JPWO2012046433A1 - 超音波診断装置、及び体内観察方法 - Google Patents

超音波診断装置、及び体内観察方法 Download PDF

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Abstract

超音波プローブ（１０１）により被験者の体内から取得された反射超音波（２０１）に基づいて体内観察を行う超音波診断装置（１５０）であって、前記反射超音波（２０１）に基づいてＢモード画像（２０２）を生成するＢモード画像生成部（１０４）と、前記反射超音波（２０１）に基づいて、血流が流れている領域を示す血流画像（２０３）を生成する血流画像生成部（１０５）と、前記血流画像（２０３）に基づいて血管の内腔輪郭（４０２）を抽出する内腔輪郭抽出部（１０６）と、前記内腔輪郭（４０２）を内包する仮外膜輪郭（４０７）を設定する仮外膜輪郭設定部（１０７）と、前記仮外膜輪郭（４０７）を初期輪郭として、前記Ｂモード画像（２０２）を用いて血管の外膜輪郭（４０１）を抽出する外膜輪郭抽出部（１０８）とを備える。

Description

本発明は超音波診断装置及び超音波診断方法に関し、特に、超音波プローブにより被験者の体内から取得された反射超音波に基づいて体内観察を行う超音波診断装置に関する。
近年、動脈硬化及び血管疾患等を早期に発見するために、超音波診断装置が用いられている。具体的には、超音波診断装置を用いて、血管壁の内膜と中膜とをあわせた膜の厚さである内膜中膜複合体厚（Ｉｎｔｉｍａ Ｍｅｄｉａ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ、以下ＩＭＴ）が計測されている。また、超音波診断装置を用いて、血管の内腔が狭窄することによって発生するプラークの有無が確認されている。これは動脈硬化が進行するほどＩＭＴが厚くなったり、プラークが形成されたりすることが明らかになってきたからである。なお、動脈硬化は全身的に進行すると考えられており、主に表在性の頚動脈がＩＭＴ計測時及びプラークの有無を判断する際の計測対象となっている。ここでプラークとは、血管の内壁が局所的に血管の内側（内腔）に突出した隆起性病変を意味している。このプラークは、血栓、脂肪性、及び繊維性など様々な形態をとり、頚動脈の狭窄及び閉塞、並びに、脳梗塞及び脳虚血を起こす原因になる恐れがある。
超音波診断装置によるプラーク形状の検出は、血管の超音波画像を用いて行われる。超音波診断装置は、探触子を介して被検体内に超音波を送波し、被検体から発生する反射波に基づき超音波画像（例えばＢモード画像）を形成する。そして検査者が、この超音波画像を見てプラーク有無を判断する。
ここで、検査者がプラークの有無を判断する際には、検査者は、超音波画像内の血管外膜及び血管内膜の形状を手動で指定（スケッチ）し、このスケッチを元に診断を行っていた。具体的には、検査者は、Ｂモード画像に対し、外膜の辺縁形状を外膜輪郭線としてスケッチし、さらに内腔の辺縁形状を内腔輪郭線としてスケッチする。そして最終的にこのスケッチの形状をもとに、検査者は、プラークの有無などの診断を行う（例えば、非特許文献１参照）。
しかしながら、非特許文献１の手法では、画像取得後にオフライン状態において、超音波画像上に血管壁の外膜輪郭及び内腔輪郭の位置を手動で指定する必要があった。つまり、この従来の診断方法によってプラーク検出を行う場合には手動での輪郭指定が必要となり、検査者の手間がかかる。その結果、検査時間が長くなったり、検査者による検査結果の揺らぎが発生したりするという課題を有していた。
この課題に対して、非特許文献２及び特許文献１には、超音波診断画像であるＢモード画像に対して動的輪郭探索処理を適用することで、自動的に血管壁輪郭を抽出する手法が記載されている。この方法により、手動の手間を減らして検査者の負荷を低減したり、検査時間を短縮したりすることが可能となる。
特許第３４６８８６９号公報
Ａｉｎｓｗｏｒｔｈ ＣＤ、Ｂｌａｋｅ ＣＣ、Ｔａｍａｙｏ Ａ、Ｂｅｌｅｔｓｋｙ Ｖ、Ｆｅｎｓｔｅｒ Ａ、Ｓｐｅｎｃｅ ＪＤ、"３Ｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｃａｒｏｔｉｄ ｐｌａｑｕｅ ｖｏｌｕｍｅ：ａ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ｒａｐｉｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ ｔｈｅｒａｐｉｅｓ．"、Ｓｔｒｏｋｅ ２００５、３６（９）：１９０４−１９０９． Ｊ．Ｃ．Ｒ．Ｓｅａｂｒａ、Ｌ．Ｍ．Ｐｅｄｒｏ、Ｊ．Ｆ．ｅ Ｆｅｒｎａｎｄｅｓ ａｎｄ Ｊ．Ｍ．Ｓａｎｃｈｅｓ "Ａ ３−Ｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ−ｂａｓｅｄ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｅｃｈｏ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃａｒｏｔｉｄ ｐｌａｑｕｅｓ"、 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．、ｖｏｌ．５６、ｐｐ．１４４２ ２００９．
しかしながら、特許文献１及び非特許文献２の診断方法では、超音波診断装置により血管壁の輪郭を正しく抽出しようとしても、正確に血管壁の輪郭を抽出できない場合がある。例えば、対象物の輪郭（境界）が、超音波振動子から送信される超音波と、平行、又は平行に近い状態に位置している場合は、この輪郭線の境界が超音波画像上で明確に表示されないことがある。そのため、血管の走行方向に垂直な画像を生成した場合、上下の血管壁の輪郭に比べて、左右の血管壁の輪郭が明確に表示されにくい傾向がある。この傾向は、血管の内腔輪郭、及び外膜輪郭のどちらの輪郭を表示する場合にも見られる傾向である。このため、超音波画像のデータにより輪郭を探索する従来の手法によると、正確に血管壁の輪郭をトレースすることができなかった。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、血管壁の輪郭をより正確に抽出することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブにより被験者の体内から取得された反射超音波に基づいて体内観察を行う超音波診断装置であって、前記反射超音波に基づいてＢモード画像を生成するＢモード画像生成部と、前記反射超音波に基づいて、血流が流れている領域を示す血流情報を生成する血流情報生成部と、前記血流情報に基づいて血管の内腔輪郭を抽出する内腔輪郭抽出部と、前記内腔輪郭を内包する仮外膜輪郭を設定する仮外膜輪郭設定部と、前記仮外膜輪郭を第１の初期輪郭として、前記Ｂモード画像を用いて血管の外膜輪郭を抽出する外膜輪郭抽出部とを備える。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、血流情報に基づいて内腔輪郭を抽出する。これにより、当該超音波診断装置は、Ｂモード画像を用いて内腔輪郭を抽出する場合に比べて、正確に内腔輪郭を抽出できる。さらに、当該超音波診断装置は、血流情報に基づいて抽出した内腔輪郭を用いて仮外膜輪郭を設定し、当該仮外膜輪郭を用いて外膜輪郭を抽出する。これにより、当該超音波診断装置は、より正確に外膜輪郭を抽出できる。このように、当該超音波診断装置は、血管壁の輪郭をより正確に抽出することができる。
また、前記超音波診断装置は、さらに、前記内腔輪郭と前記外膜輪郭とから血管壁が存在する血管壁領域を抽出する血管壁抽出部と、前記血管壁領域からプラークが存在するプラーク領域を抽出するプラーク領域抽出部とを備えてもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、プラーク領域をより正確に抽出することができる。
また、前記超音波診断装置は、さらに、前記血管壁領域及び前記プラーク領域を示す３次元データを生成する３次元データ生成部と、前記３次元データを表示する表示部とを備えてもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、プラーク領域を３次元データで表示できる。
また、前記仮外膜輪郭設定部は、前記内腔輪郭を内包する、円形状の前記仮外膜輪郭を設定してもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、外膜輪郭の形状に近い仮外膜輪郭を設定できる。
また、前記仮外膜輪郭設定部は、前記内腔輪郭の中心点を中心とし、かつ当該中心点から前記内腔輪郭までの最大距離よりも大きい半径を有する円を設定し、設定した前記円を第２の初期輪郭として用いて、前記血流情報に対して、輪郭線の内部変形エネルギーと、輪郭線と画像との適合度を表す画像エネルギーとの和が最小となる輪郭を探索する第１の動的輪郭探索処理を行い、探索により得られた輪郭を前記仮外膜輪郭として設定してもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、外膜輪郭の形状に近い仮外膜輪郭を設定できる。
また、前記仮外膜輪郭設定部は、前記第１の動的輪郭探索処理において前記内部変形エネルギーよりも前記画像エネルギーの重みを小さくして収束処理を行ってもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、動的輪郭探索において、輪郭線が内側に凸とならないような形状拘束を行うことができる。
また、前記外膜輪郭抽出部は、前記仮外膜輪郭を前記第１の初期輪郭として用いて、前記Ｂモード画像に対して、輪郭線の内部変形エネルギーと、輪郭線と画像との適合度を表す画像エネルギーとの和が最小となる輪郭を探索する第２の動的輪郭探索処理を行い、探索により得られた輪郭を前記外膜輪郭として抽出してもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、外膜輪郭をより正確に抽出できる。
また、前記外膜輪郭抽出部は、前記Ｂモード画像の明瞭度が第１の値の場合、前記第２の動的輪郭探索処理における、前記内部変形エネルギーに対する前記画像エネルギーの重みを第２の値に設定し、前記明瞭度が前記第１の値より大きい第３の値の場合、前記重みを前記第２の値より大きい第４の値に設定してもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、血管輪郭の描写状態に応じて、精度よく外膜輪郭を抽出することができる。
また、前記外膜輪郭抽出部は、前記Ｂモード画像における輪郭点毎に、前記明瞭度に応じて前記重みを変更してもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、より精度よく外膜輪郭を抽出することができる。
また、前記血流情報生成部は、カラードプラ法を用いて前記血流情報を生成してもよい。
また、前記外膜輪郭抽出部は、さらに、初期輪郭位置調整部を備え、前記初期輪郭位置調整部は、前記Ｂモード画像から血管領域の中心点を算出し、当該中心点に前記仮外膜輪郭の中心点を近づけるように、前記仮外膜輪郭を移動させてもよい。
この構成によれば、本発明の一形態に係る超音波診断装置は、Ｂモード画像と血流情報との間で像のずれが発生するような場合にも、安定して正しい外膜輪郭を抽出できる。
なお、本発明は、このような超音波診断装置として実現できるだけでなく、超音波診断装置に含まれる特徴的な手段をステップとする超音波診断方法、血管輪郭抽出方法、血管壁抽出方法、又はプラーク領域抽出方法として実現したり、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
さらに、本発明は、このような超音波診断装置の機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現したり、このような超音波診断装置を含む超音波診断システムとして実現したりできる。
以上より、本発明は、血管壁の輪郭をより正確に抽出することができる超音波診断装置を提供できる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置のブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置のブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る血管の断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置による血管壁抽出処理のフローチャートである。 図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る、血管のＢモード画像を示す図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る、Ｂモード画像に輪郭を表示した図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る、通常のエネルギー関数を設定した場合の動的輪郭探索結果を示す図である。 図６Ｂは、本発明の実施の形態１に係る、外方向への探索を重視するようなエネルギー関数を設定した場合の動的輪郭探索結果を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る、血管壁内の高輝度領域（ノイズ）を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る、仮外膜輪郭の抽出処理を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１に係る、抽出された仮外膜輪郭を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置による輪郭抽出処理のフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波診断装置のブロック図である。 図１２Ａは、本発明の実施の形態１の変形例に係る３次元データ生成処理を示す図である。 図１２Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例に係る３次元データ生成処理を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置のブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置は、血流画像に基づいて血管の内腔輪郭を抽出し、抽出した内腔輪郭を内包する仮外膜輪郭を設定する。さらに、当該超音波診断装置は、設定した仮外膜輪郭を初期輪郭として用い、Ｂモード画像を用いて、血管の外膜輪郭を抽出する。
これにより、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置は、血管壁の輪郭をより正確に抽出することができる。
まず、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の概略構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
図１に示す超音波診断装置１５０は、超音波プローブにより被験者の体内から取得された反射超音波２０１に基づいて体内観察を行う。この超音波診断装置１５０は、Ｂモード画像生成部１０４と、血流画像生成部１０５と、内腔輪郭抽出部１０６と、仮外膜輪郭設定部１０７と、外膜輪郭抽出部１０８とを備える。
Ｂモード画像生成部１０４は、反射超音波２０１に基づいてＢモード画像２０２を生成する。
血流画像生成部１０５は、本発明の血流情報生成部に相当する。この血流画像生成部１０５は、反射超音波２０１に基づいて、血流が流れている領域を示す血流画像２０３を生成する。ここで、血流画像２０３は、本発明の血流情報に相当する。
内腔輪郭抽出部１０６は、血流画像２０３に基づいて血管の内腔輪郭４０２を抽出する。
仮外膜輪郭設定部１０７は、内腔輪郭４０２を内包する仮外膜輪郭４０７を設定する。
外膜輪郭抽出部１０８は、仮外膜輪郭４０７を初期輪郭として、Ｂモード画像２０２を用いて血管の外膜輪郭４０１を抽出する。
以下、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１５０の構成を詳細に説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１５０の詳細な構成を示すブロック図である。
図２に示す超音波診断装置１５０は、超音波診断装置本体１００と、超音波診断装置本体１００に接続されたプローブ１０１及び表示部１１３とを備える。超音波診断装置本体１００は、制御部１０２と、送受信部１０３と、Ｂモード画像生成部１０４と、血流画像生成部１０５と、内腔輪郭抽出部１０６と、仮外膜輪郭設定部１０７と、外膜輪郭抽出部１０８と、血管壁抽出部１０９と、プラーク領域抽出部１１０と、プラーク領域合成部１１１と、データ格納部１１２とを備える。
プローブ１０１は、超音波を送受信する超音波振動子を備える超音波プローブである。このプローブ１０１は、送受信部１０３の指示に従い超音波を送受信する。また、プローブ１０１は、被検体からの反射超音波２０１（超音波反射信号）をエコー信号として受信する。なお、プローブ１０１は、超音波振動子が１次元方向に配列されているプローブであってもよいし、超音波振動子がマトリックス状に配置された２次元アレイプローブであってもよい。
制御部１０２は、超音波診断装置本体１００に含まれる各処理部の制御を行う。以降、特に明記しないが、各処理部の動作は、制御部１０２が司り、当該制御部１０２が動作タイミングなどを制御しながら各処理部の動作を実行する。
送受信部１０３は、プローブ１０１の超音波振動子を駆動させて超音波を発生させる。また、送受信部１０３は、プローブ１０１が受信した反射超音波２０１を受信する。
Ｂモード画像生成部１０４は、送受信部１０３が受信した反射超音波２０１を基に、Ｂモード画像２０２を生成する。具体的には、Ｂモード画像生成部１０４は、反射超音波２０１に対しフィルタ処理を行ったのち、包絡線検波を行う。さらに、Ｂモード画像生成部１０４は、検波された信号に対数変換及びゲイン調整を行うことでＢモード画像２０２を生成する。
血流画像生成部１０５は、送受信部１０３が受信した反射超音波２０１を基に、血流画像２０３を生成する。ここで、血流画像２０３とは、血流が流れている領域を示す画像である。具体的には、血流画像生成部１０５は、超音波が血流に反射されることによる周波数の変化を用いて血管内の血流の速度を検出する。そして、血流画像生成部１０５は、検出した血流の速度を、カラーデータとして画像化することで血流画像２０３を生成する。なお、血流速度を画像化する方法としては、例えばカラードプラ法又はパワードプラ法を用いることができる。なお、本実施の形態では、血流画像がカラーデータの場合について記載しているが、血流画像２０３は白黒表示であってもよく、カラーデータに限定されない。
内腔輪郭抽出部１０６は、血流画像生成部１０５によって生成された血流画像２０３を用いて、血管の内腔輪郭４０２を抽出する。
以下、血管壁にプラークが存在する場合の血管の形状について説明する。図３は、プラークが存在する場合の血管の断面図である。
図３に示すように、血管は、内腔４０４と、血管壁４１０とを含む。また、内腔４０４の外周部に内腔輪郭４０２が存在する。つまり、内腔輪郭４０２とは、血管の内側の輪郭であり、言い換えると、内腔４０４と血管壁４１０との境界である。
また、内腔輪郭４０２の外側に血管の外膜輪郭４０１が存在する。つまり、外膜輪郭４０１とは血管の外側の輪郭である。
また、内腔４０４には凹部が存在し、凹部が存在する血管壁４１０の領域にプラーク４０３が存在している。
ここで、血流画像２０３では、血流が検出された部分がカラー表示される。そして、内腔輪郭抽出部１０６は、この血流画像２０３に対して、特定の輝度値よりも明るい領域を抽出することで、カラーデータが表示されている部分を抽出する。ここで、カラーデータが表示されている部分の辺縁は、血管の内腔輪郭４０２として抽出される。なお、内腔輪郭抽出部１０６は、検出されたカラーデータが表示されている部分の辺縁をそのまま内腔輪郭４０２として抽出してもよいし、その辺縁を内腔輪郭４０２として抽出してもよい。
なお、カラーデータが表示されている部分を全て検出すると、血管ではないノイズ等まで検出してしまう可能性がある。そこで、内腔輪郭抽出部１０６は、カラーデータが表示されている部分を抽出する際、又は抽出した後で、予め定めた面積よりも大きい面積をもつ領域を血流領域として抽出する。
なお、内腔輪郭抽出部１０６は、隣り合う領域との輝度差が所定の輝度差以上になる領域を検出し、その境界が内腔輪郭４０２であると指定してもよい。
また、ここでは、血流画像生成部１０５は、血流画像２０３を生成するとしたが、必ずしも画像を生成する必要は無い。つまり、血流画像生成部１０５は、血流が流れている領域を示す情報（血流情報）を生成し、内腔輪郭抽出部１０６は、この血流情報を用いて内腔輪郭４０２を抽出してもよい。
また、内腔輪郭抽出部１０６は、抽出した血管の内腔輪郭４０２を示す内腔輪郭情報を制御部１０２、及び血管壁抽出部１０９に出力する。なお、仮外膜輪郭設定部１０７が、内腔輪郭情報を血管壁抽出部１０９に出力してもよい。また、各処理部は、後述するように内腔輪郭情報、及び仮外膜輪郭情報、外膜輪郭情報を、データ格納部１１２に格納し、データ格納部１１２から、それぞれの処理部が必要な情報を取得してもよい。
仮外膜輪郭設定部１０７は、内腔輪郭抽出部１０６が抽出した血管の内腔輪郭４０２をもとに、血流画像２０３を用いて仮の外膜輪郭である仮外膜輪郭４０７を設定する。そして、仮外膜輪郭設定部１０７は、設定した仮外膜輪郭４０７を示す仮外膜輪郭情報を外膜輪郭抽出部１０８に送る。この仮外膜輪郭４０７の設定方法については後ほど詳述する。
外膜輪郭抽出部１０８は、仮外膜輪郭情報で示される仮外膜輪郭４０７を、Ｂモード画像２０２に使用した上で、この仮外膜輪郭４０７を初期輪郭として用い、Ｂモード画像２０２からより詳細な外膜輪郭４０１を抽出する。そして、外膜輪郭抽出部１０８は、抽出した外膜輪郭４０１を示す外膜輪郭情報を、血管壁抽出部１０９へ出力する。
血管壁抽出部１０９は、内腔輪郭抽出部１０６が抽出した内腔輪郭４０２と、外膜輪郭抽出部１０８が抽出した外膜輪郭４０１とを用いて、血管壁４１０が存在する領域である血管壁領域を抽出する。具体的には、血管壁抽出部１０９は、外膜輪郭４０１と内腔輪郭４０２との間の領域を血管壁領域として抽出する。
プラーク領域抽出部１１０は、血管壁抽出部１０９で抽出された血管壁領域から、プラーク４０３が存在する領域であるプラーク領域を抽出する。具体的には、プラーク領域抽出部１１０は、血管壁４１０の厚みが予め定められた閾値よりも大きい領域をプラーク領域として抽出する。ここで用いられる閾値は、例えば１．１ｍｍである。また、この閾値は、被験者の性別及び年齢等に応じて変更されてもよい。
なお、プラーク領域抽出部１１０は、プラーク領域の抽出においては、所定の領域ごとに血管壁４１０の厚みの平均値を算出し、各位置の血管壁４１０の厚みと、算出した平均値とを比較し、各位置の血管壁４１０の厚みが、平均値より所定の厚み以上厚い箇所をプラーク領域として抽出してもよい。
また、プラーク領域抽出部１１０は、外膜輪郭４０１の重心位置から放射線状に延びる直線のうち、血管壁領域と重複する重複部分の長さを算出し、その長さが、その他の場所における重複部分の長さの平均値よりも大きい場所をプラーク領域として抽出してもよい。
なお、本実施の形態では、血管壁抽出部１０９において外膜輪郭４０１と内腔輪郭４０２との間の領域を血管壁領域として抽出した上でプラーク領域の有無を判断している。しかし、内腔輪郭及び外膜輪郭が抽出された後に、プラーク領域抽出部１１０は、各輪郭の間の距離を算出し、算出した距離が所定の距離以上である場合に、プラーク領域であると判断してもよい。言い換えると、超音波診断装置１５０は、血管壁領域を抽出せずに、プラーク領域を抽出してもよい。
プラーク領域合成部１１１は、抽出したプラーク領域をＢモード画像２０２に合成する。プラーク領域をＢモード画像に合成することで、プラークが存在する領域を検査者（観測者）が視認することが可能になる。例えば、プラークが存在する領域を、高輝度値で表示することにより、観測者が容易にプラークを認識することが可能になる。
データ格納部１１２は、Ｂモード画像生成部１０４が生成するＢモード画像２０２、血流画像生成部１０５が生成する血流画像２０３、内腔輪郭抽出部１０６が生成する内腔輪郭情報、仮外膜輪郭設定部１０７が生成する仮外膜輪郭情報、外膜輪郭抽出部１０８が生成する外膜輪郭情報を格納する。
表示部１１３は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などの表示装置であり、Ｂモード画像２０２、血流画像２０３、血管壁４１０のデータ、プラーク４０３のデータなどを表示する。なお、実施の形態１は、血管の内腔輪郭４０２及び外膜輪郭４０１をより正確に求める輪郭抽出方法を特に特徴とする。よって、超音波診断装置１５０が、血管壁抽出部１０９、プラーク領域抽出部１１０、プラーク領域合成部１１１、データ格納部１１２、及び表示部１１３等を具備するかどうかは任意である。
次に、図４に示すフローチャートを参照して、超音波診断装置１５０による血管壁４１０を抽出する画像処理のフローを説明する。
まず、ステップＳ２０１において、Ｂモード画像生成部１０４はＢモード画像２０２を生成し、血流画像生成部１０５は血流画像２０３を生成する。具体的には、送受信部１０３は、プローブ１０１を通じて被検体に超音波を発信し、プローブ１０１を通じて反射超音波２０１を受信する。Ｂモード画像生成部１０４及び血流画像生成部１０５は、送受信部１０３が受信したデータを処理することで、Ｂモード画像２０２及び血流画像２０３を生成し、生成したＢモード画像２０２及び血流画像２０３をデータ格納部１１２に保存する。
次にステップＳ２０２において、内腔輪郭抽出部１０６は血流画像２０３から内腔輪郭４０２を抽出する。本実施の形態では、内腔輪郭抽出部１０６は、まず、予め定めた値より大きい面積を持つ血流領域を抽出する。血流画像２０３には、血流画像２０３を生成する過程において誤って血流領域と判定される小領域が存在する場合がある。よって、このような処理を行うことで、血流画像２０３の中から効率よく頚動脈を抽出することができる。さらに、内腔輪郭抽出部１０６は、Ｓｏｂｅｌオペレータなどを用いて当該血流領域のエッジ検出を行う。さらに、内腔輪郭抽出部１０６は、孤立線の除去を行った上で、血流領域の辺縁形状を表す１閉曲線を抽出する。内腔輪郭抽出部１０６は、この閉曲線を示す情報を内腔輪郭情報として、データ格納部１１２に保存する。
このように、本実施の形態に係る超音波診断装置１５０は、血管の内腔輪郭４０２をＢモード画像２０２から抽出するのではなく血流画像２０３に基づいて抽出する。Ｂモード画像２０２を用いる場合は、血管の走行方向によっては、血管壁４１０の輪郭が明確に表示されない場合があり、血管壁４１０の正確な検出が困難な場合があった。それに対して、超音波診断装置１５０は、血流画像２０３に基づいて血管の内腔輪郭４０２を抽出することで、血管の走行方向に関わらず血管の内壁をより正確にトレースすることができる。
なお、本実施の形態では面積値から所望の血流領域を特定したが、拍動など血流画像２０３の時間的変化を加味して血流領域を特定してもよい。また、その場合、血流領域の面積が最大となるフレームにて内腔輪郭４０２を抽出することが望ましい。
次に、超音波診断装置１５０は、ステップＳ２０２で抽出した内腔輪郭４０２を使用して、血管の外膜輪郭４０１を算出する。まず、外膜輪郭４０１を算出するにあったっての問題点を説明する。
図５Ａは、血管のＢモード画像２０２の一例を示すである。また、図５Ｂは、図５Ａに示すＢモード画像２０２に、内腔輪郭４０２及び外膜輪郭４０１を図示した図である。図５Ｂから明らかなように、血管壁４１０にプラーク４０３が存在し、内腔輪郭４０２の形状が血管内部に向かって凹状に湾曲している場合であっても、外膜輪郭４０１には凹部（又は凸部）が形成されず、外膜輪郭４０１は略円形形状をしていることが多い。
以下、内腔輪郭４０２を初期輪郭として使用して、動的輪郭探索処理により外膜輪郭４０１を算出する場合について説明する。
図６Ａは、動的輪郭探索処理において通常のエネルギー関数を設定した場合に、抽出される外膜輪郭４０５Ａの形状を示す図である。ここでは、抽出される外膜輪郭４０５Ａを点線で示している。通常のエネルギー関数を設定した場合、抽出される外膜輪郭４０５Ａは、初期輪郭である内腔輪郭４０２の形状に引っ張られる。これにより、プラーク４０３が存在する部分の輪郭が実際の輪郭よりも凹んだ形状となってしまう。
そのため、ステップＳ２０２で得られた内腔輪郭４０２を初期輪郭として用いて、Ｂモード画像２０２から血管の外膜輪郭４０１を抽出する場合、動的輪郭探索処理（例えばスネークス）において、外方向への探索を重視するようなエネルギー関数を設定する必要がある。
次に、外方向への探索を重視するようなエネルギー関数を設定した場合を説明する。この場合の、抽出される外膜輪郭４０５Ｂの形状を図６Ｂに示す。
前述したようにＢモード画像２０２においては、血管の輪郭側面が一部明確に表示されない場合がある。例えば、図５Ａにおいても血管の外膜輪郭４０１の縦方向の輪郭はほぼ表示されていない。そのため、動的輪郭探索処理を行った場合、このように輝度差が明確に表示されていない領域において、輪郭がうまく抽出されず、更に外側方向へと動的輪郭探索が行われる可能性がある。そのため、外方向への探索を重視するようなエネルギー関数を設定した場合、図６Ｂに示すように、抽出される外膜輪郭４０５Ｂの形状が、外側に突出した形状となってしまうことがある。
なお、血管の内腔輪郭４０２が図５Ｂに示すように歪んだ形状である場合でも、動的輪郭探索処理の方法を工夫することによって、略円形の外膜輪郭４０１の抽出を図る方法も考えられる。しかしながら、プラーク４０３が存在する領域では、必然的に血管の内膜壁と外膜壁との間の間隔が広くなる。つまり、初期輪郭と、実際に探索される外膜輪郭４０１との間の距離が多くなると、図７に示すように探索領域に高輝度領域４０６が存在する確率が高くなる。なお、高輝度領域４０６は、ここではノイズを意味する。具体的には、石灰化部分、又は超音波の散乱によるノイズが高輝度値となって現れる。そして、この高輝度領域４０６において動的輪郭探索が収束してしまうので、所望の外膜輪郭４０１を得ることが難しいという課題があった。
そこで、本実施の形態に係る超音波診断装置１５０は、血流画像２０３を用いて得られた内腔輪郭４０２から、血流画像２０３を用いて仮の外膜輪郭形状である仮外膜輪郭４０７を設定する。その上で、超音波診断装置１５０は、Ｂモード画像２０２を用いてこの仮外膜輪郭４０７を初期値として用いて、血管の外膜輪郭４０１を算出することを特徴とする。
ステップＳ２０３では、仮外膜輪郭設定部１０７は、ステップＳ２０２で抽出した内腔輪郭４０２を基に、血流画像２０３を用いて仮外膜輪郭４０７を設定する。以下、この工程について述べる。
上述したように、外膜輪郭４０１を探索する際の初期輪郭である仮外膜輪郭４０７は、外膜輪郭４０１の形状に近い略円形形状であることが好ましい。よって、図８に示すように、仮外膜輪郭設定部１０７は、まず内腔輪郭４０２の仮中心点４１１の座標を算出する。例えば、仮外膜輪郭設定部１０７は、内腔輪郭４０２の線上に一定間隔で複数の輪郭点を設定し、これらの輪郭点の座標値の平均値を求めることで、仮中心点４１１の座標を算出する。
次に、仮外膜輪郭設定部１０７は、算出した仮中心点４１１を中心とし、内腔輪郭４０２が内包される円４１２を決定する。例えば、この円４１２は、仮中心点４１１から内腔輪郭４０２上の輪郭点までの長さの最大値（最大距離）より大きい半径を有する円である。そして、仮外膜輪郭設定部１０７は、この円４１２を初期輪郭として用いて、血流画像２０３に対する動的輪郭探索処理（スネークスなど）を行った結果得られる輪郭を、仮外膜輪郭４０７に決定する。ここで、動的輪郭探索処理とは、エネルギー最小化処理を行うことにより初期輪郭の輪郭点を移動させることで輪郭を抽出する処理である。この仮外膜輪郭４０７を図９に示す。
ここで、血管壁４１０にプラーク４０３が存在する場合は、内腔輪郭４０２の正確な中心座標を算出することが難しい。これに対して、本実施の形態では、上述したように、内腔輪郭４０２が内包される円４１２を設定した上で、その円４１２を初期輪郭として用い内部に向けて動的輪郭探索処理を行う。これにより、たとえ仮中心点４１１の座標が本来の座標からずれて設定されていたとしても、内腔輪郭４０２に沿った略円形形状の仮外膜輪郭４０７を得ることができる。
ここでの輪郭探索処理は、正しい輪郭を探す目的ではなく、略円形形状である外膜輪郭４０１の概形を得るために実施される。そのため、輪郭探索処理において、輪郭線が内側に凸とならないような形状拘束を行うことが望ましい。この形状拘束は、例えば、スネークスアルゴリズムを適用する場合には、内部変形エネルギーの重みを大きくすることで実現できる。つまり、仮外膜輪郭設定部１０７は、エネルギー最小化処理において内部変形エネルギーよりも画像エネルギーの重みを小さくして収束処理を行う。
スネークスアルゴリズムでは、例えば下記（式１）〜（式３）で定義されるエネルギーＥｓｎａｋｅｓを最小化するように輪郭を決定する。
Figure 2012046433
Figure 2012046433
Figure 2012046433
ここでＥｉｎｔは輪郭線の内部変形エネルギーであり、Ｅｉｍａｇｅは輪郭線と画像との適合度を表す画像エネルギーである。ｖは輪郭線のパラーメータ表現であり、ｖｓはｖの１階微分、ｖｓｓはｖの２階微分を示している。α、β、ｗ１、ｗ２は重みを示す定数である。Ｇσはガウシアンフィルタであり、∇２はラプラシアンフィルタであり、Ｉは画像の輝度値である。より具体的には、スネークスアルゴリズムは、輪郭線を、当該輪郭線を離散化した輪郭点として表現し、輪郭点ごとにエネルギーＥｓｎａｋｅｓが最小化されるような点を決定する。例えば、α＝０．８、β＝０．２とすることで、もとの略円形形状を保ちながら輪郭を探索することができる。
また、血流画像２０３からは、血管の外膜輪郭４０１を抽出することは不可能である。しかし、後述するように最終的にＢモード画像２０２を用いて外膜輪郭４０１を抽出する場合、初期輪郭が実際の外膜輪郭４０１の形状に近い略円形形状をしているため、Ｂモード画像２０２において外膜輪郭４０１が不明瞭な場合であっても、精度よく外膜輪郭４０１を抽出することができる。このように、上記の方法で算出した仮外膜輪郭４０７を用いて外膜輪郭４０１を抽出する方法は、内腔輪郭４０２を初期輪郭として用いて外膜輪郭４０１を抽出する方法に比べて、より精度よく外膜輪郭４０１を抽出することができる。
このように、仮外膜輪郭設定部１０７は、内腔輪郭４０２を内包する、円形状の仮外膜輪郭４０７を設定する。ここで円形状とは、円形、楕円形、及び上述したような略円形形状を意味する。
また、仮外膜輪郭４０７は血流画像２０３を用いて設定されている。血流画像２０３では、Ｂモード画像２０２と異なり、プラーク領域にノイズ等の高輝度領域４０６が存在しない。そのため、血流画像２０３を用いて、内腔輪郭４０２よりも外膜輪郭４０１に近い側に仮外膜輪郭４０７を設定することで、たとえＢモード画像２０２において内腔輪郭４０２と仮外膜輪郭４０７との間にノイズが存在していても、その影響を受けずに仮外膜輪郭４０７を設定することができる。よって、外膜輪郭探索の際に、ノイズの影響を受けて誤った輪郭に収束する確率を低減することができる。
次にステップＳ２０４において外膜輪郭抽出部１０８は、ステップＳ２０３で設定された仮外膜輪郭４０７を初期輪郭として用いて、Ｂモード画像２０２から外膜輪郭４０１を抽出する。本実施の形態では、外膜輪郭抽出部１０８は、仮外膜輪郭４０７を初期輪郭として用いた動的輪郭探索処理を行った結果得られる輪郭を、外膜輪郭４０１として抽出する。
例えば、前述のスネークスアルゴリズムを適用すればよい。外膜輪郭抽出部１０８は、このときの重みを例えばα＝０．５、β＝０．５に設定する。なお、外膜輪郭抽出部１０８は、この重みをＢモード画像２０２の描写状態によって変化させることが望ましい。具体的には、血管輪郭が明瞭な場合にはβの割合を大きく（画像エネルギーの割合を大きく）し、不明瞭な場合にはαの割合を大きく（内部変形エネルギーの重みを大きく）することで、血管輪郭の描写状態に応じてより精度よく外膜輪郭を抽出することができる。つまり、外膜輪郭抽出部１０８は、Ｂモード画像２０２の明瞭度が第１の値の場合、エネルギー最小化処理における、内部変形エネルギーに対する画像エネルギーの重みを第２の値に設定し、当該明瞭度が第１の値より大きい第３の値の場合、上記重みを第２の値より大きい第４の値に設定する。
より望ましくは、外膜輪郭抽出部１０８は、輪郭点ごとに明瞭度に応じて重みを変えてもよい。具体的には、外膜輪郭抽出部１０８は、描写が明瞭な血管の前後壁に位置する輪郭点ではβの割合を大きく（画像エネルギーの割合を大きく）し、描写が不明瞭な左右壁に位置する輪郭点ではαの割合を大きく（内部変形エネルギーの重みを大きく）する。これにより、血管壁４１０の局所的な描写の違いに応じて精度よく外膜輪郭４０１を抽出することができる。このとき、外膜輪郭抽出部１０８は、輪郭点の位置（例えば、前後壁、左右壁）に基づいて重みを変化させてもよいし、各輪郭点近辺の描写の明瞭度に基づいて重みを変化させても構わない。描写の明瞭度は例えば、輪郭点近傍における輝度値の最大値と最小値との差によって測ることができる。この差が大きい方が壁描写は明瞭であるといえる。なお、外膜輪郭抽出部１０８は、明瞭度の算出方法として、他の算出方法を使っても構わない。
ステップＳ２０５では、血管壁抽出部１０９は、ステップＳ２０２及びＳ２０４で得られた内腔輪郭４０２と外膜輪郭４０１との間の領域を、血管壁領域として抽出する。そして、プラーク領域抽出部１１０は、その血管壁領域のうち、予め定めた値より厚い厚みを持つ領域をプラーク領域として抽出する（Ｓ２０６）。そして、プラーク領域合成部１１１は、そのプラーク領域を示す情報をＢモード画像に重畳することで合成画像を生成し（Ｓ２０７）、表示部１１３は、生成された合成画像を表示する（Ｓ２０８）。
なお、前述したように血管壁抽出ステップＳ２０５、プラーク抽出ステップＳ２０６、画像合成ステップＳ２０７、及び表示ステップＳ２０８を採用するかどうかは任意である。つまり、超音波診断装置１５０は、図１０に示すように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理のみを行なってもよい。
また、ステップＳ２０７において、プラーク領域合成部１１１は、プラーク領域に加え、血管壁領域と、内腔輪郭４０２及び外膜輪郭４０１との少なくとも一方を示す情報をＢモード画像に重畳することで合成画像を生成してもよい。
また、超音波診断装置１５０は、ステップＳ２０６の処理を行わずに、血管壁領域を示す情報をＢモード画像に重畳することで合成画像を生成し、当該合成画像を表示してもよい。また、超音波診断装置１５０は、ステップＳ２０５及びＳ２０６の処理を行わずに、内腔輪郭４０２及び外膜輪郭４０１を示す情報をＢモード画像に重畳することで合成画像を生成し、当該合成画像を表示してもよい。
以上より、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１５０は、血流領域の形状から血管内膜の形状を求め、その内膜の形状情報を利用して外膜の輪郭を抽出する。これにより、超音波診断装置１５０は、より安定、かつより正確に血管の内膜及び外膜の位置情報を得ることができる。その結果、超音波診断装置１５０は、より正確にプラークの有無の判断をすることができる。
なお、上記実施の形態では、超音波診断装置１５０が、プラーク領域をＢモード画像２０２に重畳した合成画像を表示する場合を説明したが、超音波診断装置は、走査位置の異なる複数の断層像の各々に対して上述した処理を行い、抽出した複数のプラーク領域を３次元データに再構成することで、プラーク領域を示す情報をボリュームデータとして表現してもよい。
図１１は、この場合の超音波診断装置１５１の構成を示す図である。図１１に示す超音波診断装置１５１は、図２に示す構成に加え、さらに、３次元データ生成部１１５を備える。
まず、超音波診断装置１５１は、上述した血管壁領域及びプラーク領域を抽出する処理を、複数の断層像の各々に対して行う。３次元データ生成部１１５は、複数の断層像に対して抽出された複数の血管壁領域及び複数のプラーク領域の情報に基づき、血管壁領域及びプラーク領域を示す３次元データを生成する。例えば、３次元データ生成部１１５は、図１２Ａに示すように、内腔輪郭４０２及び外膜輪郭４０１、又は、血管壁領域を抽出した複数の断層像から血管の３次元データを生成する。さらに、３次元データ生成部１１５は、図１２Ｂに示すように、複数の断面像において抽出されたプラーク領域を用いて、３次元データにおけるプラーク領域を強調表示した３次元データを生成する。そして表示部１１３は、３次元データ生成部１１５により生成された３次元データを表示する。
なお、超音波診断装置１５０は、上述したステップＳ２０６の処理を行わずに、図１２Ａに示す３次元データを表示してもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、上述した実施の形態１の変形例について説明する。
図１３は、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１５２の構成を示すブロック図である。なお、図１３において、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図１３に示す超音波診断装置１５２は、図２に示す超音波診断装置１５０の構成に加え、初期輪郭位置調整部１１４を備える。
初期輪郭位置調整部１１４は、Ｂモード画像２０２を基に仮外膜輪郭４０７の位置を調整する。具体的には、血流画像２０３とＢモード画像２０２との取得タイミングの違いにより、それぞれの画像中での血管像の位置が異なることがある。仮外膜輪郭４０７は血流画像２０３を基に得られているため、この仮外膜輪郭４０７をＢモード画像２０２における外膜輪郭４０１の位置に合わせる必要がある。本実施の形態では、初期輪郭位置調整部１１４は、Ｂモード画像２０２の輝度データから、Ｂモード画像２０２中の血管像の略中心座標を算出し、算出した略中心座標に仮外膜輪郭４０７の中心を近づけるように、仮外膜輪郭４０７を移動させる。具体的には、初期輪郭位置調整部１１４は、算出した略中心座標に仮外膜輪郭４０７の中心を合わせるように仮外膜輪郭４０７の位置を調整する。一般に血管内腔はＢモード画像２０２中では低輝度で描写されるため、初期輪郭位置調整部１１４は、もともとの仮外膜輪郭４０７の位置の近辺で低輝度の領域を探索し、当該低輝度の領域の中心を血管像の中心位置とする。
かかる構成によれば、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１５２は、Ｂモード画像２０２と血流画像２０３との間で像のずれが発生するような場合にも、安定して正しい外膜輪郭４０１を得ることができる。このように、超音波診断装置１５２は、より正確にプラークの有無の判断をすることができる。
以上、本発明の実施の形態に係る超音波診断装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上述した超音波診断装置本体１００に含まれる処理部の一部又は全てが、プローブ１０１に含まれてもよい。
また、上記説明では、Ｂモード画像及び血流画像として、血管が延在する方向に垂直な、当該血管の断面を示す所謂短軸像を用いる場合を例に説明したが、本発明は、血管が延在する方向に平行な、当該血管の断面図である所謂長軸像を用いる場合にも適用できる。この場合、仮外膜輪郭設定部１０７は、内腔輪郭を内包する四角形形状の仮外膜輪郭を決定する。ここで四角形形状とは、長方形、平行四辺形及び略四角形形状を意味する。
また、上記実施の形態に係る超音波診断装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
また、本発明の実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。
さらに、本発明は上記プログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
また、上記実施の形態１〜２に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
また、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
更に、本発明の主旨を逸脱しない限り、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
本発明は、超音波診断装置に適用できる。また、本発明は、超音波診断装置を用いた動脈硬化の診断に有用である。また、本発明は、超音波診断装置を用いた狭窄率の測定にも応用できる。
１００ 超音波診断装置本体
１０１ プローブ
１０２ 制御部
１０３ 送受信部
１０４ Ｂモード画像生成部
１０５ 血流画像生成部
１０６ 内腔輪郭抽出部
１０７ 仮外膜輪郭設定部
１０８ 外膜輪郭抽出部
１０９ 血管壁抽出部
１１０ プラーク領域抽出部
１１１ プラーク領域合成部
１１２ データ格納部
１１３ 表示部
１１４ 初期輪郭位置調整部
１１５ ３次元データ生成部
１５０、１５１、１５２ 超音波診断装置
２０１ 反射超音波
２０２ Ｂモード画像
２０３ 血流画像
４０１ 外膜輪郭
４０２ 内腔輪郭
４０３ プラーク
４０４ 内腔
４０５Ａ、４０５Ｂ 抽出される外膜輪郭
４０６ 高輝度領域（ノイズ）
４０７ 仮外膜輪郭
４１０ 血管壁
４１１ 仮中心点
４１２ 円

Claims (12)

  1. 超音波プローブにより被験者の体内から取得された反射超音波に基づいて体内観察を行う超音波診断装置であって、
    前記反射超音波に基づいてＢモード画像を生成するＢモード画像生成部と、
    前記反射超音波に基づいて、血流が流れている領域を示す血流情報を生成する血流情報生成部と、
    前記血流情報に基づいて血管の内腔輪郭を抽出する内腔輪郭抽出部と、
    前記内腔輪郭を内包する仮外膜輪郭を設定する仮外膜輪郭設定部と、
    前記仮外膜輪郭を第１の初期輪郭として、前記Ｂモード画像を用いて血管の外膜輪郭を抽出する外膜輪郭抽出部とを備える
    超音波診断装置。
  2. 前記超音波診断装置は、さらに、
    前記内腔輪郭と前記外膜輪郭とから血管壁が存在する血管壁領域を抽出する血管壁抽出部と、
    前記血管壁領域からプラークが存在するプラーク領域を抽出するプラーク領域抽出部とを備える
    請求項１記載の超音波診断装置。
  3. 前記超音波診断装置は、さらに、
    前記血管壁領域及び前記プラーク領域を示す３次元データを生成する３次元データ生成部と、
    前記３次元データを表示する表示部とを備える
    請求項２記載の超音波診断装置。
  4. 前記仮外膜輪郭設定部は、前記内腔輪郭を内包する、円形状の前記仮外膜輪郭を設定する
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  5. 前記仮外膜輪郭設定部は、
    前記内腔輪郭の中心点を中心とし、かつ当該中心点から前記内腔輪郭までの最大距離よりも大きい半径を有する円を設定し、
    設定した前記円を第２の初期輪郭として用いて、前記血流情報に対して、輪郭線の内部変形エネルギーと、輪郭線と画像との適合度を表す画像エネルギーとの和が最小となる輪郭を探索する第１の動的輪郭探索処理を行い、探索により得られた輪郭を前記仮外膜輪郭として設定する
    請求項４記載の超音波診断装置。
  6. 前記仮外膜輪郭設定部は、前記第１の動的輪郭探索処理において前記内部変形エネルギーよりも前記画像エネルギーの重みを小さくして収束処理を行う
    請求項５記載の超音波診断装置。
  7. 前記外膜輪郭抽出部は、前記仮外膜輪郭を前記第１の初期輪郭として用いて、前記Ｂモード画像に対して、輪郭線の内部変形エネルギーと、輪郭線と画像との適合度を表す画像エネルギーとの和が最小となる輪郭を探索する第２の動的輪郭探索処理を行い、探索により得られた輪郭を前記外膜輪郭として抽出する
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  8. 前記外膜輪郭抽出部は、前記Ｂモード画像の明瞭度が第１の値の場合、前記第２の動的輪郭探索処理における、前記内部変形エネルギーに対する前記画像エネルギーの重みを第２の値に設定し、前記明瞭度が前記第１の値より大きい第３の値の場合、前記重みを前記第２の値より大きい第４の値に設定する
    請求項７記載の超音波診断装置。
  9. 前記外膜輪郭抽出部は、前記Ｂモード画像における輪郭点毎に、前記明瞭度に応じて前記重みを変更する
    請求項８記載の超音波診断装置。
  10. 前記血流情報生成部は、カラードプラ法を用いて前記血流情報を生成する
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  11. 前記外膜輪郭抽出部は、さらに、初期輪郭位置調整部を備え、
    前記初期輪郭位置調整部は、
    前記Ｂモード画像から血管領域の中心点を算出し、
    当該中心点に前記仮外膜輪郭の中心点を近づけるように、前記仮外膜輪郭を移動させる
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  12. 超音波プローブにより被験者の体内から取得された反射超音波に基づいて体内観察を行う超音波診断方法であって、
    前記反射超音波に基づいてＢモード画像を生成するＢモード画像生成ステップと、
    前記反射超音波に基づいて、血流が流れている領域を示す血流情報を生成する血流情報生成ステップと、
    前記血流情報に基づいて血管の内腔輪郭を抽出する内腔輪郭抽出ステップと、
    前記内腔輪郭を内包する仮外膜輪郭を設定する仮外膜輪郭設定ステップと、
    前記仮外膜輪郭を初期輪郭として、前記Ｂモード画像を用いて血管の外膜輪郭を抽出する外膜輪郭抽出ステップとを含む
    超音波診断方法。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5748693B2 (ja) * 2012-03-13 2015-07-15 富士フイルム株式会社 画像処理装置および方法並びにプログラム
JP2014121594A (ja) * 2012-11-22 2014-07-03 Toshiba Corp 超音波診断装置、画像処理装置および画像処理方法
US9592027B2 (en) 2013-03-14 2017-03-14 Volcano Corporation System and method of adventitial tissue characterization
US20140303499A1 (en) * 2013-04-09 2014-10-09 Konica Minolta, Inc. Ultrasound diagnostic apparatus and method for controlling the same
US9468420B2 (en) * 2013-05-02 2016-10-18 Toshiba Medical Systems Corporation Medical imaging data processing apparatus and method
JP6191328B2 (ja) * 2013-08-19 2017-09-06 コニカミノルタ株式会社 超音波診断装置、超音波画像解析方法、およびプログラム
CN107438408B (zh) * 2015-04-03 2021-03-26 皇家飞利浦有限公司 血管识别的超声系统及方法
JP6829437B2 (ja) * 2017-03-03 2021-02-10 国立大学法人 東京大学 生体内運動追跡装置
CN110051385B (zh) * 2019-05-29 2023-01-24 深圳华声医疗技术股份有限公司 基于血管识别的全自动测量方法、装置、存储介质及系统
CN110415248B (zh) * 2019-08-29 2023-05-05 新名医(北京)科技有限公司 一种基于超声的血管监测方法、装置、设备及存储介质
CN116030041B (zh) * 2023-02-24 2023-07-25 杭州微引科技有限公司 一种颈总动脉超声波横切图像血管壁分割方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6352509B1 (en) * 1998-11-16 2002-03-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Three-dimensional ultrasonic diagnosis apparatus
JP2000271117A (ja) * 1999-03-25 2000-10-03 Aloka Co Ltd 超音波血管計測装置
JP2000331143A (ja) * 1999-05-14 2000-11-30 Mitsubishi Electric Corp 画像処理方法
US6443894B1 (en) * 1999-09-29 2002-09-03 Acuson Corporation Medical diagnostic ultrasound system and method for mapping surface data for three dimensional imaging
US6638226B2 (en) * 2001-09-28 2003-10-28 Teratech Corporation Ultrasound imaging system
JP4799833B2 (ja) * 2003-06-19 2011-10-26 サラヤ株式会社 エコーを用いた血管径測定方法およびその装置
AU2004268576A1 (en) * 2003-08-21 2005-03-10 Ischem Corporation Automated methods and systems for vascular plaque detection and analysis
JP4676334B2 (ja) * 2003-09-01 2011-04-27 パナソニック株式会社 生体信号モニタ装置
JP4755085B2 (ja) * 2004-03-15 2011-08-24 株式会社日立メディコ 医用画像診断装置、医用画像診断装置の作動方法、医用画像診断装置を作動するための機能をコンピュータに実行させるためのプログラム
CN100522070C (zh) * 2004-03-15 2009-08-05 株式会社日立医药 医用图像诊断装置
US7397935B2 (en) * 2004-05-10 2008-07-08 Mediguide Ltd. Method for segmentation of IVUS image sequences
WO2007034738A1 (ja) * 2005-09-20 2007-03-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 超音波診断装置
JP4963278B2 (ja) * 2007-07-24 2012-06-27 国立大学法人山口大学 分離測度を用いた重み付け最小二乗法による境界抽出
JP5158690B2 (ja) * 2007-12-20 2013-03-06 国立大学法人岐阜大学 画像処理装置、画像処理プログラム、記憶媒体及び超音波診断装置
US20090177089A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Assaf Govari Three-dimensional image reconstruction using doppler ultrasound
US9826959B2 (en) * 2008-11-04 2017-11-28 Fujifilm Corporation Ultrasonic diagnostic device
EP2264483B1 (en) * 2009-06-01 2017-11-29 Samsung Medison Co., Ltd. Ultrasound system and method for providing a motion vector

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