JP5579535B2 - 胎児の肋骨数を測定する超音波システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、胎児の肋骨数を測定する超音波システムおよび方法に関し、より詳しくは、ユーザにより３次元超音波映像上に設定された関心領域(ROI)内の肋骨数を測定して、その肋骨数を表示する超音波システムおよび方法に関する。

一般に超音波システムは、被検体の体表から体内の所定部位に向けて超音波信号を照射し、体内の組織で反射されてプローブに戻ってきた超音波信号を用いて軟部組織の断層像や血流に関する情報を得る装置である。

このような超音波システムは、小型で安価である上、Ｘ線などによる被爆がなく、安定性が高い長所を有するため、Ｘ線診断装置、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｇｈｙ）スキャナー、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｅ）装置、核医学診断装置などの他の画像診断装置と共に広く用いられている。特に、超音波システムは、身体内部の映像をリアルタイムで表示することができるため、その利用形態も多岐に渡る。

この超音波システムの使用領域が拡大するのに伴ない、超音波システムが提供する超音波映像に対する要求も拡大している。特に、検診、生体検査、手術などの施術のためには、患者の病変や組織をより精密に見なければならないため、超音波システムは３次元の超音波映像を取得する必要がある。

一般に、胎児の肋骨数は、図１の３次元超音波映像が示すように１２個であることが正常であるが、これとは異なり、肋骨数が１１個であるとダウン症候群の危険度が増す。したがって、胎児の肋骨数は胎児の異常度合いを測定するために重要な指標として用いられる。

従来の超音波システムは、図１に示すようにレンダリングされた３次元映像からユーザが直接胎児の肋骨数を数えなければならないという煩わしさがある。

本発明は、３次元超音波映像から胎児の肋骨数を正確に測定する超音波システムおよび方法を提供することにある。

また、本発明は、３次元超音波映像から映像処理された肋骨領域および測定された肋骨数を画面に表示する超音波システムおよび方法を提供する。

本発明の一実施形態に係る超音波システムは、ユーザが胎児の肋骨の３次元超音波映像の肋骨数を測定する部分を関心領域として設定する設定部と、前記設定された関心領域において肋骨自動抽出アルゴリズムを用いて前記肋骨数を測定する測定部と、前記測定された肋骨数を表示する表示部とを備える。

本発明の一実施形態において、前記測定部は、前記関心領域において前記肋骨の３次元超音波映像を強調させ、その強調された肋骨の３次元超音波映像から基準値以上の明るさを有する領域を抽出して前記肋骨の２値画像（ｂｉｎａｒｙ ｉｍａｇｅ）を生成し、前記２値画像から離散領域を分類し、そこで分類された離散領域を基準軸に沿って連結して前記肋骨領域を生成し、その肋骨領域の個数を数えて前記肋骨数を測定する。

前記測定部は、前記関心領域で肋骨の３次元超音波映像の分割を行うため、該映像に強調フィルタリング処理を行って前記肋骨の３次元超音波映像の画質または解像度を強調させる。

また、本発明の一実施形態において、表示部は、前記肋骨領域と測定された肋骨数を表示する。

また、本発明の一実施形態に係る、設定部、測定部および表示部を備える超音波システムを用いて胎児の肋骨の３次元超音波映像から前記肋骨の数を測定する方法は、前記設定部でユーザが前記３次元超音波映像上に前記胎児の前記肋骨数を測定するための関心領域を設定するステップと、前記測定部が前記関心領域内にある前記肋骨数を肋骨自動抽出アルゴリズムを用いて測定するステップと、前記表示部が前記測定された肋骨数を表示するステップとを含む。

本発明によれば、胎児の３次元超音波映像上で肋骨数を、自動で測定してくれるため、ユーザは肋骨数を数えることなく知ることができる利便性を有する。

一般的な３次元超音波映像で正常な胎児の肋骨数を示す図である。 本発明の一実施形態に係る胎児の肋骨数を測定する超音波システムの構成図である。 本発明の一実施形態において、肋骨数を測定するための関心領域が設定された一例を示す図である。 本発明の一実施形態において、肋骨自動抽出アルゴリズムの手順を段階別に示す実例図である。 本発明の一実施形態において、映像処理された肋骨領域および測定された肋骨数を表示した一例を示す。 本発明の一実施形態に係る胎児の肋骨数を測定する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態において、胎児の肋骨数を測定する手順の詳細を示すフローチャートである。

以下、添付図および添付図に記載された内容を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明が実施形態によって制限または限定されることはない。

図２は、本発明の一実施形態に係る胎児の肋骨数を測定する超音波システムの構成図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態に係る胎児の肋骨数を測定する超音波システム２００は設定部２１０、測定部２２０および表示部２３０を備える。また、超音波システム２００は、図示しない超音波映像形成部を含んでいてもよい。この超音波映像形成部は、胎児の肋骨に超音波信号を送信し、肋骨から反射される超音波エコー信号を受信することにより、肋骨の２次元超音波映像および３次元超音波映像を形成する。

設定部２１０において、ユーザは３次元超音波映像の肋骨数を測定する部分を関心領域として設定する。

図３は、本発明の一実施形態において、肋骨数を測定するための関心領域が設定された一例を示す図である。

図３を参照すれば、設定部２１０において、ユーザは３次元超音波映像３００の肋骨数を測定するための部分を関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）３１０として設定する。

測定部２２０は、設定された関心領域３１０で肋骨自動抽出アルゴリズムを用いて肋骨数を測定する。すなわち、測定部２２０は、まず初めに関心領域３１０で肋骨映像を強調させ、その強調された肋骨映像を用いてある基準値以上の明るさを有する領域を抽出して肋骨の２値画像を生成し、その２値画像から離散領域を分類し、その分類された離散領域を離散領域の基準軸（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｘｉｓ）に沿って連結して肋骨領域を生成し、全ての肋骨領域の個数を数えて肋骨数を決定する。

図４は、本発明の一実施形態において、肋骨自動抽出アルゴリズムの進行手順を段階別に表す実例である。

図４を参照すれば、測定部２２０は、関心領域３１０の映像４１０に対する前処理（ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）として超音波映像を分割（ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）するため、肋骨映像を強調するフィルタリング処理を施して強調された映像４２０を生成する。この強調された映像４２０は、関心領域３１０の映像４１０において肋骨がよりよく見えるように３次元超音波映像３００の画質や解像度が強調されたものである。すなわち、測定部２２０は、関心領域３１０で分割のための肋骨映像強調フィルタリング処理を行って肋骨映像の画質または解像度を強調する。一例として、測定部２２０は、平滑化（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ）、先鋭化（ｓｈａｒｐｉｎｇ）などのようなさまざまな方式を用いて映像強調（ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）処理を行い、関心領域３１０の映像４１０に対して肋骨を強調する。そして、測定部２２０は、前記で強調された肋骨映像４２０についてある基準値以上の明るさを有する領域を抽出して肋骨の２値画像を生成する。このようにして測定部２２０は、２値画像から離散領域を分類した映像４３０を生成する。次に、測定部２２０は、その分類された離散領域を基準軸に沿って連結して肋骨領域を表す映像４４０を生成する。そして更に、測定部２２０は、肋骨の個数を数えるための最終映像４５０を生成する。

表示部２３０は、測定された肋骨数を表示する。

図５は、本発明の一実施形態において、映像処理された肋骨領域および測定された肋骨数を表示した一例を示す。

図５を参照すれば、表示部２３０は、３次元超音波映像５００について、映像処理された肋骨領域５１０と測定された肋骨数５２０を表示する。一例として、映像処理された肋骨領域５１０は、７本の真肋骨（ｔｒｕｅ ｒｉｂｓ）部分５１１と、５本の仮肋骨（ｆａｌｓｅ ｒｉｂｓ）部分５１２とに区分することができる。

このように、本発明の一実施形態に係る超音波システム２００は、ユーザが３次元超音波映像の肋骨数を測定する部分を関心領域３１０として設定し、その設定された関心領域３１０において肋骨数を測定して、その値を表示する。

以上のようにして、本発明の一実施形態に係る超音波システム２００は、映像処理された肋骨領域と測定された肋骨数を表示することができるため、ユーザが臨床的に重要な肋骨数を直接数える煩わしさを省き、ユーザの利便性を高めることができる。

図６は、本発明の一実施形態に係る胎児の肋骨数を測定する手順を示すフローチャートである。

図２〜図６を参照すれば、ステップＳ６１０で、設定部２１０においてユーザは、３次元超音波映像上に胎児の肋骨数を測定するための関心領域を設定する。一例として、図３はユーザが３次元超音波映像３００に肋骨数を数える部分を関心領域３１０として設定する。

次に、ステップＳ６２０で、測定部２２０は関心領域３１０で肋骨自動抽出アルゴリズムに従って肋骨数を測定する。以下、図７を参照して、肋骨自動抽出アルゴリズムに従って胎児の肋骨数を測定する手順をより詳細に説明する。

図７は、本発明の一実施形態において、胎児の肋骨数を測定する手順をより詳しく示すフローチャートである。

図７を参照すれば、ステップＳ７１０で、測定部２２０は関心領域３１０で肋骨映像を強調させる前処理を行う。すなわち、ステップＳ７１０で、測定部２２０は測定部２２０が関心領域３１０で肋骨を分割するための肋骨映像強調フィルタリング（ｒｉｂ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）処理を行い、関心領域３１０に含まれる肋骨映像がよりよく見えるようにする。次に、ステップＳ７２０で、測定部２２０は関心領域３１０の映像４１０に対して平滑化、先鋭化などのさまざまな方法による映像強調処理を行なって、３次元超音波映像３００の画質または解像度が強調された映像４２０を生成する。

ステップＳ７２０で、測定部２２０は解像度が強調された肋骨映像４２０についてある基準値以上の明るさを有する領域を抽出する２値画像を生成する。

次にステップＳ７３０で、測定部２２０は２値画像の信号レベルに従って離散領域（ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｒｅｇｉｏｎｓ）を分類する。すなわち、ステップＳ７３０で、測定部２２０は２値画像に対して離散領域を分類して分類された領域映像４３０を生成する。

ステップＳ７４０で、測定部２２０は分類された離散領域を基準軸に沿って連結し、肋骨領域を生成する。すなわち、ステップＳ７４０で、測定部２２０は分類された離散領域に対して基準軸に沿って、領域が切れた部分を結合して連結映像４４０を生成する。これにより、肋骨領域が得られる。

更にステップＳ７５０で、測定部２２０は肋骨領域にある肋骨の個数を数えて肋骨数に関する情報を得る。一例として、ステップＳ７５０で、測定部２２０は図４の映像処理された映像４５０において、肋骨領域の個数を数えて肋骨数を測定する。

最後にステップＳ６３０で、表示部２３０は測定された肋骨数の情報を表示する。一例として、ステップＳ６３０で、表示部２３０は測定された肋骨数の情報として、図３の３次元超音波映像３００から映像処理された肋骨領域５１０と測定された肋骨数５２０とを表示する（図５参照）。

このように、本発明の一実施形態に係る超音波システムにおいて、肋骨数測定方法は、ユーザが３次元超音波映像の肋骨数を測定する部分を関心領域として設定し、その設定された関心領域において肋骨数を自動で測定してその値を表示する。これによって、ユーザが肋骨数を直接数えるという煩わしさをなくし、ユーザの利便性を高めることができる

なお、本発明の一実施形態においては、３次元超音波映像を例に挙げて説明したが胎児の肋骨数を測定する方法は２次元超音波映像にも拡張が可能であることは、当業者にとっては自明である。

なお、本発明の実施形態は、コンピュータにより実現される多様な動作を実行するためのプログラム命令を含むコンピュータ読取可能な記録媒体を含む。当該記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて構成することもでき、記録媒体およびプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、オプティカルディスクのような磁気−光媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。また、記録媒体は、プログラム命令、データ構造などを保存する信号を送信する搬送波を含む光または金属線、導波管などの送信媒体であっても良い。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。前記ハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために、１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成することができ、その逆も同様である。

上述したように、本発明の好ましい実施形態を図を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更することができることを理解するであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。

２００：超音波システム
２１０：設定部
２２０：測定部
２３０：表示部
３００、５００：３次元超音波映像
３１０：関心領域
５１０：肋骨領域
５１１：真肋骨部分
５１２：仮肋骨部分
５２０：肋骨数

Claims (9)

1. 胎児の肋骨の３次元超音波映像において、ユーザが前記肋骨の数を測定する部分を関心領域として設定する設定部と、
   前記設定された関心領域を肋骨がよりよく見えるようにフィルタリング処理して向上された肋骨映像を生成し、前記向上された肋骨映像に基づいて自動的に前記肋骨数を測定する測定部と、
   前記測定された肋骨数を表示する表示部と、
   を備える胎児の肋骨数を測定する超音波システム。
2. 前記測定部は、
   前記向上された肋骨映像から基準値以上の明るさを有する領域を抽出して肋骨の２値画像を生成し、前記２値画像から領域のレベルによって離散領域を分類し、前記分類された離散領域を基準軸に沿って連結して肋骨領域を生成し、前記肋骨領域の個数を数えて前記肋骨数を測定する、請求項１に記載の胎児の肋骨数を測定する超音波システム。
3. 前記測定部は、
   前記関心領域の３次元超音波映像を分割するため、肋骨映像強調フィルタリング処理によって前記肋骨の３次元超音波映像の画質または解像度を向上させて前記肋骨がよりよく見えるようにする、請求項２に記載の胎児の肋骨数を測定する超音波システム。
4. 前記表示部は、
   前記肋骨領域と前記測定された肋骨数とを表示する、請求項２に記載の胎児の肋骨数を測定する超音波システム。
5. 設定部、測定部および表示部を備える超音波システムを用いて、胎児の肋骨の３次元超音波映像から前記肋骨の数を測定する方法であって、
   前記設定部がユーザの入力により前記３次元超音波映像に前記胎児の前記肋骨数を測定するための関心領域を設定するステップと、
   前記測定部が前記関心領域を肋骨がよりよく見えるようにフィルタリング処理して向上された肋骨映像を生成し、前記向上された肋骨映像に基づいて自動的に前記肋骨数を測定するステップと、
   前記表示部が前記測定された肋骨数を表示するステップと、
   を含む肋骨数測定方法。
6. 前記肋骨数を測定するステップは、
   前記向上された肋骨映像を生成するステップと、
   前記測定部が前記向上された肋骨映像の３次元超音波映像から基準値以上の明るさを有する領域を抽出して前記肋骨の２値画像を生成するステップと、
   前記測定部が前記２値画像の信号レベルにより離散領域を分類するステップと、
   前記測定部が前記分類された離散領域を基準軸に沿って連結し、前記肋骨領域を生成するステップと、
   前記測定部が前記肋骨領域の個数を数えて前記肋骨数を測定するステップと、
   を含む、請求項５に記載の肋骨数測定方法。
7. 前記向上された肋骨映像を生成するステップは、
   前記測定部が前記関心領域において前記肋骨の３次元超音波映像を分割するため、肋骨映像強調フィルタリング処理により前記肋骨の３次元超音波映像の画質または解像度を向上させて前記肋骨がよりよく見えるようにする、請求項６に記載の肋骨数測定方法。
8. 前記肋骨数を表示するステップは、
   前記表示部が前記肋骨領域と前記測定された肋骨数を表示する、請求項６に記載の肋骨数測定方法。
9. 請求項５ないし請求項８のうちのいずれか１項の方法を実行するためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータで読取可能な記録媒体。

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