JP5525693B2 - 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラム - Google Patents
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また、請求項2に記載の発明は、超音波で被検体における第1走査領域を走査することで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン手段と、前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出手段と、前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、所定の大きさを有して前記血管に直交する3次元領域の位置を設定する設定手段と、前記第1データに基づいて、各3次元領域における前記血管の内腔の体積を求め、さらに、前記各直交断面における前記血管の外周の長さを求める算出手段と、前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の体積との比を前記直交断面ごとに求める割合算出手段と、前記各直交断面における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。
また、請求項13に記載の発明は、超音波によって被検体を走査するスキャン手段を有する超音波診断装置を制御するコンピュータに、第1走査領域を前記スキャン手段に走査させることで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン機能と、前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出機能と、前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、前記血管に直交する複数の直交断面の位置を求める設定機能と、前記第1データに基づいて、各直交断面における前記血管の内腔の面積を求め、さらに、前記各直交断面における前記血管の外周の長さを求める算出機能と、前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の面積との比を前記直交断面ごとに求める割合算出機能と、前記各直交断面における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定機能と、を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラムである。
また、請求項14に記載の発明は、超音波によって被検体を走査するスキャン手段を有する超音波診断装置を制御するコンピュータに、第1走査領域を前記スキャン手段に走査させることで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン機能と、前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出機能と、前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、所定の大きさを有して前記血管に直交する3次元領域の位置を設定する設定機能と、前記第1データに基づいて、各3次元領域における前記血管の内腔の体積を求め、さらに、前記各3次元領域における前記血管の外周の長さを求める算出機能と、前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の体積との比を前記3次元領域ごとに求める割合算出機能と、前記各3次元領域における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定機能と、を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラムである。
次に、解析部6の構成について説明する。解析部6は、血管領域抽出部7と、中心線特定部8と、断面設定部9と、評価値算出部10と、割合算出部16と、狭窄判定部17とを備えている。解析部6は、1次スキャンによってボリュームデータが取得される度に、画像記憶部5からボリュームデータを順次読み込み、各ボリュームデータに基づいて血管狭窄の有無を判定する。以下、解析部6の各部の構成について説明する。
設定部25によって2次スキャンの対象となる第2走査領域がスキャン制御部24に設定されると、スキャン制御部24は、2次スキャンの対象となる第2走査領域を送受信部3に走査させる。例えば、上記の報知に従って、操作者が超音波プローブ2の移動を停止し、超音波プローブ2を被検体の体表上で固定させる。その後、操作者が操作部22を用いて2次スキャンの開始指示を与えると、その開始指示に応じた信号がユーザインターフェース(UI)20から制御部23に出力される。スキャン制御部24はその信号を受け付けると、設定部25によって設定された2次スキャンの対象となる第2走査領域を、送受信部3に走査させる。
次に、この実施形態に係る超音波診断装置1による一連の動作について図8を参照して説明する。図8は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。
まず、1次スキャンを実行する。例えば図2に示すように、操作者は超音波プローブ2を持って、患者の足100の長さ方向(X方向)に超音波プローブ2を移動させる。この移動の間、超音波プローブ2と送受信部3とによって超音波を送受信することで、足100の各位置におけるボリュームデータを取得する。この1次スキャンにおいては、スキャン制御部24は、第1スキャン条件に従って、送受信部3による走査を制御する。1次スキャンで取得された各ボリュームデータは画像記憶部5に順次記憶される。また、1次スキャンで得られたボリュームデータに基づいて表示用の画像データを生成し、その画像データに基づく画像を表示部21に表示させる。例えば、1次スキャンで得られたボリュームデータを信号処理部4のCFM処理部によって処理し、パワードプラなどの画像を表示部21に表示させる。これにより、血管の形状を認識することが可能となる。
血管領域抽出部7は、1次スキャンで取得されたボリュームデータを画像記憶部5から順次読み込んで、ボリュームデータから血管の形態を表すボリュームデータ(第1データ)を抽出する。例えば1次スキャンによって図3に示す第1走査領域200のボリュームデータが取得されると、血管領域抽出部7は、第1走査領域200におけるボリュームデータから、血管の形態を表す第1データ210を抽出し、その第1データ210を中心線特定部8と評価値算出部10とに出力する。
中心線特定部8は、第1データ210に表わされる血管の中心線の位置を特定する。また、断面設定部9は、血管の長軸方向に向けて所定間隔ごとに、血管の中心線に直交する直交断面の位置を求める。
血管径算出部11は、第1データ210に表わされた血管の形態に基づいて、各直交断面の位置における血管の径の長さを求める。例えば、血管径算出部11は、直交断面における血管の外径のうち、値が最大となる外径を、その直交断面における血管の外径とする。そして、血管径算出部11は、各直交断面における外径の長さに基づいて、各直交断面における血管の外周の長さを求める。一方、断面積算出部12は、第1データ210に表わされた血管の形態に基づいて、各直交断面の位置における血管の内腔の面積を求める。例えば図4に示すように、血管径算出部11は、直交断面における血管300の外径Dの長さを求め、その外径Dの長さに基づいて血管300の外周の長さを求める。また、断面積算出部12は、血管300の内膜310の位置を検出し、内膜310で囲まれている範囲を内腔330として、その内腔330の面積を求める。そして、血管径算出部11は、各直交断面における血管の外周の長さを割合算出部16に出力し、断面積算出部12は、各直交断面における内腔の面積を割合算出部16に出力する。
割合算出部16は、同じ位置の直交断面における外周の長さと、内腔の面積との比を求める。例えば、割合算出部16は、内腔の面積を外周の長さで除算することで、外周の長さに対する内腔の面積の割合を求める。割合算出部16は、各直交断面における内腔の面積と外周の長さとの比を求め、各直交断面における比を狭窄判定部17に出力する。
狭窄判定部17は、外周の長さに対する内腔の面積の割合が、予め設定された閾値以下になった直交断面の位置を、狭窄の疑いがある箇所と判定する。狭窄の疑いがある個所を発見した場合(ステップS06、Yes)、狭窄判定部17は、狭窄の疑いがあることを示す情報を制御部23に出力する。一方、狭窄の疑いが発見されなかった場合(ステップS06、No)、操作者は1次スキャンの対象となる領域が残っているか否かを判断する(ステップS16)。1次スキャンの対象となる領域が残っている場合は(ステップS16、Yes)、操作者は超音波プローブ2を被検体の体表上で移動させて1次スキャンを継続する(ステップS01)。
制御部23は、狭窄の疑いがあることを示す情報を狭窄判定部17から受けると、狭窄の疑いがある部位が発見されたことを操作者に報知するため、その報知の指示を表示制御部19に出力する。表示制御部19は、その指示に従って、狭窄候補が発見された旨を表示部21に表示させる。例えば、表示制御部19は、表示部21にメッセージを表示したり、スピーカから音声を発生させたりする。操作者は、この報知に従って、超音波プローブ2の移動を停止し、被検体の体表上で超音波プローブ2の位置を固定する。
一方、狭窄判定部17は、各直交断面について狭窄の有無を判定することで、狭窄の疑いがある狭窄候補(関心領域)を特定する。具体的には、狭窄判定部17は、長軸方向における関心領域の範囲と短軸方向における関心領域の範囲とを求める。例えば図5に示すように、狭窄判定部17は、長軸方向の位置に対する内腔の面積の変化を示すグラフに基づいて、長軸方向における関心領域の範囲を求める。また、図4に示すように、狭窄判定部17は、血管300の外径Dの長さを有する範囲を、関心領域の短軸方向の範囲とする。そして、狭窄判定部17は、長軸方向の範囲と短軸方向の範囲とで規定される関心領域(ROI)の座標情報を制御部23に出力する。図3に示す例では、狭窄判定部17は、関心領域230、231、232を特定し、各関心領域の座標情報を制御部23に出力する。
また、設定部25は、関心領域(ROI)の座標情報に基づいて、その関心領域(ROI)を含む範囲に、2次スキャンの対象となる第2走査領域を設定し、その第2走査領域の位置を示す座標情報をスキャン制御部24に出力する。例えば図6に示すように、設定部25は、第2走査領域240、241、242を設定する。
そして、スキャン制御部24は、2次スキャンの対象となる第2走査領域を送受信部3に走査させる。例えば、操作者が超音波プローブ2の移動を停止し、超音波プローブ2を被検体の体表上で固定させる。その後、操作者が操作部22を用いて2次スキャンの開始指示を与えると、その開始指示に応じた信号がユーザインターフェース(UI)20から制御部23に出力される。スキャン制御部24はその信号を受けると、設定部25によって設定された第2走査領域を送受信部3に走査させる。図6に示す例では、スキャン制御部24は、第2走査領域240を送受信部3に走査させる。これにより、超音波プローブ2と送受信部3とは、第2走査領域240を走査して、第2走査領域240におけるボリュームデータを取得する。このボリュームデータは画像記憶部5に記憶される。
そして、画像生成部18は、2次スキャンで取得されたボリュームデータを画像記憶部5から読み込んで、そのボリュームデータに画像処理を施すことで、表示用の画像データを生成する。例えば、画像生成部18は、第2走査領域240におけるボリュームデータにMPR処理を施すことで、第2走査領域における長軸像データと短軸像データとを生成する。
また、解析部6は、2次スキャンで取得されたボリュームデータを画像記憶部5から読み込んで、血管の外径の長さ、血管の内腔の面積、血管の壁厚、又は内腔の体積などの評価値を求める。
そして、画像生成部18は、第2走査領域における長軸像データと短軸像データとを図示しない記憶部に記憶させる。同様に、解析部6は、血管の外径の長さや内腔の面積などの評価値を図示しない記憶部に記憶させる。なお、画像記憶部5に、長軸像データ、短軸像データ、及び評価値を記憶しても良い。
スキャン制御部24は、2次スキャンを行っていない第2走査領域があるか否かを判断する。例えば、第2走査領域240、241、242のうち、第2走査領域240のみ走査している場合は、第2走査領域241と第2走査領域242とが走査されていないため、スキャン制御部24は、2次スキャンを行っていない第2走査領域があると判断する(ステップS14、Yes)。この場合、再び、ステップS10からステップS13の処理を実行することで、第2走査領域241を走査する。そして、第2走査領域240、241、242のすべての領域が走査されるまで、ステップS10からステップS13の処理を繰り返して実行する。
そして、すべての第2走査領域が走査された場合、スキャン制御部24は、2次スキャンを行っていない第2走査領域はないと判断する(ステップS14、No)。この場合、制御部23は、2次スキャンが終了したことを操作者に報知するために、その報知の指示を表示制御部19に出力する。表示制御部19は、その指示に従って、2次スキャンが終了した旨のメッセージを表示部21に表示させたり、音声をスピーカに発生させたりする(ステップS15)。そして、1次スキャンの対象となる領域が残っている場合は(ステップS16、Yes)、操作者は超音波プローブ2を被検体の体表上で移動させて1次スキャンを継続する(ステップS01)。
一方、1次スキャンの対象となる領域が残っていない場合は(ステップS16、No)、制御部23は、2次スキャンを実行したか否かを判断する(ステップS17)。そして、2次スキャンを実行した場合は(ステップS17、Yes)、制御部23は、表示制御部19に2次スキャンの結果を表示することを指示する。表示制御部19は、図示しない記憶部に記憶されている各第2走査領域における長軸像データと短軸像データとを読み込んで、各第2走査領域における長軸像と短軸像とを表示部21に表示させる(ステップS18)。また、表示制御部19は、各第2走査領域における血管の外径の長さや内腔の面積などの評価値を図示しない記憶部から読み込んで、その評価値を表示部21に表示させる(ステップS19)。例えば、表示制御部19は、長軸方向の位置に対する内腔の面積の変化を表すグラフや外径の長さの変化を表すグラフを作成して、それらのグラフを表示部21に表示させる。さらに、画像生成部18は、1次スキャンによって取得されたボリュームデータを画像記憶部5から読み込んで、そのボリュームデータに画像処理を施すことで、3次元画像データなどの超音波画像データを生成しても良い。この場合、表示制御部19は、第1走査領域における超音波画像データに基づく超音波画像を表示部21に表示させる。
2 超音波プローブ
3 送受信部
4 信号処理部
5 画像記憶部
6 解析部
7 血管領域抽出部
8 中心線特定部
9 断面設定部
10 評価値算出部
11 血管径算出部
12 断面積算出部
13 体積算出部
14 壁厚算出部
15 最大値算出部
16 割合算出部
17 狭窄判定部
18 画像生成部
19 表示制御部
20 ユーザインターフェース(UI)
21 表示部
22 操作部
23 制御部
24 スキャン制御部
25 設定部
26 設定条件記憶部
Claims (14)
- 超音波で被検体における第1走査領域を走査することで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン手段と、
前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出手段と、
前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、前記血管に直交する直交断面を設定する設定手段と、
前記第1データに基づいて、各直交断面における前記血管の内腔の面積を求め、さらに、前記各直交断面における前記血管の外周の長さを求める算出手段と、
前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の面積との比を前記直交断面ごとに求める割合算出手段と、
前記各直交断面における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波で被検体における第1走査領域を走査することで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン手段と、
前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出手段と、
前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、所定の大きさを有して前記血管に直交する3次元領域の位置を設定する設定手段と、
前記第1データに基づいて、各3次元領域における前記血管の内腔の体積を求め、さらに、前記各3次元領域における前記血管の外周の長さを求める算出手段と、
前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の体積との比を前記3次元領域ごとに求める割合算出手段と、
前記各3次元領域における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記狭窄候補の位置を含み、前記第1走査領域よりも小さい第2走査領域を超音波で走査することで、前記第2走査領域におけるボリュームデータを取得する第2スキャン手段、を更に有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記割合算出手段は、前記血管の外周の長さに対する前記血管の内腔の面積の割合を前記直交断面ごとに求め、
前記狭窄判定手段は、前記各直交断面における前記割合が所定値以下になる範囲を前記狭窄候補の位置として特定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。 - 前記割合算出手段は、前記血管の外周の長さに対する前記血管の内腔の体積の割合を前記3次元領域ごとに求め、
前記狭窄判定手段は、前記各3次元領域における前記割合が所定値以下になる範囲を前記狭窄候補の位置として特定することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記狭窄判定手段は、前記割合が所定値以下となる直交断面の位置に基づいて、前記血管の長軸方向における前記狭窄候補の範囲を特定することを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。
- 前記狭窄判定手段は、前記割合が所定値以下となる3次元領域の位置に基づいて、前記血管の長軸方向における前記狭窄候補の範囲を特定することを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。
- 前記第2走査領域におけるボリュームデータに基づいて、前記血管の短軸断面における短軸像データ、及び前記血管の長軸断面における長軸像データのうち、少なくとも一方の画像データを生成する画像生成手段と、
前記画像データに基づく画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記血管領域抽出手段は、前記第2走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第2データを抽出し、
前記設定手段は、前記第2データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、前記血管に直交する直交断面を設定し、
前記算出手段は、前記第2データに基づいて、前記各直交断面における前記血管の内腔の面積、前記各直交断面における前記血管の内膜と外膜との間の壁厚、前記各直交断面における前記血管の径の長さ、及び、前記第2走査領域における前記血管の内腔の体積のうち、少なくとも1種類の値を求めることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記各直交断面における前記内腔の面積に基づいて前記血管の長軸方向に対する面積の変化を表すグラフ、前記各直交断面における壁厚に基づいて前記血管の長軸方向に対する壁厚の変化を表すグラフ、及び、前記各直交断面における前記血管の径の長さに基づいて前記血管の長軸方向に対する前記血管の径の長さの変化を表すグラフのうち、少なくとも1つのグラフを作成して表示手段に表示させる表示制御手段を更に有することを特徴とする請求項9に記載の超音波診断装置。
- 前記第2走査領域におけるボリュームデータに基づいて、前記血管の短軸断面における短軸像データ、及び前記血管の長軸断面における長軸像データのうち、少なくとも一方の画像データを生成する画像生成手段を更に有し、
前記表示制御手段は、前記グラフとともに前記画像データに基づく画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項10に記載の超音波診断装置。 - 前記狭窄判定手段によって前記狭窄候補の位置が特定された場合に、前記特定されたことを操作者に報知する報知手段を更に有することを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 超音波によって被検体を走査するスキャン手段を有する超音波診断装置を制御するコンピュータに、
第1走査領域を前記スキャン手段に走査させることで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン機能と、
前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出機能と、
前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、前記血管に直交する複数の直交断面の位置を求める設定機能と、
前記第1データに基づいて、各直交断面における前記血管の内腔の面積を求め、さらに、前記各直交断面における前記血管の外周の長さを求める算出機能と、
前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の面積との比を前記直交断面ごとに求める割合算出機能と、
前記各直交断面における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定機能と、
を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。 - 超音波によって被検体を走査するスキャン手段を有する超音波診断装置を制御するコンピュータに、
第1走査領域を前記スキャン手段に走査させることで前記第1走査領域におけるボリュームデータを取得する第1スキャン機能と、
前記第1走査領域におけるボリュームデータから血管の形態を表す第1データを抽出する血管領域抽出機能と、
前記第1データに表わされる血管に沿って所定間隔ごとに、所定の大きさを有して前記血管に直交する3次元領域の位置を設定する設定機能と、
前記第1データに基づいて、各3次元領域における前記血管の内腔の体積を求め、さらに、前記各3次元領域における前記血管の外周の長さを求める算出機能と、
前記血管の外周の長さと前記血管の内腔の体積との比を前記3次元領域ごとに求める割合算出機能と、
前記各3次元領域における前記比に基づいて、前記狭窄候補の位置を特定する狭窄判定機能と、
を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
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