JP7082540B2 - Doppler waveform processing device - Google Patents
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Description
本発明はドプラ波形処理装置に関し、特に、ドプラ波形のトレースにより生成されたトレースラインの処理に関する。 The present invention relates to a Doppler waveform processing apparatus, and more particularly to processing a trace line generated by tracing a Doppler waveform.
ドプラ波形処理装置は、ドプラ波形を処理する機能を備えた超音波診断装置、情報処理装置等によって構成される。以下においては、ドプラ波形を処理する機能を備えた超音波診断装置について説明する。 The Doppler waveform processing device is composed of an ultrasonic diagnostic device, an information processing device, and the like having a function of processing Doppler waveforms. In the following, an ultrasonic diagnostic apparatus having a function of processing Doppler waveforms will be described.
かかる超音波診断装置には、PWモード(パルスドプラモード)及びCWモード(連続波ドプラモード)が設けられている。それらのモードは、生体内の血流(血管内の血流、心臓内の血流等)からドプラ情報を得て、その周波数解析結果を表すドプラ波形を表示するモードである。ドプラ波形の横軸は時間軸であり、その縦軸は周波数軸(速度軸)である。ドプラ波形は心拍に従って周期的に変化する。超音波診断装置に搭載されたオートトレース機能により、生成されたドプラ波形の外形(最高流速又はそれに近い流速に相当するライン)が自動的にトレースされ、これによってトレースラインが自動的に生成される。そのトレースラインが計測対象となる。 Such an ultrasonic diagnostic apparatus is provided with a PW mode (pulse Doppler mode) and a CW mode (continuous wave Doppler mode). These modes are modes in which Doppler information is obtained from blood flow in the living body (blood flow in blood vessels, blood flow in the heart, etc.) and a Doppler waveform representing the frequency analysis result is displayed. The horizontal axis of the Doppler waveform is the time axis, and the vertical axis thereof is the frequency axis (velocity axis). The Doppler waveform changes periodically according to the heartbeat. The auto-trace function installed in the ultrasonic diagnostic equipment automatically traces the outer shape of the generated Doppler waveform (the line corresponding to the maximum flow velocity or a flow velocity close to it), which automatically generates a trace line. .. The trace line is the measurement target.
特許文献1には、オートトレース機能を備えた超音波診断装置が開示されている。かかる超音波診断装置においては、心拍単位でトレースラインに含まれる最高流速及び最低流速が検出されている。 Patent Document 1 discloses an ultrasonic diagnostic apparatus having an auto trace function. In such an ultrasonic diagnostic apparatus, the maximum flow velocity and the minimum flow velocity included in the trace line are detected for each heartbeat.
循環器の診断に際しては、ドプラ波形に基づいて生成されたトレースラインに基づく計測が行われる。例えば、心拍期間としての計測区間ごとに、最高流速及び最低流速が計測され、それらに基づいて計測値が演算される。その場合において、生体信号(例えば心電信号)が得られている状況下では、生体信号に基づいて各計測区間が特定される。一方、生体信号が得られていない状況下では、トレースライン自身に基づいて各計測区間を特定する必要があり、具体的には、例えばトレースライン中の立ち上がり部分の根元又はその付近に、計測区間の開始時相を定める必要がある。 When diagnosing the circulatory system, measurement is performed based on the trace line generated based on the Doppler waveform. For example, the maximum flow velocity and the minimum flow velocity are measured for each measurement section as the heart rate period, and the measured value is calculated based on them. In that case, under the situation where a biological signal (for example, an electrocardiographic signal) is obtained, each measurement section is specified based on the biological signal. On the other hand, in a situation where no biological signal is obtained, it is necessary to specify each measurement section based on the trace line itself. Specifically, for example, the measurement section is located at or near the root of the rising portion in the trace line. It is necessary to determine the starting phase of.
本発明の目的は、トレースラインに基づいて計測区間を正確に定めることにある。あるいは、本発明の目的は、トレースラインに揺らぎが含まれていても計測区間の開始時相を正確に定めることにある。 An object of the present invention is to accurately determine a measurement section based on a trace line. Alternatively, an object of the present invention is to accurately determine the start time phase of the measurement section even if the trace line contains fluctuations.
本発明に係るドプラ波形処理装置は、ドプラ波形のトレースにより生成されたトレースラインに含まれる立ち上がり部分に基づいて、当該立ち上がり部分を代表する立ち上がり部分代表線を生成する生成手段と、前記立ち上がり部分代表線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する判定手段と、を含むことを特徴とする。 The Doppler waveform processing apparatus according to the present invention has a generation means for generating a rising portion representative line representing the rising portion and a rising portion representative based on the rising portion included in the trace line generated by tracing the Doppler waveform. It is characterized by including a determination means for determining a time phase for specifying a measurement section based on a line.
本発明に係るプログラムは、ドプラ波形処理装置においてドプラ波形処理方法を実行するためのプログラムであって、ドプラ波形のトレースにより生成されたトレースラインに含まれる立ち上がり部分に基づいて、当該立ち上がり部分を代表する立ち上がり部分代表線を生成する機能と、前記立ち上がり部分近似線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する機能と、を含むことを特徴とする。 The program according to the present invention is a program for executing the Doppler waveform processing method in the Doppler waveform processing apparatus, and represents the rising portion based on the rising portion included in the trace line generated by the trace of the Doppler waveform. It is characterized by including a function of generating a rising portion representative line and a function of determining a time phase for specifying a measurement section based on the rising portion approximation line.
本発明によれば、トレースラインに基づいて計測区間を正確に定めることが可能となる。あるいは、本発明によれば、トレースラインに揺らぎが含まれていても計測区間の開始時相を正確に定めることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately determine the measurement section based on the trace line. Alternatively, according to the present invention, it is possible to accurately determine the start time phase of the measurement section even if the trace line contains fluctuations.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(1)実施形態の概要
実施形態に係るドプラ波形処理装置は、生成手段(第1生成手段)及び判定手段を有する。生成手段は、ドプラ波形のトレースにより生成されたトレースラインに含まれる立ち上がり部分に基づいて、当該立ち上がり部分を代表する立ち上がり部分代表線(第1代表線)を生成する。判定手段は、立ち上がり部分代表線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する。一般に、トレースラインにおいて立ち上がり部分は明確に特定され得る。しかもそれは一般に時間軸に対して急峻な部分である。上記構成は、そのような立ち上がり部分を時間軸上の基準として利用することにより、計測区間を安定的に定めるものである。1つの計測区間だけが設定されてもよいし、複数の計測区間が順次設定されてもよい。計測区間特定の時相は、計測区間の開始時相であってもよいし、その開始時相を規定する基準時相であってもよい。
(1) Outline of the Embodiment The Doppler waveform processing apparatus according to the embodiment has a generation means (first generation means) and a determination means. The generation means generates a rising portion representative line (first representative line) representing the rising portion based on the rising portion included in the trace line generated by tracing the Doppler waveform. The determination means determines the time phase for specifying the measurement section based on the rising portion representative line. In general, the rising edge can be clearly identified in the trace line. Moreover, it is generally a steep part with respect to the time axis. In the above configuration, the measurement section is stably determined by using such a rising portion as a reference on the time axis. Only one measurement section may be set, or a plurality of measurement sections may be set sequentially. The measurement section specific time phase may be the start time phase of the measurement section or may be the reference time phase that defines the start time phase.
実施形態において、上記の生成手段は第1生成手段であり、トレースラインに含まれる部分であって立ち上がり部分の手前側に生じる底部分を代表する底部分代表線を生成する第2生成手段が設けられ、判定手段は、立ち上がり部分代表線及び底部分代表線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する。この構成は、時間軸上において隣接する底部分及び立ち上がり部分をそれぞれ代表する底部分代表線(第2代表線)及び立ち上がり部分代表線(第1代表線)に基づいて、計測区間を客観的に定めるものである。例えば、底部分には揺らぎが生じ易く、そこに含まれる最小値を計測区間の開始時相としたならば、心拍ごとに開始時相が区々になってしまう。上記構成によれば、2つの代表線に基づいて開始時相を規定できるので、底部分に含まれる揺らぎの影響を受けにくくなる。 In the embodiment, the above-mentioned generation means is the first generation means, and the second generation means for generating the bottom portion representative line which is a portion included in the trace line and represents the bottom portion generated on the front side of the rising portion is provided. The determination means determines the time phase for specifying the measurement section based on the rising portion representative line and the bottom portion representative line. This configuration objectively sets the measurement section based on the bottom portion representative line (second representative line) and the rising portion representative line (first representative line) representing the adjacent bottom portion and rising portion on the time axis, respectively. It is to be decided. For example, fluctuations are likely to occur in the bottom portion, and if the minimum value contained therein is set as the start time phase of the measurement section, the start time phase will be different for each heartbeat. According to the above configuration, since the start time phase can be defined based on the two representative lines, it is less likely to be affected by the fluctuation included in the bottom portion.
実施形態において、判定手段は、立ち上がり部分代表線と底部分代表線の交点を特定する手段と、交点に基づいて、計測区間特定用の時相として、計測区間開始時相を判定する手段と、を含む。立ち上がり部分代表線は通常、時間軸に対して急峻な斜線として構成され、その立ち上がり代表線上に交点が定められるので、交点は通常、立ち上がり部分を基準として、その手前側に設定されることになる。底部分代表線の速度軸方向の位置が多少変化しても、交点が時間軸上大きく変化することはない。よって、上記構成によれば、立ち上がり部分の根元又はその付近に(あるいは底部分と立ち上がり部分との境界又はその付近)に、開始時相を安定的に設定することが可能となる。 In the embodiment, the determination means include a means for specifying the intersection of the rising portion representative line and the bottom portion representative line, and a means for determining the measurement section start time phase as the time phase for specifying the measurement section based on the intersection. including. Since the rising portion representative line is usually configured as a steep diagonal line with respect to the time axis and the intersection is defined on the rising representative line, the intersection is usually set on the front side of the rising portion as a reference. .. Even if the position of the bottom representative line in the velocity axis direction changes slightly, the intersection does not change significantly on the time axis. Therefore, according to the above configuration, it is possible to stably set the start time phase at or near the root of the rising portion (or at or near the boundary between the bottom portion and the rising portion).
実施形態においで、立ち上がり部分代表線は斜線であり、底部分代表線は水平線である。2つの直線は各部分を代表するものであり、それらを基準とすることにより、トレースラインに含まれる揺らぎの影響をあまり受けずに、計測区間を安定的に定めることが可能となる。各直線を近似線として観念することも可能である。 In the embodiment, the rising portion representative line is a diagonal line and the bottom portion representative line is a horizontal line. The two straight lines are representative of each part, and by using them as a reference, it is possible to stably determine the measurement section without being affected by the fluctuation included in the trace line. It is also possible to think of each straight line as an approximate line.
実施形態において、生成手段(第1生成手段)は、立ち上がり部分を代表する第1代表点を特定する手段と、立ち上がり部分代表線として、第1代表点を通過する線であって立ち上がり部分の近似線を演算する手段と、を含む。第1代表点は、中間点、最大勾配点、その他として定め得る。第1代表点を通過する近似線は数学的な処理により容易に求めることが可能である。 In the embodiment, the generation means (first generation means) is a means for specifying a first representative point representing the rising portion and a line passing through the first representative point as the rising portion representative line, which is an approximation of the rising portion. Includes means for computing lines. The first representative point can be determined as an intermediate point, a maximum gradient point, and others. The approximate line passing through the first representative point can be easily obtained by mathematical processing.
実施形態において、第2生成手段は、底部分を代表する第2代表点を特定する手段と、底部分代表線として、第2代表点を通過する水平線を演算する手段と、を含む。この構成によれば簡単な処理により底部分代表線を演算することが可能となる。水平線としての底部分代表線の高さが多少変化しても、急峻な斜線としての立ち上がり部分代表線を基準として、計測区間の開始時相を安定的に定めることが可能である。第2代表点は、ベースライン最近接点、平均速度点等として定め得る。 In the embodiment, the second generation means includes means for specifying a second representative point representing the bottom portion, and means for calculating a horizontal line passing through the second representative point as the bottom portion representative line. According to this configuration, it is possible to calculate the bottom partial representative line by a simple process. Even if the height of the bottom representative line as a horizontal line changes slightly, it is possible to stably determine the start time phase of the measurement section with reference to the rising portion representative line as a steep diagonal line. The second representative point can be determined as a baseline recent contact point, an average velocity point, or the like.
実施形態において、第2代表点を特定する手段は、底部分がベースラインを超えて反対側へ入り込んでいる逆流部分を有しない場合には、所定条件を満たす点であってベースラインに最も近い点を第2代表点として特定し、底部分がベースラインを超えて反対側へ入り込んでいる逆流部分を有する場合には、所定条件を満たす点であってベースライン上の点を第2代表点として特定する。例えば、第2代表点として単なる最低速度点を採用すると、逆流がある場合においては第2代表点が想定外の早期の時点に特定されてしまう可能性がある。上記の構成はそのような問題が生じることを回避するものである。上記構成によれば、立ち上がり部分それ全体がベースラインの一方側(非逆流側)に含まれていることを前提として、立ち上がり部分の根元又はそれ付近に、開始時相を的確に定めることが可能となる。 In the embodiment, the means for identifying the second representative point is the closest to the baseline at a point that satisfies a predetermined condition when the bottom portion does not have a backflow portion that extends beyond the baseline and enters the opposite side. If the point is specified as the second representative point and the bottom portion has a backflow portion that extends beyond the baseline and enters the opposite side, the point on the baseline that meets the predetermined conditions is the second representative point. Specify as. For example, if a mere minimum speed point is adopted as the second representative point, the second representative point may be specified at an unexpectedly early point in time when there is backflow. The above configuration avoids such a problem. According to the above configuration, it is possible to accurately determine the start time phase at or near the root of the rising portion on the premise that the entire rising portion is included on one side (non-backflow side) of the baseline. Will be.
実施形態に係るドプラ波形処理方法は、ドプラ波形のトレースにより生成されたトレースラインに含まれる立ち上がり部分に基づいて、当該立ち上がり部分を代表する立ち上がり部分代表線を生成する工程と、立ち上がり部分代表線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する工程と、を含むものである。このドプラ波形処理方法は、ハードウエアの機能として又はソフトウエアの機能として実現され得る。後者の場合、ドプラ波形処理方法を実行するプログラムが、ネットワークを介して又は可搬型記憶媒体を介して、ドプラ波形処理装置にインストールされる。ドプラ波形処理装置の概念には、情報処理装置、超音波診断装置等が含まれる。 The Doppler waveform processing method according to the embodiment includes a step of generating a rising portion representative line representing the rising portion and a rising portion representative line based on the rising portion included in the trace line generated by the trace of the Doppler waveform. It includes a step of determining a time phase for specifying a measurement section based on the above. This Doppler waveform processing method can be realized as a hardware function or a software function. In the latter case, a program that executes the Doppler waveform processing method is installed in the Doppler waveform processing device via a network or via a portable storage medium. The concept of the Doppler waveform processing device includes an information processing device, an ultrasonic diagnostic device, and the like.
(2)実施形態の詳細
図1には、実施形態に係る超音波診断装置が示されている。この超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置されるものであり、生体(被検体)に対する超音波の送受波により、超音波画像としての断層画像及びドプラ波形を表示する機能を備えている。ドプラ波形を生成する代表的な動作モードとしてPWモード及びCWモードが知られている。PWモードは、生体内へのパルス波の送信及び生体内からの反射波の受信によりドプラ情報を取得するモードである。CWモードは、生体内への連続波の送信及び生体内からの反射波(連続波)の受信によりドプラ情報を取得するモードである。以下においては、PWモードを中心として、超音波診断装置の構成及び動作を説明する。
(2) Details of the Embodiment FIG. 1 shows an ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. This ultrasonic diagnostic device is installed in a medical institution such as a hospital, and has a function of displaying a tomographic image and a Doppler waveform as an ultrasonic image by transmitting and receiving ultrasonic waves to a living body (subject). There is. PW mode and CW mode are known as typical operation modes for generating Doppler waveforms. The PW mode is a mode in which Doppler information is acquired by transmitting a pulse wave into the living body and receiving a reflected wave from the living body. The CW mode is a mode for acquiring Doppler information by transmitting a continuous wave into the living body and receiving a reflected wave (continuous wave) from the living body. In the following, the configuration and operation of the ultrasonic diagnostic apparatus will be described with a focus on the PW mode.
超音波プローブ10は、生体表面に当接された状態において超音波の送波及び受波を行うものである。本実施形態においては、例えば、頸部の表面上に超音波プローブの送受波面(音響レンズ表面)が当接され、頸動脈に対して超音波診断が実行される。他の血管が診断対象となってもよい。
The
超音波プローブ10は、一次元配列された複数の振動素子からなる振動素子アレイを有している。振動素子アレイによって超音波ビーム12が形成され、その超音波ビーム12は、必要に応じて、電子的に走査される。電子走査方式として、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式等が知られている。例えば、Bモードにおいては、超音波ビーム12が直線的に電子走査され、これによって、生体内に矩形の形状を有する走査面が形成される。走査面は二次元データ取込領域である。PWモードにおいては、指定されたビーム方位に対して超音波ビーム14が形成される。図示の例では、超音波ビーム14が血流に対して直交しないように、超音波ビーム14は超音波プローブ10の中心軸に対して傾斜している。超音波ビーム14上には、ドプラ情報を抽出するサンプルゲート16が設定される。サンプルゲート16はサンプルボリューム等とも呼ばれる。
The
頸動脈の超音波診断に際しては、通常、最初にBモードが選択され、Bモード画像上においてビーム方位及びサンプルゲート16が設定される。その後、PWモードが選択され、設定されたビーム方位に対して超音波ビーム14が繰り返し形成される。それらの過程においてサンプルゲート16からドプラ情報が順次取得される。BモードとPWモードが同時に実行されることもある。
In the ultrasonic diagnosis of the carotid artery, the B mode is usually selected first, and the beam direction and the
送信部18は送信ビームフォーマーとして機能する電子回路であり、受信部20は受信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。送信時において、送信部18から振動素子アレイに対して遅延処理後の複数の送信信号が並列的に供給される。これによって送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波が振動素子アレイによって受波されると、振動素子アレイから受信部20へ複数の受信信号が並列的に出力される。受信部20においては、複数の受信信号に対して遅延加算(整相加算)が適用される。これによって受信ビームに相当するビームデータが生成される。なお、Bモードにおいては、1フレームデータが電子走査方向に並ぶ複数のビームデータにより構成される。各ビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。PWモードにおいては、上記のように、特定のビーム方位上において複数のビームデータが順次形成され、これによって複数のドプラ情報が順次取得される。
The transmitting
断層画像形成部22は、Bモード用の回路であり、具体的には、フレームデータに基づいてBモード断層画像を形成する電子回路である。断層画像形成部22は、デジタルスキャンコンバータ(DSC)等を有している。DSCは、座標変換機能、画素補間機能、フレームレート変換機能等を備えている。生成された断層画像データが断層画像形成部22から表示処理部32へ送られている。なお、ビームデータを処理する回路等については図示省略されている。
The tomographic
ドプラ波形処理部21は、実施形態において、ドプラ波形処理方法を実行するものである。ドプラ波形処理部21は、ドプラ波形形成部24、トレース部26、計測区間設定部28、計測部30及び表示処理部32によって構成される。具体的には、ドプラ波形処理部21は、1又は複数のプロセッサにより構成される。後述するCPU上で実行されるプログラムの機能として、ドプラ波形処理部21が実現されてもよい。ドプラ波形処理部21がPC等の情報処理装置上に構築されてもよい。ドプラ波形処理部21に断層画像形成部22が含まれてもよい。以下、ドプラ波形処理部21が有する各構成について具体的に説明する。
The Doppler
ドプラ波形形成部24は、PWモードが選択された場合に機能するドプラ波形形成手段であり、それは周波数解析器、ドプラ波形生成器等を有する。ドプラ波形形成部24は、入力される複数のドプラ情報に対して周波数解析を順次実行し、それにより得られた一連のパワースペクトルを時間軸上にマッピングすることによりドプラ波形を生成する。なお、CWモードが選択された場合においても同様の処理によってドプラ波形が生成される。生成されたドプラ波形データが表示処理部32及びトレース部26に送られている。
The Doppler
トレース部26は、ドプラ波形に対してオートトレースを実行するトレース手段である。例えば、個々の時相において、ドプラ波形における最高流速又は所定流速を有する地点が特定され、その特定結果に従ってトレースラインが構成される。トレースラインは、ドプラ波形の外形線に相当する。実施形態においては、頸動脈が観測対象とされており、一般に、ベースラインの一方側である正側(又はベースラインの他方側である負側)において心拍周期で繰り返し変動する形態をもったドプラ波形が生成される。
The
計測区間設定部28は、トレースラインの形態に基づいて、時間軸上に1又は複数の計測区間を設定するものである。個々の計測区間は心拍区間に相当する。計測区間設定部28は、第1生成手段、第2生成手段、判定手段等として機能する。すなわち、計測区間設定部28は、トレースラインに含まれる立ち上がり部分に基づいて第1代表線(立ち上がり部分代表線)を生成し、トレースラインに含まれる(立ち上がり部分手前の)底部分に基づいて第2代表線(底部分代表線)を生成し、それら2つの代表線の交点に基づいて計測区間の開始時相を判定するものである。その具体的な処理内容については図3以降の各図に基づいて詳述する。
The measurement
計測部30は、設定された計測区間を単位として計測を実行する計測手段である。例えば、計測区間内における最高流速及び最低流速が特定され、それらに基づいて、頸動脈を評価するための計測値が演算される。計測値を示すデータが表示処理部32へ送られている。
The
表示処理部32は、グラフィック画像生成機能、カラー処理機能、画像合成機能等を有し、表示器34に表示される表示画像を生成するものである。PWモードでは表示画像としてドプラ波形が表示され、また計測値等の必要な情報が表示される。表示器34は、LCD、有機EL表示デバイス等によって構成される。
The
制御部36は、CPU及びプログラムによって構成され、制御部36は図1に示されている各構成の動作制御を行っている。操作パネル38は、複数のスイッチ、複数のボタン、トラックボール、キーボード等によって構成される入力デバイスである。操作パネル38を利用してユーザーによって動作モードが選択され、また装置動作条件が設定される。
The
図2には、比較例に係るドプラ波形処理方法が示されている。図示されたドプラ波形40は、頸動脈から得られたドプラ情報に基づいて生成されたものである。横軸tは時間軸であり、縦軸vは速度軸である。横軸tはベースラインであり、それは速度0に相当している。ドプラ波形40は、複数の心拍に対応した複数の部分波形42からなり、各部分波形42は、ピーク44a,44bの前側の立ち上がり部分42A、ピーク44a,44bの後側の立ち下がり部分42B、それに続く中間部分42C、及び、それに続く底部分42Dからなる。ピーク44a,44bは心拍ごとの最高流速点であり、それらを特定することは比較的に容易である。
FIG. 2 shows a Doppler waveform processing method according to a comparative example. The illustrated
この比較例では、ピーク44a,44bの手前側に探索区間46a,46bが設定され、その探索区間46a,46b内において最低流速点48a,48bが探索されている。最低流速点48a,48bが存在する時相が計測区間の開始時相(開始位置)であると定められている。つまり、最低流速点48a,48bに基づいて計測区間50a,50b,50cが設定されている。その上で、例えば、各計測区間50a,50b,50cにおいて最高流速と最低流速とが特定され、それらに基づいて心拍単位で計測値が演算される。図示の例において、底部分42Dには揺らぎが含まれている。探索区間46a,46bはそのような底部分42Dの全部又は一部をカバーしており、最低流速点48a,48bの特定に際して、揺らぎの影響を受け易い。このため、最低流速点48a,48bの時相が安定せず、各計測区間50a,50b,50cの長さが区々となって、場合によっては、最低流速を誤認してしまうおそれがある。
In this comparative example, the
これに対して、実施形態に係るドプラ波形処理方法は、安定的且つ客観的に計測区間の開始時相を定められるものである。特に、底部分における揺らぎの影響を受け難いものである。以下、図3にフローチャートとして示されているドプラ波形処理方法を図4乃至図9を参照しながら詳述する。なお、各図において既に説明した要素には同一符号を付しその説明を省略する。 On the other hand, in the Doppler waveform processing method according to the embodiment, the start time phase of the measurement section can be determined stably and objectively. In particular, it is not easily affected by fluctuations at the bottom. Hereinafter, the Doppler waveform processing method shown as a flowchart in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 9. The elements already described in each figure are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図3には、トレースライン生成後の処理が示されている。この処理は、計測区間設定部28において、心拍ごとに実行される。S10では、トレースラインに含まれているピークが検出される。例えば、処理対象となったトレースラインにおいて左側から順番にピークが特定される。
FIG. 3 shows the processing after the trace line is generated. This process is executed for each heartbeat in the measurement
ピークの特定に際しては、例えば、図4に示すように、トレースライン52が平滑化フィルタによって平滑化され、平滑化後のトレースライン54上において仮ピーク56が特定される。その際には例えば差分法が利用され得る。すなわち、トレースライン54に沿って勾配が順次検出され、勾配極性の変化時点として仮ピーク56が特定される。続いて、仮ピーク56を基準として所定範囲58が設定され、その所定範囲58内において、トレースライン(原トレースライン)52上のピークが特定される。所定範囲58は例えば平滑化フィルタの窓幅又はそれに基づいて設定される。なお、v’は平滑化後の速度を示している。
When specifying the peak, for example, as shown in FIG. 4, the
このように、平滑化後のトレースライン54上で仮ピーク56を特定し、それを基準として設定された所定範囲58内においてトレースライン52が有するピーク60を探索することにより、ノイズをピークと誤認してしまう可能性を低減できる。ピーク60は、立ち上がり部分を処理する際の基準となる。仮ピーク56を、立ち上がり部分を処理する際の基準として利用することも考えられる。
In this way, by identifying the
図3におけるS12では、ピーク手前側の立ち上がり部分に含まれる第1代表点が特定される。第1代表点は、立ち上がり部分の中間点、最大勾配点、その他である。例えば、図5に示されているトレースライン52において、ピーク60の手前側の立ち上がり部分52Aにおいて、第1代表点68が特定される。例えば、差分法等を利用して最大勾配点を特定し、それを第1代表点68としてもよい。立ち上がり部分52Aの幅72を特定し、幅72の中間位置に基づいて第1代表点68を定めるようにしてもよい。
In S12 in FIG. 3, the first representative point included in the rising portion on the front side of the peak is specified. The first representative points are the midpoint of the rising portion, the maximum gradient point, and others. For example, in the
図3におけるS14では、第1代表点に基づいて、立ち上がり部分を代表する第1代表線が演算される。実施形態において、第1代表線は斜線としての近似線である。例えば、図5において、第1代表点68を通る線であって、立ち上がり部分52Aの近似線(直線)として、第1代表線70が演算される。実際には、第1代表線70を定義する傾き及び切片座標が演算される。トレースライン52において、第1代表点68を中心とした一定範囲内の座標列に基づいて、最小二乗法により第1代表線70が演算されてもよい。その場合において、一定範囲が上記の立ち上がり部分52Aの幅72に基づいて定められてもよい。例えば、幅72をNで割った数値を一定範囲としてもよい。Nは例えば2以上の整数である。立ち上がり部分52Aの全体にわたって最小二乗法を適用し、これにより第1代表線70が演算されてもよい。
In S14 in FIG. 3, the first representative line representing the rising portion is calculated based on the first representative point. In the embodiment, the first representative line is an approximate line as a diagonal line. For example, in FIG. 5, the first
図3におけるS16では、立ち上がり部分の手前側に存在している底部分において、所定条件を満たす点として、第2代表点が特定される。第2代表点として、例えば、ベースラインに最も近い点(最近接点)が特定される。例えば、図6において、トレースライン52に対しては、ピーク60を基準として、第2代表点の探索範囲66が定められる。その探索範囲66内において、ベースライン76に最も近い点として第2代表点78が検出される。第2代表点78が計測区間の開始時相とされるのではなく、第2代表点78は以下に説明する水平線としての第2代表線を定めるための基準点となるものである。なお、図6に示したトレースライン52は、以下に説明する逆流部分を有しないものである。
In S16 in FIG. 3, a second representative point is specified as a point satisfying a predetermined condition in the bottom portion existing on the front side of the rising portion. As the second representative point, for example, the point closest to the baseline (recent contact point) is specified. For example, in FIG. 6, for the
図7において、トレースライン52の一部がベースライン76を超えた逆流部分80を有している場合、探索範囲66内において、トレースライン52がベースライン76を横切る点であって最もピーク60に近い点が第2代表点82として検出される。そのような点もベースラインに最も近い点である。このように逆流部分80が生じている場合に第2代表点の決め方を修正することにより、第2代表点が想定外の早期の時点に定められてしまうことを回避することが可能となる。逆流部分80の有無を判定し、その有無に応じて処理を切り替えてもよいし、逆流部分80の有無を判定することなく、立ち上がり部分52A側から時間軸上、過去方向へ最近接点を探索するようにしてもよい。
In FIG. 7, when a part of the
図3におけるS18では、第2代表点に基づいて第2代表線が演算される。第2代表線は傾きと切片座標とによって特定される。例えば、図8に示されているように、第2代表点78を通過する水平線が第2代表線84として特定される。後に示すように、底部分62Dを代表する他の線を第2代表線として定めるようにしてもよい。第2代表点を定めることなく、例えば底部分の平均流速から水平線としての第2代表線が定められてもよい。
In S18 in FIG. 3, the second representative line is calculated based on the second representative point. The second representative line is specified by the slope and the intercept coordinates. For example, as shown in FIG. 8, the horizontal line passing through the second
図3におけるS20では、以上のように演算された第1代表線と第2代表線の交点に基づいて、計測区間の開始時相が特定される。例えば、図8において、斜線としての第1代表線70と水平線としての第2代表線84の交点86が特定され、交点86が位置する時相が計測区間の開始時相88とされる。交点86は、時間軸に対して急峻な第1代表線70上に存在することになり、交点86の時間軸上の位置は、第2代表点78の時間軸上の位置にあまり影響を受けない。すなわち、実施形態によれば、立ち上がり部分52Aの根元又はその付近に交点86が定められる。よって、計測区間の開始時相88を適切に設定することが可能となる。特に、底部分62Dが有する揺らぎの影響をほとんど受けずに開始時相88を特定することが可能となる。
In S20 in FIG. 3, the start time phase of the measurement section is specified based on the intersection of the first representative line and the second representative line calculated as described above. For example, in FIG. 8, the
図9には、図2に示したドプラ波形40のトレースラインが再び示されている。そのトレースラインに対して実施形態に係るドプラ波形処理方法が適用された結果、複数の計測区間126a,126b,126cについての複数の開始時相122,124が特定されている。具体的には、トレースラインにおいて、1番目のピーク90が特定され、その手前側の立ち上がり部分92Aについて、第1代表点94が特定され、それに基づいて第1代表線96が演算されている。一方、立ち上がり部分92Aの手前側の底部分98Dについては、第2代表点100が設定され、それに基づいて第2代表線102が演算されている。続いて、第1代表線96と第2代表線102の交点104が特定され、それに基づいて開始時相122が特定されている。
FIG. 9 shows the trace line of the
同様に、トレースラインにおいて、2番目のピーク106が特定され、その手前側の立ち上がり部分108Aについて、第1代表点110が特定され、それに基づいて第1代表線112が演算されている。一方、立ち上がり部分108Aの手前側の底部分114Dについては、第2代表点116が設定され、それに基づいて第2代表線118が演算されている。続いて、第1代表線112と第2代表線118の交点120が特定され、それに基づいて開始時相124が特定されている。開始時相122と開始時相(終了時相)124の間の区間として計測区間126bが定められている。いずれの計測区間においてもその開始時相が立ち上がり部分の根元又はその付近に設定されているので、各計測区間126a,126b,126cからその底部分に存在する最低流速が外れてしまう可能性を低減できる。
Similarly, in the trace line, the
図10には、第2代表線の設定に係る変形例が示されている。この変形例では、ピーク60を基準として、参照範囲138が設定されている。参照範囲138の開始時相136は、ピーク60が存在する時相128から第1期間134だけ戻った地点として定められ、同様に、参照範囲138の終了時相132は、ピーク60が存在する時相128から第2期間130だけ戻った地点として定められる。トレースライン52において参照範囲138に属する部分の近似直線として第2代表線140が定められる。その場合には例えば最小二乗法を利用し得る。続いて、上記同様に、第1代表線70と第2代表線140の交点142が演算され、その交点142に基づいて計測区間の開始時相が特定される。
FIG. 10 shows a modified example relating to the setting of the second representative line. In this modification, the
上記実施形態によれば、計測区間を定めるに際して、その開始時相を客観的に安定的に定めることが可能となる。特に、底部分に存在する揺らぎにあまり影響を受けずに立ち上がり部分の根元又はその付近に開始時相を適切に定めることが可能となる。上記においてはPWドプラ法に基づいて生成されたドプラ波形のトレースラインについて説明を行ったが、CWドプラ法に基づいて生成されたドプラ波形のトレースラインに対しても上記同様の処理を適用することが可能である。頸動脈以外の血管又は心臓から得たドプラ波形が処理対象とされてもよい。 According to the above embodiment, when the measurement section is determined, the start time phase can be objectively and stably determined. In particular, it is possible to appropriately determine the start time phase at or near the root of the rising portion without being significantly affected by the fluctuation existing in the bottom portion. In the above, the trace line of the Doppler waveform generated based on the PW Doppler method has been described, but the same processing as above shall be applied to the trace line of the Doppler waveform generated based on the CW Doppler method. Is possible. Doppler waveforms obtained from blood vessels other than the carotid artery or the heart may be processed.
21 ドプラ波形処理部、24 ドプラ波形形成部、26 トレース部、28 計測区間設定部、30 計測部、32 表示処理部。
21 Doppler waveform processing unit, 24 Doppler waveform forming unit, 26 trace unit, 28 measurement section setting unit, 30 measurement unit, 32 display processing unit.
Claims (5)
前記トレースラインに含まれる部分であって前記立ち上がり部分の手前側に生じる底部分を代表する底部分代表線を生成する第2生成手段と、
前記立ち上がり部分代表線及び前記底部分代表線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する判定手段と、
を含み、
前記第2生成手段は、
前記底部分を代表する第2代表点を特定する手段と、
前記底部分代表線として、前記第2代表点を通過する水平線を演算する手段と、
を含み、
前記第2代表点を特定する手段は、
前記底部分がベースラインを超えて反対側へ入り込んでいる逆流部分を有しない場合には、前記ベースラインに最も近い点を前記第2代表点として特定し、
前記底部分が前記逆流部分を有する場合には、前記ベースライン上の点を前記第2代表点として特定する、
ことを特徴とするドプラ波形処理装置。 A first generation means for generating a rising portion representative line representing the rising portion based on the rising portion included in the trace line generated by tracing the Doppler waveform.
A second generation means for generating a bottom portion representative line which is a portion included in the trace line and represents a bottom portion generated on the front side of the rising portion.
A determination means for determining the time phase for specifying the measurement section based on the rising portion representative line and the bottom portion representative line , and
Including
The second generation means is
A means for identifying a second representative point representing the bottom portion,
As the bottom portion representative line, a means for calculating a horizontal line passing through the second representative point, and
Including
The means for identifying the second representative point is
When the bottom portion does not have a backflow portion that extends beyond the baseline and enters the opposite side, the point closest to the baseline is specified as the second representative point.
When the bottom portion has the backflow portion, a point on the baseline is specified as the second representative point.
A Doppler waveform processing device characterized by this.
前記第2代表点を特定する手段は、前記底部分が前記逆流部分を有する場合には、前記ベースライン上の点であって前記立ち上がり部分のピークに最も近い点を前記第2代表点として特定する、
ことを特徴とするドプラ波形処理装置。 In the Doppler waveform processing apparatus according to claim 1,
When the bottom portion has the backflow portion, the means for specifying the second representative point specifies a point on the baseline that is closest to the peak of the rising portion as the second representative point. do,
A Doppler waveform processing device characterized by this.
前記判定手段は、
前記立ち上がり部分代表線と前記底部分代表線の交点を特定する手段と、
前記交点に基づいて、前記計測区間特定用の時相として、計測区間開始時相を判定する手段と、
を含むことを特徴とするドプラ波形処理装置。 In the Doppler waveform processing apparatus according to claim 1 ,
The determination means is
A means for identifying the intersection of the rising portion representative line and the bottom portion representative line,
A means for determining the measurement section start time phase as the time phase for specifying the measurement section based on the intersection point,
A Doppler waveform processing device characterized by including.
前記第1生成手段は、
前記立ち上がり部分を代表する第1代表点を特定する手段と、
前記立ち上がり部分代表線として、前記第1代表点を通過する線であって前記立ち上がり部分の近似線を演算する手段と、
を含むことを特徴とするドプラ波形処理装置。 In the Doppler waveform processing apparatus according to claim 1,
The first generation means is
A means for identifying a first representative point representing the rising portion,
As the rising portion representative line, a means for calculating an approximate line of the rising portion, which is a line passing through the first representative point,
A Doppler waveform processing device characterized by including.
ドプラ波形のトレースにより生成されたトレースラインに含まれる立ち上がり部分に基づいて、当該立ち上がり部分を代表する立ち上がり部分代表線を生成する第1生成機能と、
前記トレースラインに含まれる部分であって前記立ち上がり部分の手前側に生じる底部分を代表する底部分代表線を生成する第2生成機能と、
前記立ち上がり部分代表線及び前記底部分代表線に基づいて計測区間特定用の時相を判定する判定機能と、
を含み、
前記第2生成機能は、
前記底部分を代表する第2代表点を特定する機能と、
前記底部分代表線として、前記第2代表点を通過する水平線を演算する機能と、
を含み、
前記第2代表点を特定する機能により、
前記底部分がベースラインを超えて反対側へ入り込んでいる逆流部分を有しない場合には、前記ベースラインに最も近い点が前記第2代表点として特定され、
前記底部分が前記逆流部分を有する場合には、前記ベースライン上の点が前記第2代表点として特定される、
ことを特徴とするプログラム。 A program for executing the Doppler waveform processing method in the Doppler waveform processing device.
Based on the rising part included in the trace line generated by the Doppler waveform trace, the first generation function that generates the rising part representative line representing the rising part, and
A second generation function that generates a bottom portion representative line that is included in the trace line and represents the bottom portion that occurs on the front side of the rising portion.
A determination function for determining the time phase for specifying the measurement section based on the rising portion representative line and the bottom portion representative line , and
Including
The second generation function is
The function to specify the second representative point representing the bottom portion and
As the bottom partial representative line, a function to calculate a horizontal line passing through the second representative point, and
Including
With the function to specify the second representative point,
When the bottom portion does not have a backflow portion that extends beyond the baseline and enters the opposite side, the point closest to the baseline is identified as the second representative point.
When the bottom portion has the backflow portion, a point on the baseline is identified as the second representative point.
A program characterized by that.
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WO2014045573A1 (en) | 2012-09-19 | 2014-03-27 | コニカミノルタ株式会社 | Ultrasound diagnostic device, ultrasound diagnostic device control method, and ultrasound diagnostic device control apparatus |
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