JP6286926B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus, image processing method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、組織構造を画像化するBモードと血流を画像化するドプラモードを使って超音波診断を行う超音波診断装置及び方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and method for performing an ultrasonic diagnosis using a B mode for imaging a tissue structure and a Doppler mode for imaging a blood flow.

超音波診断装置は、心臓、腹部、胎児などの診断、観察に古くから用いられてきた。近年超音波診断装置の分解能が向上し、体表面に近い部位の観察も可能となってきた。それに伴い、整形領域でも超音波診断装置が用いられるようになり、骨、腱、筋肉等の観察や、リウマチ診断における関節部分の炎症の評価などが、超音波診断装置を用いて行われている。   Ultrasound diagnostic apparatuses have long been used for diagnosis and observation of the heart, abdomen, fetus, and the like. In recent years, the resolution of an ultrasonic diagnostic apparatus has improved, and it has become possible to observe a region close to the body surface. Along with this, ultrasonic diagnostic devices are also used in the shaping region, and observation of bones, tendons, muscles, etc., and evaluation of inflammation of joints in rheumatic diagnosis are performed using ultrasonic diagnostic devices. .

リウマチの炎症の評価は、Bモード画像やドプラモード画像を用いて行う(非特許文献1)。具体的には、Bモード画像を用いて関節腔の厚さ、骨びらんと関節液貯留の有無を観察し、ドプラモード画像を用いて新生血管の有無を観察する。しかしながら、検査すべき関節数が多いこと、ドプラモードでは、モーションノイズが出ないようにゆっくり動かす必要があること、により、検査時間がかかる点が問題になっている。臨床研究レベルでは、検査すべき関節数の削減の検討がなされている。しかしながら、炎症の再燃リスクがあり、現時点では、結論が出ていない。   Rheumatoid inflammation is evaluated using B-mode images and Doppler mode images (Non-Patent Document 1). Specifically, the thickness of the joint cavity, the presence of bone erosion and the presence of joint fluid accumulation are observed using the B-mode image, and the presence or absence of new blood vessels is observed using the Doppler mode image. However, there is a problem in that it takes a long inspection time due to the large number of joints to be inspected and the need to move slowly so as not to generate motion noise in the Doppler mode. At the clinical research level, reduction of the number of joints to be examined is being considered. However, there is a risk of relapse of inflammation and no conclusion has been reached at this time.

このような問題を解決するために、最初に、モーションノイズが出ないBモード画像で炎症の出やすい関節を見つけ、そのような関節に対してのみドプラを使う方法が提案されている。   In order to solve such a problem, a method has been proposed in which a joint which is prone to inflammation is first detected from a B-mode image free from motion noise and Doppler is used only for such a joint.

小池隆夫、「関節リウマチを用いた関節リウマチの新しい診療」、P40−43、メディカルレビュー社、2010年3月10日Takao Koike, “New treatment of rheumatoid arthritis using rheumatoid arthritis”, P40-43, Medical Review, March 10, 2010

しかしながら、Bモード画像の読影は難しく、診断結果が検者に依存しやすい。   However, it is difficult to interpret the B-mode image, and the diagnosis result is likely to depend on the examiner.

本発明の目的は、診断結果の検者依存の低減と、検査時間の短縮を可能とする超音波診断装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can reduce the dependence of diagnostic results on the examiner and shorten the examination time.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波診断装置は、Bモードとドプラモードからなる画像化モードを有し、前記Bモードで得た超音波画像から、関節包、または、関節の骨である所定の部位を探索し、前記所定の部位が存在する場合、前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値として、前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差、又は、
前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、及び前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差を組み合わせた値を算出する画像解析部と、前記特徴値が所定の条件を満たしたか否かを判定する条件判定部と、前記条件を満たしている場合、前記ドプラモードの使用を促す表示をする表示部とを備える。
To achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to one embodiment of the present invention includes an imaging mode consisting of B-mode and Doppler mode, the ultrasound images obtained by the B-mode, joint capsule, or, When a predetermined part that is a bone of a joint is searched and the predetermined part exists, the size of the predetermined part and the luminance of the predetermined part are used as feature values indicating the morphological characteristics of the predetermined part. Value, a fitting error with a predetermined function of the boundary of the predetermined part, or
An image analysis unit that calculates a value combining a size of the predetermined part, a luminance value of the predetermined part, and a fitting function with a predetermined function of a boundary of the predetermined part; and the feature value is a predetermined condition A condition determination unit that determines whether or not the condition is satisfied, and a display unit that displays a message prompting the use of the Doppler mode when the condition is satisfied.

本発明によれば、操作者はドプラモードで確認すべき関節を知ることができる。その判断は診断装置が行うため、診断結果の検者依存性を低減できる。また、操作者はBモード主体に診断を行うことができるため、プローブをゆっくり動かす必要がなく、検査時間の短縮も可能となる。   According to the present invention, the operator can know the joint to be confirmed in the Doppler mode. Since the determination is performed by the diagnostic device, the dependency of the diagnostic result on the examiner can be reduced. Further, since the operator can make a diagnosis mainly in the B mode, it is not necessary to move the probe slowly, and the inspection time can be shortened.

本発明に係る超音波診断装置のブロック図Block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention 動作モード管理部の詳細なブロック図Detailed block diagram of the operation mode manager 異常が無い場合のBモードの表示画面の一例を示した図The figure which showed an example of the display screen of B mode when there is no abnormality 異常が見つかった場合のBモードの表示画面の一例を示した図The figure which showed an example of the display screen of B mode when abnormality is found ドプラモードの表示画面の一例を示した図Figure showing an example of the Doppler mode display screen 異常が見つかった場合のBモードの表示画面の別例を示した図The figure which showed another example of the display screen of B mode when abnormality is found 動作モード管理部が管理する状態遷移図State transition diagram managed by the operation mode manager 動作モード管理部が管理する状態遷移図の別形態を示した図A diagram showing another form of state transition diagram managed by the operation mode manager 動作モード管理部の状態AのフローチャートFlowchart of state A of the operation mode management unit 動作モード管理部の状態BのフローチャートFlowchart of state B of the operation mode management unit 動作モード管理部の状態CのフローチャートFlowchart of state C of the operation mode management unit 異常検出処理のフローチャートFlow chart of abnormality detection process 関節包探索処理を説明した図The figure explaining the joint capsule search processing 骨検出処理を説明した図Diagram explaining the bone detection process 関節包境界検出処理を説明した図The figure explaining joint capsule boundary detection processing 骨びらんの探索処理を説明した図Diagram explaining bone erosion search process 骨びらんの定量化処理を説明した図Illustration explaining the quantification process of bone erosion 異常判定条件の設定画面の一例を示した図A figure showing an example of the setting screen for abnormality determination conditions 感度と異常判定条件の関係を説明した図Diagram explaining the relationship between sensitivity and abnormality judgment conditions

[構成]
最初に本発明の超音波診断装置の構成について説明する。
[Constitution]
First, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described.

図1は、本発明の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention.

図1に示すように、本発明の超音波診断装置は、超音波プローブ1001、超音波送受信部1002、Bモード処理部1003、ドプラモード処理部1004、メモリ1005、画面生成部1006、動作モード管理部1007、表示部1008、操作部1009、から構成される。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes an ultrasonic probe 1001, an ultrasonic transmission / reception unit 1002, a B-mode processing unit 1003, a Doppler mode processing unit 1004, a memory 1005, a screen generation unit 1006, and an operation mode management. A unit 1007, a display unit 1008, and an operation unit 1009.

超音波プローブ1001は、超音波送受信部1002で生成された送信波を体内に送信する。そして、体内で反射された超音波は、超音波プローブ1001で受信される。超音波プローブ1001で受信された超音波は、超音波受信信号として超音波送受信部1002へ出力される。   The ultrasonic probe 1001 transmits the transmission wave generated by the ultrasonic transmission / reception unit 1002 into the body. The ultrasonic wave reflected in the body is received by the ultrasonic probe 1001. The ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 1001 is output to the ultrasonic transmission / reception unit 1002 as an ultrasonic reception signal.

超音波送受信部1002では、動作モード管理部1007より指定される動作モード(Bモード、ドプラモード)で、送受信処理を行う。送信では、電気的な送信波を生成して超音波プローブ1001へ出力する。受信では、超音波プローブ1001より入力された超音波受信信号に対してビームフォーミングを施し、音響線信号としてBモード処理部1003またはドプラモード処理部1004へ出力する。Bモードでは、一音響線に対して1回送受信するのに対して、ドプラモードでは、同一音響線に対して数回送受信する。   The ultrasonic transmission / reception unit 1002 performs transmission / reception processing in the operation mode (B mode, Doppler mode) specified by the operation mode management unit 1007. In transmission, an electrical transmission wave is generated and output to the ultrasonic probe 1001. In reception, beam forming is performed on the ultrasonic reception signal input from the ultrasonic probe 1001 and output to the B-mode processing unit 1003 or the Doppler mode processing unit 1004 as an acoustic line signal. In the B mode, transmission / reception is performed once for one acoustic line, whereas in the Doppler mode, transmission / reception is performed several times for the same acoustic line.

Bモード処理部1003では、超音波送受信部1002より入力された音響線信号に対して、検波、対数圧縮などの処理を施し、Bモード画像を生成する。Bモード処理部1003で生成されたBモード画像はメモリ1005で一時的に記憶される。   The B-mode processing unit 1003 performs processing such as detection and logarithmic compression on the acoustic line signal input from the ultrasonic transmission / reception unit 1002 to generate a B-mode image. The B-mode image generated by the B-mode processing unit 1003 is temporarily stored in the memory 1005.

ドプラモード処理部1004では、超音波送受信部1002から入力された音響線信号に対して自己相関演算を施して、ドプラ成分を抽出し、平均速度や分散、パワー等の血流情報の強度をカラーで表現するドプラモード画像を生成する。生成されたドプラモード画像はメモリ1005で一時的に記憶される。   The Doppler mode processing unit 1004 performs autocorrelation calculation on the acoustic line signal input from the ultrasonic transmission / reception unit 1002, extracts Doppler components, and changes the intensity of blood flow information such as average velocity, dispersion, and power. A Doppler mode image expressed by The generated Doppler mode image is temporarily stored in the memory 1005.

操作部1009は、入力デバイスであり、具体的には、キーボード、トラックボール、タッチパネルに相当する。操作者より入力される情報は、患者名、検査日時、画面の再生・停止、保存、画質調整、動作モードの切り替え、等である。これら入力情報は、メモリ1005に記憶される。   The operation unit 1009 is an input device, and specifically corresponds to a keyboard, a trackball, and a touch panel. Information input by the operator includes a patient name, examination date and time, screen playback / stop, storage, image quality adjustment, operation mode switching, and the like. Such input information is stored in the memory 1005.

画面生成部1006は、メモリ1005に記憶されているBモード画像やドプラモード画像に、検査者名、患者名、時間情報、超音波診断装置の設定情報などを重畳した画面を作成して、表示部1008に表示する。また、動作モード管理部1007からの表示指示に基づいて所定のメッセージを表示する。   The screen generation unit 1006 creates and displays a screen in which the examiner name, patient name, time information, setting information of the ultrasonic diagnostic apparatus, and the like are superimposed on the B-mode image and the Doppler mode image stored in the memory 1005. Part 1008. Further, a predetermined message is displayed based on a display instruction from the operation mode management unit 1007.

動作モード管理部1007は、メモリ1005に記憶されているBモード画像を解析して、異常条件を満たすか否かを判定する。異常有りの場合は、画面生成部1006に対して、ドプラモードを促すメッセージを表示させる。そして、操作者がドプラモードへ切り替えた場合、超音波送受信部1002に対して、ドプラモードの送受信を指示する。   The operation mode management unit 1007 analyzes the B mode image stored in the memory 1005 and determines whether or not an abnormal condition is satisfied. If there is an abnormality, a message prompting the Doppler mode is displayed on the screen generation unit 1006. When the operator switches to the Doppler mode, the ultrasonic transmission / reception unit 1002 is instructed to transmit / receive the Doppler mode.

ここで、超音波プローブ1001、操作部1009、表示部1008は必要に応じて超音波診断装置外の構成としても構わない。以上が、本発明に係る超音波診断装置の全体構成である。   Here, the ultrasonic probe 1001, the operation unit 1009, and the display unit 1008 may be configured outside the ultrasonic diagnostic apparatus as necessary. The above is the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

図2は、動作モード管理部1007の詳細なブロック図である。   FIG. 2 is a detailed block diagram of the operation mode management unit 1007.

動作モード管理部1007は、画像解析部2001、異常判定部2002、状態管理部2003、から構成される。また、当処理に関係する情報として、Bモード画像3002、操作者が入力する異常条件3001、操作情報3003、がある。   The operation mode management unit 1007 includes an image analysis unit 2001, an abnormality determination unit 2002, and a state management unit 2003. Information relating to this processing includes a B-mode image 3002, an abnormal condition 3001 input by the operator, and operation information 3003.

画像解析部2001は、メモリ1005に記憶されているBモード画像3002を入力とする。そして、画像の関節包を探索して、関節包の探索結果と、関節包が有る場合は、関節包の大きさ・輝度・骨びらんの程度を関節包情報として異常判定部2002へ出力する。   The image analysis unit 2001 receives the B mode image 3002 stored in the memory 1005 as an input. Then, the joint capsule of the image is searched, and if there is a joint capsule search result and the joint capsule, the size, brightness, and degree of bone erosion of the joint capsule are output to the abnormality determination unit 2002 as joint capsule information.

異常判定部2002は、画像解析部2001より入力される関節包情報より異常判定評価値を算出し、所定の異常条件を満たしているか否かを判定する。判定結果は、状態管理部2003へ出力される。   The abnormality determination unit 2002 calculates an abnormality determination evaluation value from the joint capsule information input from the image analysis unit 2001, and determines whether or not a predetermined abnormality condition is satisfied. The determination result is output to the state management unit 2003.

状態管理部2003は、異常判定部2002の判定結果と操作情報3003に基づき、動作モードを管理する。動作モードは、超音波送受信部1002へ出力される。異常が検出された場合、画面生成部1006にドプラモードへの切り替えを促すメッセージを表示させる。   The state management unit 2003 manages the operation mode based on the determination result of the abnormality determination unit 2002 and the operation information 3003. The operation mode is output to the ultrasonic transmission / reception unit 1002. When an abnormality is detected, a message that prompts the screen generation unit 1006 to switch to the Doppler mode is displayed.

以上が、動作モード管理部1007の構成である。   The above is the configuration of the operation mode management unit 1007.

[動作]
次に、本発明の超音波診断装置の動作について説明する。
[Operation]
Next, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described.

最初に、操作者は異常条件を設定する。これは、検査の都度、設定するものではなく、装置導入時に設定するものである。   First, the operator sets an abnormal condition. This is not set for each inspection, but is set when the apparatus is introduced.

図7(a)は、異常条件を設定するための画面である。   FIG. 7A is a screen for setting an abnormal condition.

条件項目は画面に示す通り、関節包の大きさ、関節包の輝度、骨びらんの有無、である。リウマチの症状として、関節包が大きい場合、関節包が低輝度の場合、骨びらんが有る場合、進行を疑う。操作者は、異常条件として含めたい条件項目の使用の有無を設定するチェックボックス301をチェックする。更に、各項目の感度(ウェイト)を条件項目の感度を設定するスライドバー302にて入力する。ここで説明した異常条件と各項目の感度の設定方法は一例であり、これに限らない。   As shown on the screen, the condition items are the size of the joint capsule, the brightness of the joint capsule, and the presence or absence of bone erosion. Symptoms of rheumatism are suspected of progression if the joint capsule is large, if the joint capsule is low-intensity, or if there is bone erosion. The operator checks a check box 301 for setting whether or not a condition item to be included as an abnormal condition is used. Further, the sensitivity (weight) of each item is input by the slide bar 302 for setting the sensitivity of the condition item. The method for setting the abnormal condition and the sensitivity of each item described here is an example, and is not limited thereto.

図7(b)は、感度と異常条件の関係を説明した図である。   FIG. 7B is a diagram illustrating the relationship between sensitivity and abnormal conditions.

図7(b)は、条件項目として、関節包の大きさ、関節包の輝度、を選択した一例である。x軸との交点303とy軸との交点304それぞれが、操作者が設定した関節包の大きさに対する感度と関節包の輝度に対する感度に相当する。これら交点を結ぶ直線が異常判定直線305となる。画像解析部2001で計測した関節包の大きさをxと関節包の輝度をy、異常判定直線305の傾きと切片をaとbとすると、[数1]の関係性を満たせば、異常有り、そうでない場合、異常無し、と判定する。   FIG. 7B shows an example in which the size of the joint capsule and the luminance of the joint capsule are selected as the condition items. Each of the intersection 303 with the x-axis and the intersection 304 with the y-axis corresponds to the sensitivity to the size of the joint capsule and the sensitivity to the brightness of the joint capsule set by the operator. A straight line connecting these intersections becomes an abnormality determination straight line 305. If the size of the joint capsule measured by the image analysis unit 2001 is x, the luminance of the joint capsule is y, and the slope and intercept of the abnormality determination line 305 are a and b, there is an abnormality if the relationship of [Equation 1] is satisfied. If not, it is determined that there is no abnormality.

Figure 0006286926
Figure 0006286926

次に、操作者はBモードで関節の観察を始める。   Next, the operator starts observing the joint in the B mode.

最初に、概要を説明する。   First, an outline will be described.

図4(a)は、状態管理部2003が管理する状態(動作モード)遷移図である。   FIG. 4A is a state (operation mode) transition diagram managed by the state management unit 2003.

また、図3(a)〜(c)は、各状態の画面を示す。   Moreover, Fig.3 (a)-(c) shows the screen of each state.

初期状態は、状態Aである。   The initial state is state A.

図3(a)は、状態Aの画面である。101は超音波画像(Bモード画像)、102はBモードボタン、103はドプラモードボタン、104はメッセージ、105は強調された関節包の境界、である。   FIG. 3A is a screen in state A. 101 is an ultrasonic image (B-mode image), 102 is a B-mode button, 103 is a Doppler mode button, 104 is a message, and 105 is an enhanced joint capsule boundary.

状態Aの動作モードは、Bモードである。操作者は、プローブを動かして関節のBモード画像を取得する。そして、異常判定部2002にて異常が検出されると、状態Bへ遷移する。   The operation mode in state A is the B mode. The operator moves the probe to acquire a B-mode image of the joint. When an abnormality is detected by the abnormality determination unit 2002, the state transitions to state B.

図3(b)は、状態Bの画面である。   FIG. 3B is a screen of state B.

状態Bの動作モードは、状態Aと同様、Bモードである。但し、状態Aとは、ドプラモードを促すメッセージ104が表示される点が異なる。この状態で操作者によりドプラモードボタン103が押下されると、状態Cへ遷移する。   The operation mode of the state B is the B mode as in the state A. However, it differs from the state A in that the message 104 for prompting the Doppler mode is displayed. When the operator presses the Doppler mode button 103 in this state, the state transitions to state C.

図3(c)は、状態Cの画面である。   FIG. 3C is a screen in state C.

状態Cの動作モードは、ドプラモードである。炎症が存在すると、血流を示すカラー106が表示される。この状態で操作者によりBモードボタン102が押下されると、状態Aへ戻る。   The operation mode in state C is the Doppler mode. If inflammation is present, a color 106 indicating blood flow is displayed. In this state, when the B mode button 102 is pressed by the operator, the state returns to the state A.

以下、フローチャートを用いて、詳細に説明する。   Hereinafter, it will be described in detail with reference to a flowchart.

最初に、異常検出の動作を説明する。   First, the abnormality detection operation will be described.

図5(d)は、画像解析部2001と異常判定部2002が行う異常検出処理のフローチャートである。   FIG. 5D is a flowchart of the abnormality detection process performed by the image analysis unit 2001 and the abnormality determination unit 2002.

図6(a)〜(d)は、画像解析部2001が行うBモード画像の解析処理を説明した図である。   FIGS. 6A to 6D are diagrams illustrating the B-mode image analysis processing performed by the image analysis unit 2001. FIG.

最初に、ステップS3001にて、画像解析部2001は、Bモード画像中から関節を探索する。   First, in step S3001, the image analysis unit 2001 searches for a joint from the B-mode image.

図6(a)は、関節を探す処理を説明した図である。   FIG. 6A illustrates a process for searching for a joint.

201はBモード画像、202は関節検出窓、203は関節検出窓202のスキャンライン、204はBモード画像201を縮小したBモード画像、である。   201 is a B-mode image, 202 is a joint detection window, 203 is a scan line of the joint detection window 202, and 204 is a B-mode image obtained by reducing the B-mode image 201.

画像解析部2001は、関節検出窓202毎に関節パタンらしさを示す関節パタン評価値を算出して、評価値が最大となる位置を探索する。評価値は、関節パタンのテンプレートとのマッチング値(誤差値、相関値、等)でも良いし、関節パタンと非関節パタンの学習データから機械学習(SVM、Adaboost、等)により得られる識別関数でも良い。   The image analysis unit 2001 calculates a joint pattern evaluation value indicating the likelihood of a joint pattern for each joint detection window 202, and searches for a position where the evaluation value is maximized. The evaluation value may be a matching value (an error value, a correlation value, etc.) with a joint pattern template, or may be an identification function obtained by machine learning (SVM, Adaboost, etc.) from learning data of a joint pattern and a non-joint pattern. good.

探索範囲は、図6(a)のようにBモード画像201全体であり、矢印203で示すようにスキャンする。また、様々な大きさの関節を検出できるように、Bモード画像201が縮小されたBモード画像204を作成し、同様にスキャンする。   The search range is the entire B-mode image 201 as shown in FIG. 6A and is scanned as indicated by an arrow 203. Further, a B-mode image 204 in which the B-mode image 201 is reduced so as to detect joints of various sizes is created and similarly scanned.

そして、画面内の関節パタン評価値の最大値と閾値を比較して、閾値以下の場合は、「関節無し」を異常判定部2002へ出力する。それを受けて、ステップS3005にて、異常判定部2002は、「異常無し」を状態管理部2003へ出力する。   Then, the maximum value of the joint pattern evaluation value in the screen is compared with a threshold value, and if it is equal to or less than the threshold value, “no joint” is output to the abnormality determination unit 2002. In response, in step S3005, abnormality determination unit 2002 outputs “no abnormality” to state management unit 2003.

一方、「関節有り」の場合、ステップS3002にて、画像解析部2001は、骨・関節包を検出する。   On the other hand, if “joint is present”, in step S3002, the image analysis unit 2001 detects a bone / joint capsule.

本ステップでは、最初に、骨を検出する。   In this step, first, a bone is detected.

図6(b)は、骨を検出する処理を説明した図である。   FIG. 6B is a diagram illustrating a process for detecting a bone.

205は関節検出窓202の垂直中心位置、206は骨、である。   Reference numeral 205 denotes a vertical center position of the joint detection window 202, and 206 denotes a bone.

探索範囲は、関節検出窓202の垂直中心位置205から下方である(図中矢印方向)。目標の境界は、骨の高輝度の領域を検出する、または、動的輪郭モデル(SNAKES、等)を用いて、エッジの強さと境界の滑らかさに基づいて検出する。   The search range is below the vertical center position 205 of the joint detection window 202 (in the direction of the arrow in the figure). The target boundary is detected based on the strength of the edge and the smoothness of the boundary by detecting a high-intensity region of the bone or using an active contour model (SNAKES, etc.).

次に、関節包の境界を検出する。   Next, the boundary of the joint capsule is detected.

図6(c)は、関節包の境界を検出する処理を説明した図である。   FIG. 6C illustrates a process for detecting the boundary of the joint capsule.

207は関節包の境界である。   Reference numeral 207 denotes a joint capsule boundary.

探索範囲は、検出した骨206から上方である(図中矢印方向)。目標の境界は、骨と同様、動的輪郭モデルを用いて、エッジの強さと境界の滑らかさに基づいて検出する。   The search range is above the detected bone 206 (in the direction of the arrow in the figure). The target boundary is detected based on the strength of the edge and the smoothness of the boundary by using an active contour model in the same manner as the bone.

次に、ステップS3003にて、画像解析部2001は、関節包の大きさ、関節包の輝度、骨びらんの程度、を数値化する。   Next, in step S3003, the image analysis unit 2001 quantifies the size of the joint capsule, the brightness of the joint capsule, and the degree of bone erosion.

関節包の大きさは、骨206と関節包の境界の距離の平均値や最大値、とする。   The size of the joint capsule is an average value or a maximum value of the distance between the bone 206 and the joint capsule.

関節包の輝度は、骨206と関節包の境界207の間に位置する画素の輝度平均、とする。   The brightness of the joint capsule is the average brightness of pixels located between the bone 206 and the joint capsule boundary 207.

骨びらん208の程度は、骨206の境界の滑らかさで評価する。具体的には、図6(d)のように、境界の最深部から左右に分けて評価する。滑らかさは、境界を関数でフィッティングさせ、フィッティング誤差で評価する。図6(e)は、フィッティングの一例を示している。208と209は正常な場合の骨表面の境界とフィッティング直線、210と211は骨びらんの骨表面の境界とフィッティング直線、の一例をそれぞれ示している。図が示す通り、骨びらんの方が、フィッティング誤差が大きくなる。尚、フィッティングに使う関数は任意だが、骨びらんの部分がフィットするのは好ましくなく、次数の選択に注意が必要である。   The degree of bone erosion 208 is evaluated by the smoothness of the bone 206 boundary. Specifically, as shown in FIG. 6D, the evaluation is divided into left and right sides from the deepest part of the boundary. Smoothness is evaluated by fitting error by fitting a boundary with a function. FIG. 6E shows an example of fitting. 208 and 209 are examples of normal bone surface boundaries and fitting straight lines, and 210 and 211 are examples of bone surface boundaries and fitting straight lines. As shown in the figure, the bone erosion has a larger fitting error. Although the function used for the fitting is arbitrary, it is not preferable that the bone erosion part fits, and attention must be paid to the selection of the order.

次に、ステップS3004にて、異常判定部2002は、異常の有無を判定する。   Next, in step S3004, abnormality determination unit 2002 determines the presence or absence of abnormality.

異常の判定は、ステップS3003にて算出された、関節包の大きさ(x)、関節包の輝度(y)、骨びらんの程度(z)、に基づき、abcを定数とすると、[数2]の関係性を満たせば、異常判定部2002は、状態管理部2003へ「異常有り」を出力し、それ以外は、「異常無し」を出力する(ステップS3004、S3005)。   The determination of the abnormality is based on the size of the joint capsule (x), the luminance of the joint capsule (y), and the degree of bone erosion (z) calculated in step S3003. ], The abnormality determination unit 2002 outputs “abnormal” to the state management unit 2003, and otherwise outputs “abnormal” (steps S3004 and S3005).

Figure 0006286926
Figure 0006286926

以上が、異常検出処理の動作である。   The above is the operation of the abnormality detection process.

次に、動作モード管理部1007の動作を説明する。   Next, the operation of the operation mode management unit 1007 will be described.

図5(a)〜(c)は、動作モード管理部1007の動作を示すフローチャートである。   FIGS. 5A to 5C are flowcharts showing the operation of the operation mode management unit 1007.

図5(a)は状態Aのフローチャートである。   FIG. 5A is a flowchart of the state A.

最初に、ステップS1001にて、画像解析部2001と異常判定部2002はBモード画像を解析して、異常条件を満たしているか否かを確認する。詳細は、上述した通りである。   First, in step S1001, the image analysis unit 2001 and the abnormality determination unit 2002 analyze the B-mode image to check whether or not an abnormal condition is satisfied. Details are as described above.

そして、異常が検出された場合、ステップS1002にて、状態管理部2003は、操作者にドプラモードを促すメッセージを画面生成部1006に表示させる。異常が検出されなかった場合、状態を維持する。   If an abnormality is detected, in step S1002, the state management unit 2003 causes the screen generation unit 1006 to display a message that prompts the operator for the Doppler mode. If no abnormality is detected, the state is maintained.

最後に、ステップS1003にて、状態管理部2003は、状態を状態Bに遷移させる。   Finally, in step S1003, the state management unit 2003 transitions the state to the state B.

以上が、状態Aの動作である。   The above is the operation in state A.

図5(b)は状態Bのフローチャートである。   FIG. 5B is a flowchart of state B.

以下、全て、状態管理部2003の動作である。   The following are all operations of the state management unit 2003.

状態Bでは、ボタン入力の割り込みを受け付けるため、Bモード画像の解析と並行して処理を行う。   In state B, in order to accept a button input interrupt, processing is performed in parallel with the analysis of the B-mode image.

ボタン入力の割り込みについては、最初に、ステップS1101にて、ドプラモードボタンの押下を監視する。   Regarding the interruption of the button input, first, in step S1101, the depression of the Doppler mode button is monitored.

押下が確認された場合、ステップS1102とステップS1103にて、状態Cへ遷移させ、動作モードをドプラモードに切り替える。   When the pressing is confirmed, the state is changed to the state C in step S1102 and step S1103, and the operation mode is switched to the Doppler mode.

以上が、ボタン入力の割り込み処理である。   The above is the button input interruption process.

一方、Bモード画像の解析については、ステップS1104にて、状態AのステップS1001と異常判定を行う。   On the other hand, regarding the analysis of the B-mode image, abnormality determination is performed in step S1104 and step S1001 in state A.

異常が検出されない場合、ステップS1105とステップS1106にて、画面生成部1006に対してドプラモードを促すメッセージを消去させ、状態を状態Aへ遷移させる。   If no abnormality is detected, in step S1105 and step S1106, the message that prompts the screen generation unit 1006 to prompt the Doppler mode is deleted, and the state is changed to state A.

以上が、状態Bの動作である。   The above is the operation in state B.

図5(c)は状態Cのフローチャートである。   FIG. 5C is a flowchart of the state C.

以下、全て、状態管理部2003の動作である。   The following are all operations of the state management unit 2003.

最初に、ステップS1201にて、Bモードボタンの押下を監視する。   First, in step S1201, the depression of the B mode button is monitored.

押下が確認された場合、ステップS1202にて、動作モードをBモードに切り替える。   If the pressing is confirmed, the operation mode is switched to the B mode in step S1202.

そして、ステップS1203にて、状態Aへ遷移させる。   In step S1203, the state is changed to state A.

以上が、状態Cの動作である。   The above is the operation in state C.

[その他の形態]
なお、本実施の形態においては、図4(a)に示す通り、Bモードからドプラモードへの遷移条件をドプラモードボタンの押下としたが、図4(b)に示す通り、一定時間経過したら状態Cへ遷移するでも良い。図3(d)は、タイマ作動中の画面であるが、カウント107を表示しても良い。
[Other forms]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the transition condition from the B mode to the Doppler mode is set to the depression of the Doppler mode button. However, as shown in FIG. Transition to the state C may be performed. FIG. 3D shows a screen during the timer operation, but a count 107 may be displayed.

また、図4(a)(b)にて、状態Aへの遷移条件が、異常が検出されない場合、または、Bモードボタンが押下された場合、としたが、超音波プローブ1001に角度センサを備え、所定値以上の動きが有った場合に遷移する、でも良い。また、Bモード画像のフレーム間差分値が所定値以上の場合に状態Aに遷移する、Bモード画像の低輝度領域の面積を解析して、超音波プローブ1001が体表から離れる空中放射を検出したら、状態Aへ遷移する、でも良い。   4A and 4B, the transition condition to state A is that no abnormality is detected or the B mode button is pressed. However, an angle sensor is attached to the ultrasonic probe 1001. It is also possible to make a transition when there is a movement exceeding a predetermined value. Further, when the inter-frame difference value of the B-mode image is greater than or equal to a predetermined value, the area of the low-brightness region of the B-mode image that changes to the state A is analyzed, and the aerial radiation in which the ultrasonic probe 1001 moves away from the body surface is detected. Then, transition to state A may be possible.

また、図3(b)のように、異常が検出された場合、メッセージ104を表示してドプラモードの使用を促したが、ドプラモードボタン103を点滅させる、色を変える、動かす(振動させる)、等でも良い。   Further, as shown in FIG. 3B, when an abnormality is detected, the message 104 is displayed to prompt the user to use the Doppler mode. , Etc.

また、異常が検出された場合、Bモード画像を保存する、ドプラモードに切り替わった直後に、ドプラモード画像を保存しても良い。これにより、保存の手間を省くことができる。   Further, when an abnormality is detected, the Doppler mode image may be saved immediately after switching to the Doppler mode in which the B mode image is saved. This saves the trouble of storage.

また、異常の判定は、[数1]と[数2]に示す通り、線形で判定したが、非線形で判定しても良い。   In addition, the abnormality is determined linearly as shown in [Equation 1] and [Equation 2], but may be determined nonlinearly.

また、Bモードとドプラモードの切り替えについて説明したが、硬さを測るエラストモードでも良い。   Further, although switching between the B mode and the Doppler mode has been described, an elast mode for measuring hardness may be used.

[効果]
以上のように、本発明の超音波診断装置においては、Bモード画像から、関節包を検出して、炎症の可能性を判定する。炎症の可能性が高い場合には、操作者に対して、ドプラモードの使用を促す。
[effect]
As described above, in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the joint capsule is detected from the B-mode image to determine the possibility of inflammation. When the possibility of inflammation is high, the operator is encouraged to use the Doppler mode.

このような動作により、操作者はBモードを主体に診断することができる。また、読影は超音波診断装置が客観的に行う。これにより、プローブスキャンの時間を短縮することができ、結果として検査時間の短縮が可能となる。また、診断結果の検者依存を低減できる。   By such an operation, the operator can make a diagnosis mainly in the B mode. Interpretation is objectively performed by the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, the probe scan time can be shortened, and as a result, the inspection time can be shortened. In addition, the dependence of the diagnosis result on the examiner can be reduced.

本発明に係る超音波診断装置は、リウマチ診断における疾患活動性の評価に利用可能性がある。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can be used for evaluation of disease activity in rheumatic diagnosis.

1001 超音波プローブ
1002 超音波送受信部
1003 Bモード処理部
1004 ドプラモード処理部
1005 メモリ
1006 画面生成部
1007 動作モード管理部
1008 表示部
1009 操作部
2001 画像解析部
2002 異常判定部
2003 状態管理部
3001 異常条件
3002 Bモード画像
3003 操作情報
101 超音波画像
102 Bモードボタン
103 ドプラモードボタン
104 メッセージ
105 強調された関節包の境界
106 カラー
107 カウント
201 Bモード画像
202 関節検出窓
203 矢印
204 縮小されたBモード画像
205 垂直中心位置
206 骨
207 関節包の境界
208 骨びらん
301 条件項目の使用の有無を設定するチェックボックス
302 条件項目の感度を設定するスライドバー
303 x軸との交点
304 y軸との交点
305 異常判定直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1001 Ultrasonic probe 1002 Ultrasonic transmission / reception part 1003 B mode processing part 1004 Doppler mode processing part 1005 Memory 1006 Screen generation part 1007 Operation mode management part 1008 Display part 1009 Operation part 2001 Image analysis part 2002 Abnormality judgment part 2003 State management part 3001 Abnormal Condition 3002 B-mode image 3003 Operation information 101 Ultrasound image 102 B-mode button 103 Doppler mode button 104 Message 105 Highlighted joint capsule boundary 106 Color 107 Count 201 B-mode image 202 Joint detection window 203 Arrow 204 Reduced B-mode Image 205 Vertical center position 206 Bone 207 Joint capsule boundary 208 Bone erosion 301 Check box for setting whether to use condition item 302 Setting sensitivity of condition item Slide bar 303 intersection 305 abnormality determination straight intersection 304 y-axis and x-axis

Claims (19)

Bモードとドプラモードからなる画像化モードを有する超音波診断装置であって、
前記Bモードで得た超音波画像から、関節包、または、関節の骨である所定の部位を探索し、前記所定の部位が存在する場合、前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値として、前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差、又は、
前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、及び前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差を組み合わせた値を算出する画像解析部と、
前記特徴値が所定の条件を満たしたか否かを判定する条件判定部と、
前記条件を満たしている場合、前記ドプラモードの使用を促す表示をする表示部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic diagnostic apparatus having an imaging mode consisting of a B mode and a Doppler mode,
As a feature value indicating a morphological feature of the predetermined portion when a predetermined portion that is a joint capsule or a bone of a joint is searched from the ultrasonic image obtained in the B mode and the predetermined portion exists. , A size of the predetermined part, a luminance value of the predetermined part, a fitting error with a predetermined function of a boundary of the predetermined part, or
An image analysis unit that calculates a value obtained by combining a size of the predetermined part, a luminance value of the predetermined part, and a fitting error with a predetermined function of a boundary of the predetermined part;
A condition determination unit that determines whether or not the feature value satisfies a predetermined condition;
If the condition is satisfied, a display unit that displays a prompt to use the Doppler mode;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値が、前記所定の部位の大きさであるとき、前記所定の条件は、前記大きさが所定値より大きいか否かである、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
When the feature value indicating the morphological feature of the predetermined portion is the size of the predetermined portion, the predetermined condition is whether or not the size is larger than the predetermined value.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値が、前記所定の部位の輝度値であるとき、前記所定の条件は、前記輝度値が所定値より大きいか否かである、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
When the feature value indicating the morphological feature of the predetermined part is the luminance value of the predetermined part, the predetermined condition is whether or not the luminance value is greater than the predetermined value.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値が、前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差であるとき、前記所定の条件は、前記フィッティング誤差が所定値より大きいか否かである、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
When the feature value indicating the morphological feature of the predetermined part is a fitting error with a predetermined function of the boundary of the predetermined part, the predetermined condition is whether the fitting error is larger than a predetermined value or not. is there,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値が、前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、及び前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差を組み合わせた値であり、前記所定の部位は前記関節包であるとき、前記所定の条件は、
前記関節包の大きさをx、前記関節包の輝度をy、前記フィッティング誤差をzとし、a、b及びcを定数としたとき、
Figure 0006286926
である
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
The feature value indicating the morphological feature of the predetermined part is a value obtained by combining the size of the predetermined part, the luminance value of the predetermined part, and a fitting error with a predetermined function of the boundary of the predetermined part. Ah is, the predetermined site is the joint capsule der Rutoki, said predetermined condition,
When the size of the joint capsule is x, the brightness of the joint capsule is y, the fitting error is z, and a, b, and c are constants,
Figure 0006286926
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein:
操作者の入力を受け付ける入力受付部を更に備え、
前記条件を満たしている状態で、前記入力の受付を行った場合、前記ドプラモードへ切り替えるモード切り替え部を備える、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
An input receiving unit for receiving an operator's input;
In the state where the condition is satisfied, when the input is accepted, a mode switching unit that switches to the Doppler mode is provided.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記条件判定部において、前記所定の条件を満たしている状態で、所定の時間経過した場合に、前記ドプラモードへ切り替えるモード切り替え部を備える、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
The condition determination unit includes a mode switching unit that switches to the Doppler mode when a predetermined time elapses in a state where the predetermined condition is satisfied.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記条件判定部において、前記所定の条件を満たしている状態で、前記所定の条件とは異なる第二の条件を満たした場合、前記表示部は、前記ドプラモードの使用を促す表示を取り止める、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
In the condition determination unit, when the second condition different from the predetermined condition is satisfied in a state where the predetermined condition is satisfied, the display unit cancels the display prompting the use of the Doppler mode.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記第二の条件とは、前記超音波画像の取得に使用するプローブが動いた場合である、
ことを特徴とする請求項8記載の超音波診断装置。
The second condition is when the probe used to acquire the ultrasonic image moves.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8.
前記プローブが動いたか否かの判定は、前記超音波画像の時間方向の変化値が所定の値より大きいか否かに基づく、
ことを特徴とする請求項9記載の超音波診断装置。
The determination of whether or not the probe has moved is based on whether or not the change value in the time direction of the ultrasonic image is greater than a predetermined value.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 9.
前記プローブが動いたか否かの判定は、前記超音波画像の低輝度の面積が所定の値より大きいか否かに基づく、
ことを特徴とする請求項9記載の超音波診断装置。
The determination of whether or not the probe has moved is based on whether or not the low-luminance area of the ultrasound image is greater than a predetermined value.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 9.
前記所定の条件を満たした場合、前記超音波画像を保存する保存部を備える、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
When the predetermined condition is satisfied, a storage unit that stores the ultrasonic image is provided.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記ドプラモードへ切り替わった場合、切り替わった直後の前記超音波画像を保存する保存部を備える、
ことを特徴とする請求項6または7記載の超音波診断装置。
When switching to the Doppler mode, comprising a storage unit for storing the ultrasound image immediately after switching,
8. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6 or 7, wherein:
前記表示部は、前記ドプラモードの使用を促す際に、画面上に文章を表示する、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
The display unit displays text on a screen when prompting the use of the Doppler mode.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記表示部は、前記ドプラモードの使用を促す際に、画面のボタンを点滅させる、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
The display unit blinks a button on the screen when prompting the use of the Doppler mode.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記表示部は、前記ドプラモードの使用を促す際に、画面のボタンの色を変える、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
The display unit changes the color of the button on the screen when prompting the use of the Doppler mode.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記表示部は、前記ドプラモードの使用を促す際に、画面のボタンを動かす、
ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
The display unit moves a button on the screen when prompting the use of the Doppler mode.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
Bモードとドプラモードからなる画像化モードの内の一つの前記Bモードで得た超音波画像から、関節包、または、関節の骨である所定の部位を探索し、前記所定の部位が存在する場合、前記所定の部位の形態的特徴を示す特徴値として、
前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差、又は、
前記所定の部位の大きさ、前記所定の部位の輝度値、及び前記所定の部位の境界の所定の関数とのフィッティング誤差を組み合わせた値を算出する画像解析ステップと、
前記特徴値が所定の条件を満たしたか否かを判定する条件判定ステップと、
前記条件を満たしている場合、前記ドプラモードの使用を促す表示をする表示ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
A predetermined part that is a joint capsule or a bone of a joint is searched from the ultrasonic image obtained in one of the imaging modes of the B mode and the Doppler mode, and the predetermined part exists. In this case, as a feature value indicating a morphological feature of the predetermined part,
Fitting error with the size of the predetermined part, the luminance value of the predetermined part, a predetermined function of the boundary of the predetermined part
An image analysis step of calculating a value obtained by combining a size of the predetermined part, a luminance value of the predetermined part, and a fitting error with a predetermined function of a boundary of the predetermined part;
A condition determination step for determining whether or not the feature value satisfies a predetermined condition;
If the condition is satisfied, a display step for displaying a prompt to use the Doppler mode;
An image processing method comprising:
請求項18に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the image processing method according to claim 18.
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