JP5148094B2 - 超音波診断装置、医用画像処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
図1は、この発明に係る超音波診断装置の第1の実施形態の全体構成の一例を表している。同図に示す超音波診断装置1は、たとえば心臓等の生体組織の形態を表す画像や血流状態を表す画像を取得するために用いられる装置である。
この超音波診断装置1は、2次元超音波プローブ2、送受信部3、信号処理部4、画像処理部5、情報記憶部6、画像データ記憶部7、ユーザインターフェイス8及び制御部9を含んで構成される。以下、超音波診断装置1を構成する各部の一具体例を説明する。
まず、ユーザインターフェイス8と制御部9について説明する。ユーザインターフェイス8には、表示部81と操作部82が設けられている。
2次元超音波プローブ2(単に超音波プローブ2と称することがある。)は、2次元的に(たとえばマトリックス状(格子状)に)配列された複数の超音波振動子を有している(図示は省略する。)。この複数の超音波振動子は、後述の送受信部3によって個別に駆動されて超音波を発信するとともに、生体組織により反射された超音波を受信するように動作する。
送受信部3は、超音波プローブ2に電気信号を供給して超音波を発信させる送信部と、この超音波の反射波を受信した超音波プローブ2から出力されるエコー信号(受信信号)を受信する受信部とを有する(図示は省略する。)。
信号処理部4は、送受信部3から入力されたRFデータに基づいて、エコー信号の振幅情報を映像化するための信号処理を行う。信号処理部4により生成されたデータは、制御部9に送られてユーザインターフェイス8の表示部81にて表示されるか、若しくは、画像処理部5に入力される。この信号処理部4は、主として、Bモード処理部41、ドプラ処理部42、及びCFM処理部43を含んで構成される。
B(Brightness)モード処理部41は、RFデータに基づいてBモード超音波ラスタデータを生成する。より具体的に説明すると、Bモード処理部41は、RFデータに対してバンドパスフィルタ処理を行うとともに、その出力信号の包絡線を検出し、この検出されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。これにより、各2次元スキャン面P1〜Pnについて、信号強度が輝度の明るさで表現された断層画像の画像データが生成される。
ドプラ(Doppler)処理部42は、たとえばパルスドプラ法(PWドプラ法)や連続波ドプラ法(CWドプラ法)により生体組織における血流情報を生成する。これらの手法は、たとえばユーザインターフェイス8の操作部82を操作することによって切り換えて適用されるようになっている。
CFM(Color Flow Mapping)処理部43は、生体組織の血流情報をモノクロのBモード画像上にカラーで重ねてリアルタイム表示させるカラーフローマッピング法を実施するときに動作する。表示される血流情報としては、血流の速度、分散、パワー等がある。この血流情報は、2値化情報として得られる。なお、「リアルタイム」は、超音波プローブ2を被検者にあてがいつつ超音波スキャンの結果に基づく超音波画像を取得できる程度の時間差を許容するものとする。
画像処理部5は、信号処理部4により生成されたデータに基づく各種の画像処理を行う。たとえば、画像処理部5は、DSC(Digital Scan Converter)を有し、信号処理部4により生成された超音波走査に同期したデータを表示用のデータ(テレビ走査方式のデータ)に変換する処理、すなわちスキャンコンバージョン処理などの画像処理を行う。
ボリュームデータ生成部51は、信号処理部4のBモード処理部41により生成された各2次元スキャン面P1〜Pnの画像データに補間処理を施すなどして、ボリュームデータ(ボクセルデータ)を生成する。ボリュームデータ生成部51は、たとえばDSCやマイクロプロセッサ等を含んで構成される。
MPR(Multi−Plannar Reconstruction)処理部52は、ボリュームデータ生成部51が生成したボリュームデータに対して断面変換処理を実行することにより、生体組織の任意の断面位置における断層画像(MPR画像)の画像データを生成する。このMPR処理部52は、たとえばDSCやマイクロプロセッサ等を含んで構成されている。
情報記憶部6は、ボリュームデータから生成されたMPR画像の断面位置を表す断面位置情報Dを記憶するもので、この発明の「記憶手段」の一例に相当している。この断面位置情報Dに示す断面位置は、たとえば、ボリュームデータに定義された3次元座標系を用いて表されている。
画像データ記憶部7は、ボリュームデータ生成部51により生成されたボリュームデータVなどの画像データ(たとえばMPR画像の画像データ等)を記憶する。また、画像データに付帯されたDICOM付帯情報などの各種データも画像データ記憶部7に記憶される。
以上のような構成を具備するこの実施形態に係る超音波診断装置1の使用形態の一例について、図4〜図7を参照しつつ説明する。
最初に、レストフェーズにおける検査を行う。そのために、まず、被検体の体表面や超音波プローブ2の超音波出力面に超音波ゼリー等のカップリング媒体を塗布し、心臓の心尖部近傍の体表面に超音波プローブ2を当接させて(心尖部アプローチ)、超音波の3次元スキャンを行う(S1)。
続いて、ストレスフェーズにおける検査を行う。そのためにまず、ユーザは、ストレスフェーズのMPR画像を表示する画面、たとえば図6に示す断層画像比較画面2000を表示部81に表示させる(S9)。
この実施形態に係る超音波診断装置1の作用及び効果について説明する。この超音波診断装置1は、心臓等の生体組織の断層画像(MPR画像)の画像データが取得されたときに、その断層画像の断面位置を表す断面位置情報D(D1)を情報記憶部6に記憶するようになっている。そして、この生体組織の新たな断層画像の画像データを取得するときに、過去に取得された断層画像の画像データの断面位置情報Dに示す断面位置に合わせて新たな断層画像の画像データを取得し、この新たな断層画像と過去の断層画像とを並べて表示するように作用するものである。
以上に詳述したこの実施形態の超音波診断装置1には、たとえば次のような変形を施すことが可能である。
上記の実施形態においては、新たな画像をリアルタイムで取得する場合における使用形態を説明したが、過去の異なる複数の日時(日又は時刻が異なるタイミング)において取得された画像を比較観察(レビュー)する場合についても、この発明を適用することが可能である。
上記の実施形態では、生体組織を超音波で3次元スキャンしながらリアルタイムで画像観察を行う場合について説明したが、この発明は、心電同期(心拍同期)による生体組織(心臓)の観察にも適用することが可能である。
この変形例に係る超音波診断装置は、撮影モードを変更したときに、変更された撮影モードに応じた断面位置の断面画像を取得するように作用するものである。
この変形例は、撮影モードの変更に応じた断面位置を適用する第3の変形例に準じた処理を行うものである。具体的には、ストレスエコーモードにおいてフェーズ毎のサブモードを設けるものである。
過去に2回以上の検査を実施した後の3回目以降の検査を行う場合、情報記憶部6には、過去の各検査における断面位置情報が保存されており、画像データ記憶部7には、過去の各検査におけるボリュームデータ(及び/又はMPR画像の画像データ)が保存されている。ここで、各断面位置情報及びボリュームデータは、それぞれ、その検査の日時を示す検査日時情報に関連付けられて保存されている。
この発明に係る超音波診断装置の第2の実施形態について説明する。前述した第1の実施形態は、ボリュームデータから生成されるMPR画像の断面位置を記憶しておき、後の検査において当該断面位置を再現するように構成されていた。一方、この第2の実施形態は、超音波プローブによる超音波の走査位置を記憶しておき、後の検査において当該走査位置を再現するように超音波スキャンを制御するものである。
この第2の実施形態に係る超音波診断装置の一例を図12に示す。この超音波診断装置100は、第1の実施形態の超音波診断装置1と同様の構成を有している。以下、第1の実施形態と同様の構成部位については、第1の実施形態と同じ符号を付して説明することにする。
超音波診断装置100の使用形態を説明する。図13に示すフローチャートは、この超音波診断装置100をストレスエコー検査に適用した場合の使用形態の一例を表している。
まず、レストフェーズにおける検査を行う。最初に、超音波プローブ2を用いて心臓の超音波スキャンを行う(S21)。
続いて、ストレスフェーズにおける検査を行う。そのためにまず、ユーザは、ストレスフェーズの断層画像を表示する画面(たとえば図6の断層画像比較画面2000)を表示部81に表示させる(S28)。
この実施形態に係る超音波診断装置100の作用及び効果について説明する。この超音波診断装置100は、心臓等の生体組織の断層画像(ここでは心尖四腔断層像と心尖二腔断層像)の画像データが取得されたときに、その断層画像を取得するために超音波プローブが実行した超音波スキャンの走査位置を表す走査位置情報Fを情報記憶部6に記憶するようになっている。そして、この生体組織の新たな断層画像の画像データを取得するときに、過去に断層画像の画像データを取得したときの走査位置情報Fに示す走査位置を再現して超音波スキャンを実行して新たな断層画像の画像データを取得し、この新たな断層画像と過去の断層画像とを並べて表示するように作用するものである。
図12に示す超音波診断装置100を用いると、以下に説明するような使用形態を実施することが可能である。この使用形態は、超音波のマルチ断面走査と3次元走査の双方を用いるものである。なお、ここでは、この使用形態をストレスエコーに適用した場合について説明する。
レストフェーズの検査において、まず、上記の使用形態と同様にして、超音波のバイプレーン走査を実施して心臓の心尖四腔断層像の画像データと心尖二腔断層像の画像データを含む画像データM1を取得して保存するとともに、これらの画像データを取得したときの超音波の走査位置A1、A2を表す走査位置情報F1を保存する。
ストレスフェーズの検査においては、まず、上記の使用形態と同様にして、レストフェーズの心尖四腔断層像及び心尖二腔断層像と、ストレスフェーズの心尖四腔断層像及び心尖二腔断層像とを、それぞれ並べて表示させる。これらの断層画像は、断層画像比較画面2000に表示される。
この発明に係る医用画像処理装置について説明する。この医用画像処理装置は、たとえば、超音波診断装置に接続されたコンピュータや、超音波画像の画像データを保管するPACS(Picture Archiving and Communication System)等のデータベースに接続されたコンピュータなど、超音波診断装置によって生成されたデータを読み込める任意のコンピュータを含んで構成される。
この発明に係る医用画像処理プログラムについて説明する。第1、第2の実施形態で説明したプログラム91、92や、医用画像処理装置200の制御プログラム91は、この発明に係るプログラムの一例に相当するものである。
以上に説明した実施形態においては、心尖部アプローチによるストレスエコー検査について説明したが、この発明を用いた検査は、たとえば傍胸骨アプローチ(胸骨傍アプローチ)、肝臓を通してのアプローチ、首側からのアプローチなどの任意のアプローチについて適用することも可能である。
2 2次元超音波プローブ
3 送受信部
4 信号処理部
41 Bモード処理部
5 画像処理部
51 ボリュームデータ生成部
52 MPR処理部
6 情報記憶部
D、D1、D2 断面位置情報
F、F1、F2 走査位置情報
7 画像データ記憶部
V、V1、V2 ボリュームデータ
M、M1、M2 画像データ
8 ユーザインターフェイス
81 表示部
82 操作部
9 制御部
91、92 制御プログラム
11 心電計
1000 断層画像表示画面
1001、1002、1003、1004、1005 表示領域
1006 断面位置変更操作部
2000 断層画像比較画面
2001、2002、2003、2004 表示領域
3000 断層画像比較画面
3001、3002、3003、3004、3005、3006 表示領域
3010、3020 フェーズ切換操作部
G1、G2、G3、G1′、G2′、G3′ 左室短軸断層のMPR画像
G4、G4′ 心尖四腔断層のMPR画像
G5、G5′ 心尖二腔断層のMPR画像
Q′ 表示領域
Q1′〜Q4′ 心臓の部分領域に対応する表示領域
200 医用画像処理装置
Claims (14)
- 超音波を3次元的に走査しながら発信し、生体組織により反射された前記超音波を受信する超音波プローブと、
前記3次元的に走査されて発信された超音波の受信結果に基づいて前記生体組織のボリュームデータを生成するとともに、当該ボリュームデータに基づいて前記生体組織のMPR画像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記生成された画像データに基づくMPR画像の断面の位置を前記断面位置情報として記憶する記憶手段と、
表示手段と、
前記画像データ生成手段に対して、前記生体組織の過去のフェーズのMPR画像の画像データが前記生成されたときに前記記憶された断面位置情報に示す断面位置と、新たに前記3次元的に走査されて発信された超音波の受信結果とに基づいて、当該断面位置における新たなフェーズのMPR画像の画像データを生成させるとともに、
前記過去のフェーズのMPR画像と、当該生成された画像データに基づく前記新たなフェーズのMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させると共に、前記新たなフェーズのMPR画像を前記超音波の受信結果に基づいてリアルタイムに更新して表示させる制御手段とを備え、
前記過去のフェーズのMPR像は所定時相における動画像あるいは静止画像であり、これと並べて表示される新たなフェーズから抽出されたMPR画像はリアルタイムに表示される画像であり、
前記画像データ生成手段は、前記生成されたボリュームデータに基づいて、互いに異なる二以上の断面位置のMPR画像の画像データをそれぞれ生成し、
前記記憶手段は、前記二以上のMPR画像のそれぞれの断面位置を含む前記断面位置情報を記憶し、
前記制御手段は、過去に前記生成されたボリュームデータに基づく前記二以上のMPR画像と、新たに前記生成されたボリュームデータ及び当該過去の前記二以上のMPR画像の断面位置を含む断面位置情報に基づいて前記二以上の断面位置のそれぞれにおけるMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記過去フェーズのMPR画像と前記新たなフェーズのMPR画像の並列表示は、超音波を送受信している最中に行う
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 操作手段を更に備え、
前記画像データ生成手段は、前記操作手段により前記生体組織の断面位置が指定されたときに、過去に生成されたボリュームデータに基づいて前記指定された断面位置のMPR画像の画像データを生成するとともに、新たに生成されたボリュームデータに基づいて前記指定された断面位置のMPR画像の画像データを生成し、
前記制御手段は、前記過去の前記指定された断面位置のMPR画像と、前記新たな前記指定された断面位置のMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。 - 前記超音波プローブによる超音波の走査形態及び/又は前記画像データ生成手段による前記MPR画像の画像データの生成形態を含む撮影モードを変更するための操作手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記MPR画像の画像データが前記生成されたときの撮影モードに関連付けて前記断面位置情報を記憶し、
前記画像データ生成手段は、前記操作手段により撮影モードが変更されたときに、前記記憶手段に記憶された前記断面位置情報のうち、当該変更後の撮影モードに関連付けられた断面位置情報に示す断面位置に基づいて、当該変更後のMPR画像の画像データを生成する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。 - 前記生体組織は心臓であり、
前記心臓の電気的な活動の時間変化を表す心電図を作成する心電図作成手段を更に備え、
前記超音波プローブは、前記作成される心電図に示す前記活動の周期毎に前記心臓の複数の部分領域を巡回的に走査しながら超音波を発信し、前記複数の部分領域のそれぞれにより反射された前記超音波を順次に受信し、
前記画像データ生成手段は、前記順次に受信される前記超音波の受信結果に基づいて、前記複数の部分領域のそれぞれのボリュームデータを順次に生成するとともに、当該順次に生成されるボリュームデータに基づいてMPR画像の画像データを前記断層画像の画像データとして順次に生成し、
前記記憶手段は、前記順次に生成される画像データに基づくMPR画像の断面の位置を前記断面位置情報として記憶する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記制御手段は、前記画像データ生成手段により順次に生成される画像データに基づくMPR画像を、前記作成される心電図に示す前記心臓の活動の周期に同期させて順次に前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。 - 前記制御手段は、過去に前記画像データ生成手段により生成された画像データに基づく前記複数の部分領域のそれぞれのMPR画像と、新たに前記画像データ生成手段により生成された画像データに基づく前記複数の部分領域のそれぞれのMPR画像とを、新たに前記心電図作成手段により作成される心電図に示す前記心臓の活動の周期に同期させて順次にかつ並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。 - 前記記憶手段は、前記生体組織に対する前記超音波プローブの二以上のアプローチのそれぞれにおける前記断面位置情報を記憶し、
前記制御手段は、前記二以上のアプローチのそれぞれについて、当該アプローチを過去に行ったときに前記記憶された断面位置情報に示す断面位置と、前記新たな超音波の受信結果とに基づいて新たな断層画像の画像データを前記生成させ、当該アプローチにおける前記過去の断層画像と前記新たな断層画像とを並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記過去のフェーズは、ストレスエコー検査におけるレストフェーズであり、
前記新たなフェーズは、ストレスフェーズである、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 超音波を3次元的に走査しながら発信するとともに生体組織により反射された前記超音波の受信結果に基づいて前記生体組織のボリュームデータを生成する超音波診断装置により前記生成されたボリュームデータを処理する医用画像処理装置であって、
前記超音波診断装置により生成されたボリュームデータに基づいてMPR画像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記ボリュームデータに基づいて前記生成される画像データに基づくMPR画像の断面位置を表す断面位置情報を記憶する記憶手段と、
表示手段と、
前記画像データ生成手段に対して、過去において前記超音波診断装置により生成されたボリュームデータと、そのとき前記記憶手段に記憶された前記過去の前記断面位置情報とに基づいて、前記過去の前記断面位置情報に示す断面位置における過去のフェーズのMPR画像の画像データを生成させるとともに、前記超音波診断装置から新たに入力されたボリュームデータに基づいて前記断面位置における新たなフェーズのMPR画像の画像データを生成させ、
当該生成された画像データに基づく前記過去のフェーズのMPR画像及び前記新たなフェーズのMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させると共に、前記新たなフェーズのMPR画像を前記超音波の受信結果に基づいてリアルタイムに更新して表示させる制御手段とを備え、
前記過去のフェーズのMPR像は所定時相における動画像あるいは静止画像であり、これと並べて表示される新たなフェーズから抽出されたMPR画像はリアルタイムに表示される画像であり、
前記画像データ生成手段は、前記生成されたボリュームデータに基づいて、互いに異なる二以上の断面位置のMPR画像の画像データをそれぞれ生成し、
前記記憶手段は、前記二以上のMPR画像のそれぞれの断面位置を含む前記断面位置情報を記憶し、
前記制御手段は、過去に前記生成されたボリュームデータに基づく前記二以上のMPR画像と、新たに前記生成されたボリュームデータ及び当該過去の前記二以上のMPR画像の断面位置を含む断面位置情報に基づいて前記二以上の断面位置のそれぞれにおけるMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とする医用画像処理装置。 - 前記過去のフェーズは、ストレスエコー検査におけるレストフェーズであり、
前記新たなフェーズは、ストレスフェーズである、
ことを特徴とする請求項10に記載の医用画像処理装置。 - 超音波を3次元的に走査しながら発信し、生体組織により反射された前記超音波を受信する超音波プローブと、
記憶手段及び表示手段を有するコンピュータと、
を備え、
前記3次元的に走査されて発信された超音波の受信結果に基づいて前記生体組織のボリュームデータを生成するとともに、当該ボリュームデータに基づいて前記生体組織のMPR画像の画像データを生成する超音波診断装置を制御するプログラムであって、
前記生成された画像データに基づくMPR画像の断面の位置を前記断面位置情報として前記記憶手段に記憶させ、
前記生体組織の過去のフェーズのMPR画像の画像データが前記生成されたときに前記記憶された断面位置情報に示す断面位置と、新たに前記3次元的に走査されて発信された超音波の受信結果とに基づいて、当該断面位置における新たなフェーズのMPR画像の画像データを生成させ、
前記過去のフェーズのMPR画像と、当該生成された画像データに基づく前記新たなフェーズのMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させると共に、前記新たなフェーズのMPR画像を前記超音波の受信結果に基づいてリアルタイムに更新して表示させ、
前記過去のフェーズのMPR像は所定時相における動画像あるいは静止画像であり、これと並べて表示される新たなフェーズから抽出されたMPR画像はリアルタイムに表示される画像であり、
前記生成されたボリュームデータに基づいて、互いに異なる二以上の断面位置のMPR画像の画像データをそれぞれ生成させ、
前記二以上のMPR画像のそれぞれの断面位置を含む前記断面位置情報を記憶させ、
過去に前記生成されたボリュームデータに基づく前記二以上のMPR画像と、新たに前記生成されたボリュームデータ及び当該過去の前記二以上のMPR画像の断面位置を含む断面位置情報に基づいて前記二以上の断面位置のそれぞれにおけるMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とするプログラム。 - 記憶手段と、
表示手段と、
を備え、
超音波を3次元的に走査しながら発信するとともに生体組織により反射された前記超音波の受信結果に基づいて前記生体組織のボリュームデータを生成する超音波診断装置により前記生成されたボリュームデータに基づいてMPR画像の画像データを生成するコンピュータを制御するプログラムであって、
前記ボリュームデータに基づいて前記生成される画像データに基づくMPR画像の断面位置を表す断面位置情報を前記記憶手段に記憶させ、
過去において前記超音波診断装置により生成されたボリュームデータと、そのとき前記記憶手段に記憶された前記過去の前記断面位置情報とに基づいて、前記過去の前記断面位置情報に示す断面位置における過去のフェーズのMPR画像の画像データを生成させるとともに、前記超音波診断装置から新たに入力されたボリュームデータに基づいて前記断面位置における新たなフェーズのMPR画像の画像データを生成させ、
当該生成された画像データに基づく前記過去のフェーズのMPR画像及び前記新たなフェーズのMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させると共に、前記新たなフェーズのMPR画像を前記超音波の受信結果に基づいてリアルタイムに更新して表示させ、
前記過去のフェーズのMPR像は所定時相における動画像あるいは静止画像であり、これと並べて表示される新たなフェーズから抽出されたMPR画像はリアルタイムに表示される画像であり、
前記生成されたボリュームデータに基づいて、互いに異なる二以上の断面位置のMPR画像の画像データをそれぞれ生成させ、
前記二以上のMPR画像のそれぞれの断面位置を含む前記断面位置情報を記憶させ、
過去に前記生成されたボリュームデータに基づく前記二以上のMPR画像と、新たに前記生成されたボリュームデータ及び当該過去の前記二以上のMPR画像の断面位置を含む断面位置情報に基づいて前記二以上の断面位置のそれぞれにおけるMPR画像とを並べて前記表示手段に表示させる、
ことを特徴とするプログラム。 - 前記過去のフェーズは、ストレスエコー検査におけるストレスフェーズであり、
前記新たなフェーズは、レストフェーズである、
ことを特徴とする請求項12又は13に記載のプログラム。
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