WO2010092919A1 - 医用画像表示方法、医用画像診断装置、及び医用画像表示装置 - Google Patents

医用画像表示方法、医用画像診断装置、及び医用画像表示装置 Download PDF

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lumen
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    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30048—Heart; Cardiac

Definitions

  • the present invention relates to a medical image display method, a diagnostic device, and a display device, and more particularly to a technique for accurately measuring the volume of a heart chamber of a subject by a disk method.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave inside a subject using an ultrasonic probe and receives an ultrasonic reflected echo signal corresponding to the structure of a living tissue from the inside of the subject, for example, a B-mode image Or the like.
  • Such a medical diagnostic imaging apparatus is known to measure the volume of the heart chamber such as the left ventricle and the left atrium communicated via the heart valve of the subject.
  • Volume measurement is to calculate the volume of the region surrounded by the inner wall of the heart chamber and the annulus using the Area-Length method or the Modified-Simpson method (disc method).
  • the volume can be easily calculated from a two-dimensional image by assuming the heart chamber to be a rotating body, and therefore, it is used as a general volume measurement method in clinical examinations.
  • the both ends of the trace line are connected to each other.
  • An annulus corresponding to the annulus plane is generated, and a heart chamber axis is generated by connecting the center of the annulus and the farthest position of the inner chamber trace line.
  • the heart chamber region is divided into a plurality of sections by a plurality of section lines perpendicular to the heart chamber axis, each section is regarded as a disk, the disk volume is obtained, and the sum of the respective disk volumes is calculated as the heart chamber volume.
  • Patent Document 1 describes that a local volume change of the heart is calculated by cutting a part of the disk perpendicularly to the disk surface and calculating a partial volume, thereby detecting an abnormal local wall motion of the heart. .
  • Patent Document 1 does not take into account accurate calculation of the heart chamber volume when the annulus surface and the heart chamber axis are not perpendicular.
  • the annulus plane (the annulus line) and the heart chamber axis are vertical. It may not be possible. In this case, the volume is accurately calculated in the region where both ends of the segmented line generated perpendicular to the heart chamber axis intersect the heart chamber inner wall, but one end of the segment line intersects the heart chamber inner wall and the other end is In the area intersecting the valve annulus, the disk volume is calculated to be smaller than the actual volume, or because there are areas where the heart chamber axis is interrupted at the valve annulus and the disk itself is not created, the total volume is calculated too small. Will be.
  • volume of the heart chamber is an important diagnostic material for grasping abnormalities in the form and function of the heart, more accurate calculation of the volume value is required.
  • an object of the present invention is to accurately calculate the heart chamber volume even when the annulus surface of the heart and the heart chamber axis are not perpendicular to each other.
  • the medical image display method of the present invention displays a tomographic image obtained by imaging a tomogram of an organ of a subject on a display unit, and based on the displayed tomographic image, a lumen surrounded by a lumen inner wall surface of the organ The volume of the area is obtained.
  • the medical image display method of the present invention displays a tomographic image obtained by imaging a tomographic image of the heart of a subject on a display unit, and based on the displayed tomographic image, the inner wall surface and the annulus of the heart The volume of the heart chamber region surrounded by the surface is obtained.
  • a step of calculating the heart chamber volume of the first heart chamber region by a plurality of segment lines by a disk method, a segment line closest to the annulus, annulus and heart The step of calculating the heart chamber volume of the second heart chamber region surrounded by the intracavity trace line by the pseudo disk method, and the total heart chamber by the sum of the calculated heart chamber volumes of the first and second heart chamber regions Calculating the volume; and first and second heart chamber regions It is characterized in that it comprises a step of displaying the cavity volume and the whole heart chamber volume.
  • the volume is calculated by a conventionally known disk method, while the segment line and valve closest to the annulus are calculated.
  • the volume is calculated by the pseudo disk method for the area (second heart chamber area) that is surrounded by the circular line and the inner wall trace line and the volume may be excessively calculated when the general disk method is applied. ing. According to this, since the volumes of both the first heart chamber region and the second heart chamber region can be obtained with high accuracy, the sum of these can be obtained with high accuracy as the volume of the entire heart chamber region.
  • the step of calculating the heart chamber volume of the second heart chamber region by the pseudo disk method is a step of generating a virtual trace line opposed to the inner wall trace line constituting the second heart chamber region across the heart chamber axis. Generating a plurality of virtual segment lines perpendicular to the heart chamber axis and having one end intersecting the virtual trace line and the other end intersecting the heart chamber inner trace line, and the virtual trace line, virtual segment line, and heart chamber inner wall trace line Generating a virtual disk based on the above, and cutting the virtual disk at the annulus surface to calculate the volume of the partial disk on the side including the inner wall trace line as the heart chamber volume of the second heart chamber region And a virtual trace line and a virtual dividing line can be displayed on the display unit.
  • a virtual disk is generated using the virtual trace line and the virtual segment line, and a necessary part of the virtual disk (including the inner wall trace line cut by the annulus surface) is included.
  • the volume of the disk is calculated with the disk on the recording side as a partial disk.
  • a medical image diagnostic apparatus includes a display unit that displays a tomographic image obtained by imaging a tomogram of an organ of a subject, and an inner wall of an organ based on the tomographic image displayed on the display unit. And a calculation unit for determining the volume of the enclosed lumen region.
  • Means for displaying a means for calculating the lumen volume of the first lumen region by a plurality of segment lines by a disk method, a segment line closest to the line among a plurality of segment lines, the line and the lumen Means for calculating the lumen volume of the second lumen region surrounded by the trace line by the pseudo disk method, and the total lumen volume by the sum of the calculated lumen volumes of the first and second lumen regions Means for calculating the lumen volume of the first and second lumen
  • the medical image diagnostic apparatus of the present invention includes a display unit that displays a tomographic image obtained by imaging a tomographic image of the heart of a subject, and a heart chamber inner wall surface based on the tomographic image displayed on the display unit. And a calculation unit for determining the volume of the heart chamber region surrounded by the annulus surface.
  • the medical image display device of the present invention displays a tomographic image obtained by imaging a tomographic image of the heart of the subject on the display unit, and based on the displayed tomographic image, the inner wall surface of the heart chamber and the annulus The volume of the heart chamber region surrounded by the surface is obtained.
  • the medical image consists of a heart chamber contour line consisting of a heart chamber inner wall trace line corresponding to the heart chamber inner wall surface and a valve annulus surface corresponding to the annulus surface, and the center of the valve ring line and the center of the heart chamber inner wall trace line. It can be configured with an image displaying a heart chamber axis passing through a distant position and a plurality of segment lines perpendicular to the heart chamber axis. In particular, a first heart chamber region where both ends of the segment line intersect the heart chamber inner trace line, and a second heart chamber region where one end of the segment line intersects the annulus and the other end intersects the heart chamber inner trace line.
  • Different display modes can be displayed.
  • the heart chamber volume can be calculated with high accuracy even when the annulus surface of the heart and the heart chamber axis are not perpendicular to each other.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment.
  • An example of an ultrasonic tomogram depicting the left ventricle and left atrium The figure which shows the processing flow which calculates
  • the figure which shows the method of calculating the volume of the partial disk which cuts the virtual disk diagonally with the disk method of minute height The figure which shows the modification 1 of generation of a virtual trace line
  • the figure which shows the modification 2 of generation of a virtual trace line The figure which shows the modification 3 of generation of a virtual trace line
  • the figure which shows the modification 4 of generation of a virtual trace line The figure which shows the modification 1 of the method of calculating the volume of a virtual disk
  • an ultrasonic diagnostic apparatus will be described as an example of a medical image diagnostic apparatus and a medical image display apparatus.
  • the present invention can be applied to an apparatus that captures and displays a tomographic image of a tissue at an examination site of a subject, such as an X-ray CT apparatus and a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment.
  • the ultrasound diagnostic apparatus includes an ultrasound signal generation unit 1 that transmits and receives ultrasound to and from the subject, an ultrasound image generation unit 2 that generates an ultrasound image from the ultrasound signal, and a trace.
  • Calculation unit 3 for generating lines and disks and calculating the volume of the heart chamber, storage unit 4 for storing programs and measurement results, input unit 5 for specifying the contour position of the heart chamber, measurement values and results
  • a display unit 6 for displaying an image and a control unit 7 for controlling the whole are provided. Solid arrows indicate control, and white arrows indicate the flow of image signal data.
  • the ultrasonic signal generation unit 1 generates an ultrasonic signal by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from the subject, and includes a probe 11 and an ultrasonic signal transmission / reception unit 12.
  • the probe 11 is a device that transmits and receives ultrasonic waves and converts them into electrical signals, and has a scanning method such as a linear type, a convex type, and a sector type.
  • the ultrasonic signal transmitting / receiving unit 12 transmits / receives an electrified ultrasonic signal to / from the probe. Then, the received signal is passed through a phasing circuit to obtain an ultrasonic signal.
  • the ultrasonic image generation unit 2 generates an ultrasonic image from the signal input from the ultrasonic signal generation unit 1 based on the imaging setting of the apparatus, and includes a two-dimensional cross-sectional image generation unit 21.
  • the two-dimensional cross-sectional image generation unit 21 generates a tomographic image such as a B-mode image from an ultrasonic signal obtained by imaging a tomogram of an imaging region such as the heart of the subject.
  • the calculation unit 3 generates trace lines and disks for applying the disk method, and calculates the volume.
  • the virtual trace line generation unit 31, the disk generation unit 32, the volume calculation unit 33, and the trace lines And a tracking calculation unit.
  • the virtual trace line generation unit 31 performs an operation for generating a virtual trace line by extending the inner wall trace line, which is the outline of the inner wall surface of the heart chamber, to generate a disk so as to fill the heart chamber.
  • the disk generation unit 32 performs an operation of generating a disk using the inner chamber wall trace line, the virtual trace line, and the annulus surface.
  • the volume calculation unit 33 calculates the volume of the generated disk and calculates the sum as a heart chamber volume.
  • the trace line tracking calculation unit 34 tracks the position of the trace line for each frame and calculates a deformed heart chamber outline position.
  • the storage unit 4 is a device for storing an algorithm in the calculation unit 3 and a program for controlling each unit, and storing a calculation result and an ultrasonic signal.
  • a storage device such as a hard disk, a semiconductor memory, or an optical disk
  • a program storage unit 41 and a measurement result storage unit 42 are provided.
  • the program storage unit 41 stores a program in which algorithms such as virtual trace line generation, disk generation, volume calculation, and trace line tracking calculation in the calculation unit 3 and programs for controlling each unit are stored.
  • the measurement result storage unit 42 stores measurement result data calculated by the calculation unit 3, and stores ultrasonic signal data and the like output from each unit.
  • the input unit 5 includes a heart chamber trace designating unit 51.
  • the heart chamber trace specifying unit 51 can be used as an input interface such as a keyboard, a trackball, and a switch as an input device for tracing a position corresponding to the inner wall surface of the heart chamber on a tomographic image, for example, or can be traced by fully automatic processing. You can also In addition, there are provided a method in which the examiner designates several positions corresponding to the inner wall surface of the heart chamber and traces based on this, and an interface for setting manually.
  • the display unit 6 includes an interface that displays and outputs measurement values and images
  • the image display unit 61 includes a B-mode image output from the ultrasonic image generation unit 2, a disk generated by the calculation unit, and a volume value. Is displayed on the screen.
  • FIG. 2 shows an example of an ultrasonic tomogram depicting the left ventricle and the left atrium.
  • the examiner first draws an image including the heart chamber to be measured on the measurement screen based on the volume measurement by the conventional disk method.
  • the contour of the position corresponding to the inner wall surface of the heart chamber is traced by the heart chamber trace designating unit 51 using the input device.
  • the tracing may be performed manually by the examiner, or a known method in which the apparatus automatically traces may be used.
  • the annulus line 208 and the cardiac chamber axis 206 are automatically generated by the apparatus. Further, a disk by the segment line 204 orthogonal to the heart chamber axis 206, a virtual disk by the virtual segment line 205, and the like are generated, and the volume is calculated. The calculated volume is displayed and output on the measurement screen. The examiner may manually trace up to the virtual trace.
  • FIG. 3 is a diagram showing a processing flow for obtaining the heart chamber volume of the present embodiment.
  • the examiner first traces the contour corresponding to the inner wall surface of the heart chamber to generate the inner chamber wall trace line 207 (S11).
  • the contour corresponding to the inner wall of the heart chamber is traced by the heart chamber trace designating unit 51 using the input device. This traces from the annulus of the heart chamber to the opposite annulus.
  • a known method in which the apparatus automatically traces may be used.
  • two trace lines of the left ventricle and the left atrium may be set and measured simultaneously.
  • the annulus line 208 corresponding to the annulus surface is generated by connecting both ends of the intracardiac wall trace line (S12). Subsequently, a heart chamber axis 206 passing through the center of the annulus line 208 and the farthest point of the inner wall trace line 207 from the center is generated (S13). Subsequently, a plurality of segment lines 204 that are orthogonal to the heart chamber axis 206 and segment the heart chamber region are generated (S14).
  • a virtual trace line 501 is generated by the virtual trace line generation unit 31 (S15). That is, in the disc method, it is assumed that the heart chamber axis 206 is perpendicular to the annulus 208 as shown in the left of FIG. After tracing from one annulus position to the opposite annulus position, the heart chamber axis 206 is set to connect the farthest position on the inner wall trace line 207 from the midpoint of the annulus line 208.
  • the disc by segment line 204 has a diameter in a direction perpendicular to the chamber axis. The total volume of the created disks is obtained as the volume of the heart chamber.
  • both ends of the partition line 204 intersect with the intracardiac wall trace line 207 to create a disc sandwiched between the intracardiac wall trace lines 207, but in the section 2, the partition line 204
  • One end of the tube intersects the intracardiac trace line 207, but the other end intersects the annulus 208, so that the diameter of the disk is interrupted at the annulus 208, the disk becomes smaller than the actual, and the volume is calculated to be too small. It will be.
  • the heart chamber axis 206 is interrupted, so that no disk is created and the volume is not calculated.
  • the intracardiac trace line 207 is always interrupted at the annulus, by virtually extending this, a virtual disk that fills the area of sections 2 and 3 on the right side of FIG.
  • the disk method is improved so as to create and calculate a more accurate volume value.
  • FIG. 5 shows a method of extrapolating the virtual trace line 501 based on the inner wall trace line of the heart chamber.
  • the virtual trace line 501 is generated so as to oppose the inner wall trace line 207 constituting the second cardiac chamber region and the cardiac chamber axis 206.
  • the intracardiac trace line 207 is a set of points, which is applied to a curve function such as a spline, and a point where the intracardiac trace line is interrupted is generated by extrapolation calculation.
  • the intracardiac trace line 207 in FIG. 5 generates a virtual trace line 501 (broken line portion) by extrapolation, although it is interrupted at the annulus.
  • the intracardiac wall trace line 207 is extrapolated and extended from one end point of the intracardiac wall trace line 207 to form a virtual trace line 501.
  • One end point is an end point where a line perpendicular to the heart chamber axis 206 intersects the annulus line 208 among both end points of the inner wall trace line 207.
  • the virtual trace line 501 may have a closed shape connected to both ends of the intracardiac wall trace line 207 in accordance with an image processing method.
  • a virtual trace line 501 extending from one end point of the intracardiac wall trace line 207 ends at a point where it intersects with a line orthogonal to the cardiac chamber axis 206 from the other end point of the intracardiac wall trace line 207.
  • a virtual disk is created by the disk generation unit 32 (S16).
  • the virtual trace line 501 is generated as described above, a plurality of virtual traces orthogonal to the heart chamber axis 206 are formed between the virtual trace line 501 and the heart chamber inner wall trace line 207 opposite to the heart chamber axis 206 in line symmetry.
  • a virtual disk is created by the dividing line 205.
  • the virtual segment line 205 is perpendicular to the heart chamber axis, one end intersects with the virtual trace line 501 and the other end intersects with the heart chamber inner wall trace line 207.
  • a virtual disk is generated based on the virtual trace line 501, virtual partition line 205, and intracardiac wall trace line 207.
  • the virtual disk is a partial disk that is cut obliquely by the annulus surface and includes the heart chamber inner wall trace line 207 and is necessary for volume calculation.
  • FIG. 6 is a diagram showing a GUI in a correction mode in which the virtual trace line 501 is finely adjusted manually.
  • a virtual trace line 501, a heart chamber axis 206, and a virtual segment line 205 are displayed.
  • the examiner performs adjustment by operating the input device to change the position and length of the virtual trace line 501.
  • the position and length of the virtual partition line 205 are also deformed, and the shape of the virtual disk is also deformed.
  • the volume value also changes.
  • the volume is recalculated and displayed in the cardiac chamber volume measurement value 202.
  • the volume calculation unit 33 calculates the volume of the disk, sums the calculated volume, and obtains the volume of the heart chamber (S17).
  • An area corresponding to the section 1 in FIG. 4, that is, an area (first cardiac chamber area) formed by a plurality of segment lines 204 whose both ends cross the cardiac chamber inner wall trace line 207 is obtained by a conventional general disk method.
  • the region corresponding to the sections 2 and 3 in FIG. 4 that is, the segment line closest to the annulus line 208, the annulus line 208, and the inner wall of the heart chamber among a plurality of segment lines intersecting the inner chamber trace line 207 at both ends.
  • the area surrounded by the trace line 207 (second heart chamber area) must be calculated using the pseudo disk method as the volume of the partial disk cut obliquely as shown in the upper part of FIG.
  • the area where the volume is actually calculated is an area having a trapezoidal cross section on the right side indicated by a cylindrical cross section in the middle of FIG.
  • This area is further divided into thin disks having a height ⁇ h.
  • the volume of this thin disk is obtained as shown in the lower part of FIG.
  • the lower part of FIG. 7 shows the upper surface of the disk.
  • the bottom area of the disc can be obtained as the sum of the sector and the triangle.
  • the volume of the thin disk is calculated. The volume is obtained for a number of divided thin disks, and the sum of them is calculated to obtain the volume value of the disk.
  • the volume calculation processing on an image of one frame has been described.
  • the heart is a moving tissue and it is desirable to be able to measure continuous volume changes.
  • the trace line trace calculation unit 34 may track the intracardiac wall trace line 207 traced in the first frame.
  • the heart chamber inner wall trace line 207 is deformed while fitting to the contour according to the deformation of the inner wall of the heart chamber, so that it is not necessary to perform manual tracing in the second and subsequent frames.
  • S12 to S17 are automatically executed, and the volume value for each frame is calculated.
  • the image display unit 61 displays and outputs the volume value and the image (S18).
  • FIG. 2 shows a case where both the left ventricle and the left atrium are traced and the volume change over time is measured.
  • the chamber volume measurement value 202 includes the volume value of the first area calculated by the conventional disk method and the volume value of the second area calculated by the pseudo disk method for each of the left ventricle and the left atrium.
  • the total volume value by the sum of the volume values of the first and second regions is displayed.
  • the volume value of the first region, the volume value of the second region, and the entire volume value are input to the display unit 6 by the examiner inputting a desired volume value via the input unit 5. Set the input so that it is displayed. Thereby, at least one of each volume value can be displayed on the display unit.
  • the heart chamber volume change graph 203 displays a volume change graph of the left ventricle and the left atrium.
  • a biological signal 209 is also displayed in parallel.
  • the inner chamber wall trace line 207, the heart chamber axis 206, the annulus line 208, the segment line 204, and the virtual segment line 205 are superimposed and displayed.
  • the virtual dividing line 205 it is shown that measurement is performed at a position where measurement was impossible with the conventional disk method.
  • the virtual trace line 501 it can be shown that the measurement is performed at a position where measurement is impossible by the conventional disk method.
  • the ultrasound image, heart chamber inner wall trace line 207, heart chamber axis 206, annulus line 208, segment line 204, virtual segment line 205, graph, etc. shown in FIG. 2 are displayed in synchronization with the movement of the subject's heart. .
  • the time phase bar 210 on the graph indicates the position of the time phase of the ultrasonic image.
  • the present embodiment it is possible to more accurately measure the volume in the vicinity of the annulus that has been conventionally measured to be too small. Moreover, since the measurement procedure is the same as that of the conventional method, the measurement can be easily performed without increasing the number of steps. Furthermore, since the position of the virtual trace line 501 or the virtual segment line 205 is displayed and output, measurement can be performed while confirming the position of the disk filling the heart chamber.
  • FIG. 8 is a diagram showing a first modification example for generating the virtual trace line 501.
  • a virtual trace line 501 parallel to the heart chamber axis 206 is generated from the end point of the heart chamber inner wall trace line 207.
  • a virtual disk is generated between the virtual trace line and the opposite cardiac chamber trace line.
  • a straight line parallel to the heart chamber axis 206 is extended from one end point of the inner wall trace line 207 to form a virtual trace line 501.
  • the calculation amount is small, and the virtual trace line 501 can be easily set.
  • FIG. 9 is a diagram showing a second modification example for generating the virtual trace line 501.
  • a virtual trace line 501 is generated at a position symmetrical to the heart chamber axis 206 of the inner wall trace line 207 of the heart chamber.
  • a virtual dividing line 205 is generated between the virtual trace line 501 and the intracardiac wall trace line 207.
  • virtual trace lines are generated at positions symmetrical to the heart chamber axis 206 of the inner wall trace line 207 constituting the second heart chamber region. According to the above method, the amount of calculation is small and a virtual trace line can be set easily.
  • FIG. 10 is a diagram showing a third modification example for generating the virtual trace line 501.
  • a contour line 801 is generated by connecting the inner wall trace line 207 and the virtual trace line 501 and integrating them.
  • the contour line 801 is deformed by a contour deformation algorithm such as a dynamic contour model or contour pattern matching.
  • the entire contour line 801 is extracted while fitting the heart chamber trace line portion to the contour of the heart chamber by the effect of the contour model and controlling the contour of the virtual trace portion.
  • a disc is generated in an area sandwiched between the contour lines.
  • FIG. 11 is a diagram showing a fourth modification example for generating the virtual trace line 501.
  • This is a method of closing the virtual trace line 501 along the shape of the valve as shown in FIG. Since the valve 1101 is closed when blood flows from the pulmonary artery into the left atrium, the left atrium and the valve are integrally closed. At this time, if the heart chamber inner wall trace line 207 is set in accordance with the shape of the valve, the volume of the left atrium and further the region of the valve can also be measured.
  • the annulus line 208 it is also possible to measure separately the area surrounded by the valve and the annulus line, and the volume of the left atrial inner wall and the area surrounded by the annulus surface. . Furthermore, by subtracting the volume of the region surrounded by the valve and the annulus surface from the volume of the region surrounded by the inner wall of the heart chamber and the annulus surface of the left ventricle, the volume that the valve has entered the left chamber is subtracted This enables more accurate volume measurement at the end of the left ventricular systole.
  • the volume can be calculated more accurately.
  • FIG. 12 is a diagram showing a modification 1 of the method for calculating the volume of the virtual disk, and shows a modification of the disk volume calculation (S14) by the volume calculator 33.
  • an analytical calculation is performed by an integration method in order to calculate the disk volume cut obliquely in the upper part of FIG.
  • the lower part of FIG. 12 is a view of the disk from the side. If the radius of the disk is R, the length from the center of the disk to the cutting surface is r, the cutting angle is ⁇ , and the height of the disk is h, the partial disk area to be obtained is expressed by the following equation (2).
  • the volume V of the partial disk is calculated by calculating the area surrounded by Equation 2 by the integration method. This is obtained for all virtual disks, and the total volume is calculated to calculate the cardiac chamber volume.
  • the single-plane disk method has been described regarding the processing for obtaining the heart chamber volume of the present embodiment, but it can also be applied to, for example, the biplane disk method using the apex 4 chamber image and the apex 2 chamber image.
  • the disc shape is an elliptical cylinder.
  • the calculation of the cylinder in the above embodiment only needs to be transformed into an elliptic calculation.
  • the present invention is applicable to an organ other than the heart mentioned in the present embodiment when the shape can be expressed by a set of cylinders.
  • the medical image display device of the present invention displays a tomographic image obtained by imaging a tomographic image of the heart of the subject on the display unit 6, and based on the displayed tomographic image, the inner wall surface and valve of the heart
  • the volume of the heart chamber region surrounded by the annulus is obtained, and the display unit 6 has an intracardiac wall trace line 207 corresponding to the inner wall surface of the heart chamber and an annulus 208 corresponding to the annulus surface.
  • a contour line, a heart chamber axis 206 that passes through the center of the annulus line 208 and a position farthest from the center of the inner chamber trace line 207, and a plurality of dividing lines that are orthogonal to the heart chamber axis 206 are displayed. Can be configured.
  • the place where both ends of the segmentation line intersect the heart chamber inner wall trace line 207 is the first heart chamber region, and one end of the segmentation line intersects the annulus line 208 and the other end intersects the heart chamber inner wall trace line 207.
  • the first heart chamber region and the second heart chamber region can be displayed in different display modes. This allows the examiner to recognize that the volume of each heart chamber region is calculated with the first heart chamber region and the second heart chamber region as different regions.
  • a plurality of division lines in the first heart chamber region are defined as first division lines
  • a plurality of division lines in the second heart chamber region are defined as second division lines
  • the first division The display mode can be made different by displaying the line and the second dividing line with, for example, lines of different colors.
  • the examiner recognizes that the volume of each heart chamber area is calculated with each area as a different area. Can be made.
  • the volume of the first heart chamber region and the second heart chamber region is numerically displayed, for example, with a color corresponding to the color of the plurality of first segment lines and the plurality of second segment lines. The person can easily associate the volumes of the respective areas.
  • the examiner can recognize that the volume of the second heart chamber region is calculated using the pseudo disk method. it can.
  • the case where the volume of the heart is calculated has been described as an example.
  • the present invention is applied to an organ capable of measuring the volume of the lumen such as the bladder, prostate, liver, and pancreas. be able to.
  • the lumen wall surface orthogonal to the lumen wall substitutes for the annulus surface.
  • the pseudo disk method is applied to the area. The total volume can be obtained more accurately by applying.

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Abstract

　本発明の医用画像表示方法は、被検体の臓器の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、該表示された断層画像に基づいて前記臓器の内腔内壁面に囲まれる内腔領域の容積を求める医用画像表示方法であって、前記断層画像上で前記内腔内壁面に相当する箇所をトレースして表示するステップと、トレースされた内腔トレース線の両端点を結んだ線を表示するステップと、前記線の中央と前記内腔トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る内腔軸を表示するステップと、前記内腔軸に直交し両端が前記内腔トレース線に交わる複数の区分線を表示するステップと、前記複数の区分線による第1の内腔領域の内腔容積をディスク法により算出するステップと、前記複数の区分線のうち最も前記線に近い区分線と前記線と前記内腔トレース線により囲まれる第2の内腔領域の内腔容積を擬似ディスク法により算出するステップと、前記算出された第1と第2の内腔領域の内腔容積の和により全体の内腔容積を算出するステップと、前記第1と第2の内腔領域の内腔容積又は前記全体の内腔容積の少なくとも1つを表示するステップとを備える。

Description

医用画像表示方法、医用画像診断装置、及び医用画像表示装置
　本発明は、医用画像の表示方法、診断装置、及び表示装置に係り、特に、被検体の心臓の心腔等の容積をディスク法により精度良く計測する技術に関する。
　超音波診断装置、X線CT装置、及び磁気共鳴イメージング(MRI)装置など、被検体の検査部位の組織の断層画像などを撮像して表示する医用画像診断装置(表示装置)が従来から知られている。例えば超音波診断装置は、超音波探触子により被検体内部に超音波を送信し、被検体内部から生体組織の構造に応じた超音波の反射エコー信号を受信することにより、例えばBモード画像等の断層像を構成するものである。
　このような医用画像診断装置では、被検体の心臓の弁を介して連通される左心室や左心房などの心腔の容積計測を行なうことが知られている。容積計測は、心腔内壁面と弁輪面により囲まれる領域の容積を、Area Length法やModified Simpson法(ディスク法)を用いて算出するものである。どちらも、心腔を回転体と仮定することにより2次元画像から簡便に容積を算出することができるので、臨床検査における一般的な容積計測方法として利用されている。
　より具体的には、ディスク法は、表示部に表示された心臓の断層画像上で心腔内壁面に相当する箇所を例えば入力インターフェイスを介してトレースすると、トレース線の両端点を結んで心臓の弁輪面に相当する弁輪線が生成され、弁輪線の中央と心腔内壁トレース線の最も遠い位置を結んで心腔軸が生成される。さらに、心腔軸に垂直な複数の区分線で心腔領域を複数に区分して各区分をディスクと見なしてディスク容積を求め、各ディスク容積の総和が心腔容積として算出される。
　特許文献1には、ディスクの一部をディスク面に垂直に切断して部分容積を算出することにより心臓の局所容積変化を算出し、心臓の局所壁運動異常を検出することが記載されている。
特許第3723149号公報
　しかしながら、特許文献1に記載された技術は、弁輪面と心腔軸が垂直とならない場合に精度よく心腔容積を算出することについては考慮されていない。
　すなわち、特許文献1に代表される一般的なディスク法では、弁輪面(弁輪線)と心腔軸が垂直になることを仮定しているが、心臓の撮像の難しさから、垂直とならない場合がある。この場合、心腔軸に垂直に生成される区分線のうちの両端が心腔内壁面に交わる領域では精度よく容積が算出されるが、区分線の一端が心腔内壁面に交わり他端が弁輪面に交わる領域ではディスク容積が実際の容積より小さく算出されたり、心腔軸が弁輪面で途切れてディスクそのものが作られない領域があったりするため、全体の容積が過小に算出されることになる。
　心腔の容積は、心臓の形態や機能の異常を把握するための重要な診断材料であるため、容積値のより正確な算出が求められる。
　そこで、本発明では、心臓の弁輪面と心腔軸が垂直とならない場合であっても精度よく心腔容積を算出することを課題とする。
　本発明の医用画像表示方法は、被検体の臓器の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、表示された断層画像に基づいて臓器の内腔内壁面に囲まれる内腔領域の容積を求めるものである。断層画像上で内腔内壁面に相当する箇所をトレースして表示するステップと、トレースされた内腔トレース線の両端点を結んだ線を表示するステップと、線の中央と内腔トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る内腔軸を表示するステップと、内腔軸に直交し両端が内腔トレース線に交わる複数の区分線を表示するステップと、複数の区分線による第1の内腔領域の内腔容積をディスク法により算出するステップと、複数の区分線のうち最も前記線に近い区分線と前記線と内腔トレース線により囲まれる第2の内腔領域の内腔容積を擬似ディスク法により算出するステップと、算出された第1と第2の内腔領域の内腔容積の和により全体の内腔容積を算出するステップと、第1と第2の内腔領域の内腔容積又は全体の内腔容積の少なくとも1つを表示するステップとを備えることを特徴とする。
　また、本発明の医用画像表示方法は、被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、表示された断層画像に基づいて心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれる心腔領域の容積を求めるものである。断層画像上で心腔内壁面に相当する箇所をトレースして表示するステップと、トレースされた心腔内壁トレース線の両端点を結んで弁輪面に相当する弁輪線を表示するステップと、弁輪線の中央と心腔内壁トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸を表示するステップと、心腔軸に直交し両端が心腔内壁トレース線に交わる複数の区分線を表示するステップと、複数の区分線による第1の心腔領域の心腔容積をディスク法により算出するステップと、複数の区分線のうち最も弁輪線に近い区分線と弁輪線と心腔内壁トレース線により囲まれる第2の心腔領域の心腔容積を擬似ディスク法により算出するステップと、算出された第1と第2の心腔領域の心腔容積の和により全体の心腔容積を算出するステップと、第1と第2の心腔領域の心腔容積及び前記全体の心腔容積を表示するステップとを備えることを特徴としている。
　すなわち、区分線の両端が心腔内壁トレース線に交わる領域(第1の心腔領域)については従来から知られているディスク法により容積を算出する一方、弁輪線に最も近い区分線と弁輪線と心腔内壁トレース線により囲まれており一般的なディスク法を適用すると過小に容積が算出されるおそれのある領域(第2の心腔領域)については擬似ディスク法により容積を算出している。これによれば、第1の心腔領域及び第2の心腔領域の両方の容積を精度よく求めることができるので、これらの和を全体の心腔領域の容積として精度よく求めることができる。
　第2の心腔領域の心腔容積を擬似ディスク法により算出するステップは、第2の心腔領域を構成する心腔内壁トレース線と心腔軸を挟んで対向する仮想トレース線を生成するステップと、心腔軸に直交し一端が前記仮想トレース線と交わり他端が心腔内壁トレース線と交わる複数の仮想区分線を生成するステップと、仮想トレース線と仮想区分線と心腔内壁トレース線とに基づいて仮想ディスクを生成するステップと、仮想ディスクを弁輪面で切断して心腔内壁トレース線が含まれる側の部分ディスクの容積を第2の心腔領域の心腔容積として算出するステップとを含んでなり、仮想トレース線と仮想区分線を表示部に表示することができる。
　このように、第2の心腔領域については仮想トレース線及び仮想区分線を用いて仮想ディスクを生成し、この仮想ディスクの必要な部分(弁輪面で切断して心腔内壁トレース線が含まれる側のディスク)を部分ディスクとしてその容積を算出している。このような擬似的なディスク法を用いることにより、一般的なディスク法を適用すると過小に容積が算出されるおそれのある第2領域についても精度よく容積を算出することができる。
　本発明の医用画像診断装置は、被検体の臓器の断層を撮像して得られた断層画像を表示する表示部と、該表示部に表示された断層画像に基づいて臓器の内腔内壁面に囲まれる内腔領域の容積を求める演算部とを備えて構成される。表示部に表示された断層画像上で臓器の内腔内壁面に相当する箇所をトレースする手段と、トレースされた内腔トレース線の両端点を結んだ線を生成して表示する手段と、線の中央と内腔トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る内腔軸を生成して表示する手段と、内腔軸に直交し両端が内腔トレース線に交わる複数の区分線を生成して表示する手段と、複数の区分線による第1の内腔領域の内腔容積をディスク法により算出する手段と、複数の区分線のうち最も前記線に近い区分線と前記線と内腔トレース線により囲まれる第2の内腔領域の内腔容積を擬似ディスク法により算出する手段と、算出された第1と第2の内腔領域の内腔容積の和により全体の内腔容積を算出する手段と、第1と第2の内腔領域の内腔容積又は全体の内腔容積の少なくとも1つを表示する手段を備えることを特徴とする。
　また、本発明の医用画像診断装置は、被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示する表示部と、表示部に表示された断層画像に基づいて心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれる心腔領域の容積を求める演算部とを備えて構成される。また、表示部に表示された断層画像上で心臓の心腔内壁面に相当する箇所をトレースする手段と、トレースされた心腔内壁トレース線の両端点を結んで弁輪面に相当する弁輪線を生成して表示する手段と、弁輪線の中央と心腔内壁トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸を生成して表示する手段と、心腔軸に直交し両端が心腔内壁トレース線に交わる複数の区分線を生成して表示する手段と、複数の区分線による第1の心腔領域の心腔容積をディスク法により算出する手段と、複数の区分線のうち最も弁輪線に近い区分線と弁輪線と心腔内壁トレース線により囲まれる第2の心腔領域の心腔容積を擬似ディスク法により算出する手段と、算出された第1と第2の心腔領域の心腔容積の和により全体の心腔容積を算出する手段と、第1と第2の心腔領域の心腔容積及び前記全体の心腔容積を表示する手段を備えることを特徴としている。
　また、本発明の医用画像表示装置は、被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、表示された断層画像に基づいて心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれた心腔領域の容積を求めるものである。医用画像は、心腔内壁面に相当する心腔内壁トレース線と弁輪面に相当する弁輪線からなる心腔輪郭線と、弁輪線の中央と心腔内壁トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸と、心腔軸に直交する複数の区分線とを表示する画像を有して構成することができる。特に、区分線の両端が心腔内壁トレース線と交わる第1の心腔領域と、区分線の一端が弁輪線と交わり他端が心腔内壁トレース線と交わる第2の心腔領域とを異なる表示態様で表示することができる。
　本発明によれば、心臓の弁輪面と心腔軸が垂直とならない場合であっても精度よく心腔容積を算出することができる。
本実施形態における超音波診断装置の全体構成の概略を示すブロック図 左心室と左心房を描画した超音波断層像の一例を示すもの 本実施形態の心腔容積を求める処理フローを示す図 ディスク法において弁輪面に心腔軸が直交する場合(左)と直交しない場合(右)のディスク形状の違いを説明する図 仮想トレース線を外挿によって求め、仮想ディスクを作成する図 仮想トレース線を手動により微調整する修正モードのGUIを示す図 仮想ディスクを斜めに切断した部分ディスクの容積を微小高さのディスク法によって算出する方法を示す図 仮想トレース線の生成の変形例1を示す図 仮想トレース線の生成の変形例2を示す図 仮想トレース線の生成の変形例3を示す図 仮想トレース線の生成の変形例4を示す図 仮想ディスクの容積を算出する方法の変形例1を示す図
　以下、本発明を適用してなる医用画像診断装置、及び医用画像表示装置の実施形態を説明する。本実施形態は、医用画像診断装置、及び医用画像表示装置の一例として超音波診断装置を例に挙げて説明する。その他本発明は、X線CT装置及び磁気共鳴イメージング(MRI)装置など、被検体の検査部位の組織の断層画像などを撮像して表示する装置に適用することができる。
　図1は、本実施形態における超音波診断装置の全体構成の概略を示すブロック図である。図1に示すように、超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受信する超音波信号生成部1と、超音波信号から超音波画像を生成する超音波画像生成部2と、トレース線やディスクを生成したり心腔の容積を算出したりする演算部3と、プログラムや計測結果を記憶する記憶部4と、心腔の輪郭位置を指定する入力部5と、計測値や結果画像を表示する表示部6と、全体を制御する制御部7を備えている。実線矢印は制御を、白抜き矢印は画像信号データの流れを示している。
　超音波信号生成部1は、被検体に対して超音波を送受信して超音波信号を生成するものであり、探触子11と超音波信号送受信部12を備えている。探触子11は、超音波を送受信し電気信号に変換する装置であり、リニア型、コンベックス型、セクタ型等の走査方法をもつものである。超音波信号送受信部12は、探触子との間で、電気化された超音波信号を送受信する。そして、受信された信号を整相回路に通して超音波信号を得る。
　超音波画像生成部2は、超音波信号生成部1から入力された信号から、装置の撮像設定に基づいて超音波画像を生成するものであり2次元断面画像生成部21を備えている。2次元断面画像生成部21は、被検体の例えば心臓などの撮像部位の断層を撮像して得られた超音波信号からBモード画像等の断層画像を生成する。
　演算部3は、ディスク法を適用するためのトレース線やディスクの生成、容積の演算を行うものであり、仮想トレース線生成部31と、ディスク生成部32と、容積演算部33と、トレース線追跡演算部34とを備えて構成される。
　仮想トレース線生成部31は、心腔を満たすようにディスクを生成するために、心腔内壁面の輪郭である心腔内壁トレース線を延長等して仮想トレース線を生成する演算を行う。
　ディスク生成部32は、心腔内壁トレース線と仮想トレース線と弁輪面とを用いてディスクを生成する演算を行なう。容積演算部33は、生成されたディスクの容積を演算し、その総和を心腔容積として算出する演算を行う。トレース線追跡演算部34は、トレース線の位置をフレーム毎にトラッキングして、変形した心腔輪郭位置を算出する。
　記憶部4は、演算部3におけるアルゴリズムや各部を制御するためのプログラムを記憶したり、演算結果や超音波信号を記憶したりするための装置であり、ハードディスクや半導体メモリ、光ディスク等の記憶装置であり、プログラム記憶部41と計測結果記憶部42とを備えている。
　プログラム記憶部41は、演算部3における仮想トレース線生成、ディスク生成、容積演算、トレース線追跡演算等のアルゴリズムを記したプログラムや各部を制御するためのプログラムが記憶されている。計測結果記憶部42は、演算部3によって計算された計測結果のデータを記憶し、各部から出力される超音波信号データ等を記憶する。
　入力部5は、心腔トレース指定部51を備えている。心腔トレース指定部51は、例えば断層画像上で心腔内壁面に相当する位置をトレースする入力機器として、キーボード、トラックボール、スイッチ等の入力インターフェイスとすることもできるし、全自動処理によってトレースすることもできる。また、検者が心腔内壁面に相当する位置を数点指定して、これを元にトレースする方法や、手動によって設定するようなインターフェイスを備えている。
　表示部6は、計測値や画像を表示出力するインターフェイスを備えており、画像表示部61は、超音波画像生成部2から出力されたBモード画像と、演算部によって生成されたディスクや容積値を画面上に表示する。
　(検者の操作)
　続いて図2を用いて心腔容積を求める際の検者の操作を簡単に説明する。図2は、左心室と左心房を描画した超音波断層像の一例を示すものである。検者はまず、従来のディスク法による容積計測に基づいて、計測したい心腔を含む画像を計測画面に描画させる。次に、心腔トレース指定部51により入力機器を用いて心腔内壁面に相当する位置の輪郭をトレースする。なおこのトレースは検者がマニュアルで行なってもよいし、装置が自動でトレースする公知の方法を用いることもできる。
　トレースを完了して心腔内壁トレース線207が生成されると、装置により自動的に弁輪線208や、心腔軸206が生成される。さらに、心腔軸206に直交する区分線204によるディスク、仮想区分線205による仮想ディスクなどが生成され、容積が算出される。算出された容積は、計測画面上に表示出力される。なお、検者が仮想トレースまでをマニュアルトレースしてもよい。
　以上の操作方法により、従来のディスク法による計測操作方法と変わることなく、簡便に正確な心腔容積を計測することが可能になる。以下、心腔容積を求める処理の詳細について説明する。
　図3は、本実施形態の心腔容積を求める処理フローを示す図である。図3に示すように、最初に、検者が心腔内壁面に相当する輪郭をトレースして心腔内壁トレース線207を生成する(S11)。例えば心腔トレース指定部51により入力機器を用いて心腔内壁に相当する輪郭をトレースする。これは、心腔の弁輪部から対向する弁輪部までをトレースする。装置が自動でトレースする公知の方法を用いてもよい。また、図2のように、左心室と左心房の2本のトレース線を設定し、同時に計測するようにしてもよい。
　次に心腔内壁トレース線の両端を結んで弁輪面に相当する弁輪線208を生成する(S12)。続いて弁輪線208の中央と、この中央から心腔内壁トレース線207の最も遠い点とを通る心腔軸206を生成する(S13)。続いて心腔軸206に直交し心腔領域を区分する複数の区分線204を生成する(S14)。
　続いて仮想トレース線生成部31によって仮想トレース線501を生成する(S15)。すなわち、ディスク法では、図4左のように弁輪線208に対して心腔軸206が垂直になることを仮定している。一方の弁輪位置から対向する弁輪位置までトレースした後、心腔軸206は、弁輪線208の中点から心腔内壁トレース線207上の最も遠い位置を結ぶように設定される。区分線204によるディスクは心腔軸に垂直な方向に直径をとる。作成したディスクの容積の総和を心腔の容積として求める。数1式はディスクの直径をDi、心腔軸の長さをL、ディスクの枚数をNとしたときの容積Vの計算式である。一般にN＝20で計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　しかしながら、被検者の病態や、プローブの入射角によっては、標準的な心臓の撮像が困難な場合がしばしばある。図4右のように弁輪線208に直交しない斜めの方向に心腔軸206が向くため、ディスク法で仮定する形状のディスクが作成できないことになる。
　このとき、図4右の1の区間では区分線204の両端が心腔内壁トレース線207に交わり心腔内壁トレース線207に挟まれたディスクが作成されるが、2の区間では、区分線204の一端は心腔内壁トレース線207に交わるが他端は弁輪線208に交わるため、ディスクの直径が弁輪線208で途切れて、実際よりもディスクは小さくなり、容積は過小に算出されることになる。また、3の区間では、心腔軸206が途切れるためディスクは作成されず、容積は計算されないことになる。
　本実施形態は、心腔内壁トレース線207は弁輪部で必ず途切れるため、これを仮想的に延長することにより、図4右における2および3の区間の領域を満たすような仮想的なディスクを作成し、より正確な容積値を算出するようにディスク法を改良するものである。
　図5は、心腔内壁トレース線を基に、仮想トレース線501を外挿する方法である。仮想トレース線501は、第2の心腔領域を構成する心腔内壁トレース線207と心腔軸206を挟んで対向して生成されるものである。一例として、心腔内壁トレース線207は点の集合であるが、これを例えばスプライン等の曲線関数にあてはめ、心腔内壁トレース線が途切れた先を外挿計算により生成する。
　すなわち、図5の心腔内壁トレース線207は、弁輪部で途切れるものの、外挿により仮想トレース線501(破線部分)を生成する。言い換えると、心腔内壁トレース線207の一方の端点から心腔内壁トレース線207を外挿して延長して仮想トレース線501としている。一方の端点とは、心腔内壁トレース線207の両端点のうち、心腔軸206に直交する線が弁輪線208と交わるほうの端点である。仮想トレース線501は、画像処理の手法に応じて、心腔内壁トレース線207の両端に接続させた閉じた形としても良い。なお、心腔内壁トレース線207の一方の端点から延長した仮想トレース線501は、心腔内壁トレース線207の他方の端点から心腔軸206に直交する線と交わる点で終了している。
　次にディスク生成部32によって仮想ディスクを作成する(S16)。前述のように仮想トレース線501が生成されると、この仮想トレース線501と心腔軸206に線対称に対向する心腔内壁トレース線207との間で心腔軸206に直交する複数の仮想区分線205により仮想ディスクが作成される。言い換えると、仮想区分線205は、心腔軸に直交し一端が仮想トレース線501と交わり他端が心腔内壁トレース線207と交わるものである。また、仮想トレース線501と仮想区分線205と心腔内壁トレース線207とに基づいて仮想ディスクが生成される。仮想ディスクは、弁輪面によって斜めに切断して心腔内壁トレース線207が含まれる側が容積算出に必要な部分ディスクとなる。
　仮想トレース線501とディスクが生成されたときに、満足するディスクが生成されない場合、手動による仮想トレース線501の微調整を行うことも可能である。図6は、仮想トレース線501を手動により微調整する修正モードのGUIを示す図である。図6に示すような修正モードに入ると、仮想トレース線501と心腔軸206と仮想区分線205が表示される。検者は入力機器を操作して仮想トレース線501の位置や長さを変形させることにより調整する。これに追従して仮想区分線205の位置や長さも変形して、仮想ディスクの形状も変形するので、検者の操作と同時に仮想区分線205の変形もリアルタイムに画面表示する。ディスクが変形するとその容積値も変化するので、同時に容積を再計算して心腔容積計測値202に表示する。
　次に容積演算部33によってディスクの容積を算出してその総和をとり、心腔の容積を求める(S17)。図4の1の区間に相当する領域、つまり両端が心腔内壁トレース線207に交わる複数の区分線204による領域(第1の心腔領域)は、従来の一般的なディスク法によって求められる。一方、図4の2及び3の区間に相当する領域、つまり両端が心腔内壁トレース線207に交わる複数の区分線のうち最も弁輪線208に近い区分線と弁輪線208と心腔内壁トレース線207により囲まれる領域(第2の心腔領域)については、図7上段のように斜めに切断した部分ディスクの容積として擬似的なディスク法を用いて算出しなければならない。
　すなわち、実際に容積を算出する領域は、図7中段に円柱断面で示した右側の台形断面を持つ領域である。この領域をさらに高さΔhの薄いディスクに分割する。この薄いディスクの容積は図7下段のように求められる。図7下段は、ディスクの上面を示している。
　ディスクの中心からの半径Rと、ディスクの中心からディスク切断面のまでの距離rを用いると、ディスクの底面積は、扇型と三角形との和で求められる。これと微小高さΔhの積を計算することにより、薄いディスクの容積が計算される。分割した多数の薄いディスクについて容積を求め、それらの総和を算出しディスクの容積値とする。
　これを、図4の2および3の区間に相当する部分のすべての仮想ディスクについて計算し、これと1の区間の容積を加算することで心腔全体の容積が算出される。
　以上では、ある1フレームの画像上における容積計算の処理について述べた。しかし、心臓は動きのある組織であり、連続的な容積変化を計測できることが望ましい。以上のステップを1フレームずつ繰り返し適用すれば、各フレームでの容積値が算出され、容積変化を把握することが可能である。しかしながら、1フレーム毎に心腔内壁トレースを手動で行うことは非常に煩雑であるので、最初のフレームでトレースした心腔内壁トレース線207をトレース線追跡演算部34によって追跡してもよい。これにより、心腔内壁の輪郭の変形に応じて心腔内壁トレース線207が輪郭にフィットしながら変形するため2フレーム以降では手動トレースする必要がなくなる。2フレーム目以降の各フレームにおいて、自動的にS12からS17が実行され、フレーム毎の容積値が算出される。
　最後に、画像表示部61によって容積値と画像を表示出力する(S18)。図2は、左心室と左心房の両方をトレースし、その容積の時間変化を計測したところである。心腔容積計測値202には、左心室と左心房のそれぞれについて、従来のディスク法で算出される第1の領域の容積値、擬似ディスク法を用いて算出される第2の領域の容積値、及び第1と第2の領域の容積値の和による全体の容積値が表示される。第1の領域の容積値、第2の領域の容積値、全体の容積値は、検者が入力部5を介して所望の容積値を入力することにより、少なくとも1つの容積値が表示部6に表示されるように入力設定する。これにより、各容積値の少なくとも1つを表示部に表示させることができる。心腔容積変化グラフ203には、左心室と左心房の容積変化グラフが表示される。また、生体信号209も並列して表示される。
　また、超音波画像上には、心腔内壁トレース線207、心腔軸206、弁輪線208、区分線204、仮想区分線205を重畳表示する。仮想区分線205を表示することにより、従来のディスク法では計測不能であった位置での計測を行っていることを示す。また、仮想トレース線501を表示させることにより、従来のディスク法では計測不能であった位置での計測を行っていることを示すこともできる。
　図2に示す超音波画像、心腔内壁トレース線207、心腔軸206、弁輪線208、区分線204、仮想区分線205、グラフ等は被検体の心臓の動きに同期して表示される。
グラフ上の時相バー210は、超音波画像の時相の位置を示すものである。
　以上のように本実施形態によれば、従来、過小に計測していた弁輪付近の容積を、より正確に計測できるようになる。また、計測手順は従来方法と同じであるので、手数が増えることなく簡便に計測することができる。さらに、仮想トレース線501或いは仮想区分線205の位置を表示出力しているので、心腔を満たすディスクの位置を確認しながら計測することが可能である。
　(仮想トレース線を生成する方法の変形例1)
　続いて、仮想トレース線を生成する方法の変形例を説明する。図8は仮想トレース線501の生成の変形例1を示す図である。図8に示すように、心腔内壁トレース線207の端点から、心腔軸206に平行な仮想トレース線501を生成する。この仮想トレース線と対向する心腔トレース線の間で仮想ディスクを生成する。
　言い換えれば、心腔内壁トレース線207の一方の端点から心腔軸206に平行な直線を延長して仮想トレース線501としている。以上の方法によれば、計算量が少なく、簡便に仮想トレース線501を設定することができる。
　(仮想トレース線を生成する方法の変形例2)
　続いて、仮想トレース線を生成する方法の変形例2を説明する。図9は仮想トレース線501の生成の変形例2を示す図である。図9のように、心腔内壁トレース線207の心腔軸206に線対称の位置に仮想トレース線501を生成する。この仮想トレース線501と心腔内壁トレース線207の間で仮想区分線205を生成する。
　言い換えれば、第2の心腔領域を構成する心腔内壁トレース線207の心腔軸206に線対称の位置に仮想トレース線を生成している。以上の方法によれば、計算量が少なく、簡便に仮想トレース線を設定することができる。
　(仮想トレース線を生成する方法の変形例3)
　続いて、仮想トレース線を生成する方法の変形例3を説明する。図10は仮想トレース線501の生成の変形例3を示す図である。図10のように、心腔内壁トレース線207と仮想トレース線501を接続して一体化した輪郭線801を生成する。輪郭線801は、例えば動的輪郭モデルや輪郭パターンマッチングのような輪郭変形アルゴリズムによって変形される。輪郭モデルの効果によって心腔トレース線部分を心腔の輪郭にフィットさせるとともに、仮想トレース部分の輪郭を制御しながら、全体の輪郭線801を抽出する。
この輪郭線で挟まれる領域にディスクを生成する。
　以上の方法によれば、心腔トレース線の形状を考慮しながら、これとバランスのとれた自然な形状の仮想トレース線を生成することができる。
　(仮想トレース線を生成する方法の変形例4)
　続いて、仮想トレース線を生成する方法の変形例4を説明する。図11は仮想トレース線501の生成の変形例4を示す図である。図11のように弁の形状に沿わせて仮想トレース線501を閉じる方法である。弁1101は肺動脈から左房に血液が流入するときに閉じているため、左房と弁は一体化して閉じた形状を持つ。このとき、弁の形状に合わせて心腔内壁トレース線207を設定すれば、左房とさらに弁の部分の領域の容積も合わせて計測可能である。また、弁輪線208で区切れば、弁と弁輪線で囲まれる領域と左房の心腔内壁面と弁輪面で囲まれる領域の容積とを別にして計測することも可能である。さらに、左室の心腔内壁面と弁輪面で囲まれる領域の容積から、弁と弁輪面で囲まれる領域の容積を引くことによって、弁が左室内に入り込んだ分の容積を差し引くことができるので、左室収縮末期のより正確な容積計測が可能になる。
　以上の方法によれば、弁で囲まれた領域を含めて容積を定義した場合でも、より正確に容積を算出することができる。
　(仮想ディスクの容積を算出する方法の変形例1)
　続いて、仮想ディスクの容積を算出する方法の変形例1を説明する。図12は仮想ディスクの容積を算出する方法の変形例1を示す図であり、容積演算部33によるディスク容積の算出(S14)についての変形例を示すものである。この変形例は、図12上段の斜めに切断したディスク容積を算出するために積分法による解析的な演算を行うものである。
　すなわち、図12下段はディスクを真横からみたものである。ディスクの半径をR、ディスクの中心から切断面までの長さをr、切断角度をθ、ディスクの高さをhとすると、求める部分ディスクの領域は数2式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　式2で囲まれる領域を積分法によって計算することで部分ディスクの容積Vが算出される。これを全ての仮想ディスクについて求め、総和をとることにより心腔容積が算出される。
　以上の方法によれば、積分法によって解析的に演算されるので、図形分割等の煩雑な演算を用いることなく簡便に心腔容積を算出することが可能になる。
　以上、本実施形態の心腔容積を求める処理について、single planeのディスク法について述べたが、例えば、心尖部4腔像と心尖部2腔像によるbiplaneのディスク法にも適用可能である。この場合、4腔像と2腔像のディスク直径が一般に異なるので、ディスク形状は楕円柱となるが、以上の実施例における円柱の演算を楕円の演算に変形させるだけでよい。また、本発明は、本実施形態で挙げた心臓以外の臓器であっても、その形状が円柱の集合で表現できる場合に適用可能である。
　また、本発明の医用画像表示装置は、被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示部6に表示し、表示された断層画像に基づいて心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれた心腔領域の容積を求めるものであって、表示部6に心腔内壁面に相当する心腔内壁トレース線207と弁輪面に相当する弁輪線208からなる心腔輪郭線と、弁輪線208の中央と心腔内壁トレース線207の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸206と、心腔軸206に直交する複数の区分線とを表示するものとして構成することができる。
　この場合、区分線の両端が心腔内壁トレース線207と交わるところを第1の心腔領域とし、区分線の一端が弁輪線208と交わり他端が心腔内壁トレース線207と交わるところを第2の心腔領域とし、第1の心腔領域と第2の心腔領域を異なる表示態様で表示することができる。これにより、第1の心腔領域と第2の心腔領域を異なる領域としてそれぞれの心腔領域の容積を算出していることを検者に認識させることができる。
　より具体的には、第1の心腔領域内の複数の区分線を第1の区分線とし、第2の心腔領域内の複数の区分線を第2の区分線とし、第1の区分線と第2の区分線を例えば異なる色の線で表示して表示態様を異ならせることができる。
　また、第1の心腔領域の容積と第2の心腔領域の容積をそれぞれ表示することにより、各領域を異なる領域としてそれぞれの心腔領域の容積を算出していることを検者に認識させることができる。この場合、第1の心腔領域と第2の心腔領域の容積を、例えば複数の第1の区分線と複数の第2の区分線の色に対応した色で数値表示することにより、検者は各領域の容積の対応付けを容易にすることができる。
　さらに、第2の心腔領域を構成する心腔内壁トレース線207と心腔軸206を挟んで対向する仮想トレース線501と、心腔軸206に直交し一端が仮想トレース線501と交わり他端が心腔内壁トレース線207に交わる複数の仮想区分線205とを表示することにより、擬似ディスク法を用いて第2の心腔領域の容積を算出していることを検者に認識させることができる。
　なお、上記実施形態では、心臓の容積を算出する場合を例に挙げて説明したが、本発明は例えば膀胱や前立腺、肝臓、すい臓など内腔の容積を計ることができる臓器に対して適用することができる。この場合、心臓のように弁輪面がないので内腔壁と直交する内腔壁面が弁輪面の代わりとなる。これらの臓器においても心臓と同様に、通常のディスク法で容積を演算すると容積が実際より小さく算出されたりディスクそのものが生成されなかったりする領域が生じる場合に、その領域に対して擬似ディスク法を適用して全体の容積をより精度よく求めることができる。
　1　超音波信号生成部、2　超音波画像生成部、3　演算部、4　記憶部、5　入力部、6　表示部、7　制御部、12　超音波信号送受信部、21　2次元断面画像生成部、31　仮想トレース線生成部、32　ディスク生成部、33　容積演算部、51　心腔トレース指定部、204　区分線、205　仮想区分線、206　心腔軸、207　心腔内壁トレース線、208　弁輪線、501　仮想トレース線、801　輪郭線

Claims (15)

  1. 　被検体の臓器の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、該表示された断層画像に基づいて前記臓器の内腔内壁面に囲まれる内腔領域の容積を求める医用画像表示方法であって、
    　前記断層画像上で前記内腔内壁面に相当する箇所をトレースして表示するステップと、トレースされた内腔トレース線の両端点を結んだ線を表示するステップと、前記線の中央と前記内腔トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る内腔軸を表示するステップと、前記内腔軸に直交し両端が前記内腔トレース線に交わる複数の区分線を表示するステップと、前記複数の区分線による第1の内腔領域の内腔容積をディスク法により算出するステップと、前記複数の区分線のうち最も前記線に近い区分線と前記線と前記内腔トレース線により囲まれる第2の内腔領域の内腔容積を擬似ディスク法により算出するステップと、前記算出された第1と第2の内腔領域の内腔容積の和により全体の内腔容積を算出するステップと、前記第1と第2の内腔領域の内腔容積又は前記全体の内腔容積の少なくとも1つを表示するステップとを備えることを特徴とする医用画像表示方法。
  2. 　被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、該表示された断層画像に基づいて前記心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれる心腔領域の容積を求める医用画像表示方法であって、
    　前記断層画像上で前記心腔内壁面に相当する箇所をトレースして表示するステップと、トレースされた心腔内壁トレース線の両端点を結んで前記弁輪面に相当する弁輪線を表示するステップと、前記弁輪線の中央と前記心腔内壁トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸を表示するステップと、前記心腔軸に直交し両端が前記心腔内壁トレース線に交わる複数の区分線を表示するステップと、前記複数の区分線による第1の心腔領域の心腔容積をディスク法により算出するステップと、前記複数の区分線のうち最も前記弁輪線に近い区分線と前記弁輪線と前記心腔内壁トレース線により囲まれる第2の心腔領域の心腔容積を擬似ディスク法により算出するステップと、前記算出された第1と第2の心腔領域の心腔容積の和により全体の心腔容積を算出するステップと、前記第1と第2の心腔領域の心腔容積又は前記全体の心腔容積の少なくとも1つを表示するステップとを備えることを特徴とする医用画像表示方法。
  3. 　請求項2の医用画像表示方法において、
    　前記第2の心腔領域の心腔容積を擬似ディスク法により算出するステップは、前記第2の心腔領域を構成する前記心腔内壁トレース線と前記心腔軸を挟んで対向する仮想トレース線を生成するステップと、前記心腔軸に直交し一端が前記仮想トレース線と交わり他端が前記心腔内壁トレース線と交わる複数の仮想区分線を生成するステップと、前記仮想トレース線と前記仮想区分線と前記心腔内壁トレース線とに基づいて仮想ディスクを生成するステップと、前記仮想ディスクを前記弁輪面で切断して前記心腔内壁トレース線が含まれる側の部分ディスクの容積を前記第2の心腔領域の心腔容積として算出するステップとを含んでなり、前記仮想トレース線と前記仮想区分線を前記表示部に表示してなる医用画像表示方法。
  4. 　請求項3の医用画像表示方法において、
    　前記仮想トレース線を生成するステップは、前記心腔内壁トレース線を曲線関数として前記心腔内壁トレース線の一方の端点から前記心腔トレース線を外挿して延長して仮想トレース線とする医用画像表示方法。
  5. 　請求項3の医用画像表示方法において、
    　前記仮想トレース線を生成するステップは、前記心腔内壁トレース線の一方の端点から前記心腔軸に平行な直線を延長して仮想トレース線とする医用画像表示方法。
  6. 　請求項3の医用画像表示方法において、
    　前記仮想トレース線を生成するステップは、前記第2の心腔領域を構成する前記心腔内壁トレース線の前記心腔軸に線対象の位置に仮想トレース線を生成する医用画像表示方法。
  7. 　請求項3の医用画像表示方法において、
    　前記仮想トレース線を生成するステップは、輪郭曲線関数により前記心腔内壁トレース線と前記仮想トレース線とを一体にして生成する医用画像表示方法。
  8. 　請求項3の医用画像表示方法において、
    　前記第2の心腔領域の心腔容積を算出するステップは、前記部分ディスクを微小高さの複数のディスクに区分し、該複数のディスクの容積の総和として算出する医用画像表示方法。
  9. 　請求項3の医用画像表示方法において、
    　前記第2の心腔領域の心腔容積を算出するステップは、前記第2の心腔領域を積分法によって演算することにより算出する請求項2の医用画像表示方法。
  10. 　被検体の臓器の断層を撮像して得られた断層画像を表示する表示部と、該表示部に表示された断層画像に基づいて前記臓器の内腔内壁面に囲まれる内腔領域の容積を求める演算部とを備えた医用画像診断装置であって、
    　前記表示部に表示された断層画像上で前記臓器の内腔内壁面に相当する箇所をトレースする手段と、前記トレースされた内腔トレース線の両端点を結んだ線を生成して表示する手段と、前記線の中央と前記内腔トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る内腔軸を生成して表示する手段と、前記内腔軸に直交し両端が前記内腔トレース線に交わる複数の区分線を生成して表示する手段と、前記複数の区分線による第1の内腔領域の内腔容積をディスク法により算出する手段と、前記複数の区分線のうち最も前記線に近い区分線と前記線と前記内腔トレース線により囲まれる第2の内腔領域の内腔容積を擬似ディスク法により算出する手段と、前記算出された第1と第2の内腔領域の内腔容積の和により全体の内腔容積を算出する手段と、前記第1と第2の内腔領域の内腔容積又は前記全体の内腔容積の少なくとも1つを表示する手段を備えることを特徴とする医用画像診断装置。
  11. 　被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示する表示部と、該表示部に表示された断層画像に基づいて前記心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれる心腔領域の容積を求める演算部とを備えた医用画像診断装置であって、
    　前記表示部に表示された断層画像上で前記心臓の心腔内壁面に相当する箇所をトレースする手段と、前記トレースされた心腔内壁トレース線の両端点を結んで前記弁輪面に相当する弁輪線を生成して表示する手段と、前記弁輪線の中央と前記心腔内壁トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸を生成して表示する手段と、前記心腔軸に直交し両端が前記心腔内壁トレース線に交わる複数の区分線を生成して表示する手段と、前記複数の区分線による第1の心腔領域の心腔容積をディスク法により算出する手段と、前記複数の区分線のうち最も前記弁輪線に近い区分線と前記弁輪線と前記心腔内壁トレース線により囲まれる第2の心腔領域の心腔容積を擬似ディスク法により算出する手段と、前記算出された第1と第2の心腔領域の心腔容積の和により全体の心腔容積を算出する手段と、前記第1と第2の心腔領域の心腔容積及び前記全体の心腔容積を表示する手段を備えることを特徴とする医用画像診断装置。
  12. 　被検体の心臓の断層を撮像して得られた断層画像を表示部に表示し、該表示された断層画像に基づいて前記心臓の心腔内壁面及び弁輪面に囲まれた心腔領域の容積を求める医用画像表示装置であって、
    　前記医用画像は、前記心腔内壁面に相当する心腔内壁トレース線と前記弁輪面に相当する弁輪線からなる心腔輪郭線と、前記弁輪線の中央と前記心腔内壁トレース線の前記中央から最も離れた位置とを通る心腔軸と、該心腔軸に直交する複数の区分線とを表示する画像を有し、
    　前記区分線の両端が前記心腔内壁トレース線と交わる第1の心腔領域と、前記区分線の一端が前記弁輪線と交わり他端が前記心腔内壁トレース線と交わる第2の心腔領域とが異なる表示態様で表示されることを特徴とする医用画像表示装置。
  13. 　請求項12の医用画像表示装置において、
    　前記医用画像は、前記第1の心腔領域内の複数の区分線を第1の区分線とし、前記第2の心腔領域内の複数の区分線を第2の区分線とし、前記第1の区分線と第2の区分線が異なる表示態様で表示されてなる医用画像表示装置。
  14. 　請求項12の医用画像表示装置において、
    　前記医用画像は、前記第1の心腔領域の容積と前記第2の心腔領域の容積が、それぞれ前記第1の心腔領域と前記第2の心腔領域の表示態様又は前記複数の第1の区分線と前記複数の第2の区分線の表示態様に対応付けられて数値表示されてなる医用画像表示装置。
  15. 　請求項12の医用画像表示装置において、
    　前記医用画像は、前記第2の心腔領域を構成する前記心腔内壁トレース線と前記心腔軸を挟んで対向する仮想トレース線と、前記心腔軸に直交し一端が前記仮想トレース線と交わり他端が前記心腔内壁トレース線に交わる複数の仮想区分線とが表示されてなる医用画像表示装置。
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