JP5814921B2

JP5814921B2 - 医用画像診断装置及び心臓計測値表示方法

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Publication number: JP5814921B2
Application number: JP2012527660A
Authority: JP
Inventors: 西浦　朋史; 朋史西浦; 貴広樫山; 哲矢林; 智章長野
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: CN102958448A; CN102958448B; JPWO2012017821A1; WO2012017821A1

Description

本発明は、断層画像に設定された計測点を用いて生体組織の計測を行う医用画像診断装置及び心臓計測値表示方法に関するものである。

従来の医用画像診断装置では、操作者は、取得した断層画像上でマウスやトラックボール等の入力部を用いて計測点を設定する。その後、医用画像診断装置は、設定された計測点に基づいて心臓計測値を計測し、心臓計測値を表示する。

具体的には、医用画像診断装置の計測アプリケーションは、操作者が断層画像上で複数の計測点を設定すると、計測点間の距離、複数の計測点で囲まれた面積や容積を計測する。また、操作者が断層画像上で所定領域を設定すると、計測アプリケーションは、設定された所定領域内の面積や体積を計算する。

医用画像診断装置の計測アプリケーションでは、断層画像上に計測点を表示して計測を実行する場合において、計測点を自動的に設定することが行われている。(例えば、特許文献1)。

特開2005-224465号公報

特許文献1では、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測することについては考慮されていない。よって、特許文献1では、心拍周期毎に心臓計測値が更新されないで表示されることとなる。

本発明では、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置及び心臓計測値表示方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、被検体の断層画像を構成し、心電波形の形状から特徴波形を検出し、前記検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定し、前記構成された断層画像に基づいて心臓計測値を計測し、前記断層画像と前記心臓計測値を表示する。

具体的には、本発明の医用画像診断装置は、検体の断層画像を構成する断層画像構成部と、前記断層画像に基づいて心臓計測値を計測する計測部と、前記断層画像と前記心臓計測値とを表示する画像表示部と、を備えた医用画像診断装置であって、前記被検体の心電波形の形状から特徴波形を検出する特徴波形検出部と、前記特徴波形検出部で検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、前記第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定する心拍周期設定部と、を備え、前記計測部は、前記断層画像と前記特徴波形と前記心拍周期に基づいて心臓計測値を計測し、前記計測部で計測された心臓の駆出率を示す駆出率が閾値以下である場合、前記画像表示部は、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マークを表示することを特徴とする。

また、本発明の心臓計測表示方法は、被検体の断層画像を構成するステップと、前記被検体の心電波形の形状から特徴波形を検出するステップと、前記検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定するステップと、前記設定された心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓計測値を計測するステップと、前記断層画像と前記心臓計測値とを表示するステップと、計測された前記心臓計測値のうちの心臓の駆出率を示す駆出率が閾値以下である場合、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マークを心電波形上に表示するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置及び心臓計測値表示方法を提供することができるという効果を奏する。

本発明の医用画像診断装置(超音波診断装置)の全体構成を示す図。本発明の実施例1を示す図。本発明の実施例1を示す図。本発明の実施例1の動作を示すフローチャート。本発明の実施例2を示す図。本発明の実施例2を示す図。本発明の実施例3を示す図。本発明の実施例4を示す図。

以下、図面を用いて本発明を適用した医用画像診断装置を説明する。

図1は本発明を適用した医用画像診断装置の構成を示すブロック図である。ここでは、医用画像診断装置の一例として超音波診断装置を用いて説明する。

図1に示すように、超音波診断装置には、被検体10に当てて用いる超音波探触子12と、超音波探触子12を介して被検体10に時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信する送信部14と、被検体10から反射された超音波を反射エコー信号として受信する受信部16と、送信部14と受信部16を制御する超音波送受信制御部18と、受信部16で受信された反射エコーを整相加算する整相加算部20と、整相加算部20からのRF信号フレームデータに基づいて被検体10の断層画像、例えば白黒断層画像を構成する断層画像構成部22と、断層画像構成部22から出力される断層画像データを画像表示部26の表示に合うように変換する白黒スキャンコンバータ24と、断層画像等の画像を表示する画像表示部26とが備えられている。

さらに、超音波診断装置には、被検体10の所望部位、例えば被検体10の手と足に取り付けられた心電計により心電波形を検出する心電波形検出部30と、心電波形検出部30で検出された心電波形を解析し、心電波形の特徴波形を検出する特徴波形検出部32と、特徴波形検出部32で検出された特徴波形のうちの実時間(現在)の心電波形の時刻と時間差が最も短い特徴波形(最も新しい第1の特徴波形)と第1の特徴波形に連続する特徴波形(第2の特徴波形)とを用いて心拍周期を設定する心拍周期設定部34とを備えている。

ここでは、第1の特徴波形は、実時間(現在)との時間差が最も短い特徴波形を選択するように説明しているが、上記で説明した第2の特徴波形の時刻での特徴波形を第1の特徴波形と設定し、その1心拍前の時相を第2特徴波形とすることとしてもよい。このように、現在より遡った心電波形であっても第1の特徴波形と第2の特徴波形は両者が連続していれば任意に選択することが操作部40の操作者による操作によって可能である。この第1の特徴波形と第2の特徴波形の任意選択は基準時に測定される心電波形において行うと、本願明細書では定義することとする。つまり、前記心拍周期設定部における基準時は、実時間(現在)であってもよいし、任意選択したい直後の心拍周期を設定すればよい。

操作者は、画像表示部26に表示されている断層画像に複数の計測点を設定する。心拍周期設定部34で設定された心拍周期において、設定された複数の計測点に基づいて、心臓の面積、心臓の体積、計測点間の長さ等の心臓計測値を計測し、心臓計測値を画像表示部26に表示させる計測部36を備えている。また、操作者が計測点を設定する等の指示を行う操作部40と、操作部40の指示に従って各構成要素の制御を行う制御部42が備えられている。操作部40には、計測点の位置決めなどを行うためのトラックボールや、操作を実行するための実行キー、断層画像をフリーズさせるためのフリーズキーなどが配置されている。

ここで、超音波診断装置について詳細に説明する。超音波探触子12は、複数の振動子を配設して形成されており、被検体10に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。送信部14は、超音波探触子12を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成するとともに、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。また、受信部16は、超音波探触子12で受信した超音波に基づく反射エコー信号について所定のゲインで増幅してRF信号すなわち受波信号を生成する機能を有している。整相加算部20は、受信部16で増幅されたRF信号を入力して位相制御し、一点又は複数の収束点に対し超音波ビームを形成してRF信号フレームデータを生成する機能を有している。

断層画像構成部22は、整相加算部20からのRF信号フレームデータを入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行い、断層画像データを得るものである。また、白黒スキャンコンバータ24は、断層画像構成部22から出力される断層画像データをデジタル信号に変換するA/D変換器と、変換された複数の断層画像データを時系列に記憶するフレームメモリと、制御コントローラを含んで構成されている。この白黒スキャンコンバータ24は、フレームメモリに格納された被検体10内の断層画像データを画像として取得し、取得された断像画像データを画像表示部26のテレビ同期で読み出すものである。

特徴波形検出部32は、心電波形検出部30で検出された心電波形を解析し、心電波形の形状から心拍周期毎に現れる特徴波形を検出する。心電波形検出部30で検出された心電波形は、縦軸が電圧(電位差)、横軸が時間で示される。特徴波形検出部32は、心電波形検出部30で検出された心電波形の中でR波が最も大きな波形である、すなわちR波は電圧が最も大きいという特性を利用して特徴波形であるR波を検出する。

具体的には、特徴波形検出部32は、心電波形検出部30で検出された心電波形の電圧に対し予め定められた閾値と比較し、電圧が閾値を超えた場合、R波であると検出する。この閾値は心電波形のピーク(極大電圧)を検出できるように設定されている。また、特徴波形検出部32は、心電波形検出部30で検出された心電波形を微分して得られた微分値によってR波を検出してもよい。なお、本実施例ではR波の特徴波形を検出した例を説明したが、特徴波形検出部32で検出される特徴波形は、心電波形のP波、Q波、S波、T波等の特徴波形であってもよい。操作部40によって、特徴波形検出部32で検出する特徴波形の種類をR波、P波、Q波、S波、T波等から選択することができる。

特徴波形の種類の選択機能によって、左室の拡張期を検出するにはR波を使えばよく、左房の拡張期を検出するにはP波を使えばよいというような使い分けができる。

また、臨床においては、T波の振幅が低い」とか「Q波R波S波期間が異常に長い」といったことに注目して疾患を見つける通常の診断に用いることができる。

また、R波が明確に検出できない場合は、P波の時刻から例えば500ms後を擬似的にR波時刻とするように用いることができる。

心拍周期設定部34は、特徴波形検出部32で検出された心拍周期毎に現れる特徴波形に基づいて、最も新しい第1の特徴波形と、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とに基づいて心拍周期を設定する。第2の特徴波形は、第1の特徴波形の次に新しい特徴波形である。よって、心拍周期設定部34によって設定された心拍周期は、実時間(現在)の時刻に対し最も新しい心拍周期となる。

計測部36は、白黒スキャンコンバータ24から出力され、実時間(現在)に更新される断層画像について、最も新しい第1の特徴波形と、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって設定される心拍周期における、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率(EF値)等の心臓計測値を計測する。そして、計測部36は、実時間(現在)に更新される断層画像とともに心臓計測値を画像表示部26に表示させる。

図2を用いて本実施例を具体的に説明する。図2は画像表示部26に表示される画像の一例である。画像表示部26には、心電波形検出部30で検出された心電波形50と、白黒スキャンコンバータ24から出力される断層画像70と、計測部36で計測された心臓計測値80が表示される。

心電波形50は心電波形検出部30で検出されたものであり、心電波形50上には、実時間(現在)の時刻(時相)を示す表示時相マーク52が表示されている。表示時相マーク52は心電波形50の更新とともに時間方向(右方向)に移動して表示される。表示時相マーク52が右端に達したら、表示時相マーク52が左端に移動され、心電波形50の更新とともに繰り返し表示される。表示時相マーク52の左側に示される心電波形50は更新された心電波形である。

画像表示部26には、特徴波形検出部32によって検出された、実時間(現在)の時刻に対し最も新しいR波54と、R波54に連続するR波56と、R波56に連続するR波58が表示されている。特徴波形検出部32によって検出されたR波は特徴波形の一種である。

R波54は実時間(現在)の時刻に対し最も新しいR波であり、最も新しいR波である。R波56は実時間(現在)の時刻に対し2番目に新しいR波である。同様にして、R波58は実時間(現在)の時刻に対し3番目に新しいR波である。

心拍周期設定部34は、特徴波形検出部32で検出された特徴波形であるR波に基づいて、最も新しいR波54とR波54の次に新しいR波56とによって設定される心拍周期A(R−R周期)を設定する。R波54とR波56で挟まれる心拍周期Aは、最も新しい特徴波形と2番目に新しい特徴波形とによって挟まれる1周期の心拍周期となる。よって、R波54とR波56で挟まれる心拍周期Aは、実時間(現在)の時刻との差が最も短い心拍周期となる。実時間(現在)の時刻との差が最も短い心拍周期は最も新しい心拍周期と称してもよい。

最も新しい心拍周期Aが心拍周期設定部34によって設定されたことが認識できるように、心拍周期Aに該当する心電波形50上に心電波形マーク60が画像表示部26に表示される。心電波形マーク60は、例えば、R波54とR波56で挟まれる心拍周期Aに該当する心電波形50上に心電波形50と異なる線種(太い線、破線等)で示されたり、心拍周期Aに該当する心電波形50上に心電波形50と異なる色(赤色、青色等)で示されたりする。

断層画像70は被検体10の心臓の断面画像であり、例えば、心尖部二腔像(A2C)である。断層画像70には複数の計測点が設置されている。本実施例では、断層画像として表示される心臓の内壁に沿って9点の計測点が設定されている。領域76は、複数の計測点によって囲まれる領域である。

計測部36は、心拍周期設定部34によって設定される心拍周期Aの拡張期及び収縮期における、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率等の心臓計測値を計測する。

拡張期とは、心臓が収縮した後に心臓が拡張し、全身から心臓の中に血液を溜めこむ区間である。収縮期とは、心臓が収縮して血液を全身に送り出している区間である。拡張期は、R波前後の区間であり、例えば、R波前500msからR波後50msまでの区間である。収縮期は、R波から所定時間経過後の区間であり、例えば、R波後50msからR波後300msまでの区間である。R波は拡張期の区間に含まれており、R波は収縮期が始まる直前の拡張末期を示すものである。

まず、計測部36は、心拍周期設定部34によって設定される心拍周期Aの拡張期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。計測部36は、例えば、心拍周期Aの拡張末期であるR波の時刻における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。拡張末期とは、心臓の拡張が終わる時期を示すものである。心拍周期Aの拡張末期であるR波は、実時間(現在)の時刻に対し最も新しいR波54であっても、R波54に連続するR波56であってもよい。なお、本実施例では、駆出率を計測することが前提であるため、拡張期の計測は、心拍周期AのR波56の時刻に行うものとする。計測部36は、R波56の時刻における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。計測部36で計測された拡張期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さは画像表示部26の心臓計測値80として表示される。

そして、計測部36は、心拍周期Aの拡張期の計測と同様にして、心拍周期設定部34によって設定される心拍周期Aの収縮期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。計測部36は、例えば、R波の時刻から所定時間後の収縮末期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。

収縮末期とは、心臓の収縮が終わる時期を示すものであり、例えば、心臓の体積が最も小さくなる時である。計測部36は、心拍周期A(直前の1心拍周期)における全ての断層画像フレームについて体積計算を行ない、心臓の最小体積を与える断層画像フレームを特定することで収縮末期の時刻を決定する。そして、計測部36は、収縮末期における断層画像フレームを用いて心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。

計測部36は、任意に設定された2つの計測点間の長さを計測することができる。また、計測部36は、任意に設定された2つの計測点間の長さの計測結果を複数組み合わせることによって、長軸長や短軸長などの心臓計測値を計測することができる。また、計測部36は、異なる断面の長軸長の比であるL Index値を計測することもできる。

また、計測部36は、予め、心臓の体積の変化の計測を行い、計測された心臓の体積の変化に基づいて、R波の時刻から心臓の体積が最も小さくなる時刻までの時間(T1)を計測しておく。そして、計測部36は、R波56の時刻から所定時間(T1)後の収縮末期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さを計測する。

ここで、心臓の面積の計測手法について説明する。複数の計測点によって囲まれる領域76の面積は、領域76に含まれる画素数に基づいて計測される。まず、計測部36は、領域76内の画素数をカウントする。計測部36は、予め1mm²辺りの画素数を把握しておき、領域76でカウントされた画素数に対して面積換算を行なうことにより、領域76の面積を計測する。例えば、計測部36が予め1mm²辺りの画素数を10画素として把握しておくと、領域76でカウントされた画素数が5000画素であれば、500 mm²として面積換算を行なう。

次に、心臓の体積の計測手法について説明する。計測部36は、シンプソン法を用いて心臓の体積を計測する。シンプソン法とは、複数の計測点によって囲まれる領域76を長手方向に矩形領域に分割し、矩形領域の面積を求め、矩形領域毎に体積を計算し、得られた体積を分割した矩形領域分加算することにより体積を求める手法である。

次に、2つの計測点間の長さの計測手法について説明する。まず、操作者は、操作部40によって9つの計測点の内、2つの計測点を設定する。ここでは、計測点72と計測点74とが設定されているものとする。計測部36は、設定された計測点72と計測点74の距離を2つの計測点間の長さとして計測する。

そして、計測部36は、計測された拡張末期の心臓の体積と収縮末期の心臓の体積から駆出率を演算する。駆出率は拡張期の心臓の体積と収縮期の心臓の体積を用いた下記式により求められる。

｛数1｝
駆出率(％)＝(Va(拡張末期の心臓の体積)−Vb(収縮末期の心臓の体積)/Va×100
駆出率は、拡張末期であるR波56の時刻における心臓の体積と、収縮末期である心臓の最小体積とによって計測部36にて演算される。駆出率は心臓の収縮機能を示す評価値である。また、計測部36においては、駆出率以外にも、拡張末期における計測値と収縮末期における計測値を組み合わせて、心拍周期Aの循環器機能を示す指標値を算出してもよい。例えば、計測部36は、下記式により、拡張末期における心臓の体積と収縮末期における心臓の体積の差から、心拍周期Aにおける血液の心拍出量又は一回心拍出量を計測することができる。
｛数2｝
心拍出量＝心拍数×(Va−Vb)
｛数3｝
一回心拍出量＝Va−Vb
次に、心臓計測値80を更新することについて、図3を用いて説明する。図3(a)は、図2に示される心拍状態を示す形態である。図3(b)は図3(a)に示される心拍状態から所定時間が経過した心拍状態を示す形態である。図3(c)は図3(b)に示される心拍状態から所定時間が経過した心拍状態を示す形態である。

図3(a)に示される実時間(現在)の時刻(時相)を示す表示時相マーク52が心電波形50の更新とともに時間方向(右方向)に移動して表示される。図3(b)に示されるように、表示時相マーク52が新たなR波であるR波62に到達した時、特徴波形検出部32は特徴波形であるR波62を検出する。R波62は実時間(現在)の時刻に対し最も新しいR波であり、最も新しいR波となる。R波54は実時間(現在)の時刻に2番目に対し新しいR波となる。

心拍周期設定部34は、最も新しいR波62とR波62に連続するR波54とによって挟まれる心拍周期B(R−R周期)を新たに設定する。よって、図3(b)に示される心拍状態では、R波62とR波54で挟まれる心拍周期Bは、最も新しい心拍周期となる。

そして、計測部36は、実時間(現在)に更新される断層画像70について、心拍周期設定部34によって設定される心拍周期Bにおける、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率等の心臓計測値を計測する。心拍周期Bの拡張期及び収縮期における計測は、心拍周期Aの拡張期及び収縮期における計測と同様であるので、説明は省略する。計測部36で計測された心拍周期Bの拡張期及び収縮期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さは画像表示部26の心臓計測値80として、過去に計測された心臓計測値に上書きされて表示される。

よって、実時間(現在)の時刻を示す表示時相マーク52が新たな特徴波形を通過する毎に、すなわち特徴波形検出部32が新たな特徴波形を検出する毎に、心拍周期設定部34は心拍周期を設定する。具体的には、心拍周期設定部34は、新たに検出された最も新しい第1の特徴波形と、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定する。よって、特徴波形検出部32が新たな特徴波形を検出する毎に、心拍周期設定部34は心拍周期を更新することにより、心拍周期を常に最新に保つことができる。

そして、計測部36は、新たな特徴波形を検出する毎に更新される心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率の心臓計測値を計測する。画像表示部26は更新された心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓計測値80を表示する。

図3(c)に示されるように、特徴波形検出部32は特徴波形であるR波62を検出した時から次のR波が検出されるまでの間、画像表示部26は心拍周期Bの拡張期及び収縮期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さの心臓計測値80を表示し続ける。

操作者は、操作部40の任意の時刻(時相)でフリーズボタンを押すことにより、制御部42は画像表示部26で実時間(現在)に更新されている断層画像70をフリーズさせるとともに、心臓計測値80の更新を停止させることができる。操作者は、画像表示部26に表示されるフリーズされた断層画像70と最新の心臓計測値80を確認することができる。また、操作者は、更新される心臓計測値80を参考にしながら、診断に適した断像画像70をフリーズして表示させることができる。

本実施例の動作を示すフローチャートを図4に示す。

(S101)被検体10に当接させて用いる超音波探触子12を用いて、被検体10に時間間隔をおいて超音波を繰り返し送受信させることにより、画像表示部26に被検体10の断層画像70を表示する。画像表示部26に表示されている断層画像70は実時間(現在)に更新されている。

(S102)操作者は、操作部40のフリーズボタンを押すことにより、制御部42によって画像表示部26に表示されている断層画像70をフリーズさせる。画像表示部26にはフリーズされた断層画像70が表示される。操作者は、操作部40のトラックボールを回転させることによって、フリーズされた断層画像70上に計測点の位置決めを行う。そして、操作者は、操作部40の実行キーを押すことによって、位置決めされた位置に計測点が設定される。このようにして、フリーズされた断層画像70に複数の計測点を設定することができる。断層画像70のフリーズを解除して、断層画像70を実時間(現在)に表示させる。断層画像70の動きに合わせて複数の計測点が追従される。計測部36は、複数の計測点が心臓の拍動に伴って順次どの位置に移動したかを求める。具体的には、計測部36は、計測点および計測点の近傍を含む任意形状の領域を断層画像上で設定し、この領域について2つの断層画像間で相関処理して計測点を追跡する。

また、制御部42は、実時間(現在)に更新されている断層画像70の組織形状を心拍毎に解析して、組織形状に基づいて自動的に計測点を設定することもできる。具体的には、制御部42は、図示しないが、テンプレート化された被検体の組織に基づく診断用画像情報を格納しているデータベースを有している。制御部42は、実時間(現在)に更新される断層画像をデータベース中に格納されているテンプレート化された診断用画像情報と照合し、照合結果に基づいて、組織形状に合わせて計測点を設置する。例えば、組織形状(心臓の内腔)に沿って計測点が複数設置される。

(S103)実時間(現在)に更新される断層画像70上で追跡される計測点を用いて、計測部36は、最も新しい第1の特徴波形と、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって設定される心拍周期における、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率等の心臓計測値を計測する。

(S104)計測部36は、新たに特徴波形を検出する毎に更新される心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率の心臓計測値を計測し、心臓計測値80が更新される。

(S105)操作者は、心臓計測値の計測を終了するか否かを選択する。計測を継続する場合、S104に戻り計測を続ける。計測を終了する場合、動作が終了する。

以上、実施例1は、被検体の断層画像を構成する断層画像構成部と、前記断層画像に基づいて心臓計測値を計測する計測部と、前記断層画像と前記心臓計測値とを表示する画像表示部と、を備えた医用画像診断装置であって、前記被検体の心電波形の形状から特徴波形を検出する特徴波形検出部と、前記特徴波形検出部で検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定する心拍周期設定部と、を備え、前記計測部は、前記断層画像と前記特徴波形と前記心拍周期に基づいて心臓計測値を計測するので、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、実施例1は、被検体の断層画像を構成するステップと、前記被検体の心電波形の形状から特徴波形を検出するステップと、前記検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定するステップと、前記断層画像と前記特徴波形と前記心拍周期に基づいて心臓計測値を計測するステップと、前記断層画像と前記心臓計測値とを表示するステップと、を含んでいるので、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する心臓計測値表示方法を提供することができる。

また、前記計測部は、前記心拍周期設定部で設定された前記心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓計測値又は循環器機能を示す指標値を計測しても、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、前記心拍周期設定部における基準時は、実時間(現在)であっても、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、前記特徴波形は、前記心電波形のR波、P波、Q波、S波、T波のいずれか1つであっても、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、前記画像表示部に表示されている断層画像に複数の計測点を設定する操作部を備え、前記計測部は、設定された複数の計測点に基づいて、心臓の面積、心臓の体積、心臓の駆出率の少なくとも1つの心臓計測値を計測しても、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、前記特徴波形検出部が新たな特徴波形を検出する毎に、前記心拍周期設定部は、新たに検出される第1の特徴波形と、前記第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって心拍周期を設定しても、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、前記計測部は、前記特徴波形検出部が新たな特徴波形を検出する毎に更新される心拍周期の拡張末期及び収縮末期における心臓計測値を計測しても、順次更新される心拍周期毎に心臓計測値を更新して計測する医用画像診断装置を提供することができる。

また、実施例1によれば、被検体10の断層画像を構成する断層画像構成部22と、断層画像構成部22によって構成された断層画像を表示する画像表示部26と、画像表示部26に表示された断層画像に基づいて心臓計測値を計測する計測部36とを備える医用画像診断装置において、被検体10から検出された心電波形を解析し、心電波形の形状から特徴波形を検出する特徴波形検出部30と、特徴波形検出部30で検出された特徴波形に基づいて、最も新しい第1の特徴波形と、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定する心拍周期設定部34とを備え、計測部36は心拍周期における心臓計測値を計測し、画像表示部26は心臓計測値を表示する。よって、実時間(現在)に更新される断層画像について心拍周期毎に心臓計測値を計測し、実時間(現在)に更新される断層画像とともに心臓計測値を更新させることができる。

なお、実施例1では、心拍周期設定部34は、特徴波形検出部32で検出された特徴波形であるR波に基づいて、最も新しいR波54とR波54に連続するR波56で挟まれる心拍周期Aである1周期を設定したが、複数周期を設定してもよい。心拍周期設定部34は、例えば、最も新しいR波54と3番目に新しいR波であるR波58で挟まれる心拍2周期を設定することもできる。

ここで実施例2について図5、6を用いて説明する。実施例1と異なる点は、計測部36は、心拍周期の拡張末期毎又は心拍周期の収縮末期毎に心臓計測値を計測する点である。

図5は、心拍周期の拡張末期(R波の時刻)の状態であり、表示時相マーク52がR波54に到達した状態である。心拍周期の拡張末期(R波の時刻)に到達した時、表示時相マーク52がR波54に到達した時、計測部36は、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さの心臓計測値80を計測する。画像表示部26は、心拍周期の拡張末期毎に更新される心臓計測値80を表示する。

図6は、心拍周期の収縮末期(心臓が最小体積の時、R波の時刻から所定時間(T1)後)の状態である。心拍周期の収縮末期に到達した時、計測部36は、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さの心臓計測値80を計測する。画像表示部26は、心拍周期の収縮末期毎に更新される心臓計測値80を表示する。そして、計測部36は、心拍周期の拡張末期毎に得られる心臓の体積と心拍周期の収縮末期毎に得られる心臓の体積と基づいて駆出率を心拍周期の収縮末期毎に演算して更新する。

よって、前記計測部は、前記心拍周期の拡張末期毎又は前記心拍周期の収縮末期毎に心臓計測値を計測するので、操作者は心拍周期の拡張末期毎又は心拍周期の収縮末期毎に心臓計測値を実時間(現在)に確認することができる。

ここで実施例3について図7を用いて説明する。実施例1、2と異なる点は、計測部36で計測された駆出率が閾値以下である場合、画像表示部26は、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マークを表示する点である。

駆出率は心臓の収縮機能を示す評価値であり、一般に心不全では駆出率が40%以下になるとされている。本実施例における閾値は例えば40％と制御部42において設定されている。

ここでは、R波56とR波58で挟まれる心拍周期における駆出率が閾値以下になったとする。計測部36で計測された駆出率が閾値以下になった場合、制御部42は、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を認識できるように、図7(a)に示されるように、画像表示部26に閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マーク62を表示させる。心電波形マーク62は、心電波形50上に心電波形50と異なる線種(太い線、破線等)で示されたり、心電波形50上に心電波形50と異なる色(赤色、青色等)で示されたりする。

駆出率は病状によって異なる。操作者は観察したい病状に合わせて操作部40で制御部42に設定されている閾値を変更することができる。よって、操作者は病状に合った心拍周期を識別することができる。

また、操作者は、操作部40のフリーズボタンを押すことにより、制御部42によって画像表示部26に表示されている断層画像70をフリーズさせる。そして、操作者は、操作部40のトラックボールを回転させることによって、表示時相マーク52を任意に移動させることができる。フリーズボタンが押されると、断層画像70は実時間(現在)に更新されなくなる。任意に移動された表示時相マーク52が通過した時に取得された断層画像70が画像表示部26に表示される。

そして、操作者は、心電波形マーク62を参考にして、図7(b)に示されるように、表示時相マーク52を閾値以下の駆出率が存在する心拍周期内に移動させて設定すれば、心不全の可能性がある断層画像70を画像表示部26に表示させることができる。よって、操作者は心不全の可能性がある断層画像70を詳細に観察することができる。

また、画像表示部26は、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期における断層画像70を動画像のループ再生することができる。具体的には、画像表示部26は、R波56とR波58で挟まれる心拍周期内で表示時相マーク52を移動させ、断層画像70を動画像のループ再生を行う。

よって、前記計測部で計測された、心臓の駆出率を示す駆出率が閾値以下である場合、画像表示部26は、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マークを表示するので、操作者は心不全の可能性がある断層画像70を動画像で詳細に観察することができる。

ここで実施例4について図8を用いて説明する。実施例1〜3と異なる点は、画像表示部26は異なる断面の断層画像における心臓計測値を表示する点である。

心尖部四腔像(A4C)の心臓計測値82は予め計測されており、図示しない記憶部に心尖部四腔像(A4C)のRF信号フレームデータ又は断層画像データとともに記憶されている。記憶部から心臓計測値82を読み出すことにより、画像表示部26は心尖部四腔像(A4C)の心臓計測値82を表示させることができる。

画像表示部26に表示されている断層画像70は心尖部二腔像(A2C)である。計測部36は、実時間(現在)に更新される心尖部二腔像(A2C)の断層画像70について、最も新しい第1の特徴波形と、第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって設定される心拍周期における、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率等の心臓計測値の計測を行なう。断層画像70とともに心臓計測値80が更新されて画像表示部26に表示される。

このように、心尖部二腔像(A2C)の心臓計測値80と心尖部四腔像(A4C)の心臓計測値82を画像表示部26に表示させることができる。

よって、画像表示部26は、異なる断面の前記断層画像における前記心臓計測値を表示する異なる断面の断層画像における心臓計測値80、82を表示することにより、操作者は精度が高い診断を行なうことができる。

また、図示はしないが、記憶部に記憶されているRF信号フレームデータ又は断層画像データを読み出して、心尖部四腔像(A4C)の断層画像を心尖部二腔像(A2C)の断層画像70とともに画像表示部26に表示させることもできる。心尖部四腔像(A4C)の断層画像を表示させる際、心尖部四腔像(A4C)で取得される特徴波形と心尖部二腔像(A2C)で取得される特徴波形を一致させることにより、心尖部二腔像(A2C)の断層画像70の心拍周期に合わせて表示させることもできる。

また、計測部36は、記憶部から読み出された心尖部四腔像(A4C)の断層画像を用いて、心臓の面積、心臓の体積、2つの計測点間の長さ、駆出率等の心臓計測値の計測を行ない、心臓計測値82を画像表示部26に表示させることもできる。

10 被検体、12 超音波探触子、14 送信部、16 受信部、18 超音波送受信制御部、20 整相加算部、22 断層画像構成部、24 白黒スキャンコンバータ、26 画像表示部、30 心電波形検出部、32 特徴波形検出部、34 心拍周期設定部、36 計測部、40 操作部、42 制御部

Claims

被検体の断層画像を構成する断層画像構成部と、
前記断層画像に基づいて心臓計測値を計測する計測部と、
前記断層画像と前記心臓計測値とを表示する画像表示部と、を備えた医用画像診断装置であって、
前記被検体の心電波形の形状から特徴波形を検出する特徴波形検出部と、
前記特徴波形検出部で検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、前記第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形と
によって設定される心拍周期を設定する心拍周期設定部と、を備え、
前記計測部は、前記断層画像と前記特徴波形と前記心拍周期に基づいて心臓計測値を計測し、
前記計測部で計測された心臓の駆出率を示す駆出率が閾値以下である場合、前記画像表示部は、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マークを表示することを特徴とする医用画像診断装置。
前記計測部は、前記心拍周期設定部で設定された前記心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓計測値又は循環器機能を示す指標値を計測することを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
前記心拍周期設定部における基準時は、実時間(現在)であることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
前記特徴波形は、前記心電波形のR波、P波、Q波、S波、T波のいずれか1つであることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
前記画像表示部に表示されている断層画像に複数の計測点を設定する操作部を備え、前記計測部は、設定された複数の計測点に基づいて、心臓の面積、心臓の体積、心臓の駆出率の少なくとも1つの心臓計測値を計測することを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
前記特徴波形検出部が新たな特徴波形を検出する毎に、前記心拍周期設定部は、新たに検出される第1の特徴波形と、前記第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって心拍周期を設定することを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
前記計測部は、前記特徴波形検出部が新たな特徴波形を検出する毎に更新される心拍周期の拡張末期及び収縮末期における心臓計測値を計測することを特徴とする請求項6記載の医用画像診断装置。
前記計測部は、前記心拍周期の拡張末期毎又は前記心拍周期の収縮末期毎に心臓計測値を計測することを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
前記画像表示部は、異なる断面の前記断層画像における前記心臓計測値を表示する請求項1記載の医用画像診断装置。
被検体の断層画像を構成するステップと、
前記被検体の心電波形の形状から特徴波形を検出するステップと、
前記検出された特徴波形のうちの基準時と最も時間差が小さい特徴波形を第1の特徴波形とし、前記第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形と第1の特徴波形とによって設定される心拍周期を設定するステップと、
前記設定された心拍周期の拡張期及び収縮期における心臓計測値を計測するステップと、
前記断層画像と前記心臓計測値とを表示するステップと、
計測された前記心臓計測値のうちの心臓の駆出率を示す駆出率が閾値以下である場合、閾値以下の駆出率が存在する心拍周期を識別するための心電波形マークを心電波形上に表示するステップと、
を含むことを特徴とする心臓計測値表示方法。
前記計測するステップは、心拍周期の循環器機能を示す指標値を計測することを特徴とする請求項10記載の心臓計測値表示方法。
前記基準時は、実時間(現在)であることを特徴とする請求項10記載の心臓計測値表示方法。
前記断層画像に複数の計測点を設定するステップを含み、前記計測するステップは、設定された複数の計測点に基づいて、心臓の面積、心臓の体積、心臓の駆出率の少なくとも1つの心臓計測値を計測することを特徴とする請求項10記載の心臓計測値表示方法。
前記特徴波形を検出するステップが新たな特徴波形を検出する毎に、前記心拍周期を設定するステップは、新たに検出される第1の特徴波形と、前記第1の特徴波形に連続する第2の特徴波形とによって心拍周期を設定することを特徴とする請求項10記載の心臓計測値表示方法。