JP4967763B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、血管などの組織の大きさを自動的に計測することが可能な超音波診断装置に関する。

近年、腹部大動脈瘤（ＡＡＡ，Ａｂｄｏｍｉｎａｌ Ａｏｒｔｉｃ Ａｎｅｕｒｙｓｍ）検査の重要性が認識され始めている。ＡＡＡは、５０〜８０歳の男性に最も多く発生し、高血圧の人、中でも喫煙者に特に多くみられる傾向がある。腹部大動脈が破裂すると、死に至る危険が高い一方で、痛みなどの自覚症状が現れにくく、超音波検査などを行った時に初めて発見されることが多い。

検査には費用や簡易性の面から超音波診断装置が適しているが、従来、ＡＡＡの診断は、超音波画像を画面に表示しながら、医師や超音波技師が血管壁の位置を手動で指定し、指定したポイント間の距離を計測する形が一般的であった。しかし、血管壁の位置指定は、静止画像では比較的容易ではあるが、動画像において、診断しながらの位置指定は決して容易であるとは言えなかった。このため、簡単に血管の直径を計測できる装置が望まれている。

初めに、従来の超音波診断装置について、簡単に説明する。図３１は、血管等の長さを計測する際に用いられる、一般的な超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。

図３１に示すように、超音波送受信部１２は、超音波プローブ１１を通してエコーを送受信し、受信したエコーは画像生成部１３で画像データに変換され、画面表示部１４を介して画面に表示される。一方、ユーザーは表示された画像を見ながら、計測位置設定手段４１を介して計測ポイントを指定し、画像計測手段４２は、指定されたポイントに従い画像内の計測を行い、計測結果を画面表示部１４を介して画面に表示する。

計測位置の設定方法には様々な方式があるが、２点間の距離を計測する場合は、必然的に、画面を見ながら２点を設定することになる。設定位置に基づき計測を行うため、位置を正確に指定しなければ、正しい距離は計測できない。

しかしながら、例えば血管径を計測する場合は、図５に示すように血管壁と血管内腔の境界（輪郭）上の１８０度離れた２点を設定する必要があるが、連続して画像を取り込んでいる場合、正しく位置を指定するのは困難な作業となる。また、画像の取り込みを停止し、静止画の状態で、位置設定をする場合でも、あまり簡易な作業であるとは言えない。

これに対し、計測を簡単に行う様々な方法が提案されているが、例えば、特許文献１に示す方法では、血管壁を垂直に横切る関心領域（ＲＯＩ，Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定し、ＲＯＩにおける画素値のプロファイルに基づいて、血管壁の厚みや内径等を計測することができる。

また、特許文献２に示す方法では、画面上に円形マーカーを表示し、測定対象の画像に合わせてマーカーの位置や大きさを調整することで、組織の大きさを計測することができる。

さらに、特許文献３に示す方法では、画面上にテンプレートを表示して超音波画像上の血管中心を求め、中心を原点とした極座標変換を行い、画像に基づいて血管エッジを検出し、検出データに基づいて平均直径を求めることで、血管の内径を求めることができる。
特開平１１−３４２１３２号公報 特開２００１−５４５２１号公報 特開２００５−０２８１２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された方式では、輪郭部分を指定する必要はないものの、ＲＯＩを２点指定する必要があり、さらに、血管を横切るように垂直にＲＯＩを設定しないと、正しく計測できないという課題があり、動画像上での指定が簡単であるとは言えない。

また、上記特許文献２に記載された方式では、位置と大きさという２つのパラメータを調整するものであり、また、マーカーの大きさが、計測値に直接影響するため、操作の簡便性という面では、血管壁上の２点を指定する方法と本質的に違いがない。

さらに、上記特許文献３に記載された方式では、血管輪郭を抽出し直径の計測を行うことができるが、テンプレートを血管のエッジに合わせこむ必要があり、調整作業が必要なことに変わりはない。

ところで、血管径を測定する場合、図５に示したように血管長軸方向に垂直な断面である短軸方向の画像（短軸画像）と、図６に示すような長軸方向の画像（長軸画像）の、２通りの測定方法がある。短軸画像の血管径は、血管の中心を通る血管壁間の距離、すなわち略円形の血管壁における直径で求められ、長軸画像の血管径は、血管壁間の垂直距離で求められる。

これに対し、上記特許文献３に記載された方式は、短軸画像での計測に特化したものであり、長軸画像の計測は考慮されていない。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、血管の直径を計測する際に、短軸／長軸の種類を問わず、自動的に血管径を計測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ものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波診断装置は、
超音波プローブを介して受信したエコーをフレーム単位の画像データに変換する画像生成部と、
前記画像生成部から出力された画像データの輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
抽出された輪郭を基に短軸方向の画像かあるいは長軸方向の画像かの判定を行う判定手段と、
前記短軸方向または長軸方向の画像において前記輪郭部分の計測を行う画像計測手段と、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、超音波画像の短軸画像と長軸画像を判定し、判定結果に応じた計測を行うことができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
輪郭抽出手段において、周辺画素を基に画像の平滑化を行う平滑化手段を備えていることを特徴とする。

この構成により、平滑化を行い超音波の画像に含まれるランダム性のノイズを削減した画像に対して、輪郭抽出を行うことができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
しきい値を調整可能なしきい値調整手段と、
画像の輝度レベルに応じてしきい値で２値化を行う２値化手段を備え、
２値化された画像を基にして輪郭を抽出する２値画像輪郭抽出手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、しきい値を調整でき、設定したしきい値に応じて画像を２値化し、２値画像を基に輪郭を抽出することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
画像の輝度レベルに応じてしきい値で２値化を行う２値化手段と、
２値化後の割合が所定の値になるようにしきい値を設定するしきい値算出手段と、
２値化された画像を基にして輪郭を抽出する２値画像輪郭抽出手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、２値化を行うしきい値を、２値化後の割合が所定の値になるように設定することができ、設定したしきい値に応じて画像を２値化し、２値画像を基に輪郭を抽出することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
画像の輝度レベルに応じてしきい値で２値化を行う２値化手段と、
２値化後の割合を調整可能な２値化割合調整手段と、
２値化後の割合が調整した値になるようにしきい値を設定するしきい値算出手段と、
２値化された画像を基にして輪郭を抽出する２値画像輪郭抽出手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、調整した２値化後の割合に応じてしきい値を設定し、設定したしきい値に応じて画像を２値化し、２値画像を基に輪郭を抽出することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
処理の開始位置を設定する開始位置設定手段と、
前記開始位置情報を基に抽出輪郭の重心位置を算出する重心算出手段と、
前記重心位置から前記抽出輪郭までの距離を、角度を変えて複数算出する距離算出手段と、
前記算出距離の分散値を算出し、前記分散値を基に判定を行う分散値判定手段、
から構成される判定手段を備えていることを特徴とする。

この構成により、処理の開始位置に基づき重心位置を算出し、重心位置から輪郭までの距離の分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、重心位置から輪郭までの距離の度数分布を、視覚的に把握することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離を距離の最大値で正規化する正規化手段と、
前記正規化された距離の分散値を基に、短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段、を備えていることを特徴とする。

この構成により、重心位置から輪郭までの距離の最大値で正規化した分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
正規化された算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、重心位置から輪郭までの距離の最大値で正規化した分散を、視覚的に把握することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離のうち、有効範囲を限定する距離範囲限定手段と、
有効範囲を限定された算出距離の分散値を算出し、前記分散値を基に、短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、一定の範囲を除いた、重心位置から輪郭までの距離の分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの算出距離のうち、限定する有効距離範囲を調整可能な有効範囲設定手段と、
前記有効範囲に基づき、一定の範囲外の距離を除外する距離範囲限定手段と、
前記有効範囲限定後の算出距離を、ヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、画面を見ながら有効範囲を設定し、一定の範囲外の距離を除外した、重心位置から輪郭までの距離の分散に基づき、短軸画像と長軸画像を判定することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
ユーザーが画面上の１点を指定することで位置設定を行う開始位置設定手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、ユーザーが指定した位置に基づき、判定処理の開始位置を設定することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
前フレームにおける開始位置を基にして位置設定を行う開始位置設定手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、処理の開始位置を毎フレーム設定する必要がなくなり、前フレーム位置を基に判定処理の開始位置を設定することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
短軸画像計測手段において、重心位置から抽出輪郭までの距離を基にして半径を求めることを特徴とする。

この構成により、短軸画像の重心位置から抽出輪郭までの距離に基づき、短軸画像の半径を求めることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
重心位置から前記抽出輪郭までの距離の平均を半径と算出する短軸画像計測手段
を備えていることを特徴とする。

この構成により、短軸画像の重心位置から抽出輪郭までの距離平均に基づき、短軸画像の半径を求めることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
長軸画像計測手段において、抽出輪郭間の、長軸に垂直な方向における距離を基にして直径を算出することを特徴とする。

この構成により、長軸画像の輪郭間の距離に基づき、長軸画像の直径を求めることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
長軸画像計測手段において、抽出輪郭のうち、重心位置を中心に１８０度反対側に位置する輪郭間の距離を算出する対角距離算出手段と、
輪郭間の最短の距離を直径と算出する最短距離算出手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、長軸画像の輪郭間の最短の距離を算出し、長軸画像の直径を求めることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
輪郭間隔算出手段において、計測の基準位置を調整する計測位置調整手段と、
抽出輪郭のうち、重心位置を中心に１８０度反対側に位置する輪郭間の距離を算出する対角距離算出手段と、
輪郭間の最短の距離を直径と算出する最短距離算出手段、
を備えていることを特徴とする。

この構成により、長軸画像の計測基準位置を調整し、基準位置における輪郭間の最短の距離を算出し、長軸画像の直径を求めることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
計測結果を画面上に表示する計測結果表示手段を備えていることを特徴とする。

この構成により、計測結果を視覚的に確認することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
抽出輪郭の重心位置を中心とし、前記重心位置、および／または、前記計測結果の値を半径とした円を画面上に表示する計測結果表示手段を備えていることを特徴とする。

この構成により、計測結果を視覚的に確認することができる。

また、本発明の超音波診断装置は、
抽出輪郭の最短距離となる直線を画面上に表示する計測結果表示手段を備えていることを特徴とする。

この構成により、計測結果を視覚的に確認することができる。

本発明の超音波診断装置によれば、血管の直径を計測する際に、短軸／長軸の種類を問わず、自動的に血管径を計測することができるので、計測時のユーザーの負担を削減することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
初めに、超音波診断装置全体の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態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の超音波診断装置は、超音波プローブ１１、超音波送受信部１２、画像生成部１３、画面表示部１４、輪郭抽出手段１５、判定手段１６、短軸画像計測手段１７および長軸画像計測手段１８を備えている。

従来の超音波診断装置と同様、超音波送受信部１２は、超音波プローブ１１を通してエコーを送受信し、受信したエコーは画像生成部１３でフレーム単位の画像データに変換され、画面表示部１４を介して画面に表示される。一方、輪郭抽出手段１５は、画像生成部１３から送られるフレーム単位の超音波画像データの輪郭を抽出し、判定手段１６に出力する。

判定手段１６は、前記輪郭情報を基に、前記超音波画像が短軸方向の画像か、長軸方向の画像かを判定する。この判定結果に基づき、短軸画像計測手段１７または長軸画像計測手段１８のいずれかが画像の計測を行い、結果を画面表示部１４に送り、画面に表示する。

次に、図２を用いて輪郭抽出手段１５の詳細について説明する。図２の輪郭抽出手段１５は、平滑化手段２１、２値化割合調整手段２３、しきい値算出手段２４、２値化手段２５および２値画像輪郭抽出手段２６を備えている。

平滑化手段２１は、例えば、図７に示す３×３画素の平均化フィルタなどが挙げられる。この平均化フィルタは、着目している中央の画素と、隣接する８画素すべての輝度に１／９をかけた後に加え合わせ、着目している画素の輝度とすることで、平滑化を行う。

なお、前記フィルタはひとつの例であり、周辺画素の重み付けを変えた平均化フィルタや、メディアンフィルタなど、平滑化を目的とするフィルタであればどんなものを適用しても構わない。

平滑化手段２１により平滑化された超音波画像データは、しきい値設定手段２２に送られる。しきい値設定手段２２では、ユーザーがしきい値を直接設定するようにしても良いし、前記超音波データを基にしてしきい値を設定しても良い。具体的な手順の例を挙げると、しきい値算出手段２４は、前記超音波データから図８に示すようなヒストグラムのデータを作成し、さらに図９に示すような積算値のデータを作成する。さらに、ユーザーが２値化割合調整手段２３を用いて設定した２値化後の割合に基づき、しきい値を算出する。

なお、しきい値設定手段２２や２値化割合調整手段２３は、画面上で設定値がわかるようにするため、設定値を表示手段１４に送り、図２９や図３０の表示例に示すような形で表示するのが望ましい。

さらに、２値化手段２５は、前記しきい値に従い前記超音波データを２値化し、２値画像輪郭抽出手段２６は、前記２値化された画像データから輪郭を抽出する。輪郭の抽出は、例えば、図１０に示すように３×３画素について、中央の画素が１で周辺画素に０が一つ以上ある場合（図１０−ａ）に輪郭とし、中央の画素が０の場合（図１０−ｂ）や、全ての画素が１の場合（図１０−ｃ）は非輪郭として、全画素について確認を行う。

以上、輪郭抽出手段１５の例を説明したが、輪郭抽出の手法はこれに限定されるものではなく、画像の微分を行うなど一般に知られている手法を用いても構わない。

次に、図３を用いて判定手段１６の詳細について説明する。図３の判定手段１６は、開始位置設定手段３１、重心算出手段３２、距離算出手段３３、分散値判定手段３４を備えている。

開始位置設定手段３１は、ユーザーが指定する表示画面の超音波画像上の血管内腔の１点を、開始位置と設定する。なお、開始位置は画面にも表示するため、画面表示部１４にも開始位置情報を送ることが望ましい。また、一度指定された開始位置は記憶しておき、再度ユーザーが指定するまでは、各フレームの開始位置とし、自動的に読み出すようにすることが望ましい。

重心算出手段３２は、前記輪郭抽出手段１５からの輪郭情報と、前記開始位置情報を基に、輪郭の重心位置を算出する。具体例としては、図１１や図１２に示すように、開始位置を中心として１周分の輪郭位置座標（ｘ，ｙ）を取得し、ｘ方向とｙ方向それぞれ平均を取ることで、重心を算出することができる。算出した重心位置情報は、距離算出手段３３に送られる。

距離算出手段３３は、前記重心位置から前記輪郭までの距離（半径）を算出する。具体例としては、図１３や図１４に示すように、角度θの時の半径ｒを1周分取得する。取得した半径の例を図１５および図１６に示す。短軸画像の場合は、輪郭が略円形のため、図１５のように得られる半径は略一定であるが、長軸画像の場合は、輪郭が平行する２本の線に近い形であるため、図１６のような傾向となる。

前記半径情報は、分散値判定手段３４に送られると共に、ヒストグラム作成手段３５にも送られて、図１７や図１８のようなヒストグラムが作成され、画面表示部１４を介して、図２９や図３０の表示例に示すような形で画面に表示される。

分散値判定手段３４は、前記半径情報を基に分散値を算出し、算出した分散値に応じて短軸画像と長軸画像を判定する。短軸画像の場合は、輪郭が略円形のため、半径のヒストグラムは図１７に示すような、半径が狭い範囲に集中するグラフになり、標準偏差は比較的小さくなる。一方、長軸画像の場合は、図１８に示すように、比較的広い範囲の半径分布となり、標準偏差は大きめの値となる。従って、適当なしきい値を定め、その値よりも半径標準偏差が小さい場合は短軸画像、逆の場合は長軸画像と判定することで、両者を正しく判定することができる。

なお、前記標準偏差のしきい値は、あらかじめ最適な値を設定しておくことを前提としているが、例えばユーザーが調整可能とする仕組みを追加することで、より多くの画像についての適応性を広げることが可能となる。

最後に、画像の計測手段について説明する。前記判定手段１６で判定された結果に基づき、前記輪郭情報が短軸画像計測手段１７または長軸画像計測手段１８に送られる。

短軸画像計測手段１７は、前記半径情報を基に平均の半径を算出し、その値の２倍を血管径とする。その際、ノイズ等による半径の誤検出の影響を少なくするために、偏差の大きい半径値を取り除いた上で平均を取ることが望ましい。また、平均ではなく、最頻値を半径とするなど、他の手段で半径を決定しても良い。

一方、長軸画像計測手段１８は、図１９に示すように、対角距離算出手段３９、最短距離算出手段４０という構成をとり、図２０に示すように、対角距離算出手段３９は、前記重心位置を中心に１８０度反対側に位置する輪郭間の距離ｄを算出し、最短距離算出手段４０は距離ｄの最短値を血管径とする。

また、図２１に示すような長軸画像の場合は、重心位置よりやや右側の、ＡＡＡの部分で計測を行う必要がある。このため、長軸画像計測手段１８は、図２２に示すように、対角距離算出手段３９、最短距離算出手段４０、計測位置調整手段４１という構成をとることもできる。この場合、計測位置調整手段４１で、図２１に示すように、計測基準位置１１８を調整を行い、対角距離算出手段３９は、前記計測基準位置を中心に１８０度反対側に位置する輪郭間の距離ｄ’を算出し、最短距離算出手段４０は距離ｄ’の最短値を血管径とすることで、ＡＡＡ部分に合わせた最適な計測を行うことができる。

なお、長軸画像の血管径については、前記の手法によらず、輪郭と垂直になるような輪郭間の距離を直接求めても構わない。また、判定手段１６内の、開始位置設定手段３１で設定した開始位置を、長軸画像計測手段１８に入力し、前記開始位置を計測基準位置として、計測を行うようにしても良く、この場合、計測位置調整手段４１による調整を行わなくても、ＡＡＡ部分に合わせた最適な計測を行うことが可能となる。

いずれの場合も、算出された計測値を画面表示部１４に送るとともに、短軸画像の場合は、抽出輪郭の重心位置を中心とし、計測値を半径とした円の情報を、また長軸画像の場合は、重心または計測基準位置と、抽出輪郭の最短距離となる直線の情報を画面表示部１４に送り、図２９や図３０の表示例に示すような形で表示することで、視覚的に計測結果を確認することができる。

以上のような構成をとることで、血管の直径を計測する際に、短軸画像と長軸画像の判定を行い、判定結果に応じて、最適な手法で血管径を計測することができる。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、血管の直径を計測する際に、短軸／長軸の種類を問わず、自動的に血管径を計測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ものである。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。第２の実施形態の全体構成は、図１に示した第１の実施形態と同じであり、判定手段１６の構成だけが異なる。このため、本実施形態については、判定手段１６以外の説明は省略する。

図４は、第２の実施形態における判定手段１６の概略構成である。図４において、判定手段１６は、開始位置設定手段３１、重心算出手段３２、距離算出手段３３、正規化手段３６、有効範囲設定手段３８、距離範囲限定手段３７、分散値判定手段３４、ヒストグラム作成手段３５を備えている。

これらのうち、開始位置設定手段３１、重心算出手段３２、距離算出手段３３については、第１の実施形態と同じ構成となるため、詳細な説明は省略する。

重心算出手段３２は、開始位置設定手段３１で設定した開始位置情報と、輪郭抽出手段１５からの輪郭情報を基に、輪郭の重心位置を算出する。算出した重心位置情報は、距離算出手段３３に送られる。距離算出手段３３は、前記重心位置から前記輪郭までの半径を算出し、算出した半径情報を正規化手段３６に送る。

正規化手段３６は、前記半径情報を最大値で正規化する。図１７と図１８中のＡは最小値を、Ｂは最大値を、それぞれ示している。これら最大値Ｂを基準として正規化を行うことで、それぞれ図２３と図２４に示すような度数分布になる。この正規化した半径情報を距離範囲限定手段３７に送る。

一方、有効範囲設定手段３８は、前記半径の最頻値を基準として、半径値の有効範囲を設定し、距離範囲限定手段３７に送る。なお、前記有効範囲は、画面上で設定値がわかるようにするため、有効範囲の設定値を表示手段１４に送り、図２９や図３０の表示例に示すような形で表示するのが望ましい。

距離範囲限定手段３７では、有効範囲設定手段３８で調整した前記半径情報の有効半径範囲に従い、半径情報の有効範囲を限定する。

ここで、有効範囲は正規化後の半径ではなく、図２５や図２６に示すように、正規化前の度数分布における最頻値を基準とした半径を設定するのが望ましい。図２５の短軸画像の例では、有効範囲は度数分布の最小値Ａから最大値Ｂを含むため、有効範囲限定後の度数分布は図２７に示すように、有効範囲限定前の図２３の分布と変わらない。一方、長軸画像の図２６の例では、有効範囲が最小値Ａから有効範囲内の最大値であるＢ’までとなるため、有効範囲限定後の度数分布は図２８に示すようにＢ−Ｂ’間が削除された分布となる。図１７と図２５、図１８と図２６を比較するとわかるように、正規化と有効範囲限定の処理を行うことで、短軸画像は元の度数分布よりも偏差が大きい分布となり、長軸画像は元の分布よりも偏差が小さくなる。

なお、前記半径情報有効範囲の最頻値の基準を求めるためには、最小二乗法や、ＬＭｅｄｓ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅｄｉａｎ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｓ）推定など、より正確な方法を適用して有効範囲を設定しても良い。

分散値判定手段３４は、前記有効範囲限定後の半径情報を基に分散値を算出し、算出した分散値に応じて短軸画像と長軸画像を判定する。このため、実施の形態１とは逆に、設定しきい値よりも半径標準偏差が大きい場合は短軸画像、逆の場合は長軸画像と判定することで、両者を正しく判定することができる。

なお、前記標準偏差のしきい値は、あらかじめ最適な値を設定しておくことを前提としているが、例えばユーザーが調整可能とする仕組みを追加することで、より適応性を広げることが可能となる。

また、距離範囲限定手段３７による範囲制限を行わない場合は、前記正規化手段３６で正規化した半径情報を、分散値判定手段３４とヒストグラム作成手段３５に送り、画面表示手段１４を介して、図２９や図３０の表示例に示すような形で表示するように構成することで、正規化後の半径ヒストグラムを確認することが可能となる。

以上のような構成をとることで、血管の直径を計測する際に、短軸画像と長軸画像の判定を行い、判定結果に応じて、最適な手法で血管径を計測することができる。

以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限らず、例えば、重心検出の開始位置を、超音波画像に応じて自動で設定するなど、種々の形態で実施することができる。また、請求項に記載された範囲であれば、実施の形態に記載されている手段を省略して実施することも可能である。

本発明は、超音波診断装置において腹部大動脈などの血管径を計測する場合に好適に利用することができる。本発明によれば、超音波画像データの血管撮像時のプローブの向きを短軸方向にしても、長軸方向にしても、向きに応じて自動的に計測を行うことが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置における輪郭抽出手段の概略構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置における判定手段の概略構成を示すブロック図 本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置における判定手段の概略構成を示すブロック図 短軸方向画像における血管の内径計測方法の例を示す図 長軸方向画像における血管の内径計測方法の例を示す図 ３×３平均化フィルタを示す図 超音波画像データの輝度ヒストグラムの例を示すグラフ 超音波画像データの輝度ヒストグラムを積算化した例を示すグラフ ２値化後の輪郭検出方法の例を示す図 短軸画像の重心位置の算出例を示す図 長軸画像の重心位置の算出例を示す図 短軸画像における重心基準の半径取得例を示す図 長軸画像における重心基準の半径取得例を示す図 短軸画像における角度と半径の関係を例示する図 長軸画像における角度と半径の関係を例示する図 短軸画像における半径のヒストグラム例を示す図 長軸画像における半径のヒストグラム例を示す図 本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置における長軸画像検出手段の概略構成を示すブロック図 長軸画像における重心を中心に１８０度反対側の輪郭間の距離を算出する例を示す図 長軸画像において、ＡＡＡの位置が重心より右側にずれている例を示す図 本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置における長軸画像検出手段において、計測位置を調整可能とした場合の概略構成を示すブロック図 短軸画像における最大値で正規化後の半径ヒストグラム例を示す図 長軸画像における最大値で正規化後の半径ヒストグラム例を示す図 短軸画像における有効範囲設定例を示す図 長軸画像における有効範囲設定例を示す図 短軸画像における最大値で正規化後、有効範囲の限定を行った半径ヒストグラム例を示す図 長軸画像における最大値で正規化後、有効範囲の限定を行った半径ヒストグラム例を示す図 短軸画像における表示画面例を示す図 長軸画像における表示画面例を示す図 従来の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１１ 超音波プローブ
１２ 超音波送受信部
１３ 画像生成部
１４ 画面表示部
１５ 輪郭抽出手段
１６ 判定手段
１７ 短軸画像計測手段
１８ 長軸画像計測手段
２１ 平滑化手段
２２ しきい値調整手段
２３ ２値化割合調整手段
２４ しきい値算出手段
２５ ２値化手段
２６ ２値画像輪郭抽出手段
３１ 開始位置設定手段
３２ 重心算出手段
３３ 距離算出手段
３４ 分散値判定手段
３５ ヒストグラム作成手段
３６ 正規化手段
３７ 距離範囲限定手段
３８ 有効範囲設定手段
３９ 対角距離算出手段
４０ 最短処理算出手段
４１ 計測位置調整手段
１０１ 血管内腔
１０２ 血管壁
１０３ １番目の計測ポイント
１０４ ２番目の計測ポイント
１１１ 抽出した輪郭
１１２ 開始位置
１１３ 検出した輪郭位置の座標（ｘ，ｙ）
１１４ 算出した重心位置
１１５ 重心を中心とした、角度θのときの輪郭半径ｒ
１１６ 重心を中心とした、角度θのときの１８０度反対側の輪郭間の距離ｄ
１１７ 重心基準の血管径
１１８ 計測基準位置
１１９ 計測基準位置を中心とした、角度θのときの１８０度反対側の輪郭間の距離ｄ’
１２０ 計測基準位置をＡＡＡ部分に合わせた時の血管径
１２１ Ｂモード画像
１２２ 短軸画像時の計測結果円
１２３ 長軸画像時の計測結果ライン
１２４ ヒストグラム画像
１２５ 有効範囲設定部
１２６ しきい値設定部
１２７ ２値化割合調整部
１２８ 血管径計測結果
１２９ 計測基準位置

Claims (21)

1. 超音波プローブを介して受信したエコーをフレーム単位の画像データに変換する画像生成部と、
   前記画像生成部から出力された画像データの輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
   抽出された輪郭を基に短軸方向の画像かあるいは長軸方向の画像かの判定を行う判定手段と、を備え、
   前記判定手段は、処理の開始位置を設定する開始位置設定手段と、前記開始位置情報を基に前記抽出輪郭の重心位置を算出する重心算出手段と、前記重心位置から前記抽出輪郭までの距離を角度を変えて複数算出する距離算出手段と、前記算出距離の分散値を算出し前記分散値を基に短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記判定手段で判定された前記短軸方向または長軸方向の画像において前記輪郭部分の計測を行う画像計測手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記輪郭抽出手段は、周辺画素を基に画像の平滑化を行う平滑化手段、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記輪郭抽出手段は、しきい値を調整可能なしきい値調整手段と、画像の輝度レベルに応じてしきい値で２値化を行う２値化手段を備え、２値化された画像を基にして輪郭を抽出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
5. 前記輪郭抽出手段は、画像の輝度レベルに応じてしきい値で２値化を行う２値化手段と、２値化後の割合が所定の値になるようにしきい値を設定するしきい値算出手段とを備え、２値化された画像を基にして輪郭を抽出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
6. 前記２値化後の割合を調整可能な２値化割合調整手段、を備えたことを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
7. 前記算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
8. 前記判定手段は前記算出距離を距離の最大値で正規化する正規化手段と、
   前記正規化された距離の分散値を基に短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
9. 前記正規化された算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段、を備えたことを特徴とする、請求項８記載の超音波診断装置。
10. 有効範囲を限定された算出距離の分散値を算出し前記分散値を基に短軸画像と長軸画像の判定を行う分散値判定手段と、を備えたことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
11. 前記判定手段は、限定する有効距離範囲を調整可能な有効範囲設定手段と、前記有効範囲限定後の算出距離をヒストグラム化して画面に表示するヒストグラム作成手段と、
    を備えたことを特徴とする、請求項１０記載の超音波診断装置。
12. 前記開始位置設定手段は、ユーザーが画面上の１点を指定することで位置設定を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
13. 前記開始位置設定手段は、前フレームにおける開始位置を基にして位置設定を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
14. 前記短軸画像計測手段は、前記重心位置から前記抽出輪郭までの距離を基にして半径を求めることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
15. 前記短軸画像計測手段は、前記重心位置から前記抽出輪郭までの距離の平均を半径と算出することを特徴とする、請求項１４記載の超音波診断装置。
16. 前記長軸画像計測手段は、前記抽出輪郭間の、長軸に垂直な方向における距離を基にして直径を算出することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
17. 前記長軸画像計測手段は、前記抽出輪郭のうち、前記重心位置を中心に１８０度反対側に位置する輪郭間の距離を算出する対角距離算出手段と、輪郭間の最短の距離を直径と算出する最短距離算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１６記載の超音波診断装置。
18. 前記長軸画像計測手段は、計測の基準位置を調整する計測位置調整手段と、前記抽出輪郭のうち、前記計測基準位置を中心に１８０度反対側に位置する輪郭間の距離を算出する対角距離算出手段と、輪郭間の最短の距離を直径と算出する最短距離算出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１６記載の超音波診断装置。
19. 計測結果を画面上に表示する計測結果表示手段、を備えたことを特徴とする、請求項２記載の超音波診断装置。
20. 前記計測結果表示手段は、抽出輪郭の重心位置を中心とし前記重心位置または前記計測結果の値を半径とした円を画面上に表示することを特徴とする、請求項１９記載の超音波診断装置。
21. 前記計測結果表示手段は、抽出輪郭の最短距離となる直線を画面上に表示することを特徴とする、請求項１９記載の超音波診断装置。

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