JPH10127638A - 運動部分を含む対象に関する信号処理方法及びこの方法を実施するエコーグラフィック装置 - Google Patents

運動部分を含む対象に関する信号処理方法及びこの方法を実施するエコーグラフィック装置

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JPH10127638A
JPH10127638A JP9294552A JP29455297A JPH10127638A JP H10127638 A JPH10127638 A JP H10127638A JP 9294552 A JP9294552 A JP 9294552A JP 29455297 A JP29455297 A JP 29455297A JP H10127638 A JPH10127638 A JP H10127638A
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ボンフ オディル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、運動部分を含む対象に関する信
号から形成され所定の時間間隔に亘り周期的に取得され
たデータの集合に基づいて、簡単に利用できる画像のシ
ーケンスを作成する信号処理方法の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明の方法は、運動部分を含む対象に
関係した信号から形成されたデータの集合に基づいて、
所定のスケールで空間的及び時間的マーカーを用いて対
象の運動部分を表わすグラフィックスを備えたグラフィ
ック画像シーケンスを作成し、上記グラフィック画像に
対応する強度画像シーケンスを作成し、グラフィック画
像のグラフィックスで対応する強度画像の表面を被う。
本発明の方法は適当な画像シーケンス作成用の診断ツー
ル及び表示システムを含む超音波エコーグラフィック装
置により実施される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、運動部分を含む対
象に関する信号から形成され、所定の時間間隔に亘り周
期的に取得されたデータの集合に基づいて、画像のシー
ケンスを作成する段階からなる信号処理方法に係る。ま
た、本発明はかかる方法を実施するエコーグラフィック
装置に関する。
【０００２】本発明は医用エコーグラフィック画像化の
分野で使用される。本発明の分野は動脈異常の非侵襲性
検査用の心臓血管診断ツールの分野である。医者は上記
異常の中で特に狭窄を調べることを望む。狭窄の診断規
準は、動脈の経の急激な縮小である。他の規準は狭窄を
通過する血流速度である。狭窄を含む動脈内の血液の挙
動は、流体流に関するベルヌーイの法則を充たさないこ
と、即ち、動脈の径が縮小している区域において流速が
ベルヌーイの法則に従って増加しないということが研究
により分かっている。一方、血流の速度は動脈の径が狭
窄閾値に達すると直ぐに減少する。その結果として、動
脈は、最初は狭窄されるに過ぎなかった区域内で徐々に
完全に閉塞し始め、最終的に、血栓症の症状を生じる。
更に、硬い血小板が動脈の壁の厚さの中に現れる可能性
がある。上記血小板は壁の伸縮性及び壁内の張力を変化
させるので、心拍サイクル中に動脈壁が破裂点まで大き
く歪められ、陥入が発生する可能性がある。
【０００３】従って、医学分野では、動脈、特に、損傷
した動脈の挙動を説明するため、動脈を検査する非侵襲
性手段が必要とされる。
【０００４】
【従来の技術】エコーグラフィック信号を処理する方法
及びその方法を実施する装置は、優先権主張日が１９９
４年３月２５日（ＢＯＮＮＥＦＯＵＳ）である欧州特許
出願ＥＰ０７４１８５号により公知である。従来の方法
は、プローブからの音響高周波信号の形式のデータをエ
コーグラフィックシステムの出力で取得し、プローブの
励起ラインに対応する画素のラインからなるエコーグラ
フィック画像を形成し、エコーグラフィック画像内の構
造の移動の速度を生ずる時間的な相関演算を信号に適用
する。
【０００５】提案された方法は、断面図内の動脈の位置
を識別する段階と、画像を形成するため使用されるエコ
ーグラフィックプローブの励起ラインに沿って動脈の壁
の半径方向速度を計算する段階と、励起ラインに沿って
動脈の各壁の実際の運動の大きさを計算する段階と、励
起ラインに沿って動脈の拡張を計算する段階とを含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記データは簡単には
使用できないので、診断ツールとして超音波画像を利用
する医者は、それらのデータを直接的に巧く利用し得な
いという技術的な課題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、運動部分を
含む対象（６）に関係した信号［Ｓ（Ｘ，Ｙ，ｎ）］か
ら形成されたデータの集合に基づいて、所定の空間スケ
ールで空間的及び時間的マーカーを用いて、運動中の対
象の少なくとも一つの部分（３ａ，３ｂ）を表わす一つ
以上のグラフィックス（ＲＥＦ１，ＲＥＦ２；ＤＰ１．
ＤＰ２）を備えたグラフィック画像のシーケンスを作成
する段階（１００）を含む請求項１に記載された信号処
理方法を用いて解決される。
【０００８】上記方法は、請求項８に記載されるような
診断ツールを含む超音波エコーグラフィック装置により
実施し得る。本発明による超音波エコーグラフィック装
置（１）は、運動部分よりなる器官（６）を表わし、グ
ラフィックス（ＲＥＦ１，ＲＥＦ２；ＤＰ１，ＤＰ２）
によって被われ、心拍サイクルに亘り増幅された空間振
幅を用いて上記器官の運動の進展を再生するため設けら
れている強度画像［Ｉ（Ｘ，Ｚ，ｎ）］のシーケンスを
作成するシステム（１００）と、上記表面を被われた強
度画像のシーケンスを表示するシステムとが設けられて
いるエコーグラフィック信号処理方法を実施する診断ツ
ールを含む。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の具体的な実施例について説明する。図１には、診断ツ
ール１００が設けられている超音波エコーグラフィック
装置１が示される。超音波エコーグラフィック装置１及
び診断ツール１００からなる複合装置は、グラフィック
スが標準的なエコーグラフィック画像上に重ね合わされ
た画像のシーケンスの形成及び表示システムを構成す
る。上記グラフィックスは、シーケンスの画像内に在る
器官の運動部分を概略的に表わし、所定の時間間隔に亘
り増加された振幅を用いて器官の部分の運動の進展を再
生する機能を果たす。上記複合装置１，１００は、動脈
壁の病変の診断用ツールとして特定の応用に関して説明
される。
【００１０】図１及び図４の（Ａ）を参照するに、エコ
ーグラフィック装置１の動作は、観察される媒体と接触
したトランスデューサ１０を含む。トランスデューサ１
０は、周期的励起によって、ＯＺ方向に走査される媒体
に超音波信号を送り、同じＯＺ方向で、媒体内で突き当
たった障害物により戻されたエコーを受ける。ここで考
慮されたアプリケーションのためのトランスデューサ
は、方向ＯＸを有する直線的な配列に組み付けられた超
音波トランスデューサにより構成される。夫々の励起ラ
インは各トランスデューサに対応する。
【００１１】送信段階の間に、媒体は励起ラインの方向
に沿って走査される。受信モードで、考慮中の励起ライ
ンに沿って突き当たった障害物により戻されたエコーの
媒体内の伝搬時間及び振幅を考慮して各励起ラインの画
像が形成される。好ましくは、この画像に対する適切な
解像度を得るため、超音波励起が送信並びに受信中に集
められる。このため、隣接した超音波トランスデューサ
の小さいネットワークが小さいネットワークの中心励起
ライン上で媒体内の所定の深さＺに在る点に電子的に集
められた超音波ビームを送信及び受信するため使用され
る。強度画像Ｉ（Ｘ，Ｚ）２１は、かくして、プローブ
の各励起ラインを走査することにより形成される。プロ
ーブ１０による集束及び走査動作部２０は、演算部３０
により、シーケンス中の画像の番号である時点ｎの関数
として強度画像Ｉ（Ｘ、Ｚ、ｎ）のシーケンスの形成が
行える音響高周波信号Ｓ（Ｘ，Ｚ，ｎ）を与える。画像
はモニタ５０に直接表示してもよく、又は、シネループ
(CINE-LOOP) ４０と称される画像メモリに記憶させ、そ
こから必要に応じて更なる表示のため取り出してもよ
い。
【００１２】図１を参照するに、集束及び走査動作部２
０によって生成された高周波信号の処理用の装置１００
は、エコーグラフィック装置１のグラフィックモードで
の動作を許可するためエコーグラフィック装置１と接続
される。グラフィックモードは、心拍サイクルの各時点
で、動脈、特に、動脈壁の挙動の観察を可能にさせ、一
方で、脈動する波が導波管と見なされる動脈内を伝搬す
る。
【００１３】心拍サイクル中の動脈内の脈動する波の影
響の下で、動脈の壁は、振幅及び速度を決定することが
できる周期的な半径方向の運動を受ける。動脈壁の状態
に依存して、脈動する波により誘起された圧力変化は、
均一な動脈拡張、又は、歪みのある壁面の運動を生ず
る。超音波信号を処理する装置１００は、所定の空間増
幅スケールに従って壁面境界の各走査点で心拍サイクル
の各時点ｎに、エコーグラフィックにより走査された動
脈のセグメントの内部壁面境界の運動を再生するグラフ
ィックラインを含む画像のシーケンスを形成するステッ
プを実行するプロセッサからなる。
【００１４】上記グラフィックラインは、動脈内の血流
の速度、及び／又は、損傷した領域の平均動脈開口だけ
に基づくのではなく、壁面運動の形状及び振幅に基づく
壁面病変の診断を可能にさせる。超音波信号処理装置１
００は、壁面境界の法線方向の変位を調べることにより
動脈の壁面病変の検出及びその病変の重篤さの評価を行
う診断ツールよりなる。エコーグラフィック装置１が付
随させられた超音波信号処理装置１００は、動脈の内部
壁面境界の位置を再生するグラフィックラインが重ね合
わさせ、又は、表面に被われるならば、濃淡レベル又は
強度レベルの標準的なエコーグラフィック画像のシーケ
ンスを形成及び表示し、かくして、医者が簡単に使用で
きるような態様で心拍サイクル中に脈動する波を受ける
上記壁面境界の運動をシミュレーションするステップを
実行する。
【００１５】標準的なエコーグラフィック強度画像を概
略的に示す図４の（Ａ）を参照するに、動脈壁の挙動の
観察は、動脈の長手方向の断面強度画像を生成し、前壁
２ａ及び後壁２ｂが視覚化されるように、ＯＸと平行し
た長手方向に動脈が走査されるような態様でエコーグラ
フィックプローブ１０により媒体を検査する。トランス
デューサ配列の方向は、方向ＯＸにより表わされ、励起
ラインの方向は方向ＯＺにより表わされる。従って、エ
コーグラフィック画像は画像の列である方向ＯＺの励起
ラインに沿って走査される。
【００１６】動脈の挙動は心拍サイクル全体に亘り観察
される。そこで、少なくとも心拍サイクルに一致する時
間間隔をカバーするＮ個の画像のシーケンスを形成する
必要がある。但し、数Ｎは１≦Ｎである。動脈の挙動
は、心拍サイクルの種々の位相に対し観察しなければな
らない。従って、画像シーケンス及び心拍サイクルに共
通した時間的マーカーが識別されなければならない。
【００１７】動脈の挙動は標準に対して観察する必要が
ある。従って、空間的、時間的グラフィック規準ライン
ＲＥＦ１、ＲＥＦ２を定義し、シーケンスの画像の上に
重ね合わせる必要がある。但し、ｎは１≦ｎ≦Ｎなる数
を表わす。動脈の挙動は定性的に観察される必要があ
る。従って、点によって形成されたグラフィックライン
は、シーケンスの画像の励起ライン上に動脈壁の変位を
与えと共に、心拍サイクルの任意の時点ｎ、即ち、シー
ケンスの各画像ｎにおける変位を与える必要がある。
【００１８】動脈の挙動は定量的に観察される必要があ
る。従って、グラフィックラインは所定の空間的スケー
ルに従って基準ラインに対する変位を与える必要があ
る。動脈壁の運動を表わすグラフィックラインを描写す
るため、壁の変位の速度及び振幅を決定する必要があ
る。この動作はプロセッサ１００の時間的相関演算部１
２０の処理として実行される。
【００１９】時間的相関演算部１２０の処理の間に、運
動中の生物学的構造体により生成され、先行する集束及
び走査動作部２０において発生された連続的な超音波エ
コーは、それらの相関関数を用いて比較される。一つの
超音波放射から次の超音波放射までの生物学的構造体の
変位は、受信の際にこの変位により生じた遅延に対応す
る相関ピークの変位を考慮して評価される。
【００２０】走査された全ての対象に対し、相関演算部
１２０は、第１メモリと称されるメモリ１２２に記憶さ
れ、参照番号１２１で示される２次元速度画像Ｖ（Ｘ，
Ｙ，ｎ）の形で速度測定量を与える。診断ツール１００
の目的は壁面の運動の観察に基づいているので、壁面の
運動に対応する速度が検出される。この検出は後処理部
と称される画像処理部１３０を用いて実現され、後処理
は、エコーの振幅を測定する動作部１１０により決定さ
れ、第２メモリと称されるメモリ１１２に記憶され、対
応するエコー振幅画像Ａ（Ｘ，Ｚ，ｎ）１１１内で動脈
壁の位置を判定する段階と、速度画像内の動脈壁の位置
を転送する段階とを有する。
【００２１】次に瞬時的な平均壁面空間速度が決定さ
れ、対応する壁面変位を与えるため時間積分される。後
処理１３０の間に形成され、前後の壁面変位Ｄ１及びＤ
２を夫々表わすグラフィックラインは、動作部１４０に
おいてシネループメモリ４０から取り出された画像シー
ケンス中の各画像毎に表面を被い、その画像は表面被覆
後に再度シネループメモリ４０に記憶される。
【００２２】エコーグラフィックの作成は、特に、壁面
変位の範囲に従って実現される。調べられる動脈のセグ
メントは、集束及び走査部２０において２次元的にでき
る限り速く走査され、演算部１２０において時間的相関
演算が１画像毎に次々と行われる。再現周期はＴFRAME
と称される画像周期と一致するよう選ばれる。動脈壁の
半径方向速度Ｖの範囲は、画像周期ＴFRAME 、超音波周
波数ｆo 、及び媒体内の音の伝搬速度Ｃと以下の式 Ｖ．ＴFRAME ＝ Ｃ／４ ｆo ≒ ０．７５ ｍｍ のように関係付けられる。但し、式中、 Ｃ＝１．５ ｍｍ／μｓ かつ ｆ0 ＝５ ＭＨｚ であると仮定する。
【００２３】最大壁面速度は１０ｍｍ／ｓのオーダーで
ある。従って、画像周期は、 ＴFRAME ≒ ７．５ ｍｓ のオーダーでなければならない。この画像周期ＴFRAME
は高い画像生成レートに対応する。その結果として、各
画像に対し、エコーグラフィック画像の各励起ラインに
対し多重送信を利用することは不可能であり、単一集束
だけが送信モードで使用される。複合装置１，１００が
末梢血管生成の観察、又は、例えば、頸動脈の検査のた
め使用されるとき、励起の深さが４ｍｍ未満であるなら
ば、再生周波数は送信モードで約１５ｋＨｚである。画
像励起ラインの本数は、例えば、０．５ｍｍの走査刻み
（励起ライン間の距離）として６８本であり、画像励起
ラインの本数は、０．２５ｍｍの走査刻みの場合に１１
２本である。この特性により、２８ｍｍの動脈セグメン
トの視覚化が可能になる。画像の各励起ラインに対応す
る信号の間の遅延は、励起ラインの本数並びに励起ライ
ン間の間隔を増減させることにより調節される。
【００２４】図１を参照するに、相関関数は、従来技術
として引用した特許（欧州特許ＥＰ０６７４１８５号−
ＢＯＮＮＥＦＯＵＳ）に記載された方法と同じ原理に基
づく。しかし、本発明による相関関数は、画像シーケン
ス中の画像間で実行されるので、相関演算実行モジュー
ルの入力でかなり大きい第３メモリと称されるメモリ１
１９を利用する必要がある。さらに、測定量の正確さを
高めるため、好ましくは、７個の相関関数が平均化され
る。相関の数は典型的にＮc ＝４である。
【００２５】メモリの行による入力及びメモリの列によ
る出力の原理を利用するメモリ実装は、全ての相関を同
時に計算し得るので、相関演算自体で行われる相関の平
均化よりも有効である。第３メモリ１１９は、ＮC ＋１
のエコーグラフィック画像の１ビット信号を含む。しか
し、第３メモリ１１９のサイズは、動脈を包含する関心
のあるが増量域だけを考慮することにより削減される。
【００２６】画像励起ライン数が１１２本、励起深さが
２０ｍｍ、超音波周波数ｆo ＝７．５ＭＨｚ、及びサン
プリング周波数ｆS ＝３０ＭＨｚである場合に、画像は
９０キロビット（ｋｂｉｔｓ）に対応する。その結果と
して、上記パラメータに対し、速度画像を計算するため
４５０ｋｂｉｔｓが必要になる。従って、容量２５６ｋ
Ｂ、アクセス時間５０ｍｓのメモリは相関演算に充分で
ある。
【００２７】実質的に上記引用文献（欧州特許ＥＰ０６
７４１８５号）に記載されているように実行される相関
演算は、速度画像１２１、即ち、Ｖ（Ｘ，Ｚ，ｎ）を生
成する。一方、エコー振幅画像１１１、Ａ（Ｘ，Ｚ，
ｎ）も必要であり、上記引用文献に記載されているよう
に振幅測定動作部１１０を用いて取得される。第１メモ
リ１２２及び第２メモリ１１２は、夫々、速度画像Ｖ
（Ｘ，Ｚ，ｎ）に対応する相関演算部１２０の結果及び
エコー振幅画像Ａ（Ｘ，Ｚ，ｎ）に対応する振幅測定演
算部１１０の結果を格納する。相関ピークの値を記憶す
る必要はない。
【００２８】後処理動作部１３０は、先行する相関演算
部１２０及び振幅測定演算部１１０の結果を利用するた
め、即ち、最初に、壁面速度の計算を行うために工夫さ
れている。後処理動作部１３０の原理的なステップは、
２次元速度画像の壁面速度を抽出し、突きとめるステッ
プである。上記のステップは、振幅画像１１１をセグメ
ンテーション手段として使用する。次に、壁面速度を空
間的に平均化するステップが、壁面変位を得るためにあ
る画像と連続した次の画像との間の平面速度を累積する
ことにより行われる。
【００２９】その結果として得られる変位Ｄ１、Ｄ２
は、変位を零に設定しなければならない心拍サイクルの
基準時点ｎ１、ｎ２を決定すべく処理される。動脈の循
環的挙動を保証するため、各心拍サイクルのはじめに壁
の固定、安定した空間基準位置に対応した補正が変位曲
線に施される。後処理動作部１３０の処理の間に、適応
可能閾値Ｔｈが動脈の内部壁面境界の識別を行うため各
振幅画像Ａ（Ｘ，Ｚ，ｎ）１１１に対し計算される。閾
値Ｔｈは、例えば、図３の（Ａ）に示される如く各振幅
画像１１１のヒストグラムＨｍ（Ｇ）を形成すると共に
図２を参照して判定される。ヒストグラムＨｍ（Ｇ）
は、画像内に存在する各濃淡レベルＧ、例えば、０乃至
１２７を有する画像の点の数Ｈｍを表わす。ヒストグラ
ムＨｍ（Ｇ）は同じ重さの二つの部分Ｓ１及びＳ２に分
割される。閾値Ｔｈは部分Ｓ１とＳ２との間の境界にあ
る濃淡レベルに対応する。
【００３０】
【実施例】以下に実施可能性のある実施例を説明する。
ヒストグラムの表面積が以下の通り計算される。最初
に、
【００３１】
【数１】
【００３２】であり、式中、ｍは画像内に存在する濃淡
レベルの数であり、ｋは０乃至ｍの濃淡レベルを表わ
し、次に、表面積が Ｓp ＝Ｓm ／２ から決定される。閾値Ｔｈは次式： Ｔｈ＝αＳp で与えられ、式中、αはエコーグラフィック画像の取得
のため使用される利得に依存する比例係数である。
【００３３】閾値Ｔｈは、図３の（Ｂ）に示される如く
のディジタル画像を生成するため、図３の（Ａ）に示さ
れるような振幅画像に適用される。図３の（Ｂ）に示さ
れるような画像は、壁面境界、即ち、図４の（Ａ）に動
脈６の壁２ａ、２ｂと内径７との間に概略的に示されて
いるような境界３ａ及び３ｂの判定を未だ行うことがで
きない。かくして、動脈の内側が黒色、外側が白色であ
る図３の（Ｂ）で得られたディジタル画像は、上記の周
辺境界に対応した黒／白の変化を表わし、滑らかである
とはいえない。
【００３４】次に、変化を平滑化し、かつ、動脈の開口
部に残る残留スポットを除去するため、形態的フィルタ
リング演算がディジタル画像上で行われる。この２次元
フィルタリング演算は、以下の二つの１次元フィルタリ
ング演算に下げられる。動脈の開口部に時折存在するス
ポットを除去するため、方向ＯＺを有するエコーグラフ
ィック軸方向の形態的オープン演算と、それに続く形態
的クローズ演算とが行われる。出力サンプリング周波数
が５ＭＨｚであるとき、構造要素の幅は０．７５ｍｍで
あり、５画素に対応する。
【００３５】壁面境界の検出の連続性を保証するため、
形態的クローズ演算と、それに続く形態的オープン演算
とが行われる。構造要素の幅は１．２５ｍｍであり、
０．２５ｍｍの走査刻みの場合に、５本のエコーグラフ
ィックラインに対応する。図３の（Ｃ）には、上記形態
的フィルタリング演算を用いて得られたディジタル画像
が示される。
【００３６】図３の（Ｃ）を参照するに、内部壁面境界
に対応する変化は、上記フィルタ処理されたディジタル
画像内で平滑化されている。次に、後処理動作部１３０
の動作は、内部壁面境界３ａ、３ｂを検出するステップ
を含む。基準点は、 ＰR （ＸR ，ＺR ） として示され、動脈の内側７、即ち、図３の（Ｃ）の画
像の黒い部分にあることが分かる。この基準点は、境界
点を探索する走査の開始点として選択される。画像は、
上記境界上にある点を検出するため方向ＯＺの励起ライ
ンに沿って走査される。
【００３７】図３の（Ｃ）の画像において基準位置（Ｘ
R ，ＺR ）から開始して、画像の上の向きに座標
［ＸR ，Ｚ1 （ＸR ）］を有する最初の非零の画像が同
じ励起ライン上で決定され、次に、画像の下方に向かっ
て座標［ＸR ，Ｚ2 （ＸR ）］を有する最初の非零の画
像が同じ方法で決定される。これらの２点は、当該励起
ライン上の内部壁面境界の位置を与える。
【００３８】同一の動作が画像の他のライン上で行わ
れ、画像の右側及び左側の各ラインに対して、基準点Ｐ
R が関連したライン上で考慮され、画像の上の向きの非
零の第１の点及び下の向きの非零の第１の点が検出され
る。考慮された基準点は、先に決定された境界から得ら
れる。右側への増分に対し、ＰR は以下の通り定義され
る。
【００３９】ＰR ｛ＸR ，［Ｚ1 （ＸR −１）＋Ｚ
2 （ＸR −１）］／２｝ 左側への増分に対し、ＰR は以下の通り定義される。 ＰR ｛ＸR ，［Ｚ1 （ＸR ＋１）＋Ｚ2 （ＸR ＋１）］
／２｝ 上方及び下方の内部壁面境界３ａ、３ｂに対応する二つ
の曲線Ｚ1 （Ｘ）及びＺ2 （Ｘ）が次に利用される。上
記曲線は、例えば、図３の（Ｃ）に現れるような壁面境
界の大きい残留局所不連続性を除去すべくそれ自体がフ
ィルタ処理される。
【００４０】後処理部１３０の動作は壁面変位の値Ｄ１
及びＤ２を決定する段階を含む。画像シーケンスの各画
像ｎの座標Ｘを有する各ラインに対し、変位Ｄ１及びＤ
２が以下の通り計算される。
【００４１】
【数２】
【００４２】式中、ΔＺは動脈壁の厚さを表わす。この
実施例において、ΔＺの値は約１ｍｍに達する。上記式
の和Σは、まず第一に、動脈壁の厚さ、即ち、選択され
た１ｍｍの厚さを通る速度の平均値に対応し、次に、各
画像の再生の間の増分的な変位の時間積分に対応する。
時間積分は、心拍サイクルの開始時点と一致した初期時
点に対応し、動脈が拡張していない、即ち、動脈が零に
一致する壁面変位を有すると考えられる基準位置を決定
する定数により補正する必要がある。
【００４３】このため、基準時点又は時間的マーカーと
称される心拍サイクルの開始時点は正確に識別されなけ
ればならない。基準時点は、長手方向の動脈軸（ＯＸ）
方向の平均動脈拡張の時間的変化の解析により決定され
る。この平均拡張Ｄ（ｎ）は、長手方向に座標Ｘ＝０か
ら座標Ｘ＝Ｘmax まで積分された二つの壁の変位の間の
差として、
【００４４】
【数３】
【００４５】によって計算される。曲線Ｄ（ｎ）は図５
に示される。横軸ｎ１及びｎ２は、自動的な方法を用い
て心拍サイクルの開始として識別される必要がある。こ
のため、最小値ＭＩＮ及び最大値ＭＡＸが図５の曲線上
で検出され、関数ｆ（ｎ）はその検出結果に基づいて計
算される。関数ｆ（ｎ）は以下の通り定義される。
【００４６】 [D(n)-MIN]/(MAX-MIN) > D0 ならば、 f(n) = 0 さもなければ、 f(n) = 1 この結果として、関数ｆ（ｎ）は、所定の値Ｄ0 を下回
る曲線Ｄ（ｎ）のセグメントを有効にする。上記の各セ
グメント上で、Ｄ（ｎ）の最小値が決定され、対応する
時点ｎ１、ｎ２が記憶される。上記の時点ｎ１及びｎ２
は、連続的な心拍サイクルの始まりに対応すると考えら
れる。
【００４７】かくして、心拍サイクルは時点ｎ１及びｎ
２によって定義され、変位曲線Ｄ１（Ｘ，ｎ）及びＤ２
（Ｘ，ｎ）は以下の通り補正される。
【００４８】
【数４】
【００４９】これらの補正の後、心拍サイクルの始まり
を示す時間的マーカーに対応した空間的基準位置に対し
壁面変位Ｄ１及びＤ２を表わすことが可能になる。図４
の（Ｂ）及び（Ｃ）を参照するに、動作部１４０は、壁
面変位Ｄ１及びＤ２に対応した曲線、及び、標準エコー
グラフィック画像又はシネループメモリに記憶された対
応する強度画像Ｉ（Ｘ，Ｚ，ｎ）上のＲＥＦ１及びＲＥ
Ｆ２と称される基準ラインのグラフィック的な重ね合わ
せを行う。基準ラインＲＥＦ１及びＲＥＦ２は、画像シ
ーケンスの最初の心拍サイクルの始まりに対応して、振
幅画像から得られた壁面境界曲線から導出され、本質的
に公知である線形回帰法を用いて計算される。
【００５０】図４の（Ｂ）及び（Ｃ）を参照するに、画
像シーケンスの各画像ｎには、基準ラインＲＥＦ１、Ｒ
ＥＦ２と、時点ｎでの壁面境界の各点の変位を表わすラ
インＤＰ１、ＤＰ２とが与えられている。画像シーケン
スの画像は、表示装置５０に表示できるように再びシネ
ループメモリ４０に記憶される。表示装置５０上のシー
ケンスの表示の間に、医者は、壁の変位をシミュレート
するグラフィックラインの歪みの有無を定性的及び定量
的に評価し、直下にあるエコーグラフィック画像の動脈
壁と関係した狭窄の存否及び重篤さ、或いは、弾力性欠
損をそこから得ることが可能である。動脈拡張の実時間
的な視覚化は、心拍サイクルの開始に対応した時点の識
別と、変位の補正とを行えるように１秒ずつ遅延される
としても、ＯＸに平行な動脈軸を通る切断面を得るため
エコーグラフィックプローブの位置の最適化を可能にさ
せる。
【００５１】上記の如く、エコーグラフィック信号の処
理に関して本発明の説明を行ったが、本発明は、電気
的、電磁気的等の性質が異なる信号の処理にも適用可能
である。
【００５２】
【発明の効果】請求項１に記載された本発明の方法は、
データが医者により容易にアクセスされ、理解され、利
用され得るという利点がある。請求項８に記載された本
発明の装置は、心拍サイクル中に疑わしい区域の近傍で
動脈の活動を視覚化するツールを設けることにより動脈
の壁の異常を診断するツールを提供する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】エコーグラフィック装置と関係したグラフィッ
クデータを決定する装置の機能ブロック図である。
【図２】濃淡レベルのエコーグラフィック画像のヒスト
グラムＨｍを表わす図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）はエコーグラフィック画像を
ディジタル化する方法を説明する図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は濃淡レベルのエコーグラフ
ィック画像上に重ね合わされたグラフィックラインを形
成する方法を説明する図である。
【図５】時間的瞬間ｎの関数として動脈の壁面の変位Ｄ
（ｎ）に関係する曲線を表わす図である。
【符号の説明】
１ エコーグラフィック装置 ２ａ，２ｂ 壁 ３ａ，３ｂ 境界 ６ 動脈 ７ 内径 １０ トランスデューサ ２０ 集束及び走査動作部 ３０ 演算部 ３１ 強度画像 ４０ 画像メモリ ５０ モニタ １００ 診断ツール １１０ 振幅測定演算部 １１１ エコー振幅画像 １１２ 第２メモリ １１９ 第３メモリ １２０ 時間的相関演算部 １２１ 速度画像 １２２ 第１メモリ １３０ 後処理部 １４０ グラフィック被覆動作部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 運動部分を含む対象（６）に関係した信
    号（Ｓ（Ｘ，Ｙ，ｎ））から形成されたデータの集合に
    基づいて、所定の空間スケールで空間的及び時間的マー
    カーを用いて、運動中の対象の少なくとも一つの部分
    （３ａ，３ｂ）を表わす一つ以上のグラフィックス（Ｒ
    ＥＦ１，ＲＥＦ２；ＤＰ１，ＤＰ２）を備えたグラフィ
    ック画像のシーケンスを作成する段階（１００）からな
    る信号処理方法。
  2. 【請求項２】 上記データの集合に基づいて、上記グラ
    フィック画像に対応する強度画像（Ｉ（Ｘ，Ｙ，ｎ））
    のシーケンスを作成する段階（３０）と、 グラフィックスで表面を被われた強度画像のシーケンス
    を形成するため、グラフィック画像の所謂グラフィック
    スで対応する強度画像の表面を被う段階（４０，１４
    ０）とを更に有する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記グラフィックスは、上記空間的及び
    時間的マーカーを形成する基準位置（ＲＥＦ１，ＲＥＦ
    ２）、及び／又は、所定のスケールで増幅された運動
    （ＤＰ１，ＤＰ２）における対象の運動部分（３ａ，３
    ｂ）を表わす請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 運動部分を含む器官である上記対象
    （６）に関係したＮ個のエコーグラフィック信号（Ｓ
    （Ｘ，Ｙ，ｎ）；１≦ｎ≦Ｎ）の形式で上記データの集
    合を、所定の時間間隔のＮ個の時点で周期的に取得する
    段階（２０）と、 上記エコーグラフィック信号に基づいて、各時点で上記
    器官の運動部分を表わす強度画像（Ｉ（Ｘ，Ｚ，ｎ））
    及び対応するグラフィック画像のシーケンスを作成する
    段階（３０，１００）とを更に有する請求項１乃至３の
    うちいずれか１項記載のＮ個の画像のシーケンスを作成
    する方法。
  5. 【請求項５】 上記器官（６）は長軸（ＯＸ）に沿って
    診査される動脈のセグメントであり、 一つ以上のグラフィックスにより概略的に表わされた上
    記器官の運動部分（３ａ，３ｂ）は上記動脈セグメント
    の内部壁面境界である請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 グラフィックスを作成する段階（１０
    ０）は、 上記強度画像をリード／ライトメモリに格納する段階
    （４０）と、 上記動脈セグメントの壁面境界の速度画像（Ｖ（Ｘ，
    Ｚ，ｎ））のシーケンスを生成するため相関をとる段階
    （１２０）と、 対応する振幅画像（Ａ（Ｘ，Ｚ，ｎ））のシーケンスを
    供給するため上記エコーグラフィック信号の振幅を測定
    する段階（１１０）と、 上記振幅画像（Ａ（Ｘ，Ｚ，ｎ））において内部壁面境
    界（Ｚ1 （Ｘ），Ｚ2（Ｘ））の位置を決定し、上記壁
    面境界の位置を対応する速度画像（Ｖ（Ｘ，Ｚ，ｎ））
    に転送し、上記壁面境界の位置に基づいてグラフィック
    ラインを作成する後処理段階（１３０）と、 所定の空間増幅スケールに従って、壁面境界の点で時間
    間隔を形成する心拍サイクルのＮ個の時点に、上記診査
    される動脈セグメントの内部壁面境界の運動を再生する
    グラフィックラインを含む表面被覆された強度画像（Ｉ
    （Ｘ，Ｚ，ｎ））のシーケンスを供給するため、上記強
    度画像の表面を上記グラフィックラインで被う段階とを
    含む請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 上記後処理段階（１３０）は、 上記壁面変位の補正定数を決定し、心拍サイクルの開始
    時点に対応する基準位置を生じ、上記時間的マーカーを
    表示することにより、上記壁面境界の半径方向速度（Ｖ
    （Ｘ，Ｚ，ｎ））に基づいて壁面境界の変位（Ｄ１
    （Ｘ，ｎ），Ｄ２（Ｘ，ｎ））を決定する段階と、 振幅（Ａ（Ｘ，Ｚ，ｎ））をディジタル化し、上記ディ
    ジタル化された画像内の動脈の内側（７）の点と他の点
    との間の閾値（Ｚ1 （Ｘ），Ｚ2 （Ｘ））に従って上記
    境界の点を変化点として決定することにより、上記壁面
    境界の位置を決定する段階とを含む請求項６記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 運動部分よりなる器官（６）を表わし、
    グラフィックス（ＲＥＦ１，ＲＥＦ２；ＤＰ１，ＤＰ
    ２）によって被われ、心拍サイクルに亘り増幅された空
    間振幅を用いて上記器官の運動の進展を再生するため設
    けられている強度画像（Ｉ（Ｘ，Ｚ，ｎ））のシーケン
    スを作成するシステム（１００）と、 上記表面を被われた強度画像のシーケンスを表示するシ
    ステムとが設けられているエコーグラフィック信号処理
    方法を実施する診断ツールを含む超音波エコーグラフィ
    ック装置（１）。
  9. 【請求項９】 上記表面を被われた強度画像を作成する
    システム（１００）は、基準位置及び／又は所定のスケ
    ールに従って空間的に増幅された各時点（ｎ）の運動に
    おいて、上記器官の一つ以上の運動部分を概略的に表わ
    すグラフィックスを作成するモジュールを含む請求項８
    記載の装置。
  10. 【請求項１０】 上記器官（６）の診査によって標準的
    なエコーグラフィック信号の系列を、上記器官の強度画
    像のシーケンスを作成するモジュール（３０）及びリー
    ド／ライト画像メモリ（４０）に供給する超音波トラン
    スデューサを備えたプローブ（１０）を更に含み、 上記表面を被われた強度画像を作成するシステム（１０
    ０）は、 時間的相関処理を実施し、速度画像のシーケンスを供給
    及び記憶するモジュール（１１９，１２，１２２）と、 エコーグラフィック振幅を測定し、対応する振幅画像の
    シーケンスを供給及び記憶する段階を実施するモジュー
    ル（１１０、１１２）と、 上記対応した速度画像及び振幅画像に基づいて上記器官
    の運動部分に関する速度を突きとめ、対応する変位を決
    定し、上記変位のグラフィック曲線を作成する後処理モ
    ジュール（１３０）と、 上記グラフィック曲線、特に、基準曲線（ＲＥＦ１，Ｒ
    ＥＦ２）及び変位曲線（ＤＰ１，ＤＰ２）で上記画像メ
    モリ（４０）に格納されたシーケンスの画像の表面を被
    うグラフィック表面被覆モジュール（１４０）とからな
    る請求項請求項９記載の装置。
JP9294552A 1996-10-29 1997-10-27 運動部分を含む対象に関する信号処理方法及びこの方法を実施するエコーグラフィック装置 Pending JPH10127638A (ja)

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