JP5448328B2 - 超音波診断装置及び画像データ生成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波診断装置及び画像データ生成装置に係り、特に、ストレスエコー法が適用された被検体から得られる時系列的な超音波画像データに基づいて心機能検査に有効なパラメータ画像データの生成を行なう超音波診断装置及び画像データ生成装置に関する。
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子によって受信してモニタ上に表示するものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、生体臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。
生体内の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、これらの技術を用いて得られるＢモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波画像診断において不可欠なものとなっている。
ところで、心臓の機能診断では、患者（以下、被検体と呼ぶ。）に対し運動負荷あるいは薬物負荷を与えた状態で収集した超音波画像データを用いて心筋の運動機能を評価する、所謂「ストレスエコー法」が広く行なわれている。ストレスエコー法では、予め設定されたストレスエコープロトコールに基づいて負荷の大きさを順次変更しながら、例えば、Ｂモード画像データやカラードプラ画像データを時系列的に収集し、異なる負荷状態にて得られたこれらの画像データを心拍同期させて表示する方法が一般的に行なわれている。
又、上述のカラードプラ法を応用して心筋組織の移動速度を２次元的に表示するＴＤＩ（Tissue Doppler Imaging）法やＢモード画像データに対するパターンマッチングによって得られた心筋組織の移動速度情報や変位情報に基づいて計測された歪量をＢモード画像データ等に重畳して２次元表示するストレインイメージング法が開発され、更に、負荷前の被検体から収集される２次元的な歪みデータと負荷中あるいは負荷後の前記被検体から収集される２次元的な歪みデータとの比較によって得られた比較パラメータを画像データ（以下では、パラメータ画像データと呼ぶ。）として表示することにより心筋の運動機能を評価する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１３０８７７号公報 特開２００６−２６１５１号公報
従来の心機能診断では、心臓の収縮期における運動機能（収縮能）の評価が特に重要視され、この収縮能の評価を目的とした心筋組織の歪み量（「歪み」）計測が提案されてきた。これに対し、最近では、心臓の拡張期における運動機能（拡張能）を評価することにより心臓疾患の更なる早期診断が可能となることが判明し、心筋組織の局所的な「歪み」を時間方向に微分して得られる「歪み速度」の計測が拡張能の評価に有効とされている。
このような状況において、上述の特許文献２に記載された方法によれば、負荷前と負荷中あるいは負荷後における心筋組織の「歪み」変化を示す比較パラメータを２次元画像データとして表示することにより心臓の収縮能に対する定量的かつ高精度な評価が可能となる反面、更なる早期診断を目的とした拡張能の評価に対しては必ずしも十分ではないという問題点を有していた。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ストレスエコー法が適用された被検体の心筋組織から得られる異なる負荷状態での「歪み速度」を比較することによって比較パラメータを算出し、この比較パラメータを用いて生成したパラメータ画像データから心臓の拡張能に対する定量的な評価を精度よく行なうことが可能な超音波診断装置及び画像データ生成装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、一実施形態の超音波診断装置は、複数の異なる運動負荷あるいは薬物負荷が順次与えられる被検体に対し超音波の送受信を行って得られた時系列的な超音波画像データに基づいて心筋組織の機能診断に有効なパラメータ画像データを作成する超音波診断装置において、時間方向に隣接する前記超音波画像データにおける心筋組織の変位を2次元的に計測する変位計測手段と、前記変位に基づいて前記心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測手段と、前記運動情報計測手段によって計測された心臓の拡張期間中の任意の期間における「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する最大値抽出手段と、異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷における前記「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算手段と、前記比較パラメータを用いてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成手段とを備えた。
一方、一実施形態の画像データ生成装置は、複数の異なる運動負荷あるいは薬物負荷が順次与えられる被検体に対し超音波の送受信を行って得られた時系列的な超音波画像データに基づいて心筋組織の機能診断に有効なパラメータ画像データを作成する画像データ生成装置において、時間方向に隣接する前記超音波画像データにおける心筋組織の変位を2次元的に計測する変位計測手段と、前記変位に基づいて前記心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測手段と、前記運動情報計測手段によって計測された心臓の拡張期間中の任意の期間における「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する最大値抽出手段と、異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷における前記「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算手段と、前記比較パラメータを用いてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成手段とを備えた。
本発明によれば、ストレスエコー法が適用された被検体の心筋組織から得られる異なる負荷状態での「歪み速度」を比較することによって比較パラメータを算出し、この比較パラメータを用いて生成したパラメータ画像データから心臓の拡張能に対する定量的な評価を精度よく行なうことが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
以下に述べる第１の実施例では、複数の異なる運動負荷が順次与えられる被検体に対し超音波の送受信を行なって時系列的なＢモード画像データを生成し、これらのＢモード画像データに対しパターンマッチングによるトラッキング処理を行なって心筋組織の変位を２次元的に計測する。次いで、この変位の空間的勾配及び時間的変化に基づいて心筋組織における「歪み」と「歪み速度」を計測し、更に、拡張期間のＢモード画像データに基づいて計測された時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する。そして、異なる２つの運動負荷に対して抽出された２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」を用いて比較パラメータを算出し、得られた比較パラメータに基づいて比較画像データを生成する。
尚、以下の実施例では、運動負荷が与えられた被検体に対してＢモード画像データを超音波画像データとして収集し、このＢモード画像データに基づいて所望のパラメータ画像データを生成する場合について述べるが、運動負荷の替わりに薬物負荷が与えられた被検体であってもよく、又、カラードプラ法を用いた組織ドプラ画像データやカラードプラ画像データを超音波画像データとして収集してもよい。
（装置の構成）
本発明の第１の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの基本動作につき図１乃至図５を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図３は、この超音波診断装置が備える送受信部及び超音波画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。
図１に示す本実施例の超音波診断装置２００は、運動負荷の負荷状態（以下では、負荷フェイズと呼ぶ。）が順次更新される被検体に対して超音波パルス（送信超音波）を送信し前記被検体から得られた超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する複数の振動素子を備えた超音波プローブ３と、被検体の所定方向に対して超音波パルスを送信するための駆動信号を超音波プローブ３の前記振動素子に供給しこれらの振動素子から得られる複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２と、整相加算後の受信信号を信号処理してＢモード画像データを生成する超音波画像データ生成部４と、この超音波画像データ生成部４から出力される時系列的なＢモード画像データに負荷フェイズの情報と後述の心拍時相検出部１７から供給される拡張期間あるいは収縮期間の心拍時相情報を付加して保存する超音波画像データ記憶部５を備えている。
又、超音波診断装置２００は、超音波画像データ記憶部５から供給される時系列的なＢモードデータの各々における心筋組織の局所的な変位を計測する変位計測部６と、この変位の空間的勾配及び時間的変化に基づいて心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測部７と、時系列的なＢモードデータの各々に対応して２次元的に収集される上述の運動情報に負荷フェイズ情報及び心拍時相情報を付加して保存する運動情報記憶部８と、運動情報記憶部８から読み出した第１の負荷フェイズ（負荷フェイズｎｉ）及び第２の負荷フェイズ（負荷フェイズｎｊ）の拡張期間における所定部位の時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から最大値あるいは最小値を呈する「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出し、これらの「最大歪み」及び「最大歪み速度」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算部１０を備えている。
更に、超音波診断装置２００は、上述の比較パラメータ演算部１０が算出した比較パラメータに基づいてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成部１１と、Ｂモード画像データにパラメータ画像データを重畳させて表示データを生成する表示データ生成部１３と、得られた表示データを表示する表示部１４と、被検体情報の入力、超音波画像データ生成条件／パラメータ画像データ生成条件／表示データ生成条件の設定、負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの選択、拡張能評価の選択、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部１５と、被検体の心電波形を計測する生体信号計測ユニット１６と、心電波形のＲ波を基準として拡張期間及び収縮期間における心拍時相を検出する心拍時相検出部１７と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１８を備えている。
ここで、ストレスエコー法が適用された通常の被検体に対して与えられる運動負荷及び薬物負荷の具体例を図２に示す。この場合の運動負荷のフェイズとして、例えば、負荷前の負荷フェイズ１、最大負荷が与えられる負荷中の負荷フェイズ２及び回復期である負荷後の負荷フェイズ３がストレスエコー法のプロトコルとして予め設定され、又、薬物負荷のフェイズとして、負荷前の負荷フェイズ１、１０γ乃至４０γの薬物（例えば、ドブタミン）が順次投与される負荷フェイズ２乃至負荷フェイズ５、更には、回復期である負荷後の負荷フェイズ６が設定される。
そして、運動負荷によるストレスエコー法では、負荷前の負荷フェイズ１において計測される運動情報と負荷フェイズ２において計測される運動情報との比較結果に基づいてパラメータ画像データを生成する方法が通常行なわれる。以下に述べる本実施例では、運動負荷における負荷フェイズ１を負荷フェイズｎｉ、又、負荷フェイズ２を負荷フェイズｎｊとする場合について述べるが、これに限定されない。
次に、本実施例の超音波診断装置２００が備えた上述の各ユニットの詳細について説明する。
図１の超音波プローブ３は、２次元配列されたＭ個の図示しない振動素子をその先端部に有し、前記先端部を被検体の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。そして、これら振動素子の各々は、図示しないＭチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部２に接続されている。尚、本実施例では、Ｍ個の振動素子が１次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ３を用いた場合について述べるが、リニア走査やコンベックス走査等に対応した超音波プローブを用いても構わない。
次に、図３に示す送受信部２は、超音波プローブ３の振動素子に対して駆動信号を供給する送信部２１と、振動素子から得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信部２２を備えている。
送信部２１は、レートパルス発生器２１１、送信遅延回路２１２及び駆動回路２１３を備え、レートパルス発生器２１１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成して送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、送信に使用されるＭｔ個の振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束するための集束用遅延時間と所定方向θｐに送信するための偏向用遅延時間をレートパルスに与えて駆動回路２１３へ供給する。駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２と同数の独立な駆動回路を有し、超音波プローブ３にて配列されたＭ個の振動素子の中から送信用として選択されたＭｔ（Ｍｔ≦Ｍ）個の振動素子を前記レートパルスに基づいて生成した駆動信号で駆動して被検体の体内に送信超音波を放射する。
一方、受信部２２は、超音波プローブ３に内蔵されたＭ個の振動素子の中から受信用として選択されたＭｒ（Ｍｒ≦Ｍ）個の振動素子に対応するＭｒチャンネルのＡ／Ｄ変換器２２１及び受信遅延回路２２２と加算器２２３を備えており、受信用の振動素子から供給されるＭｒチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２２１にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路２２２に送られる。
受信遅延回路２２２は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と所定方向θｐに対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換器２２１から出力されるＭｒチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器２２３は、受信遅延回路２２２からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路２２２と加算器２２３により、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。
次に、超音波画像データ生成部４は、受信部２２の加算器２２３から出力される整相加算後の受信信号を信号処理してＢモード画像データを生成する機能を有し、前記受信信号を包絡線検波する包絡線検波器４１と、包絡線検波後の受信信号を対数変換してＢモードデータを生成する対数変換器４２と、得られたＢモードデータを超音波送受信方向に対応させて保存することにより２次元的なＢモード画像データを超音波画像データとして生成する超音波データ記憶部４３を備えている。但し、包絡線検波器４１と対数変換器４２は順序を入れ替えて構成してもよい。そして、超音波画像データ生成部４において生成された各負荷フェイズの時系列的なＢモード画像データは、システム制御部１８から供給される負荷フェイズ情報及び心拍時相検出部１７から供給される拡張期間あるいは収縮期間の心拍時相情報を付帯情報として図１の超音波画像データ記憶部５に保存される。
一方、図１に示した変位計測部６は、超音波画像データ記憶部５に保存された時系列的なＢモード画像データの中から時間方向に隣接する２つのＢモード画像データ（即ち、基準時刻ｔ０において収集されたＢモード画像データＡ１と時刻ｔ０＋δＴにおいて収集されたＢモード画像データＡ２）に対しパターンマッチングによるトラッキング処理を行なってＢモード画像データに示された心筋組織の時間δＴにおける移動距離（変位）を計測する。
例えば、時間的に先行するＢモード画像データＡ１の心筋組織領域に対して複数の関心点を所定間隔で設定し、更に、これら関心点の各々を中心とした２次元の相関領域を設定する。そして、相関領域における画像情報（テンプレート）をＢモード画像データＡ１に後続するＢモード画像データＡ２に対して相対的に移動させながら対応する画素間での相互相関演算を行ない、相関値が最大となる関心点の移動方向及び移動距離を検出することにより関心点によって示された局所的な心筋組織の変位を計測する。同様な計測を、Ｂモード画像データＡ１に設定された他の関心点に対して行ない、更に、Ｂモード画像データＡ２に後続する複数のＢモード画像データの各々に対しても行なう。
相互相関演算による心筋組織のトラッキング処理につき図４を用いて更に詳しく説明する。図４（ａ）に示した関心点Ｃｇは、Ｂモード画像データＡ１の心筋組織領域に対し所定間隔で設定された複数からなる関心点の１つであり、この関心点Ｃｇを中心とする所定画素数Ｎｏ（Ｎｏ＝ＰｘＱｙ）のテンプレートＴｇの画素値をｆ１（ｐｘ、ｑｙ）、Ｂモード画像データＡ２の画素値をｆ２（ｐｘ、ｑｙ）とすれば、相互相関係数γ１２（ｋ、ｓ）を下式（１）によって算出することによりＢモード画像データＡ１の関心点Ｃｇに対応した心筋組織の時間δＴ後における変位を計測することができる。
但し、上記Ｐｘ及びＱｙはテンプレートＴｇのｐｘ方向及びｑｙ方向における画素数であり、Ｂモード画像データＡ１に設定した関心点Ｃｇは、通常、テンプレートＴｇの略中央に位置する。この相互相関演算の結果、ｋ＝ｋ１（図４（ｂ）参照）及びｓ＝ｓ１（図示せず）においてγ１２（ｋ、ｓ）が最大値をもつ場合、Ｂモード画像データＡ１の関心点Ｃｇで示された局所的な心筋組織は、Ｂモード画像データＡ２においてｐｘ方向にｋ１画素、ｑｙ方向にｓ１画素だけ変位したことを示す。
このようなトラッキング処理をＢモード画像データＡ１の心筋組織領域に設定された全ての関心点に対して行ない、これらの関心点によって示された局所的な心筋組織のＢモード画像データＡ２における変位を夫々計測する。更に、Ｂモード画像データＡ２に後続する複数のＢモード画像データの各々に対しても同様のトラッキング処理を行ない、これらのＢモード画像データにおける心筋組織の変位を計測する。
図１へ戻って、運動情報計測部７は、変位計測部６において計測された複数の関心点における変位量の空間的勾配に基づいて局所的な「歪み」を計測し、更に、時系列的なＢモード画像データの各々に対して計測された前記「歪み」の時間的変化（即ち、時間方向に対する微分値）に基づいて「歪み速度」を計測する。そして、心筋組織領域にて設定された複数からなる関心点の各々にて計測された時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の運動情報は、Ｂモード画像データに付加されていた心拍時相情報及び負荷フェイズ情報を付帯情報として運動情報記憶部８に保存される。即ち、運動情報記憶部８には、複数の負荷フェイズにおいて時系列的に計測された２次元的な「歪み」及び「歪み速度」の運動情報が心拍時相情報及び負荷フェイズ情報と共に保存される。
一方、比較パラメータ演算部１０は、図示しない最大値抽出部と演算部を備えている。前記最大値抽出部は、入力部１５から供給される負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊ（即ち、運動負荷における負荷フェイズ１と負荷フェイズ２）に対する選択情報と拡張能評価の選択情報に基づき、負荷フェイズｎｉあるいは負荷フェイズｎｊの何れかと拡張期間中の任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と負荷フェイズｎｊ及び拡張期間中の任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）を運動情報記憶部８に保存されている運動情報の中から抽出する。
そして、関心点Ｃｇ（ｘ、ｙ）にて計測された時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）の各々の中から時間方向に最大値あるいは最小値を呈する「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）を抽出する。
一方、前記演算部は、下式（２）に上述の「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）を代入することにより比較パラメータＫ１（ｘ、ｙ）乃至Ｋ３（ｘ、ｙ）を算出する。
パラメータ画像データ生成部１１は、比較パラメータ演算部１０が２次元的に算出した上述の比較パラメータＫ１（ｘ，ｙ）乃至Ｋ３（ｘ，ｙ）の何れかを用いてパラメータ画像データを生成する。
次いで、表示データ生成部１３は、パラメータ画像データ生成部１１から供給されるパラメータ画像データの画素値（比較パラメータ）を予め設定された画素値−カラー変換フォーマットに基づいてカラー変換し、更に、変換後の比較パラメータ画像データを超音波画像データ記憶部５から供給されるＢモード画像データに重畳して表示データを生成する。この場合、表示データ生成部１３は、比較パラメータ演算部１０から供給される２次元的な「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）と入力部１５から供給される所定の閾値とを比較し、この閾値より大きな「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）に対応したパラメータ画像データの画素値を所定の画素値−カラー変換フォーマットに基づいてカラー変換する。更に、前記閾値以下の「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）に対応したパラメータ画像データの画素値を異なる画素値−カラー変換フォーマットに基づいて変換する。
表示部１４は、図示しないデータ変換部とモニタを備え、前記データ変換部は、表示データ生成部１３から供給される上述の表示データに対しＤ／Ａ変換と表示フォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。表示データ生成部１３及び表示部１４により、例えば、所定の閾値より大きな「最大歪み」を有しその符号が正（＋）の画素は赤色等の暖色系で、又、負（−）の符号を有する画素は青色等の寒色系で夫々表示され、画素値の絶対値は、輝度／明度／色相等によって識別される。一方、前記閾値以下の「最大歪み」を有しその符号が負（−）の画素は、例えば、紫色によって表示される。このような表示法の適用により、心筋組織における健常部位は暖色系、軽度あるいは中程度の虚血等に起因する拡張能低下部位は寒色系、重度の虚血や完全壊死等に起因する収縮能低下部位は紫色によって表示される。
入力部１５は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス、トラックボール等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースであり、複数の負荷フェイズの中から所望の負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊを選択する負荷フェイズ選択部１５１と心筋組織に対し所定間隔の関心点を設定する関心点設定部１５２を備えている。又、被検体情報の入力、超音波画像データ生成条件の設定、パラメータ画像データ生成条件の設定、表示データ生成条件の設定、拡張能評価の選択、「最大歪み」や心電波形に対する閾値の設定、更には、各種コマンド信号の入力等も入力部１５に設けられた上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。
一方、生体信号計測ユニット１６は、被検体の心電波形（ＥＣＧ）を計測する機能を有し、被検体体表面に装着され心電波形を検出する計測用電極と、この計測用電極が検出した心電波形を所定の振幅に増幅する増幅回路と、増幅された心電波形をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（何れも図示せず）を備えている。
そして、心拍時相検出部１７は、図５において模式的に示すように生体信号計測ユニット１６から供給されるＡ／Ｄ変換後の心電波形Ｅｃに所定の閾値Ｔｈ１及びＴｈ２を設定してＲ波及びＴ波を検出し、更に、Ｒ波からＴ波までの収縮期間における心拍時相とＴ波からＲ波までの拡張期間における心拍時相を検出する。そして、これらの心拍時相情報は、システム制御部１８から供給される負荷フェイズの情報と共に超音波画像データ生成部４において生成される時系列的なＢモード画像データに付加されて超音波画像データ記憶部５に保存される。
次いで、システム制御部１８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部１５において行なわれた各種の設定／選択条件に関する情報は前記記憶回路に保存される。そして、前記ＣＰＵは、前記記憶回路に保存された上述の情報に基づいて超音波診断装置２００の各ユニットを統括的に制御し、Ｂモード画像データ及びパラメータ画像データの生成やこれらの画像データに基づく表示データの生成とその表示を行なう。
（パラメータ画像データの表示手順）
次に、本実施例におけるパラメータ画像データの表示手順につき図６のフローチャートを用いて説明する。
パラメータ画像データの生成に先立ち、超音波診断装置２００の操作者は、入力部１５にて被検体情報の入力、超音波画像データとしてのＢモード画像データの選択、超音波画像データ生成条件／パラメータ画像データ生成条件／表示データ生成条件の設定、拡張能評価の選択、「最大歪み」や心電波形に対する閾値の設定等を行なった後、生体信号計測ユニット１６に備えられた計測用電極を安静状態（運動負荷の負荷フェイズ１）にある被検体の所定部位に装着する（図６のステップＳ１）。
上述の初期設定が終了したならば、操作者は、負荷フェイズ１（負荷前）にある被検体の体表位置に超音波プローブ３の先端部（超音波送受信面）を固定した状態で入力部１５より運動情報の計測開始コマンドを入力する。そして、このコマンド信号がシステム制御部１８に供給されることによりＢモード画像データを用いた心筋組織の運動情報計測が開始される。
負荷フェイズ１におけるＢモード画像データの収集に際し、図２に示した送信部２１のレートパルス発生器２１１は、システム制御部１８から供給される基準信号を分周してレートパルスを生成し送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と、最初の送受信方向θ１に超音波を送信するための偏向用遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをＭｔチャンネルの駆動回路２１３へ供給する。次いで、駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２から供給されたレートパルスに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ３におけるＭｔ個の送信用振動素子に供給して被検体内に送信超音波を放射する。
放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面や組織にて反射し、超音波プローブ３に設けられたＭｒ個の受信用振動素子によって受信されＭｒチャンネルの電気的な受信信号に変換される。次いで、この受信信号は、受信部２２のＡ／Ｄ変換器２２１においてデジタル信号に変換され、更に、Ｍｒチャンネルの受信遅延回路２２２において所定の深さからの受信超音波を収束するための集束用遅延時間と送受信方向θ１からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間が与えられた後加算器２２３にて整相加算される。
そして、整相加算後の受信信号が供給された超音波画像データ生成部４の包絡線検波器４１及び対数変換器４２は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってＢモードデータを生成し、得られたＢモードデータは超音波データ記憶部４３において送受信方向に対応させて保存される。
送受信方向θ１に対するＢモードデータの生成と保存が終了したならば、システム制御部１８は、送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２２２における遅延時間を制御してθ方向にΔθずつ順次更新した送受信方向θｐ（θｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）の各々に対して同様の手順で超音波を送受信して２次元走査を行なう。そして、これらの送受信方向にて得られたＢモードデータも超音波データ記憶部４３において送受信方向に対応させて保存される。即ち、超音波データ記憶部４３において最初のＢモード画像データが生成され、更に、上述の２次元走査を繰り返すことによって生成された時系列的なＢモード画像データは超音波画像データ記憶部５へ供給される。
一方、心拍時相検出部１７は、生体信号計測ユニット１６から供給されるＡ／Ｄ変換後の心電波形に所定の閾値を設定してＲ波及びＴ波を検出し、更に、Ｒ波からＴ波までの収縮期間における心拍時相とＴ波からＲ波までの拡張期間における心拍時相を検出する。そして、これらの心拍時相情報は超音波画像データ記憶部５へ供給される。
超音波画像データ記憶部５は、超音波画像データ生成部４から供給される時系列的なＢモード画像データに心拍時相検出部１７から供給される心拍時相の情報及びシステム制御部１８から供給される負荷フェイズ１の情報を付加して保存する（図６のステップＳ２）。
一方、変位計測部６は、超音波画像データ記憶部５に保存された時系列的なＢモード画像データの中から時間方向に隣接する２つのＢモード画像データを順次抽出する。このとき、表示データ生成部１３を介して表示部１４に表示された最初のＢモード画像データを観察した操作者は、入力部１５の関心点設定部１５２を用いて前記Ｂモード画像データの心筋組織領域に複数の関心点Ｃｇを設定し、この設定情報を受信した変位計測部６は、関心点Ｃｇの各々を中心としたパターンマッチングによるトラッキング処理を行ない、前記Ｂモード画像データに示された心筋組織の移動距離（変位）を計測する（図６のステップＳ３）。
次いで、運動情報計測部７は、変位計測部６において計測された２次元的な変位の空間的勾配に基づいて局所的な「歪み」を計測し、更に、時系列的なＢモード画像データの各々に対して計測された上記「歪み」の時間的変化に基づいて「歪み速度」を計測する。そして、心筋組織領域にて計測した時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の運動情報に対し、Ｂモード画像データの付帯情報である心拍時相情報及び負荷フェイズ情報（負荷フェイズ１の情報）を付加して運動情報記憶部８に保存する（図６のステップＳ４）。
負荷フェイズ１におけるＢモード画像データの生成及び保存と運動情報の計測及び保存が終了したならば、負荷フェイズ２及び負荷フェイズ３における当該被検体に対し同様の手順によってＢモード画像データの生成及び保存と運動情報の計測及び保存を行なう（図６のステップＳ２乃至Ｓ４）。
運動負荷の負荷フェイズ１乃至負荷フェイズ３に対する運動情報の計測と保存が終了したならば、操作者は、入力部１５の負荷フェイズ選択部１５１においてパラメータ画像データの生成に必要な負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊ（例えば、負荷フェイズ１及び負荷フェイズ２）を選択し（図６のステップＳ５）、比較パラメータ演算部１０は、システム１８を介して供給された負荷フェイズの選択情報と拡張能評価の選択情報に基づき、負荷フェイズｎｉあるいは負荷フェイズｎｊの何れかと拡張期間中の任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と負荷フェイズｎｊ及び前記任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）を運動情報記憶部８に保存されている運動情報の中から抽出する（図６のステップＳ６）。
次いで、Ｂモード画像データにおける複数の関心点Ｃｇ（ｘ、ｙ）にて計測された時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）の各々の中から時間方向に最大値あるいは最小値を呈する「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）を抽出し、これらの「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータＫ１（ｘ、ｙ）乃至Ｋ３（ｘ、ｙ）を算出する（図６のステップＳ７）。そして、パラメータ画像データ生成部１１は、比較パラメータ演算部１０が２次元的に算出した上述の比較パラメータＫ１（ｘ，ｙ）乃至Ｋ３（ｘ，ｙ）の何れかを用いてパラメータ画像データを生成する（図６のステップＳ８）。
一方、表示データ生成部１３は、比較パラメータ演算部１０から供給される２次元的な「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）と入力部１５から供給される所定の閾値とを比較し、この閾値より大きな「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）に対応したパラメータ画像データの画素値（比較パラメータ）を所定の画素値−カラー変換フォーマットに基づいてカラー変換する。更に、前記閾値以下の「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）に対応したパラメータ画像データの画素値を異なる変換フォーマットに基づいて変換する。次いで、カラー変換後の比較パラメータ画像データを超音波画像データ記憶部５から供給されるＢモード画像データに重畳して表示データを生成し表示部１４のモニタに表示する（図６のステップＳ９）。
（変形例）
尚、上述の実施例における比較パラメータ演算部１０は、負荷フェイズｎｉにおける「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）と負荷フェイズｎｊにおける「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）を用いて比較パラメータＫ１乃至Ｋ３を算出する場合について述べたが、負荷フェイズｎｉにおける「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）と負荷フェイズｎｊにおける「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）を下式（３）へ代入することにより比較パラメータＫ１乃至Ｋ３を算出してもよい。
以上述べた第１の実施例によれば、ストレスエコー法が適用された当該被検体の負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊにて得られた心筋の局所的な歪み速度情報あるいは歪み速度情報と歪み情報に基づいてパラメータ画像データを生成することにより、心筋組織の拡張能に対する定量的な評価を精度よく行なうことが可能となる。
特に、上述の実施例では、時系列的な「歪み速度」及び「歪み」の中から抽出した「最大歪み速度」及び「最大歪み」を用いて比較パラメータを算出し、この比較パラメータに基づいて所望のパラメータ画像データを生成しているため安定したパラメータ画像データを得ることができる。
又、前記比較パラメータの符号に対応する寒色及び暖色を用いた画素値−カラー変換フォーマットに基づいてパラメータ画像データをカラー表示することにより正常な心筋組織と拡張能が低下した心筋組織を明確かつ容易に観察することができる。
更に、上述の「最大歪み」と所定閾値を比較することにより前記閾値より大きな「最大歪み」に対応するパラメータ画像データの画素値を上述の画素値−カラー変換フォーマットに基づいてカラー表示し、前記閾値以下の「最大歪み」に対応するパラメータ画像データの画素値を他の変換フォーマットに基づいてカラー表示することにより、正常な心筋組織、軽度あるいは中程度の虚血等に起因して拡張能が低下した心筋組織及び重度の虚血や完全壊死等に起因して収縮能が大幅に低下した心筋組織を区別して観察することが可能となる。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。この第２の実施例では、複数の異なる運動負荷が順次与えられる被検体に対し超音波の送受信を行なって時系列的なＢモード画像データを生成し、これらのＢモード画像データに対しパターンマッチングによるトラッキング処理を行なって心筋組織の変位を２次元的に計測する。次いで、この変位の空間的勾配及び時間的変化に基づいて心筋組織における「歪み」と「歪み速度」を計測し、更に、拡張期間中の任意の期間におけるＢモード画像データに基づいて計測された時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する。そして、異なる２つの運動負荷に対して抽出された２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」に設定された複数のセグメントの各々において「最大歪み」及び「最大歪み速度」の代表値を設定し、これらの代表値に基づいて算出した比較パラメータを用いて比較画像データを生成する。
（装置の構成）
本発明の第２の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの基本動作につき図７乃至図１０を用いて説明する。尚、図７は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図８は、この超音波診断装置が備える比較パラメータ演算部の具体的な構成を示すブロック図である。尚、図１に示した第１の実施例における超音波診断装置２００のユニットと同一の構成及び機能を有する図７のユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。
図７に示す本実施例の超音波診断装置３００は、運動負荷の負荷フェイズが順次更新される被検体に対して超音波パルス（送信超音波）を送信し前記被検体から得られた超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する複数の振動素子を備えた超音波プローブ３と、被検体の所定方向に対して超音波パルスを送信するための駆動信号を超音波プローブ３の前記振動素子に供給しこれらの振動素子から得られる複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２と、整相加算後の受信信号を信号処理してＢモード画像データを生成する超音波画像データ生成部４と、この超音波画像データ生成部４から出力される時系列的なＢモード画像データに負荷フェイズの情報と心拍時相検出部１７から供給される拡張期間あるいは収縮期間の心拍時相情報を付加して保存する超音波画像データ記憶部５を備えている。
又、超音波診断装置３００は、超音波画像データ記憶部５から供給される時系列的なＢモードデータの各々における心筋組織の局所的な変位を計測する変位計測部６と、この変位の空間的変化及び時間的変化に基づいて心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測部７と、時系列的なＢモードデータの各々に対応して２次元的に収集される上述の運動情報に負荷フェイズ情報及び心拍時相情報を付加して保存する運動情報記憶部８と、運動情報記憶部８から読み出した第１の負荷フェイズｎｉ及び第２の負荷フェイズｎｊの拡張期間中の任意の期間における所定部位の時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から最大値あるいは最小値を呈する「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出し、２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」に対して設定された複数のセグメントの各々における「最大歪み」及び「最大歪み速度」の代表値に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算部１０ａを備えている。
更に、超音波診断装置３００は、上述の比較パラメータ演算部１０ａが算出した比較パラメータに基づいてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成部１１と、比較パラメータ演算部１０ａにおいて抽出された２次元的な「最大歪み」あるいは「最大歪み速度」を用いて運動情報画像データを生成する運動情報画像データ生成部１２と、超音波画像データにパラメータ画像データを重畳させて表示データを生成する表示データ生成部１３と、前記表示データや前記運動情報画像データの表示を行なう表示部１４と、被検体情報の入力、超音波画像データ生成条件／パラメータ画像データ生成条件／表示データ生成条件の設定、負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの選択、拡張能評価の選択、セグメント領域の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部１５ａと、被検体の心電波形を計測する生体信号計測ユニット１６と、心電波形のＲ波を基準として拡張期間及び収縮期間における心拍時相を検出する心拍時相検出部１７と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１８を備えている。
次に、上述の比較パラメータ演算部１０ａの具体的な構成につき図８を用いて説明する。図８に示すように、比較パラメータ演算部１０ａは、最大値抽出部１０１と、代表値設定部１０２と、演算部１０３を備えている。
最大値抽出部１０１は、入力部１５ａの負荷フェイズ選択部１５１から供給される負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊ（即ち、運動負荷における負荷フェイズ１及び負荷フェイズ２）に対する選択情報及び拡張能評価の選択情報に基づき、負荷フェイズｎｉあるいは負荷フェイズｎｊの何れかと拡張期間中の任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と負荷フェイズｎｊ及び前記任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）を運動情報記憶部８に保存されている運動情報の中から抽出する。
そして、関心点Ｃｇ（ｘ、ｙ）にて計測された時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）の各々の中から時間方向に最大値あるいは最小値を呈する「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）を抽出する。
次に、代表値設定部１０２は、入力部１５ａのセグメント設定部１５３から供給されるセグメント領域の設定情報に基づいて、上述の２次元的な「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）の各々に対し複数のセグメント領域を設定し、これらのセグメント領域の各々に含まれた複数からなる「最大歪み」及び「最大歪み速度」に対して代表値（即ち、「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ、ｙ）の代表値ＳＲｍａｘ（ｉ）、「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ、ｙ）の代表値ＳＲｍａｘ（ｊ）及び「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ、ｘ、ｙ）の代表値Ｓｍａｘ（ｊ））を設定する。
具体的には、セグメント領域に含まれた２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」の平均値あるいは中央値（メディアン）を上述の代表値に設定する。そして、演算部１０３は、代表値設定部１０２によって設定された上述の代表値を以下に示す式（４）あるいは式（５）に代入することにより各セグメント領域において共通な比較パラメータＫ１１乃至Ｋ１３を算出する。
図８へ戻って、運動情報画像データ生成部１２は、比較パラメータ演算部１０ａの最大値抽出部１０１において抽出された２次元的な「最大歪み」あるいは「最大歪み速度」を用い、上述の「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）に対して複数のセグメント領域を設定する際に用いる運動情報画像データを生成する。そして、生成された運動情報画像データは、表示データ生成部１３を介して表示部１４のモニタに表示される。
入力部１５ａは、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス、トラックボール等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースであり、複数の負荷フェイズの中から所望の負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊを選択する負荷フェイズ選択部１５１と心筋組織に対し所定間隔の関心点を設定する関心点設定部１５２の他に、運動情報画像データ生成部１２によって生成され表示部１４に表示された運動情報画像データに対し複数のセグメント領域や関心領域を設定するセグメント設定部１５３を備えている。又、被検体情報の入力、超音波画像データ生成条件の設定、パラメータ画像データ生成条件の設定、表示データ生成条件の設定、拡張能評価の選択、心電波形に対する閾値の設定、代表値設定方法の選択、更には、各種コマンド信号の入力等も入力部１５ａに設けられた上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。
図９は、心臓の短軸像における心筋組織に対して設定されたセグメント領域及び関心領域の具体例を示したものであり、図９（ａ）は、通常の超音波診断において公式に使用されているＡＳＥ（American Society of Echocardiography）分割によって設定されたセグメント領域Ｓａ１乃至Ｓａ６であり、図９（ｂ）は、このＡＳＥ分割に准じて設定された関心領域Ｓｂ１乃至Ｓｂ６である。
一方、図１０は、上述のＡＳＥ分割によって設定されたセグメント領域Ｓ１乃至Ｓ６の代表値に基づくパラメータ画像データの具体例であり、セグメント領域Ｓ１乃至Ｓ６の各々は、このセグメント領域が有する画素値に対応したカラーによって表示され、更に、前記画素値が重畳して表示される。このような表示法を行なうことにより、例えば、被検体の呼吸性移動等に伴なって負荷フェイズｎｉにおけるＢモード画像データと負荷フェイズｎｊにおけるＢモード画像データの間に位置ズレが発生するような場合においても、この位置ズレの影響をあまり受けることなく安定したパラメータ画像データの生成が可能となる。
（パラメータ画像データの表示手順）
次に、本実施例におけるパラメータ画像データの表示手順につき図１１のフローチャートを用いて説明する。但し、図６に示した第１の実施例におけるパラメータ画像データの表示手順と同一の手順を示す図１１の手順（ステップ）は同一の符号を付加し説明を省略する。
即ち、図６のステップＳ６と同様にして比較パラメータ演算部１０ａの最大値抽出部１０１は、先ず、システム１８を介して供給された負荷フェイズの選択情報と拡張能評価の選択情報に基づき、負荷フェイズｎｉあるいは負荷フェイズｎｊの何れかと拡張期間中の任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と負荷フェイズｎｊ及び前記任意の期間における心拍時相情報を付帯情報として備えた時系列的な「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）を運動情報記憶部８に保存されている運動情報の中から抽出する（図１１のステップＳ６）。
次いで、関心点Ｃｇ（ｘ、ｙ）にて計測された時系列的な「歪み速度」ＳＲ（ｉ，ｔ、ｘ，ｙ）及び「歪み速度」ＳＲ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）と「歪み」Ｓ（ｊ，ｔ、ｘ，ｙ）の各々の中から時間方向に最大値あるいは最小値を呈する「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）を抽出する（図１１のステップＳ１７）。
一方、運動情報画像データ生成部１２は、比較パラメータ演算部１０ａの最大値抽出部１０１において抽出された２次元的な「最大歪み」あるいは「最大歪み速度」を用いて運動情報画像データを生成し、得られた運動情報画像データを、表示データ生成部１３を介して表示部１４のモニタに表示する（図１１のステップＳ１８）。
表示部１４に表示された運動情報画像データを観察した操作者は、入力部１５ａのセグメント設定部１５３を用い前記運動情報画像データに対して複数のセグメント領域を設定し（図１１のステップＳ１９）、比較パラメータ演算部１０ａの代表値設定部１０２は、セグメント設定部１５３から供給されるセグメント領域の設定情報に基づいて、２次元的な「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ，ｙ）及び「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ，ｙ）と「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ，ｘ，ｙ）の各々に対し複数のセグメント領域を設定する。そして、これらのセグメント領域の各々に含まれた複数からなる「最大歪み」及び「最大歪み速度」に対して代表値（即ち、「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｉ、ｘ、ｙ）の代表値ＳＲｍａｘ（ｉ）、「最大歪み速度」ＳＲｍａｘ（ｊ、ｘ、ｙ）の代表値ＳＲｍａｘ（ｊ）及び「最大歪み」Ｓｍａｘ（ｊ、ｘ、ｙ）の代表値Ｓｍａｘ（ｊ））」を設定する（図１１のステップＳ２０）。
次に、比較パラメータ演算部１０ａの演算部１０３は、代表値設定部１０２によって設定された上述の代表値を式（４）あるいは式（５）に代入することにより各セグメント領域において共通な比較パラメータＫ１１乃至Ｋ１３を算出し（図１１のステップＳ２１）、パラメータ画像データ生成部１１は、比較パラメータ演算部１０ａが算出した上述の比較パラメータＫ１１乃至Ｋ１３の何れかを用いてパラメータ画像データを生成する（図１１のステップＳ２２）。
一方、表示データ生成部１３は、パラメータ画像データ生成部１１から供給された比較パラメータ画像データを超音波画像データ記憶部５から供給されたＢモード画像データに重畳して表示データを生成し、得られた表示データを表示部１４のモニタに表示する（図１１のステップＳ２３）。
以上述べた第２の実施例によれば、上述の第１の実施例と同様にして、ストレスエコー法が適用された当該被検体の負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊにて得られた心筋の局所的な歪み速度情報あるいは歪み速度情報と歪み情報に基づいてパラメータ画像データを生成することにより、心筋組織の拡張能に対する定量的な評価を精度よく行なうことが可能となる。
特に、上述の実施例では、時系列的な「歪み速度」及び「歪み」の中から抽出した「最大歪み」あるいは「最大歪み速度」と「最大歪み」を用いて比較パラメータを算出し、この比較パラメータに基づいて所望のパラメータ画像データを生成しているため安定したパラメータ画像データを得ることができる。
更に、異なる２つの運動負荷に対して抽出された２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」に設定した複数のセグメントの各々において「最大歪み」及び「最大歪み速度」の代表値を設定し、これらの代表値に基づいて算出した比較パラメータを用いて比較画像データを生成することにより、被検体の呼吸性移動等に伴なって負荷フェイズｎｉにおけるＢモード画像データと負荷フェイズｎｊにおけるＢモード画像データの間に位置ズレが発生するような場合においても、この位置ズレの影響をあまり受けることなく安定したパラメータ画像データの生成が可能となる。
次に、本発明の第３の実施例について説明する。この第３の実施例における画像データ生成装置は、複数の異なる運動負荷が順次与えられた被検体に対して予め生成された超音波画像データを大容量の記憶媒体あるいはネットワークを介して収集し、これらの超音波画像データの中から選択された負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの超音波画像データにおける心筋組織の変位を２次元的に計測する。次いで、この変位の空間的勾配及び時間的変化に基づいて心筋組織における「歪み」と「歪み速度」を計測し、更に、拡張期間中の任意の期間におけるＢモード画像データに基づいて計測された時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する。そして、上述の「最大歪み」及び「最大歪み速度」あるいはこれらに設定された複数のセグメントの各々における代表値を用いて比較パラメータを算出し、この比較パラメータに基づいて比較画像データを生成する。
（装置の構成）
本発明の第３の実施例における画像データ生成装置の構成につき図１２を用いて説明する。尚、図１２は、本実施例における画像データ生成装置の全体構成を示すブロック図であり、図１に示した第１の実施例における超音波診断装置２００あるいは図７に示した第２の実施例における超音波診断装置３００のユニットと同一の構成及び機能を有する図１２のユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。
即ち、図１２に示す本実施例の画像データ生成装置４００は、運動負荷の負荷フェイズが順次更新された被検体に対して生成された時系列的な超音波画像データが負荷フェイズ及び心拍時相を付帯情報として予め保管されている超音波画像データ保管部１９と、超音波画像データ保管部１９から抽出された負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの時系列的な超音波画像データの各々における心筋組織の局所的な変位を計測する変位計測部６と、この変位の空間的変化及び時間的変化に基づいて心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測部７と、運動情報計測部７から供給された負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの拡張期間中の任意の期間における所定部位の時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から最大値あるいは最小値を有する「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出し、この２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」あるいはこれらに設定された複数のセグメントの各々における「最大歪み」及び「最大歪み速度」の代表値を用いて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算部１０（１０ａ）を備えている。
更に、画像データ生成装置４００は、上述の比較パラメータ演算部１０（１０ａ）が算出した比較パラメータに基づいてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成部１１と、比較パラメータ演算部１０（１０ａ）において抽出された２次元的な「最大歪み」あるいは「最大歪み速度」を用いて運動情報画像データを生成する運動情報画像データ生成部１２と、超音波画像データにパラメータ画像データを重畳させて表示データを生成する表示データ生成部１３と、前記表示データや前記運動情報画像データの表示を行なう表示部１４と、被検体情報の入力、パラメータ画像データ生成条件及び表示データ生成条件の設定、負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの選択、拡張能評価の選択、セグメント領域の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部１５（１５ａ）と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１８を備えている。
（パラメータ画像データの表示手順）
次に、本実施例におけるパラメータ画像データの表示手順を図１３のフローチャートに沿って説明する。
パラメータ画像データの生成に先立ち、画像データ生成装置４００の超音波画像データ保管部１９には、運動負荷の負荷フェイズ（負荷フェイズ１乃至負荷フェイズ３）が順次更新された被検体に対し図示しない超音波診断装置が収集した時系列的な超音波画像データが負荷フェイズ及び心拍時相を付帯情報として予め保管される（図１３のステップＳ３１）。
そして、画像データ生成装置４００の操作者は、入力部１５（１５ａ）にて患者情報を入力した後、パラメータ画像データ生成条件及び表示データ生成条件の設定、拡張能評価の選択、「最大歪み」に対する閾値の設定等の初期設定を行ない（図１３のステップＳ３２）、入力部１５（１５ａ）の負荷フェイズ選択部１５１において負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊを選択する（図１３のステップＳ３３）。
この選択情報がシステム制御部１８を介して供給された変位計測部６は、超音波画像データ保管部１９に保管された負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊにおける時系列的な超音波画像データの中から時間方向に隣接する２つの超音波画像データを順次抽出し、これらの画像データに対して設定された複数の関心点Ｃｇの各々を中心とするトラッキング処理により前記超音波画像データに示された心筋組織の移動距離（変位）を計測する（図１３のステップＳ３４）。
次いで、運動情報計測部７は、変位計測部６において計測された変位の空間的な勾配に基づいて局所的な「歪み」を計測し、更に、時系列的なＢモード画像データの各々に対して計測された上記「歪み」の時間的変化に基づいて「歪み速度」を計測する。そして、計測された負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊにおける時系列的な「歪み」及び「歪み速度」は、心拍時相及び負荷フェイズを付帯情報として運動情報記憶部８に保存される（図１３のステップＳ３５）。
運動負荷の負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊに対する運動情報の計測と保存が終了したならば、比較パラメータ演算部１０（１０ａ）は、システム１８を介して供給された拡張能評価の選択情報に基づき、拡張期間中の任意の期間における心拍時相を付帯情報として備えた負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊにおける時系列的な「歪み速度」と負荷フェイズｎｊにおける時系列的な「歪み」を運動情報記憶部８に保存されている運動情報の中から抽出する（図１３のステップＳ３６）。
次いで、上述の時系列的な「歪み速度」及び「歪み」の各々の中から時間方向に最大値あるいは最小値を呈する負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊの「最大歪み速度」と負荷フェイズｎｊの「最大歪み」を抽出し、これらの２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」あるいはこれらに設定された複数のセグメントの各々における「最大歪み」及び「最大歪み速度」の代表値を用いて比較パラメータＫ１（ｘ、ｙ）乃至Ｋ３（ｘ、ｙ）あるいはＫ１１乃至Ｋ１３を算出する（図１３のステップＳ３７）。そして、パラメータ画像データ生成部１１は、比較パラメータ演算部１０（１０ａ）が２次元的に算出した上述の比較パラメータの何れかを用いてパラメータ画像データを生成する（図１３のステップＳ３８）。
一方、表示データ生成部１３は、比較パラメータ演算部１０（１０ａ）から供給される２次元的な「最大歪み」と入力部１５（１５ａ）から供給される所定の閾値とを比較し、この閾値より大きな「最大歪み」に対応したパラメータ画像データの画素値（比較パラメータ）を所定の画素値−カラー変換フォーマットに基づいてカラー変換する。更に、前記閾値以下の「最大歪み」に対応したパラメータ画像データの画素値を他の変換フォーマットに基づいて変換する。次いで、変換後の比較パラメータ画像データを超音波画像データ記憶部５から供給されるＢモード画像データに重畳して表示データを生成し、得られた表示データを表示部１４のモニタに表示する（図１３のステップＳ３９）。
以上述べた第３の実施例によれば、ストレスエコー法が適用された当該被検体の負荷フェイズｎｉ及び負荷フェイズｎｊにて得られた心筋の局所的な歪み速度情報あるいは歪み速度情報と歪み情報に基づいてパラメータ画像データを生成することにより、心筋組織の拡張能に対する定量的な評価を精度よく行なうことが可能となる。
特に、上述の実施例では、時系列的な「歪み速度」及び「歪み」の中から抽出した「最大歪み速度」及び「最大歪み」を用いて比較パラメータを算出し、この比較パラメータに基づいて所望のパラメータ画像データを生成しているため安定したパラメータ画像データを得ることができる。
又、前記比較パラメータの符号に対応する寒色及び暖色を用いた画素値−カラー変換フォーマットに基づいてパラメータ画像データをカラー表示することにより正常な心筋組織と拡張能が低下した心筋組織を明確かつ容易に観察することができる。
更に、上述の「最大歪み」と所定の閾値を比較し、この閾値より大きな「最大歪み」に対応するパラメータ画像データの画素値（比較パラメータ）を所定の画素値−カラー変換フォーマットに基づいてカラー表示し、前記閾値以下の「最大歪み」に対応するパラメータ画像データの画素値を他の変換フォーマットに基づいてカラー表示することにより、正常な心筋組織、軽度あるいは中程度の虚血等に起因して拡張能が低下した心筋組織及び重度の虚血や完全壊死等に起因して収縮能が大幅に低下した心筋組織を区別して観察することが可能となる。
又、異なる２つの運動負荷に対して抽出された２次元的な「最大歪み」及び「最大歪み速度」に設定した複数のセグメントの各々において「最大歪み」及び「最大歪み速度」の代表値を設定し、この代表値に基づいて算出された比較パラメータを用いて比較画像データを生成した場合には、被検体の呼吸性移動等に伴なって負荷フェイズｎｉにおけるＢモード画像データと負荷フェイズｎｊにおけるＢモード画像データの間に位置ズレが発生するような場合においても、この位置ズレの影響をあまり受けることなく安定したパラメータ画像データの生成が可能となる。
更に、上述の実施例における画像データ生成装置は、別途設置された超音波診断装置からネットワーク等を介して供給された複数の負荷フェイズにおける時系列的な超音波画像データを用いて心機能検査に有効なパラメータ画像データを生成することができるため、操作者は、時間や場所の制約をあまり受けることなく当該被検体に対する診断を効率よく行なうことが可能となる。
以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、運動負荷が与えられた被検体に対してＢモード画像データを超音波画像データとして収集し、このＢモード画像データに基づいて所望のパラメータ画像データを生成する場合について述べたが、運動負荷の替わりに薬物負荷を用いてもよく、又、組織ドプラ画像データやカラードプラ画像データを超音波画像データとして収集してもよい。
又、上述の実施例における心拍時相検出部１７は、生体信号計測ユニット１６が計測した当該被検体の心電波形に基づいて拡張期間及び収縮期間の心拍時相を検出する場合について述べたが、Ｂモード画像データ等の超音波画像データにおいて表示された心腔内の面積変化を計測することにより上述の心拍時相を検出してもよい。
更に、変位計測部６は、時間方向に隣接したＢモード画像データをトラッキング処理することにより心筋組織の変位を計測する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、上述の組織ドプラ画像データに示された速度情報を時間積分することにより心筋組織の変位を検出しても構わない。
又、運動負荷の負荷フェイズ１及び負荷フェイズ２において生成された超音波画像データに基づいてパラメータ画像データを生成する場合について述べたが、他の負荷フェイズにおいて収集された超音波画像データに基づいてパラメータ画像データの生成を行なってもよい。
本発明の第１の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 ストレスエコー法が適用された被検体に対して与えられる運動負荷及び薬物負荷の具体例を示す図。 本発明の第１の実施例における超音波診断装置が備える送受信部及び超音波画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の相互相関演算による心筋組織のトラッキング処理を説明するための図。 同実施例の心電波形に基づいて設定される心臓の拡張期間を示す図。 同実施例におけるパラメータ画像データの表示手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例の超音波診断装置が備える比較パラメータ演算部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例における心臓短軸像の心筋組織に対して設定されたセグメント領域及び関心領域の具体例を示す図。 同実施例における心臓短軸像の心筋組織に対してセグメント領域が設定された場合のパラメータ画像データを示す図。 同実施例におけるパラメータ画像データの表示手順を示すフローチャート。 本発明の第３の実施例における画像データ生成装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例におけるパラメータ画像データの表示手順を示すフローチャート。
符号の説明
２…送受信部
２１…送信部
２２…受信部
３…超音波プローブ
４…超音波画像データ生成部
５…超音波画像データ記憶部
６…変位計測部
７…運動情報計測部
８…運動情報記憶部
１０（１０ａ）…比較パラメータ演算部
１０１…最大値抽出部
１０２…代表値設定部
１０３…演算部
１１…パラメータ画像データ生成部
１２…運動情報画像データ生成部
１３…表示データ生成部
１４…表示部
１５（１５ａ）…入力部
１５１…負荷フェイズ選択部
１５２…関心点設定部
１５３…セグメント設定部
１６…生体信号計測ユニット
１７…心拍時相検出部
１８…システム制御部
１９…超音波画像データ保管部
２００、３００…超音波診断装置
４００…画像データ生成装置

Claims (9)

  1. 複数の異なる運動負荷あるいは薬物負荷が順次与えられる被検体の心筋組織に対し超音波の送受信を行って時系列的な超音波画像データを得る超音波診断装置において、
    前記超音波画像データにおける心筋組織の変化に基づいて前記心筋組織の時系列的な「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測手段と、
    前記「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する最大値抽出手段と、
    異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷における前記「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算手段と、
    を備えた超音波診断装置。
  2. 複数の異なる運動負荷あるいは薬物負荷が順次与えられる被検体に対し超音波の送受信を行って得られた時系列的な超音波画像データに基づいて心筋組織の機能診断に有効なパラメータ画像データを作成する超音波診断装置において、
    時間方向に隣接する前記超音波画像データにおける心筋組織の変位を2次元的に計測する変位計測手段と、
    前記変位に基づいて前記心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測手段と、
    前記運動情報計測手段によって計測された心臓の拡張期間中の任意の期間における「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する最大値抽出手段と、
    異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷における前記「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算手段と、
    前記比較パラメータを用いてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成手段と
    を備えた超音波診断装置。
  3. 前記変位計測手段は、前記時間方向に隣接する超音波画像データに対して相互相関法を適用したパターンマッチングを行なうことにより前記心筋組織の変位を計測する
    請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記運動情報計測手段は、前記変位計測手段によって計測された２次元的かつ時系列的な前記変位の空間的な勾配に基づいて前記「歪み」を計測し、この「歪み」の時間的な変化に基づいて前記「歪み速度」を計測する
    請求項２に記載の超音波診断装置。
  5. 前記比較パラメータ演算手段は、前記心筋組織に設定された複数のセグメント領域の各々に対して、「最大歪み」の代表値と「最大歪み速度」の代表値を設定する代表値設定手段を更に備え、
    異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷において、前記複数のセグメント各々に設定された前記「最大歪み」の代表値と、前記「最大歪み速度」の代表値の双方に基づいて前記比較パラメータを算出する
    請求項１または２に記載の超音波診断装置。
  6. 表示データを生成する表示データ生成手段とこの表示データを表示する表示手段を備え、前記表示データ生成手段は、前記比較パラメータをマッピングしたパラメータ画像データの画素値と所定の閾値とを比較し、この閾値より大きな画素値を有する画素と小さな画素値を有する画素を異なる変換フォーマットに基づいてカラー変換することにより前記表示データを生成する
    請求項１乃至５のいずれかに記載の超音波診断装置。
  7. 前記表示データ生成手段は、カラー変換後のパラメータ画像データを前記超音波画像データに重畳して前記表示データを生成する
    請求項６記載の超音波診断装置。
  8. 複数の異なる運動負荷あるいは薬物負荷が順次与えられる被検体の心筋組織に対し超音波の送受信を行って得られた時系列的な超音波画像データを処理する画像データ生成装置において、
    前記超音波画像データにおける心筋組織の変化に基づいて前記心筋組織の時系列的な「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測手段と、
    前記時系列的な「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する最大値抽出手段と、
    異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷における前記「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算手段と、
    を備えた画像データ生成装置。
  9. 複数の異なる運動負荷あるいは薬物負荷が順次与えられる被検体に対し超音波の送受信を行って得られた時系列的な超音波画像データに基づいて心筋組織の機能診断に有効なパラメータ画像データを作成する画像データ生成装置において、
    時間方向に隣接する前記超音波画像データにおける心筋組織の変位を2次元的に計測する変位計測手段と、
    前記変位に基づいて前記心筋組織の「歪み」及び「歪み速度」を運動情報として計測する運動情報計測手段と、
    前記運動情報計測手段によって計測された心臓の拡張期間中の任意の期間における「歪み」及び「歪み速度」の中から「最大歪み」及び「最大歪み速度」を抽出する最大値抽出手段と、
    異なる運動負荷あるいは異なる薬物負荷における前記「最大歪み速度」及び「最大歪み」に基づいて比較パラメータを算出する比較パラメータ演算手段と、
    前記比較パラメータを用いてパラメータ画像データを生成するパラメータ画像データ生成手段と
    を備えた画像データ生成装置。
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