JP5619584B2 - 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
次に、本超音波診断装置が有するMPR断面の最適化機能について説明する。本機能は、例えば心臓三次元トラッキング処理を行う場合において、一心拍以上の期間に亘る複数時相のボリュームデータのうちの基準時相(例えば初期時相)において設定されたMPR断面を、セグメンテーション処理によって得られた心壁の各セグメントの位置に対して任意のタイミングで調整可能とすることで、MPR断面の最適化を行うものである。
操作ユニット33を介して患者情報の入力、送受信条件(画角、焦点位置、送信電圧等)、被検体の心臓を含む三次元領域を所定期間に亘って超音波走査するためのスキャンシーケンス等の選択が実行される(ステップS1)。入力、選択された各種情報・条件等は、自動的に記憶装置29に記憶される。
次に、制御プロセッサ28は、被検者の心臓を含む三次元領域を被走査領域として、リアルタイム三次元超音波走査(四次元走査)を実行する(ステップS2)。具体的には、例えば被検体に関する心臓の所望の観察部位を、ある時刻tiを基準(初期時相)として、二次元アレイプローブ或いは揺動プローブを用いて、心臓を含む三次元領域を超音波走査する。この四次元超音波走査によって、心臓を含む三次元領域についての時系列(少なくとも1心拍分)なエコー信号が収集される。
画像生成ユニット25は、生成された心臓を含む三次元領域についての時系列な画像データに対して、実際の空間座標系(すなわち、複数の走査断面画像データが定義される座標系)からボリュームデータ空間座標系への座標変換を実行し補間処理を行うことで、時系列な複数のボリュームデータを再構成する(ステップS3)。
制御プロセッサ28は、所定の断面自動検出方法を用いて、心臓検査における基準断面に対応する様にA断面、B断面、C1、C2、C3断面を自動設定する。断面自動検出方法としては、例えば心臓検査における基準断面の画像パターン認識とパターンマッチングによる手法や“IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, vol.2, pp1559- 1565”等に記載されている手法を用いることができる。画像生成ユニット25は、ボリュームデータを用いて、ステップS4において検出されたA断面、B断面、C1、C2、C3断面のそれぞれに対応するMPR画像を生成する。生成されたMPR画像は、モニター14において例えば図3に示すような形態で表示される(ステップS4)。ユーザは、表示された各MPR画像を観察しながら、A断面、B断面、C1、C2、C3断面のそれぞれが基準断面に一致するか否かを判定することができる。
次に、制御プロセッサ28は、入力装置13から入力された指示に応答して、MPR断面が基準断面と一致するように、MPR断面の位置を調整する(ステップS5)。すなわち、ユーザは、所定時相(例えば拡張末期時相)に対応するボリュームデータを用いて生成されたボリュームレンダリング画像、MPR画像を観察しながら、例えばA断面、B断面、C1、C2、C3断面がそれぞれ基準断面としての4chView、2chView、SAXA、SAXM、SAXBとなるように、入力装置13を介して各MPR断面の変更位置を入力する。制御プロセッサ28は、入力装置13から入力された変更位置に各MPR断面を移動させる。さらに、画像生成ユニット25は、移動後の複数のMPR断面に対応する複数のMPR画像を生成する。生成された各MPR画像は、モニター14において所定の形態にて表示される。
次に、制御プロセッサ28は、入力装置13から入力された指示に応答して、基準断面(今の場合、4chView及び2chView)に内膜面の初期輪郭を設定する。この初期設定においては、例えばACT法等を用いれば1断面について3点の入力で可能である。しかしながら、これに限定する趣旨ではなく、局所毎に詳細に入力するようにしても良い。
次に、制御プロセッサ28は、ステップS6において設定された初期輪郭を基準として、三次元内膜面を抽出する。抽出アルゴリズムは特に限定するものではなく、どの様な方法でもよい。
次に、制御プロセッサ28は、検出した三次元内膜面に対して、セグメント分割と追跡点の配置を行う(ステップS8)。
次に、制御プロセッサ28は、設定された追跡点を用いて、三次元画像のスペックルパターンを時系列かつ三次元的に追跡することで移動ベクトルを算出し、移動ベクトルを用いて初期時相における追跡点を動かし、内膜(或いは外膜も同時に)の三次元的な運動を検出する。また、制御プロセッサ28は、各フレームの輪郭データ等を用いて、変位やストレインなどの各種定量的なパラメータについて解析する。
本ステップS10の最適化を行う前の段階においては、例えば図3(a)、(b)に示すように、A断面及びB断面の位置は、心尖位置を通っていない場合がある。また、B断面は初期設定では初期輪郭設定のためにA断面と直交する位置に調整することとしていたが、その場合セグメント境界位置付近となってしまっている。
制御プロセッサ28は、最適化された各MPR断面に対応する各MPR像に、各心時相での解析結果を重畳して表示する(ステップS11)。
上記実施形態では、A断面を4chViewの位置とし、B断面を2chView或いは3chViewの位置とし、C1、C2、C3の各断面をApical、Mid、Baseの位置とした場合の例を示した。しかしながら、MPR断面の表示方法によっては、4chView、2chView、3chView、Apical、Mid、Baseの全てのMPR画像を表示したり、或いは4chView、2chView、3chViewと、Apical、Mid、Baseのうちのいずれか或いは2つのC断面に対応するMPR像を表示するようにすることも可能である。なお、図8に、4chView、2chView、3chView、Apical、Mid、Baseの全てのMPR画像を表示する場合を例示した。
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
Claims (19)
- 被検体の心臓の少なくとも一部を含む三次元領域に対して超音波走査を実行することで、所定期間に亘る前記三次元領域に関するエコー信号を取得する信号取得ユニットと、
前記三次元領域に関するエコー信号を用いて、前記所定期間に亘る複数のボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ユニットと、
前記複数のボリュームデータ各々に対して、それぞれ対応するMPR断面の位置を設定する設定ユニットと、
前記複数のボリュームデータ各々に含まれる前記心臓の少なくとも一部を複数のセグメントに分割するセグメンテーション処理ユニットと、
前記複数のボリュームデータのうち第1の時相に対応するボリュームデータに複数の追跡点を配置し、当該ボリュームデータを含む前記複数のボリュームデータを用いて、前記追跡点に対する三次元トラッキング処理を実行するトラッキング処理ユニットと、
前記三次元トラッキング処理により取得された前記複数の追跡点の位置の時間変化に伴う前記複数のセグメント各々の位置のうち少なくともいずれかの時間変化に基づいて、前記複数のボリュームデータにおいて設定された各MPR断面の位置を適正化する適正化ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記適正化ユニットは、前記複数のボリュームデータのうち、収縮末期時相に対応するボリュームデータに対して、前記MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記適正化ユニットは、前記複数のボリュームデータのうち、拡張末期と収縮末期の間にある所定の時相に対応するボリュームデータに対して、前記MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記適正化ユニットは、前記第1の時相に対応するボリュームデータに対して、二以上のMPR断面が設定された場合には、各MPR断面毎に選択された時相において前記設定された各MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記適正化ユニットは、前記第1の時相に対応するボリュームデータに対して、二以上のMPR断面が設定された場合には、同一の時相において前記設定された各MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記適正化ユニットは、前記複数のセグメント各々の中心位置のうち少なくともいずれかの時間変化に基づいて、前記設定された各MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記所定の時相に対応するボリュームデータにおける前記MPR断面の変更位置をマニュアル操作により入力するための入力ユニットをさらに具備し、
前記適正化ユニットは、入力された変更位置に基づいて、前記設定されたMPR断面の位置を適正化すること、
を特徴とする請求項3記載の超音波診断装置。 - 前記所定の時相に対応するボリュームデータにおける前記MPR断面の変更位置を前記複数のセグメントに対する比率に基づいて入力するための入力ユニットをさらに具備し、
前記適正化ユニットは、入力された変更位置に基づいて、前記設定されたMPR断面の位置を適正化すること、
を特徴とする請求項3又は7に記載の超音波診断装置。 - 前記所定の時相に対応するボリュームデータにおける前記MPR断面の前記複数のセグメントに対する上下移動を入力するための入力ユニットをさらに具備し、
前記適正化ユニットは、前記入力ユニットからの入力に基づいて、前記設定されたMPR断面の位置を適正化すること、
を特徴とする請求項3、7又は8に記載の超音波診断装置。 - 被検体の心臓の少なくとも一部を含む三次元領域に対して超音波走査を実行することで取得された、所定期間に亘る複数のボリュームデータを記憶する記憶ユニットと、
前記複数のボリュームデータ各々に対して、それぞれ対応するMPR断面の位置を設定する設定ユニットと、
前記複数のボリュームデータ各々に含まれる前記心臓の少なくとも一部を複数のセグメントに分割するセグメンテーション処理ユニットと、
前記複数のボリュームデータのうち第1の時相に対応するボリュームデータに複数の追跡点を配置し、当該ボリュームデータを含む前記複数のボリュームデータを用いて、前記追跡点に対する三次元トラッキング処理を実行するトラッキング処理ユニットと、
前記三次元トラッキング処理により取得された前記複数の追跡点の位置の時間変化に伴う前記複数のセグメント各々の位置のうち少なくともいずれかの時間変化に基づいて、前記複数のボリュームデータにおいて設定された各MPR断面の位置を適正化する適正化ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波画像処理装置。 - 前記適正化ユニットは、前記複数のボリュームデータのうち、収縮末期時相に対応するボリュームデータに対して、前記MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項10記載の超音波画像処理装置。
- 前記適正化ユニットは、前記複数のボリュームデータのうち、拡張末期と収縮末期の間にある所定の時相に対応するボリュームデータに対して、前記MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項10記載の超音波画像処理装置。
- 前記適正化ユニットは、前記第1の時相に対応するボリュームデータに対して、二以上のMPR断面が設定された場合には、各MPR断面毎に選択された時相において前記設定された各MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項10乃至12のうちいずれか一項記載の超音波画像処理装置。
- 前記適正化ユニットは、前記第1の時相に対応するボリュームデータに対して、二以上のMPR断面が設定された場合には、同一の時相において前記設定された各MPR断面の位置を適正化することを特徴とする請求項10乃至12のうちいずれか一項記載の超音波画像処理装置。
- 前記適正化ユニットは、前記複数のセグメント各々の中心位置のうち少なくともいずれかの時間変化に基づいて、前記設定された各MPR断面の位置を適正化する請求項10乃至14のうちいずれか一項記載の超音波画像処理装置。
- 前記所定の時相に対応するボリュームデータにおける前記MPR断面の変更位置をマニュアル操作により入力するための入力ユニットをさらに具備し、
前記適正化ユニットは、入力された変更位置に基づいて、前記設定されたMPR断面の位置を適正化する請求項12記載の超音波画像処理装置。 - 前記所定の時相に対応するボリュームデータにおける前記MPR断面の変更位置を前記複数のセグメントに対する比率に基づいて入力するための入力ユニットをさらに具備し、
前記適正化ユニットは、入力された変更位置に基づいて、前記設定されたMPR断面の位置を適正化する請求項12又は16に記載の超音波画像処理装置。 - 前記所定の時相に対応するボリュームデータにおける前記MPR断面の前記複数のセグメントに対する上下移動を入力するための入力ユニットをさらに具備し、
前記適正化ユニットは、前記入力ユニットからの入力に基づいて、前記設定されたMPR断面の位置を適正化する請求項12、16又は17に記載の超音波画像処理装置。 - コンピュータに、
被検体の心臓の少なくとも一部を含む三次元領域に対して超音波走査を実行することで取得された、所定期間に亘る複数のボリュームデータ各々に対して、それぞれ対応するMPR断面の位置を設定する設定機能と、
前記複数のボリュームデータ各々に含まれる前記心臓の少なくとも一部を複数のセグメントに分割するセグメンテーション処理機能と、
前記複数のボリュームデータのうち第1の時相に対応するボリュームデータに複数の追跡点を配置し、当該ボリュームデータを含む前記複数のボリュームデータを用いて、前記追跡点に対する三次元トラッキング処理を実行するトラッキング処理機能と、
前記三次元トラッキング処理により取得された前記複数の追跡点の位置の時間変化に伴う前記複数のセグメント各々の位置のうち少なくともいずれかの時間変化に基づいて、前記複数のボリュームデータにおいて設定された各MPR断面の位置を適正化する適正化機能と、
を実現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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