記憶を行う。更に、出力装置１０内のスピーカ６は、操作者が前記操作パネル８を操作する際に、システム制御部７内の図示されないメモリ等に記憶された音声ガイドや効果音等を発音するためのものである。

ここで、一般的な２次元（２Ｄ）走査による心臓エコー検査の基本断層像の例について説明する。

図２は、超音波診断装置を用いた心臓エコー検査時のプローブの位置と２Ｄ走査による基本断層像との関係を示した図である。操作者が、被検体１１の心臓に対して３Ｄプローブ１を接触させて図示矢印方向に傾きを変える。すると、この傾きによって、各レベルの短軸像が抽出される。

図３は、図２に示される各レベルでの心臓エコー検査に於ける基本断層像の例を示したもので、（ａ）は心尖レベルでの胸骨左縁左室短軸像を示した図、（ｂ）は乳頭筋レベルでの胸骨左縁左室短軸像を示した図、（ｃ）は僧帽弁口部レベルでの胸骨左縁左室短軸像を示した図である。尚、図３（ａ）〜（ｃ）に於いて、それぞれモニタ表示部５の画面左側が実際のストレスエコーによる断層像１５であり、画面右側が断層像１５の部位を表した説明図１６である。

従来は、こうした断層像を用いた場合、ストレスエコーのスコアリングのフォーマットに合わせたものでなければ、画像をフォーマットに合わせるために回転操作等の作業を必要としていた。

図４は、本発明の第１の実施形態による超音波診断装置を用いた心尖アプローチ四腔断面像の探し方の例を示した図である。

上述した構成の超音波診断装置に於いて、操作者は、図示矢印のように、被検体１１の心臓に対して心尖方向から心尖拍動の触れるところを探して、そこに３Ｄプローブ１を置くようにする。図５は、このようにして得られた心尖アプローチ３断面の関係を示した図である。図５（ａ）には長軸像の断面線は示されていないが、図５（ｂ）にはＣモード画像に対する３つの断面線が示されている。すなわち、心臓２０の心尖方向に３Ｄプローブ１を配すると、該３Ｄプローブ１の角度に応じ、心臓２０に対して、四腔像、二腔像及び長軸像が得られる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ心尖アプローチ四腔断面図、心尖アプローチ二腔断面図、心尖アプローチ左室長軸像を示している。尚、図６（ａ）〜（ｃ）に於いて、それぞれモニタ表示部５の画面左側が実際のストレスエコーによる断層像１５であり、画面右側が断層像１５の部位を表した説明図１６である。このように、図５に示されるような３Ｄプローブ１の傾き角度に基づいて、心臓の相対位置関係が決まる。

図７はストレスエコーのスコアリングフォーマットの例を示した図である。そして、図７（ａ）〜（ｃ）は傍胸骨左室短軸像であって、（ａ）は心基部、（ｂ）は中央部、（ｃ）は心尖部を示した図である。更に、図７（ｄ）は傍胸骨左室長軸像を示した図、図７（ｅ）は心尖部二腔像を示した図、図７（ｆ）は心尖部四腔像を示した図、図７（ｇ）は心尖部長軸像を示した図である。

図示されるように、心臓内左室は、異常の程度をセグメント毎に定量化するために、各セグメント毎に分類されて番号が付与されている。この場合、短軸断面、長軸断面、四腔断面、二腔断面の４つのクロスセクションに基づいて、１〜１６で示される１６のセグメントに分割されている。そして、上記スコアリングに於ける心臓壁運動の異常度は、その程度に応じて、当該セグメントが色分けされて表示される。

上述したように、操作者は、図５に示されるような心尖アプローチから、心臓全体を一定時間スキャンしてボリュームデータを取得しようとしている。この際、心臓とプローブの位置相関を装置が把握して、Ｃモード画像を、図７に示されるようなスコアリングフォーマットに合わせるため、モニタ表示部５には、図８に示されるような四腔断層表示を促すための情報が提供される。

図８は、３Ｄプローブ１と心臓２０の位置関係を認識するためのモニタ表示レイアウトの例を示した図である。つまり、図５に示されるような心尖アプローチからの心臓のＣモード画像及びこのＣモード画像に対する断面位置と、この断面位置から得られる断面像（図８に於いては四腔像）と、スコアリングパターンが、モニタ表示部５に表示される。

図８の場合、四腔断層像表示を促すための情報が提供されている。そして、その提供される情報としては、四腔断層像表示を促すための文字情報（“４ＣＨ Ｖｉｅｗ”と表示）２５と、四腔断層像表示を促す絵文字（ボディマーカ）情報２６と、四腔断層像表示を促すＲＯＩ情報２７として輪郭２７ａがモニタ表示部５の画面上に提供される。この輪郭２７ａに画像を合わせることによって、プローブの位置調整がなされるようになっている。また、四腔断層像表示を促すその他のものとして、例えば音声ガイドや効果音が、スピーカ６から発音される。

本実施形態に於いては、こうした四腔断層像表示を促すための情報は、何れか１つ、または複数を同時に提供することができるようにしている。

更に、モニタ表示部５の画面上には、表示画像３１がＣモード表示であることを表す文字情報（“Ｃ ｍｏｄｅ Ｖｉｅｗ”と表示）３０と、ＲＯＩ情報２７で表示される断層像の断面位置マーカ３１ａを含むＣモード表示画像３１と、スコアリング表示であることを表す文字情報（“Ｓｃｏｒｅ”と表示）３２とスコアリングパターン３３が表示されている。このスコアリングパターン３３は、上述した図７に示される各セグメントの番号に対応している。そして、各セグメントに於ける異常の程度は、上述したように、色別の表示によって確認することができるようになっている。

また、図８には示されていないが、スコアリングパターン３３上にも断面位置マーカが表示されるようになっていてもよい。

例えば、操作者が四腔断層像をモニタ画面に表示させようとしているものとする。このとき、図８に示されるように、文字情報２５とボディマーカ２６とにより、四腔断層像の表示を促す文字及び画像が表示され、実際のＲＯＩ情報２７（輪郭２７ａ）と比較される。そして、この比較の結果、所望の四腔断層像が正しく得られたか否かがわかる。そして、スコアリングパターン３３によって、心臓内のどの部位を表示しているのか、どのような状態であるのかが色によって容易に把握することができる。

上述したように、操作者は３Ｄプローブ１を被検体の心臓２０近傍に載置し、３Ｄプローブの傾きを変えることによって、モニタ表示部５に、所望の断層像（図８の例では四腔断層像）及びそれに関連した情報が表示される。この場合、四腔断層像であることは、ＲＯＩ情報２７以外に、文字情報２５や絵文字情報２６、Ｃモード画像３１の断面位置マーカ３１ａ等によっても確認することができる。そして、これらのモニタ表示部５に表示される各種情報、とりわけＲＯＩ情報２７の輪郭２７ａに画像を合わせることにより、プローブの位置調整がなされて、操作者は所望の断層像を正確に得ることができるようになっている。

このように、３Ｄプローブ１の傾き角度に基づいて心臓の相対位置関係が決まるので、モニタ表示部５に提供された情報により、操作者が被検体１１から取得した画像の回転操作を行わなくともよくなり、スループットを向上させることができる。

また、上述した実施形態では、四腔断層像表示を例として説明したが、もちろんこれに限られるものではない。

例えば、図９（ａ）に示されるように、二腔断層像表示を促すための情報が提供されるものであってもよい。つまり、図５に示されるような心尖アプローチからの心臓のＣモード画像に対する断面位置から得られた断面像が二腔断層像であった場合、提供される情報としては、二腔断層像表示を促すための文字情報（“２ＣＨ Ｖｉｅｗ”と表示）３５と、二腔断層像表示を促す絵文字（ボディマーカ）情報３６と、二腔断層像表示を促すＲＯＩ情報３７が、それぞれ文字情報２５、絵文字情報２６及びＲＯＩ情報２７に換えて、モニタ表示部５の画面上に提供される。そして、図８に示されるＣモード画像内の断面位置マーカ３１ａや、スコアリングパターン３３に表示可能な断面位置マーカは、それぞれ二腔断層像の断面位置に表示される。

また、図９（ｂ）に示されるように、長軸断層像表示を促すための情報が提供されるものであってもよい。この場合、図５に示されるような心尖アプローチからの心臓のＣモード画像に対する断面位置から得られた断面像が長軸断層像であれば、提供される情報としては、長軸断層像表示を促すための文字情報（“Ｌｏｎｇ Ｖｉｅｗ”と表示）３９と、長軸断層像表示を促す絵文字（ボディマーカ）情報４０と、長軸断層像表示を促すＲＯＩ情報４１が、それぞれ文字情報２５、絵文字情報２６及びＲＯＩ情報２７に換えて、モニタ表示部５の画面上に提供される。そして、図８に示されるＣモード画像内の断面位置マーカ３１ａや、スコアリングパターン３３に表示可能な断面位置マーカは、それぞれ長軸断層像の断面位置に表示される。

このように、何れの断層像であっても、その断層像表示を促すための文字情報と、絵文字（ボディマーカ）情報、ＲＯＩ情報、発音情報等によって、３Ｄプローブと心臓の相対位置関係を的確に把握することができる。

尚、上述した断層像表示を促すための情報の選択や種類の選択は、操作パネル８上の操作によっても可能である。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、３Ｄプローブと心臓の相対位置関係を表していたが、この第２の実施形態に於いては、正しく断層像の走査が行われていない場合に警告するようにしている。

尚、本第２の実施形態に於いて、超音波診断装置の構成及び基本的な動作については、図１乃至図９に示される第１の実施形態の超音波診断装置の構成及び動作と同じであるので、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１０は、本発明の第２の実施形態に於ける３Ｄプローブ１と心臓２０の位置関係を認識するためのモニタ表示レイアウトの例を示した図である。ここでは、ＲＯＩ情報２７として得られた四腔断層像表示が正しい断層像であるか否か、警告表示（例えば、“Ｗａｒｎｉｎｇ”）４３が、画面上に提供される。これは、正しい断層像であるか否かは、例えばシステム制御部７内のパターン認識部等によるパターン認識等によって判別される。その結果、断層像が異なっていると判別された場合は、上述した警告表示４３が画面５上に提供されるようになっている。

警告する情報としては、警告表示４３のような警告を促す文字情報２５を含めて、絵文字情報２６、ＲＯＩ情報２７（輪郭２７ａ）であり、これらを点滅表示させることによって警告として認識される。或いは、スピーカ６を通じて警告を促す音声ガイドや効果音を発音させるようにしてもよい。

本実施形態に於いては、こうした警告情報は、何れか１つ、または複数を同時に提供するものであってもよい。そして、これらの情報の選択や種類の選択は、例えば操作パネル８の操作によって可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 一般的な２次元走査による超音波診断装置を用いた心臓エコー検査時のプローブの位置と基本断層像との関係を示した図である。 図２に示される各レベルでの心臓エコー検査に於ける基本断層像の例を示したもので、（ａ）は心尖レベルでの胸骨左縁左室短軸像を示した図、（ｂ）は乳頭筋レベルでの胸骨左縁左室短軸像を示した図、（ｃ）は僧帽弁口部レベルでの胸骨左縁左室短軸像を示した図である。 図１の構成の超音波診断装置を用いた心尖アプローチ四腔断面像の探し方の例を示した図である。 心尖アプローチ３断面の関係を示した図である。 心臓エコー検査に於ける基本断層像の例を示したもので、（ａ）は心尖アプローチ四腔断面図、（ｂ）は心尖アプローチ二腔断面図、（ｃ）は心尖アプローチ左室長軸像を示した図である。 ストレスエコーのスコアリングフォーマットの例を示したもので、（ａ）は傍胸骨左室短軸像であって心基部を示した図、（ｂ）は傍胸骨左室短軸像であって中央部を示した図、（ｃ）は傍胸骨左室短軸像であって心尖部を示した図、（ｄ）は傍胸骨左室長軸像を示した図、（ｅ）は心尖部二腔像を示した図、（ｆ）は心尖部四腔像を示した図、（ｇ）は心尖部長軸像を示した図である。 ３Ｄプローブ１と心臓２０の位置関係を認識するためのモニタ表示レイアウトの例を示した図である。 （ａ）は二腔断層像表示を促すための情報を示した図、（ｂ）は長軸断層像表示を促すための情報を示した図である。 本発明の第２の実施形態に於ける３Ｄプローブ１と心臓２０の位置関係を認識するためのモニタ表示レイアウトの例を示した図である。

符号の説明

１…３Ｄプローブ、２…送受信部、３…信号処理部、４…３Ｄ画像処理部、５…モニタ表示部、６…スピーカ、７…システム制御部、８…操作パネル、９…ストレスエコー処理部、１０…出力装置、１１…被検体、１５…断層像、１６…説明図、２０…心臓、２５…文字情報（“４ＣＨ Ｖｉｅｗ”）、２６…絵文字（ボディマーカ）情報、２７…ＲＯＩ情報、３０…文字情報（“Ｃ ｍｏｄｅ Ｖｉｅｗ”）、３１…Ｃモード表示画像、３２…文字情報（“Ｓｃｏｒｅ”）、３３…スコアリングパターン。

Claims (7)

1. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブを介して被検体内を超音波で３次元ボリュームスキャンにより走査する送受信部と、
   前記送受信部から出力される受信信号に基づいて３次元ボリュームデータを生成する信号処理部と、
   前記３次元ボリュームデータから、前記３次元ボリュームスキャンの走査範囲内における所定の断面に関する断層像を生成する断層像生成部と、
   前記断層像とともに、前記断層像の断面を心臓四腔断面に一致させるために前記超音波プローブを移動することを促すための情報を表示する表示部と、
   前記３次元ボリュームデータから、前記所定の断面に対して所定の位置関係にある他の断面に関するストレスエコースコアを計算するストレスエコー処理部とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記３次元ボリュームデータはストレスエコー法により取得され、前記被検体は心臓であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記断層像生成部は、前記他の断面に関する断層像を前記３次元ボリュームデータから生成し、
   前記他の断面に関する断層像は、前記ストレスエコースコアとともに表示されることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記所定の断面は前記心臓の長軸断面であり、前記他の断面は前記所定の断面に直交する前記心臓の短軸断面であることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記情報は、文字情報、絵文字情報、ＲＯＩ情報、発音情報の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記絵文字情報は、前記心臓に関する絵柄であることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記文字情報、前記絵文字情報、前記ＲＯＩ情報、前記発音情報の一が選択されることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。

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