JP2010046284A - 超音波診断装置及び診断パラメータ自動計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る超音波診断装置は、心臓内血流のドップラスペクトラムを生成するドップラ処理部と、ドップラスペクトラムの時間的変化をトレース波形として生成するトレース波形生成部と、トレース波形から所定のピーク波形を検出するピーク波形検出部と、ピーク波形の減速領域の波形に血流以外の影響による変動があると判断される場合は、この変動を取り除いて評価用減速波形を生成し、それ以外の場合は検出したピーク波形の減速領域の波形を評価用減速波形とする評価波形生成部と、評価用減速波形から、前記所定のピーク波形の減速時間を算出する減速時間算出部とを備える。
【選択図】 図1
Description
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1の構成例を示すブロック図である。超音波診断装置1は、超音波プローブ2、基準信号生成部3、送受信部4、システム制御部5、操作部6、ドップラ信号検出部7、ドップラ処理部8、カラードップラデータ生成部9、Bモードデータ生成部10、表示部11、記憶部12、血流評価部20等を備えて構成されている。
図2は、心臓の模式的なBモード画像と、Bモード画像上で指定される血流の評価部位とを例示している図である。図2では、左心房から左心室へ流入する近傍が走査角とレンジゲートによって指定されており、左室流入血流を評価対象としている例を示している。
図6は、ARXモデルの利用によって弁や腱索の影響を排除する第1の排除方法の概念を示す図である。
[数1]
A(q)*Yi(t) = B(q)*u(t-nk)+e(t) (式1)
A(q) = 1+a1q-1+・・・anaq-na (式2)
B(q) = b1+b2q-1+・・・bnbq-nb+1 (式3)
[数2]
ai = (a1, a2, ・・・・ana) (式4)
bj = (b1, b2, ・・・・bnb) (式5)
が血流以外の影響を受けていないときのARXモデルパラメータである。
[数3]
Ye(t) = −Σ{ ai*Yp(t-i)} +Σ{ bj*u(t-j)} (式6)
(式6)で使用するARXモデルパラメータは、弁や腱索の影響を受けていない理想的な状態で収集されたトレース波形Yi(t)によって決定されたものであり、(式6)で得られる推定トレース波形Ye(t)も、実測トレース波形Yp(t)から弁や腱索の影響が取り除かれたものとして推定される波形となる。
図10は、極小値検出を利用して弁や腱索の影響を排除する第2の排除方法の概念を示す図である。
ステップST7では、生成した評価用減速波形から最小自乗法を用いて近似直線を求める演算を行うが、本実施形態では、通常の最小自乗法を簡略化して少ない演算量で近似直線を求める手法を採用している。
[数4]
y = a1*x+a0 (式7)
としている。この場合、求める未知数は1次項の係数a1と定数項a0の2つとなり、次の連立方程式を解く必要がある。
[数5]
a1*(Σxi)+a0*N = Σyi (式8)
a1*(Σxi 2)+a0*Σxi = Σyi*xi (式9)
ここで、xi, yi (i=1からN)は、ピーク値Epから中間値Ep/2までのデータである。
[数6]
y = a1*x (式10)
となり、未知数は1次項の係数a1のみとなる。この係数a1は次のスカラー式から簡単に求めることができ、従来の方法に比べると積和演算の数は大幅に削減される。
a1=(Σyi*xi)/(Σxi 2) (式11)
ここで、(式11)におけるxi, yi (i=1からN)は、評価用減速波形を平行移動させた後のピーク値Epから中間値Ep/2までのデータである。求めた原点通過近似直線を、逆方向に平行移動させれば、従来の方法と全く同じ近似曲線が得られる。本実施形態では2回の平行移動を行っているが、平行移動に伴う演算負荷の増加はわずかなものであり、それよりも積和演算の低減による演算負荷の削減効果の方がはるかに大きい。
2 超音波プローブ
8 ドップラ処理部
21 トレース波形生成部
22 ピーク波形検出部
23 評価波形生成部
24 減速時間算出部
25 パラメータ記憶部
26 心電波形入力部
Claims (18)
- 心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理部と、
前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化をトレース波形として生成するトレース波形生成部と、
生成された前記トレース波形から所定のピーク波形を検出するピーク波形検出部と、
前記ピーク波形の減速領域の波形に血流以外の影響による変動があると判断される場合は、この変動を取り除いて評価用減速波形を生成し、それ以外の場合は検出した前記ピーク波形の減速領域の波形を前記評価用減速波形とする評価波形生成部と、
前記評価用減速波形から、前記所定のピーク波形の減速時間を算出する減速時間算出部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記所定のピーク波形は、心臓拡張期のE波の波形であり、前記減速時間は、E波の減速時間DCTである、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 心電波形を入力する心電波形入力部と、
複数の心電波形を取得する一方、血流以外の影響を受けていないピーク波形を各心電波形に同期させて取得し、取得した前記複数の心電波形と前記複数の純正血流のピーク波形とから、パラメトリックシステム同定モデルのパラメータを予め求めて記憶するパラメータ記憶部と、
をさらに備え、
前記評価波形生成部は、
実時間で入力される前記心電波形と、前記パラメータ記憶部に記憶されている前記パラメトリックシステム同定モデルのパラメータとから推定ピーク波形を実時間で生成し、
実時間で得られる前記ピーク波形と前記推定ピーク波形との振幅差が所定の閾値を超えている場合は、前記血流以外の影響による変動があると判断し、
前記閾値を超えている期間の波形を前記ピーク波形から除去することによって前記評価用減速波形を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記評価波形生成部は、
前記ピーク波形から除去された期間の波形を、除去後に残っている前記ピーク波形によって補間し、前記評価用減速波形を生成する、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記評価波形生成部は、
前記ピーク波形から除去された期間の波形を、該当する期間の前記推定ピーク波形と置換して、前記評価用減速波形を生成する、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記評価波形生成部は、
抽出した前記ピーク波形のピーク値と、このピーク値よりも所定の比率だけ小さな中間値との間に極小値があるか否かを判定し、
前記極小値がある場合には、前記血流以外の影響による変動があると判断し、
前記ピーク波形の前記ピーク値から前記極小値までの範囲の波形を前記評価用減速波形として生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記減速時間算出部は、
前記評価用減速波形のピーク値と、このピーク値よりも所定の比率だけ小さな中間値との間の波形を近似する近似直線を求め、前記近似直線がゼロクロスする時刻と前記評価用減速波形のピーク値に対応する時刻との差から前記減速時間を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記減速時間算出部は、
前記ピーク値と前記中間値との間の波形データに基づく最小自乗法によって前記近似直線を求める、
ことを特徴とする請求項7に記載の超音波診断装置。 - 前記減速時間算出部は、
前記評価用減速波形のピークの座標が時間ゼロ、振幅ゼロの原点となるように前記評価用減速波形を平行移動させ、移動後の前記ピーク値と前記中間値との間の波形データに基づく最小自乗法によって、1次項のみからなる原点通過近似直線を求め、求めた前記原点通過近似直線を先に移動させた量だけ逆に平行移動させて前記近似直線を求め、これにより前記最小自乗法の演算量を低減させる、
ことを特徴とする請求項8に記載の超音波診断装置。 - 心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成し、
前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化をトレース波形として生成し、
生成された前記トレース波形から所定のピーク波形を検出し、
前記ピーク波形の減速領域の波形に血流以外の影響による変動があると判断される場合は、この変動を取り除いて評価用減速波形を生成し、それ以外の場合は抽出した前記ピーク波形を前記評価用減速波形とし、
前記評価用減速波形から、前記所定のピーク波形の減速時間を算出する、
ステップを備えたことを特徴とする診断パラメータ自動計測方法。 - 前記所定のピーク波形は、心臓拡張期のE波の波形であり、前記減速時間は、E波の減速時間DCTである、
ことを特徴とする請求項10に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 心電波形を入力し、
複数の心電波形を取得する一方、血流以外の影響を受けていないピーク波形を各心電波形に同期させて取得し、取得した前記複数の心電波形と前記複数のピーク波形とから、パラメトリックシステム同定モデルのパラメータを予め求めて記憶する、
ステップをさらに備え、
前記評価用減速波形を生成するステップでは、
実時間で入力される前記心電波形と、前記パラメトリックシステム同定モデルのパラメータとから推定ピーク波形を実時間で生成し、
実時間で得られる前記ピーク波形と前記推定ピーク波形との振幅差が所定の閾値を超えている場合は、前記血流以外の影響による変動があると判断し、
前記閾値を超えている期間の波形を前記ピーク波形から除去することによって前記評価用減速波形を生成する、
ことを特徴とする請求項10に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 前記評価用減速波形を生成するステップでは、
前記ピーク波形から除去された期間の波形を、除去後に残っている前記ピーク波形によって補間し、前記評価用減速波形を生成する、
ことを特徴とする請求項12に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 前記評価用減速波形を生成するステップでは、
前記ピーク波形から除去された期間の波形を、該当する期間の前記推定ピーク波形と置換して、前記評価用減速波形を生成する、
ことを特徴とする請求項12に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 前記評価用減速波形を生成するステップでは、
抽出した前記ピーク波形のピーク値と、このピーク値よりも所定の比率だけ小さな中間値との間に極小値があるか否かを判定し、
前記極小値がある場合には、前記血流以外の影響による変動があると判断し、
前記ピーク波形の前記ピーク値から前記極小値までの範囲の波形を前記評価用減速波形として生成する、
ことを特徴とする請求項10に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 前記減速時間を算出するステップでは、
前記評価用減速波形のピーク値と、このピーク値よりも所定の比率だけ小さな中間値との間の波形を近似する近似直線を求め、前記近似直線がゼロクロスする時刻と前記評価用減速波形のピーク値に対応する時刻との差から前記減速時間を算出する、
ことを特徴とする請求項10に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 前記減速時間を算出するステップでは、
前記ピーク値と前記中間値との間の波形データに基づく最小自乗法によって前記近似直線を求める、
ことを特徴とする請求項16に記載の診断パラメータ自動計測方法。 - 前記減速時間を算出するステップでは、
前記評価用減速波形のピークの座標が時間ゼロ、振幅ゼロの原点となるように前記評価用減速波形を平行移動させ、移動後の前記ピーク値と前記中間値との間の波形データに基づく最小自乗法によって、1次項のみからなる原点通過近似直線を求め、求めた前記原点通過近似直線を先に移動させた量だけ逆に平行移動させて前記近似直線を求め、これにより前記最小自乗法の演算量を低減させる、
ことを特徴とする請求項17に記載の診断パラメータ自動計測方法。
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