JP5784085B2 - 超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラム - Google Patents
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本実施形態に係る超音波診断装置又は超音波画像処理装置は、周期的に運動する被検体の心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータを記憶する記憶手段と、前記ボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定手段と、前記各長軸断面内における前記少なくとも一つの短軸断面に対応する位置を設定し、前記対応する位置を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記追跡された対応する位置それぞれに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡手段と、前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成手段と、前記第1の超音波画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする。
本実施形態に係る超音波画像処理プログラムは、コンピュータに、周期的に運動する心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定機能と、前記各長軸断面内における心尖部の位置を設定し、前記各長軸断面内の弁輪部位を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記心尖部の位置と追跡された前記弁輪部位の位置それぞれとに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡機能と、前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成機能と、前記第1の超音波画像を表示する表示機能と、を実現させることを特徴とする。
本実施形態に係る超音波画像処理プログラムは、コンピュータに、周期的に運動する心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定機能と、前記各長軸断面内における前記少なくとも一つの短軸断面に対応する位置を設定し、前記対応する位置を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記追跡された対応する位置それぞれに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡機能と、前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成機能と、前記第1の超音波画像を表示する表示機能と、を実現させることを特徴とする。
図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置1の構成図である。本超音波診断装置10は、超音波プローブ11、送信ユニット13、受信ユニット15、Bモード処理ユニット17、移動ベクトル処理ユニット19、画像生成ユニット21、表示ユニット23、制御ユニット(CPU)31、追跡処理ユニット33、ボリュームデータ生成ユニット35、運動情報演算ユニット37、記憶ユニット39、操作ユニット41、送受信ユニット43を具備している。なお、本発明を超音波画像処理装置に適用する場合には、図1の点線内がその構成要素となる。
次に、本超音波診断装置1が有する任意断面追跡機能について説明する。この機能は、超音波イメージングにより、周期的運動を行う診断対象に設定された任意断面の空間的な変動を経時的に追跡することで、当該診断対象に関する画像診断を支援するものである。なお、本実施形態では、説明を具体的にするため、周期的運動をする診断対象が心臓である場合について説明する。
まず、診断対象である心臓について、期間Tに亘るボリュームスキャンを実行し、図3に示すように、Bモード信号のボリュームデータ及び組織変位に関するボリュームデータを、t0、t1、・・・、tnの各心時相毎に取得する(ステップS1)。
次に、いずれか所定の時相に関するボリュームデータに対して、任意断面を設定する(ステップS2)。本実施形態では、期間Tの初期時相t0において、Basal/Mid/Apicalの三断面(以下簡単のため、それぞれB面、M面、A面と呼ぶ。)が設定される。
次に、追跡処理ユニット33は、ステップS2において断面が設定されなかった残りの時相(すなわち、期間T内の初期時相t0以外の各時相)のボリュームデータにおいて、初期時相t0において設定された各任意断面に対応する領域をスペックルトラッキング(パターンマッチング手法を用いた追跡)することで、各任意断面の追跡を実行する(ステップS3)。
本実施例に係る追跡法は、各断面に存在する組織の各位置における移動ベクトルを法線方向に射影して平均することで移動成分Vを求め、これを用いて各時相における任意断面を追跡するものである。
本実施例に係る追跡法は、設定された任意断面内に存在する組織の各位置における移動ベクトルを(法線方向に射影せずに)平均することで移動成分Vを求め、これを用いて各時相における任意断面を追跡するものである。
本実施例に係る追跡法は、設定された任意断面内に存在する組織の各位置をその位置毎の移動ベクトルを用いて次時相における任意断面上の各位置を検出し、これを時系列に逐次繰り返すことで、各時相における任意断面を追跡するものである。
次に、画像生成ユニット21は、各時相における任意断面に属するデータ(任意断面データ)を投影面に投影し、超音波画像(Cモード画像)を生成する(ステップS4)。各々の追跡方法における任意断面データの投影の仕方としては、上記実施例1又は実施例2に係る追跡方法を用いた場合には、追跡された任意断面(いずれの方法も平面)と投影面とを等しくしておくのが好適である。
次に、運動情報演算ユニット21は、各時相の任意断面に関する運動情報を演算する(ステップS5)。運動情報の演算手法には拘泥されない。本実施形態では、例えば特開平2003−175041号に説明されている組織歪みイメージング法を用いるものとする。
次に、任意断面追跡処理によって追跡された任意断面に関する運動情報画像を表示する(ステップS6)。すなわち、画像生成ユニット21は、ステップS5において生成された任意断面内の各位置での運動情報を、ステップS4での投影面に投影することで運動情報画像を生成する。また、投影面を回帰平面とする場合には、回帰平面上の各位置で運動情報を求めて、ステップS4において生成されたCモード像上へ重畳させることで、運動情報画像を生成する。表示ユニット23は、生成された運動情報画像を、時相順に従って連続的に表示(追跡表示)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。第1の実施形態では、短軸像に対応するB面、M面、A面に含まれる心臓領域を追跡する場合について説明した。これに対し、本実施形態に係る任意断面追跡処理は、臨床的に意義の高い長軸像に対応する心尖四腔断面(4C断面)、心尖三腔断面(3C断面)、心尖二腔断面(2C断面)を用いて行うものである。本実施形態に係る手法は、単独で、或いは第1の実施形態で述べた手法と組み合わせて実施することができる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第1及び第2の実施形態では任意断面を追跡するために三次元的な移動ベクトルを求め、これを用いて三元的トラッキングを行った。これに対し、本実施形態では、三次元的トラッキングよりも演算が高速な二次元的トラッキングの手法を用いて、同様な効果を簡易に得ることができる例について説明する。
次に、第4の実施形態について説明する。本実施形態は、第3の実施形態の変形例であり、長軸像に関する追跡の対象位置について、上記した弁輪位置ではなく、長軸像での各短軸像の心筋との交差位置を用いるものである。
次に、各時相における心尖部の位置指定が指定されると、初期時相における各短軸断面と心筋との交差位置を公知のエッジ検出技術を適用して検出する(ステップS53)。各時相における心尖部の位置指定は、既述の通りである。
次に、第5の実施形態について説明する。本実施形態に係る装置は、壁厚方向の壁運動情報(例えば、壁厚変化率(Radila Strain)やその時間変化(Radila Strain Rate)、壁厚等の内外膜間の三次元的な距離を用いて定義される物理量)を先ず三次元空間上で定義して演算し、任意断面に投影しカラーで重畳表示するものである。これにより、三次元的に正確に演算された壁厚方向の壁運動情報について、従来から検者が慣れ親しんでいる2次元断層像上での評価を可能にすることができる。
運動情報演算ユニット37は、ボリュームデータ生成ユニット35において生成された時相毎の組織変位に関するボリュームデータと、断面追跡ユニット33によって取得された時相毎の任意断面とを用いて、各時相における壁厚方向の壁運動情報を三次元空間上で演算する。すなわち、運動情報演算ユニット37は、各ボリュームデータに設定される任意断面によって定義される(当該任意断面上に存在する)内膜上の各位置に対応する外膜の各位置を特定し、壁厚、壁厚変化率等の運動情報(壁厚方向の壁運動情報)を演算する。
Claims (13)
- 周期的に運動する被検体の心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータを記憶する記憶手段と、
前記ボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定手段と、
前記各長軸断面内における心尖部の位置を設定し、前記各長軸断面内の弁輪部位を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記心尖部の位置と追跡された前記弁輪部位の位置それぞれとに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡手段と、
前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成手段と、
前記第1の超音波画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置又は超音波画像処理装置。 - 周期的に運動する被検体の心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータを記憶する記憶手段と、
前記ボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定手段と、
前記各長軸断面内における前記少なくとも一つの短軸断面に対応する位置を設定し、前記対応する位置を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記追跡された対応する位置それぞれに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡手段と、
前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成手段と、
前記第1の超音波画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置又は超音波画像処理装置。 - 前記少なくとも一つの短軸断面における二次元的なパターンマッチングにより、前記少なくとも一つの短軸断面における心壁の壁運動情報を得る運動情報演算手段を更に備え、
前記画像生成手段は前記少なくとも一つの短軸断面において前記壁運動情報をマッピングした画像を前記第1の超音波画像として生成すること、
を特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。 - 前記画像生成手段は、前記第1の超音波画像として、組織形態画像及び運動情報画像の少なくとも一方を生成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又は超音波画像処理装置。
- 前記画像生成手段は、レンダリングを含む処理により前記第1の超音波画像を生成することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
- 前記画像生成手段は、前記ボリュームデータを用いて、前記第1の超音波画像とは異なる第2の超音波画像を時相毎に生成し、
前記表示手段は、前記第2の超音波画像を、前記第1の超音波画像の位置を示すマーカと共に表示すること、
を特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。 - 前記表示手段は、前記第2の超音波画像を、異なる時相に対応する複数の前記第1の超音波画像の位置を示すマーカと共に表示することを特徴とする請求項6記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
- 前記表示手段は、前記第1の超音波画像を、前記第2の超音波画像の位置を示すマーカと共に表示すること、を特徴とする請求項6記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
- 前記表示手段は、前記第1の超音波画像を、異なる時相に対応する複数の前記第2の超音波画像の位置を示すマーカと共に表示することを特徴とする請求項8記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
- 前記被検体は心臓であり、
前記画像生成手段は、前記第1の超音波画像として、前記時相毎の任意断面に対応するデータに基づいて、前記被検体の運動情報が心尖部を極点として極座標へ展開された運動情報画像を生成すること、
を特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。 - 前記追跡手段は、追跡した前記少なくとも一つの短軸断面を任意の形状に変形し、
前記画像生成手段は、前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における変形後の前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成すること、
を特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。 - コンピュータに、
周期的に運動する心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定機能と、
前記各長軸断面内における心尖部の位置を設定し、前記各長軸断面内の弁輪部位を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記心尖部の位置と追跡された前記弁輪部位の位置それぞれとに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡機能と、
前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成機能と、
前記第1の超音波画像を表示する表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。 - コンピュータに、
周期的に運動する心臓を超音波で走査し、前記周期的運動に関する時相毎に取得されたボリュームデータのうち、所定時相におけるボリュームデータに含まれる心筋組織に対応する領域に、少なくとも一つの短軸断面と複数の長軸断面とを設定する設定機能と、
前記各長軸断面内における前記少なくとも一つの短軸断面に対応する位置を設定し、前記対応する位置を関心領域とした追跡処理を、前記複数の長軸断面それぞれについて実行し、前記追跡された対応する位置それぞれに基づいて、前記少なくとも一つの短軸断面の位置を追跡し、当該追跡結果を用いて前記短軸断面の位置を更新することで前記所定の時相以外における前記短軸断面の位置を追跡する追跡機能と、
前記ボリュームデータのうち、前記所定の時相以外における前記短軸断面に対応するデータを用いて、前記所定の時相以外における第1の超音波画像を生成する画像生成機能と、
前記第1の超音波画像を表示する表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
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