JP5788230B2 - 超音波診断装置、超音波画像処理装置、超音波画像処理プログラム - Google Patents
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Description
図1は、第1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1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、壁運動パラメータ演算ユニット37、指標値計算ユニット38、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、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が有する形状指標値計算機能について説明する。本機能は、周期的に運動する組織(例えば、心臓の左室等)の形状に関する情報として、少なくとも一心周期以上に亘る長軸長Lと短軸径D(例えば、直径或いは半径)とをトラッキング処理によって自動的に求め、長軸長L、短軸径Dや長軸長Lと短軸径Dで定義される運動する組織の形状を反映する指標値(形状指標値)を計算し、所定の形態で出力するものである。なお、以下の説明においては、説明を具体的にするため、診断対象が心臓の左室である場合を例とする。しかしながら、本形状指標値計算機能は、心臓の左室に限定されず、右心房、左心房、右心室、さらには、血管(頸動脈等)、肝腫瘍、乳腺腫瘍等についても適用可能である。
まず、被検体の左心室を少なくとも含む被走査領域(二次元領域又は三次元領域)として、少なくとも一心拍分以上の所定期間に亘る時系列の超音波データ(以下、「時系列超音波データ群」と呼ぶ。)が取得される(ステップS1)。
次に、移動ベクトル処理ユニット19は、取得された所定期間に亘る時系列超音波データ群を構成する1心拍以上の各時相に対応する超音波データのうち、所定の時相における超音波データにおいてユーザからの指示等に基づいて関心領域内の心筋部位を抽出し、抽出した局所的な心筋部位を二次元的又は三次元的なパターンマッチング処理により時間的に追跡するスペックルトラッキング処理を実行することで、時空間的な移動ベクトル情報を演算する(ステップS2)。
次に、指標値計算ユニット38は、各時相における長軸長L(t)、短軸径D(t)を推定する(ステップS3)。長軸長L(t)、短軸径D(t)は、それぞれ以下のように定義することができる。
被走査領域が二次元領域である場合には、所定の時相(初期時相)において、心尖画像の両弁輪を結ぶ直線の中点と心尖位置との距離であるとする。また、被走査領域が三次元領域である場合には、弁輪部位の短軸C曲面の重心と心尖位置とを結ぶ距離であるとする。ここで、心尖位置とは、拡張末期(ED)では、両弁輪を結ぶ直線の中点から最も遠い輪郭上の位置との距離であるとし、他の時相については、拡張末期(ED)と同じく両弁輪を結ぶ直線の中点から最も遠い輪郭上の位置とするか、或いは拡張末期での心尖点を追跡した位置であるとする。また、被走査領域が二次元領域、三次元領域のいずれの場合についても、弁輪部の点の位置は、輪郭の弁輪部位の平均的な位置を意味する。
被走査領域が二次元領域である場合には、長軸において予め指定されたレベル(例えば、弁輪から1/3位置のレベル、或いは図3に示すような各レベル等)において長軸に対する垂線を引き、輪郭と交差する二点を結んだ距離とする。或いは、長軸上の各レベルにおいて長軸に対する垂線を引き、輪郭と交差する二点を結んだ距離の最大値とする。
(b)本手法は、短軸C曲面の境界線上の各点毎に固有の半径R(h,d,t)(或いは2倍とした直径D(h,d,t))を取得するものである。すなわち、図6に示す様に、重心位置Gと境界面上の各点P(h,d,t)を結ぶ距離をその点での半径R(h,d,t)と定義し、以下の式(2)によって各時相における位置毎の短軸径D(t)を計算する。
(c)本手法は、短軸C曲面の境界線上の各点毎に固有の直径D(h,d,t)を取得するものである。すなわち、図7に示す様に、各時相における境界面上の各点P(h,d,t)毎に、短軸C曲面内で最も遠い位置との距離を計算し、各位置毎の短軸径D(t)と定義する。
指標値計算ユニット38は、ステップS3において計算された長軸長L(t)、短軸径D(t)を用いて、各時相における心臓の形状指標値を計算する(ステップS4)。形状指標値としては、長軸長L(t)、短軸径D(t)、例えばA=L/2、B=D/2とした場合、離心率=(A2−B2)1/2/A、扁平率=(A−B)/A、楕円率=B/A等を採用することができる。
取得された指標値は、表示ユニット23のモニターにおいて所定の形態で表示(出力)される(ステップS5)。指標値の表示形態は、種々のものを採用できる。例えば、各時相に対応するMPR画像と共に、指標値を数値として表示する、或いは、拡張末期における指標値と収縮末期における指標値との差分値、拡張末期における指標値と収縮末期における指標値との比、指標値の一心周期内時間変化曲線のうちの少なくとも一つを含む形状情報を生成し表示するようにしてもよい。
左心室や左心房および右心房の形状評価の場合には、形状が回転楕円体に近いため、円形近似による上記(a)の手法でも形状評価が可能である。一方、形状が複雑な右心室の場合には、各々の長軸のレベル(h)における短軸C面内にて、(b)や(c)の例を用いることで、D(h)に関する長径α(h)と短径β(h)といった局所的短軸径を定義し、詳細な形状情報を評価するのが好適である。
上記実施形態においては、例えば一心拍内の各時相に対応する(全時相における)画像データを用いてトラッキング処理を実行し、各時相における関心領域内の組織の位置情報を取得して、上記形状指標値計算機能を実行した。しかしながら、必要に応じて、所望の時相(例えば、拡張末期、収縮末期等)や所望の期間(拡張期、収縮期)等の限定的な時相に対応する画像データを用いてトラッキング処理を実行し、全時相における関心領域内の組織の位置情報を取得して、所望の時相や期間に対応する形状指標を取得するようにしてもよい。
Claims (15)
- 周期的に変動する組織領域につき、少なくとも一周期以上の期間に亘って超音波走査を実行し、前記期間の各時相に対応する複数の画像データを取得するデータ取得ユニットと、
前記複数の画像データの少なくとも一部を用いたトラッキング処理を実行することで、前記期間の少なくとも1つの時相における前記組織領域の関心領域の位置情報を取得する位置情報取得ユニットと、
前記期間内の少なくとも一つの時相における前記関心領域の位置情報を用いて、前記少なくとも一つの時相における前記関心領域内の組織の長軸長及び短軸径を用いて定義される定量値を、前記関心領域内の組織の形状を示す指標値として計算する指標値計算ユニットと、
前記少なくとも一つの時相における前記指標値及び複数の時相における前記指標値に基づく形状情報のうちの少なくとも一方を出力する出力ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記期間内の少なくとも一つの時相における前記関心領域の位置情報を用いて、前記少なくとも一つの時相における前記関心領域内の組織の運動情報を計算する運動情報計算ユニットをさらに具備し、
前記出力ユニットは、前記少なくとも一つの時相における前記指標値と前記運動情報とを同時に出力すること、
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記組織領域は心臓であり、
前記位置情報取得ユニットは、少なくとも拡張末期時相及び収縮末期における前記組織領域の関心領域の位置情報を取得し、
前記指標値計算ユニットは、少なくとも拡張末期時相及び収縮末期における前記指標値を計算すること、
を特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。 - 前記位置情報取得ユニットは、前記期間内の拡張末期と拡張末期とにおける前記組織領域の関心領域の位置情報を、前記トラッキング処理を実行することで取得し、
前記指標値計算ユニットは、拡張末期における指標値と収縮末期における指標値との差分値、拡張末期における指標値と収縮末期における指標値との比のうちいずれかを少なくとも含む前記形状情報を生成すること、
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。 - 前記位置情報取得ユニットは、前記期間の各時相に対応する前記複数の画像データを用いたトラッキング処理を実行することで、前記期間の各時相における前記組織領域の関心領域の位置情報を取得し、
前記指標値計算ユニットは、前記期間に亘る指標値の時間変化曲線を含む前記形状情報を生成すること、
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。 - 前記指標値計算ユニットは、前記組織領域を心臓とした場合に、心臓の4つの房室のいずれかの部位における平均的な弁輪部位の位置と尖部の位置とを用いて、前記長軸長を計算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。
- 前記指標値計算ユニットは、前記組織領域を心臓とした場合に、前記長軸上の所定の位置における心臓の短軸方向の径の代表値を用いて、前記短軸径を計算することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記指標値計算ユニットは、前記長軸上の所定の位置、又は前記代表値の最大値を得る位置において得られる局所短軸径の統計情報を用いて、前記短軸径を計算することを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記指標値計算ユニットは、前記統計情報として、前記局所短軸径の最大値、最小値、標準偏差のうち少なくとも一つを含む前記統計情報を用いて、前記短軸径を計算することを特徴とする請求項8記載の超音波診断装置。
- 前記指標値計算ユニットは、前記短軸の方向に設定される曲面又は平面の面積を基準として、前記短軸径を計算することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記指標値計算ユニットは、前記短軸の方向に設定される曲面又は平面の重心位置と輪郭上の各点との間の距離を用いて、前記短軸径を計算することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記指標値計算ユニットは、前記短軸の方向に設定される曲面又は平面の輪郭上の各点につき、当該輪郭上の最も遠い点との距離を用いて、前記短軸径を計算することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記出力ユニットは、前記短軸径の計算に基準とされる位置に関する情報を前記指標値と共に出力することを特徴とする請求項1乃至12のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 周期的に変動する組織領域につき少なくとも一周期以上の期間に亘って超音波走査を実行して得られた、前記期間の各時相に対応する複数の画像データを記憶する記憶ユニットと、
前記期間の各時相に対応する複数の画像データの少なくとも一部を用いてトラッキング処理を実行し、前記期間の少なくとも1つの時相における前記組織領域の関心領域の位置情報を取得する位置情報取得ユニットと、
前記期間内の少なくとも一つの時相における前記関心領域の位置情報を用いて、前記少なくとも一つの時相における前記関心領域内の組織の長軸長及び短軸径を用いて定義される定量値を、前記関心領域内の組織の形状を示す指標値として計算する指標値計算ユニットと、
前記少なくとも一つの時相における前記指標値及び複数の時相における前記指標値に基づく形状情報のうちの少なくとも一方を出力する出力ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波画像処理装置。 - コンピュータに、
周期的に変動する組織領域につき少なくとも一周期以上の期間に亘って超音波走査を実行して得られた、前記期間の各時相に対応する複数の画像データの少なくとも一部を用いて、トラッキング処理を実行させ、前記期間の少なくとも1つの時相における前記組織領域の関心領域の位置情報を取得させる位置情報取得機能と、
前記期間内の少なくとも一つの時相における前記関心領域の位置情報を用いて、前記少なくとも一つの時相における前記関心領域内の組織の長軸長及び短軸径を用いて定義される定量値を、前記関心領域内の組織の形状を示す指標値として計算させる指標値計算機能と、
前記少なくとも一つの時相における前記指標値及び複数の時相における前記指標値に基づく形状情報のうちの少なくとも一方を出力させる出力機能と、
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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