JP5959880B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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その際、前記ヒストグラム作成部において、血流データの信号強度に基づく血流量、及び血流速度のばらつきに基づいた血流速度分散のいずれか一方もしくは双方を用いて前記ヒストグラムを補正し、前記ドプラ波形画像作成部において、前記ヒストグラム作成部で補正されたヒストグラムに基づいて前記ドプラ波形の画像を作成することも可能である。
この場合、前記サンプルゲートは、前記血流像データ設定抽出部によるデータの抽出領域となる関心領域、もしくは、前記関心領域と該関心領域における血流のドプラシフトの計測方向を指し示す軸から構成し、設定されたサンプルゲートとして、少なくとも前記関心領域を前記断層像上に表示させればよい。
そして、前記直交する断層像上で複数のサンプルゲートを異なる位置に設定し、これらのサンプルゲートにおけるドプラ波形をそれぞれ作成するとともに、作成されたこれらのドプラ波形の画像を同時に表示させることができる。
また、少なくとも1つの前記ドプラ波形を、少なくとも1つの前記断層像、もしくは前記関心領域における三次元画像と同時に表示させても構わない。
また、断層像座標変換部23は、ある時相に含まれる走査位置の断層像三次元データに対し、三次元座標変換を行い、任意断面における断層像を作成する。
また、血流像座標変換部33は、ある時相に含まれる走査位置の血流像三次元データに対し、三次元座標変換を行い、任意断面における血流像を作成する。
血流像データ設定抽出部41の前段となる血流像三次元データ記憶部31には、二次元血流像データを被検体10に対する走査位置、時相ごとに並べて生成された血流像三次元データ、換言すれば、走査面に交差する方向に移動して得られる複数の二次元血流像データを三次元的な1つの組とした血流像のデータが時系列に並べて記憶されている。
ボリュームサンプルゲートを設定する際、表示器9には、三次元座標変換後の画像、具体的には、レンダリング部24で作成された三次元断層像と三次元血流像、あるいは断層像座標変換部23で作成された断層像と血流像座標変換部33で作成された血流像を画像合成部25で重畳させた画像を、断面画像(被検体10の断層像)として表示させる。図4には、Y−Z空間における被検体10の断層像401と、これと直交するX−Y空間における被検体10の断層像402の2つの面上において設定されたボリュームサンプルゲートの一例を示す。なお、この場合、X−Y空間における断層像402は超音波信号の走査面と平行な面、Y−Z空間における断層像401はこれと直交する面として定義している。
これら2つの関心領域403,404は同じ深度(Y方向距離)を共有し、Y−Z空間におけるボリュームサンプルゲートの交点(関心領域403と軸405の交点)407,408は、X−Y空間におけるボリュームサンプルゲートの交点(関心領域404と軸406の交点)409,410と空間上で一致している。したがって、例えば、Y−Z空間における交点407を移動した場合、X−Y空間における交点409も連動して移動する。
また、Y−Z空間の断層像401及びX−Y空間の断層像402は、その画像データ計測中の任意の時間、位置などの前記設定条件に応じて表示させることができるため、ボリュームサンプルゲートをかかる画像データ計測中の任意の時間、位置に応じて精度よく三次元的に設定することができる。
例えば、Y−Z空間における所定の断層像と、これと直交するX−Y空間における複数のスライスライン上の各断層像のそれぞれの面上で所望の領域を1つずつ設定することで、ボリュームサンプルゲートを一意に決定することができる。
なお、Y−Z空間における断層像とX−Y空間における断層像は、それぞれ少なくとも1つずつ表示されていればよく、その数は特に限定されない。
血流情報補間部42は、設定される擬似ドプラ波形の表示時間に従って(図2のS204)、時間的な内挿処理を行い、擬似ドプラ波形の更新時間間隔と同じ時間間隔の血流像三次元データを生成する(同図のS205)。なお、擬似ドプラ波形の表示時間の設定は、超音波診断装置1の操作者が指定した時間となるように制御部3や血流情報補間部42などで行えばよいが、制御部3や血流情報補間部42などが表示時間を自動的に指定して設定を行っても構わない。
なお、設定される擬似ドプラ波形の表示時間によっては、血流情報補間部42では補間処理を行わない。例えば、設定される擬似ドプラ波形の表示時間よりも、血流速度三次元データ301,302,303,304が短い時間間隔で連続している場合などは、補間処理を行わなくともよい。また、補間処理の実施有無を選択可能とし、後者が選択された場合は補間処理を行わないようにすることも想定可能である。
なお、関心領域501のデータ生成時には、空間的な内挿処理も行うことが可能であり、血流速度三次元データ(関心領域内データ)の密度に対し、あらかじめ設定された割合、あるいはあらかじめ設定されたデータ点数になるように密度を高めた血流速度三次元データ(関心領域内データ)を生成することも可能である。かかる割合やデータ点数の設定は、超音波診断装置1の操作者が指定した値となるように制御部3や血流情報補間部42などで行えばよいが、制御部3や血流情報補間部42などが値を自動的に指定して設定を行っても構わない。
この場合、ヒストグラム601は、横軸方向に血流速度(V)をとり、縦軸方向にその速度に対応するボクセル数をとって作成されている。なお、横軸方向には、中心点を原点とし、この原点を境に一方側(図6においては右側)へ超音波探触子2に向かって近づく血球から生じる速度成分が正値として配され、他方側(同図においては左側)へ超音波探触子2から遠ざかる血球から生じる速度成分が負値として配されている。
また、ヒストグラム602は、ヒストグラム601の縦軸方向のボクセル数に対応し、その数が多くなるに従って輝度を高くする一方で、少なくなるに従って輝度を低くしてボクセル数の変化を輝度変化に変換して作成されている。なお、このような輝度変換ではなく、色相などによりボクセル数の変化を変換させてもよい。
加えて、本実施形態においては、ヒルベルト変換部45を設けており、擬似ドプラ波形701を表示器9に表示させるとともに、音声として出力することも可能としている。この場合、ヒルベルト変換部45は、ドプラ波形画像作成部44で作成した擬似ドプラ波形701をヒルベルト変換し、変換後の音声データを音声出力部11より出力する。
これにより、検査後読影や遠隔読影による解析精度のより一層の向上を図ることが可能となる。
また、これらのマークで対応付けられた3組のボリュームサンプルゲートに基づいて作成された3つの擬似ドプラ波形1009,1010,1011が同時に表示されている。その際、各擬似ドプラ波形1009,1010,1011に「○」、「△」、「☆」のマークが添えられており、3組のボリュームサンプルゲートとの対応関係が明確にされている。
また、図9に示す表示態様のように、擬似ドプラ波形上にスライドバーを表示させ、任意の時相における画像群のボリュームサンプルゲートに基づいた擬似ドプラ波形や異なる時相の画像群を表示させることも可能である。
図11には、本発明の第2実施形態に係る超音波診断装置1のブロック図を示す。図11に示すように、本実施形態は、上述した第1実施形態と基本的な構成を共通させているが、擬似ドプラ波形構成部40における血流像データ設定抽出部41のデータ転送元が血流像ボクセルデータ作成部32である点、換言すれば、関心領域内のデータを作成するための抽出元のデータが血流像ボクセルデータ作成部32によって作成された三次元の血流像ボクセルデータである点が相違している。なお、本実施形態において、血流像ボクセルデータ作成部32は、ある時相に含まれる所望の走査位置の血流像三次元データに対し、三次元座標変換を行うことで、直交する血流像ボクセルデータ(三次元の血流像ボクセルデータ)を作成するとともに、これを記憶することが可能な構成となっており、作成した血流像ボクセルデータ及び記憶した血流像ボクセルデータのいずれであっても、血流像データ設定抽出部41へ転送可能に構成されている。
これら2つのボリュームサンプルゲート(すなわち、関心領域1303と関心領域1304)は同じ深度(Y方向距離)を共有し、その高さ(図13における上下方向の距離)は連動して変化する。
したがって、これらの血流量フレームデータ及び血流速度分散フレームデータによれば、血流速度と同時に計算される血流データの信号強度に基づく血流量(血流パワーとも称される)と、血流速度のばらつきに基づいた血流速度分散を用いて血流速度のヒストグラムを補正し、補正後のヒストグラムに基づいて擬似ドプラ波形を作成することも可能である。
まず、血流量を用いたヒストグラムの補正から説明する。
上述した第1実施形態及び第2実施形態では、ヒストグラム作成部43において、横軸方向に血流速度をとり、その速度に対応するボクセル数を縦軸方向にとることでヒストグラム(図6に示すヒストグラム601)を作成している。
しかしながら、実際には、関心領域内の血流像三次元データにおけるボクセルの位置により血流データの信号強度が異なるため、ボクセル数を均等に累算して縦軸方向の大きさを決定するのではなく、1ボクセルあたりの血流量に応じた大きさを縦軸方向に累算する。したがって、かかるヒストグラムに基づいて擬似ドプラ波形を作成することで、その波形強度を、体積(ボクセル数)ではなく血流データの信号強度に基づいて作成することができ、より高精度な擬似ドプラ波形を作成することが可能となる。
これに対し、血流量を用いて補正する場合、血流速度に対応するボクセル数ではなく、血流量(信号強度)を縦軸方向に加算する。そして、これを関心領域内の血流像三次元データのボクセルすべてに対して実施する。この結果、縦軸方向には1ボクセルあたりの血流量(信号強度)に応じた大きさが累算されることになる。これにより、血流像三次元データの血流量に基づいた高精度な擬似ドプラ波形を作成することができる。なお、擬似ドプラ波形は、ヒストグラム作成部43でこのような補正を加えたヒストグラム、及び該ヒストグラムの縦軸方向の血流量(信号強度)を輝度で表した一次元のヒストグラムを作成し、ドプラ波形画像作成部44で該一次元のヒストグラムを縦軸方向に補正後の血流速度、横軸方向に時間をとるように並べて配置して作成すればよい。
関心領域内の血流像三次元データにおける1ボクセル内には、実際は複数の血流速度成分が存在する。この複数の血流速度成分は、血流速度分散として血流速度とともに推定しているため、血流速度を速度の中心として血流分散に基づいた確率密度関数を用いて周辺の血流速度成分を算定し、縦軸方向に累算する。したがって、かかるヒストグラムに基づいて擬似ドプラ波形を作成することで、その波形分布を、体積(ボクセル数)ではなく血流データから得られる詳細な速度成分に基づいて作成することができ、より高精度な擬似ドプラ波形を作成することが可能となる。
これに対し、血流速度分散を用いて補正する場合、確率密度関数に基づいて周辺の速度成分を算定する。例えば、血流速度をμ、血流速度分散をσとした場合、血流速度μの周辺の血流速度νの強度F(ν)は、一般的な一次元正規分布に基づくと、下記の式で算定される。
F(ν)=1/(sqrt(2π)・σ)・exp(-(ν-μ)・(ν-μ)/(2・σ・σ)) …(1)
したがって、血流速度μの周辺の血流速度νの強度F(ν)は、血流速度分散σを用いて算定することができ、ヒストグラムの横軸方向における血流速度μに対して縦軸方向に1を加算するとともに、周辺の血流速度νにおける強度F(ν)を加算する。そして、これを関心領域内の血流像三次元データのボクセルすべてに対して実施する。この結果、縦軸方向には血流分散に基づいて周辺の血流速度νの強度F(ν)に応じた大きさが累算されることになる。これにより、血流像三次元データの血流速度分散に基づいた高精度な擬似ドプラ波形を作成することができる。なお、擬似ドプラ波形は、ヒストグラム作成部43でこのような補正を加えたヒストグラム、及び該ヒストグラムの縦軸方向の周辺血流速度の強度(血流速度分散)を輝度で表した一次元のヒストグラムを作成し、ドプラ波形画像作成部44で該一次元のヒストグラムを縦軸方向に補正後の血流速度、横軸方向に時間をとるように並べて配置して作成すればよい。
この場合、関心領域内の血流像三次元データの血流速度μのボクセルにおける血流量がρ、血流速度分散がσであるとすれば、血流速度μの周辺の血流速度νの強度は上式(1)を用いてρ・F(ν)として求められる。
したがって、1つのボクセルについて、血流速度と血流量から中心のドプラ強度を算定し、ヒストグラムの横軸方向にとられるすべての速度成分を分散と血流量から算定し、関心領域内の血流像三次元データのボクセルすべてに対して累算を行うことで、さらに高精度な擬似ドプラ波形を作成することができる。
したがって、擬似ドプラ波形の検査後読影や遠隔読影を行う場合のデータ解析精度の向上を図ることができる。特に、週単位で大きく変化する胎児の心臓構造のように同一データの再取得が現実的に難しい場合や、現在の病態に至るまでの経過を遡って解析する場合、あるいは治療や教育の際に過去の症例を多面的に解析する場合などにおいて、そのデータ解析精度を格段に向上させることが可能となる。
ここでは、上記で説明した超音波診断装置と異なる構成要件のみ説明する。血流像三次元データ記憶部31に置き換えて、被検体のボリューム組織速度データを記憶する組織速度三次元データ記憶部(図示しない。)を備え、擬似ドプラ波形構成部40は、組織速度三次元データ記憶部に記憶されたボリューム組織速度データからサンプルゲート内のデータを抽出し、サンプルゲート内のデータに含まれる組織速度データに基づいて、ドプラ波形の画像を作成する。
擬似ドプラ波形構成部40は、組織速度三次元データ記憶部に記憶されたボリューム組織速度データに基づく組織速度ボクセルデータを作成して記憶する組織速度ボクセルデータ作成部(図示しない。)と、組織速度像ボクセルデータ作成部に記憶された組織速度ボクセルデータからサンプルゲート内のデータを抽出する組織速度データ設定抽出部(図示しない。)と、該組織速度データ設定抽出部で抽出されたデータに含まれる血流像データに基づいて、ヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、ヒストグラムに基づいてドプラ波形の画像を作成するドプラ波形画像作成部44とを備える。
10 被検体
31 血流像三次元データ記憶部
40 擬似ドプラ波形構成部
41 血流像データ設定抽出部
43 ヒストグラム作成部
44 ドプラ波形画像作成部
Claims (8)
- 被検体のボリューム血流像データを記憶する血流像三次元データ記憶部と、
前記血流像三次元データ記憶部に記憶された前記ボリューム血流像データに基づく血流像ボクセルデータを作成して記憶する血流像ボクセルデータ作成部と、
前記血流像ボクセルデータ作成部に記憶された前記血流像ボクセルデータからサンプルゲート内のデータを抽出する血流像データ設定抽出部と、
前記血流像データ設定抽出部で抽出されたデータに含まれる血流像データに基づいて、ヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
前記ヒストグラムに基づいてドプラ波形の画像を作成するドプラ波形画像作成部と、
を備え、
前記ヒストグラム作成部は、前記血流像データ設定抽出部で抽出されたデータに含まれる血流像データに基づいて、血流速度に対応するボクセル数をカウントするとともに、カウントしたボクセル数を輝度で表したヒストグラムを作成し、
前記ドプラ波形画像作成部は、前記ヒストグラム作成部で作成されたヒストグラムを時系列に並べ、縦軸方向もしくは横軸方向の一方を血流速度、他方を時間として前記ドプラ波形の画像を作成することを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体のボリューム血流像データを記憶する血流像三次元データ記憶部と、
前記血流像三次元データ記憶部に記憶された前記ボリューム血流像データに基づく血流像ボクセルデータを作成して記憶する血流像ボクセルデータ作成部と、
前記血流像ボクセルデータ作成部に記憶された前記血流像ボクセルデータからサンプルゲート内のデータを抽出する血流像データ設定抽出部と、
前記血流像データ設定抽出部で抽出されたデータに含まれる血流像データに基づいて、ヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
前記ヒストグラムに基づいてドプラ波形の画像を作成するドプラ波形画像作成部と、
超音波探触子を駆動する超音波信号を送信するとともに、前記超音波探触子により受信された前記被検体内からの反射エコー信号を受信する送受信部と、
前記送受信部を制御して血流像データを含む超音波像データを取得する送受信制御部と、
前記送受信部により受信された前記血流像データに対応する反射エコー信号に基づいて、二次元血流像データを構成する二次元血流像構成部とを備え、
前記血流像三次元データ記憶部は、前記二次元血流像構成部により構成された複数の二次元血流像データからなるボリューム血流像データを時系列に記憶し、
前記ヒストグラム作成部は、前記血流像データ設定抽出部で抽出されたデータに含まれる血流像データに基づいて、血流速度に対応するボクセル数をカウントするとともに、カウントしたボクセル数を輝度で表したヒストグラムを作成し、
前記ドプラ波形画像作成部は、前記ヒストグラム作成部で作成されたヒストグラムを時系列に並べ、縦軸方向もしくは横軸方向の一方を血流速度、他方を時間として前記ドプラ波形の画像を作成することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記ヒストグラム作成部は、血流データの信号強度に基づく血流量、及び血流速度のばらつきに基づいた血流速度分散のいずれか一方もしくは双方を用いて前記ヒストグラムを補正し、
前記ドプラ波形画像作成部は、前記ヒストグラム作成部で補正されたヒストグラムに基づいて前記ドプラ波形の画像を作成することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。 - 前記血流像データ設定抽出部で抽出されたデータに対し、前記ドプラ波形画像作成部で作成されるドプラ波形の更新時間間隔と同じ時間間隔の血流像データを生成する補間処理を行う血流情報補間部を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記サンプルゲートは、前記二次元血流像データに基づく直交する断層像上で設定されることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記サンプルゲートは、前記血流像データ設定抽出部によるデータの抽出領域となる関心領域、もしくは、前記関心領域と該関心領域における血流のドプラシフトの計測方向を指し示す軸から構成され、設定されたサンプルゲートとして、少なくとも前記関心領域が前記断層像上に表示されることを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。
- 前記直交する断層像上で複数のサンプルゲートを異なる位置に設定し、これらのサンプルゲートにおけるドプラ波形をそれぞれ作成するとともに、作成されたこれらのドプラ波形の画像を同時に表示させることを特徴とする請求項5又は6に記載の超音波診断装置。
- 少なくとも1つの前記ドプラ波形を、少なくとも1つの前記断層像、もしくは前記関心領域における三次元画像と同時に表示させることを特徴とする請求項6又は7に記載の超音波診断装置。
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