JP5295805B2 - 超音波診断装置、超音波画像処理装置、及び超音波画像処理プログラム - Google Patents
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Description
請求項5に記載の発明は、周期的に運動する被検体を超音波で走査することで、1周期以上に亘って前記被検体を表わす複数の超音波画像データを取得する画像取得手段と、1周期区間内の収縮期における第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域を設定する第1関心領域設定手段と、前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第1追跡手段と、前記第1追跡手段による前記追跡の後に、前記1周期区間内の収縮期の前記第1時相とは異なる第2時相における前記追跡された前記第1関心領域の位置を修正することで、前記第2時相における前記組織の第2関心領域を設定する第2関心領域設定手段と、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、前記第1時相と前記第2時相との間の区間を含む区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第2追跡手段と、前記第1追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記第2追跡手段によって得られた前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相における前記第1関心領域の位置と前記第2時相における前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正手段と、前記位置修正手段によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出手段と、前記運動情報を表示手段に表示させる表示制御手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。
請求項12に記載の発明は、周期的に運動する被検体を超音波で走査することで1周期以上に亘って取得された、前記被検体を表す複数の超音波画像データを記憶する記憶手段と、1周期区間内の第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域を設定し、前記1周期区間内の前記第1時相とは異なる第2時相において取得された超音波画像データに表わされる前記組織の第2関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡し、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する追跡手段と、前記追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相において設定された前記第1関心領域の位置と前記第2時相において設定された前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正手段と、前記位置修正手段によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出手段と、前記運動情報を表示手段に表示させる表示制御手段と、を有することを特徴とする超音波画像処理装置である。
請求項14に記載の発明は、コンピュータに、周期的に運動する被検体を超音波で走査することで1周期以上に亘って取得された、前記被検体を表す複数の超音波画像データを受け付け、1周期区間内の第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域の設定を受け付け、前記1周期区間内の前記第1時相とは異なる第2時相において取得された超音波画像データに表わされる前記組織の第2関心領域の設定を受け付けて、前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡し、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する追跡機能と、前記追跡機能によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相において設定された前記第1関心領域の位置と前記第2時相において設定された前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正機能と、前記位置修正機能によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出機能と、前記運動情報を表示装置に表示させる表示制御機能と、を実行させることを特徴とする超音波画像処理プログラムである。
この発明の実施形態に係る超音波診断装置について図1を参照して説明する。
画像処理部10は、第1追跡部11、第2追跡部12、第3追跡部13、及び位置修正部14を備えている。画像処理部10は、心臓を表す断層像上にて指定された特定組織の輪郭(関心領域)を初期輪郭として設定し、取得された心時相が異なる2つの断層像をパターンマッチングすることによって、各心時相における輪郭の位置を求める。この実施形態では1例として、画像処理部10は、2つの心時相にて指定された輪郭をそれぞれの心時相における初期輪郭として設定してパターンマッチングを行い、更に、2つの初期輪郭位置を通るように各心時相における輪郭の位置を修正する。例えば、拡張末期EDにて第1初期輪郭位置IC1が指定され、収縮末期ESにて第2初期輪郭位置IC2が指定された場合、画像処理部10は、第1初期輪郭位置IC1を用いて各心時相における輪郭の位置を求め、また、第2初期輪郭位置IC2を用いて各心時相における輪郭の位置を求める。そして、画像処理部10は、拡張末期EDにおいては第1初期輪郭位置IC1を通り、収縮末期ESにおいては第2初期輪郭位置IC2を通るように、各心時相における輪郭の位置を求める。
画像処理部10においては、第1追跡部11が、内膜の輪郭の座標情報と外膜の輪郭の座標情報とをユーザインターフェース(UI)8から受け付ける。ここで指定された内膜と外膜の2次元的な輪郭が、第1追跡部11において内膜及び外膜の初期輪郭に設定される。例えば、拡張末期EDにおける内膜及び外膜の2次元的な輪郭が初期輪郭に設定される。
まず、操作者は操作部82を用いて、所望の1心拍(心時相t=拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を指定する。所望の1心拍が指定されると、指定された心時相(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を示す情報がユーザインターフェース(UI)8から画像処理部10と表示制御部7とに出力される。
次に、操作者は操作部82を用いて、第1初期時相にて第1初期輪郭の位置を指定する。具体的には、表示制御部7は、第1初期時相における断層像データを記憶部6から読み込み、その断層像データに基づく断層像を表示部81に表示させる。例えば、操作者が操作部82を用いて第1初期時相T1として拡張末期ED0を指定した場合、表示制御部7は、拡張末期ED0における断層像を表示部81に表示させる。そして、操作者は操作部82を用いて、拡張末期ED0における断層像上において、内膜の第1初期輪郭位置IC1を指定する。
さらに、操作者は操作部82を用いて、第1初期時相とは異なる第2初期時相にて第2初期輪郭の位置を指定する。例えば、操作者が操作部82を用いて第2初期時相T2として収縮末期ESを指定した場合、表示制御部7は、収縮末期ESにおける断層像を表示部81に表示させる。そして、操作者は操作部82を用いて、収縮末期ESにおける断層像上において、内膜の第1初期輪郭位置IC1を指定する。
第1追跡部11は、操作者によって指定された第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定して、1心拍内(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)に取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、残余の心時相を含む1心拍内の各心時相における内膜の輪郭位置P0(t)を求める。また、第1追跡部11は、操作者によって指定された第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定して、1心拍内(拡張末期ED0〜拡張末期ED1)に取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、残余の心時相を含む1心拍内の各心時相における内膜の輪郭位置P1(t)を求める。
例えば、位置修正部14は、拡張末期ED0と収縮末期ESとの間の心時相tmにおいて、第1初期輪郭位置IC1に基づいて得られた輪郭位置P0(t)と、第2初期輪郭位置IC2に基づいて得られた輪郭位置P1(t)とを接続することで、1心拍内の各心時相における輪郭位置P(t)を求める。心時相tmとして、拡張末期ED0と収縮末期ESとの中央の時間((ES−ED0)/2)を用いることが好ましいが、中央の時間以外の時間であっても良い。なお、心時相tmにおいては、輪郭位置P0(t)と輪郭位置P1(t)との間には位置ずれが生じていることが想定される。従って、輪郭位置の接続後に、位置修正部14は、心時相tmの近傍において、時間方向に輪郭位置のスムージング処理や輪郭位置のフィッティング処理を実施することで、心時相tm近傍において両者の輪郭位置が時間的に滑らかに接続されるようにすることが好ましい。
また、位置修正部14は、第1初期輪郭位置IC1に基づいて得られた輪郭位置P0(t)と、第2初期輪郭位置IC2に基づいて得られた輪郭位置P1(t)とを、時間に応じた重み付けを行って加算することで、1心拍内の各心時相における輪郭位置P(t)を求めても良い。例えば、輪郭位置P0(t)については、拡張末期ED0にて重みが「1」となり、拡張末期ED0から収縮末期ESになるに従って徐々に重みが小さくなって収縮末期ESにて重み「0」となる第1重み関数W0(t)を適用する。また、第1重み関数W0(t)は、収縮末期ESから次の拡張末期ED1になるに従って徐々に重みが大きくなって拡張末期ED1にて重み「1」となる。また、輪郭位置P1(t)については、拡張末期ED0にて重みが「0」となり、拡張末期ED0から収縮末期ESになるに従って徐々に重みが大きくなって収縮末期ESにて重み「1」となる第2重み関数W1(t)を適用する。また、第2重み関数W1(t)は、収縮末期ESから次の拡張末期ED1になるに従って徐々に重みが小さくなって拡張末期ED1にて重み「0」となる。
すなわち、位置修正部14は、以下の式に従って輪郭位置P(t)を求める。
輪郭位置P(t)=P0(t)×W0(t)+P1(t)×W1(t)
ここで、W0(t)+W1(t)=1.0
運動情報算出部20は、各心時相における内膜及び外膜の2次元的な輪郭を構成する各点の座標情報を画像処理部10から受けて、心筋の壁運動情報を求める。1例として、運動情報算出部20は、各心時相における内膜の2次元的な輪郭を構成する各点の座標情報と、外膜の2次元的な輪郭を構成する各点の座標情報とに基づいて、各心時相における壁厚方向の壁厚変化率(Transversal Strain[%])を求める。ここで、壁厚変化率は、内膜と外膜との間の厚さ方向における歪みとして定義される。さらに、運動情報算出部20は、壁厚変化率の時間微分を表す歪み率(Transversal Strain Rate[1/s])を求めても良い。
表示制御部7は、マーカ生成部71と色割り当て部72とを備えて、超音波画像を表示部81に表示させる。
マーカ生成部71は、操作者によって指定された内膜の2次元的な輪郭の座標情報に基づいて、内膜の輪郭の形状を表す内膜マーカを生成する。同様に、マーカ生成部71は、操作者によって指定された外膜の2次元的な輪郭の座標情報に基づいて、外膜の輪郭の形状を表す外膜マーカを生成する。表示制御部7は、初期輪郭が指定された断層像データに基づく断層像を表示部81に表示させ、さらに、各マーカの座標情報に基づいて断層像上における各マーカの表示位置を特定して、内膜マーカと外膜マーカとを断層像に重ねて表示部81に表示させる。
色割り当て部72は、運動情報算出部20によって求められた各箇所における壁運動情報の大きさに対応する色を決定し、その大きさによって異なる色を各箇所に割り当てる。例えば、壁厚変化率の大きさに割り当てる色を予め決めておく。そして、壁厚変化率の大きさと、色とが対応付けられたテーブルを予め作成して、図示しない記憶部に記憶させておく。このテーブルには、壁厚変化率の大きさによって異なる色が対応付けられている。色割り当て部72は、そのテーブルを参照することで、各心時相における各箇所の壁厚変化率の大きさに対応する色を決定し、各箇所に色を割り当てる。
なお、上述したステップS04において、拡張期の追跡結果に修正が必要な場合は、特願2008−114854に記載の再追跡処理(ReTrack2機能)を実行しても良い。この再追跡は第3追跡部13によって実行される。第3追跡部13は、任意の心時相にて修正された輪郭の位置を示す座標情報を受け付けて、その修正された輪郭を初期輪郭として、その任意の心時相以降の断層像を対象としてスペックルパターンを用いたパターンマッチング(ST処理)を行うことで、その任意の心時相以降の各心時相における輪郭の位置を求める。
上述した第1実施形態では、操作者が初期輪郭を2回指定する必要がある。従って、従来技術に比べると、操作手順が1ステップ増えているため、操作が煩雑になっているという側面がある。そこで、変形例1においては、初期輪郭位置を自動的に検出して設定することで、操作者による操作手順の軽減を図る。
まず、操作者が操作部82を用いて、所望の1心拍(心時相t=拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を指定する。所望の1心拍が指定されると、指定された心時相(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を示す情報がユーザインターフェース(UI)8から画像処理部10と表示制御部7とに出力される。
画像処理部10は、第1初期時相T1(拡張末期ED0)における断層像データを記憶部6から取得して、内膜の第1初期輪郭位置IC1を検出する。
また、画像処理部10は、第2初期時相T2(収縮末期ES)における断層像データを記憶部6から取得して、内膜の第2初期輪郭位置IC2を検出する。
画像処理部10は、第1初期輪郭位置IC1の座標情報と第2初期輪郭位置IC2の座標情報とを表示制御部7に出力する。表示制御部7は、第1初期時相T1における断層像を表示部81に表示させ、第1初期輪郭位置IC1を表すマーカをその断層像に重ねて表示部81に表示させる。また、表示制御部7は、第2初期時相T2における断層像を表示部81に表示させ、第2初期輪郭位置IC2を表すマーカをその断層像に重ねて表示部81に表示させる。操作者は、表示部81に表示された第1初期輪郭位置IC1と第2初期輪郭位置IC2とを参照して、第1初期輪郭位置IC1と第2初期輪郭位置IC2とを修正しても良い。
第1追跡部11は、自動的に検出された第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定してST処理を行うことで、各心時相における内膜の輪郭位置P0(t)を求める。また、第1追跡部11は、自動的に検出された第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定してST処理を行うことで、各心時相における内膜の輪郭位置P1(t)を求める。位置修正部14は、第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定することで得られた各心時相における内膜の輪郭位置P0(t)と、第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定することで得られた各心時相における内膜の輪郭位置P1(t)とに基づいて、拡張末期ED0においては第1初期輪郭位置IC1を通り、収縮末期ESにおいては第2初期輪郭位置IC2を通るように、輪郭位置を修正することで各心時相における内膜の輪郭位置P(t)を求める。
また、拡張期における追跡結果の修正が必要な場合は、第3追跡部13による再追跡処理(ReTrack2機能)を実行しても良い。この場合、操作者が操作部82を用いて再追跡処理の指示を与えることで、第3追跡部13は再追跡処理を実行する。
上述した第1実施形態及び変形例1では、拡張末期EDと収縮末期ESとの2時相で初期輪郭を設定する場合について説明した。変形例2では、従来技術のように、拡張期(特に心時相E’後)に追跡ミスが発生し易いことを考慮して、予め心時相E’後の第3心時相においても初期輪郭を設定してからST処理を実行する。これにより、収縮期だけでなく拡張期においても追跡結果が予め拘束されるため、最初のST処理による追跡精度が更に向上する。なお、変形例2においては、3つの初期輪郭位置を設定する必要があるため、初期輪郭設定のステップが1つ増加するが、再追跡処理(ReTrack2機能)による拡張期における修正ステップが必要となる場合が減るため、全体での操作手順は大幅に増加しない。また、変形例2は、上述した第1実施形態に適用しても良いし、変形例1に適用しても良い。
次に、この発明の第2実施形態に係る超音波診断装置について説明する。第2実施形態では、収縮期の追跡誤差を、収縮期の両側からの挟みうちの再追跡によって修正する。第2実施形態では、1例として、拡張末期EDにて内膜(外膜)の初期輪郭を設定する場合について説明する。
まず、操作者は操作部82を用いて、所望の1心拍(心時相t=拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を指定する。所望の1心拍が指定されると、指定された心時相(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を示す情報がユーザインターフェース(UI)8から画像処理部10と表示制御部7とに出力される。
次に、操作者は操作部82を用いて、初期時相(第1時相に相当する)にて第1初期輪郭(第1関心領域に相当する)の位置を指定する。例えば、操作者が操作部82を用いて初期時相として拡張末期ED0を指定した場合、表示制御部7は、拡張末期ED0における断層像を表示部81に表示させる。そして、操作者は操作部82を用いて、拡張末期ED0における断層像上において、内膜及び外膜の第1初期輪郭位置IC1を指定する。
第1追跡部11は、操作者によって指定された第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定して、1心拍内(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)に取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、残余の心時相を含む1心拍内の各時相における内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)を求める。そして、第1追跡部11は、内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)を位置修正部14に出力する。また、画像処理部10は、内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)を運動情報算出部20と表示制御部7とに出力する。
運動情報算出部20は、第1追跡部11によって求められた内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)に基づいて、各心時相における壁運動情報を算出して表示制御部7に出力する。表示制御部7は、内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)に基づいて、各心時相における内膜マーカ及び外膜マーカを生成し、各心時相における断層像、内膜マーカ、外膜マーカ、及び壁運動情報を、心時相ごとに順次更新して表示部81に表示させる。
操作者は、表示部81に表示されている断層像、運動情報、及びマーカを参照し、操作部82を用いて、追跡処理が外れている部位のST処理による輪郭位置を修正する。1例として、操作者は、断層像に表わされている内膜及び外膜の輪郭位置と、第1追跡部11のST処理によって求められた内膜及び外膜の輪郭位置とを見比べて、追跡位置が外れたか合致しているかを判断する。そして、操作者は操作部82を用いて、内膜(外膜)の輪郭位置を修正することで、新たな輪郭位置を指定する。このように内膜(外膜)の新たな輪郭位置が指定されると、新たな輪郭位置を示す座標情報が、ユーザインターフェース(UI)8から制御部9を介して画像処理部10に出力されて、第2追跡部12に設定される。
第2追跡部12は、心時相T1(収縮末期ES)にて設定された第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定して、心時相T1(収縮末期ES)から拡張末期ED0までに取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、心時相T1(収縮末期ES)から拡張末期ED0までの期間の各心時相における内膜及び外膜の輪郭位置P1(t)を求める。すなわち、第2追跡部12は、心時相T1(収縮末期ES)から初期時相の拡張末期ED0に向けて逆方向に追跡処理を行うことで、輪郭位置P1(t)を求める。また、第2追跡部12は、心時相T1(収縮末期ES)にて設定された第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定して、心時相T1(収縮末期ES)から次の拡張末期ED1までに取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、心時相T1(収縮末期ES)から拡張末期ED1までの期間の各心時相における内膜の輪郭位置P2(t)を求める。すなわち、第2追跡部12は、心時相T1(収縮末期ES)から次の拡張末期ED1に向けて順方向に追跡処理を行う。このように、第2追跡部12は、1心拍内の各心時相における内膜及び外膜の輪郭位置(輪郭位置P1(t)と輪郭位置P2(t))を求める。そして、第2追跡部12は、輪郭位置P1(t)と輪郭位置P2(t)とを位置修正部14に出力する。なお、第2追跡部12が、この発明の「第2追跡手段」の1例に相当する。
位置修正部14は、第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定することで第1追跡部11によって得られた、初期時相(拡張末期ED0)から心時相T1(収縮末期ES)までの期間における輪郭位置P0(t)と、第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定することで第2追跡部12によって得られた、心時相T1(収縮末期ES)から初期時相(拡張末期ED0)までの期間における輪郭位置P1(t)とに基づいて、拡張末期ED0においては第1初期輪郭位置IC1を通り、心時相T1(収縮末期ES)においては第2初期輪郭位置IC2を通るように、初期時相(拡張末期ED0)から心時相T1(収縮末期ES)までの期間(収縮期)に含まれる各心時相における内膜及び外膜の輪郭位置P(t)を求める。
さらに、位置修正部14は、第2追跡部12によって求められた輪郭位置P2(t)を用いて、心時相T1(収縮末期ES)から拡張末期ED1までの拡張期の輪郭位置を更新する。
また、拡張期における追跡結果である輪郭位置P2(t)に修正が必要な場合は、第3追跡部13による再追跡処理(ReTrack2機能)を実行しても良い。
すなわち、位置修正部14は、以下の式に従って輪郭位置P(t)を求める。
輪郭位置P(t)=P0(t)×W0(t)+P1(t)×W1(t)
ここで、W0(t)+W1(t)=1.0
次に、この発明の第3実施形態に係る超音波診断装置について説明する。第3実施形態では、第2実施形態と同様に、収縮期の追跡誤差を、収縮期の両側から挟みうちの再追跡によって修正する。第3実施形態では、1例として、収縮末期ESにて内膜(外膜)の初期輪郭を設定する場合について説明する。
まず、操作者が操作部82を用いて、所望の1心拍(心時相t=拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を指定する。所望の1心拍が指定されると、指定された心時相(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)を示す情報がユーザインターフェース(UI)8から画像処理部10と表示制御部7とに出力される。
次に、操作者は操作部82を用いて、初期時相(第1時相に相当する)にて第1初期輪郭(第1関心領域に相当する)の位置を指定する。例えば、操作者が操作部82を用いて初期時相として収縮末期ESを指定した場合、表示制御部7は、収縮末期ESにおける断層像を表示部81に表示させる。そして、操作者は操作部82を用いて、収縮末期ESにおける断層像上において、内膜及び外膜の第1初期輪郭位置IC1を指定する。
第1追跡部11は、操作者によって指定された第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定して、1心拍内(拡張末期ED0〜次の拡張末期ED1)に取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、残余の心時相を含む1心拍内の各心時相における内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)を求める。そして、第1追跡部11は、内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)を位置修正部14に出力する。また、画像処理部10は、内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)を運動情報算出部20と表示制御部7とに出力する。
運動情報算出部20は、第1追跡部11によって求められた内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)に基づいて、各心時相における壁運動情報を算出して表示制御部7に出力する。表示制御部7は、内膜及び外膜の輪郭位置P0(t)に基づいて、各心時相における内膜マーカ及び外膜マーカを生成し、各心時相における断層像、内膜マーカ、外膜マーカ、及び壁運動情報を、心時相ごとに順次更新して表示部81に表示させる。
操作者は、表示部81に表示されている断層像、運動情報、及びマーカを参照し、操作部82を用いて、追跡処理が外れている部位のST処理による輪郭位置を修正する。1例として、操作者は、断層像に表わされている内膜及び外膜の輪郭位置と、第1追跡部11のST処理によって求められた内膜及び外膜の輪郭位置とを見比べて、追跡位置が外れたか合致しているかを判断する。そして、操作者は操作部82を用いて、内膜(外膜)の輪郭位置を修正することで、新たな輪郭位置を指定する。このように内膜(外膜)の新たな輪郭位置が指定されると、新たな輪郭位置を示す座標情報が、ユーザインターフェース(UI)8から制御部9を介して画像処理部10に出力されて、第2追跡部12に設定される。
第2追跡部12は、心時相T1(拡張末期ED0)にて設定された第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定して、心時相T1(拡張末期ED0)から収縮末期ESまでに取得された各心時相における断層像データを対象としてST処理を行うことで、心時相T1(拡張末期ED0)から収縮末期ESまでの期間の各心時相における内膜及び外膜の輪郭位置P1(t)を求める。すなわち、第2追跡部12は、心時相T1(拡張末期ED0)から初期時相の収縮末期ESに向けて順方向に追跡処理を行うことで、輪郭位置P1(t)を求める。そして、第2追跡部12は、輪郭位置P1(t)を位置修正部14に出力する。
位置修正部14は、第1初期輪郭位置IC1を追跡対象に設定することで第1追跡部11によって得られた、初期時相(収縮末期ES)から心時相T1(拡張末期ED0)までの期間における輪郭位置P0(t)と、第2初期輪郭位置IC2を追跡対象に設定することで第2追跡部12によって得られた、心時相T1(拡張末期ED0)から初期時相(収縮末期ES)までの期間における輪郭位置P1(t)とに基づいて、心時相T1(拡張末期ED0)においては第2初期輪郭位置IC2を通り、収縮末期ESにおいては第1初期輪郭位置IC1を通るように、心時相T1(拡張末期ED0)から初期時相(収縮末期ES)までの期間(収縮期)に含まれる各心時相における内膜及び外膜の輪郭位置P(t)を求める。
さらに、画像処理部10は、初期時相(収縮末期ES)から拡張末期ED1までの拡張期については、ステップS32において第1追跡部11によって求められた輪郭位置P0(t)を維持する。
また、拡張期における追跡結果である輪郭位置P0(t)に修正が必要な場合は、第3追跡部13による再追跡処理(ReTrack2機能)を実行しても良い。
次に、上述した第2実施形態及び第3実施形態の変形例について説明する。上述した第2実施形態では、収縮期のみを対象としてReTrack1機能を実行したが、この機能を拡張期に適用しても良い。具体的には、心臓の運動の周期性が同じ軌道を描くことを仮定すると、拡張末期ED0での輪郭位置と拡張末期ED1での輪郭位置とは等しいと考えることができる。このように仮定すると、第2実施形態の場合には、ステップS27の処理において、ステップS26の処理を適用することで拡張期の輪郭位置P2(t)を更新する。すなわち、位置修正部14は、収縮末期ESにおいては修正された輪郭位置(第2初期輪郭位置IC2)を通り、拡張末期ED1においては拡張末期ED0と等しい輪郭位置(第1初期輪郭位置IC1)を通るように、収縮末期ESから拡張末期ED1までの期間(拡張期)に含まれる各心時相における輪郭位置P(t)を求める。すなわち、拡張期においては、収縮末期ESと拡張末期ED1とでの輪郭設定又は修正結果を追跡の拘束条件として用いる。
次に、この発明の第4実施形態に係る超音波診断装置について、図12を参照して説明する。上述した実施形態では、心臓を表す2次元的な動画データを対象としているが、この発明に係る超音波診断装置は、3次元的に得られるボリュームの動画データを対象とすることも可能である。すなわち、第4実施形態に係る超音波診断装置は、3次元画像としてのボリュームデータに基づいて、内膜の3次元的な輪郭と外膜の3次元的な輪郭とを追跡し、壁運動情報を求める。第4実施形態では、心臓を表すボリュームデータに対する第2実施形態の適用を1例として説明する。
また、上述した記憶部6、表示制御部7、ユーザインターフェース(UI)8、制御部9、画像処理部10、及び運動情報算出部20によって、超音波画像処理装置を構成しても良い。この超音波画像処理装置によって上述した第1実施形態から第4実施形態に係る処理を実行しても、超音波診断装置1と同様に、収縮期における追跡ずれを修正して、組織の運動情報をより正確に提供することが可能となる。
2 超音波プローブ
3 送受信部
4 信号処理部
5 画像生成部
6 記憶部
7 表示制御部
8 ユーザインターフェース(UI)
9 制御部
10 画像処理部
11 第1追跡部
12 第2追跡部
13 第3追跡部
14 位置修正部
20 運動情報算出部
71 マーカ生成部
72 色割り当て部
81 表示部
82 操作部
Claims (15)
- 周期的に運動する被検体を超音波で走査することで、1周期以上に亘って前記被検体を表す複数の超音波画像データを取得する画像取得手段と、
1周期区間内の第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域を設定し、前記1周期区間内の前記第1時相とは異なる第2時相において取得された超音波画像データに表わされる前記組織の第2関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡し、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する追跡手段と、
前記追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相において設定された前記第1関心領域の位置と前記第2時相において設定された前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正手段と、
前記位置修正手段によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出手段と、
前記運動情報を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記画像取得手段は、心臓を前記被検体として超音波で走査することで、前記1周期以上に亘って前記心臓を表す複数の超音波画像データを取得し、
前記関心領域設定手段は、前記心臓の拡張末期における時相を前記第1時相とし、前記心臓の収縮末期における時相を前記第2時相として、前記第1関心領域と前記第2関心領域とを設定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。 - 前記関心領域設定手段は、操作者による前記第1関心領域及び前記第2関心領域の指定を受け付けて、前記第1関心領域及び前記第2関心領域を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記関心領域設定手段は、前記超音波画像データの輝度と予め設定された前記組織の形状とに基づいて、前記第1時相と前記第2時相とにおける前記組織の形状を検出して、前記第1関心領域と前記第2関心領域とを設定することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 周期的に運動する被検体を超音波で走査することで、1周期以上に亘って前記被検体を表わす複数の超音波画像データを取得する画像取得手段と、
1周期区間内の収縮期における第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域を設定する第1関心領域設定手段と、
前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第1追跡手段と、
前記第1追跡手段による前記追跡の後に、前記1周期区間内の収縮期の前記第1時相とは異なる第2時相における前記追跡された前記第1関心領域の位置を修正することで、前記第2時相における前記組織の第2関心領域を設定する第2関心領域設定手段と、
前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、前記第1時相と前記第2時相との間の区間を含む区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第2追跡手段と、
前記第1追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記第2追跡手段によって得られた前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相における前記第1関心領域の位置と前記第2時相における前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正手段と、
前記位置修正手段によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出手段と、
前記運動情報を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記第1時相と前記第2時相との組み合わせは、心臓の拡張末期の時相と収縮末期の時相との組み合わせであることを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。
- 前記第1時相は心臓の拡張末期の時相であり、前記第2時相は前記心臓の収縮末期の時相であり、
前記位置修正手段は、前記第1追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記第2追跡手段によって得られた前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記拡張末期の時相から前記収縮末期の時相の間の第1区間について、前記拡張末期の時相における前記第1関心領域の位置と前記収縮末期の時相における前記第2関心領域の位置とを通るように、前記第1区間の各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求め、前記収縮末期から前記1周期区間の終了時点の間の第2区間の各時相における前記第2関心領域の位置情報と、前記求められた前記第1区間の各時相における前記組織の関心領域の位置情報とに基づいて、前記1周期区間の各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求め、
前記運動情報算出手段は、前記位置修正手段によって得られた前記1周期区間の各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求めることを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。 - 前記第1時相は心臓の収縮末期の時相であり、前記第2時相は前記心臓の拡張末期の時相であり、
前記位置修正手段は、前記第1追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記第2追跡手段によって得られた前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記収縮末期の時相から前記拡張末期の時相の間の第1区間について、前記収縮末期の時相における前記第1関心領域の位置と前記拡張末期の時相における前記第2関心領域の位置とを通るように、前記第1区間の各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求め、前記収縮末期から前記第1周期区間の終了時点の間の第2区間の各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記求められた前記第1区間の各時相における前記組織の関心領域の位置情報とに基づいて、前記1周期区間の各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求め、
前記運動情報算出手段は、前記位置修正手段によって得られた前記1周期区間の各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求めることを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。 - 前記位置修正手段は、前記第1時相と前記第2時相との間の時相において、前記第1関心領域の位置と前記第2関心領域の位置とを滑らかに接続することで、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求めることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記位置修正手段は、前記第1時相と前記第2時相との間の区間において、前記各時相における前記第1関心領域の位置と、前記各時相における前記第2関心領域の位置とを、時間に応じた重み付けをして加算することで、前記各時相における前記関心領域の位置情報を求めることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記画像取得手段は、前記1周期以上に亘って複数の3次元画像データを前記超音波画像データとして取得し、
前記位置修正手段は、前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報として3次元の位置情報を求めることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 周期的に運動する被検体を超音波で走査することで1周期以上に亘って取得された、前記被検体を表す複数の超音波画像データを記憶する記憶手段と、
1周期区間内の第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域を設定し、前記1周期区間内の前記第1時相とは異なる第2時相において取得された超音波画像データに表わされる前記組織の第2関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡し、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する追跡手段と、
前記追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相において設定された前記第1関心領域の位置と前記第2時相において設定された前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正手段と、
前記位置修正手段によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出手段と、
前記運動情報を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする超音波画像処理装置。 - 周期的に運動する被検体を超音波で走査することで1周期以上に亘って取得された、前記被検体を表す複数の超音波画像データを記憶する記憶手段と、
1周期区間内の収縮期における第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域を設定する第1関心領域設定手段と、
前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第1追跡手段と、
前記第1追跡手段による前記追跡の後に、前記1周期区間内の収縮期の前記第1時相とは異なる第2時相における前記追跡された前記第1関心領域の位置を修正することで、前記第2時相において前記組織の第2関心領域を設定する第2関心領域設定手段と、
前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、前記第1時相と前記第2時相との間の区間を含む区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第2追跡手段と、
前記第1追跡手段によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記第2追跡手段によって得られた前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相における前記第1関心領域の位置と前記第2時相における前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正手段と、
前記位置修正手段によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出手段と、
前記運動情報を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする超音波画像処理装置。 - コンピュータに、
周期的に運動する被検体を超音波で走査することで1周期以上に亘って取得された、前記被検体を表す複数の超音波画像データを受け付け、1周期区間内の第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域の設定を受け付け、前記1周期区間内の前記第1時相とは異なる第2時相において取得された超音波画像データに表わされる前記組織の第2関心領域の設定を受け付けて、前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡し、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する追跡機能と、
前記追跡機能によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相において設定された前記第1関心領域の位置と前記第2時相において設定された前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正機能と、
前記位置修正機能によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出機能と、
前記運動情報を表示装置に表示させる表示制御機能と、
を実行させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。 - コンピュータに、
周期的に運動する被検体を超音波で走査することで1周期以上に亘って取得された、前記被検体を表す複数の超音波画像データを受け付け、1周期区間内の収縮期における第1時相に取得された超音波画像データに表わされる組織の第1関心領域の設定を受け付けて、前記1周期区間内の各時相に取得された超音波画像データに基づいて、残余時相を含む前記1周期区間における前記第1関心領域に該当する位置を時相ごとに追跡する第1追跡機能と、
前記第1追跡機能による前記追跡の後に、前記1周期区間内の収縮期の前記第1時相とは異なる第2時相における前記追跡された前記第1関心領域の位置を修正することで設定された前記第2時相における前記組織の第2関心領域を受け付けて、前記各時相に取得された超音波画像データに基づいて、前記第1時相と前記第2時相との間の区間を含む区間における前記第2関心領域に該当する位置を時相ごとに求める第2追跡機能と、
前記第1追跡機能によって得られた前記各時相における前記第1関心領域の位置情報と、前記第2追跡機能によって得られた前記各時相における前記第2関心領域の位置情報とに基づいて、前記第1時相における前記第1関心領域の位置と前記第2時相における前記第2関心領域の位置とを通るように、前記各時相における前記組織の関心領域の位置情報を求める位置修正機能と、
前記位置修正機能によって得られた前記各時相における関心領域の位置情報に基づいて、前記組織の運動情報を求める運動情報算出機能と、
前記運動情報を表示装置に表示させる表示制御機能と、
を実行させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
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