JPWO2013183432A1 - 関心領域設定方法及び超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態1の超音波診断装置は、生体組織の性状を計測する注目組織に、できるだけ広い関心領域を自動的に生成することを特徴とし、図1に示すように構成されている。図1において、探触子2は、送信部3から与えられる超音波信号を音響信号に変換して被検体1の内部に送波する。被検体1の内部から反射した音響信号(以下、反射エコー信号という。)を電気信号に変換して受信部4に伝える。受信部4は、電気信号に変換された反射エコー信号を受信処理して整相加算回路5に出力する。整相加算回路5は、反射エコー信号の受信ビーム信号を形成して濃淡像生成部6に出力する。濃淡像生成部6は、受信ビーム信号に基づいて一般にBモード像と称される濃淡像を生成し、表示像生成部7を介して画像表示部8に表示するようになっている。
実施形態2の超音波診断装置は、対比する関係にある一方の関心領域を生成したとき、他方の関心領域を自動的に生成することを特徴とする。これにより、ばらつきの少ない弾性比の計測が可能になる。本実施形態2は、図10に示すように、探触子21と、送受信部22と、画像生成部23と、表示部24とを備えている。これら各部は、操作卓25から制御することが可能となっている。操作卓25では、超音波画像を生成するために任意のパラメータが操作者によって設定される。例えば、操作卓25は、マウス、キーボード、トラックボール、タッチペン、ジョイスティック等の操作デバイスを備えており、画像表示条件等の設定を該操作デバイスを用いて入力可能に構成されている。
本発明の実施形態3の超音波診断装置は、上述した実施形態1と実施形態2のROI生成方法を組み合わせ、さらに、生成したROIの適否を評価して必要な修正を容易に行えるようにしたものである。実施形態3の超音波診断装置は、図16に示すように、超音波探触子(以下、探触子という。)51と、探触子51を介して図示していない被検体との間で超音波ビームを送受信する送受信部52と、送受信部52で受信処理された受信ビーム信号に基づいて濃淡像を生成する濃淡像生成部53と、受信ビーム信号に基づいて被検体の組織の弾性値を求めて弾性像を生成する弾性像生成部54と、濃淡像と弾性像とを合成する表示像生成部55と、表示像生成部55で合成された画像を表示する画像表示部56と、ポインティングデバイスなどの入力デバイスを有する操作卓57と、制御部58とを備えて構成されている。濃淡像生成部53、弾性像生成部54、表示像生成部55、画像表示部56、操作卓57、制御部58はシステムバス59に接続され、システムバス59を介して互いに指令信号、種々のデータ及び制御データなどのデータを送受可能に形成されている。
図17のフローチャートに示すように、制御部58は、操作卓57から入力される関心領域設定開始指令に基づいて、関心領域設定処理を開始する。そして、図18に示すように、濃淡像生成部53により生成された濃淡像102を画像表示部56に表示させるとともにフリーズする。このとき、濃淡像と弾性像を重畳した表示画像を画像表示部56にフリーズ表示させることもできる。
基準ROI生成部61は、第1ROI生成部62で生成する第1ROIの初期ROIとなる最小半径の円形カーソルを基準ROIPとして生成し、基準ROIPの図形データを表示位置と共に表示像生成部55に出力する。ここで、最小半径は、弾性値の計算精度を確保すべく、基準ROIP内に含まれるピクセル数が予め定められた最少数に基づいて設定される。円形以外の基準ROIの場合は、同様の考え方で許容最小面積を定めて形状を規定すればよい。これにより、図19(a)に示すように、濃淡像102の所定位置(例えば、画面左下)109に基準ROIPが表示される。
基準ROI生成部61は、操作卓57からの指令に従ってカーソルを矢印108のように移動し、基準ROIPを濃淡像102上の第1領域106内の指定の基準位置110に位置させる(図19(a))。基準ROI生成部61は、基準ROIPを移動している過程で、操作卓57に設けられたポインティングデバイスが指令する所望の基準位置110に基準ROIPを設定する。なお、基準ROIPは、ここでは、予め定めた許容最小面積(半径r0の円)に設定されている。
第1ROI生成部62は、操作卓57から指定された座標位置である基準ROIPの中心座標を基準位置110に固定して、基準ROIPの半径r(面積)を拡大して第1ROIAを生成する。この拡大処理は、表示画面101を見ながら、検者が操作卓57からカーソル操作などにより任意の大きさに拡大するようにすることができるが、本実施形態3では、第1ROI生成部62により、自動で拡大するようにしている。第1ROI生成部62は、実施形態1の図2のROI生成部12と同様に構成されているから、詳細は実施形態1を参照されたい。まず、図3のフローチャートに示したように、濃淡像102にスペックル除去処理などのフィルタリング処理を施す(図3のS4)。次いで、基準ROIPの中心P0から濃淡像102の二次元方向の画素値の変化に基づいて、基準ROIPが設定された第1領域の組織境界103を検出する(図3のS5)。そして、基準ROIP内に複数の中心候補点pnを設定して((図5参照)、各中心候補点piから組織境界103(図2の符号23)までの最短距離をそれぞれ求める(図3のS6)。さらに、最短距離が最も長い中心候補点piを中心として最も長い最短距離を半径とする円を求める(図3のS7、S8)。そして、円又は該円に内接する多角形の領域を第1ROIAとして生成する(図3のS9)。このようにして、第1ROI生成部62により、第1領域の組織境界103に接するように拡大された第1ROIAが生成されて、図19(b)に示すように、表示画面101に表示される。
第2ROI生成部63は、図11に示した実施形態2の第2ROIパラメータ記憶部332、可能性分布生成部333、第2ROI生成部334を備えて構成されている。すなわち、濃淡像102上で第1領域106の生体組織とは異なる生体組織の第2領域107に第2ROIBを自動的に生成する。第2ROIBの面積と形状は予め設定されており、本実施形態では半径rbの円形領域に設定したものとして説明する。
弾性値計算部64は、第1ROIA内と第2ROIB内の弾性値A,Bをそれぞれ計算する。つまり、表示画面101に表示されている濃淡像102に対応する弾性像の弾性データを、弾性像生成部54の弾性フレームデータメモリにアクセスして抽出する。そして、例えば、画素(ピクセル)単位で弾性値を抽出し、第1ROIA内と第2ROIB内にれぞれ存在する複数のピクセルの弾性値を合計した弾性値A,Bを計算する。これに代えて、複数のピクセルの弾性値の平均値でもよい。さらに、弾性値A,Bの比である弾性比A/Bを計算する。この弾性比A/Bの計測結果の精度を向上し、かつ再現性の高い計測結果が得られるように、第1ROIAと第2ROIBを生成して設定することが、関心領域生成部60の狙いである。
ROI評価部65は、第1ROIAと第2ROIBの各弾性値A,B又は弾性比A/B基づいて第1ROIAと第2ROIBが適正か否かを評価する。すなわち、ROI評価部65は、弾性値計算部64で計算された各弾性値A,Bが予め定めた設定範囲内か否か、又はそれらの弾性比A/Bが予め定めた設定範囲内か否かを判定して、第1ROIA又は第2ROIBの生成が適性か否かを評価する。ここで、弾性値A,Bの適否を判定する設定範囲の考え方を説明する。例えば、第1領域は腫瘍などの組織が硬い領域に設定されることから、弾性値Aは小さな値となる。これに対して、第2領域は、例えば脂肪などの組織が軟らかい領域に設定されることから、弾性値Bは相対的に大きな値となる。そこで、経験値に照らして弾性値Aが小さすぎる場合は、生成された第1ROIAの面積が小さすぎて、サンプル数が少ないことが考えられる。逆に、弾性値Aが大きすぎる場合は、生成された第1ROIAの面積が大きすぎて、腫瘍などの硬い領域以外の軟らかい領域を含んでいることが考えられる。一方、第2領域は脂肪層などの比較的均一な弾性を有する組織であるが、生成された第2ROIBの設定位置が不適切で、硬い組織を含んでいる場合等が考えられる。そこで、各弾性値A,Bについて、それぞれ定めた設定範囲内か否かを判定して、第1ROIA又は第2ROIBの生成が適切であるか否かを判定する。同様に、最終結果である弾性比A/Bについても、弾性値A、Bの影響を受けるから、予め定めた設定範囲内か否かを判定して、各ROIA,ROIBの生成が適切であるか否かを判定する。
ステップS17における判定が適正の場合は、ステップS17でROI評価部65から表示画面101に、例えば「ROI設定確定しますか?」というメッセージを表示する。これに対応して、操作卓57からROI設定確定が入力されれば、ステップS18では、修正なしと判断してステップS19に進む。そして、ステップS19では制御部58にROI設定確定指令を入力し、ステップS20で制御部58により、表示画面101に確定した第1ROIA、第2ROIB、濃淡像、弾性像、計測結果である弾性値A,B及び弾性比A/Bを表示させて関心領域設定を終了する。
ステップS17のROIの適正評価が否定の場合は、エラー表示をして(S21)、ステップS22に進む。また、ステップS18の判断で、検者の意思等による他の理由で第1ROIA及び/又は第2ROIBを修正する指令が操作卓57から入力された場合も、ステップS22に進む。
ROI修正部66における修正処理には、4つのモード(態様)がある。すなわち、エラーを解消するために、(1)第2ROIBの位置を移動する修正、(2)第2ROIBを拡大又は縮小する修正、(3)第1ROIAの位置を移動する修正、(4)第1ROIAを拡大又は縮小する修正がある。ROI修正部66は、エラーの原因によって表示されなかった第1ROIA又は第2ROIBの修正モードに自動的に遷移するようにすることができる。また、検者が自由に修正モードを選択可能とすることもできる。
3 送信部
4 受信部
5 整相加算回路
6,31,53 濃淡像生成部
7,35,55 表示像生成部
8,56 画像表示部
9 弾性演算部
10,32,54 弾性像生成部
11 装置制御・インターフェイス部
12 ROI生成部
13 ROI像生成部
Claims (12)
- 超音波診断装置により撮像される超音波像の第1領域と該第1領域とは生体組織が異なる第2領域の弾性値の比を計算するために、前記第1領域に第1関心領域を設定し、前記第2領域に第2関心領域を設定する関心領域設定方法であって、
前記超音波像上の第1領域に指定される位置に予め定めた面積の基準関心領域を生成して設定し、前記基準関心領域を拡大して第1関心領域を生成して設定し、前記第2領域に第2関心領域を生成して設定し、それぞれ設定された第1関心領域と第2関心領域の弾性値をそれぞれ計算し、各弾性値又はそれらの比に基づいて第1関心領域と第2関心領域の生成が適正か否かを評価し、該評価に応じて前記第1関心領域と前記第2関心領域の少なくとも一方を修正することを特徴とする関心領域設定方法。 - 超音波探触子を介して被検体との間で超音波ビームを送受信する送受信部と、前記送受信部で受信処理された受信ビーム信号に基づいて濃淡像を生成する濃淡像生成部と、前記受信ビーム信号に基づいて前記被検体の組織の弾性値を求めて弾性像を生成する弾性像生成部と、前記濃淡像に関心領域を設定する関心領域生成部と、前記濃淡像と前記弾性像と前記関心領域の図形を合成する表示像生成部と、前記表示像生成部で合成された画像を表示する画像表示部と、ポインティングデバイスを有する操作卓とを備えた超音波画像診断装置であって、
前記関心領域生成部は、前記ポインティングデバイスにより前記濃淡像上に指定された第1領域に予め定めた面積の基準関心領域を設定する基準関心領域生成部と、前記基準関心領域を拡大して第1関心領域を生成する第1関心領域生成部と、前記濃淡像上で前記第1領域の生体組織とは異なる生体組織の第2領域に第2関心領域を生成する第2関心領域生成部と、第1関心領域と第2関心領域の弾性値をそれぞれ計算する弾性値計算部と、第1関心領域と第2関心領域の各弾性値又はそれらの比に基づいて第1関心領域と第2関心領域が適正か否かを評価する評価部とを備え、第1関心領域生成部と第2関心領域生成部は、前記評価部の評価に応じて前記第1関心領域と前記第2関心領域の少なくとも一方を修正する関心領域修正部を備えてなることを特徴とする超音波診断装置。 - 前記関心領域修正部は、前記第1関心領域と前記第2関心領域の少なくとも一方の位置又は面積を修正することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記評価部は、前記弾性値計算部で計算された第1関心領域と第2関心領域の各弾性値が設定範囲内か否か、又はそれらの弾性値の比が設定範囲内か否かで前記第1関心領域と前記第2関心領域の生成が適切か否かを評価することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記第2関心領域は、複数生成して設定され、
前記弾性値計算部は、複数の前記第2関心領域に対応させて前記弾性値の比を計算してグラフを生成して前記画像表示部に表示して、前記ポインティングデバイスにより1つの前記第2関心領域を選択可能に形成されたことを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記第1関心領域は、複数生成して設定され、
前記弾性値計算部は、複数の前記第1関心領域に対応させて前記弾性値の比を計算して前記画像表示部に対比可能に表示することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記評価部は、前記第1関心領域と前記第2関心領域の生成が適切でないと評価したとき、その旨を(のメッセージ(バツ印)を)前記画像表示部に表示することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記第1関心領域生成部は、前記基準関心領域の設定位置から前記濃淡像の二次元方向の画素値の変化に基づいて前記第1領域の組織境界を検出する組織境界検出部と、前記基準関心領域内に複数の中心候補点を設定して各中心候補点から前記組織境界までの最短距離をそれぞれ求める最小距離算出部と、前記最短距離が最も長い前記中心候補点を中心として前記最も長い最短距離を半径とする円を求める最大距離算出部と、前記円又は該円に内接する多角形の領域を第1関心領域として設定することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記第2関心領域生成部は、前記濃淡像上で、前記第1関心領域を含まない範囲と、前記濃淡像から第2関心領域がはみ出さない範囲と、前記第1関心領域の辺縁及び第1領域の周辺組織を含まない範囲に、前記第2関心領域を生成することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記第2関心領域は、予め形状と面積が設定されていることを特徴とする請求項6に記載の超音波診断装置。
- 被検体に超音波を送受して受信される反射エコー信号に基づいて超音波像を生成する超音波像生成部と、前記超音波像を表示する画像表示部と、該画像表示部に表示された前記超音波像の注目組織に点又は領域により指定領域を設定する入力デバイスと、前記超音波像の二次元方向の画素値の変化に基づいて組織境界を検出する組織境界検出部と、前記各候補点から前記組織境界までの最短距離をそれぞれ求める最小距離算出部と、前記最短距離が最も長い前記候補点を中心として前記最も長い最短距離を半径とする円を求める最大距離算出部と、前記円又は該円に内接する多角形の領域を関心領域として設定する関心領域設定部とを備えてなる超音波診断装置。
- 被検体に超音波を送信し、該被検体からの反射信号を受信する探触子と、
前記探触子を駆動して超音波を送信させると共に、前記反射信号を信号処理する送受信部と、
信号処理された前記反射信号を用いて、超音波画像を生成する画像生成部と、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記超音波画像を生成するために任意のパラメータが操作者によって設定される操作卓と、を備えた超音波診断装置であって、
表示された前記超音波画像の第1の診断領域に含まれる第1の基準位置が前記操作卓によって設定され、
前記画像生成部は、前記第1の診断領域と、前記超音波画像の外へのはみ出しと、前記第1の診断領域の辺縁や周辺組織との位置情報を用いて、前記超音波画像上に生成しようとする第2の診断領域を生成する領域生成部を具備することを特徴とする超音波診断装置。
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