JP5525713B2 - 超音波診断装置、超音波信号処理装置及び超音波信号処理プログラム - Google Patents
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Description
一実施形態に係る超音波信号処理装置は、被検体の心臓を含む領域に超音波を送信して得られる反射波を用いて生成された、前記心臓を含む領域に関するボリュームデータを、複数の時相のそれぞれについて記憶する記憶手段と、前記複数時相のボリュームデータを用いて、心臓内膜を一覧可能な展開図上に、前記心臓の組織に関する輝度情報分布をマッピングする所定のマッピング処理を実行することで、前記心臓の形態に関する三次元情報を示す第1の展開画像を時相毎に生成する画像生成手段と、前記複数時相の第1の展開画像のうち、時相が隣り合う前記第1の展開画像との比較によって、前記心臓内膜の前記各時相における移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、を具備し、前記画像生成手段は、前記複数の時相間の移動ベクトルを用いて計算した運動情報を展開図上の対応する位置にマッピングするマッピング処理を実行することで、前記複数の時相における第2の展開画像を生成すること、を特徴とするものである。
一実施形態に係る超音波信号処理プログラムは、コンピュータに、被検体の心臓を含む領域に超音波を送信して得られる反射波に基づいて生成された、前記心臓を含む領域に関する複数の時相のボリュームデータを用いて、心臓内膜を一覧可能な展開図上に、前記心臓の組織に関する輝度情報分布をマッピングする所定のマッピング処理を実行させることで、前記心臓の形態に関する三次元情報を示す第1の展開画像を時相毎に生成させる画像生成機能と、前記複数時相の第1の展開画像のうち、時相が隣り合う前記第1の展開画像との比較によって、前記心臓内膜の前記各時相における移動ベクトルを算出させる移動ベクトル算出機能と、を実現させ、前記画像生成機能においては、前記複数の時相間の移動ベクトルを用いて計算した運動情報を展開図上の対応する位置にマッピングするマッピング処理を実行することで、前記複数の時相における第2の展開画像を生成させること、を特徴とするものである。
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1の構成を示したブロック図である。同図に示すように、本超音波診断装置1は、超音波プローブ11、送信回路13、受信回路15、ビームフォーマ17、B/M処理部19、CFM処理部21、画像生成部23、ビデオI/F27、表示部29、制御部30、記憶部31、入力ユニット33を具備している。
次に、本超音波診断装置1が有する、展開画像生成機能について説明する。この機能は、ボリュームスキャンによって得られたボリュームデータを用いて、所定の投影処理によるマッピングを行うことにより、心筋内膜に関する展開画像を生成するものである。
まず、制御部30は、記憶部31に記憶された所定期間内の各時相のボリュームデータを読み出す。画像生成部27は、各ボリュームデータにおいて所定の手法(例えば、閾値処理を用いたセグメンテーション等)により、心臓組織領域を抽出する。また、画像生成部27は、抽出した心臓組織領域の心腔に中心軸を設定する。この中心軸の設定は、例えば心腔を楕円等で近似しその軸を採用することで、設定することができる。
次に、画像生成部27は、心臓部位の心尖及び非心尖領域(すなわち、心腔基部から心腔中部付近にかけての領域)を判定する。この判定は、例えば設定した中心軸の長さ、或いは心腔容積と中心軸の長さとの比率等に基づいて、判定することができる。
次に、画像生成部27は、各ボリュームデータに対して、設定した中心軸上に複数の視点をおき、各視点から(心臓の)外側に向かう視線方向により、心臓内膜の全体を一覧可能な展開図上の対応する位置に、視点から視線方向に沿った心臓組織の輝度情報分布を一つの値に集約させる所定のマッピング処理(例えば、ボリュームレンダリング処理)を実行し、形態に関する展開画像を時相毎に生成する。
次に、画像生成部27は、隣り合う時相の展開画像を用いて相互相関処理を実行し、各位置の各時相における移動ベクトルを計算する。また、画像生成部27は、計算された各位置の各時相における移動ベクトルと隣り合う時相の時間間隔とに基づいて、各位置の各時相における移動速度を計算する。
次に、画像生成部27は、必要に応じて、計算された移動ベクトル、移動速度を用いて運動情報を計算する。計算する運動情報には、特に拘泥されない。典型例としては、例えば、長軸方向への変化に関する運動情報(Longitudinal-strainやLongitudinal-strain rate)、円周方向への変化に関する運動情報(Circumferential-strainやCircumferential-strain rate)、異なる短軸面間の回転の差分である運動情報(TwistやTwist rate)、短軸面間の距離でTwist情報を規格化した運動情報(TorsionやTorsion rate)等を挙げることができる。
次に、画像生成部27は、心臓内膜の全体を一覧可能な展開図上の対応する位置に、計算した運動情報をカラーコード化しマッピングするマッピング処理を実行し、運動情報に関する展開画像を時相毎に生成する。
次に、表示部29は、運動情報に関する展開画像を所定の形態にて表示する。
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置1では、映像化対象以外の領域に対応するボクセルをできる限り取り除くことで、ノイズの少ない好適な診断画像を提供するものである。なお、本実施形態に係る手法の適用は、生成しようとする画像が展開画像であるか否かに拘泥されない。しかしながら、本実施形態では、説明を具体的にするため、第1の実施形態において説明した展開画像を生成する場合への適用を例として説明する。
ここで、Aは加算値、f(n)は重み係数、P(z+n)は画素値、zは投影面に対する垂線方向の位置をそれぞれ表す。また、f(n) ≧0,Σn{f(n)}=1を満たす。
次に、本実施形態の変形例について説明する。物体表面の検出方法は、上記重み付け加算処理に限定されず、例えば次の様な手法を用いても実現することができる。
以上述べた構成によれば、第1の実施形態で述べた効果に加えて、次の効果を取得することができる。
Claims (13)
- 被検体内の心臓を含む領域に超音波を送信し、前記送信した超音波に基づく反射波を受信し、前記受信した反射波に用いて前記心臓を含む領域に関するボリュームデータを複数時相のそれぞれにおいて生成するデータ生成手段と、
前記複数時相のボリュームデータを用いて、心臓内膜を一覧可能な展開図上に、前記心臓の組織に関する輝度情報分布をマッピングする所定のマッピング処理を実行することで、前記心臓の形態に関する三次元情報を示す第1の展開画像を時相毎に生成する画像生成手段と、
前記複数時相の第1の展開画像のうち、時相が隣り合う前記第1の展開画像との比較によって、前記心臓内膜の前記各時相における移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、を具備し、
前記画像生成手段は、前記複数の時相間の移動ベクトルを用いて計算した運動情報を展開図上の対応する位置にマッピングするマッピング処理を実行することで、前記複数の時相における第2の展開画像を生成すること、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記画像生成手段は、
前記ボリュームデータの心腔に対応する領域に中心軸を設定し、
前記中心軸上に複数の視点を設定し、
前記ボリュームデータにおいて心臓部位の心尖と非心尖領域とを判定し、前記ボリュームデータの心尖においては、視点を含み中心軸に垂直な平面上において視線を360度回転するのに加えて、軸方向への立体角を振っていくようにし、前記ボリュームデータの非心尖領域においては、視点を含み中心軸に垂直な平面P上において視線を360度回転するようにして、前記所定のマッピング処理を実行すること、
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記第1の展開図は、心尖を中心とし、長軸方向を半径方向とし、前記長軸方向を中心軸とする方位方向を回転角方向とする極座標系展開図であることを特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。
- 前記第1の展開画像と前記第2の展開画像とを同時に又は選択的に表示することを特徴とする表示手段をさらに具備する請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記画像生成手段は、時間的に隔たりのある前記第2の展開画像同士の差異を示す第3の展開画像を生成し、
前記表示手段は、前記第1の展開画像、前記第2の展開画像、前記第3の画像を同時に又は選択的に表示することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記表示手段は、収集された時刻の異なる複数の前記第1の展開画像、又は収集された時刻の異なる複数の前記第2の展開画像を同時に又は交互に表示することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 時刻の異なる複数の前記第2の展開画像を同時に又は交互に表示する表示手段をさらに具備ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記画像生成手段は、収集された時刻の異なる二つの前記第2の展開画像の間の差異を示す第4の展開画像を生成し、
前記表示手段は、前記二つの第2の展開画像と前記第4の展開画像とを同時に又は交互に表示することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成手段は、
前記ボリュームデータにおいて、前記心臓組織境界を検出し、
前記所定のマッピング処理としてのボリュームレンダリングにおいて用いられる探索の始点と前記心臓組織境界との間に存在するボクセルを除去するノイズ除去処理を実行した後、前記所定のマッピング処理を実行すること、
を特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成手段は、
前記投影面上の各ピクセルから当該投影面に垂直な方向に探索方向を設定し、
前記探索方向上に重み付き加算区間を設定し、
前記探索方向に沿って前記加算区間を逐次移動させ、各移動位置における前記加算区間についての重み付き加算値を取得し、
前記重み付き加算値を所定の閾値に基づいて前記心臓組織境界に対応する領域を検出し、
前記探索の視点と前記心臓組織境界に対応する領域との間に存在するボクセルの値をゼロにする、或いは前記ボクセルの値に減弱係数を乗ずることで、前記ノイズ除去処理を実行すること、
を特徴とする請求項9記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成手段は、
前記投影面上の各ピクセルから当該投影面に垂直な方向に探索方向を設定し、
前記探索方向上のボクセルに対して、投影面に近い側のボクセルから前記探索方向に沿って累積加算値を計算し、
前記累積加算値と所定の閾値とに基づいて前記組織境界に対応する領域を検出し、
前記投影面と前記組織境界に対応する領域との間に存在するボクセルの値をゼロにする、或いは前記ボクセルの値に減弱係数を乗ずることで、前記ノイズ除去処理を実行すること、
を特徴とする請求項9記載の超音波診断装置。 - 被検体の心臓を含む領域に超音波を送信して得られる反射波を用いて生成された、前記心臓を含む領域に関するボリュームデータを、複数の時相のそれぞれについて記憶する記憶手段と、
前記複数時相のボリュームデータを用いて、心臓内膜を一覧可能な展開図上に、前記心臓の組織に関する輝度情報分布をマッピングする所定のマッピング処理を実行することで、前記心臓の形態に関する三次元情報を示す第1の展開画像を時相毎に生成する画像生成手段と、
前記複数時相の第1の展開画像のうち、時相が隣り合う前記第1の展開画像との比較によって、前記心臓内膜の前記各時相における移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出手段と、を具備し、
前記画像生成手段は、前記複数の時相間の移動ベクトルを前記用いて計算した運動情報を展開図上の対応する位置にマッピングするマッピング処理を実行することで、前記複数の時相における第2の展開画像を生成すること、
を特徴とする超音波信号処理装置。 - コンピュータに、
被検体の心臓を含む領域に超音波を送信して得られる反射波に基づいて生成された、前記心臓を含む領域に関する複数の時相のボリュームデータを用いて、心臓内膜を一覧可能な展開図上に、前記心臓の組織に関する輝度情報分布をマッピングする所定のマッピング処理を実行させることで、前記心臓の形態に関する三次元情報を示す第1の展開画像を時相毎に生成させる画像生成機能と、前記複数時相の第1の展開画像のうち、時相が隣り合う前記第1の展開画像との比較によって、前記心臓内膜の前記各時相における移動ベクトルを算出させる移動ベクトル算出機能と、を実現させ、
前記画像生成機能においては、前記複数の時相間の移動ベクトルを用いて計算した運動情報を展開図上の対応する位置にマッピングするマッピング処理を実行することで、前記複数の時相における第2の展開画像を生成させること、
を特徴とする超音波信号処理プログラム。
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