JP7106096B2

JP7106096B2 - Cardiac function analysis device, analysis method, program and recording medium

Info

Publication number: JP7106096B2
Application number: JP2018102429A
Authority: JP
Inventors: 隆英伊藤; 正明星賀
Original assignee: Educational Foundation of Osaka Medical and Pharmaceutical University
Current assignee: Educational Foundation of Osaka Medical and Pharmaceutical University
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: JP2019205633A

Description

本発明は、被験者の心室の機能を手軽に解析する心機能解析装置、解析方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a cardiac function analysis device, an analysis method, and a program for easily analyzing the ventricular function of a subject.

超音波エコーの検査装置は、大学病院等の大規模な総合病院から比較的小規模なクリニックを含む様々な医療機関において、多くの診察室に配置されており、医師は患者の心臓を診察する際に手軽に利用している。また。このような医師の診察を補助するために、コンピュータを用いて被験者の心臓の機能を分析または解析する様々な技術が提案されている。 Ultrasound echo examination devices are installed in many examination rooms in various medical institutions, from large general hospitals such as university hospitals to relatively small clinics, where doctors examine the heart of patients. I use it easily. Also. Various techniques have been proposed to analyze the function of the heart of a subject using a computer in order to assist such medical examination by a doctor.

例えば特許文献１には、心機能の診断に有用な心機能表示システムが開示されている。特許文献１に記載のシステムによると、超音波エコー検査等のイメージング検査により得られる被験者の心臓の動画像に基づいて、心臓の機能を解析し解析結果を表示することができる。 For example, Patent Literature 1 discloses a cardiac function display system useful for diagnosing cardiac function. According to the system described in Patent Literature 1, the function of the heart can be analyzed based on a moving image of the heart of the subject obtained by an imaging examination such as an ultrasonic echo examination, and the analysis result can be displayed.

特許文献１のシステムでは、心臓の動画像に対してスペックルトラッキング法を適用することにより、被験者の心臓の機能を解析している。スペックルトラッキング法では、超音波エコー信号に由来する類似したスペックル（斑点状の模様）パターンをフレーム毎に追跡することにより、拡張および収縮を繰り返す心筋の伸長または短縮の程度（以下、心筋のストレイン値と呼ぶ）を算出している。 The system of Patent Document 1 analyzes the function of the subject's heart by applying the speckle tracking method to moving images of the heart. In the speckle tracking method, similar speckle (spotted pattern) patterns derived from ultrasound echo signals are tracked frame by frame to measure the degree of elongation or shortening of the myocardium, which repeats dilation and contraction (hereinafter referred to as myocardial muscle contraction). strain value) is calculated.

特許文献２には、心臓活動を分析するための、及び、心臓関連の異常を診断及び治療するためのシステムであり、このような活動に有用な心臓関連情報を表示するシステムが開示されている。 US Pat. No. 6,200,000 discloses a system for analyzing cardiac activity and for diagnosing and treating cardiac-related abnormalities, the system displaying cardiac-related information useful for such activity. .

特開２００９－７８１３８号公報JP 2009-78138 A 特表２０１７－５１４５５３号公報Japanese Patent Publication No. 2017-514553

近年では、医療機関においてもスマートフォンやタブレット端末等の情報処理端末が積極的に導入されており、情報通信技術（ICT: Information and Communication Technology）を活用した診療の効率化が進められている。患者を目の前にした診察の現場においては、医師の一人一人がそのような情報処理端末を携帯して活用することにより、高度な診療を迅速に患者に提供することが求められつつある。 In recent years, information processing terminals such as smart phones and tablet terminals have been actively introduced in medical institutions, and the efficiency of medical care using ICT (Information and Communication Technology) has been promoted. At the site of medical examination in front of a patient, each doctor is required to carry and use such an information processing terminal to quickly provide advanced medical care to the patient.

特許文献１に記載されているスペックルトラッキング法では、スペックルの追跡を行うデータ処理に多大な演算能力が必要とされ、解析には例えばワークステーション等の高性能な計算機が用いられている。特許文献２のシステムにおいても、心腔の幾何学モデルは１０００個を越える多数の三角形によりモデル化されている。従来の特許文献１および２のどちらの技術においても、データ処理には高性能な計算機が必要とされる。 In the speckle tracking method described in Patent Literature 1, a large amount of computing power is required for data processing for tracking speckles, and a high-performance computer such as a workstation is used for analysis. In the system of Patent Document 2 as well, the geometric model of the heart chamber is modeled by a large number of triangles exceeding 1000. Both of the conventional techniques of Patent Documents 1 and 2 require a high-performance computer for data processing.

しかしながら、クリニック等の比較的小規模な医療機関においては、超音波エコーの検査装置を診察室に既に導入していても、心臓の機能を解析するためだけの目的で、その目的に特化した高性能な計算機をさらに導入することは現実的ではない。診察室の床面積も限られており、専用の計算機を設置するスペースを診察室内に確保する余裕は無い。比較的大規模な病院であれば、病院内の例えばデータセンタ等に高性能な計算機が配置されているものの、医師が診察室において撮影した心臓の超音波エコー動画をさらに専門の解析処理にまわす必要があり、医師は各種の解析結果を即座に得ることはできていない。 However, in relatively small-scale medical institutions such as clinics, even if ultrasound echo examination equipment has already been introduced in the examination room, it is only for the purpose of analyzing the function of the heart. It is not realistic to introduce more high-performance computers. The floor space of the examination room is also limited, and there is no room to secure a space for installing a dedicated computer in the examination room. In relatively large-scale hospitals, although high-performance computers are installed in the hospital's data center, etc., the ultrasound echo video of the heart taken by the doctor in the examination room is sent to further specialized analysis processing. Physicians do not have immediate access to the results of various analyses.

医療機関の規模を問わず、多くの診察の現場においては診察室内に超音波エコーの検査装置が配置されており、医師は超音波エコーの検査装置を用いながら日々多くの患者を診察している。それにもかかわらず、医師は、目前の検査装置のモニターに表示されている心臓の超音波エコー動画に関する各種の解析情報を手軽に得ることはできていない。したがって、診察室において医師が患者を診察する際に、心臓の超音波エコー動画を医師が参照しながらより手軽に心臓の機能を解析することが求められている。 Regardless of the size of the medical institution, many medical examination sites have ultrasonic echo inspection equipment in the examination room, and doctors examine many patients every day using the ultrasonic echo examination equipment. . In spite of this, the doctor cannot easily obtain various kinds of analysis information on the cardiac ultrasonic echo moving image displayed on the monitor of the inspection device in front of him. Therefore, when a doctor examines a patient in a doctor's office, there is a need for the doctor to more easily analyze the function of the heart while referring to an ultrasonic echo video of the heart.

本発明は、被験者の心室の機能を手軽に解析する心機能解析装置、解析方法、およびプログラムを提供する。 The present invention provides a cardiac function analysis device, an analysis method, and a program for easily analyzing the ventricular function of a subject.

本発明は、例えば以下に示す態様を含む。 The present invention includes, for example, the following aspects.

（項１）
拡張および収縮する被験者の心室の断面を撮影した動画像を取得する動画像取得手段と、
複数の線分で外縁が画定される多角形のモデルを、前記動画像に含まれている前記心室の断面の画像にあてはめて、前記心室を構成する複数の心筋のそれぞれと、前記複数の線分のそれぞれとを対応付ける心筋モデル化手段と、
前記線分の時間的に連続した変化に基づいて、前記心室の機能を解析する心機能解析手段と、
を備える、解析装置。
（項２）
前記動画像取得手段は、前記被験者の左心室短軸像を撮影した動画像を取得する、項１に記載の解析装置。
（項３）
前記心筋モデル化手段は、６つの線分で外縁が画定される六角形のモデルを、前記動画像に含まれている前記心室の断面の画像にあてはめる、項１または２に記載の解析装置。
（項４）
前記心機能解析手段は、前記線分の長さの変化率を算出する、項１から３のいずれかに記載の解析装置。
（項５）
前記心機能解析手段は、前記心室の内径短縮率を算出する、項１から４のいずれかに記載の解析装置。
（項６）
前記心機能解析手段は、前記心室の駆出率を算出する、項１から５のいずれかに記載の解析装置。
（項７）
前記心室の機能の解析結果を表示する心機能表示手段をさらに備える、項１から６のいずれかに記載の解析装置。
（項８）
前記心機能表示手段は、前記線分の長さの変化を示す複数の波形を、各波形の時間軸を同期させて表示する、項７に記載の解析装置。
（項９）
前記心機能解析手段は、複数の前記線分のそれぞれについて、前記線分の短縮開始から短縮終了までの時間または前記線分の伸長開始から伸長終了までの時間を算出し、
前記心機能表示手段は、前記線分の短縮開始から短縮終了までの時間の長さまたは前記線分の伸長開始から伸長終了までの時間の長さを示すベクトルを、各ベクトルの始点をあわせて放射状に表示する、項８に記載の解析装置。
（項１０）
前記心機能表示手段は、前記心室の機能の解析結果を、前記被験者の心電図の波形と共に表示する、項７から９のいずれかに記載の解析装置。
（項１１）
前記モデルの外縁を画定する前記線分を、前記心室の断面の画像内に含まれている前記心筋に対応する画像の領域と対応させて識別可能に表示するモデル表示手段をさらに備える、項１から１０のいずれかに記載の解析装置。
（項１２）
前記心筋モデル化手段は、画像認識のアルゴリズムに基づいて、時間的に連続した前記心室の断面の一連の画像に、前記モデルを時間的に連続的にあてはめる、項１から１１のいずれかに記載の解析装置。
（項１３）
前記心筋モデル化手段は、時間的に連続した前記心室の断面の一連の画像内のそれぞれにおいて、前記心筋に対応する画像の領域を追跡する、項１２に記載の解析装置。
（項１４）
拡張および収縮する被験者の心室の断面を撮影した動画像を取得する動画像取得ステップと、
複数の線分で外縁が画定される多角形のモデルを、前記動画像に含まれている前記心室の断面の画像にあてはめて、前記心室を構成する複数の心筋のそれぞれと、前記モデルの外縁を画定する前記複数の線分のそれぞれとを対応付ける心筋モデル化ステップと、
前記線分の時間的に連続した変化に基づいて、前記心室の機能を解析する心機能解析ステップと、
を含む、解析方法。
（項１５）
項１から１３のいずれかに記載の解析装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
（項１６）
項１５に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。 (Section 1)
a moving image acquisition means for acquiring a moving image obtained by capturing a cross section of the subject's ventricle expanding and contracting;
A polygonal model whose outer edge is defined by a plurality of line segments is fitted to a cross-sectional image of the ventricle included in the moving image, and the plurality of myocardiums constituting the ventricle and the plurality of lines are fitted. myocardial modeling means for associating with each of the minutes;
cardiac function analysis means for analyzing the function of the ventricle based on temporally continuous changes in the line segments;
An analysis device comprising:
(Section 2)
Item 2. The analysis device according to Item 1, wherein the moving image acquisition means acquires a moving image obtained by capturing a left ventricular short-axis image of the subject.
(Section 3)
Item 3. The analysis apparatus according to item 1 or 2, wherein the myocardial modeling means applies a hexagonal model whose outer edge is defined by six line segments to the cross-sectional image of the ventricle included in the moving image.
(Section 4)
Item 4. The analysis apparatus according to any one of Items 1 to 3, wherein the cardiac function analysis means calculates a rate of change in the length of the line segment.
(Section 5)
Item 5. The analysis device according to any one of Items 1 to 4, wherein the cardiac function analysis means calculates a shortening rate of the inner diameter of the ventricle.
(Section 6)
Item 6. The analysis device according to any one of Items 1 to 5, wherein the cardiac function analysis means calculates the ejection fraction of the ventricle.
(Section 7)
Item 7. The analysis apparatus according to any one of Items 1 to 6, further comprising cardiac function display means for displaying analysis results of the function of the ventricle.
(Section 8)
Item 8. The analysis apparatus according to item 7, wherein the cardiac function display means displays a plurality of waveforms showing changes in the length of the line segment in synchronization with the time axis of each waveform.
(Section 9)
The cardiac function analysis means calculates, for each of the plurality of line segments, the time from the start of shortening of the line segment to the end of shortening or the time from the start of elongation of the line segment to the end of elongation;
The cardiac function display means displays a vector indicating the length of time from the start of shortening of the line segment to the end of shortening or the length of time from the start of elongation of the line segment to the end of elongation of the line segment by combining the starting point of each vector. Item 9. The analysis device according to Item 8, which displays radially.
(Section 10)
10. The analyzer according to any one of Items 7 to 9, wherein the cardiac function display means displays the analysis result of the function of the ventricle together with the waveform of the electrocardiogram of the subject.
(Item 11)
Item 1, further comprising model display means for identifiably displaying the line segment defining the outer edge of the model in correspondence with the region of the image corresponding to the myocardium included in the cross-sectional image of the ventricle. 11. The analysis device according to any one of 10 to 10.
(Item 12)
12. The method according to any one of items 1 to 11, wherein the myocardial modeling means temporally continuously fits the model to a series of temporally continuous cross-sectional images of the ventricle based on an image recognition algorithm. analysis equipment.
(Item 13)
Item 13. The analysis apparatus according to Item 12, wherein the myocardial modeling means tracks an image region corresponding to the myocardium in each of a series of temporally continuous cross-sectional images of the ventricle.
(Item 14)
a moving image acquiring step of acquiring a moving image of a cross section of the subject's ventricle expanding and contracting;
A polygonal model whose outer edge is defined by a plurality of line segments is fitted to an image of the cross section of the ventricle included in the moving image, and each of the plurality of myocardium constituting the ventricle and the outer edge of the model. a myocardial modeling step of associating each of the plurality of line segments defining
a cardiac function analysis step of analyzing the function of the ventricle based on temporally continuous changes in the line segments;
Analysis method, including
(Item 15)
A program for causing a computer to function as each means of the analysis device according to any one of Items 1 to 13.
(Item 16)
Item 16. A computer-readable recording medium recording the program according to item 15.

本発明によると、被験者の心室の機能を手軽に解析する心機能解析装置、解析方法、およびプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a cardiac function analysis device, an analysis method, and a program for easily analyzing the ventricular function of a subject.

超音波エコー検査により得られる左心室短軸像である。It is a left ventricular short-axis image obtained by ultrasonic echography. 本発明の一実施形態に係る多角形のモデルと心室を構成する心筋とを模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a polygonal model and a myocardium forming a ventricle according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る心機能解析装置が使用される際の態様を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a mode when a cardiac function analysis device according to an embodiment of the present invention is used; 本発明の一実施形態に係る心機能解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the hardware configuration of a cardiac function analysis device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る演算装置の機能を説明するためのブロック図である。3 is a block diagram for explaining functions of an arithmetic device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る演算装置が行うデータ処理の全体的な手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an overall procedure of data processing performed by an arithmetic device according to an embodiment of the present invention; あてはめられた多角形のモデルを表示する際の画面イメージの一例である。It is an example of a screen image when displaying a fitted polygonal model. 図６に示す心室機能解析処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart showing the procedure of the ventricular function analysis process shown in FIG. 6; FIG. 本発明の一実施形態に係る多角形のモデルの外縁と心室を構成する心筋とを模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the outer edge of a polygonal model and the myocardium forming the ventricle according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る多角形のモデルの向かい合う頂点間を結ぶ線分と心室を構成する心筋とを模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing line segments connecting the facing vertices of a polygonal model and the myocardium forming the ventricle according to one embodiment of the present invention. 心室の動きとモデルを構成する線分の長さの変化との関係を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the motion of the ventricle and the change in the length of line segments forming the model; モデルを構成する線分の長さの変化を示す波形を、心室を構成する６つの心筋のそれぞれについて模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing waveforms showing changes in the length of line segments forming a model for each of six myocardium forming a ventricle; 図６に示す解析結果表示処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of analysis result display processing shown in FIG. 6; FIG. 解析結果を波形にて表示する場合の画面イメージの一例である。It is an example of a screen image when an analysis result is displayed as a waveform. 解析結果をベクトルにて表示する場合の表示態様の一例である。It is an example of a display mode when an analysis result is displayed as a vector. 本発明の心機能解析方法と従来法との比較結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing comparison results between the cardiac function analysis method of the present invention and a conventional method; 本発明の心機能解析方法と従来法との比較結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing comparison results between the cardiac function analysis method of the present invention and a conventional method;

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明および図面において、同じ符号は同じまたは類似の構成要素を示すこととし、よって、同じまたは類似の構成要素に関する重複した説明を省略する。 Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and drawings, the same reference numerals denote the same or similar components, and redundant description of the same or similar components will be omitted.

［発明の概要］
以下に説明する本発明の一実施形態では、拡張および収縮する被験者の心室の断面を撮影した動画像を取得し、取得した心室の動画像に基づいて、心室の機能を解析する。 [Summary of Invention]
In one embodiment of the present invention described below, a moving image of a section of the ventricle of a subject expanding and contracting is acquired, and the function of the ventricle is analyzed based on the acquired moving image of the ventricle.

解析対象とする被験者の心室の動画像は、超音波エコー検査、ＣＴ検査、およびＭＲＩ検査等の種々の心臓イメージング検査により取得される。本実施形態では、診察室での利用の手軽さから、超音波エコー検査により得られる超音波エコー動画を取得して解析する。 A moving image of the ventricle of a subject to be analyzed is acquired by various cardiac imaging examinations such as ultrasound echo examination, CT examination, and MRI examination. In the present embodiment, an ultrasonic echo moving image obtained by an ultrasonic echo examination is acquired and analyzed for ease of use in an examination room.

解析対象とする心室は、右心室または左心室であり、左心室が好ましい。対象とする心室の断面を撮影する方向は、心室の長軸像または短軸像であり、短軸像が好ましい。心室の短軸像とは、心臓の心室を、直立する被験者から見て水平方向に切断した形で示される画像である。本実施形態では、被験者の左心室短軸像を撮影した動画を取得して解析する。 The ventricle to be analyzed is the right ventricle or the left ventricle, preferably the left ventricle. The direction in which the section of the target ventricle is imaged is the long-axis image or the short-axis image of the ventricle, and the short-axis image is preferable. A short-axis view of the ventricle is an image showing the ventricle of the heart in a horizontal cut as viewed from an upright subject. In the present embodiment, a moving image obtained by capturing a left ventricular short-axis image of a subject is acquired and analyzed.

解析する心室の機能は、心室を構成する心筋の伸長または短縮の程度を意味する心筋のストレイン値や、心室の内径短縮率および心室の駆出率である。本実施形態では、左心室を解析対象とし、心室の内径短縮率および心室の駆出率として、左室内径短縮率（LVFS: left ventricular fractional shortening）および左室駆出率（LVEF: left ventricular ejection fraction）を算出する。算出した心筋のストレイン値は、モデルを構成する線分の長さの変化を示す波形として、視覚的に表示される。被験者の心室における異常の有無は、表示される波形の形状を通じて視覚的に把握される。算出した心室の内径短縮率および心室の駆出率も表示される。 The functions of the ventricle to be analyzed are the myocardial strain value, which means the degree of elongation or shortening of the myocardium constituting the ventricle, the shortening rate of the inner diameter of the ventricle, and the ejection fraction of the ventricle. In the present embodiment, the left ventricle is the object of analysis, and left ventricular fractional shortening (LVFS) and left ventricular ejection fraction (LVEF) are used as the ventricular inner diameter shortening rate and the ventricular ejection fraction. fraction). The calculated myocardial strain value is visually displayed as a waveform showing changes in the length of line segments that form the model. The presence or absence of abnormality in the ventricle of the subject can be visually grasped through the shape of the displayed waveform. The calculated ventricular diameter shortening fraction and ventricular ejection fraction are also displayed.

心室の機能の解析は、心室を構成する心筋をモデル化することにより行う。心筋のモデル化に用いるモデルは、複数の線分で外縁が画定される多角形のモデルである。本実施形態では、６つの線分で外縁が画定される六角形のモデルをモデル化に用いる。モデル化は、多角形のモデルを、心室の動画像に含まれている心室の断面の画像にあてはめることにより行う。本発明において行う心筋のモデル化では、従来のスペックルトラッキング法の開発のベースとなっていた、各心筋の運動メカニクスはある程度無視している。 Analysis of ventricular function is performed by modeling the myocardium that constitutes the ventricle. The model used to model the myocardium is a polygonal model whose perimeter is defined by a plurality of line segments. In this embodiment, a hexagonal model whose outer edge is defined by six line segments is used for modeling. Modeling is performed by fitting a polygonal model to a cross-sectional image of the ventricle included in the moving image of the ventricle. The myocardial modeling performed in the present invention ignores to some extent the motion mechanics of each myocardium, which has been the basis for the development of conventional speckle tracking methods.

図１は、超音波エコー検査により得られる左心室短軸像である。（ａ）は左心室の拡張期の像であり、（ｂ）は左心室の収縮期の像である。 FIG. 1 is a left ventricular short-axis image obtained by echocardiography. (a) is an image of the left ventricle during diastole, and (b) is an image of the left ventricle during systole.

図中、符号３を付して示す領域は左心室の断面であり、符号４を付して示す領域は右心室の断面である。符号５１を付して示す線分は、本発明において導入する後述する多角形のモデル５を構成する複数の線分のうちの一つである。線分５１は、図示する左心室短軸像において、左心室３の前壁３１の画像の領域に対応している。 In the figure, the area indicated by reference numeral 3 is the cross section of the left ventricle, and the area indicated by reference numeral 4 is the cross section of the right ventricle. A line segment indicated by reference numeral 51 is one of a plurality of line segments that constitute a polygonal model 5 introduced in the present invention and described later. A line segment 51 corresponds to the area of the image of the anterior wall 31 of the left ventricle 3 in the left ventricle short-axis image shown.

時間ｔ_０において拡張期にある線分５１の長さをＬ_０とし、時間ｔ_１において収縮期にある線分５１の長さをＬ_１とすると、線分５１に対応する心筋である、左心室３の前壁３１のストレイン値ＳＳ（segmental strain）は、（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０で算出することができる。 _Let _L0 be the length of the line segment 51 in diastole at time _t0 , and _L1 be the length of the line segment 51 in systole at time t1. The strain value SS (segmental strain) of the front wall 31 of the ventricle 3 can be calculated by (L ₁ -L ₀ )/L ₀ .

図２は、本発明の一実施形態に係る多角形のモデルと心室を構成する心筋とを模式的に示す図である。（ａ）は、左心室の拡張期におけるモデルおよび心筋を示し、（ｂ）は左心室の収縮期におけるモデルおよび心筋を示す。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a polygonal model and myocardium forming a ventricle according to an embodiment of the present invention. (a) shows the model and myocardium in diastole of the left ventricle, and (b) shows the model and myocardium in systole of the left ventricle.

図２に示すように、左心室短軸像の視点から見ると、左心室３は、前壁３１と、側壁３２と、後壁３３と、下壁３４と、中隔３５と、前壁中隔３６とを含む６つの心筋で構成されている。本実施形態では、６つの線分で外縁が画定される六角形のモデル５を心筋のモデル化に用いる。六角形のモデル５は、外縁が６つの線分５１～５６で画定されている。後述する心筋のモデル化処理により、六角形のモデル５を構成する６つの線分５１～５６のそれぞれと、左心室３を構成する６つの心筋３１～３６のそれぞれとが対応付けられる。３つの線分５７～５９は、六角形のモデル５の向かい合う頂点間を結ぶ線分であり、６つの線分５１～５６が６つの心筋３１～３６に対応付けられることにより長さが決定される線分である。 As shown in FIG. 2, when viewed from the left ventricular short-axis view, the left ventricle 3 consists of an anterior wall 31, a lateral wall 32, a posterior wall 33, an inferior wall 34, a septum 35, and an anterior middle wall. It is composed of six myocardium, including the septum 36 . In this embodiment, a hexagonal model 5 whose outer edge is defined by six line segments is used for modeling the myocardium. The hexagonal model 5 has an outer edge defined by six line segments 51-56. Six line segments 51 to 56 forming the hexagonal model 5 and six myocardium 31 to 36 forming the left ventricle 3 are associated with each other by a myocardial modeling process to be described later. The three line segments 57-59 are line segments connecting the facing vertices of the hexagonal model 5, and the lengths are determined by associating the six line segments 51-56 with the six myocardiums 31-36. is a line segment

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、時間的に連続した心室の断面の一連の画像に、六角形のモデル５を時間的に連続的にあてはめることにより、６つの線分５１～５６のそれぞれの長さは時間的に連続して変化する。本実施形態では、これら線分５１～５６の時間的に連続した変化に基づいて、心室の各種の機能を解析する。このように、本発明において行う心筋のモデル化では、従来のスペックルトラッキング法の開発のベースとなっていた、各心筋の運動メカニクスはある程度無視している。 As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), six line segments 51 to The length of each of 56 changes continuously in time. In this embodiment, various functions of the ventricles are analyzed based on temporally continuous changes of these line segments 51-56. Thus, the myocardial modeling performed in the present invention ignores to some extent the motion mechanics of each myocardium, which has been the basis for the development of conventional speckle tracking methods.

［システム構成］
図３は、本発明の一実施形態に係る心機能解析装置が使用される際の態様を模式的に示す図である。以下では、心機能解析装置１を単に解析装置１とも記載し、超音波エコー検査装置９を単に検査装置９とも記載する。 [System configuration]
FIG. 3 is a diagram schematically showing how the cardiac function analysis device according to one embodiment of the present invention is used. In the following, the cardiac function analysis device 1 is also simply referred to as the analysis device 1, and the ultrasonic echo examination device 9 is also simply referred to as the examination device 9.

一実施形態に係る心機能解析装置１は、例えば超音波エコー検査装置９等のイメージング検査装置から被験者の心室の動画像を取得し、被験者の心室の機能を解析する。 A cardiac function analysis apparatus 1 according to one embodiment acquires a moving image of a subject's ventricle from an imaging inspection apparatus such as an ultrasonic echography apparatus 9, for example, and analyzes the function of the subject's ventricle.

解析装置１は、被験者の心室の動画像を種々の態様により取得する。本実施形態では、解析装置１は、検査装置９のモニタ９ｂ上にリアルタイムに表示されている被験者の心室の動画像を、解析装置１に接続されている動画撮影装置２を用いてリアルタイムに撮影することにより取得する。または、解析装置１は、有線の若しくは無線のネットワーク８、または例えばＵＳＢメモリ等の記録媒体７を介して、検査装置９から心室の動画像を取得してもよい。または、解析装置１は、検査装置９により予め取得されて記録されている心室の動画像を、例えば病院内のデータセンタに配置されているデータサーバ６から取得してもよい。 The analysis device 1 acquires moving images of the subject's ventricles in various ways. In this embodiment, the analysis device 1 captures, in real time, a moving image of the subject's ventricle displayed on the monitor 9b of the examination device 9 in real time using the moving image capturing device 2 connected to the analysis device 1. Obtained by Alternatively, the analysis device 1 may acquire a moving image of the ventricle from the examination device 9 via a wired or wireless network 8 or a recording medium 7 such as a USB memory. Alternatively, the analysis device 1 may acquire moving images of the ventricles previously acquired and recorded by the examination device 9 from, for example, the data server 6 arranged in the data center in the hospital.

解析装置１は、例えば汎用コンピュータや、スマートフォンまたはタブレット端末で構成されている。動画撮影装置２は、例えばＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の撮影素子を備える公知のビデオカメラで構成されている。本実施形態では、解析装置１と動画撮影装置２とを一体化して、例えばカメラ付きのスマートフォンやタブレット端末で解析装置１および動画撮影装置２を構成している。このようなカメラ付きのスマートフォンやタブレット端末には、医師が携帯しているものや診察室に備品として配置されているものを用いることができる。 The analysis device 1 is composed of, for example, a general-purpose computer, a smart phone, or a tablet terminal. The moving image photographing device 2 is composed of a known video camera equipped with a photographing device such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor. In the present embodiment, the analysis device 1 and the video shooting device 2 are integrated, and the analysis device 1 and the video shooting device 2 are configured by, for example, a camera-equipped smartphone or tablet terminal. As such a camera-equipped smartphone or tablet terminal, a device carried by a doctor or a device arranged as equipment in an examination room can be used.

超音波エコー検査装置９には、超音波プローブ９ａおよび付属のモニタ９ｂが備えられている。検査装置９は、超音波エコーによる被験者の心室の動画像を取得し、取得した超音波エコーによる動画像を付属のモニタ９ｂに表示する。検査装置９には、多くの診察室に配置されている公知の超音波エコー装置を用いることができる。 The ultrasonic echo inspection device 9 is equipped with an ultrasonic probe 9a and an attached monitor 9b. The examination apparatus 9 acquires a moving image of the subject's ventricle by ultrasonic echoes, and displays the acquired moving images by the ultrasonic echoes on an attached monitor 9b. As the inspection device 9, a known ultrasonic echo device installed in many examination rooms can be used.

なお、解析装置１は検査装置９に一体化して設けられてもよい。この場合、一体化された検査装置９および解析装置１間で直接的にデータ交換が可能となるため、動画撮影装置２は不要となる。本明細書において用いる用語「解析装置」は、このような超音波エコー検査装置９に一体化された解析装置も意味する。 Note that the analysis device 1 may be provided integrally with the inspection device 9 . In this case, since data can be directly exchanged between the integrated inspection device 9 and the analysis device 1, the moving image capturing device 2 becomes unnecessary. The term "analyzer" as used herein also means an analyzer integrated in such an ultrasound echo examination device 9 .

［ハードウェア構成］
図４は、本発明の一実施形態に係る心機能解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 [Hardware configuration]
FIG. 4 is a block diagram showing the hardware configuration of the cardiac function analysis device according to one embodiment of the present invention.

一実施形態に係る心機能解析装置１は、演算装置１０と、入力装置１６と、表示装置１７とを備える。入力装置１６は任意の構成である。本実施形態では、解析装置１は、動画撮影装置２と一体化されて例えばカメラ付きのスマートフォンで構成されている。解析装置１は、ネットワーク８を介して検査装置９またはデータサーバ６と接続することもできる。 A cardiac function analysis device 1 according to one embodiment includes an arithmetic device 10 , an input device 16 , and a display device 17 . Input device 16 is of any configuration. In the present embodiment, the analysis device 1 is integrated with the moving image capturing device 2 and configured by, for example, a camera-equipped smartphone. Analysis device 1 can also be connected to inspection device 9 or data server 6 via network 8 .

演算装置１０は、後述するデータ処理を行うＣＰＵ１１と、データ処理の作業領域に使用するメモリ１２と、処理データを記録する記録部１３と、各部の間でデータを伝送するバス１４と、外部機器とのデータの入出力を行うインタフェース部１５（以下、Ｉ／Ｆ部と記す）とを備えている。 The arithmetic unit 10 includes a CPU 11 that performs data processing, which will be described later, a memory 12 that is used as a work area for data processing, a recording unit 13 that records processed data, a bus 14 that transmits data between each unit, and an external device. and an interface section 15 (hereinafter referred to as I/F section) for inputting and outputting data from and to.

入力装置１６および表示装置１７は、演算装置１０に接続されている。例示的には、入力装置１６はキーボードまたはマウス等の入力装置であり、表示装置１７は液晶ディスプレイ等の表示装置である。本実施形態では、解析装置１はスマートフォンであり、入力装置１６および表示装置１７は、一体化されてタッチパネル式の表示装置として実現されている。 The input device 16 and the display device 17 are connected to the computing device 10 . Illustratively, the input device 16 is an input device such as a keyboard or mouse, and the display device 17 is a display device such as a liquid crystal display. In this embodiment, the analysis device 1 is a smart phone, and the input device 16 and the display device 17 are integrated and implemented as a touch panel display device.

演算装置１０は、以下の機能ブロック図およびフローチャートで説明する各ステップの処理を行うためのプログラムを、例えば実行形式（例えばプログラミング言語からコンパイラにより変換されて生成される）で記録部１３またはメモリ１２に予め記録しており、演算装置１０は、記録部１３に記録したプログラムを使用して処理を行う。または、プログラムは、例えばＵＳＢメモリやＤＶＤ－ＲＯＭ等の、コンピュータ読み取り可能であって非一時的な有形の記録媒体７から記録部１３またはメモリ１２にインストールされてもよいし、別所に配置されたデータサーバ６からネットワーク８を介して記録部１３またはメモリ１２にインストールされてもよい。 Arithmetic device 10 stores a program for performing processing of each step described in the following functional block diagrams and flowcharts, for example, in an executable format (for example, generated by converting from a programming language by a compiler) in recording unit 13 or memory 12. , and the computing device 10 performs processing using the program recorded in the recording unit 13 . Alternatively, the program may be installed in the recording unit 13 or the memory 12 from a computer-readable non-temporary tangible recording medium 7 such as a USB memory or a DVD-ROM, or may be installed in a separate location. It may be installed in the recording unit 13 or the memory 12 from the data server 6 via the network 8 .

以下の説明においては、特に断らない限り、演算装置１０が行う処理は、記録部１３またはメモリ１２に格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ１１が行う処理を意味する。ＣＰＵ１１はメモリ１２を作業領域として必要なデータ（処理途中の中間データ等）を一時記憶し、記録部１３に演算結果等の長期保存するデータを適宜記録する。 In the following description, processing performed by the arithmetic device 10 means processing performed by the CPU 11 based on a program stored in the recording unit 13 or the memory 12 unless otherwise specified. The CPU 11 temporarily stores necessary data (intermediate data during processing, etc.) using the memory 12 as a work area, and appropriately records data to be stored for a long time, such as calculation results, in the recording unit 13 .

［機能ブロックおよび処理手順］
図５は、本発明の一実施形態に係る演算装置の機能を説明するためのブロック図である。 [Functional block and processing procedure]
FIG. 5 is a block diagram for explaining functions of an arithmetic device according to an embodiment of the present invention.

演算装置１０は、動画像取得手段２１と、心筋モデル化手段２２と、モデル表示手段２３と、心機能解析手段２４と、心機能表示手段２５と、心電図取得手段２６とを備える。これらの機能ブロックは、プログラムを演算装置１０の記録部１３またはメモリ１２にインストールし、このプログラムをＣＰＵ１１が実行することにより実現される。 The computing device 10 includes moving image acquisition means 21 , myocardial modeling means 22 , model display means 23 , cardiac function analysis means 24 , cardiac function display means 25 , and electrocardiogram acquisition means 26 . These functional blocks are implemented by installing a program in the recording unit 13 or the memory 12 of the computing device 10 and executing the program by the CPU 11 .

図６は、本発明の一実施形態に係る演算装置が行うデータ処理の全体的な手順を示すフローチャートである。図６に示す各ステップの処理は、演算装置１０が備える各機能ブロックにより、すなわち演算装置１０によりそれぞれ実行される。 FIG. 6 is a flow chart showing the overall procedure of data processing performed by the arithmetic device according to one embodiment of the present invention. Processing of each step shown in FIG.

図６に示すステップＳ１において、動画像取得手段２１は、拡張および収縮する被験者の心室の断面を撮影した動画像を取得する。 In step S1 shown in FIG. 6, the moving image acquisition means 21 acquires a moving image of a section of the subject's ventricle expanding and contracting.

動画像取得手段２１は、被験者の左心室短軸像を撮影した動画像を取得する。本実施形態では、被験者の左心室短軸像は、診察室等に配置されている超音波エコー検査装置９を用いて、医師によりリアルタイムに撮影される。検査装置９のモニタ９ｂ上には左心室短軸像がリアルタイムに表示されており、医師および看護師等の医療従事者を含む解析装置１のユーザは、解析装置１に接続されている動画撮影装置２を用いて、検査装置９のモニタ９ｂをリアルタイムに撮影する。これにより、解析装置１は、被験者の左心室短軸像を撮影した動画像を取得する。 The moving image acquiring means 21 acquires a moving image obtained by photographing a subject's left ventricular short-axis image. In this embodiment, a left ventricular short-axis image of a subject is captured in real time by a doctor using an ultrasonic echographic examination apparatus 9 placed in an examination room or the like. A short-axis view of the left ventricle is displayed in real time on the monitor 9b of the examination device 9, and users of the analysis device 1, including medical personnel such as doctors and nurses, can capture moving images connected to the analysis device 1. Using the device 2, the monitor 9b of the inspection device 9 is photographed in real time. As a result, the analysis device 1 acquires a moving image of the subject's left ventricular short-axis image.

ステップＳ２において、心筋モデル化手段２２は、複数の線分で外縁が画定される多角形のモデルを、動画像に含まれている心室の断面の画像にあてはめて、心室を構成する複数の心筋のそれぞれと、複数の線分のそれぞれとを対応付ける。 In step S2, the myocardial modeling means 22 applies a polygonal model whose outer edge is defined by a plurality of line segments to a cross-sectional image of the ventricle contained in the moving image, and a plurality of myocardium forming the ventricle. are associated with each of the plurality of line segments.

本実施形態では、心筋モデル化手段２２は、図２に示す６つの線分５１～５６で外縁が画定される六角形のモデル５をモデル化に用いる。モデル化は、心筋モデル化手段２２が、六角形のモデル５を、左心室短軸像に含まれている心室３の断面の画像にあてはめることにより行う。 In this embodiment, the myocardial modeling means 22 uses a hexagonal model 5 whose outer edge is defined by six line segments 51 to 56 shown in FIG. 2 for modeling. Modeling is performed by the myocardial modeling means 22 by fitting the hexagonal model 5 to the cross-sectional image of the ventricle 3 included in the left ventricular short-axis image.

すなわち、モデル化は、画像認識のアルゴリズムに基づいて、時間的に連続した心室３の断面の一連の画像に、モデル５を時間的に連続的にあてはめることにより行う。より詳細には、モデル化は、時間的に連続した心室３の断面の一連の画像内のそれぞれにおいて、心室を構成する心筋３１～３６に対応する画像の領域を追跡することにより行う。このようなモデル化の際、モデル５を構成する線分５１～５６が成す角度は固定されていない。したがって、六角形のモデル５は、外縁の全体形状が六角形をなす範囲内でモデル５の全体形状を変化させながら、心室３を構成する６つの心筋３１～３６のそれぞれと、モデル５を構成する６つの線分５１～５６のそれぞれとが時間的に連続的に対応付けられる。画像認識のアルゴリズムは、所定の画像の領域を追跡する処理であり、好ましくはモーショントラッキングである。モーショントラッキングの技術は、動画像内の特定の被写体（画像）を自動的に追跡する機能である。例えば米国Adobe Systems 社のAfter Effects等の動画像処理ソフトウェアに実装されている。 That is, the modeling is performed by temporally continuously fitting the model 5 to a series of temporally continuous cross-sectional images of the ventricle 3 based on an image recognition algorithm. More specifically, the modeling is performed by tracing the regions of the images corresponding to the myocardium 31-36 that make up the ventricle in each of a series of temporally consecutive cross-sectional images of the ventricle 3. FIG. In such modeling, the angles formed by the line segments 51 to 56 forming the model 5 are not fixed. Therefore, the hexagonal model 5 constitutes the model 5 together with each of the six myocardiums 31 to 36 that make up the ventricle 3 while changing the overall shape of the model 5 within the range where the overall shape of the outer edge forms a hexagon. Each of the 6 line segments 51 to 56 is associated with each other continuously in time. The image recognition algorithm is the process of tracking regions of a given image, preferably motion tracking. Motion tracking technology is a function that automatically tracks a specific subject (image) in a moving image. For example, it is implemented in moving image processing software such as After Effects from Adobe Systems, Inc. in the United States.

ステップＳ３において、モデル表示手段２３は、モデル５の外縁を画定する線分５１～５６を、心室３の断面の画像内に含まれている心筋３１～３６に対応する画像の領域と対応させて識別可能に表示する。 In step S3, the model display means 23 associates the line segments 51 to 56 defining the outer edge of the model 5 with image regions corresponding to the myocardium 31 to 36 included in the cross-sectional image of the ventricle 3. be displayed in an identifiable manner.

図７は、あてはめられた多角形のモデルを表示する際の画面イメージの一例である。図７に示すように、心筋モデル化手段２２により心室の断面の画像にあてはめられた六角形のモデル５は、外縁の全体形状を時間的に連続的に変化させながら、超音波エコー動画の一連の画像に重ねて表示される。図７には、後述するステップＳ４２およびＳ４３において算出する、心室の内径短縮率９１および心室の駆出率９２もそれぞれ表示されている。 FIG. 7 is an example of a screen image when displaying a fitted polygonal model. As shown in FIG. 7, the hexagonal model 5 fitted to the cross-sectional image of the ventricle by the myocardial modeling means 22 changes the overall shape of the outer edge continuously over time, and a series of ultrasonic echo moving images is generated. is superimposed on the image of FIG. 7 also shows a ventricular inner diameter shortening rate 91 and a ventricular ejection fraction 92 calculated in steps S42 and S43, which will be described later.

図６に示すステップＳ４において、心機能解析手段２４は心室の機能を解析する処理を行う。心室の機能の解析は、線分の時間的に連続した変化に基づいて行う。 At step S4 shown in FIG. 6, the cardiac function analysis means 24 performs a process of analyzing the function of the ventricle. Analysis of ventricular function is performed based on temporally continuous changes in line segments.

図８は、図６に示す心室機能解析処理の手順を示すフローチャートである。なお、心室機能解析処理において、ステップＳ４４の処理は任意の処理とすることができる。図９は、本発明の一実施形態に係る多角形のモデルの外縁と心室を構成する心筋とを模式的に示す図である。図９において、（ａ）は時間ｔ_０におけるモデルおよび心筋を示し、（ｂ）は時間ｔ_１におけるモデルおよび心筋を示す。好ましくは、時間ｔ_０は拡張末期の時間であり、時間ｔ_１は収縮末期の時間である。 FIG. 8 is a flow chart showing the procedure of the ventricular function analysis process shown in FIG. In the ventricular function analysis process, the process of step S44 can be arbitrary. FIG. 9 is a diagram schematically showing the outer edge of a polygonal model and the myocardium forming the ventricle according to one embodiment of the present invention. In FIG. 9, ( _a ) shows the model and myocardium at time _t0 , and (b) shows the model and myocardium at time t1. Preferably, time _t0 is the time of end diastole and time _t1 is the time of end systole.

図８に示すステップＳ４１において、心機能解析手段２４は、線分の長さの変化率を算出する。 At step S41 shown in FIG. 8, the cardiac function analysis means 24 calculates the rate of change in the length of the line segment.

図９を参照しながら、一例として左心室３を構成する６つの心筋のうち前壁３１に着目して説明する。時間ｔ_０における線分５１の長さをＬ_０とし、時間ｔ_１における線分５１の長さをＬ_１とすると、線分５１に対応する心筋である、左心室３の前壁３１のストレイン値は、（Ｌ_１－Ｌ_０）／Ｌ_０で算出することができる。 As an example, the anterior wall 31 of the six myocardium forming the left ventricle 3 will be described with reference to FIG. _Assuming that the length of the line segment 51 at time _t0 is _L0 and the length of the line segment 51 at time t1 is L1, the strain of the anterior wall 31 of the left ventricle ₃ , which is the myocardium corresponding to the line segment 51, is The value can be calculated as (L ₁ -L ₀ )/L ₀ .

左心室３を構成する残りの５つの心筋である、側壁３２、後壁３３、下壁３４、中隔３５、および前壁中隔３６のそれぞれについても、前壁３１と同様に、ストレイン値を算出することができる。 As with the anterior wall 31, the strain values for each of the remaining five myocardium, the lateral wall 32, the posterior wall 33, the inferior wall 34, the septum 35, and the anterior septum 36, which constitute the left ventricle 3, are determined. can be calculated.

ステップＳ４２において、心機能解析手段２４は心室の内径短縮率を算出し、ステップＳ４３において、心機能解析手段２４は心室の駆出率を算出する。 In step S42, the cardiac function analysis means 24 calculates the inner diameter shortening rate of the ventricle, and in step S43, the cardiac function analysis means 24 calculates the ejection fraction of the ventricle.

図１０は、本発明の一実施形態に係る多角形のモデルの向かい合う頂点間を結ぶ線分と心室を構成する心筋とを模式的に示す図である。図１０において、（ａ）は時間ｔ_０におけるモデルおよび心筋を示し、（ｂ）は時間ｔ_１におけるモデルおよび心筋を示す。好ましくは、時間ｔ_０は拡張末期の時間であり、時間ｔ_１は収縮末期の時間である。 FIG. 10 is a diagram schematically showing line segments connecting the facing vertices of a polygonal model and the myocardium forming the ventricle according to one embodiment of the present invention. In FIG. 10, ( _a ) shows the model and myocardium at time _t0 , and (b) shows the model and myocardium at time t1. Preferably, time _t0 is the time of end diastole and time _t1 is the time of end systole.

本実施形態では、左室内径短縮率（LVFS）および左室駆出率（LVEF）を算出する。左室内径短縮率および左室駆出率はどちらも、図１０に示す六角形のモデル５の向かい合う頂点間を結ぶ３つの線分５７～５９のうち、少なくとも一つの線分の長さの変化率を用いて算出することができる。 In this embodiment, the left ventricular fractional shortening (LVFS) and the left ventricular ejection fraction (LVEF) are calculated. Both the left ventricular diameter shortening rate and the left ventricular ejection fraction are changes in the length of at least one of the three line segments 57 to 59 connecting the facing vertices of the hexagonal model 5 shown in FIG. It can be calculated using the rate.

図１０を参照しながら、一例として線分５７に着目して説明する。時間ｔ_０における線分５７の長さをＬ_０とし、時間ｔ_１における線分５７の長さをＬ_１とすると、左室内径短縮率（LVFS）は（Ｌ_０－Ｌ_１）／Ｌ_０で算出することができる。左室駆出率（LVEF）は、［７×Ｌ_０ ^３／（２．４＋Ｌ_０）－７×Ｌ_１ ^３／（２．４＋Ｌ_１）］／［７×Ｌ_０ ^３／（２．４＋Ｌ_０）］で算出することができる。 A line segment 57 will be described as an example with reference to FIG. 10 . Assuming that the length of the line segment 57 at time t ₀ is L ₀ and the length of the line segment 57 at time t ₁ is L ₁ , the left ventricular fractional shortening (LVFS) is (L ₀ −L ₁ )/L ₀ can be calculated by Left ventricular ejection fraction (LVEF) is [7×L ₀ ³ /(2.4+L ₀ )−7×L ₁ ³ /(2.4+L ₁ )]/[7×L ₀ ³ /(2.4+L ₀ )].

なお、左室内径短縮率および左室駆出率の算出に用いるモデルの線分は、例示した線分５７に限定されない。左室内径短縮率および左室駆出率はどちらも、３つの線分５７～５９のうち、少なくとも一つの線分の長さの変化率から算出することができ、線分５８または線分５９の長さの変化率から算出してもよい。または、３つの線分５７～５９のそれぞれについて左室内径短縮率を算出し、算出された３つの左室内径短縮率の平均値を求めて、求めた平均値を左室内径短縮率としてもよい。左室駆出率（LVEF）についても左室内径短縮率（LVFS）と同様に、３つの線分５７～５９のそれぞれについて左室駆出率を算出し、算出された３つの左室駆出率の平均値を求めて、求めた平均値を左室駆出率としてもよい。 Note that the line segment of the model used for calculating the left ventricular diameter shortening rate and the left ventricular ejection fraction is not limited to the illustrated line segment 57 . Both the left ventricular diameter shortening rate and the left ventricular ejection fraction can be calculated from the rate of change in the length of at least one of the three line segments 57-59. may be calculated from the rate of change in the length of Alternatively, the left ventricular diameter shortening ratio is calculated for each of the three line segments 57 to 59, the average value of the three calculated left ventricular diameter shortening ratios is obtained, and the obtained average value is used as the left ventricular diameter shortening ratio. good. Left ventricular ejection fraction (LVEF) was calculated for each of the three line segments 57 to 59 in the same way as left ventricular fractional shortening (LVFS), and the three calculated left ventricular ejection fractions An average value of the fractions may be obtained, and the obtained average value may be used as the left ventricular ejection fraction.

図８に示すステップＳ４４において、心機能解析手段２４は、複数の線分のそれぞれについて、線分の短縮開始から短縮終了までの時間を算出する。算出した時間の情報は、後述するステップＳ５２において利用する。なお、算出する時間の情報は、線分の伸長開始から伸長終了までの時間であってもよい。 At step S44 shown in FIG. 8, the cardiac function analysis means 24 calculates the time from the start of shortening of the line segment to the end of shortening for each of the plurality of line segments. Information on the calculated time is used in step S52, which will be described later. Information about the time to be calculated may be the time from the start of extension of the line segment to the end of extension.

図１１は、心室の動きとモデルを構成する線分の長さの変化との関係を模式的に示す図である。 FIG. 11 is a diagram schematically showing the relationship between the motion of the ventricle and the change in the length of line segments forming the model.

図１１を参照して、心室の動きとモデルを構成する線分の長さの変化との関係を説明し、ステップＳ４４において算出する、線分の短縮開始から短縮終了までの時間の意味を説明する。説明では、一例として、左心室３を構成する一つの心筋とモデル５を構成する一つの線分とに着目する。 With reference to FIG. 11, the relationship between the motion of the ventricle and the change in the length of the line segment forming the model will be described, and the meaning of the time from the start of shortening of the line segment to the end of shortening calculated in step S44 will be described. do. In the description, as an example, one myocardium forming the left ventricle 3 and one line segment forming the model 5 will be focused.

図中、横方向は時間の流れを意味している。図の上段には、拡張および収縮を繰り返す被験者の左心室３の、時間的に連続した一連の断面画像の模式図と、モデル５を構成する線分５１とを示している。線分５１は、左心室３の前壁３１の画像の領域に対応している。中段には、上段に示した断面画像の模式図に対応する、被験者の心電図の波形９０（Electrocardiogram: ECG）を示している。下段には、モデル５を構成する線分５１の長さの変化を示す波形６１を示している。図中の符号「ＳＳ」は、ステップＳ４１において線分５１の長さの変化から算出される、左心室３の前壁３１のストレイン値である。 In the figure, the horizontal direction means the flow of time. The upper part of the figure shows a schematic diagram of a series of temporally continuous cross-sectional images of the subject's left ventricle 3 that repeatedly expands and contracts, and a line segment 51 that constitutes the model 5 . A line segment 51 corresponds to the area of the image of the anterior wall 31 of the left ventricle 3 . The middle row shows an electrocardiogram waveform 90 (Electrocardiogram: ECG) of the subject corresponding to the schematic diagram of the cross-sectional image shown in the upper row. A waveform 61 showing changes in the length of a line segment 51 forming the model 5 is shown in the lower part. The symbol "SS" in the figure is the strain value of the anterior wall 31 of the left ventricle 3 calculated from the change in the length of the line segment 51 in step S41.

図１１に示すように、左心室３の断面画像の時間的に連続した変化に伴い、モデル５を構成する線分５１の長さも時間的に連続して変化する。左心室３の前壁３１の拡張末期から収縮末期までの時間（すなわち、線分５１の短縮開始から短縮終了までの時間）の長さは、図１１中に符号７１で示す時間の長さに対応している。すなわち、ステップＳ４４では、前壁３１に対応する線分５１について、符号７１で示す時間の長さを算出する。 As shown in FIG. 11, as the cross-sectional image of the left ventricle 3 changes continuously over time, the length of the line segment 51 forming the model 5 also changes continuously over time. The length of time from the end diastole to the end systole of the anterior wall 31 of the left ventricle 3 (that is, the time from the start of contraction to the end of contraction of the line segment 51) is the length of time indicated by reference numeral 71 in FIG. Yes. That is, in step S44, the length of time indicated by reference numeral 71 is calculated for the line segment 51 corresponding to the front wall 31. FIG.

図１２は、モデルを構成する線分の長さの変化を示す波形を、心室を構成する６つの心筋のそれぞれについて模式的に示す図である。 FIG. 12 is a diagram schematically showing waveforms showing changes in the length of line segments forming a model for each of the six myocardium forming the ventricles.

モデル５を構成する他の複数の線分５２～５６についても、図１１を参照して説明した線分５１の場合と同様に、左心室３を構成する残りの５つの心筋３２～３６のそれぞれに対応する、心筋３２～３６のそれぞれの拡張末期から収縮末期までの時間の長さを算出する。図１２中に符号６２～６６で示すそれぞれの波形は、左心室３を構成する側壁３２、後壁３３、下壁３４、中隔３５および前壁中隔３６のそれぞれに対応する、線分５２～５６のそれぞれの長さの変化を示している。左心室３の側壁３２、後壁３３、下壁３４、中隔３５および前壁中隔３６のそれぞれの、拡張末期から収縮末期までの時間（すなわち、線分５２～５６のそれぞれの短縮開始から短縮終了までの時間）の長さは、図１３中に符号７２～７６で示す時間の長さにそれぞれ対応している。 As for the other plurality of line segments 52 to 56 forming the model 5, each of the remaining five myocardium 32 to 36 forming the left ventricle 3 is similar to the line segment 51 described with reference to FIG. The length of time from end diastole to end systole of each of the myocardium 32-36 corresponding to . Each waveform indicated by reference numerals 62 to 66 in FIG. 12 corresponds to the side wall 32, the posterior wall 33, the inferior wall 34, the septum 35, and the anterior septum 36, which constitute the left ventricle 3, respectively. ∼56 are shown for each length variation. The time from end diastole to end systole of each of the lateral wall 32, posterior wall 33, inferior wall 34, septum 35 and anterior septum 36 of the left ventricle 3 (i.e. from the onset of shortening of each of the lines 52-56) The length of time until the end of shortening) corresponds to the length of time indicated by reference numerals 72 to 76 in FIG. 13, respectively.

再び図６を参照する。図６に示すステップＳ５において、心機能表示手段２５は解析結果を表示する処理を行う。 Please refer to FIG. 6 again. At step S5 shown in FIG. 6, the cardiac function display means 25 performs processing for displaying the analysis results.

図１３は、図６に示す解析結果表示処理の手順を示すフローチャートである。解析結果表示処理において、ステップＳ５２の処理は任意の処理とすることができる。 FIG. 13 is a flow chart showing the procedure of the analysis result display process shown in FIG. In the analysis result display process, the process of step S52 can be arbitrary.

図１３に示すステップＳ５１において、心機能表示手段２５は、線分の長さの変化を示す複数の波形を、各波形の時間軸を同期させて表示する。 In step S51 shown in FIG. 13, the cardiac function display means 25 displays a plurality of waveforms showing changes in the length of line segments, synchronizing the time axes of the waveforms.

図１４は、解析結果を波形にて表示する場合の画面イメージの一例である。（ａ）は心機能が正常な場合の画面イメージであり、（ｂ）は心機能が異常な場合の画面イメージである。 FIG. 14 is an example of a screen image when the analysis result is displayed in waveform. (a) is a screen image when cardiac function is normal, and (b) is a screen image when cardiac function is abnormal.

図１４に例示する画面イメージでは、被験者の超音波エコー動画を例えば画面の上半分に表示し、モデルを構成する線分の長さの変化を示す波形を例えば画面の下半分に表示する。超音波エコー動画には、ステップＳ４２およびＳ４３において算出した、心室の内径短縮率９１および心室の駆出率９２もそれぞれ表示されている。 In the screen image illustrated in FIG. 14, an ultrasonic echo moving image of the subject is displayed, for example, in the upper half of the screen, and a waveform showing changes in the length of line segments forming the model is displayed, for example, in the lower half of the screen. The ultrasonic echo moving image also displays the ventricular inner diameter shortening rate 91 and the ventricular ejection fraction 92 calculated in steps S42 and S43, respectively.

線分の長さの変化を示す波形６１～６６は、心室を構成する６つの心筋３１～３６のそれぞれについて、各波形の時間軸を同期させて複数を表示することが好ましい。説明の簡略化のために、例示する画面イメージでは、前壁３１に対応する波形６１、側壁３２に対応する波形６２、および後壁３３に対応する波形６３の３つの波形を表示している。 It is preferable to display a plurality of waveforms 61 to 66 showing changes in the length of line segments with the time axes synchronized for each of the six myocardium 31 to 36 forming the ventricle. For simplification of explanation, the illustrated screen image shows three waveforms, a waveform 61 corresponding to the front wall 31 , a waveform 62 corresponding to the side wall 32 , and a waveform 63 corresponding to the rear wall 33 .

図１４の（ａ）に示すように、心機能が正常な場合は、３つの波形６１～６３のいずれにおいても、符号ＡＭで示す波形の振幅の大きさ、すなわちストレイン値は概ね同じ大きさである。また、各線分５１～５３の長さがピーク（極大または極小）となる時間４１～４３も、３つの波形６１～６３において概ね一致している。 As shown in FIG. 14(a), when the cardiac function is normal, the magnitude of the amplitude of the waveform indicated by symbol AM, that is, the strain value, is approximately the same in any of the three waveforms 61 to 63. be. Also, the times 41 to 43 at which the lengths of the line segments 51 to 53 reach peaks (maximum or minimum) are generally the same in the three waveforms 61 to 63. FIG.

これに対し、心機能が異常な場合は、図１４の（ｂ）に示すように、表示される３つの波形６１～６３のいずれかにおいて、振幅ＡＭの大きさすなわちストレイン値が他のものと異なっている波形が存在する。例示する画面イメージからは、波形６１，６２にそれぞれ対応する前壁３１および側壁３２において、心筋が伸長および短縮する程度が後壁３３のそれよりも弱くなっていることを読み取ることができる。また、後壁３３に対応する線分５３の長さがピークとなる時間４３が、前壁３１および側壁３２に対応する線分５１，５２の長さがピークとなる時間４１，４２よりも遅れていることを読み取ることができる。 On the other hand, when the cardiac function is abnormal, as shown in FIG. There are different waveforms. From the illustrated screen image, it can be seen that the myocardial elongation and contraction are weaker in the anterior wall 31 and lateral wall 32 corresponding to the waveforms 61 and 62 than in the posterior wall 33 . Further, the time 43 at which the length of the line segment 53 corresponding to the rear wall 33 peaks is later than the times 41 and 42 at which the lengths of the line segments 51 and 52 corresponding to the front wall 31 and the side walls 32 peak. You can read that

このように、ユーザは、表示される波形６１～６６の形状を通じて、被験者の心室における異常の有無を視覚的に把握することが可能となる。 Thus, the user can visually grasp the presence or absence of abnormality in the ventricle of the subject through the shapes of the displayed waveforms 61 to 66 .

なお、任意の機能として、心機能表示手段２５は、図１４に示すように、心室の機能の解析結果を、被験者の心電図の波形９０と共に表示することができる。被験者の心電図の波形９０は、心電図取得手段２６が種々の態様で取得することができる。例示的には、心電図取得手段２６は、ネットワーク８または記録媒体７を介して、検査装置９から心電図の波形９０を示すデータを取得することができる。または、心電図取得手段２６は、検査装置９により予め取得されて記録されている心電図の波形９０を示すデータを、例えば病院内のデータセンタに配置されているデータサーバ６から取得してもよい。 As an optional function, the cardiac function display means 25 can display the analysis result of the ventricular function together with the waveform 90 of the electrocardiogram of the subject, as shown in FIG. The electrocardiogram waveform 90 of the subject can be obtained by the electrocardiogram obtaining means 26 in various ways. As an example, the electrocardiogram acquisition means 26 can acquire data representing an electrocardiogram waveform 90 from the examination device 9 via the network 8 or the recording medium 7 . Alternatively, the electrocardiogram acquisition means 26 may acquire data representing the electrocardiogram waveform 90 previously acquired and recorded by the examination device 9 from the data server 6 located in the data center in the hospital, for example.

心室の機能の解析結果と共に心電図の波形９０が表示されることにより、ユーザは、被験者の心室における異常の有無を、心電図の波形９０と対比してより直感的に視覚的に把握することが可能となる。 By displaying the electrocardiogram waveform 90 together with the analysis result of the function of the ventricle, the user can more intuitively and visually grasp the presence or absence of an abnormality in the subject's ventricle by comparing it with the electrocardiogram waveform 90. becomes.

図１３に示すステップＳ５２において、心機能表示手段２５は、線分の短縮開始から短縮終了までの時間の長さを示すベクトルを、各ベクトルの始点をあわせて放射状に表示する。本ステップにおいてベクトルとして表示しようとする、線分の短縮開始から短縮終了までの時間の長さは、ステップＳ４４において予め算出しておいたものを用いる。ステップＳ４４において、線分の伸長開始から伸長終了までの時間を算出している場合には、心機能表示手段２５は、線分の伸長開始から伸長終了までの時間の長さを示すベクトルを、各ベクトルの始点をあわせて放射状に表示する。 In step S52 shown in FIG. 13, the cardiac function display means 25 radially displays vectors indicating the length of time from the start of shortening to the end of shortening of the line segment, with the starting point of each vector aligned. The length of time from the start of shortening of the line segment to the end of shortening, which is to be displayed as a vector in this step, is calculated in advance in step S44. In step S44, when the time from the start of line segment elongation to the end of elongation has been calculated, the cardiac function display means 25 displays the vector indicating the length of time from the start of elongation to the end of elongation of the line segment as follows: Display the starting point of each vector in a radial pattern.

図１５は、解析結果をベクトルにて表示する場合の表示態様の一例である。（ａ）は心室に非同期運動がない正常な場合の表示例であり、（ｂ）は心室に非同期運動がある異常な場合の表示例である。具体的には、（ａ）に示す心室に非同期運動がない場合とは、６つの心筋の拡張および収縮のタイミングが同期している場合を意味している。（ｂ）に示す心室に非同期運動がある場合とは、６つの心筋の拡張および収縮のタイミングが同期していない場合を意味している。 FIG. 15 is an example of a display mode when the analysis result is displayed as a vector. (a) is an example of display in a normal case where there is no asynchronous motion in the ventricle, and (b) is an example of display in an abnormal case where there is asynchronous motion in the ventricle. Specifically, the case where there is no asynchronous motion in the ventricles shown in (a) means the case where the timings of expansion and contraction of the six myocardium are synchronized. The case where there is asynchronous motion in the ventricles shown in (b) means the case where the timings of expansion and contraction of the six myocardium are not synchronized.

図１５において符号７１で示すベクトルは、前壁３１の拡張末期から収縮末期までの時間（すなわち、線分５１の短縮開始から短縮終了までの時間）の長さに対応する大きさを有する。同様に、符号７２で示すベクトルは、側壁３２の拡張末期から収縮末期までの時間の長さに対応する大きさを有する。同様に、符号７３～７６で示すそれぞれのベクトルは、それぞれの心筋３３～３６の拡張末期から収縮末期までの時間の長さに対応する大きさを有する。 A vector denoted by reference numeral 71 in FIG. 15 has a magnitude corresponding to the length of time from the end diastole to the end systole of the anterior wall 31 (that is, the time from the start of contraction to the end of contraction of the line segment 51). Similarly, the vector labeled 72 has a magnitude corresponding to the length of time from end diastole to end systole of sidewall 32 . Similarly, vectors 73-76 have magnitudes corresponding to the length of time from end-diastole to end-systole of the respective myocardium 33-36.

図１５に例示するように、６つのベクトルは、前壁３１に対応するベクトル７１を基準として、例えば時計回りに、
側壁３２に対応するベクトル７２が６０度、
後壁３３に対応するベクトル７３が１２０度、
下壁３４に対応するベクトル７４が１８０度、
中隔３５に対応するベクトル７５が２４０度、
前壁中隔３６に対応するベクトル７６が３００度、
の角度をそれぞれなすように配置することができる。 As illustrated in FIG. 15, the six vectors are, for example, clockwise with respect to the vector 71 corresponding to the front wall 31.
vector 72 corresponding to sidewall 32 is 60 degrees,
the vector 73 corresponding to the rear wall 33 is 120 degrees,
If the vector 74 corresponding to the bottom wall 34 is 180 degrees,
The vector 75 corresponding to the septum 35 is 240 degrees,
If the vector 76 corresponding to the anterior septum 36 is 300 degrees,
can be arranged so as to form an angle of

または、６つのベクトルは、それぞれのベクトル７１～７６の向きが心室の断面の画像におけるそれぞれの心筋３１～３６の角度に対応するように、各ベクトルの始点をあわせて放射状に配置してもよい。 Alternatively, the six vectors may be arranged radially with the origin of each vector aligned such that the orientation of each vector 71-76 corresponds to the angle of each myocardium 31-36 in the cross-sectional image of the ventricle. .

さらに、心機能表示手段２５は、６つのベクトル７１～７６の終点を結ぶ多角形８１（例示する態様では、六角形８１）を表示することができる。また、心機能表示手段２５は、６つのベクトル７１～７６の合成ベクトル８２を算出して表示することができる。表示される多角形８１の形状のずれは、ベクトル７１～７６の長さの違い、すなわち、各線分５１～５６の長さがピーク（極大または極小）となる時間の違いを表している。同様に、表示される合成ベクトル８２も、各線分５１～５６の長さがピーク（極大または極小）となる時間の違いを表している。 Furthermore, the cardiac function display means 25 can display a polygon 81 (a hexagon 81 in the illustrated embodiment) connecting the endpoints of the six vectors 71-76. The cardiac function display means 25 can also calculate and display a combined vector 82 of the six vectors 71-76. The shift in the shape of the displayed polygon 81 represents the difference in the lengths of the vectors 71-76, that is, the difference in the times at which the lengths of the line segments 51-56 peak (maximum or minimum). Similarly, the composite vector 82 displayed also represents the difference in the time when the length of each line segment 51 to 56 peaks (maximum or minimum).

図１５の（ａ）に示すように、心室に非同期運動がない正常な場合は、表示される六角形８１の形状は概ね正六角形となる。表示される合成ベクトル８２も長さは短く、概ね点状となる。 As shown in FIG. 15(a), in the normal case where there is no asynchronous motion in the ventricle, the shape of the displayed hexagon 81 is generally a regular hexagon. The displayed composite vector 82 is also short in length and generally point-like.

これに対し、心室に非同期運動がある異常な場合は、図１５の（ｂ）に示すように、表示される六角形８１の形状はいびつとなる。表示される合成ベクトル８２も長くなる。 On the other hand, in the abnormal case of asynchronous motion in the ventricles, the shape of the displayed hexagon 81 is distorted, as shown in FIG. 15(b). The displayed composite vector 82 is also longer.

このように、ユーザは、表示される六角形８１の形状のずれを通じて、被験者の心室における異常の有無を視覚的に把握することが可能となる。さらに、ユーザは、合成ベクトル８２の向きおよび大きさを通じて、被験者の心室における異常の有無を視覚的に把握することが可能となる。 Thus, the user can visually grasp the presence or absence of abnormality in the ventricle of the subject through the deviation of the shape of the displayed hexagon 81 . Furthermore, the user can visually recognize the presence or absence of an abnormality in the subject's ventricle through the direction and magnitude of the combined vector 82 .

以上、一実施形態に係る心機能解析装置によると、検査装置９のモニタ９ｂ上にリアルタイムに表示されている被験者の心室の動画像を、解析装置１に接続されている動画撮影装置２を用いてリアルタイムに撮影することにより、被験者の心室の機能を手軽に解析することができる。また、心室の機能の解析結果として、従来法においては複雑な計算過程を要する心筋のストレイン値や、心室の内径短縮率および心室の駆出率を表示装置１７上に表示することができる。算出した心筋のストレイン値は、モデルを構成する線分の長さの変化を示す波形として、視覚的に表示される。被験者の心室における異常の有無は、表示される波形の形状を通じて視覚的に把握することができる。算出した心室の内径短縮率および心室の駆出率も表示される。 As described above, according to the cardiac function analysis apparatus according to one embodiment, a moving image of the subject's ventricle displayed in real time on the monitor 9b of the examination apparatus 9 is captured using the moving image capturing apparatus 2 connected to the analysis apparatus 1. It is possible to easily analyze the function of the subject's ventricle by taking images in real time. Further, as the result of ventricular function analysis, the myocardial strain value, the ventricular inner diameter shortening rate, and the ventricular ejection fraction, which require a complicated calculation process in the conventional method, can be displayed on the display device 17 . The calculated myocardial strain value is visually displayed as a waveform showing changes in the length of line segments that form the model. The presence or absence of abnormality in the ventricle of the subject can be visually grasped through the shape of the displayed waveform. The calculated ventricular diameter shortening fraction and ventricular ejection fraction are also displayed.

［その他の形態］
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。 [Other forms]
Although the present invention has been described in terms of specific embodiments, the present invention is not limited to the embodiments described above.

上記実施形態では、演算装置１０は一体の装置として実現されているが、演算装置１０は一体の装置である必要はなく、ＣＰＵ１１、メモリ１２、記録部１３等が別所に配置され、これらがネットワークで接続されていてもよい。演算装置１０と、入力装置１６と、表示装置１７とについても、一ヶ所に配置される必要は必ずしもなく、それぞれ別所に配置されて互いにネットワークで通信可能に接続されていてもよい。 In the above embodiment, the arithmetic device 10 is realized as an integrated device, but the arithmetic device 10 does not need to be an integrated device, and the CPU 11, memory 12, recording unit 13, etc. are arranged separately and these are networked. may be connected by The arithmetic device 10, the input device 16, and the display device 17 do not necessarily have to be arranged in one place, and may be arranged in different places and connected to each other so as to communicate with each other via a network.

上記実施形態では、演算装置１０の各機能ブロックは、単一のＣＰＵ１１で実行されているが、これら各機能ブロックは単一のＣＰＵ１１で実行される必要は必ずしもなく、複数のＣＰＵで分散して処理されてもよい。また、ＣＰＵ１１に代えて、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）が処理を行ってもよいし、例えばＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）をアクセラレータとして用いて、ＣＰＵ１１が行う並列演算処理を補助してもよい。すなわちＣＰＵ１１が行う処理とは、ＣＰＵまたはＦＰＧＡが、ＧＰＵ等のアクセラレータを用いて行う処理も含むことを意味する。 In the above embodiment, each functional block of the arithmetic device 10 is executed by the single CPU 11, but these functional blocks do not necessarily need to be executed by the single CPU 11, and are distributed among a plurality of CPUs. may be processed. Also, instead of the CPU 11, an FPGA (Field Programmable Gate Array) may perform processing, or a GPU (Graphics Processing Unit) may be used as an accelerator to assist the parallel arithmetic processing performed by the CPU 11. That is, the processing performed by the CPU 11 includes processing performed by the CPU or FPGA using an accelerator such as a GPU.

本願発明において心筋をモデル化する際に用いる、複数の線分で外縁が画定される多角形のモデルの妥当性を検証した。図１６および図１７に、本発明の心機能解析方法と従来法との比較結果を示す。図１６はストレイン値の比較を示すグラフであり、図１７は６つの心筋毎にストレイン値の相関を示すグラフである。ここでいう従来法とは、本発明者による特許文献１に記載のシステムにおける解析方法であり、スペックルの追跡を行う解析方法である。 The validity of a polygonal model whose outer edge is defined by a plurality of line segments, which is used for modeling the myocardium in the present invention, was verified. 16 and 17 show comparison results between the cardiac function analysis method of the present invention and the conventional method. FIG. 16 is a graph showing a comparison of strain values, and FIG. 17 is a graph showing correlations of strain values for six myocardiums. The conventional method referred to here is an analysis method in the system described in Patent Document 1 by the inventor of the present invention, and is an analysis method for tracking speckles.

図１６に示すように、本発明の心機能解析方法では、従来のスペックルトラッキング法の開発のベースとなっていた各心筋の運動メカニクスをある程度無視しているにもかかわらず、従来法と比較してストレイン値の良好な対応性を得ることができた。また、図１７に示すように、６つの心筋それぞれについても、従来法と比較してストレイン値の良好な対応性を得ることができた。 As shown in FIG. 16, the cardiac function analysis method of the present invention ignores to some extent the motion mechanics of each myocardium, which was the basis for the development of the conventional speckle tracking method. Then, a good correspondence of strain values could be obtained. In addition, as shown in FIG. 17, it was possible to obtain a better correspondence of strain values for each of the six myocardiums as compared with the conventional method.

１心機能解析装置
２動画撮影装置
３左心室
４右心室
５多角形のモデル
６データサーバ
７記録媒体
８ネットワーク
９超音波エコー検査装置
１０演算装置
１１ＣＰＵ
１２メモリ
１３記録部
１４バス
１５インタフェース部
１６入力装置
１７表示装置
２１動画像取得手段
２２心筋モデル化手段
２３モデル表示手段
２４心機能解析手段
２５心機能表示手段
２６心電図取得手段
３１前壁
３２側壁
３３後壁
３４下壁
３５中隔
３６前壁中隔
８１多角形
８２合成ベクトル
９０心電図の波形
９１内径短縮率
９２駆出率 1 Cardiac function analysis device 2 Video imaging device 3 Left ventricle 4 Right ventricle 5 Polygonal model 6 Data server 7 Recording medium 8 Network 9 Ultrasound echo examination device 10 Arithmetic device 11 CPU
12 Memory 13 Recording Unit 14 Bus 15 Interface Unit 16 Input Device 17 Display Device 21 Moving Image Acquisition Means 22 Cardiac Muscle Modeling Means 23 Model Display Means 24 Cardiac Function Analysis Means 25 Cardiac Function Display Means 26 Electrocardiogram Acquisition Means 31 Front Wall 32 Side Wall 33 Posterior wall 34 Inferior wall 35 Septum 36 Anterior septum 81 Polygon 82 Composite vector 90 Electrocardiogram waveform 91 Fractional shortening 92 Ejection fraction

Claims

拡張および収縮する被験者の心室の断面を撮影した動画像を取得する動画像取得手段と、
６つの線分で外縁が画定される六角形のモデルを、前記動画像に含まれている前記心室の断面の画像にあてはめて、前記心室を構成する複数の心筋のそれぞれと、前記６つの線分のそれぞれとを対応付ける心筋モデル化手段と、
前記線分の時間的に連続した変化に基づいて、前記心室の機能を解析する心機能解析手段と、
を備え、
前記心筋モデル化手段は、画像認識のアルゴリズムに基づいて、時間的に連続した前記心室の断面の一連の画像内のそれぞれにおいて、前記心筋に対応する画像の領域を追跡することにより、時間的に連続した前記心室の断面の一連の画像に、前記モデルを時間的に連続的にあてはめる、解析装置。 a moving image acquisition means for acquiring a moving image obtained by capturing a cross section of the subject's ventricle expanding and contracting;
A hexagonal model whose outer edge is defined by six line segments is applied to the cross-sectional image of the ventricle included in the moving image, and each of the plurality of myocardium constituting the ventricle and the six a myocardial modeling means that associates each of the line segments of
cardiac function analysis means for analyzing the function of the ventricle based on temporally continuous changes in the line segments;
with
Based on an image recognition algorithm, the myocardial modeling means temporally traces an image region corresponding to the myocardium in each of a series of temporally continuous cross-sectional images of the ventricle. An analysis device for continuously temporally fitting the model to a series of images of successive cross-sections of the ventricle .

前記動画像取得手段は、前記被験者の左心室短軸像を撮影した動画像を取得する、請求項１に記載の解析装置。 2. The analyzing apparatus according to claim 1, wherein said moving image acquisition means acquires a moving image obtained by capturing a left ventricular short-axis view of said subject.

前記心機能解析手段は、前記線分の長さの変化率を算出する、請求項１または２に記載の解析装置。 3. The analysis apparatus according to claim 1, wherein said cardiac function analysis means calculates a rate of change in the length of said line segment.

前記心機能解析手段は、前記心室の内径短縮率を算出する、請求項１から３のいずれかに記載の解析装置。 4. The analysis apparatus according to claim 1 , wherein said cardiac function analysis means calculates a rate of shortening of the inner diameter of said ventricle.

前記心機能解析手段は、前記心室の駆出率を算出する、請求項１から４のいずれかに記載の解析装置。 5. The analysis apparatus according to claim 1 , wherein said cardiac function analysis means calculates the ejection fraction of said ventricle.

前記心室の機能の解析結果を表示する心機能表示手段をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の解析装置。 6. The analyzing apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising cardiac function display means for displaying analysis results of said ventricular function.

前記心機能表示手段は、前記線分の長さの変化を示す複数の波形を、各波形の時間軸を同期させて表示する、請求項６に記載の解析装置。 7. The analyzing apparatus according to claim 6 , wherein said cardiac function display means displays a plurality of waveforms showing changes in the length of said line segment with the time axis of each waveform synchronized.

前記心機能解析手段は、６つの前記線分のそれぞれについて、前記線分の短縮開始から短縮終了までの時間または前記線分の伸長開始から伸長終了までの時間を算出し、
前記心機能表示手段は、前記線分の短縮開始から短縮終了までの時間の長さまたは前記線分の伸長開始から伸長終了までの時間の長さを示すベクトルを、各ベクトルの始点をあわせて放射状に表示する、請求項７に記載の解析装置。 The cardiac function analysis means calculates, for each of the six line segments, the time from the start of contraction of the line segment to the end of contraction or the time from the start of elongation of the line segment to the end of elongation;
The cardiac function display means displays a vector indicating the length of time from the start of shortening of the line segment to the end of shortening or the length of time from the start of elongation of the line segment to the end of elongation of the line segment by combining the starting point of each vector. 8. The analysis device according to claim 7 , which displays radially.

前記心機能表示手段は、前記心室の機能の解析結果を、前記被験者の心電図の波形と共に表示する、請求項６から８のいずれかに記載の解析装置。 9. The analyzing apparatus according to any one of claims 6 to 8 , wherein said cardiac function display means displays an analysis result of said ventricular function together with an electrocardiogram waveform of said subject.

前記モデルの外縁を画定する前記線分を、前記心室の断面の画像内に含まれている前記心筋に対応する画像の領域と対応させて識別可能に表示するモデル表示手段をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の解析装置。 3. A model display means for identifiably displaying the line segment defining the outer edge of the model in correspondence with the region of the image corresponding to the myocardium included in the cross-sectional image of the ventricle. 10. The analysis device according to any one of 1 to 9 .

拡張および収縮する被験者の心室の断面を撮影した動画像を取得する動画像取得ステップと、
６つの線分で外縁が画定される六角形のモデルを、前記動画像に含まれている前記心室の断面の画像にあてはめて、前記心室を構成する複数の心筋のそれぞれと、前記６つの線分のそれぞれとを対応付ける心筋モデル化ステップと、
前記線分の時間的に連続した変化に基づいて、前記心室の機能を解析する心機能解析ステップと、
を含み、
前記心筋モデル化ステップは、画像認識のアルゴリズムに基づいて、時間的に連続した前記心室の断面の一連の画像内のそれぞれにおいて、前記心筋に対応する画像の領域を追跡することにより、時間的に連続した前記心室の断面の一連の画像に、前記モデルを時間的に連続的にあてはめる、解析方法。 a moving image acquiring step of acquiring a moving image of a cross section of the subject's ventricle expanding and contracting;
A hexagonal model whose outer edge is defined by six line segments is applied to the cross-sectional image of the ventricle included in the moving image, and each of the plurality of myocardium constituting the ventricle and the six a myocardial modeling step of matching each of the six line segments;
a cardiac function analysis step of analyzing the function of the ventricle based on temporally continuous changes in the line segments;
including
The myocardial modeling step temporally traces a region of an image corresponding to the myocardium in each of a series of images of temporally consecutive cross-sections of the ventricle based on an image recognition algorithm. A method of analysis , wherein the model is continuously temporally fitted to a series of images of successive cross-sections of the ventricle .

前記心室の機能の解析結果を表示する心機能表示ステップをさらに含む、請求項１１に記載の解析方法。12. The analysis method according to claim 11, further comprising a cardiac function display step of displaying an analysis result of said ventricular function.

前記モデルの外縁を画定する前記線分を、前記心室の断面の画像内に含まれている前記心筋に対応する画像の領域と対応させて識別可能に表示するモデル表示ステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の解析方法。3. The method of claim 1, further comprising a model display step of identifiably displaying the line segment defining the outer edge of the model in correspondence with a region of the image corresponding to the myocardium included in the cross-sectional image of the ventricle. The analysis method according to 11 or 12.

請求項１から１０のいずれかに記載の解析装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as each means of the analysis apparatus according to any one of claims 1 to 10 .

請求項１４に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the program according to claim 14 is recorded.