JP6600266B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、超音波による心臓の計測に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to measurement of a heart using ultrasonic waves.
超音波診断装置は、超音波を送受することにより得られた受信データに基づいて超音波画像を形成して表示する装置である。一般に、超音波診断装置は、複数の動作モード(Bモード、ドプラモードなど)を有している。さらに、複数の計測機能を有する超音波診断装置も知られている。そのような計測機能の好適な一例が心臓に係る計測機能である。 An ultrasonic diagnostic apparatus is an apparatus that forms and displays an ultrasonic image based on reception data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves. Generally, an ultrasonic diagnostic apparatus has a plurality of operation modes (B mode, Doppler mode, etc.). Furthermore, an ultrasonic diagnostic apparatus having a plurality of measurement functions is also known. A suitable example of such a measurement function is a measurement function related to the heart.
例えば、特許文献1には、超音波による心臓の計測を支援する技術として、超音波の断層像の種類を識別する技術が記載されている。また、特許文献2には、超音波画像などの医用画像内において心臓などの対象部位の輪郭を抽出する技術が記載されている。また、特許文献3には、画像認識処理を利用した断面特定の技術が記載されており、超音波による心臓の計測への応用が期待される。 For example, Patent Document 1 describes a technique for identifying the type of an ultrasonic tomographic image as a technique for supporting measurement of the heart by ultrasonic waves. Patent Document 2 describes a technique for extracting the contour of a target part such as a heart in a medical image such as an ultrasonic image. Patent Document 3 describes a technique for specifying a cross section using image recognition processing, and is expected to be applied to measurement of the heart by ultrasonic waves.
超音波による心臓の計測では、計測(解析)種類の選択、計測断面の選択、計測部位の選択、計測部位の輪郭設定などの多数の手順を要する。例えば、心臓の計測の一例である駆出率の計測では、計測断面の選択、計測部位の選択、計測部位の輪郭設定などの多数の手順を要し、これらの手順を拡張末期の画像と収縮末期の画像に対して繰り返す必要がある。従来においては、これら煩雑な設定の全て又は大半を医師や検査技師等のユーザからの操作に頼ることが一般的であった。計測に係る煩雑な操作をユーザに任せることは、ユーザの負担を増大させることとなり、また、ユーザの技量や経験値に応じた判断のばらつきによる計測の再現性や客観性の低下も懸念される。 In the measurement of the heart by ultrasonic waves, a number of procedures such as selection of a measurement (analysis) type, selection of a measurement cross section, selection of a measurement site, and setting of the contour of the measurement site are required. For example, measurement of ejection fraction, which is an example of heart measurement, requires a number of procedures such as measurement cross-section selection, measurement site selection, and measurement site contour setting, and these procedures are combined with end-diastolic images and contraction. It needs to be repeated for the final image. Conventionally, it has been common to rely on operations from users such as doctors and laboratory technicians for all or most of these complicated settings. Leaving complicated operations related to measurement to the user increases the burden on the user, and there is also a concern that measurement reproducibility and objectivity may be reduced due to variations in judgment according to the user's skill and experience value. .
本発明の目的は、超音波による心臓の計測における自動化技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an automated technique for measuring a heart by ultrasonic waves.
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、心臓を含む三次元空間に対する超音波の送受により得られたボリュームデータを処理する超音波診断装置であって、第1時相に対応した第1ボリュームデータ内における前記心臓の形態に応じて前記第1ボリュームデータ内で少なくとも1つの断面データを特定し、第2時相に対応した第2ボリュームデータ内における前記心臓の形態に応じて前記第2ボリュームデータ内で少なくとも1つの断面データを特定する断面特定部と、前記第1ボリュームデータ内の少なくとも1つの断面データから得られる第1時相の解析結果と前記第2ボリュームデータ内の少なくとも1つの断面データから得られる第2時相の解析結果とに基づいて、時相間における前記心臓の変化を示す計測値を得る計測処理部と、を有することを特徴とする。 An ultrasonic diagnostic apparatus suitable for the above object is an ultrasonic diagnostic apparatus that processes volume data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including the heart, and has a first volume corresponding to a first time phase. At least one cross-sectional data is specified in the first volume data according to the shape of the heart in the data, and the second volume is determined according to the shape of the heart in the second volume data corresponding to the second time phase. A cross-section specifying unit for specifying at least one cross-section data in the data; an analysis result of a first time phase obtained from at least one cross-section data in the first volume data; and at least one cross-section in the second volume data. A measurement processing unit for obtaining a measurement value indicating a change in the heart between time phases based on the analysis result of the second time phase obtained from the data , Characterized by having a.
上記構成によれば、断面特定部が第1ボリュームデータ内と第2ボリュームデータ内で少なくとも1つの断面データを特定する。したがって、例えば、断面データの位置や傾きを調整する煩雑なユーザ操作を軽減することができ、望ましくは、断面調整のためのユーザ操作を無くすことができる。これにより、計測のためのユーザの負担が軽減され、さらに、ユーザの技量や経験値に応じた判断のばらつきによる計測の再現性や客観性の低下も抑制される。 According to the above configuration, the cross section specifying unit specifies at least one cross section data in the first volume data and the second volume data. Therefore, for example, a complicated user operation for adjusting the position and inclination of the cross-sectional data can be reduced, and preferably, a user operation for adjusting the cross-section can be eliminated. Thereby, the burden on the user for measurement is reduced, and further, the reproducibility and objectivity of measurement due to variations in judgment according to the skill and experience value of the user are suppressed.
また、上記構成では、第1時相に対応した第1ボリュームデータ内における心臓の形態に応じて第1ボリュームデータ内で少なくとも1つの断面データが特定され、第2時相に対応した第2ボリュームデータ内における心臓の形態に応じて第2ボリュームデータ内で少なくとも1つの断面データが特定される。つまり、各時相ごとにその時相における心臓の形態に応じて少なくとも1つの断面データが特定される。心臓の形態は様々な要因によって変化する。心臓の形態の変化には、例えば、拡張収縮運動に伴う心臓の形状の変化や拡張収縮運動に伴う心臓全体の動きなどが含まれる。心臓全体の動きには、心臓全体の平行移動や回転移動や捻じれ運動などが含まれる。 In the above configuration, at least one cross-sectional data is specified in the first volume data according to the form of the heart in the first volume data corresponding to the first time phase, and the second volume corresponding to the second time phase. At least one cross-sectional data is specified in the second volume data in accordance with the shape of the heart in the data. That is, at least one cross-sectional data is specified for each time phase according to the shape of the heart in that time phase. The shape of the heart varies depending on various factors. Changes in the shape of the heart include, for example, changes in the shape of the heart accompanying expansion and contraction movement, movement of the entire heart accompanying expansion and contraction movement, and the like. The movement of the entire heart includes parallel movement, rotational movement, and twisting movement of the entire heart.
上記構成によれば、健常であっても心臓の形態が複雑に変化することを踏まえ、各時相ごとにその時相における心臓の形態に応じて少なくとも1つの断面データが特定される。例えば、各時相ごとにその時相における心臓の形態に適した断面データが、望ましくは最適な断面データが設定される。したがって、例えば、複数時相において共通の(固定的な)断面データを特定し、心臓の形態の変化を無視又は軽視して心臓に係る計測を行う場合に比べて、上記構成では計測精度が向上する。 According to the above configuration, at least one cross-sectional data is specified for each time phase according to the shape of the heart at each time phase, taking into account that the heart shape changes in a complex manner even when healthy. For example, for each time phase, cross-sectional data suitable for the shape of the heart in that time phase, preferably optimal cross-sectional data is set. Therefore, for example, the above configuration improves the measurement accuracy compared to the case where common (fixed) cross-sectional data is specified in a plurality of time phases, and the heart-related changes are ignored or neglected, and the measurement related to the heart is performed. To do.
望ましい具体例において、前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータ内で前記心臓の左室を含む四腔断面と二腔断面に対応した断面データを特定し、前記第2ボリュームデータ内で前記心臓の左室を含む四腔断面と二腔断面に対応した断面データを特定することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the cross-section specifying unit specifies cross-section data corresponding to a four-chamber cross section and a two-chamber cross section including the left ventricle of the heart in the first volume data, and the heart in the second volume data. The cross-sectional data corresponding to the four-chamber cross section including the left ventricle and the two-chamber cross section are specified.
望ましい具体例において、前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点と三尖弁輪に対応した特徴点を探索し、これら3つの特徴点に基づいて特定される断面を前記第1ボリュームデータの四腔断面とし、前記第2ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点と三尖弁輪に対応した特徴点を探索し、これら3つの特徴点に基づいて特定される断面を前記第2ボリュームデータの四腔断面とすることを特徴とする。 In a preferred embodiment, the cross-section specifying unit searches the first volume data for a feature point corresponding to the heart apex, a feature point corresponding to the mitral annulus, and a feature point corresponding to the tricuspid annulus. The cross section specified based on these three feature points is the four-chamber cross section of the first volume data, and the feature points corresponding to the apex of the heart and the features corresponding to the mitral annulus in the second volume data A feature point corresponding to the point and the tricuspid annulus is searched, and a cross section specified based on these three feature points is set as a four-chamber cross section of the second volume data.
望ましい具体例において、前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点を含み前記四腔断面に交差する断面を前記第1ボリュームデータの二腔断面とし、前記第2ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点を含み前記四腔断面に交差する断面を前記第2ボリュームデータの二腔断面とすることを特徴とする。 In a preferred embodiment, the cross-section specifying section includes a feature point corresponding to the apex of the heart and a feature point corresponding to the mitral annulus in the first volume data, and a cross-section intersecting the four-chamber cross-section is included in the first volume data. A two-chamber cross section of one volume data, and a cross section that intersects the four-chamber cross section including a feature point corresponding to the apex of the heart and a feature point corresponding to the mitral valve annulus in the second volume data. It is characterized by a two-chamber cross section of the data.
望ましい具体例において、前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータに対する画像認識処理により前記第1ボリュームデータの四腔断面と二腔断面に対応した断面データを特定し、前記第2ボリュームデータに対する画像認識処理により前記第2ボリュームデータの四腔断面と二腔断面に対応した断面データを特定することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the cross-section specifying unit specifies cross-section data corresponding to a four-chamber cross section and a two-chamber cross section of the first volume data by image recognition processing on the first volume data, and an image for the second volume data. Cross-sectional data corresponding to the four-chamber cross-section and the two-chamber cross-section of the second volume data are specified by the recognition process.
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、前記第1ボリュームデータの四腔断面と二腔断面と前記第2ボリュームデータの四腔断面と二腔断面の各断面ごとに、各断面に対応した断面データに対してトレース処理を適用することにより前記左室の輪郭データを得るトレース処理部をさらに有することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus corresponds to each cross section for each of the four-chamber cross section and the dual-chamber cross section of the first volume data, and the four-chamber cross section and the dual-chamber cross section of the second volume data. The image processing apparatus further includes a trace processing unit that obtains contour data of the left ventricle by applying a trace process to the cross-sectional data.
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、前記第1ボリュームデータの四腔断面と二腔断面から得られる前記左室の輪郭データに基づいて、前記第1時相の解析結果として、前記第1時相における前記左室の体積を算出し、前記第2ボリュームデータの四腔断面と二腔断面から得られる前記左室の輪郭データに基づいて、前記第2時相の解析結果として、前記第2時相における前記左室の体積を算出する体積算出部をさらに有することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus uses the left ventricular contour data obtained from the four-chamber cross section and the two-chamber cross section of the first volume data as the analysis result of the first time phase. The volume of the left ventricle in one time phase is calculated, and based on the left ventricular contour data obtained from the four-chamber cross section and the two-chamber cross section of the second volume data, as the analysis result of the second time phase, It further has a volume calculation part which calculates the volume of the left ventricle in the 2nd time phase.
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、複数時相に亘って得られたボリュームデータの中から、前記心臓の心電波形情報に基づいて、前記心臓の拡張末期に対応した前記第1ボリュームデータと、前記心臓の収縮末期に対応した前記第2ボリュームデータと、を選択する時相選択部をさらに有することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus uses the first volume corresponding to the end diastole of the heart based on electrocardiographic waveform information of the heart from volume data obtained over a plurality of time phases. It further has a time phase selection unit for selecting data and the second volume data corresponding to the end systole of the heart.
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、前記第1時相の解析結果として前記第1ボリュームデータから得られる拡張末期における前記心臓の左室の体積と、前記第2時相の解析結果として前記第2ボリュームデータから得られる収縮末期における前記心臓の左室の体積と、に基づいて、前記計測値として前記心臓の左室の駆出率を算出することを特徴とする。 In a desirable specific example, the ultrasonic diagnostic apparatus may analyze the volume of the left ventricle of the heart at the end diastole obtained from the first volume data as the analysis result of the first time phase and the analysis result of the second time phase. The ejection rate of the left ventricle of the heart is calculated as the measured value based on the volume of the left ventricle of the heart at the end systole obtained from the second volume data.
なお、以上に説明した超音波診断装置が備える各部に対応した機能がコンピュータにより実現されてもよい。例えば、上記構成の断面特定部と計測処理部とトレース処理部と体積算出部と時相選択部のうちの少なくとも一部の機能をコンピュータにより実現し、そのコンピュータを超音波診断装置として機能させてもよい。 In addition, the function corresponding to each part with which the ultrasonic diagnostic apparatus demonstrated above is provided may be implement | achieved by computer. For example, at least a part of the functions of the cross-section specifying unit, the measurement processing unit, the trace processing unit, the volume calculation unit, and the time phase selection unit configured as described above are realized by a computer, and the computer is caused to function as an ultrasonic diagnostic apparatus. Also good.
本発明により、超音波による心臓の計測における自動化技術が提供される。 According to the present invention, an automated technique for measuring a heart by ultrasonic waves is provided.
図1は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の具体例を示す図である。図1の超音波診断装置は、心臓の計測の機能を備えている。 FIG. 1 is a diagram showing a specific example of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 has a heart measurement function.
プローブ10は、生体内の心臓を含む三次元空間内に超音波を送受波する超音波探触子である。プローブ10は、複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が電子的に走査制御されて、心臓を含む空間内で超音波ビームが走査される。プローブ10は、例えば、医師や検査技師等のユーザに把持されて被検者の体表面上に当接して用いられる。なお、プローブ10は、電子的な走査と機械的な走査とを組み合わせた探触子であってもよい。 The probe 10 is an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves in a three-dimensional space including the heart in the living body. The probe 10 includes a plurality of vibration elements, and the plurality of vibration elements are electronically scanned and scanned with an ultrasonic beam in a space including the heart. The probe 10 is used, for example, by being held by a user such as a doctor or a laboratory technician and contacting the body surface of the subject. Note that the probe 10 may be a probe that combines electronic scanning and mechanical scanning.
送受信部12は、送信ビームフォーマーと受信ビームフォーマーの機能を備えている。つまり、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して送信信号を出力することにより送信ビームを形成し、さらに、複数の振動素子から得られる複数の受波信号に対して整相加算処理などを施して受信ビームを形成する。これにより、超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)が心臓を含む三次元空間内で立体的に走査され、心臓を含む三次元空間内から超音波ビームに対応した受信信号(受信データ)が収集される。なお、超音波の受信信号を得るにあたって送信開口合成等の技術が利用されてもよい。 The transmission / reception unit 12 has functions of a transmission beam former and a reception beam former. That is, the transmission / reception unit 12 forms a transmission beam by outputting a transmission signal to each of the plurality of vibration elements included in the probe 10, and further receives a plurality of reception signals obtained from the plurality of vibration elements. A reception beam is formed by performing phasing addition processing or the like. As a result, the ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) is scanned three-dimensionally in the three-dimensional space including the heart, and the reception signal (reception data) corresponding to the ultrasonic beam is collected from within the three-dimensional space including the heart. Is done. It should be noted that a technique such as transmission aperture synthesis may be used to obtain an ultrasonic reception signal.
画像形成部20は、送受信部12から得られる超音波の受信信号(受信データ)に基づいて、心臓を含む三次元空間に対応したボリュームデータを形成する。画像形成部20は複数時相に亘って各時相ごとにボリュームデータを形成する。また、画像形成部20は、例えばボリュームデータに対するレンダリング処理等により、心臓を立体的に映し出した三次元超音波画像の画像データを形成してもよい。 The image forming unit 20 forms volume data corresponding to a three-dimensional space including the heart based on an ultrasonic reception signal (reception data) obtained from the transmission / reception unit 12. The image forming unit 20 forms volume data for each time phase over a plurality of time phases. In addition, the image forming unit 20 may form image data of a three-dimensional ultrasonic image in which the heart is three-dimensionally displayed by, for example, rendering processing for volume data.
画像記憶部22は、複数の超音波画像の画像ファイルを記憶する。各画像ファイルは画像形成部20において形成される複数時相のボリュームデータで構成される三次元動画像のデータである。画像記憶部22には、例えば、同じ被検者の心臓に関する複数の日時に対応した複数の画像ファイルや、複数の被検者の心臓に関する複数の画像ファイルなどが記憶される。 The image storage unit 22 stores image files of a plurality of ultrasonic images. Each image file is three-dimensional moving image data composed of a plurality of time phase volume data formed in the image forming unit 20. The image storage unit 22 stores, for example, a plurality of image files corresponding to a plurality of dates and times relating to the same subject's heart, a plurality of image files relating to a plurality of subject's hearts, and the like.
なお、画像記憶部22に記憶される各画像ファイルには、心電波形情報が対応付けられていることが望ましい。つまり、各画像ファイルを構成するボリュームデータの時相と心電波形の時相とが互いに対応付けられていることが望ましい。これにより、例えば、各画像ファイルを構成する複数時相のボリュームデータのうち、心電波形内の特徴時相、例えばR波のタイミングやT波の終わりのタイミングに対応した時相のボリュームデータを特定することができる。 In addition, it is desirable that each image file stored in the image storage unit 22 is associated with electrocardiographic waveform information. In other words, it is desirable that the time phase of the volume data constituting each image file and the time phase of the electrocardiographic waveform are associated with each other. Thereby, for example, among the time data of a plurality of time phases constituting each image file, the time data corresponding to the characteristic time phase in the electrocardiogram waveform, for example, the timing of the R wave and the timing of the end of the T wave is obtained. Can be identified.
画像選択部30は、画像記憶部22に記憶された複数の画像ファイルの中から、心臓の計測に利用される各画像ファイルを選択する。例えば、画像記憶部22に記憶された複数の画像ファイルの内容を示す表示画像(各画像ファイルに含まれる代表的なボリュームデータに基づくサムネイル画像の一覧など)が表示部52に表示され、医師や検査技師等のユーザがその表示画像を見ながら、操作デバイス60を操作することにより、心臓の計測に利用する少なくとも一つの画像ファイルを指定する。画像選択部30は、ユーザにより指定された少なくとも一つの画像ファイルを選択する。 The image selection unit 30 selects each image file used for heart measurement from a plurality of image files stored in the image storage unit 22. For example, display images (such as a list of thumbnail images based on typical volume data included in each image file) indicating the contents of a plurality of image files stored in the image storage unit 22 are displayed on the display unit 52, and doctors and A user such as a laboratory technician operates the operation device 60 while viewing the display image, thereby specifying at least one image file to be used for heart measurement. The image selection unit 30 selects at least one image file designated by the user.
計測処理ブロック40は、画像選択部30により選択された各画像ファイルに基づいて心臓の計測に係る処理を実行する。計測処理ブロック40は、時相選択部41と断面特定部42と部位特定部43とトレース処理部44と体積算出部45と計測処理部46とプリセット記憶部47を備えている。計測処理ブロック40において実行される計測に係る処理については後に詳述する。 The measurement processing block 40 executes processing related to heart measurement based on each image file selected by the image selection unit 30. The measurement processing block 40 includes a time phase selection unit 41, a cross-section specifying unit 42, a site specifying unit 43, a trace processing unit 44, a volume calculation unit 45, a measurement processing unit 46, and a preset storage unit 47. Processing related to measurement executed in the measurement processing block 40 will be described in detail later.
表示処理部50は、画像形成部20から得られる画像データに基づいて、心臓を立体的に映し出した超音波画像を含む表示画像を形成する。また、表示処理部50は、画像記憶部22に記憶された各画像ファイルに対応した画像や、画像記憶部22に記憶された複数の画像ファイルの内容を示す表示画像(例えば各画像ファイルに含まれる代表的なボリュームデータに基づくサムネイル画像の一覧など)を形成する。さらに表示処理部50は、画像選択部30により選択された計測用の各画像ファイルと計測処理ブロック40から得られる計測結果に基づいて、心臓の計測に係る表示画像を形成する。表示処理部50において形成された表示画像は表示部52に表示される。 Based on the image data obtained from the image forming unit 20, the display processing unit 50 forms a display image that includes an ultrasonic image in which the heart is three-dimensionally projected. The display processing unit 50 also displays an image corresponding to each image file stored in the image storage unit 22 and a display image indicating the contents of a plurality of image files stored in the image storage unit 22 (for example, included in each image file). A list of thumbnail images based on representative volume data). Further, the display processing unit 50 forms a display image relating to the measurement of the heart based on each measurement image file selected by the image selection unit 30 and the measurement result obtained from the measurement processing block 40. The display image formed in the display processing unit 50 is displayed on the display unit 52.
制御部100は、図1の超音波診断装置内を全体的に制御する。制御部100による全体的な制御には、操作デバイス60を介して医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。 The control unit 100 generally controls the inside of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. The overall control by the control unit 100 also reflects an instruction received from a user such as a doctor or a laboratory technician via the operation device 60.
図1に示す構成(符号を付した各部)のうち、送受信部12,画像形成部20,画像選択部30,時相選択部41,断面特定部42,部位特定部43,トレース処理部44,体積算出部45,計測処理部46,表示処理部50の各部は、例えば電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また上記各部に対応した機能の少なくとも一部がコンピュータにより実現されてもよい。つまり、上記各部に対応した機能の少なくとも一部が、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現されてもよい。 Among the configurations shown in FIG. 1 (respectively assigned parts), the transmitting / receiving unit 12, the image forming unit 20, the image selecting unit 30, the time phase selecting unit 41, the cross-section specifying unit 42, the site specifying unit 43, the trace processing unit 44, Each unit of the volume calculation unit 45, the measurement processing unit 46, and the display processing unit 50 can be realized using, for example, hardware such as an electric / electronic circuit or a processor. It may be used. Further, at least a part of the functions corresponding to the above-described units may be realized by a computer. That is, at least a part of the functions corresponding to the above-described units may be realized by cooperation between hardware such as a CPU, a processor, and a memory and software (program) that defines the operation of the CPU and the processor.
画像記憶部22とプリセット記憶部47は、半導体メモリやハードディスクドライブ等の記憶デバイスにより実現できる。表示部52の好適な具体例は液晶モニタ等である。操作デバイス60は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、その他のスイッチ類等のうちの少なくとも一つにより実現できる。そして、制御部100は、例えば、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現することができる。 The image storage unit 22 and the preset storage unit 47 can be realized by a storage device such as a semiconductor memory or a hard disk drive. A preferred specific example of the display unit 52 is a liquid crystal monitor or the like. The operation device 60 can be realized by at least one of a mouse, a keyboard, a trackball, a touch panel, and other switches, for example. And the control part 100 is realizable by cooperation with hardwares, such as CPU, a processor, a memory, and the software (program) which prescribes | regulates operation | movement of CPU, a processor, for example.
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心臓の計測に係る処理と機能について詳述する。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, processing and functions related to heart measurement 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.
計測処理ブロック40は、画像選択部30により選択された各画像ファイルに対して以下に詳述する計測処理を実行する。その計測処理により得られる計測結果の具体例が心臓の駆出率(EF:イジェクションフラクション)である。もちろん駆出率以外の他の計測値が算出されてもよい。なお、以下の説明では、画像選択部30により選択された1つの画像ファイル(各画像ファイル)に関する処理について詳述する。画像選択部30により複数の画像ファイルが選択された場合には、各画像ファイルごとに以下に詳述する処理を実行すればよい。 The measurement processing block 40 performs a measurement process described in detail below on each image file selected by the image selection unit 30. A specific example of a measurement result obtained by the measurement process is a cardiac ejection fraction (EF: ejection fraction). Of course, other measurement values other than ejection ratio may be calculated. In the following description, processing relating to one image file (each image file) selected by the image selection unit 30 will be described in detail. When a plurality of image files are selected by the image selection unit 30, a process described in detail below may be executed for each image file.
時相選択部41は、画像選択部30により選択された計測対象の各画像ファイルを構成する複数時相のボリュームデータの中から、計測に利用される時相のボリュームデータを選択する。例えば心臓の駆出率の計測においては、計測に利用される時相として、心臓の拡張末期に対応したボリュームデータと収縮末期に対応したボリュームデータが選択される。時相選択部41は、例えば、計測対象の各画像ファイルに対応付けられた心電波形情報に基づいて、心電波形のR波に対応した拡張末期のボリュームデータと、心電波形のT波の終わりに対応した収縮末期のボリュームデータを選択する。 The time phase selection unit 41 selects time phase volume data used for measurement from volume data of a plurality of time phases constituting each image file to be measured selected by the image selection unit 30. For example, in the measurement of the ejection fraction of the heart, volume data corresponding to the end diastole of the heart and volume data corresponding to the end systole are selected as time phases used for the measurement. For example, based on the electrocardiogram waveform information associated with each image file to be measured, the time phase selection unit 41 and the end-diastolic volume data corresponding to the R wave of the electrocardiogram waveform and the T wave of the electrocardiogram waveform Select end systolic volume data corresponding to the end of the stroke.
断面特定部42は、拡張末期と収縮末期のそれぞれに対応したボリュームデータ内において、心臓の計測に利用される少なくとも1つの断面データを特定する。例えば心臓の駆出率の計測においては、計測に利用される少なくとも1つの断面データとして、心臓の四腔断面に対応した断面データと二腔断面に対応した断面データが特定される。 The cross section specifying unit 42 specifies at least one cross section data used for measuring the heart in the volume data corresponding to the end diastole and the end systole. For example, in the measurement of the ejection fraction of the heart, the cross-sectional data corresponding to the four-chamber cross section of the heart and the cross-sectional data corresponding to the two-chamber cross section are specified as at least one cross-sectional data used for the measurement.
図2は、心臓の四腔断面と二腔断面を説明するための図である。四腔断面(心尖部4腔像:A4C)と二腔断面(心尖部2腔像:A2C)は、心尖部アプローチにより得られる断面であり、四腔断面(A4C)には左室(LV)と右室(RV)と左房(LA)と右房(RA)の四腔が映し出される。また、二腔断面(A2C)には左室(LV)と左房(LA)が映し出される。各時相のボリュームデータ内で、例えば拡張末期と収縮末期のそれぞれのボリュームデータ内で、四腔断面と二腔断面のそれぞれに対応した断面データを特定するにあたっては様々な手法を利用することができる。代表的な具体例は次のとおりである。 FIG. 2 is a view for explaining a four-chamber cross section and a two-chamber cross section of the heart. The four-chamber cross section (apical part four-chamber image: A4C) and the two-chamber cross section (apical part two-chamber image: A2C) are cross sections obtained by the apex approach, and the four-chamber cross section (A4C) has a left ventricle (LV). The four chambers of the right atrium (RV), left atrium (LA), and right atrium (RA) are projected. In addition, the left ventricle (LV) and the left atrium (LA) are projected on the two-chamber cross section (A2C). Various methods can be used to identify the cross-sectional data corresponding to the four-chamber cross section and the dual-chamber cross section in the volume data of each time phase, for example, in the volume data of the end diastole and the end systole, respectively. it can. A typical example is as follows.
「具体例1(ボリュームデータ内の特徴点を利用した断面特定)」
まず、各時相のボリュームデータ内において、心臓の心尖に対応した特徴点と当該心臓の僧帽弁輪に対応した特徴点と当該心臓の三尖弁輪に対応した特徴点からなる3つの特徴点が探索される。3つの特徴点の探索には、例えば、ランダムフォレスト(RandomForest)などの学習型の手法を利用することが望ましい。なお、例えばデータベース等に予め用意された基準ボリュームデータとのパターンマッチングにより、各時相のボリュームデータ内において3つの特徴点が探索されてもよい。
"Specific example 1 (section identification using feature points in volume data)"
First, in the volume data of each time phase, three features consisting of a feature point corresponding to the heart apex of the heart, a feature point corresponding to the mitral annulus of the heart, and a feature point corresponding to the tricuspid annulus of the heart A point is searched. For the search for the three feature points, for example, it is desirable to use a learning-type technique such as random forest (Random Forest). For example, three feature points may be searched in the volume data of each time phase by pattern matching with reference volume data prepared in advance in a database or the like.
そして、各時相のボリュームデータ内において、探索された3つの特徴点を含む基準断面が設定され、基準断面に基づいて四腔断面が特定される。例えば、基準断面がそのまま四腔断面とされる。また、例えば、基準断面を含む近傍に限定された空間内で、データベース等に予め用意された標準四腔断面(四腔断面のテンプレート)とのパターンマッチングにより、より適切な四腔断面が探索されてもよい。 A reference cross section including the searched three feature points is set in the volume data of each time phase, and the four-chamber cross section is specified based on the reference cross section. For example, the reference cross section is directly used as the four-chamber cross section. In addition, for example, a more appropriate four-chamber section is searched by pattern matching with a standard four-chamber section (four-chamber section template) prepared in advance in a database or the like in a space limited to the vicinity including the reference section. May be.
さらに、各時相のボリュームデータ内において、心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点を含み四腔断面に直交する直交断面が二腔断面とされる。なお、直交断面を含む近傍に限定された空間内で、データベース等に予め用意された標準二腔断面(二腔断面のテンプレート)とのパターンマッチングにより、四腔断面に交差する二腔断面が探索されてもよい。 Furthermore, in the volume data of each time phase, an orthogonal cross section that includes a feature point corresponding to the apex and a feature point corresponding to the mitral annulus and is orthogonal to the four-chamber cross section is defined as a two-chamber cross section. In addition, in a space limited to the vicinity including the orthogonal cross section, a two-chamber cross section intersecting the four-chamber cross section is searched by pattern matching with a standard two-chamber cross section (two-chamber cross-section template) prepared in advance in a database or the like. May be.
「具体例2(画像認識処理を利用した断面特定)」
特許文献3(国際公開第WO2010/038848号パンフレット)に詳述される手法である。例えばデータベース等に予め用意された基準(テンプレート)となる四腔断面(心尖部4腔像)の画像データ(信号パターン)と、各時相のボリュームデータ内(3次元信号中)の断面(2次元信号パターン)とのマッチングを行い、マッチングが良好な(例えばテンプレートに最も類似する)断面が四腔断面とされる。同様に、例えばデータベース等に予め用意された基準(テンプレート)となる二腔断面(心尖部2腔像)の画像データ(信号パターン)と、各時相のボリュームデータ内(3次元信号中)の断面(2次元信号パターン)とのマッチングを行い、マッチングが良好な(例えばテンプレートに最も類似する)断面が二腔断面とされる。
"Specific example 2 (section identification using image recognition processing)"
This method is described in detail in Patent Document 3 (International Publication No. WO2010 / 038848 pamphlet). For example, image data (signal pattern) of a four-chamber cross-section (apical part four-chamber image) serving as a reference (template) prepared in advance in a database or the like, and a cross-section (2 in a three-dimensional signal) in each time phase volume data The cross section with good matching (for example, most similar to the template) is set as the four-chamber cross section. Similarly, for example, image data (signal pattern) of a two-chamber cross section (apical portion two-chamber image) serving as a reference (template) prepared in advance in a database or the like, and volume data in each time phase (in a three-dimensional signal) Matching with a cross section (two-dimensional signal pattern) is performed, and a cross section with good matching (for example, most similar to the template) is defined as a two-chamber cross section.
また、例えば特許文献3に詳述されるように、プローブ10(2次元アレイプローブ)の開口方向を軸にして回転させて得られる0〜180度に亘る2次元信号パターンをマッチングの対象とすることにより、各時相のボリュームデータ内(三次元空間内)の全域をマッチングの対象とする場合よりも、マッチングの演算量を減らすことが望ましい。 Further, as detailed in, for example, Patent Document 3, a two-dimensional signal pattern ranging from 0 to 180 degrees obtained by rotating the probe 10 (two-dimensional array probe) about the opening direction is used as an object of matching. Accordingly, it is desirable to reduce the amount of calculation of matching compared to the case where the entire region in the volume data (in the three-dimensional space) of each time phase is set as the object of matching.
なお、上述した具体例1,2は、四腔断面と二腔断面を特定するにあたっての好適な具体例の一部に過ぎず、断面特定部42が他の手法を利用して四腔断面と二腔断面を特定してもよい。 The specific examples 1 and 2 described above are only some of the preferred specific examples for specifying the four-chamber cross-section and the two-chamber cross-section, and the cross-section specifying unit 42 uses other techniques to determine the four-chamber cross-section. A two-chamber cross section may be specified.
こうして、断面特定部42は、拡張末期に対応したボリュームデータ内において拡張末期の四腔断面と二腔断面に対応した断面データを特定し、収縮末期に対応したボリュームデータ内において収縮末期の四腔断面と二腔断面に対応した断面データを特定する。 Thus, the cross-section specifying unit 42 specifies the cross-section data corresponding to the four-chamber cross section and the two-chamber cross section in the end diastole in the volume data corresponding to the end diastole, and the four chambers in the end systole in the volume data corresponding to the end systole. The cross-sectional data corresponding to the cross section and the two-chamber cross section are specified.
部位特定部43は、心臓内において計測の対象となる計測対象部位を特定する。部位特定部43は、各時相のボリュームデータの断面データ内で計測部位を特定する。例えば、心臓の駆出率の計測においては、断面特定部42により拡張末期の四腔断面と二腔断面、収縮末期の四腔断面と二腔断面が特定されており、部位特定部43は、これら4断面の各断面内において左室(LV)と左房(LA)のうちの少なくとも1つを計測対象部位として特定する。 The part specifying unit 43 specifies a measurement target part to be measured in the heart. The part specifying unit 43 specifies the measurement part in the cross-sectional data of the volume data of each time phase. For example, in the measurement of the ejection fraction of the heart, the cross-section specifying unit 42 specifies the four-chamber cross section and the two-chamber cross section at the end diastole, the four-chamber cross section and the two-chamber cross section at the end systole, Within each of these four cross sections, at least one of the left ventricle (LV) and the left atrium (LA) is specified as a measurement target region.
部位特定部43は、例えばプリセット記憶部47に記憶されたプリセットデータに従って又はユーザからの指示に応じて計測対象部位を特定する。例えば、計測対象部位として左室がプリセットされていれば左室が計測対象部位とされ、左房がプリセットされていれば左房が計測対象部位とされる。もちろん、左室と左房の両方を計測対象部位としてプリセットできるようにしてもよい。またユーザが例えば操作デバイス60を利用して左室と左房の少なくとも一方を指定し、その指定に応じて部位特定部43が左室と左房の少なくとも一方を計測対象部位として特定してもよい。 The part specifying unit 43 specifies a measurement target part according to preset data stored in the preset storage unit 47 or according to an instruction from the user, for example. For example, if the left ventricle is preset as a measurement target part, the left ventricle is set as the measurement target part, and if the left atrium is preset, the left atrium is set as the measurement target part. Of course, both the left ventricle and the left atrium may be preset as measurement target parts. For example, the user may specify at least one of the left ventricle and the left atrium using the operation device 60, and the part specifying unit 43 may specify at least one of the left ventricle and the left atrium as a measurement target part according to the specification. Good.
トレース処理部44は、各時相ごとにボリュームデータ内で特定された断面内で計測対象部位の輪郭データを形成する。例えば、心臓の駆出率の計測において左室が計測対象部位である場合、トレース処理部44は、拡張末期の四腔断面と二腔断面と収縮末期の四腔断面と二腔断面の各断面ごとに、各断面に対応した断面データに対してトレース処理を適用することにより、各断面内で左室の輪郭データを形成する。例えば、左室内腔の輪郭に沿って複数のサンプル点が設定され、輪郭データとして、それら複数のサンプル点を結んだ輪郭線のデータが形成される。トレース処理部44は、各断面に対応した断面データ内において複数のサンプル点の全てを設定するフルオートトレース(全自動トレース)を行うことが望ましい。 The trace processing unit 44 forms contour data of the measurement target part in the cross section specified in the volume data for each time phase. For example, when the left ventricle is the measurement target site in the measurement of the ejection fraction of the heart, the trace processing unit 44 performs each of the four-chamber section and the two-chamber section at the end diastole, the four-chamber section and the two-chamber section at the end systole. Every time, by applying a trace process to the cross-sectional data corresponding to each cross-section, the contour data of the left ventricle is formed in each cross-section. For example, a plurality of sample points are set along the contour of the left ventricle cavity, and contour data connecting the plurality of sample points is formed as contour data. The trace processing unit 44 desirably performs full auto trace (full auto trace) in which all of a plurality of sample points are set in the cross section data corresponding to each cross section.
フルオートトレースにおいて、トレース処理部44は、各断面に対応した断面データ内における画像を解析することにより、その画像(断面)に含まれる計測対象部位(例えば左室)の輪郭を抽出する。輪郭の抽出には、例えば、パターンマッチング、動的輪郭モデル(ACM)、機械学習を用いた動的形状モデル(ASM)、動的外観モデル(AAM)などを適用することができる。なお、輪郭の抽出において、例えば画像内で比較的高輝度となる弁輪部(僧帽弁輪と三尖弁輪)などを代表点として抽出してから、抽出した代表点に基づいて、例えば、特許文献2(特許第5753794号公報)の技術を利用して計測対象部位(例えば左室)の輪郭が抽出されてもよい。もちろん、代表点の抽出において、例えばアダブースト法などの学習法が利用されてもよい。 In the full auto trace, the trace processing unit 44 extracts an outline of a measurement target portion (for example, the left ventricle) included in the image (cross section) by analyzing an image in the cross section data corresponding to each cross section. For example, pattern matching, an active contour model (ACM), a dynamic shape model (ASM) using machine learning, or a dynamic appearance model (AAM) can be applied to the contour extraction. In the contour extraction, for example, an annulus portion (mitral annulus and tricuspid annulus) having relatively high brightness in the image is extracted as a representative point, and based on the extracted representative point, for example, The outline of the measurement target part (for example, the left ventricle) may be extracted using the technique of Patent Document 2 (Japanese Patent No. 5757944). Of course, for example, a learning method such as the AdaBoost method may be used for extracting the representative points.
フルオートトレースにおいて、例えば、計測対象部位が左室であれば、左室内膜の境界上に複数のサンプル点が設定される。なお、例えば、左室外膜を対象とした計測をしたい場合には、左室外膜の境界上に複数のサンプル点が設定されてもよい。 In the full auto trace, for example, if the measurement target site is the left ventricle, a plurality of sample points are set on the boundary of the left ventricular membrane. For example, when it is desired to measure the left ventricular epicardium, a plurality of sample points may be set on the boundary of the left ventricular epicardium.
また、フルオートトレースにおいて、トレース処理部44は、処理対象となる断面の種類と時相と計測対象部位とに応じて選択されるアルゴリズムを利用してトレース処理を実行することが望ましい。例えば、拡張末期の四腔断面の左室に対してトレース処理を実行する場合には、拡張末期の四腔断面の左室に対応したアルゴリズムが利用され、また、収縮末期の二腔断面の左室に対してトレース処理を実行する場合には、収縮末期の二腔断面の左室に対応したアルゴリズムが利用される。 In the full auto trace, it is desirable that the trace processing unit 44 executes the trace processing using an algorithm selected according to the type of cross section to be processed, the time phase, and the measurement target portion. For example, when executing the trace processing for the left ventricle of the end-diastolic four-chamber section, an algorithm corresponding to the left ventricle of the end-diastolic four-chamber section is used, and the left-hand side of the two-chamber section of the end systole is used. When executing the trace processing on the chamber, an algorithm corresponding to the left chamber of the two-chamber cross section at the end systole is used.
なお、各断面に対応した断面データ内において複数のサンプル点のうちの少なくとも1つの代表点をユーザが設定し、ユーザが設定した少なくとも1つの代表点に基づいてトレース処理部44が残りの複数のサンプル点を設定するセミオートトレース(半自動トレース)が行われてもよい。 The user sets at least one representative point of the plurality of sample points in the cross-sectional data corresponding to each cross section, and the trace processing unit 44 sets the remaining plural points based on the at least one representative point set by the user. Semi-automatic tracing (semi-automatic tracing) for setting sample points may be performed.
セミオートトレースにおいて、医師や検査技師等のユーザは、例えば、表示部52に表示される各断面の表示画像を確認しながら、操作デバイス60を操作して、各断面内における各代表点の位置を指定して計測対象部位の輪郭上に少なくとも1つの代表点を設定する。例えば、計測対象部位が左室であれば2つの弁輪部(僧帽弁輪と三尖弁輪)と1つの心尖部の3箇所に対応した3つの代表点が設定される。トレース処理部44は、ユーザが設定した少なくとも1つの代表点に基づいて、残りの(他の)複数のサンプル点を設定する。トレース処理部44は、公知の様々な処理のうちのいずれを利用してもよいが、例えば、特許文献2(特許第5753794号公報)に説明される対象部位の輪郭を抽出する技術を利用して、複数のサンプル点が設定される計測対象部位の輪郭を抽出することが望ましい。 In the semi-automatic trace, a user such as a doctor or a laboratory technician operates the operation device 60 while confirming the display image of each cross section displayed on the display unit 52, and sets the position of each representative point in each cross section. Designate and set at least one representative point on the contour of the measurement target part. For example, if the measurement target region is the left ventricle, three representative points corresponding to three locations of two annulus parts (mitral annulus and tricuspid annulus) and one apex part are set. The trace processing unit 44 sets the remaining (other) sample points based on at least one representative point set by the user. The trace processing unit 44 may use any of various known processes. For example, the trace processing unit 44 uses a technique for extracting the contour of the target portion described in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 575794). Thus, it is desirable to extract the contour of the measurement target part where a plurality of sample points are set.
トレース処理部44により各断面に対応した断面データ内に輪郭データ(複数のサンプル点を結んだ輪郭線のデータ)が形成されると、各断面に対応した断層画像上に輪郭線を示した表示画像が表示部52に表示される。 When contour data (contour data connecting a plurality of sample points) is formed in the cross-section data corresponding to each cross-section by the trace processing unit 44, the contour line is displayed on the tomographic image corresponding to each cross-section. An image is displayed on the display unit 52.
図3は、表示部52に表示される表示画像の具体例を示す図である。図3に例示する表示画像は、超音波画像の表示エリア52Aと計測結果の表示エリア52Bで構成される。超音波画像の表示エリア52Aには、計測に利用される複数の断面データに対応した断層画像が表示される。例えば、図3に例示するように、拡張末期(ED)の四腔断面(A4C)と拡張末期(ED)の二腔断面(A2C)と収縮末期(ES)の四腔断面(A4C)と収縮末期(ES)の二腔断面(A2C)に対応した各断層画像が表示される。また、各断層画像内には、トレース処理部44により設定された輪郭線(複数のサンプル点を結んだ左室内腔のトレースライン)も表示される。図3において輪郭線は各断層画像内において破線で示されている。 FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of a display image displayed on the display unit 52. The display image illustrated in FIG. 3 includes an ultrasonic image display area 52A and a measurement result display area 52B. In the ultrasonic image display area 52A, tomographic images corresponding to a plurality of cross-sectional data used for measurement are displayed. For example, as illustrated in FIG. 3, the end-diastolic (ED) four-chamber section (A4C), the end-diastolic (ED) two-chamber section (A2C), and the end-systolic (ES) four-chamber section (A4C) and contraction Each tomographic image corresponding to the two-chamber cross section (A2C) at the end stage (ES) is displayed. In each tomographic image, a contour line set by the trace processing unit 44 (a trace line in the left ventricular cavity connecting a plurality of sample points) is also displayed. In FIG. 3, the outline is indicated by a broken line in each tomographic image.
ユーザは、表示部52に表示される各断層画像内の輪郭線を確認し、必要に応じて、操作デバイス60を利用してトレース処理のやり直しを指示することができる。トレース処理のやり直しが指示されると、トレース処理部44は、ユーザによって指定された各断面内においてトレース処理のやり直し(再トレース処理)を実行する。なお、トレース処理のやり直しにおいて、幾つかのサンプル点または全てのサンプル点の位置をユーザが指定するマニュアルトレース(手動トレース)が行われてもよい。 The user can confirm the contour line in each tomographic image displayed on the display unit 52 and can instruct re-execution of the trace processing using the operation device 60 as necessary. When an instruction to redo the trace process is given, the trace processing unit 44 executes the redo of the trace process (retrace process) in each cross section designated by the user. In the re-processing of the trace process, a manual trace (manual trace) in which the user specifies the positions of some sample points or all sample points may be performed.
体積算出部45は、各時相ごとに得られた計測対象部位の輪郭データに基づいて、その時相における計測対象部位の体積を算出する。例えば、心臓の駆出率の計測において左室が計測対象部位であり、左室内腔の輪郭データが得られている場合、体積算出部45は、拡張末期の四腔断面内における輪郭データと二腔断面内における輪郭データに基づいて、拡張末期における左室内腔の体積(容積)を算出する。また、体積算出部45は、収縮末期の四腔断面内における輪郭データと二腔断面内における輪郭データに基づいて、収縮末期における左室内腔の体積(容積)を算出する。 The volume calculation unit 45 calculates the volume of the measurement target part in the time phase based on the contour data of the measurement target part obtained for each time phase. For example, when the left ventricle is a measurement target site in the measurement of the ejection fraction of the heart and the contour data of the left ventricular cavity is obtained, the volume calculation unit 45 calculates the contour data in the four-chamber cross section at the end diastole. Based on the contour data in the cavity section, the volume (volume) of the left ventricular lumen at the end diastole is calculated. In addition, the volume calculation unit 45 calculates the volume (volume) of the left chamber in the end systole based on the contour data in the four-chamber cross section at the end systole and the contour data in the two-chamber cross section.
体積(容積)の算出においては、公知の各種の演算手法を利用することができる。その演算手法の代表的な具体例がシンプソン法(ディスク法)である。シンプソン法により左室の体積(内腔の容積)を算出する際には、例えば、四腔断面(心尖部4腔像)内と二腔断面(心尖部2腔像)内において左室の長軸を複数に等分して長軸に直交する複数のディスク(演算上の仮想的な楕円形)が設定される。次に、各ディスク内において長軸に直交する2つの短軸内径、例えば長軸から四腔断面の輪郭線までの距離と長軸から二腔断面の輪郭線までの距離が導出され、2つの短軸内径に基づいて各ディスクの断面積が算出される。そして、複数のディスクについての断面積の総和から左室内腔の体積(容積)が算出される。 In calculating the volume (volume), various known calculation methods can be used. A typical example of the calculation method is the Simpson method (disk method). When calculating the volume of the left ventricle (lumen volume) by the Simpson method, for example, the length of the left ventricle in the four-chamber cross-section (apex portion four-chamber image) and in the two-chamber cross-section (apex portion two-chamber image) A plurality of discs (virtual ellipses for calculation) perpendicular to the long axis by dividing the axis into a plurality of parts are set. Next, the inner diameters of the two minor axes perpendicular to the major axis in each disk, for example, the distance from the major axis to the contour of the four-chamber cross section and the distance from the major axis to the contour of the two-chamber cross section are derived. The cross-sectional area of each disk is calculated based on the short axis inner diameter. Then, the volume (volume) of the left chamber is calculated from the sum of the cross-sectional areas of the plurality of disks.
例えば、長軸の長さをL、ディスクの枚数(総数)をN個(Nは自然数)とし、各ディスクn(nは1〜Nの自然数)内の2つの短軸内径をAn,Bnとすると、左室内腔の体積(容積)Vは例えば次式により算出される。なお、次式におけるΣはn=1〜Nの総和である。
「数1」V=(π/4)×Σ(AnBn)×(L/N)
For example, the length of the long axis is L, the number of disks (total number) is N (N is a natural number), and the inner diameters of two short axes in each disk n (n is a natural number of 1 to N) are An and Bn. Then, the volume (volume) V of the left ventricular cavity is calculated by the following equation, for example. In the following equation, Σ is the sum of n = 1 to N.
“Equation 1” V = (π / 4) × Σ (AnBn) × (L / N)
体積算出部45は、例えば、拡張末期の左室と収縮末期の左室のそれぞれに対して数1式を適用することにより、拡張末期における左室の体積(拡張末期体積)と、収縮末期における左室の体積(収縮末期体積)を算出する。 The volume calculation unit 45 applies, for example, Equation 1 to each of the left ventricle at the end diastole and the left ventricle at the end systole, thereby determining the volume of the left ventricle at the end diastole (end diastole volume) and the volume at the end systole. The left ventricular volume (end systolic volume) is calculated.
計測処理部46は、拡張末期のボリュームデータから得られる計測対象部位の解析結果と収縮末期のボリュームデータから得られる計測対象部位の解析結果に基づいて、時相間における計測対象部位の変化を示す計測値を導出する。その計測値の好適な具体例が心臓の駆出率(EF:イジェクションフラクション)である。計測対象部位が左室の場合に、左室の駆出率(EF)は例えば次式により算出される。
「数2」駆出率(EF)=(拡張末期体積−収縮末期体積)/拡張末期体積
The measurement processing unit 46 measures the change in the measurement target part between the time phases based on the analysis result of the measurement target part obtained from the end-diastolic volume data and the analysis result of the measurement target part obtained from the end-systolic volume data. Deriving a value. A preferred specific example of the measured value is the ejection fraction (EF: ejection fraction) of the heart. When the measurement target site is the left ventricle, the ejection fraction (EF) of the left ventricle is calculated by the following equation, for example.
“Equation 2” ejection fraction (EF) = (end diastolic volume−end systolic volume) / end diastolic volume
計測処理部46により得られた計測結果は、例えば、図3に示す計測結果の表示エリア52Bに表示される。例えば、計測結果の表示エリア52B内に駆出率(EF)などが数値で表示される。 The measurement result obtained by the measurement processing unit 46 is displayed, for example, in the measurement result display area 52B shown in FIG. For example, the ejection rate (EF) and the like are displayed numerically in the measurement result display area 52B.
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 画像形成部、22 画像記憶部、30 画像選択部、41 時相選択部、42 断面特定部、43 部位特定部、44 トレース処理部、45 体積算出部、46 計測処理部、47 プリセット記憶部、50 表示処理部、52 表示部、60 操作デバイス、100 制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 probe, 12 transmission / reception part, 20 image formation part, 22 image memory | storage part, 30 image selection part, 41 time phase selection part, 42 cross-section specific part, 43 site | part specific part, 44 trace processing part, 45 volume calculation part, 46 measurement Processing unit, 47 preset storage unit, 50 display processing unit, 52 display unit, 60 operation device, 100 control unit.
Claims (7)
前記第1ボリュームデータに基づく断面特定処理により前記第1ボリュームデータ内において前記心臓の複数の計測断面に対応する複数の第1時相断面データを特定し、前記第2ボリュームデータに基づく断面特定処理により前記第2ボリュームデータ内において前記複数の計測断面に対応する複数の第2時相断面データを特定する断面特定部と、
前記複数の第1時相断面データに対するトレース処理により複数の第1時相輪郭データを生成し、前記複数の第2時相断面データに対するトレース処理により複数の第2時相輪郭データを生成するトレース処理部と、
前記複数の第1時相輪郭データから求められる第1時相体積及び前記複数の第2時相輪郭データから求められる第2時相体積に基づいて、前記心臓の機能を示す計測値を演算する計測処理部と、
前記複数の第1時相断面データ及び前記複数の第1時相輪郭データを表す複数の第1時相断層画像と、前記複数の第2時相断面データ及び前記複数の第2時相輪郭データを表す複数の第2時相断層画像と、前記計測値と、を含む画像を表示する表示部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 Ri by the transmission and reception of ultrasonic for three-dimensional space including the heart, and means for obtaining a plurality of volume data including a second volume data corresponding to the first volume data and the second time phase corresponding to the first time phase,
Identifying a plurality of first time phase section data corresponding to a plurality of measurement section of Oite the heart within the first volume data by cross specifying processing based on the first volume data, cross-section based on the second volume data and a cross-sectional specifying unit configured to specify a plurality of second time phase section data corresponding to Oite the plurality of measuring section within the second volume data by a specific process,
A trace for generating a plurality of first time phase contour data by a tracing process for the plurality of first time phase cross section data, and generating a plurality of second time phase contour data by a tracing process for the plurality of second time phase cross section data. A processing unit;
Based on a first time phase volume obtained from the plurality of first time phase contour data and a second time phase volume obtained from the plurality of second time phase contour data, a measurement value indicating the function of the heart is calculated. A measurement processing unit;
A plurality of first time phase tomographic images representing the plurality of first time phase cross section data and the plurality of first time phase contour data, the plurality of second time phase cross section data, and the plurality of second time phase contour data. A display unit that displays an image including a plurality of second time-phase tomographic images representing the measurement values, and
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータ内で前記心臓の左室を含む四腔断面と二腔断面に対応した前記複数の第1時相断面データを特定し、前記第2ボリュームデータ内で前記心臓の左室を含む四腔断面と二腔断面に対応した前記複数の第2時相断面データを特定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The cross-section specifying unit specifies the plurality of first time phase cross-section data corresponding to the four-chamber cross section including the left ventricle of the heart and the two-chamber cross section in the first volume data, and in the second volume data Specifying the plurality of second time phase cross-sectional data corresponding to the four-chamber cross section including the left ventricle of the heart and the two-chamber cross section;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点と三尖弁輪に対応した特徴点とを探索し、これら3つの特徴点に基づいて前記四腔断面に対応した第1時相断面データを特定し、前記第2ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点と三尖弁輪に対応した特徴点とを探索し、これら3つの特徴点に基づいて前記四腔断面に対応した第2時相断面データを特定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The sectional identification unit searches the feature point corresponding to the apex tricuspid annulus feature points corresponding to the feature points and the mitral annulus corresponding to the heart within the first volume data, the three First phase cross-sectional data corresponding to the four-chamber cross-section is specified based on the feature points, and a feature point corresponding to the apex of the heart and a feature point corresponding to the mitral annulus in the second volume data are determined. It searches the feature point corresponding to the tricuspid annulus, identifies a second time phase section data corresponding to the four-chamber view plane on the basis of these three feature points,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点を含み前記四腔断面に交差する断面に対応する断面データとして前記二腔断面に対応した第1時相断面データを特定し、前記第2ボリュームデータ内で前記心臓の心尖に対応した特徴点と僧帽弁輪に対応した特徴点を含み前記四腔断面に交差する断面に対応する断面データとして前記二腔断面に対応した第2時相断面データを特定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3.
The cross section specifying unit includes a feature point corresponding to the apex of the heart and a feature point corresponding to the mitral valve annulus in the first volume data, and the cross section data corresponding to a cross section intersecting the four-chamber cross section. First phase cross section data corresponding to the cavity section is specified, and the second volume data includes a feature point corresponding to the heart apex of the heart and a feature point corresponding to the mitral annulus, and intersects the four-chamber section. Specifying the second time phase cross-sectional data corresponding to the two-chamber cross-section as cross-sectional data corresponding to the cross-section ,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記断面特定部は、前記第1ボリュームデータに対する画像認識処理により前記第1ボリュームデータの四腔断面と二腔断面に対応した前記複数の第1時相断面データを特定し、前記第2ボリュームデータに対する画像認識処理により前記第2ボリュームデータの四腔断面と二腔断面に対応した前記複数の第2時相断面データを特定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The cross section specifying unit specifies the plurality of first time phase cross section data corresponding to the four-chamber cross section and the two-chamber cross section of the first volume data by image recognition processing on the first volume data, and the second volume data Identifying the plurality of second time phase cross-section data corresponding to the four-chamber cross section and the two-chamber cross section of the second volume data by image recognition processing for
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記複数のボリュームデータの中から、前記心臓の心電波形情報に基づいて、前記心臓の拡張末期に対応した前記第1ボリュームデータと、前記心臓の収縮末期に対応した前記第2ボリュームデータと、を選択する時相選択部をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 ,
From the Volume data of the multiple, based on the electrocardiographic waveform information of the heart, and the first volume data corresponding to end diastole of the heart, the second volume data corresponding to the telesystole of the heart And a time phase selector for selecting
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記計測値は駆出率である、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 ,
The measured value is ejection fraction,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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