JP6199677B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、被検体の注目部位を診断する超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing a site of interest of a subject.
超音波診断装置は、生体等の被検体内における組織等の注目部位の診断に利用されており、特に、胎児の診断において極めて重要な装置となっている。こうした事情から、超音波診断装置による胎児の診断に関する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、胎児の心臓について、心筋の各部位における動きの時間差を計測することができる画期的な技術が提案されている。
The ultrasonic diagnostic apparatus is used for diagnosing a site of interest such as a tissue in a subject such as a living body, and is an extremely important apparatus particularly for fetal diagnosis. Under these circumstances, various techniques relating to fetal diagnosis using an ultrasonic diagnostic apparatus have been proposed. For example,
ところが、例えば妊娠第10週程度までの早期の胎児については、胎児そのものが未だ小さく、その心臓も非常に小さいために、超音波診断装置による心臓の診断が極めて難しい。例えば、超音波診断装置のMモード計測やドプラ計測において、極めて小さい心臓にカーソル等を設定することが困難であり、また、カーソル等を設定することができたとしても、母体の呼吸などに伴って胎児が全体的に動いて、カーソル等が心臓からずれてしまい、心拍情報等に関する測定の精度を維持することが難しい。 However, for example, an early fetus until about the 10th week of gestation is still very small and the heart is very small, making it very difficult to diagnose the heart with an ultrasonic diagnostic apparatus. For example, in M-mode measurement or Doppler measurement of an ultrasonic diagnostic apparatus, it is difficult to set a cursor or the like on a very small heart, and even if the cursor or the like can be set, it is accompanied by maternal breathing or the like. As a result, the fetus moves as a whole and the cursor and the like are displaced from the heart, and it is difficult to maintain the accuracy of measurement relating to heartbeat information and the like.
そのため、超音波診断装置において、例えば胎児の心臓に係る診断の精度を高める改良技術が望まれていた。 Therefore, there has been a demand for an improved technique for improving the accuracy of diagnosis related to the fetal heart, for example, in an ultrasonic diagnostic apparatus.
本発明は、上述した背景技術に鑑みて成されたものであり、その目的は、被検体の注目部位(例えば胎児の心臓)に係る診断の精度を高める装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object of the present invention is to provide an apparatus that improves the accuracy of diagnosis related to a region of interest (for example, a fetal heart) of a subject.
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、被検体を含む診断領域を対象として超音波を送受するプローブと、プローブを制御して診断領域から超音波の受信信号を得る送受信部と、受信信号に基づいて得られる診断領域の画像データ内において、被検体の注目部位を避けつつ当該注目部位の外側部位を含むように第1参照領域を設定し、当該注目部位を含むように第2参照領域を設定する参照領域設定部と、第1参照領域内の画像データに基づいて、複数の時相に亘って前記画像データ内において移動する被検体をトラッキングするトラッキング処理部と、前記トラッキングの結果に基づいて、複数の時相に亘って前記画像データ内において移動する被検体に追従するように第2参照領域を移動させる移動処理部と、複数の時相に亘って移動する第2参照領域内の画像データに基づいて、前記注目部位の運動を反映した診断波形を形成する診断波形処理部とを有することを特徴とする。 An ultrasonic diagnostic apparatus suitable for the above object includes a probe that transmits and receives an ultrasonic wave for a diagnostic region including a subject, a transmission and reception unit that controls the probe to obtain an ultrasonic reception signal from the diagnostic region, and a received signal In the image data of the diagnostic region obtained based on the first reference region, the first reference region is set so as to include the outer region of the target region while avoiding the target region of the subject, and the second reference region so as to include the target region A reference region setting unit for setting the object, a tracking processing unit for tracking a subject that moves in the image data over a plurality of time phases based on the image data in the first reference region, and a result of the tracking And a movement processing unit that moves the second reference region so as to follow the subject moving in the image data over a plurality of time phases, and a movement processing unit that moves over the plurality of time phases. Based on the image data of the second reference area which is characterized by having a diagnostic waveform processing section which forms a diagnostic waveform reflecting the movement of the target site.
上記構成において、被検体の具体例は生体であり注目部位の具体例は組織である。例えば、被検体の注目部位として好適な具体例には、胎児の心臓が含まれる。また、診断領域の画像データとして好適な具体例は、二次元のBモード画像(断層画像)の画像データであるが、カラードプラ画像や三次元画像の画像データであってもよい。また、参照領域(第1参照領域と第2参照領域)の形状については様々な態様が可能であり、例えば、二次元の画像データであれば二次元形状(矩形、その他の多角形、円形、楕円形等)の参照領域が利用され、三次元の画像データであれば三次元形状の参照領域が利用される。第2参照領域は、例えば注目部位に応じた大きさとされ、注目部位の少なくとも一部を含むように設定され、好適には、注目部位の全体を含むように設定されることが望ましい。第1参照領域は、被検体に対して、注目部位を避けつつ注目部位の外側部位を含むように設定される。なお、第1参照領域と第2参照領域は、互いに重ならないように設定されてもよいし、互いに一部が重なるように設定されてもよい。 In the above configuration, a specific example of the subject is a living body, and a specific example of the region of interest is a tissue. For example, a fetal heart is included as a specific example suitable as a site of interest of a subject. Further, a specific example suitable as image data of the diagnostic region is image data of a two-dimensional B-mode image (tomographic image), but may be image data of a color Doppler image or a three-dimensional image. Moreover, various modes are possible for the shape of the reference region (the first reference region and the second reference region). For example, if the image data is two-dimensional, a two-dimensional shape (rectangle, other polygons, a circle, An elliptical reference area is used, and if it is three-dimensional image data, a three-dimensional reference area is used. For example, the second reference region is sized according to the site of interest, and is set to include at least a part of the site of interest, and is preferably set to include the entire site of interest. The first reference region is set to the subject so as to include an outer part of the target part while avoiding the target part. The first reference area and the second reference area may be set so as not to overlap each other, or may be set so as to partially overlap each other.
上記構成によれば、例えば被検体が移動する場合においても、第1参照領域を用いて被検体をトラッキングし、そのトラッキングの結果に基づいて被検体に追従するように第2参照領域を移動させるため、第2参照領域が注目部位に追従するように移動され、第2参照領域内の画像データに基づいて得られる診断波形の信頼性が高まり、診断波形に基づいた診断の精度が高められる。 According to the above configuration, for example, even when the subject moves, the subject is tracked using the first reference region, and the second reference region is moved so as to follow the subject based on the tracking result. Therefore, the second reference region is moved so as to follow the attention site, the reliability of the diagnostic waveform obtained based on the image data in the second reference region is increased, and the accuracy of diagnosis based on the diagnostic waveform is increased.
望ましい具体例において、前記診断波形処理部は、複数の時相に亘って周期的に変化する診断波形内において、バイアス成分の時間的な変動を抑制して診断波形を整形した整形波形を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the diagnostic waveform processing unit forms a shaped waveform obtained by shaping a diagnostic waveform by suppressing temporal fluctuations of a bias component in a diagnostic waveform that periodically changes over a plurality of time phases. It is characterized by that.
望ましい具体例において、前記診断波形処理部は、複数の時相に亘って診断波形内に現れる複数の極値について、各極値の時相を維持しつつ複数の極値の大きさを揃えることにより前記整形波形を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the diagnostic waveform processing unit aligns the sizes of a plurality of extreme values while maintaining the time phase of each extreme value for a plurality of extreme values appearing in the diagnostic waveform over a plurality of time phases. To form the shaped waveform.
望ましい具体例において、前記診断波形処理部は、複数の時相に亘って診断波形内において、互いに隣接する極大値と極小値の間に現れる複数の中間値について、各中間値の時相を維持しつつ複数の中間値の大きさを揃えることにより前記整形波形を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the diagnostic waveform processing unit maintains a time phase of each intermediate value for a plurality of intermediate values appearing between a maximum value and a minimum value adjacent to each other in the diagnostic waveform over a plurality of time phases. However, the shaped waveform is formed by aligning the sizes of a plurality of intermediate values.
望ましい具体例において、前記診断波形処理部は、周期的に変化する前記診断波形に基づいて、当該診断波形内において複数の時相に亘って変動する周期についての安定性を評価し、その評価結果に応じた表示態様を形成する、ことを特徴とする。 In a desirable specific example, the diagnostic waveform processing unit evaluates the stability of a period that varies over a plurality of time phases in the diagnostic waveform based on the periodically changing diagnostic waveform, and the evaluation result The display mode according to the above is formed.
望ましい具体例において、前記診断波形処理部は、前記診断波形内において周期の安定した期間を示す表示態様を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred specific example, the diagnostic waveform processing unit forms a display mode indicating a period with a stable period in the diagnostic waveform.
望ましい具体例において、前記参照領域設定部は、前記画像データ内において、胎児の心臓を含むように第2参照領域を設定し、第2参照領域を取り囲むように第1参照領域を設定する、ことを特徴とする。例えば、第2参照領域の全周囲を完全に包み込むように第1参照領域が設定されてもよいし、一部を開口させて第2参照領域を取り囲む第1参照領域が設定されてもよい。また、第1参照領域を複数の部分領域からなるセットで構成し、それら複数の部分領域が第2参照領域の周囲に配置されてもよい。 In a preferred embodiment, the reference area setting unit sets a second reference area so as to include a fetal heart in the image data, and sets the first reference area so as to surround the second reference area. It is characterized by. For example, the first reference area may be set so as to completely enclose the entire periphery of the second reference area, or the first reference area surrounding the second reference area by opening a part thereof may be set. Further, the first reference area may be configured by a set including a plurality of partial areas, and the plurality of partial areas may be arranged around the second reference area.
本発明により、被検体の注目部位に係る診断の精度を高める装置が提供される。例えば本発明の好適な態様によれば、被検体が移動する場合においても、第1参照領域を用いて被検体をトラッキングし、そのトラッキングの結果に基づいて被検体に追従するように第2参照領域を移動させるため、第2参照領域が注目部位に追従するように移動され、第2参照領域内の画像データに基づいて得られる診断波形の信頼性が高まり、診断波形に基づいた診断の精度が高められる。 According to the present invention, an apparatus for improving the accuracy of diagnosis related to a region of interest of a subject is provided. For example, according to a preferred aspect of the present invention, even when the subject moves, the second reference is made so that the subject is tracked using the first reference region and the subject is followed based on the tracking result. Since the region is moved, the second reference region is moved so as to follow the region of interest, the reliability of the diagnostic waveform obtained based on the image data in the second reference region is increased, and the accuracy of diagnosis based on the diagnostic waveform is increased. Is increased.
図1は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。プローブ10は、胎児を含む診断領域に超音波を送波し、その診断領域から反射される超音波を受波する。プローブ10は、超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部12によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が診断領域から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部12へ出力され、送受信部12が受信ビームを形成する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The
送受信部12は、プローブ10が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力することにより、超音波の送信ビームを形成してその送信ビームを走査する。また、送受信部12は、プローブ10が備える複数の振動素子の各々から得られる受信信号に対して整相加算処理などを施すことにより、走査される送信ビームに対応した受信ビームを形成し、受信ビームに沿って得られるエコーデータ(受信信号)を出力する。つまり、送受信部12は、送信ビームフォーマと受信ビームフォーマの機能を備えている。
The transmission /
超音波画像形成部20は、複数の時相に亘って得られるエコーデータ(受信信号)に基づいて、胎児を含んだ診断領域に関する複数の時相に亘る超音波画像の画像データを形成する。超音波画像形成部20は、例えば、胎児を映し出した断層画像(Bモード画像)の画像データを各フレームごとに(各時相ごとに)複数フレームに亘って形成する。超音波画像形成部20において形成された断層画像の画像データは、各フレームごとに次々に参照領域設定部30に出力される。また、超音波画像形成部20において形成された画像データは、表示画像形成部80に出力されて、その画像データに対応した断層画像が表示部82に表示される。
The ultrasound
参照領域設定部30は、超音波画像形成部20において形成された断層画像の画像データ内に参照領域を設定する。参照領域設定部30は、胎児の身体に対して身体参照領域を設定し、胎児の心臓に対して心臓参照領域を設定する。参照領域設定部30は、例えば、操作デバイス40を介して入力されるユーザ操作に応じて、身体参照領域と心臓参照領域を設定する。ユーザは、例えば、表示部82に映し出される断層画像を見ながら、所望の位置に身体参照領域と心臓参照領域が設定されるように、操作デバイス40を操作する。なお、参照領域設定部30が断層画像内の画像状態を解析して、胎児の身体に身体参照領域を設定し、胎児の心臓に心臓参照領域を設定してもよい。
The reference
参照領域設定部30により断層画像の画像データ内に身体参照領域と心臓参照領域が設定されると、トラッキング処理部50は、身体参照領域内の画像データに基づいて、複数の時相に亘って断層画像の画像データ内において移動する胎児をトラッキングする。そして、移動処理部60は、トラッキング処理部50におけるトラッキング結果に基づいて、複数の時相に亘って断層画像の画像データ内において移動する胎児に追従するように心臓参照領域を移動させる。これにより、胎児の心臓に対して設定された心臓参照領域が、移動する胎児の心臓に追従するように制御される。
When the body reference region and the heart reference region are set in the image data of the tomographic image by the reference
心拍波形処理部70は、複数の時相に亘って移動する心臓参照領域内の画像データに基づいて、胎児の心臓の周期的な運動、つまり心拍を反映した心拍波形を形成し、その心拍波形のデータを表示画像形成部80に出力する。
The heartbeat
表示画像形成部80は、超音波画像形成部20から得られる断層画像の画像データと、心拍波形処理部70から得られる心拍波形のデータに基づいて、断層画像と心拍波形の表示画像を形成する。表示画像形成部80において形成された表示画像は表示部82に表示される。
The display
なお、図1に示した構成のうち、送受信部12、超音波画像形成部20、参照領域設定部30、トラッキング処理部50、移動処理部60、心拍波形処理部70、表示画像形成部80は、それぞれ、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェアを利用して実現することができ、操作デバイス40は、例えば、マウス、トラックボール、キーボード、タッチパネル、その他のスイッチ類などのうちの少なくとも一部で実現することができる。また、表示部82の好適な具体例は液晶ディスプレイ等であるがこれに限定されない。
In the configuration illustrated in FIG. 1, the transmission /
図1の超音波診断装置の全体構成は以上のとおりである。次に、図1の超音波診断装置により実現される機能等について詳述する。なお、図1に示した構成(部分)については以下の説明において図1の符号を利用する。 The overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 is as described above. Next, functions and the like realized by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 will be described in detail. In addition, about the structure (part) shown in FIG. 1, the code | symbol of FIG. 1 is utilized in the following description.
図2は、身体参照領域31と心臓参照領域32の具体例を示す図である。断層画像(Bモード画像)22には、母体(子宮)内の胎児が映し出されており、母体内において胎児は羊水に取り囲まれている。
FIG. 2 is a diagram illustrating specific examples of the
身体参照領域31は、第1参照領域の好適な具体例であり、胎児の身体に関する全体的な動きを解析するために利用される。そのため、身体参照領域31は、胎児の身体の動きが検出され易い箇所に設定されることが望ましい。具体的には、例えば、胎児と羊水の境界が含まれるように、ユーザが身体参照領域31の位置を指定する。また、参照領域設定部30が、例えば二値化処理等の画像解析処理により胎児と羊水の境界を判定し、身体参照領域31の設定位置を決定してもよい。なお、胎児の身体の動きが検出され易い他の箇所を含むように身体参照領域31が設定されてもよい。
The
心臓参照領域32は、第2参照領域の好適な具体例であり、胎児の心臓に関する運動を解析するために利用される。そのため、心臓参照領域32は、胎児の心臓の運動が検出され易い箇所に設定されることが望ましい。具体的には、例えば、比較的高い輝度となる胎児の心臓部分が全体的に含まれるように、ユーザが心臓参照領域32の位置を指定する。また、参照領域設定部30が、例えば二値化処理等の画像解析処理により、比較的高い輝度となる胎児の心臓部分を判定して、心臓参照領域32の設定位置を決定してもよい。なお、胎児の心臓の運動が検出できる限りにおいて、心臓の一部分のみを含むように心臓参照領域32が設定されてもよい。
The
図2に示す具体例においては、身体参照領域31と心臓参照領域32は共に矩形状であるが、これらの参照領域はその他の多角形や円形や楕円形であってもよい。また、図2に示す具体例のように、心臓参照領域32は胎児の心臓の大きさに合わせて比較的小さく、身体参照領域31は胎児の身体の大きさに合わせて、心臓参照領域32よりも大きいことが望ましい。
In the specific example shown in FIG. 2, the
また、身体参照領域31は、胎児の心臓を避けるように設定される。なお、身体参照領域31は、心臓を含まないように設定されることが望ましいものの、胎児の身体の動きを検出できる限りにおいて、心臓の一部を含むように設定されてもよい。心臓参照領域32が心臓に対して設定されるため、身体参照領域32は、心臓参照領域32に対応する領域が刳り抜かれた形状で、心臓参照領域32を取り囲むように設定されることが望ましい。なお、身体参照領域31と心臓参照領域32が互いに部分的に重なってもよい。また、心臓参照領域32の位置のみがユーザによって指定され、その心臓参照領域32を取り囲むように参照領域設定部30が身体参照領域31を設定してもよい。
The
図3は、図1の超音波診断装置による処理の具体例を示す図である。まず、超音波が送受されて胎児を含む診断領域に関する断層画像の画像データが得られると、参照領域設定部30により断層画像の画像データ内に参照領域が設定される(S301)。例えば、基準となるフレームの断層画像内において、身体参照領域31と心臓参照領域32が設定される(図2参照)。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of processing by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. First, when image data of a tomographic image relating to a diagnostic region including a fetus is obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, a reference region is set in the image data of the tomographic image by the reference region setting unit 30 (S301). For example, the
続いて、処理対象となる複数フレームに亘る断層画像の画像データが各フレームごとに取得される(S302)。例えば、参照領域が設定された断層画像(基準となるフレーム)以降のフレームの断層画像の画像データが、各フレームごとに次々にトラッキング処理部50と移動処理部60に送られる。
Subsequently, image data of tomographic images over a plurality of frames to be processed is acquired for each frame (S302). For example, image data of tomographic images of frames after the tomographic image (reference frame) in which the reference region is set is sent to the
トラッキング処理部50は、基準となるフレームの断層画像内に設定された身体参照領域31(図2)をテンプレートとし、処理対象となるフレームの断層画像内において、テンプレート内の画像データに最も類似する(相関の高い)画像部分を探索し、テンプレートの移動位置とするマッチング処理を実行する。そして、処理対象となる複数フレームの断層画像内において、次々にテンプレートの移動位置を探索してトラッキングする(S303)。
The
トラッキング処理部50は、複数フレームに亘って身体参照領域31をテンプレートとしたトラッキング処理を実行し、各フレームごとに身体参照領域31の移動位置を算出する。例えば、基準となるフレームの断層画像内における身体参照領域31の位置から、処理対象となるフレームにおける身体参照領域31の移動位置までの移動ベクトルを、各フレームごとに算出する。なお、互いに時相的に近接するフレーム間のマッチング処理により、当該フレーム間における身体参照領域31の移動ベクトルが算出されてもよい。
The
移動処理部60は、次々に送られてくる複数フレームに亘る断層画像の画像データ内において、身体参照領域31の移動距離と同じ距離だけ心臓参照領域32を移動させる。つまり、各フレームごとに算出される身体参照領域31の移動ベクトルと同じベクトル量だけ心臓参照領域32を移動させる。これにより、身体参照領域31の移動に追従するように、つまり、移動する胎児の心臓に追従するように心臓参照領域32が移動する(S304)。
The
心拍波形処理部70は、移動する心臓参照領域32内における画像データに基づいて、複数フレームに亘って周期的に変化する心拍波形を形成する(S305)。心拍波形が形成されると、その心拍波形を含んだ表示画像が表示部82に表示される(S306)。そして、処理対象となる全てのフレームに関する処理が終了したか否かが確認され(S307)、全てのフレームに関する処理が終了するまで、S302からS306の処理が繰り返される。
The heartbeat
図4は、心拍波形の具体例を示す図である。心拍波形処理部70は、各フレームごとに心臓参照領域32(図2)内の画像データに基づいて波形値を算出し、複数のフレームに亘って波形値を繋ぎ合わせた心拍波形72を形成する。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a heartbeat waveform. The heartbeat
波形値の好適な具体例は、心臓参照領域32内における複数の画素に関する画素値の平均値である。画像データ内における胎児の心臓は、全体的に画素値(輝度値)を心拍に応じて周期的に変化させている。心臓参照領域32は、移動する胎児の心臓に追従するように制御されており、従って、心臓参照領域32内における全体的な画素値の変化、例えば画素値の平均値は、心拍に応じて周期的に変化する。そこで、心拍波形処理部70は、各フレームごとに、波形値として画素値の平均値を算出して心拍波形72を形成する。
A preferable specific example of the waveform value is an average value of pixel values related to a plurality of pixels in the
なお、各フレームの心臓参照領域32内における画素値の平均値と、基準フレームの心臓参照領域32内における画素値の平均値と、の差分を波形値として心拍波形72を形成してもよい。また、波形値として、各フレームごとに、心臓参照領域32内の画像データに基づいて例えば基準フレームとの間の相関値等が算出されてもよい。相関値としては、例えばSSD(Sum of Square Difference:差の二乗和)やSAD(Sum of Absolute Difference:差の絶対値の和)などが好適であるものの他の演算式が利用されてもよい。
The
図5は、心拍波形72の表示例を示す図である。図5には、表示画像形成部80により形成されて表示部82に表示される表示画像の具体例が示されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating a display example of the
図5<A>は、断層画像(Bモード画像)22と心拍波形72を上下に並べて配置した表示画像を示しており、図5<B>は、心拍波形72と断層画像22を左右に並べて配置した表示画像を示している。なお、例えば、心拍波形72の近傍に平均心拍数(BPM)が数値で表示されてもよい。
FIG. 5 <A> shows a display image in which the tomographic image (B-mode image) 22 and the
図5<C>は、断層画像22と心拍数波形74を上下に並べて配置した表示画像を示している。心拍数波形74は、複数の時相に亘って心拍数の変化を示した波形であり、例えば、各時相ごとに、波形の高さにより、その時相における心拍数(例えばその時相の近傍における平均の心拍数)を示した波形である。
FIG. 5 <C> shows a display image in which the
図5<D>は、断層画像22と心拍波形72と心拍数波形74を含んだ表示画像を示している。心拍波形72と心拍数波形74は、互いに時相を揃えて(同期させて)表示されることが望ましい。
FIG. 5 <D> shows a display image including the
図6から図9は、心拍波形72の整形処理を説明するための図である。画素の平均値や相関値を波形値として心拍波形72を形成すると、時間とともに変動するバイアス成分が含まれる傾向にある。そこで、心拍波形処理部70は、複数の時相に亘って周期的に変化する心拍波形72内において、バイアス成分の時間的な変動を抑制し、心拍波形72を整形した整形波形73を形成する。そして、心拍波形72に代えて又は心拍波形72と共に整形波形73が表示部82に表示される。
6 to 9 are diagrams for explaining the
図6は、心拍波形72の極値を利用した整形処理の具体例を示す図である。心拍波形処理部70は、複数の時相に亘って心拍波形72内に現れる複数の極値について、各極値の時相を維持しつつ複数の極値の大きさを揃えることにより、整形波形73を形成する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the shaping process using the extreme value of the
心拍波形処理部70は、まず、複数フレームに亘る心拍波形72内に含まれる複数の極大点(ピーク点)を検出し、複数の極大点の中から任意の極大点を基準点(基準ピーク)とする。そして、基準点の波形値を基準値(例えば1.0p)とし、他の複数の極大点における波形値を基準値に基づいて規格化する。つまり、基準値に対する相対的な大きさにより、他の複数の極大点における波形値を算出する。図6には、心拍波形72に含まれる複数の極大点の規格化された波形値(0.5p,0.9p,0.9p,1.0p,・・・)が示されている。
The heartbeat
次に、心拍波形処理部70は、基準値と複数の極大点の規格化された波形値との比率に関する逆数を算出し、複数の極大点に対応した複数の逆数を時相方向に沿って線で結んだ重み係数を形成する。図6には、複数の極大点に対応した複数の逆数(1.0/0.5,1.0/0.9,1.0/0.9,1.0/1.0,・・・)を折れ線で繋いだ重み係数が図示されている。なお、折れ線を平滑化した曲線状の重み係数が形成されてもよい。
Next, the heartbeat
そして、心拍波形処理部70は、心拍波形72に重み係数を乗算して整形波形73を形成する。つまり、心拍波形72の各時相の波形値に、その時相に対応した重み係数が乗算されて、その時相に対応した整形波形値が算出され、複数の時相に対応した複数の整形波形値を繋ぎ合わせて整形波形73が形成される。
Then, the heartbeat
こうして形成された整形波形73は、複数の極大点の波形値(極大値)の大きさが揃えられており、心拍波形72に含まれていたバイアス成分の時間的な変動が抑制され、望ましくは、その変動が完全に除去される。
The shaped
なお、複数の極大点に代えて、複数の極小点の大きさを揃えることにより整形波形73が形成されてもよい。また、極大点と極小点の間の中間点を揃えて整形波形73が形成されてもよい。
Instead of the plurality of maximum points, the shaped
図7は、心拍波形72の中間値を利用した整形処理の具体例を示す図である。心拍波形処理部70は、複数の時相に亘って心拍波形72内において、互いに隣接する極大値と極小値の間に現れる複数の中間値について、各中間値の時相を維持しつつ複数の中間値の大きさを揃えることにより、整形波形73を形成する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of the shaping process using the intermediate value of the
心拍波形処理部70は、まず、複数フレームに亘る心拍波形72内に含まれる複数の極大点(ピーク点)と複数の極小点(谷点)を検出し、互いに隣接する極大点と極小点の中間点(波形値の中間点または時相の中間点)を設定し、複数の中間点の中から任意の中間点を基準点とする。
The heartbeat
そして、心拍波形処理部70は、基準点の波形値を基準値(例えば1.0p)とし、他の複数の中間点における波形値が基準値に揃うように心拍波形72を整形して、整形波形73を形成する。なお、図6の場合と同様に、重み係数を利用して、図7の整形波形73が形成されてもよい。
Then, the heartbeat
図8は、心拍波形72の極大値と極小値を揃える整形処理の具体例を示す図である。心拍波形処理部70は、複数の時相に亘って心拍波形72内に現れる複数の極値について、各極値の時相を維持しつつ複数の極値の大きさを揃えることにより、整形波形73を形成する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific example of shaping processing for aligning the maximum value and the minimum value of the
心拍波形処理部70は、まず、複数フレームに亘る心拍波形72内に含まれる複数の極大点(ピーク点)と複数の極小点(谷点)を検出する。さらに、心拍波形処理部70は、各極大点の時相を維持しつつ複数の極大点を一定の大きさに揃え、各極小点の時相を維持しつつ複数の極小点を一定の大きさ(極大点よりも小さい)に揃える。そして、心拍波形処理部70は、大きさが揃えられた複数の極大点と複数の極小点を、例えばスプライン等の曲線で繋いで整形波形73を形成する。
The heartbeat
図9は心拍波形72の極大値と極小値を揃える整形処理の他の具体例を示す図である。心拍波形処理部70は、まず、複数フレームに亘る心拍波形72内に含まれる複数の極大点(ピーク点)と複数の極小点(谷点)を検出し、互いに隣接する極大点と極小点との間に区間を設定する。図9には、設定された区間の具体例として、極大点H(1)から極小点L(1)までの区間1と、極小点L(1)から極大点H(2)までの区間2が図示されている。
FIG. 9 is a diagram showing another specific example of shaping processing for aligning the maximum value and the minimum value of the
そして、心拍波形処理部70は、各区間ごとに、次式に基づいて整形波形値を算出して整形波形73を形成する。
[数1] 整形波形値={(グラフ高さ)/(極大値−極小値)}×(波形値−極小値)
上式において、「グラフ高さ」は整形波形73の極小値から極大値までの高さであり、区間1の「極大値」と「極小値」は、それぞれ、H(1)とL(1)であり、区間2における「極大値」と「極小値」は、それぞれ、H(2)とL(1)である。また、「波形値」は、心拍波形72における各時相(フレーム番号i)の波形値Diff(i)である。
Then, the heartbeat
[Formula 1] Shaped waveform value = {(graph height) / (maximum value−minimum value)} × (waveform value−minimum value)
In the above equation, “graph height” is the height from the minimum value to the maximum value of the shaped
図10は、整形波形73の表示例を示す図である。図10には、表示画像形成部80により形成されて表示部82に表示される表示画像の具体例が示されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a display example of the shaped
図10<A>は、断層画像(Bモード画像)22と整形波形73を上下に並べて配置した表示画像を示している。例えば、整形波形73の近傍に平均心拍数(BPM)が数値で表示されてもよい。さらに、整形波形73に含まれる複数の極大点(ピーク)の位置を示す線分状のマークが表示されてもよい。
FIG. 10 <A> shows a display image in which the tomographic image (B-mode image) 22 and the shaped
なお、複数の極大点(ピーク)の位置を示すマークは線分状に限らず、例えば、図10<B>に示す点状のマークや、図10<C>に示す矢印状のマークが表示されてもよい。また、複数の極大点に代えて又は複数の極大点と共に、複数の極小点の位置を示すマークが表示されてもよい。 Note that marks indicating the positions of a plurality of local maximum points (peaks) are not limited to line segments, and for example, dot-like marks shown in FIG. 10 <B> and arrow-like marks shown in FIG. 10 <C> are displayed. May be. Further, a mark indicating the position of a plurality of minimum points may be displayed instead of or together with the plurality of maximum points.
図11から図13は、心拍数または心拍周期についての安定性の評価に係る機能を説明するための図である。超音波画像を利用した胎児の心拍数または心拍周期の計測では、心拍運動を安定的に計測できる区間と安定的に計測できない区間が発生する場合がある。そこで、心拍波形処理部70は、心拍波形72または整形波形73内において、周期の安定した期間を判定し、例えば周期の安定した期間を示す表示態様を形成する。
FIG. 11 to FIG. 13 are diagrams for explaining functions related to the evaluation of the stability with respect to the heart rate or the heart cycle. In the measurement of the fetal heart rate or heartbeat cycle using an ultrasound image, there may be a section in which heartbeat movement can be stably measured and a section in which stable heartbeat movement cannot be measured. Therefore, the heartbeat
図11は、周期の安定した期間の判定処理を説明するための図である。心拍波形処理部70は、心拍波形72または整形波形73内おいて、例えば、互いに隣接する2つの極大点の期間、又は、互いに隣接する2つの極小点の期間に基づいて、心拍周期を算出する。そして、N個の極大値または極小値を含むNサンプル長のゲート期間内で得られるN個の心拍周期についての分散値を算出する。
FIG. 11 is a diagram for explaining a determination process in a period with a stable cycle. In the
心拍波形処理部70は、Nサンプル長のゲート期間を例えば1フレームずつ移動させながら、1フレームごとに心拍周期の分散値を算出し、分散値が閾値よりも小さいゲート期間を、周期の安定した期間であると判定する。そして、心拍波形72または整形波形73内において、周期の安定した期間とそれ以外の期間とを、例えば互いに異なる表示態様とする。
The heartbeat
図11には、心拍波形72または整形波形73内において、心拍周期の安定した期間の波形部分を実線とし、心拍周期の不安定な期間の波形部分を破線とした、表示態様の具体例が示されている。
FIG. 11 shows a specific example of a display mode in which the waveform portion of the
図12は、心拍波形72または整形波形73内の安定期間の表示例を示す図である。図12には、表示画像形成部80により形成されて表示部82に表示される表示画像の具体例が示されている。図12<A>〜<C>は、各々、断層画像(Bモード画像)22と心拍波形72または整形波形73を上下に並べて配置した表示画像を示している。
FIG. 12 is a diagram illustrating a display example of a stable period in the
図12<A>は、心拍波形72または整形波形73内において、安定期間とそれ以外の期間を、色または輝度の相違により識別した表示態様を示している。また、図12<B>は、安定期間の例えば極値にマーカを形成して、それ以外の期間を識別した表示態様を示している。
FIG. 12 <A> shows a display mode in which a stable period and other periods are identified by a difference in color or brightness in the
そして、図12<C>は、例えばリアルタイム計測時において、心拍波形72または整形波形73が安定して得られている時に、例えばハート形状のマーカを点滅または点灯する表示態様を示している。また、マーカの点滅または点灯に合わせて効果音を発生させてもよい。
FIG. 12 <C> shows a display mode in which, for example, a heart-shaped marker blinks or lights up when the
なお、不安定な期間が例えば予め設定されて設定値を超える場合に、再計測をユーザ(検査者)に促すメッセージ等が表示されてもよい。また、安定した期間のみの波形を利用して心拍数や心拍周期を算出するようにしてもよい。また、ある期間内に得られる複数の心拍数または心拍周期のうち、上位(大きな値)と下位(小さな値)のいくつかを除いた残りの平均値を、安定した心拍数または心拍周期として表示してもよい。 For example, when the unstable period is set in advance and exceeds a set value, a message or the like that prompts the user (inspector) to perform re-measurement may be displayed. Alternatively, the heart rate and the heart cycle may be calculated using a waveform only during a stable period. In addition, among the multiple heart rate or heart rate cycle obtained within a certain period, the remaining average value excluding some of the upper (large value) and lower (small value) is displayed as a stable heart rate or heart rate cycle. May be.
図13は、計測結果の他の表示例を示す図である。図13には、表示画像形成部80により形成されて表示部82に表示される表示画像の具体例が示されている。図13<A>〜<D>は、各々、断層画像(Bモード画像)22と心拍波形72または整形波形73を上下に並べて配置した表示画像を示している。
FIG. 13 is a diagram illustrating another display example of the measurement result. FIG. 13 shows a specific example of a display image formed by the display
図13<A>は、平均心拍数(BPM)と心拍数のバラつきを数値で表した表示態様を示している。バラつきは、例えば、図11を利用して説明した分散値から算出される。なお、ガウス分布を仮定した場合の分散値や標準偏差等を数値で表示してもよい。図13<B>は、心拍数の平均値(ave)に加えて、心拍数の最大値(max)や心拍数の最小値(min)を数値で表した表示態様を示している。 FIG. 13 <A> shows a display mode in which the average heart rate (BPM) and the variation in heart rate are represented by numerical values. For example, the variation is calculated from the variance value described with reference to FIG. Note that a variance value, a standard deviation, or the like when a Gaussian distribution is assumed may be displayed as a numerical value. FIG. 13 <B> shows a display mode in which the maximum value (max) of the heart rate and the minimum value (min) of the heart rate are represented by numerical values in addition to the average value (ave) of the heart rate.
そして、図13<C>は、心拍波形72または整形波形73の近傍に、各時相における心拍数を数値で表した表示態様を示しており、さらに、図13<D>に示すように、安定した期間とそれ以外の期間において心拍数の数値の色や輝度を異ならせてもよい。また、頻脈、徐脈、正常領域で波形や数値の表示態様(色や輝度)を異ならせてもよいし、一般に胎児の週数によって心拍数が変わるため、週数の入力値に基づいて、頻脈や徐脈などを判定する機能が実現されてもよい。
FIG. 13 <C> shows a display mode in which the heart rate in each time phase is represented by a numerical value in the vicinity of the
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.
10 プローブ、12 送受信部、20 超音波画像形成部、30 参照領域設定部、50 トラッキング処理部、60 移動処理部、70 心拍波形処理部、80 表示画像形成部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
プローブを制御して診断領域から超音波の受信信号を得る送受信部と、
受信信号に基づいて得られる診断領域の画像データ内において、被検体の注目部位を避けつつ当該注目部位の外側部位を含むように第1参照領域を設定し、当該注目部位を含むように第2参照領域を設定する参照領域設定部と、
第1参照領域内の画像データに基づいて、複数の時相に亘って前記画像データ内において移動する被検体をトラッキングするトラッキング処理部と、
前記トラッキングの結果に基づいて、複数の時相に亘って前記画像データ内において移動する被検体に追従するように第2参照領域を移動させる移動処理部と、
複数の時相に亘って移動する第2参照領域内の画像データに基づいて、前記注目部位の運動を反映した診断波形を形成する診断波形処理部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 A probe that transmits and receives ultrasound for a diagnostic region including a subject;
A transmission / reception unit for controlling the probe to obtain an ultrasonic reception signal from the diagnostic region;
In the image data of the diagnostic region obtained based on the received signal, the first reference region is set so as to include the outer portion of the target site while avoiding the target site of the subject, and the second reference is set so as to include the target site. A reference area setting unit for setting a reference area;
A tracking processing unit for tracking a subject moving in the image data over a plurality of time phases based on the image data in the first reference region;
A movement processing unit that moves the second reference region so as to follow the subject moving in the image data over a plurality of time phases based on the result of the tracking;
A diagnostic waveform processing unit that forms a diagnostic waveform that reflects the motion of the region of interest based on image data in a second reference region that moves over a plurality of time phases;
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記診断波形処理部は、複数の時相に亘って周期的に変化する診断波形内において、バイアス成分の時間的な変動を抑制して診断波形を整形した整形波形を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
In the diagnostic waveform that periodically changes over a plurality of time phases, the diagnostic waveform processing unit forms a shaped waveform in which the diagnostic waveform is shaped by suppressing temporal variation of the bias component.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記診断波形処理部は、複数の時相に亘って診断波形内に現れる複数の極値について、各極値の時相を維持しつつ複数の極値の大きさを揃えることにより前記整形波形を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The diagnostic waveform processing unit, for a plurality of extreme values appearing in the diagnostic waveform over a plurality of time phases, aligns the magnitudes of the plurality of extreme values while maintaining the time phases of the respective extreme values, thereby shaping the shaped waveform. Form,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記診断波形処理部は、複数の時相に亘って診断波形内において、互いに隣接する極大値と極小値の間に現れる複数の中間値について、各中間値の時相を維持しつつ複数の中間値の大きさを揃えることにより前記整形波形を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The diagnostic waveform processing unit is configured to maintain a plurality of intermediate values while maintaining a time phase of each intermediate value for a plurality of intermediate values appearing between a maximum value and a minimum value adjacent to each other in a diagnostic waveform over a plurality of time phases. Forming the shaped waveform by aligning the magnitudes of the values;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記診断波形処理部は、周期的に変化する前記診断波形に基づいて、当該診断波形内において複数の時相に亘って変動する周期についての安定性を評価し、その評価結果に応じた表示態様を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The diagnostic waveform processing unit evaluates the stability of a period that fluctuates over a plurality of time phases in the diagnostic waveform based on the diagnostic waveform that periodically changes, and a display mode according to the evaluation result Forming,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記診断波形処理部は、前記診断波形内において周期の安定した期間を示す表示態様を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5,
The diagnostic waveform processing unit forms a display mode indicating a period with a stable period in the diagnostic waveform;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記参照領域設定部は、前記画像データ内において、胎児の心臓を含むように第2参照領域を設定し、第2参照領域を取り囲むように第1参照領域を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The reference area setting unit sets a second reference area so as to include a fetal heart in the image data, and sets the first reference area so as to surround the second reference area;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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