WO2005025425A1

WO2005025425A1 - 超音波診断装置

Info

Publication number: WO2005025425A1
Application number: PCT/JP2004/013140
Authority: WO
Inventors: Takeshi Matsumura; Ryuichi Shinomura; Tsuyoshi Mitake; Mitsuhiro Oshiki
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-03-24
Also published as: EP1665987A1; US8118746B2; US20070112267A1; EP1665987B1; JPWO2005025425A1; EP1665987A4; JP4685633B2

Abstract

　診断の指標であるスコアを与えて表示させることにより、診断の一助として認識させるよう、探触子101から超音波を被検体100に送信させ、該超音波の送信に対応する反射エコー信号を受信し、反射エコー信号に基づいて被検体100の生体組織の変位を計測する変位計測部109と、変位から歪み量或いは弾性率を求め弾性画像を構成する弾性画像構成部と、弾性画像を表示させる表示部107とを備えた超音波診断装置において、弾性画像構成部から出力される弾性画像の情報に基づいて、歪み状態或いは弾性状態を特定するスコアリング手段を備えた。

Description

明細書

超音波診断装置

技術分野

[0001] 本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について、生体組織の硬さまたは柔らかさを表す弾性画像として表示することができる超音波診断装置に関する。背景技術

[0002] 従来の一般的な超音波診断装置は、超音波送受信を制御する超音波送受信制御手段と、被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受信手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体内の断層像データを所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系列断層像データを表示する画像表示手段とを有して構成されていた。そして、被検体内部の生体組織の構造を例えば Bモード断層像として表示していた。

[0003] これに対して、最近、被検体の体表面から加圧装置もしくは探触子で人為的に外力を与え、生体内部組織を圧迫し、時系列的に隣接する 2フレーム (連続 2フレーム）の超音波受信信号の相関演算を利用して、各点における変位を求め、さらにその変位を空間微分することによって歪みを計測し、この歪みデータを画像化する手法、更には、外力による応力分布と歪みデータから、生体組織のヤング率等に代表される弾性率データを画像化する手法が提案されてヽる。このような歪み及び弾性率データ（以下、弾性フレームデータ）を基にした弾性画像によれば、生体組織の硬さゃ柔らかさを計測して弾性画像として表示することができる。

超音波診断装置として、特許文献 1又は特許文献 2に記載されたものなどがある。特許文献 1：特開平 5-317313号公報

特許文献 2：特開 2000-060853号公報

[0004] しかし、このような従来の超音波診断装置による生体組織の弾性率データの画像ィ匕においては、実際の疾患に対し、その硬さの程度を認識させる程度にすぎず、疾患に対応した診断の指標を与えるものではない。

[0005] この発明は、上述の点に鑑みなされたものであり、疾患部位に対して診断の一助となる指標を与えることのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。

発明の開示

[0006] 上記目的を達成するために、本願発明の超音波診断装置は、探触子から超音波を被検体に送信させ、該超音波の送信に対応する反射エコー信号を受信し、前記反射エコー信号に基づいて前記被検体の生体組織の変位を計測する変位計測部と、前記変位カゝら歪み量或いは弾性率を求め弾性画像を構成する弾性画像構成部と、前記弾性画像を表示させる表示部とを備えた超音波診断装置にお!ヽて、前記弾性画像構成部から出力される前記弾性画像の情報に基づヽて、歪み状態或いは弾性状態を特定するスコアリング手段を備えた。この前記スコアリング手段は、前記弾性画像の面積或いは形状に基づいて、歪み状態或いは弾性状態を特定する。また、前記反射エコー信号カゝら断層像を構成する断層像構成部を備え、前記スコアリング手段は前記断層像上の特定領域に対する前記弾性画像の硬い部位の領域の関係に基づいて、歪み状態或いは弾性状態を特定する。

[0007] よって、弾性画像、断層像及び弾性画像を用いて診断の指標であるスコアを与えて表示させることにより、診断の一助として認識させることができる。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明による超音波診断装置の実施例を示すブロック図である。

[図 2]超音波探触子に圧力計測部 (圧力センサ)を取りつけ、探触子のヘッドと被検体の間の圧力を計測する方法の一例を示す図である。

[図 3]図 1のスコア入力手段の実行するスコアリング処理の一例を示す図である。

[図 4]スコア入力手段を用いてスコアリング処理を行う場合の画像表示器の表示例を示す図である。

[図 5]ストレス信号によるスコアリングを示す図である。

[図 6]圧迫による弾性画像の領域の変化によるスコアリングを示す図である。

[図 7]弾性画像の色相パターンによるスコアリングを示す図である。

[図 8]図 1のスコア入力手段の実行するスコアリング処理の別の実施例を示す図である。

[図 9]図 1のスコア入力手段の実行するスコアリング処理のさらに別の実施例を示す図である。

[図 10]領域抽出アプリケーションを用いた自動スコアリング処理の一例を示すフローチャート図である。

[図 11]この自動スコアリング処理の動作の一例を模式的に示す図である。

[図 12]スコアリングするための弾性画像を取得するタイミングを示す図である。

[図 13]図 1の RF信号フレームデータ選択部の一実施例を示す図である。

[図 14]図 1の RF信号フレームデータ選択部の別の実施例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0009] 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図 1は、本発明による超音波診断装置の実施例を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体 100の診断部位について断層像を得ると共に生体組織の硬さ又は柔ら力さを表わす弾性画像を表示するものである。

[0010] この超音波診断装置は、図 1に示すように、超音波探触子 101と、送波回路 102と、受信回路 103と、整相加算回路 104と、信号処理部 105とを用いて断層像を構成する断層像構成部 118として備え、変位計測部 109と、圧力計測部 110と、歪み及び弾性率演算部 111と、弾性データ処理部 112と、カラースキャンコンバータ 113とを用いて弹性画像を構成する弾性画像構成部 119として備え、さらに断層像構成部の出力信号を画像変換する白黒スキャンコンバータ 106と、画像表示器 107と、 RF信号フレームデータ選択部 108と、切替加算器 114と、スコアを入力するスコア入力手段 115と、弾性画像若しくは弾性画像及び断層像から歪み状態或！ヽは弾性状態を特定するスコアリング部 116とを備えて構成されている。

[0011] 超音波探触子 101、送波回路 102、受信回路 103、整相加算回路 104及び信号処理部 105によって、超音波送受信手段が構成される。この超音波送受信手段は、超音波探触子 101を用いて超音波ビームを被検体 100の体内で一定方向に走査させることにより、一枚の断層像を得るものである。超音波探触子 101は、多数の振動子を短冊状に配列して形成されたものであり、機械式または電子的にビーム走査を行って被検体 100に超音波を送信及び受信するもので、図示は省略したがその中には超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する振動子が内蔵されている。各振動子は、一般に、入力されるパルス波、または連続波の送波信号を超音波に変換して発射する機能と、被検体 100の内部から反射する超音波を受けて電気信号の受波信号に変換して出力する機能を有して形成される。

[0012] 送波回路 102は、超音波探触子 101を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成すると共に、内蔵された送波整相加算回路によって送信される超音波の収束点をある深さに設定するものである。受信回路 103は、超音波探触子 101で受信した反射エコー信号を所定のゲインで増幅するものである。増幅された各振動子の数に対応した数の受波信号がそれぞれ独立した受波信号として整相加算回路 104に入力される。整相加算回路 104は、受信回路 103で増幅された受波信号を入力し、それらの位相を制御し、一点又は複数の収束点に対して超音波ビームを形成するものである。信号処理部 105は、整相加算回路 104からの受波信号を入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の各種信号処理を行うものである。

[0013] 白黒スキャンコンバータ 106は、前述の超音波送受信手段の信号処理部 105から出力される反射ェコ一信号を用 Vヽて運動組織を含む被検体 100内の RF信号フレームデータを超音波周期で取得し、この RF信号フレームデータを切替加算器 114を介して画像表示器 107に表示するものである。従って、白黒スキャンコンバータ 106は、テレビジョン方式の周期で RF信号フレームデータを順次読み出すための断層走査手段及びシステムの制御を行うための手段、例えば、信号処理部 105からの反射エコー信号をディジタル信号に変換する A/D変^^と、この A/D変でディジタルィ匕された断層像データを時系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、これらの動作を制御するコントローラなどを含んで構成される。

[0014] 画像表示器 107は、白黒スキャンコンバータ 106によって得られた時系列の断層像データすなわち Bモード断層像を表示するものであり、切替加算器 114を介して白黒スキャンコンバータ 106から出力される画像データをアナログ信号に変換する D/A変と、この D/A変力ゝらのアナログビデオ信号を入力して画像として表示する力ラーテレビモニタとから構成される。

[0015] この実施形態においては、整相加算回路 104の出力側力分岐して RF信号フレームデータ選択部 108と変位計測部 109とが設けられると共に、組織弾性率を求める場合は、これと並列に圧力計測部 110が設けられている。変位計測部 109及び圧力計測部 110の後段には、歪み及び弾性率演算部 111と弾性データ処理部 112とカラースキヤンコンバータ 113とが設けられ、このカラースキャンコンバータ 113と白黒スキャンコンバータ 106の出力側には切替加算器 114が設けられている。そして、白黒スキャンコンバータ 106とカラースキャンコンバータ 113の出力は、スコアリング部 116に導入され、そこでスコアリング処理が実行される。このスコアリング処理の詳細については後述する。

[0016] 変位計測部 109は、 RF信号フレームデータ選択部 108によって選択された 1組の RF 信号フレームデータに基づいて 1次元もしくは 2次元相関処理を実行し、断層像上の各点の変位もしくは移動ベクトル (変位の方向と大きさ）を計測するものである。この移動ベクトルの検出法としては、例えば、特許文献 1に記載されたようなブロックマツチング法とグラジェント法とがある。ブロックマッチング法は、画像を例えば N X N画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックに最も近似しているブロックを前フレーム力探し、これを参照して予測符号ィ匕を行うものである。

[0017] 圧力計測部 110は、被検体 100の診断部位の体腔内圧力を計測又は推定するものである。この超音波診断装置は、探触子ヘッド 1011に設けられた超音波探触子 101を用いて制御部 200の制御の下で超音波送受信を行、つつ、探触子ヘッド 1011に設けられた加圧器（図示せず）によって加圧もしくは減圧し、被検体 100の診断部位の体腔内に応力分布を与える方法を採用している。この方法では、探触子ヘッド 1011と被検体 100との間にどの程度の圧力が印加されているかを計測するために、例えば、図 2に示すように、棒状部材に架力る圧力を検出する圧力センサ 1012を探触子ヘッド 1011の側面に取り付け、探触子ヘッド 1011と被検体 100の間の圧力を任意の時相で測定し、測定された圧力値を歪み及び弾性率演算部 111に送出するようになって、る。なお、図 2では、探触子ヘッド 1011を加圧 '減圧する加圧器については省略してある。

[0018] 歪み及び弾性率演算部 111は、変位計測部 109及び圧力計測部 110からそれぞれ出力される移動量 (変位)及び圧力に基づ!、て断層像上の各点の歪み或いは弾性率を演算して、歪みもしくは弾性率の数値データ（弾性フレームデータ）を生成し、それを弹性データ処理部 112に出力するものである。歪み及び弾性率演算部 111が行う歪みの演算についは、例えば、圧力のデータを必要とせず、その変位を空間微分することによって計算上求める。また、弾性率の内の一つであるヤング率の演算については、圧力の変化を移動量の変化で除することによって計算上求める。

[0019] カラースキャンコンバータ 113は、弾性データ処理部 112から出力される弾性フレームデータと、超音波診断装置の制御部 200から出力される命令又は弾性データ処理部 112から出力される弾性フレームデータの中の階調化選択範囲とする上限値及び下限値とを入力し、その弾性フレームデータカゝら弾性画像データとして赤、緑、青などの色相情報を付与する色相情報変換手段を備えて、る。この色相情報変換手段は、例えば、弾性データ処理部 112から出力される弾性フレームデータにおいて、歪みが大きく計測された領域を、弾性画像データ内で赤色コードに変換し、逆に歪みが小さく計測された領域を、弾性画像データ内で青色コードに変換するように動作する。また、カラースキャンコンバータ 113は、上述の白黒スキャンコンバータ 106で構成してもよい。この場合には、歪みが大きく計測された領域は、弾性画像データ内で輝度を明るくし、逆に歪みが小さく計測された領域は、弾性画像データ内で輝度を暗くすればよい。

[0020] 切替加算器 114は、白黒スキャンコンバータ 106からの白黒の断層像データとカラースキャンコンバータ 113からのカラーの弾性画像データとを入力し、両画像を加算又は切替る手段となるもので、白黒の断層像データだけ又はカラーの弾性画像データだけを出力したり、あるいは両画像データを加算合成して出力したりするように切替るようになつている。また、例えば、特許文献 2に記載してあるように、 2画面表示において白黒断層像とカラーもしくは白黒スキャンコンバータによる白黒弾性画像を同時に表示しても良い。切替加算器 114から出力された画像データは画像表示器 107に出力されるようになっている。

[0021] 次に、本実施形態に係るスコアリングについて説明する。

[0022] 図 3は図 1のスコアリング部 116の実行するスコアリング処理の第 1の実施形態を示す図であり、図 3 (A)は、白黒スキャンコンバータ 106から出力される白黒の断層像データ（Bモード断層像）の一例を示す図である。図 3 (B)一 (F)は、カラースキャンコンパータ 113から出力されるカラーの弾性画像データの一例を示す図であり、それぞれの症状が異なる場合を模式的に表したものである。これらの弾性画像データは、実際は、その硬さに応じたカラー表示を行うものである。例えば、柔らかい部分 (歪みの大きな部分）は赤色、硬い部分 (歪みの小さな部分）は青色、両者の中間は緑色として、連続的な色の変化として表示される。なお、図 3では、このような色で表示することができないので、網掛けにてその様子を示すこととし、軟らかい領域を荒い網掛けで、硬、領域を細力、網掛けで表示することにする。図 3 (A)の Bモード断層像の場合、中央の楕円形の部分 61は、乳腺腫瘍等の疾患部位であり、低エコー領域と呼ばれるものである。また、弾性画像において低エコー領域 61の同一座標領域に対応する領域を図 3 (B)—（F)において、点線の楕円形で表示することにする。この低エコー領域 61に対して、弾性画像データがどのように表示されて!、るのかその状態に応じて、弾性画像データのスコア入力手段 115を操作して、スコアリング処理を行い、それぞれの弹性画像をスコア 1一 5に分類する。各スコア 1一 5は次のような基準になっており、この基準を満たす力どうかの判断を観察者が行いスコアリング処理を行う。以下、各スコア 1一 5の基準について説明する。

スコア 1 :図 3 (B)に示すように、弾性画像による硬い領域 62力低エコー領域 61の内部に、明確には認識されないような症例

スコア 2 :図 3 (C)に示すように、弾性画像による硬い領域 63, 64が、低エコー領域 61 の中央部を避けて、 1部分的に認識されるような症例

スコア 3 :図 3 (D)に示すように、弾性画像による硬い領域 65力低エコー領域 61の境界部（輪郭）にまでは到達しないが、低エコー領域 61の中央部を含んで認識されるような症例

スコア 4:図 3 (E)に示すように、弾性画像による硬い領域 66力低エコー領域 61の境界部 (輪郭)まで一様に分布して認識されるような症例

スコア 5 :図 3 (F)に示すように、弾性画像による硬い領域 67が、低エコー領域 61の全面を覆うと同時に、低エコー領域 61の境界部（輪郭）を超えて外部の領域にまで拡力て認識されるような症例

ここで、前記硬い領域は、弾性画像としての歪み画像においては、ある歪みの閾値 Tsより小さい歪みを計測した領域として識別すればよぐ例えば、歪み 0パーセントを閾値 Tsとして設定すれば、前記硬い領域としては、体表からの圧迫によっても全く圧縮が成されな力つた領域 (計測点群）として選別される。なお、診断部位の走査時にその押圧力を取り込み、弾性画像として弾性率画像を用いる場合においては、ある弾性率の閾値 Tyより大きヽ弾性率を計測した領域を硬!ヽ領域として識別するようにすればよい。

[0024] このようにスコアリング (分類)することで、疾患の判断の指標とすることができ、診断支援を行うことができる。図 4は、スコア入力手段 115を用いてスコアリング処理を行う場合の画像表示器 107の表示例を示す図である。画像表示器 107の表示画面 1071には、図 3 (B)一 (F)のような Bモード断層像上に組織の硬さの分布を示した弾性画像データの半透明カラー像を重ねたものを表示し、その右横にスコアリング指標を入力する欄 1072と、各スコアの指標を表示しておく表示領域 1073を設けてある。この表示領域 1073には、前述のような各スコアの内容を簡単に明記したものを表示したり、図 3 (B)—（F)のような図を併せて表示したりする。検査者は、スコアリング指標 1073と対比しながら、スコアリング指標人力欄 1072に、表示画面 1071を見て適当と思われるスコアを入力する。これらの動作は、スコア入力手段 115によって実行される。なお、表示画面 1071に表示される画像は、図 3 (A)のように Bモード断層像を別の窓に並列に表示してもよい。これによつてスコアリング処理時の視認性を向上することが可能となる。スコアリング指標入力欄 1072に入力されたスコアは、超音波診断装置に備えられた患者個々のレポート機能にもリンクし、レポート機能に備えられたスコアリング指標入力欄にも同時に入力されるようになっていても良い。また、図 3 (B)—（F)のようなスコアリングの指標となるモデル図を表示領域 1073に併記するようにしてもよい。

[0025] 上述の実施形態では、検査者が表示画面 1071に表示された画像を見てスコアリング処理を行う場合について説明した力スコアリング部 116によって画像処理を使って自動的にスコアリング (分類)する。以下、このスコアリング部 116による自動スコアリング処理について説明する。スコアリング部 116は、カラースキャンコンバータ 113から出力されるカラーの弾性画像データ (歪み像）において公知のエッジ検出ソフトウェアで検出するエッジ検出を行い、硬い部分の領域 62— 67の面積 Bを画素数等で求める。 [0026] 第 2の実施形態では、弾性画像データのみでスコアリングを行うことを示す。例えば、基準情報としてリファレンス画像となる弾性画像を予め取得しておき、弾性画像の領域のピクセル数を面積 Bとして、弾性画像の面積によるスコアを下記のとおり設定しておく。

[0027] XK B ならばスコア 1

X2< B≤X1 ならばスコア 2

X3< B≤X2 ならばスコア 3

X4< B≤X3 ならばスコア 4

B<X4 ならばスコア 5

そして、新たに取得した弾性画像データの面積を上記の通り設定した面積 Bに当てはめてスコアリングを行う。また、この弾性画像が一連で繋がっている画像であれば、最低スコア 2以上と設定したり、滑らかな円系で繋がっている画像であれば、最低スコァ 3以上と設定したりし、弾性画像の形状でスコアを定めてもよい。

[0028] また、被検体を圧迫することで、弾性画像上にストレス信号が出るという特性を利用したスコアリング処理を図 5に示す。図 5 (a) (b)は、被検体 100を探触子 101で圧迫した状態を示した図である。悪性の腫瘍を圧迫すると、図 5 (b)に示されるようにストレス信号 122が表示される。なお図 5 (a)は良性の腫瘍を示す。

[0029] スコアリング部 116において、予めストレス信号 122の幅 123に対応するスコアを設定する。例えば、この幅が大きいほど弾性画像は悪性であるというようにスコアを図 4に示されるように設定する。そして、スコアに対応して設定された幅と、得られた弾性画像 121のストレス信号 122の幅 123と比較を行うことにより、弾性画像 121スコアリングを行う。ここではストレス信号 122の幅を用いてスコアリングを行う例を示した力ストレス信号 122の面積を用いてスコアリングを行ってもよい。このように弾性画像のストレス信号によってスコアリングを行うことができる。

[0030] また、被検体を圧迫することで変化する弾性画像を用いてスコアリング処理を行う例を図 6に示す。悪性の腫瘍の場合、被検体を徐々に圧迫すると例えば青色表示される領域が徐々に小さくなるという特性がある。逆に良性の腫瘍の場合、被検体を徐々に圧迫すると青色表示される領域が徐々に大きくなるという特性がある。そこで、この特性を用、てスコアリング部 116にお、て圧迫により生じる領域の色変化に対応する特性に対するスコアを図 4に示されるように設定する。そして、弾性画像が圧迫に従つて変化する色にしたがってスコアリングを行う。このように圧迫による前記弾性画像の前記領域の変化に基づいてスコアリングを行うことができる。

[0031] シストパターンを利用してスコアリング処理を行う例を図 7に示す。シストパターンとは、表示される弾性画像のある特定領域の深度が浅い部分 141が青色、深度が深い領域 142が赤色で対に表示されるパターンである。なお、このシストパターンで表示される領域は経験的に良性の腫瘍であることが分力つている。そこで、スコアリング部 116においてシストパターンは良性のスコアと別途設定しておき、弾性画像上でシストパターンを認識したら良性であると、うスコアリングを行う。このように弾性画像の色相パターンに基づいてスコアリングを行うこともできる。

[0032] 上述の実施形態では、弾性画像データのみでスコアリング処理を行う場合について説明したが、第 3の実施形態では、基準情報として断層像データを用いた弾性画像データによる自動スコアリング処理について、図 3等を用いて説明する。まず、スコァリング部 116は、白黒スキャンコンバータ 106から出力される白黒の断層像データ（B モード断層像)の疾患部位の低エコー領域 61を公知のエッジ検出ソフトウェアで検出する。検出された領域 61の面積 Aを画素数等で求める。次に、スコアリング部 116は、カラースキャンコンバータ 113から出力されるカラーの弾性画像データ（歪み像）にお V、ても同様のエッジ検出を行、、疾患部位の低エコー領域 61の内部に計測される硬い部分の領域 62— 67の面積 Bを画素数等で求める。ここで、硬い領域が、領域 63, 64のように、複数に散在する場合は、それらの面積和を面積 Bとする。

[0033] スコアリング部 116は、求められたそれぞれの面積 A, Bの関係に基づいて、次のようなスコアリング処理を行う。

[0034] まず、前記面積 A, Bの比として、 B/A力 ¾として演算される。また、あら力じめ超音波診断装置において、面積比の閾値として

スコア 1の閾値 Thl (例えば 0. 1)

スコア 2の閾値 Th2 (例えば 0. 3)

スコア 3の閾値 Th3 (例えば 0. 7) スコア 4の閾値 Th4 (例えば 1. 0)

が設定されている。そこで、

Z<Thl ならばスコア 1

Thl <Z≤Th2 ならばスコア 2

Th2<Z≤Th3 ならばスコア 3

Th3<Z≤Th4 ならばスコア 4

Th4<Z ならばスコア 5

の判定を行うようになって!/、る。

[0035] また、上述の実施例にカ卩えて、例えば、図 8に示されるように、低エコー領域 61内の中央部に、低エコー領域の面積より小さな、一定の比率を有した (例えば面積 A X 0.6 )関心領域 61aを設け、その関心領域 61aに対して、上述と同様に、弾性画像における硬、領域がどの程度占有するかと、つた評価を上述のスコアリング方法にカ卩えて行ってもよぐこれにより、低エコー領域に対する硬い領域の占有面積比率だけでなぐ低エコー領域内部及び外部において、硬い領域がどのような空間的な分布として配置されているかをスコアリングの評価に加えることになり、評価の精度を高める結果を期待することができる。

[0036] 更にまた、例えば、図 9に示されるように、前記中央関心領域のみならず、低エコー領域の境界を基準として、複数の関心領域 62bを境界の内部、もしくは、内外に設け、これらの複数の関心領域に対して、上述と同様に、弾性画像における硬い領域がどの程度占有するかといった評価を行ってもよぐまた、複数の関心領域 62bのそれぞれについて、それぞれが占める面積の内、弾性画像における硬い領域が占める割合がある一定の比率を超えて、るかどうかをまず評価し、その比率を超えて、た関心領域が、いくつ計上されたかをスコアリングの評価に利用してもよい。また、エッジ検出は、公知のスネークやリージヨングローイング法などを用いることで達成できる。シャドーなどでエッジが隠れている場合は、 ROIを設定したり、あるいは、周囲のエッジ情報力も補間するなどの方法で対応することができる。

[0037] また、上述の実施形態では、低エコー領域内に分布する硬い領域の占有率を用いて、スコアリングする例を示した力別の実施例として、低エコー領域内に含まれる弹性の計測点群を母集団とした統計処理を施し、その統計的特徴量に基づヽてスコアリングしてもよぐ例えば、その平均値を用いる方法を以下のように説明する。

低エコー領域に内在する計測点群の総要素数を Nとし、各計測点の歪みもしくは弾性率を、 Ei (i=l, 2, 3 · ·Ν)とする。そこで、低エコー領域に内在する計測点の歪みもしくは弾性率の平均値 Emを以下のように演算する。

(平均値Em) = Σ Ei (i= l, 2, 3 · ·Ν)

[0038] また、あら力じめ超音波診断装置において、平均値の閾値として

スコア 1の閾値 Tml

スコア 2の閾値 Tm2

スコア 3の閾値 Tm3

スコア 4の閾値 Tm4

が設定されており、弾性を反映した値として弾性率を演算している場合は、

Tml <Tm2<Tm3<Tm4

の大小関係を保持して設定されており、

Zく Tml ならばスコア 1

Thl <Z≤Tm2 ならばスコア 2

Th2<Z≤Tm3 ならばスコア 3

Th3<Z≤Tm4 ならばスコア 4

Th4<Z ならばスコア 5

の判定を行うようになって!/、る。

[0039] また、弾性を反映した値として歪みを用いている場合は、

Tml >Tm2>Tm3 >Tm4

の大小関係を保持して設定されており、

TmKZ ならばスコア 1

Tm2<Z≤Tml ならばスコア 2

Tm3<Z≤Tm2 ならばスコア 3

Tm4<Z≤Tm3 ならばスコア 4

Z<Tm4 ならばスコア 5 の判定を行うようになって!/、る。

[0040] 以上の説明では、例として平均値を用いたが、本発明はこれに限らず、低エコー領域内に含まれる弾性の計測点群を母集団とした統計処理を施し、その統計的特徴量に基づ!/、てスコアリングすることが重要である。

[0041] スコアリング部 116が画像処理を用いて自動的にスコアリング (分類)する場合の具体例について説明する。まず、スコアリング部 116は、図 3に示されるように、白黒スキヤンコンバータ 106から出力される白黒の断層像データ (Bモード断層像)の疾患部位の低ェコ一領域 61の面積 Aを公知の領域抽出ソフトである、例えばリージョングローイング法によって検出する。検出された領域の面積 Aを画素数等で求める。次に、スコアリング部 116は、カラースキャンコンバータ 113から出力されるカラーの弾性画像データ（歪み像）において、面積 Aの領域内における硬い領域 62— 67として示される、装置使用者が任意に定めることが可能な、所定の輝度値以上をもつピクセル数を数える。このピクセル数を面積 Bとする。この面積 Aと面積 B (所定の輝度値以上をもつピクセル数）とに基づき、次のようなスコアリング処理を行う。

[0042] まず、面積 (ピクセル数) A, Bの比として、 B/A力 ¾として演算される。また、予め超音波診断装置において、面積比の閾値として

スコア 1の閾値 Thl (例えば 0. 1)

スコア 2の閾値 Th2 (例えば 0. 3)

スコア 3の閾値 Th3 (例えば 0. 7)

スコア 4の閾値 Th4 (例えば 1. 0)

が設定されている。

[0043] そこで、今、 Z< 0. 7の時は、次に示す規則に則りスコアを返す。

[0044] Z<Thl ならばスコア 1

Thl<Z≤Th2 ならばスコア 2

Th2≤Z≤Th3 ならばスコア 3

さらに、 Th3≤Z (0.7≤Z)ならば、得られた弾性画像データ（歪弾性画像）において、前述と同様、公知の領域抽出アプリケーション (例えば、リージヨングローイング法）にて、硬い領域 65— 67として示される、所定の輝度以上をもつ領域を抽出する。この際、抽出領域は前述の低エコー領域 61内に留まることなぐその辺縁を含む領域をも抽出対象となる。

[0045] ここで得られた抽出面積を Cとする。面積 Aと面積 Cの比として C/Aが Z'として演算される。この Z'の値が、

Th3<Z' ≤Th4 ならばスコア 4

Th4く Z' ならばスコア 5

を返す。

[0046] 上述の実施形態では、スコア 3までは、弾性画像データにお!、て、領域抽出処理を要せず、スコアリングが可能となる。

[0047] 図 10は、領域抽出アプリケーションを用いた自動スコアリング処理の一例を示すフローチャート図である。図 uは、この自動スコアリング処理の動作の一例を模式的に示す図である。ここでは、領域抽出アルゴリズムとしてリージヨングローイング法（ Region Growing)を例に説明する。

[0048] ステップ S91では、歪弾性像を得るために、任意の手段にて加圧された後、描出される Bモード断層像にて、領域抽出したい低エコー部を選択する。この選択処理は、図 11 (A)に示すように低エコー領域 61内の任意の位置をソースポイント（図中 SPと記載)として指定することによって行う。

[0049] ステップ S92では、ステップ S91で指示されたソースポイント SPと、任意の手段にて与えられた閾値に基づいて、図 11 (B)に示すような低エコー領域 61の抽出を行う。リージョングロ一イング法は、指示されたソースポイント SPに隣接する領域で、輝度値差が予め設定された値（閾値）内に収まる領域を抽出する手法である。従って、抽出された低エコー領域 61の面積を、ピクセル数を数えるなどの手段により計数する。図 11 (B )では、この面積を SBWとして表記する。

[0050] ステップ S93では、この低エコー領域内において、描出された歪弾性像で、使用者が任意に定める硬、領域を示す輝度値よりも、より硬、領域を表す輝度値をもつ面積をピク

セル数で数える。図 11 (C)では、この硬い領域を Sblと表記する。

[0051] ステップ S94では、硬い領域の面積 Sblが低エコー領域の面積 SBWX 0.7よりも小さいか否かの判定を行う。判定の結果、硬い領域の面積 Sblが低エコー領域の面積 SBWX 0.7よりも小さ!/、（SBWX 0.7>Sblである）場合にはステップ S95に進む。そして、ステップ S95ではそれぞれの値に応じたスコア 1一 3までの値が返されるようになる。

[0052] 逆に、ステップ S94の判定の結果、硬い領域の面積 Sblが低エコー領域の面積 SBW

X 0.7以上（SBWX 0.7≤Sblである）の場合には、低エコー領域内に硬、部位の面積 Sblが収まっていない可能性があるため、ステップ S96に進む。

[0053] ステップ S96では、弾性画像データにおいて再度、リージヨングローイング法による領域 (面積 Sbl')の抽出が行われる。この場合は、 Bモード断層像の低エコー領域の周辺領域を含む領域までの抽出が行われる。ここでの領域抽出処理ではソースボイント SPは、前述の Bモード断層像にて指示されたものをそのまま用いても良いし、別途新たに設定しても良いものとする。ここで抽出された領域の面積を Sbl'とする。そして、ステップ S97では、低エコー領域の面積 SBWと面積 Sbl'との比（SBWZSbl')に応じたスコア 4, 5の値が返されるようになる。具体的には、 Sbl 'く SBWであれば、スコア 4 が返され、それ以外ではスコア 5が返されることになる。

[0054] このようにして、公知の領域抽出アプリケーション（例えば、リージヨングローイング法 )にて領域抽出を行うことで、組織の硬さ分布に応じたスコアリング処理を自動で行うことが可能となる。ここで、上述の閾値は全て一例に過ぎず、使用者の判断によって、自由に変更可能であることは言うまでもない。

[0055] また、上述の実施形態では、 Bモード断層像における疾患部位の低エコー領域の輪郭情報を公知のエッジ検出ソフトウェアで検出する例を示した力別の実施例として、超音波装置のインターフェイス（マウス、トラックボールなど）を用いて、検査者が表示された Bモード断層像上に疾患部位の輪郭を入力し、その輪郭情報を元にして領域 61の面積 Aを求め、上述の方法による面積 Bと比較して自動的にスコアリングを判断するようにしてもよい。なお、上述のスコアリングは、一例であり、ひずみ像を含む弾性画像を用いてスコアリングすることが重要であり、上述のスコアリングで用いた数値などは一例に過ぎず、実際の臨床例に従って種々最適な値を用いることが望ましいことは言うまでもない。また、上述の説明においては、特に乳腺領域を対象としたスコアリング方法を例とした力それ以外の領域では、その領域の症例にあわせたスコアリング方法を定義するものであることは言うまでもない。また、以上の実施例によるスコアリング方法はそれぞれを単独としてスコアリングに利用するのみならず、複数の方法を組み合わせて利用し、ひとつのスコアリングを行ってもよいのは言うまでもない

[0056] 上述の実施形態では、スコアリング部 116が白黒スキャンコンバータ 106から出力される白黒の断層像データ (Bモード断層像）とカラースキャンコンバータ 113から出力されるカラーの弾性画像データ (歪み像)を用いてスコアリング処理を行う場合について説明したが、信号処理部 105からの出力、弾性データ処理部 112又は歪み及び弹性率演算部 111からの出力を用いて同様のスコアリング処理を行うようにしてもょ、。また、上述の実施例において、図 1に圧力計測部を記した力歪を求めて、歪像を表示する場合には、圧力計測部は、なくてもよい。

[0057] 図 12は、上述した実施形態の歪み及び弾性率演算部 111で歪み又は弾性率を演算するタイミングを示す図である。探触子 101で被検体 100を圧迫して、な、状態を 0 、圧迫の限界を MAXで示している。弾性画像を取得するタイミングは軽い圧迫状態のタイミングであり、圧迫の限界の 3— 20%程度の圧迫した状態の弾性画像を取得し、取得した弾性画像に対してスコアリングを行う。

[0058] 具体的には、圧力センサ 1012によって、予め圧迫の限界の圧力値を検出して、その圧力値を圧力 MAX値としてスコアリング部 116に記憶しておく。記憶された圧力 MAX値を参考にして、スコア入力手段 115を用いて、圧迫して取得する弾性画像の圧力値を設定する。なお、設定する圧力値は、例えば圧力 MAX値の 10%の圧力値と任意に定めておいてもしてもよい。そして、被検体 100を圧迫して、設定した圧力値に到達した時点の弾性画像を取得し、その取得した弾性画像にっ、てのスコアリングを行う。

[0059] 被検体 100を強く圧迫した状態の弾性画像は、硬、部位と軟らカ、部位の見極めが難しくなる場合があるため、上述したように軽く圧迫したタイミングで取得した弾性画像においてスコアリングすることにより、スコアリング精度を向上させることができる。

[0060] 上述の実施形態に係る RF信号フレームデータ選択部 108の動作について、図 13を用いて説明する。図 13は、図 1の RF信号フレームデータ選択部の一実施例を示す図である。 RF信号フレームデータ選択部 108は、変位計測の基準となる一つの RF信号フレームデータとして過去に遡るフレーム数（現フレームデータとのフレーム間隔数）を任意に選択するものである。すなわち、 RF信号フレームデータ選択部 108は、超音波診断装置のフレームレートで整相加算回路 104から経時的に次々と出力される RF 信号フレームデータを、 RF信号フレームデータ選択部 108に備えられたフレームメモリ 1081内に順次確保する。 RF信号フレームデータ選択部 108は、フレームメモリ 1081 内に現時点で確保されているものを RF信号フレームデータ Nとする。 RF信号フレームデータ選択部 108は、超音波診断装置の制御部 200からの制御命令に従って時間的に過去の RF信号フレームデータ N- 1, N-2, N-3, · · · , N- Mの中から 1つの RF信号フレームデータを選択し、それを RF信号フレームデータ Xとして、 RF信号フレームデータ選択回路 1082に一時的に格納する。 RF信号フレームデータ選択部 108は、フレームメモリ 1081に格納されて、る最新の RF信号フレームデータ Nと RF信号フレームデータ選択回路 1082に格納されている RF信号フレームデータ Xとを、並列的に変位計測部 109に出力する。

[0061] すなわち、 RF信号フレームデータ選択部 108は、まず、変位計測部 109に送出する 1組の RF信号フレームデータを構成する過去の RF信号フレームデータ Xとして、現在の RF信号フレームデータ Nに時間的に隣接する RF信号フレームデータ N-1のみならず、過去の RF信号フレームデータ Xとして Mフレーム（M=l, 2, 3, · · · )を間引いた RF 信号フレームデータ N-Mを任意に選択することができるものである。なお、間引いたフレーム間隔数 M (M=1, 2, 3, · · · )は、超音波診断装置のユーザーインターフェイスによって任意に設定 ·変更できるようになって!/、る。

[0062] 図 14は、図 1の RF信号フレームデータ選択部の別の実施例を示す図である。図 14 の RF信号フレームデータ選択部 108は、超音波診断装置の制御部 200からの制御命令に従って、過去のある時相 Pにおいて取得された RF信号フレームデータ Pをフレームメモリ 1081内に確保する。 RF信号フレームデータ選択回路 1082は、フレームメモリ 1081内に確保されている RF信号フレームデータ Pを、アップデートすることなぐ任意の時相における過去の RF信号フレームデータとして常に参照する。従って、変位計測部 109には、現在確保された RF信号フレームデータ Nと RF信号フレームデータ Pから構成される 1組の RF信号フレームデータが取り込まれる。図 14のような機能を採用するかどうか、また採用した場合に RF信号フレームデータ Pを取得するタイミングはどうするかなどの設定は、超音波診断装置のユーザーインターフェイスによって任意に切替 '設定'変更できるようになって、る。

1組の RF信号フレームデータを構成する過去と現在の RF信号フレームデータ N, P の間隔を隣接フレームに限定した場合、一連の加圧もしくは減圧操作過程の間に取得された複数の RF信号フレームデータの組を構成する RF信号フレームデータの間の時間間隔において与えられた加圧量もしくは減圧量は、弾性画像データの描出に適した加圧量もしくは減圧量 (一般に 1%程度）に十分に達することができない場合がある。これに対して、図 13及び図 14に示すように RF信号フレームデータ選択部を構成することによって、過去と現在の RF信号フレームデータの間のフレーム間隔を十分に大きくすることができ、弾性フレームデータによる弾性画像を適切に描出することが可能となる。これは特に、超音波検査において、被検者の体格の物理的な制約により、一連の加圧もしくは減圧操作過程における加圧もしくは減圧の速度を十分に大きくできないような状況において非常に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 探触子から超音波を被検体に送信させ、該超音波の送信に対応する反射エコー信号を受信し、前記反射エコー信号に基づ、て前記被検体の生体組織の変位を計測する変位計測部と、前記変位から歪み量或いは弾性率を求め弾性画像を構成する弾性画像構成部と、前記弾性画像を表示させる表示部とを備えた超音波診断装置において、

前記弾性画像構成部から出力される前記弾性画像の情報に基づ!/ヽて、歪み状態或いは弾性状態を特定するスコアリング手段を備えることを特徴とする超音波診断装置。

[2] 前記スコアリング手段は、前記弾性画像の面積或!、は形状に基づ!、て、歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[3] 前記面積は、前記弾性画像の画素数で決定されることを特徴とする請求項 2記載の超音波診断装置。

[4] 前記弾性画像が複数に存在する場合、前記面積は該複数の弾性画像の面積和であることを特徴とする請求項 2記載の超音波診断装置。

[5] 前記反射エコー信号から断層像を構成する断層像構成部を備え、前記スコアリング手段は前記断層像上の特定領域に対する前記弾性画像の硬い領域の関係に基づ！ヽて、歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[6] 前記断層像或！ヽは前記弾性画像に前記領域を設定する領域設定手段を備えることを特徴とする請求項 5記載の超音波診断装置。

[7] 前記領域設定手段は前記断層像上の低エコー領域を第 1の領域とし、前記弾性画像上の硬、部位の領域を第 2の領域として設定して設定し、前記スコアリング手段は前記第 1の領域と第 2の領域の比に基づいて歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 6記載の超音波診断装置。

[8] 前記領域設定手段は、前記断層像、或いは前記弾性画像の輝度によって領域を抽出するリージヨングローイング手段又はエッジ検出手段によって領域を求めることを特徴とする請求項 6記載の超音波診断装置。

[9] 前記リージヨングローイング手段は、前記領域内の位置をソースポイントとして設定し、該設定されたソースポイントに隣接する領域で輝度差が予め設定された閾値内に収まる領域を抽出することを特徴とする請求項 8記載の超音波診断装置。

[10] 前記領域設定手段は、前記断層像、或いは前記弾性画像上に輪郭を入力して、前記輪郭情報を元にして前記領域を求めることを特徴とする請求項 6記載の超音波診断装置。

[11] 前記スコアリング手段は、前記低エコー領域に複数の関心領域を設定し、前記複数の関心領域における硬、領域の占有度合いに基づ、て、歪み状態或いは弹性状態を特定することを特徴とする請求項 7記載の超音波診断装置。

[12] 前記スコアリング手段は、前記低エコー領域の中央部に関心領域を設け、前記弹性画像における硬、領域の占有度合いに基づ!/、て、歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 7記載の超音波診断装置。

[13] 前記被検体を圧迫する圧力値を設定する圧力設定手段を備え、該設定した圧力値に圧迫した際の弾性画像に基づ！/ヽて歪み状態或！ヽは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[14] 前記スコアリング手段は、前記領域に基づ!、て、歪み状態或!、は弾性状態を複数段階に分類することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[15] 前記表示部にスコアリング入力欄を設け、前記入力手段を用いて前記スコアリング入力欄にスコアを入力することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[16] 前記変位計測部に送出する 1組の前記反射エコー信号のフレームデータを選択するフレームデータ選択部を備え、該選択された 1組のフレームデータに基づ、て前記弾性画像を構成することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[17] 前記フレームデータ選択部は、前記 1組のフレーム間隔を任意に選択し、該選択された 1組のフレームデータに基づいて前記弾性画像を構成することを特徴とする請求項 16記載の超音波診断装置。

[18] 前記フレームデータ選択部は、 1組の隣接するフレームのフレームデータを選択することを特徴とする請求項 16記載の超音波診断装置。

[19] 前記スコアリング手段は、前記弾性画像のストレス信号に基づ！ヽて、歪み状態或ヽは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[20] 前記スコアリング手段は、徐々に圧迫することによる前記弾性画像の領域の変化に基づ、て、歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[21] 前記スコアリング手段は、前記弾性画像の色相パターンに基づいて、歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 1記載の超音波診断装置。

[22] 探触子から超音波を被検体に送信させ、該超音波の送信に対応する反射エコー信号を受信して断層像を構成するステップと、前記反射エコー信号に基づ、て前記被検体の生体組織の変位を計測するステップと、前記変位から歪み量或 1ヽは弾性率を求め弾性画像を構成するステップと、前記断層像と前記弾性画像を表示させるステツプと、前記弾性画像の情報に基づ！ヽて歪み状態或！ヽは弾性状態を特定するスコァリングするステップとを含むことを特徴とする超音波診断方法。

[23] 前記スコアリングするステップは、前記弾性画像の面積或いは形状に基づ、て、歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 19記載の超音波診断方法。

[24] 前記断層像上の低エコー領域を第 1の領域とし、前記弾性画像上の硬!、部位の領域を第 2の領域として設定して設定するステップを有し、前記スコアリングするステップは前記第 1の領域と第 2の領域の比に基づいて歪み状態或いは弾性状態を特定することを特徴とする請求項 19記載の超音波診断方法。