JP4402772B2 - 生体内組織形態の計測方法および医用画像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば超音波診断装置などの医用画像装置で得られた生体内組織の画像から、所望の生体内組織の寸法、面積、周囲長、体積、ヒストグラムなどの生体内組織形態を計測するための生体内組織形態の計測方法と、当該計測方法を実施する医用画像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
生体内組織の画像を非観血的に表示する医用画像装置として、例えばX線診断装置、X線CT装置、MRI装置、超音波診断装置などがよく知られている。なかでも超音波診断装置は、リアルタイムに生体内組織の画像が観察できること、X線被曝がなく安全性が高いこと、装置が小型で操作が容易であること、価格が比較的安価であることなどの特徴を備えており、医療の現場で多数活用されている。
【0003】
この超音波診断装置は、超音波プローブから被検体へ超音波パルスを放射し、超音波パルスに基づく被検体組織内からの反射波を検出することにより、被検体のある断面の断層像や血流の状況など、被検体の生体内組織に関する情報を得てモニタに描出している。そして、超音波診断装置による診断領域は多岐にわたり、例えば、頭内血流、甲状せん、けい動脈、乳せん、心臓、肝臓、胆のう、すい臓、胃、子宮、卵巣、じん臓等々年々拡大されている。さらに、画像を観察するのみではなく、距離計測、面積計測、周囲長計測、流速計測、さらには心機能計測など、診断を支援するための計測機能の充実にも著しいものがある。
【0004】
ところで従来の超音波診断装置によって、血管の太さを計測する手法として、例えば特開平10−216129号公報に開示されているようなものがあった。この手法は、超音波画像として表示されている血管の流れの方向に直交するように、カーソルを重ねて表示させることにより、血管の幅の直線距離(すなわち直径)を視覚的に直接読み取るものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、血管はいつも直線的に表示されるものとは限らず、屈曲していたり、凹凸があったりするので、血管の幅の直線距離を視覚的に直接読み取ると、その直線が流れの方向に直交しているように思えても、少々斜めになっていることも予想され、このようなときは即計測結果の精度に影響することになるものであった。また、血管以外の生体内組織の大きさを精度良く直線的に読み取ることや、凹凸のある生体内組織のなかから最大径部分を見つけ出すようなことは、非常に困難であった。
【0006】
なお、血管の直径を計測する際の精度は、血流量の計算結果の精度に直接的に影響を与えるのは勿論のこと、その他の生体内組織形態の計測結果も診断に与える影響が大きいので、計測に当っては極めて慎重を要し、医師や操作者(以下、オペレータと称する)にとって大きな負担となっていた。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項1に記載の生体内組織形態の計測方法は、生体内組織の画像を形成してモニタに表示し、このモニタに表示された画像の生体内組織の壁に内接するように円形のマーカーを描出し、当該マーカーの大きさに基づき前記生体内組織の形態を計測することを特徴とする。
また、請求項4に記載の医用画像装置は、生体内組織の画像を形成する画像形成手段と、この画像形成手段により形成された画像を表示する表示手段と、この表示手段に表示された前記画像の生体内組織の壁に内接するように円形のマーカーを描出するマーカー設定手段と、前記マーカー設定手段によって描出された前記円形のマーカーの大きさを基にして前記生体内組織の形態を計測する演算手段と、を具備することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る生体内組織形態の計測方法および医用画像装置の一実施の形態を、医用画像装置の代表例として超音波診断装置に本発明を適用した場合について、図1ないし図3を参照して詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明を実施する超音波診断装置の一実施の形態を示した系統図である。
図1に示した超音波診断装置において、超音波プローブ11は、被検体Pの体内へ超音波を送波するとともに、被検体内組織からの反射波を受けて電気信号に変換するものであり、この超音波プローブ11を駆動させるとともに、受波した反射信号を処理して、超音波画像を形成するために必要な被検体内の断層像データやドプラ変移信号などを検出する送受信部12に接続されている。なお、送受信部12には、送信部として、超音波の送信レート(毎秒送信する超音波パルスの数)を決定するためのレートパルス発生器や、送信パルスに超音波の指向性を決めるために必要な適当な遅延を与える送信遅延回路などが設けられており、受信部として、超音波プローブ11からの微弱な電気信号を増幅するプリアンプ、受信指向性を決めるために受信信号に例えば送信時とは逆の遅延を与える受信遅延回路、受信信号を加算する加算器などが設けられている。さらに送受信部12には、受信信号を包絡線検波した後対数増幅して、組織断層イメージ(Bモード像)に関するデータを得るBモード部や、受信信号を直交位相検波して偏移周波数成分を持ったドプラ信号を取り出し、さらに、周波数解析をして血球による偏移周波数を求めるなどして血流イメージ(すなわちカラーフローマッピング(以下、CFMと略称する)像)に関する信号を得るカラードプラ部などが設けられている。
【0018】
そして、送受信部12で検出された断層像データや血流イメージに関する信号は、画像記録部13の、デジタルスキャンコンバータ(以下、DSCと略称する)回路14へ供給され、ここで、断層像(Bモード像)や血流イメージ(CFM像)などの超音波走査に同期した画像を、テレビ走査に同期した画像に変換し、設定された観察条件に基づいてズーミングやフリーズなどの処理が施される。なお、画像記録部13には、DSC回路14から超音波画像を収集する画像収集回路15、および収集した超音波画像を記録する画像メモリ16などが設けられている。このように、生体内組織の断層像を用いることにより、例えば心臓、羊膜腔、膀胱などの中空組織形態の計測が容易となる。また、生体内組織の血流像を用いることにより、例えば心臓、血管などの組織形態の計測が容易となる。
【0019】
さて、画像記録部13の画像メモリ16に記録されている画像について、血管など所望とする組織の壁が例えば輝度変化の状況から抽出され、その画像を再度画像メモリ16に記録する組織壁抽出部17が設けられている。また、マーカ生成部18が設けられており、ここで円形のマーカーを生成し、そのマーカーは拡大・縮小などが適宜調整可能となっている。そして、マーカー生成部18で生成されたマーカーの大きさに基づいて、その直径や面積などの演算を実行する計測処理部19が設けられている。
【0020】
一方、画像記録部13からのBモード像やCFM像などの超音波画像、組織壁抽出部17で抽出された組織壁の画像あるいはマーカー生成部18で生成されたマーカーなどが、画像表示処理部20で切換えたり重ねたり処理されて、画像表示処理部20で処理された画像がモニタ21に表示される。なおマーカー生成部18は、マーカーの他関心領域(ROI)などのグラフィックスパターンデータを生成し記録している。
【0021】
そして、オペレータからの各種の指示や情報を上記の各部へ与えるとともに、予め設定してある所定の手順に従って超音波の送信、受信、画像の表示、各種演算など、超音波診断装置全体の動作がCPU(中央演算処理装置)や各種メモリなどを有している制御部22によって制御され、この制御部22にオペレータの操作情報を入力するためのキーボード23a、マーカーを移動させたり拡大させたりするためのトラックボール23b、各種機能を指定したり設定するためのファンクションキー23cなどを有する操作卓23が接続されている。
【0022】
次に、上記のように構成された超音波診断装置の作用と、生体内の組織形態を計測する方法について、図2に示したフローチャートを参照して説明する。
先ず超音波プローブ11を操作して、被検体P内の所望とする診断部位の超音波画像をモニタ21に表示させる(ステップ1)。この場合、超音波プローブ11は、走査方式の異なるセクタプローブ、リニアプローブ、コンベックスプローブ等の中から任意に選択して使用することができるし、表示させる超音波画像もBモード像やCFM像など診断部位に応じて適宜設定すればよい。所望の超音波画像が得られたら、その画像を一旦画像メモリ16に記録する。
【0023】
次にステップ2へ進み、画像メモリ16に記録した同じ超音波画像について、組織壁抽出部17によって計測すべき組織の壁を抽出する。この壁は例えば、臓器の輪郭であったり、血管などの管壁であったり、羊水ポケットを形成する壁であったりするが、超音波画像上での周辺組織との輝度変化を利用して自動的に抽出する。そして、抽出された壁の画像を再度画像メモリ16に記録するとともに、画像表示処理部20を介して抽出した壁を元の画像の上に重ねてモニタ21に表示する。すなわち、壁の部分が強調された超音波画像がモニタ21に表示されることになる。これは、オペレータが操作卓23を操作して行う指示に基づき、制御部22によって制御される。これにより、計測対象である組織の輪郭が明瞭となるので、計測が極めて容易となり、計測精度も向上できる。
【0024】
次にステップ3へ進み、制御部22のファンクションキー23cの一つを操作して、マーカー生成部18で生成された円形のマーカーを、モニタ21に表示されている画像上に描出させ、トラックボール23bを操作してそのマーカーを、ステップ2で抽出した計測すべき組織の壁の間に位置付ける。そしてステップ4として、この円形のマーカーを拡大または縮小させて、マーカーが組織の壁に丁度内接するように調整する。続いてステップ5へ進み、マーカーの調整が済んだかどうかを判断し、NOであればステップ4へ戻って円形のマーカーが組織の壁に内接するように調整し直し、YESであればステップ6へ進む。ステップ6では、ファンクションキー23cの中から演算を指示し、描出されているマーカーの大きさに基づき、すなわち、そのときのマーカーの大きさに関する情報をマーカー生成部18から計測処理部19へ供給し、その直径や半径、あるいは面積などを演算させる。なお、演算結果はモニタ21に画像とともに表示される。
このように、円形のマーカーを画像の生体内組織の壁に内接するように描出させるので、その組織について最大径の部分を視覚的に極めて容易に認識することができるようになり、計測が容易になるとともに、計測精度を向上させることができる。
【0025】
図3は、本発明の方法に基づき、羊膜腔内にある羊水ポケットの最大径を計測する様子を説明するために、羊膜腔部分を示したものである。
すなわち、図3(a)には、羊膜腔31内に位置している胎児Fと、羊水が溜まっている羊水ポケット32と、羊水ポケット32内に位置付けられた円形のマーカー33とが示されており、羊膜腔の壁と胎児Fの輪郭が明瞭に表示されている。このマーカー33は初期状態の大きさで表示されている。そこで、マーカー33を羊水ポケット32に内接するように拡大しながら、その位置を移動させていき、羊水ポケット32に内接する最大のマーカー33を形成して、その位置に停止させる。図3(b)は、羊水ポケット32に内接している最大のマーカー32aの停止した状態を示したものである。従って、この状態で最大径などを、マーカー33aの大きさから演算させるものである。このように、円によって最大径の部分を捜すようにしているので、その部分を視覚的に認識することが極めて容易であり、直線的に最大径の部分を捜すのに比べて測定精度が向上し、その操作も容易であり、測定精度を向上することができる。
【0026】
なお、図3(c)は、計測途中で最大径を調整し直した場合を説明したものである。すなわち、図3(c)に示すように、羊膜腔の壁部分に網掛けして示したような異常個所34があって、これが羊膜腔の壁と認識され、点線で示したマーカー33bが羊水ポケット32に内接する最大のものとされたような場合でも、マーカー33bを移動させればそれが最大のものではなかったことが容易に認識されるので、これを修正して、羊水ポケット32内で真に最大となるところにマーカー33cを位置付けることができる。なおこの操作は、オペレータの手動によるばかりではなく、自動的に壁をサーチして最大寸法を探し出すようにすることもできる。これにより、形成した生体内組織の画像の所望の位置に円形のマーカーを表示し、マーカーの大きさを調整することによって、最大径の部分を視覚的に極めて容易に認識することができる。よって、直線的に最大径の部分を捜すのに比べてその操作が容易なのでオペレータの負担を軽減することができ、また、測定精度が向上するので、適正な診断に寄与することができる。
【0027】
本発明は上述の実施の形態に限定されることなく、種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、マーカー33から直径や半径、面積を演算するだけでなく、用途に応じて長軸と短軸の計測、周囲長の計測、体積の演算、組織ヒストグラムの作成など、組織の形態や形状を自動的に演算させることが可能である。また、組織を抽出した画像に対してマーカーを設定するものに限らず、組織の抽出されていない画像に対して、組織の抽出と同時にマーカーを設定するようにしてもよい。また、画像はBモード像でもCFM像でも、組織の形態や形状を認識できる画像であればどのような画像でもよい。さらに、本発明を実施する医用画像装置として、超音波診断装置を例に説明したが、その他の医用画像装置すなわち、X線診断装置、X線CT装置、MRI装置などにも本発明を適用することができることは言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、組織の壁に内接するように円形のマーカーを描出することによって、その組織について最大径の部分を捜すようにしているので、視覚的に極めて容易に認識することができ、直線的に最大径の部分を捜すのに比べてその操作が容易なのでオペレータの負担を軽減することができる。また、測定精度が向上するので、適正な診断に寄与することができるなど、大きな作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する超音波診断装置の一実施の形態を示した系統図である。
【図2】本発明における生体内の組織形態を計測する方法を説明するために示したフローチャートである。
【図3】本発明の方法に基づき、羊膜腔内にある羊水ポケットの最大径を計測する様子を説明するために、羊膜腔部分を示した説明図である。
【符号の説明】
11 超音波プローブ
12 送受信部
13 画像記録部
14 デジタルスキャンコンバータ(DSC)回路
15 画像収集回路
16 画像メモリ
17 組織壁抽出部
18 マーカー生成部
19 計測処理部
20 画像表示処理部
21 モニタ
22 制御部
23 操作卓
Claims (4)
- 生体内組織の画像を形成してモニタに表示し、このモニタに表示された画像の生体内組織の壁に内接するように円形のマーカーを描出し、当該マーカーの大きさに基づき前記生体内組織の形態を計測することを特徴とする生体内組織形態の計測方法。
- 前記画像における生体内組織の壁を自動的に抽出することを特徴とする請求項1記載の生体内組織形態の計測方法。
- 前記マーカーが前記生体内組織の壁に内接するように当該マーカーの大きさを調整し、当該調整されたマーカーの大きさを基にして前記生体内組織の形態を計測することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の生体内組織形態の計測方法。
- 生体内組織の画像を形成する画像形成手段と、
この画像形成手段により形成された画像を表示する表示手段と、
この表示手段に表示された前記画像の生体内組織の壁に内接するように円形のマーカーを描出するマーカー設定手段と、
前記マーカー設定手段によって描出された前記円形のマーカーの大きさを基にして前記生体内組織の形態を計測する演算手段と、
を具備することを特徴とする医用画像装置。
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