JP2015084898A - Ultrasonic diagnostic device and image analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体に対して超音波の送受信を行なって超音波画像データを作成する超音波診断装置及び画像解析装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and an image analysis apparatus that create ultrasonic image data by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject.
超音波画像により、例えば臓器の委縮、変形、拘束、腫瘍などの構造物の診断を行なうことが可能である。また、超音波画像における肝臓や甲状腺、筋肉などの実質の明るさ、不均一さなどから、その脂肪化や硬変といったびまん性の疾患の診断が行われる。さらに、超音波画像に基づいて、乳房における乳管の拡張や乳腺構造の乱れなどが診断される場合もある。これらの診断を自動的に行なうために、あるいは人間による診断を補助するために、画像解析処理が行なわれる場合がある(例えば、非特許文献1参照)。 With an ultrasound image, it is possible to diagnose structures such as organ contraction, deformation, restraint, and tumor. In addition, diagnosis of diffuse diseases such as fattening and cirrhosis is performed based on the actual brightness and non-uniformity of the liver, thyroid gland, and muscles in the ultrasound image. Furthermore, in some cases, breast duct expansion or disturbance of the mammary gland structure in the breast is diagnosed based on the ultrasound image. In order to automatically perform these diagnoses or to assist human diagnosis, image analysis processing may be performed (see, for example, Non-Patent Document 1).
画像解析処理としては、例えばパタン(pattern)認識処理が行われる場合がある。より詳細には、正常と診断される超音波画像のパタンと、異常と診断される超音波画像のパタンとを記憶しておき、これらのパタンと、得られた超音波画像のパタンとをパタン認識技術を用いて比較することにより、被検体の疾患の有無を判別あるいは定量化できることが期待されている。 As the image analysis process, for example, a pattern recognition process may be performed. More specifically, a pattern of an ultrasonic image diagnosed as normal and a pattern of an ultrasonic image diagnosed as abnormal are stored, and the pattern and the pattern of the obtained ultrasonic image are stored as patterns. It is expected that the presence or absence of a disease in a subject can be determined or quantified by comparison using a recognition technique.
ところで、三次元の構造物に対して画像解析処理による診断を行なう場合、先ず被検体における三次元領域の超音波画像データ(ボリュームデータ:volume data)を取得する。そして、例えば、乳管の三次元形状に基づいた診断を行なう場合、ボリュームデータを構成する各フレーム(frame)の超音波画像データにおいてパタン認識処理等によって抽出された乳管の断面形状から、三次元の乳管の形状を特定し、診断が行われる。 By the way, when performing diagnosis by image analysis processing on a three-dimensional structure, first, ultrasonic image data (volume data) of a three-dimensional region in the subject is acquired. For example, when making a diagnosis based on the three-dimensional shape of the milk duct, a third order is obtained from the cross-sectional shape of the breast duct extracted by pattern recognition processing or the like in the ultrasonic image data of each frame constituting the volume data. The original duct shape is identified and diagnosed.
前記ボリュームデータは、例えば機械的に超音波振動子列を搖動させる三次元超音波プローブや、二次元配置された超音波振動子によって三次元空間に対して超音波の走査を行なう超音波プローブによって取得することができる。あるいは、一断面についての超音波の送受信を行なう超音波プローブを、被検体の体表面上において移動させることによっても、前記ボリュームデータを取得することができる。 The volume data is obtained by, for example, a three-dimensional ultrasonic probe that mechanically swings an ultrasonic transducer array or an ultrasonic probe that scans an ultrasonic wave in a three-dimensional space using a two-dimensionally arranged ultrasonic transducer. Can be acquired. Alternatively, the volume data can also be acquired by moving an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves for one section on the body surface of the subject.
超音波プローブを移動させて三次元領域の超音波画像データを取得する場合、移動速度が一定ではない場合もある。この場合、移動速度が一定であると仮定して、前記ボリュームデータにおける各フレームにおいて抽出された断面から三次元形状を特定すると、実際の被検体における診断対象の三次元形状とは異なる形状となり、正確な診断を行なうことができないおそれがある。従って、エコー信号を取得する時の超音波プローブの動き方が考慮された正確な診断を行なえるようにすることが求められている。 When the ultrasonic probe is moved to acquire ultrasonic image data of a three-dimensional region, the moving speed may not be constant. In this case, assuming that the moving speed is constant, specifying the three-dimensional shape from the cross-section extracted in each frame in the volume data, the shape is different from the three-dimensional shape of the diagnosis target in the actual subject, There is a possibility that an accurate diagnosis cannot be performed. Accordingly, there is a demand for an accurate diagnosis that takes into account how the ultrasonic probe moves when acquiring an echo signal.
上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、被検体に対する超音波の送受信を行なう超音波プローブと、この超音波プローブの位置の時間変化の情報に応じた模様からなるパタン画像のデータを作成するパタン画像データ作成部と、前記超音波プローブによって得られた超音波のエコー信号に基づく超音波画像データの一部として前記パタン画像のデータを有する画像データを作成するデータ作成部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置である。 One aspect of the invention made in order to solve the above-described problem is an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject, and a pattern image that includes a pattern corresponding to time change information of the position of the ultrasonic probe. A pattern image data creation unit that creates the data of the pattern image, and a data creation unit that creates the image data having the pattern image data as part of the ultrasound image data based on the ultrasound echo signal obtained by the ultrasound probe And an ultrasonic diagnostic apparatus.
上記観点の発明によれば、前記超音波プローブの位置の時間変化の情報に応じた模様からなる前記パタン画像のデータを、超音波画像データの一部として有する画像データが作成される。従って、この画像データに基づいて、前記超音波プローブの動き方が考慮された正確な診断を行なうことができる。 According to the invention of the above aspect, image data having the pattern image data having a pattern corresponding to the time change information of the position of the ultrasonic probe as part of the ultrasonic image data is created. Therefore, based on this image data, it is possible to perform an accurate diagnosis in consideration of how the ultrasonic probe moves.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1に示す超音波診断装置1は、超音波プローブ2、送受信ビームフォーマ3、エコーデータ処理部4、表示制御部5、表示部6、操作部7、制御部8及び記憶部9を備える。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An ultrasonic diagnostic apparatus 1 illustrated in FIG. 1 includes an ultrasonic probe 2, a transmission / reception beam former 3, an echo data processing unit 4, a display control unit 5, a display unit 6, an operation unit 7, a control unit 8, and a storage unit 9.
前記超音波プローブ2は、アレイ(array)状に配置された複数の超音波振動子を有して構成され、この超音波振動子によって被検体に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。 The ultrasonic probe 2 includes a plurality of ultrasonic transducers arranged in an array, and transmits ultrasonic waves to the subject through the ultrasonic transducers, Receive.
前記超音波プローブ2には、例えばホール素子で構成される前記磁気センサ10が設けられている。この磁気センサ10により、例えば磁気発生コイルで構成される磁気発生部11から発生する磁気が検出されるようになっている。前記磁気センサ10における検出信号は、前記表示制御部5へ入力されるようになっている。前記磁気センサ10における検出信号は、図示しないケーブルを介して前記表示制御部5へ入力されてもよいし、無線で前記表示制御部5へ入力されてもよい。前記磁気発生部11及び前記磁気センサ10は、後述のように前記超音波プローブ2の位置及び傾きを検出するために設けられている。 The ultrasonic probe 2 is provided with the magnetic sensor 10 composed of, for example, a Hall element. The magnetic sensor 10 detects the magnetism generated from the magnetic generator 11 composed of, for example, a magnetic generating coil. A detection signal in the magnetic sensor 10 is input to the display control unit 5. A detection signal in the magnetic sensor 10 may be input to the display control unit 5 via a cable (not shown), or may be input to the display control unit 5 wirelessly. The magnetism generator 11 and the magnetic sensor 10 are provided to detect the position and inclination of the ultrasonic probe 2 as will be described later.
前記送受信ビームフォーマ3は、前記超音波プローブ2から所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部8からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ2に供給する。また、前記送受信ビームフォーマ3は、前記超音波プローブ2で受信したエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を所定の受信パラメータで行ない、信号処理後のエコーデータを前記エコーデータ処理部4へ出力する。 The transmission / reception beam former 3 supplies an electrical signal for transmitting an ultrasonic wave from the ultrasonic probe 2 under a predetermined scanning condition to the ultrasonic probe 2 based on a control signal from the control unit 8. The transmission / reception beamformer 3 performs signal processing such as phasing addition processing on the echo signal received by the ultrasonic probe 2 with a predetermined reception parameter, and the echo data after the signal processing is transmitted to the echo data processing unit 4. Output to.
前記エコーデータ処理部4は、前記送受信ビームフォーマ3から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための信号処理などを行なう。例えば、前記エコーデータ処理部4は、Bモード処理を行なう。前記Bモード処理は、対数圧縮処理、包絡線検波処理等を含む。前記Bモード処理によってBモードデータが作成される。 The echo data processing unit 4 performs signal processing for creating an ultrasound image on the echo data output from the transmission / reception beamformer 3. For example, the echo data processing unit 4 performs B mode processing. The B mode processing includes logarithmic compression processing, envelope detection processing, and the like. B mode data is created by the B mode processing.
前記表示制御部5は、図2に示すように、位置算出部51、超音波画像データ作成部52、パタン画像データ作成部53、合成部54、表示画像制御部55及び画像解析部56を有する。前記位置算出部51は、前記磁気センサ10からの磁気検出信号に基づいて、三次元空間において、前記磁気発生部11を原点とする座標系における前記超音波プローブ2の位置情報(以下、「プローブ位置情報」と云う)を算出する。さらに、前記位置算出部51は、前記プローブ位置情報に基づいてエコー信号の前記座標系における位置情報(超音波画像の位置情報)を算出してもよい。前記位置算出部51及び前記磁気センサ10は、本発明における位置検出部の実施の形態の一例である。 As shown in FIG. 2, the display control unit 5 includes a position calculation unit 51, an ultrasonic image data creation unit 52, a pattern image data creation unit 53, a synthesis unit 54, a display image control unit 55, and an image analysis unit 56. . Based on the magnetic detection signal from the magnetic sensor 10, the position calculation unit 51 is configured to detect position information of the ultrasonic probe 2 (hereinafter referred to as “probe” in a coordinate system having the magnetic generation unit 11 as an origin in a three-dimensional space. "Positional information"). Furthermore, the position calculation unit 51 may calculate position information (position information of the ultrasonic image) of the echo signal in the coordinate system based on the probe position information. The position calculation unit 51 and the magnetic sensor 10 are an example of an embodiment of a position detection unit in the present invention.
前記超音波画像データ作成部52は、前記エコーデータ処理部4で得られたローデータ(raw data)をスキャンコンバータ(Scan Converter)によって走査変換して超音波画像データを作成する。例えば、この超音波画像データとして、前記超音波画像データ作成部52は、前記Bモードデータを走査変換してBモード画像データを作成する。 The ultrasonic image data creation unit 52 scan-converts raw data obtained by the echo data processing unit 4 using a scan converter to create ultrasonic image data. For example, as the ultrasound image data, the ultrasound image data creation unit 52 scan-converts the B-mode data to create B-mode image data.
前記パタン画像データ作成部53は、前記位置算出部51によって算出された前記プローブ位置情報の時間変化、すなわち前記超音波プローブ2の速度情報を算出する。この速度情報には、速さの値のほか、移動方向も含まれる。そして、前記パタン画像データ作成部53は、前記超音波プローブ2の速度情報に応じた模様からなるパタン画像のデータを作成する。詳細は後述する。前記パタン画像データ作成部53は、本発明におけるパタン画像データ作成部の実施の形態の一例である。 The pattern image data creation unit 53 calculates the time change of the probe position information calculated by the position calculation unit 51, that is, the velocity information of the ultrasonic probe 2. This speed information includes not only the speed value but also the moving direction. The pattern image data creation unit 53 creates pattern image data having a pattern corresponding to the velocity information of the ultrasonic probe 2. Details will be described later. The pattern image data creation unit 53 is an example of an embodiment of a pattern image data creation unit in the present invention.
前記合成部54は、前記パタン画像のデータと前記Bモード画像データとを合成し、前記パタン画像のデータを一部に有するBモード画像データを作成する。前記合成部54は、本発明におけるデータ作成部の実施の形態の一例である。また、前記パタン画像のデータを一部に有するBモード画像データは、本発明におけるデータ作成部によって作成される画像データの実施の形態の一例である。 The synthesizing unit 54 synthesizes the pattern image data and the B-mode image data, and creates B-mode image data having the pattern image data in part. The synthesis unit 54 is an example of an embodiment of a data creation unit in the present invention. The B-mode image data having part of the pattern image data is an example of an embodiment of image data created by the data creation unit of the present invention.
前記表示画像制御部55は、前記Bモード画像データに基づく超音波画像を前記表示部6に表示させる。 The display image control unit 55 causes the display unit 6 to display an ultrasonic image based on the B-mode image data.
前記画像解析部56は、前記パタン画像のデータを一部に有する超音波画像データに基づいて画像解析を行なう。詳細は後述する。前記画像解析部56は、本発明における画像解析部の実施の形態の一例である。 The image analysis unit 56 performs image analysis based on ultrasonic image data having part of the pattern image data. Details will be described later. The image analysis unit 56 is an example of an embodiment of an image analysis unit in the present invention.
前記表示部6は、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイなどである。前記表示部6は、本発明における表示部の実施の形態の一例である。 The display unit 6 is an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL (Electro-Luminescence) display, or the like. The display unit 6 is an example of an embodiment of a display unit in the present invention.
前記操作部7は、特に図示しないが、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード(keyboard)、ダイヤル(dial)及びポインティングデバイス(pointing device)などを含んで構成されている。 Although not particularly illustrated, the operation unit 7 includes a keyboard, a dial, a pointing device, and the like for an operator to input instructions and information.
前記制御部8は、CPU(Central Processing Unit)であり、前記記憶部9に記憶された制御プログラムを読み出し、前記超音波診断装置1の各部における機能を実行させる。 The control unit 8 is a CPU (Central Processing Unit), reads a control program stored in the storage unit 9, and executes functions in each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 1.
前記記憶部9は、例えばHDD(Hard Disk Drive)や半導体メモリ(memory)などである。この記憶部9には、例えば前記パタン画像のデータを一部に有する前記Bモード画像データが記憶される。前記記憶部9には、前記Bモードデータなどが記憶されてもよい。前記記憶部9は、本発明における記憶部の実施の形態の一例である。 The storage unit 9 is, for example, an HDD (Hard Disk Drive) or a semiconductor memory. The storage unit 9 stores, for example, the B-mode image data having part of the pattern image data. The storage unit 9 may store the B mode data and the like. The storage unit 9 is an example of an embodiment of a storage unit in the present invention.
さて、本例の超音波診断装置1の作用について説明する。ここでは、先ず被検体についてのBモード画像データの取得とその記憶について説明した後、このBモード画像データに基づく診断について説明する。 Now, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of this example will be described. Here, first, acquisition and storage of B-mode image data for a subject will be described, and then diagnosis based on the B-mode image data will be described.
先ず、被検体についてのBモード画像データの取得とその記憶について説明する。操作者は、被検体の体表面に前記超音波プローブ2を当接する。そして、この超音波プローブ2において超音波の送受信が行われ、そのエコー信号に基づいて、Bモード画像データが作成される。 First, acquisition and storage of B-mode image data for a subject will be described. The operator contacts the ultrasonic probe 2 with the body surface of the subject. The ultrasonic probe 2 transmits and receives ultrasonic waves, and B-mode image data is created based on the echo signals.
操作者は、図3に示すように、超音波の送受信を行なっている前記超音波プローブ2を、体表面Sの上において、例えば矢印の方向へ移動させる。これにより、被検体の三次元領域におけるデータ、すなわちボリュームデータが取得される。このボリュームデータは、異なる時間に取得された複数フレームのBモード画像データからなる。 As shown in FIG. 3, the operator moves the ultrasonic probe 2 that transmits and receives ultrasonic waves on the body surface S, for example, in the direction of the arrow. Thereby, data in the three-dimensional region of the subject, that is, volume data is acquired. This volume data consists of B-frame image data of a plurality of frames acquired at different times.
ちなみに、図3において、Z方向は、前記超音波プローブ2のエレベーション(elevation)方向である。また、X方向は、前記超音波プローブ2のアジマス(azimuth)方向である。前記ボリュームデータは、前記超音波プローブ2をZ方向に移動させることによって取得される。 Incidentally, in FIG. 3, the Z direction is the elevation direction of the ultrasonic probe 2. The X direction is the azimuth direction of the ultrasonic probe 2. The volume data is acquired by moving the ultrasonic probe 2 in the Z direction.
超音波の送受信時には、前記位置算出部51は、前記磁気センサ10(図3では図示省略)からの磁気検出信号に基づいて、プローブ位置情報を算出する。これにより、各フレームのBモード画像データは、前記プローブ位置情報を有する。 At the time of ultrasonic wave transmission / reception, the position calculation unit 51 calculates probe position information based on a magnetic detection signal from the magnetic sensor 10 (not shown in FIG. 3). Thereby, the B-mode image data of each frame has the probe position information.
前記パタン画像データ作成部53は、前記プローブ位置情報の時間変化、すなわち前記超音波プローブ2の速度情報をフレーム毎に算出する。具体的には、前記パタン画像データ作成部53は、あるフレームFn(n:フレーム番号)における前記速度情報を、フレームFnの位置及び時間の情報と、フレームFnの直前のフレームF(n−1)の位置及び時間の情報とから算出する。 The pattern image data creation unit 53 calculates the time change of the probe position information, that is, the velocity information of the ultrasonic probe 2 for each frame. Specifically, the pattern image data creation unit 53 obtains the velocity information in a certain frame Fn (n: frame number), the position and time information of the frame Fn, and the frame F (n−1) immediately before the frame Fn. ) And position information and time information.
例えば、図4に示すように、前記フレームF(n−1)の取得時刻をt1とし、前記フレームFnの取得時刻をt2とする。時刻t2と時刻t1との時間差をΔtとすると、前記パタン画像データ作成部53は、前記時間差Δtと、前記フレームF(n−1)及び前記フレームFnの各々の位置情報とに基づいて、前記フレームFnにおける前記速度情報を算出する。前記フレームFn,F(n−1)の各々の位置情報としては、前記フレームFn,F(n−1)の各々における互いに対応する代表点の位置情報が用いられてもよい。 For example, as shown in FIG. 4, the acquisition time of the frame F (n−1) is t1, and the acquisition time of the frame Fn is t2. When the time difference between the time t2 and the time t1 is Δt, the pattern image data creation unit 53 is based on the time difference Δt and the position information of each of the frame F (n−1) and the frame Fn. The speed information in the frame Fn is calculated. As the position information of each of the frames Fn and F (n−1), position information of representative points corresponding to each other in each of the frames Fn and F (n−1) may be used.
前記速度情報には、速さの値の他、前記超音波プローブ2の移動方向が含まれる。ただし、移動方向は、図5に示すように、一軸上における一方の方向と他方の方向の二方向(矢印で示された方向)のみであってもよい。この場合、前記速度情報における移動方向は、正負の符号で表わされる。 The speed information includes the moving direction of the ultrasonic probe 2 in addition to the speed value. However, as shown in FIG. 5, the moving direction may be only two directions (directions indicated by arrows) of one direction and the other direction on one axis. In this case, the moving direction in the speed information is represented by positive and negative signs.
前記パタン画像作成部53は、前記速度情報に応じた模様からなるパタン画像PIのデータを、フレーム毎に作成する。このパタン画像PIのデータは、図6に示すように、Bモード画像BIのデータ(Bモード画像データ)の一部として前記記憶部9に記憶されるデータである。 The pattern image creation unit 53 creates pattern image PI data having a pattern corresponding to the speed information for each frame. The pattern image PI data is data stored in the storage unit 9 as a part of B-mode image BI data (B-mode image data), as shown in FIG.
前記パタン画像PIは、Bモード画像における前記画像解析部56によるパタン認識処理のアルゴリズム(algorithm)によって認識可能な画像である。前記パタン画像PIは、前記速度情報に応じた濃淡及び形状を有する。 The pattern image PI is an image that can be recognized by an algorithm of pattern recognition processing by the image analysis unit 56 in the B-mode image. The pattern image PI has a shading and a shape corresponding to the speed information.
具体的に、前記パタン画像PIについて図7〜図9に基づいて説明する。このパタン画像PIは、黒色の四角形SQと、この四角形SQの中に配置された白色の三角形TRとからなる。前記三角形TRは、底辺が前記四角形SQの上下方向における中央に位置しており、前記速度情報に応じた形態(濃淡及び形状)を有する。具体的には、前記三角形TRは、速さの値が大きくなるほど、高さが大きくなる。ここでは、図7の三角形TRよりも図8の三角形TRの方が、高さが大きく、図7のパタン画像PIよりも図8のパタン画像PIの方が、超音波プローブ2の速さの値が大きいことを示す。 Specifically, the pattern image PI will be described with reference to FIGS. This pattern image PI is composed of a black square SQ and a white triangle TR arranged in the square SQ. The triangle TR has a base located at the center in the vertical direction of the quadrangle SQ, and has a form (shading and shape) according to the speed information. Specifically, the height of the triangle TR increases as the speed value increases. Here, the triangle TR in FIG. 8 is larger in height than the triangle TR in FIG. 7, and the speed of the ultrasonic probe 2 is higher in the pattern image PI in FIG. 8 than in the pattern image PI in FIG. 7. Indicates that the value is large.
また、前記三角形TRは、移動方向に応じた形状を有する。ここでは、前記三角形TRは、一方の方向(+の方向)と他方の方向(−の方向)とで、底辺と対向する頂点の位置が逆になっている。図7及び図8と、図9とでは、前記三角形TRは、前記頂点の位置が逆になっており、移動方向が逆であることを示している。 The triangle TR has a shape corresponding to the moving direction. Here, in the triangle TR, in one direction (+ direction) and the other direction (− direction), the positions of the vertices facing the bottom are reversed. 7 and 8 and FIG. 9, the triangle TR indicates that the position of the vertex is reversed and the moving direction is reversed.
前記合成部54は、前記パタン画像のデータと前記Bモード画像データとを合成し、上述の図7に示すように、前記パタン画像PIのデータを一部に有するBモード画像BIのデータ(Bモード画像データ)Dを作成する。前記合成部54によって作成された前記データDは、前記記憶部9に記憶される。 The synthesizing unit 54 synthesizes the pattern image data and the B-mode image data, and as shown in FIG. 7, the B-mode image BI data (B Mode image data) D is created. The data D created by the combining unit 54 is stored in the storage unit 9.
次に、前記パタン画像のデータを一部に有するBモード画像データに基づく診断について説明する。前記画像解析部56は、前記記憶部9から読み出された前記データDに対して、画像解析処理を行ない、診断を行なう。画像解析処理は、パタン認識処理を用いた処理である。パタン認識処理は、画像における二次元の濃淡(輝度)の変化を捉えて、所定の形状を抽出する処理である。抽出される形状は、予め前記記憶部9に記憶されている。 Next, the diagnosis based on the B-mode image data having part of the pattern image data will be described. The image analysis unit 56 performs an image analysis process on the data D read from the storage unit 9 to perform diagnosis. The image analysis process is a process using a pattern recognition process. The pattern recognition process is a process of extracting a predetermined shape by capturing a change in two-dimensional shading (luminance) in an image. The extracted shape is stored in the storage unit 9 in advance.
例えば、図10に示す形状を有する乳管BDについて診断を行なう場合を例に挙げて説明する。前記乳管BDにおいて、位置P1から位置P2までの区間P12においては、前記超音波プローブ2を速度V1で移動させながら超音波の送受信を行なう。一方、前記乳管BDにおいて、前記位置A2から位置A3までの区間P23においては、速度V1よりも遅い速度V2(すなわち、V2<V1)で前記超音波プローブを移動させながら超音波の送受信を行なったとする。これにより、図11に示すように、前記位置P1から前記位置P2までの区間においては、距離D1の間隔で一フレームのBモード画像データBIDが取得され、前記位置P2から前記位置P3までの区間においては、距離D2の間隔で一フレームのBモード画像データBIDが取得される。なお、図11におけるBモード画像データBIDの取得時間間隔は、等しいものとする。 For example, a case where diagnosis is performed on a breast duct BD having the shape shown in FIG. 10 will be described as an example. In the milk duct BD, in the section P12 from the position P1 to the position P2, ultrasonic waves are transmitted and received while moving the ultrasonic probe 2 at the speed V1. On the other hand, in the section P23 from the position A2 to the position A3 in the milk duct BD, ultrasonic transmission / reception is performed while moving the ultrasonic probe at a speed V2 (that is, V2 <V1) slower than the speed V1. Suppose. Thus, as shown in FIG. 11, in the section from the position P1 to the position P2, B-frame image data BID of one frame is acquired at an interval of the distance D1, and the section from the position P2 to the position P3. In B, one frame of B-mode image data BID is acquired at an interval of distance D2. Note that the acquisition time intervals of the B-mode image data BID in FIG. 11 are the same.
前記画像解析部56は、各フレームのBモード画像データBIDにおいて、パタン認識処理を行なって、乳管を抽出する。ここで、前記区間P23においては、前記区間P12よりも前記超音波プローブ2の移動速度が遅い。従って、仮に前記位置P1から前記位置P3まで一定速度で前記超音波プローブ2が移動したことを前提にして、各フレームにおいて抽出された乳管の断面形状から三次元の乳管の形状を特定すると、図12に示すように、前記区間P23の部分が実際よりも長くなり、実際の形状とは異なる形状になる。仮に、このような形状が異常であると診断されるべきものであるとすると、正確な診断を行なうことができない。 The image analysis unit 56 performs pattern recognition processing on the B-mode image data BID of each frame and extracts a milk duct. Here, in the section P23, the moving speed of the ultrasonic probe 2 is slower than that in the section P12. Accordingly, assuming that the ultrasonic probe 2 has moved from the position P1 to the position P3 at a constant speed, the shape of the three-dimensional milk duct is specified from the cross-sectional shape of the milk duct extracted in each frame. As shown in FIG. 12, the section P23 is longer than the actual part and has a shape different from the actual shape. If such a shape is to be diagnosed as being abnormal, accurate diagnosis cannot be performed.
しかし、本例では、速度情報を考慮して、乳管の三次元形状を特定することができる。具体的に説明する。前記画像解析部56は、パタン認識処理によって、前記Bモード画像データBIDにおいて、前記乳管BDのほか、前記パタン画像PIを抽出する。 However, in this example, the three-dimensional shape of the milk duct can be specified in consideration of the speed information. This will be specifically described. The image analysis unit 56 extracts the pattern image PI in addition to the breast duct BD in the B-mode image data BID by pattern recognition processing.
ここで、前記記憶部9には、速度情報と対応付けて複数のパタン画像が予め記憶されている。前記画像解析部56は、前記Bモード画像データBIDにおいて抽出された前記パタン画像PIと前記記憶部9に記憶された前記パタン画像とを比較して、対応する速度情報を特定する。 Here, the storage unit 9 stores a plurality of pattern images in advance in association with the speed information. The image analysis unit 56 compares the pattern image PI extracted from the B-mode image data BID with the pattern image stored in the storage unit 9 to identify corresponding speed information.
前記画像解析部56は、各フレームにおいて抽出された乳管の断面形状から三次元の乳管の形状を特定する際に、前記速度情報を用いる。これにより、各フレームのBモード画像データBIDの位置を特定することができる。具体的には、図11に示すように、前記区間P23におけるBモード画像データBIDの各々の間の距離(距離D2)が、前記区間P12におけるBモード画像データBIDの各々の間の距離(距離D1)よりも短いことを特定することができる。 The image analysis unit 56 uses the velocity information when specifying the shape of a three-dimensional milk duct from the cross-sectional shape of the milk duct extracted in each frame. Thereby, the position of the B-mode image data BID of each frame can be specified. Specifically, as shown in FIG. 11, the distance (distance D2) between each of the B mode image data BID in the section P23 is the distance (distance) between each of the B mode image data BID in the section P12. It can be specified that it is shorter than D1).
前記画像解析部56は、前記速度情報を用いて特定された乳管の三次元形状に基づいて、診断を行なう。このように、速度情報が考慮されることによって、実際の形状に即した形状を特定することができるので、診断を正確に行なうことができる。 The image analysis unit 56 performs diagnosis based on the three-dimensional shape of the milk duct specified using the speed information. In this way, by considering the speed information, it is possible to specify a shape that matches the actual shape, so that diagnosis can be performed accurately.
なお、前記画像解析部56による診断結果は、医師等が最終的な診断を行なうための補助的なものであってもよい。 Note that the diagnosis result by the image analysis unit 56 may be supplementary for a doctor or the like to make a final diagnosis.
ところで、Bモード画像データなどの超音波画像データは、DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)という規格で取り扱われることが多い。ここで、DICOM画像は、JPEG(Joint Photographic Experts Group)やAVI(Audio Video Interleave)といった形式に変換されることがある。このようにDICOM画像が他の形式に変換されると、画像データのヘッダ(header)情報は失われてしまう。 By the way, ultrasonic image data such as B-mode image data is often handled by a standard called DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine). Here, the DICOM image may be converted into a format such as JPEG (Joint Photographic Experts Group) or AVI (Audio Video Interleave). When the DICOM image is converted into another format in this way, the header information of the image data is lost.
しかし、本例によれば、前記超音波プローブ2の速度情報は、ヘッダ情報としてではなく、前記パタン画像として前記Bモード画像データの一部として記憶されている。従って、データ形式が変換されても、速度情報が失われることはない。 However, according to this example, the velocity information of the ultrasonic probe 2 is stored as part of the B-mode image data as the pattern image, not as header information. Therefore, even if the data format is converted, the speed information is not lost.
また、本例によれば、前記パタン画像は、前記速度情報に応じたからなるので、前記乳管など二次元形状を抽出するパタン認識処理のアルゴリズム(Algorithm)を用いることにより、前記パタン画像を認識することができる。 In addition, according to this example, the pattern image is made according to the speed information, and therefore the pattern image is recognized by using a pattern recognition processing algorithm (Algorithm) that extracts a two-dimensional shape such as the milk duct. can do.
次に、実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明する。上述において、前記速度情報は、乳管の三次元形状を特定するために用いられているが、前記画像解析部56は、前記速度情報を診断に用いてもよい。例えば、前記速度情報における速さの値の変化や移動方向の変化など、超音波プローブ2の移動パタンの情報が、診断の一要因として用いられてもよい。具体的には、上述のように、前記超音波プローブ2の移動速度が遅くなった場合や、図13に示すように、前記超音波プローブ2の移動方向が逆方向になった場合は、病変等の異常を発見した可能性がある。 Next, a modification of the embodiment will be described. First, the first modification will be described. In the above description, the speed information is used to specify the three-dimensional shape of the milk duct. However, the image analysis unit 56 may use the speed information for diagnosis. For example, information on the movement pattern of the ultrasonic probe 2 such as a change in speed value and a change in movement direction in the speed information may be used as a factor of diagnosis. Specifically, as described above, when the moving speed of the ultrasonic probe 2 is slow or when the moving direction of the ultrasonic probe 2 is reversed as shown in FIG. It is possible that an abnormality such as
そこで、前記パタン画像から特定された前記速度情報における速さの値の変化や、符号の変化などが、予め異常なものとして設定された変化に該当し、なおかつ前記パタン認識処理によって特定される形状が異常である場合、前記画像解析部56は、異常と診断する。 Therefore, a change in speed value or a change in sign in the speed information specified from the pattern image corresponds to a change set as abnormal in advance, and the shape specified by the pattern recognition process Is abnormal, the image analysis unit 56 diagnoses it as abnormal.
ちなみに、上述の実施形態において、乳管の三次元形状を特定するために前記速度情報が用いられる場合であっても、移動方向の向き(速度情報の符号)も考慮されて三次元形状が特定されてもよい。 By the way, in the above-described embodiment, even when the speed information is used to specify the three-dimensional shape of the milk duct, the three-dimensional shape is specified in consideration of the direction of movement (sign of speed information). May be.
次に、第二変形例について説明する。図14に示すように、前記パタン画像PIを有するBモード画像BIが表示部に表示されてもよい。この場合、前記画像解析部56ではなく、医師等が、前記Bモード画像BIにおける観察部分や前記パタン画像PIを見て、このパタン画像PIから特定される速度情報も考慮して、診断を行なってもよい。 Next, a second modification will be described. As shown in FIG. 14, a B-mode image BI having the pattern image PI may be displayed on the display unit. In this case, instead of the image analysis unit 56, a doctor or the like looks at the observation part in the B-mode image BI and the pattern image PI and performs diagnosis in consideration of speed information specified from the pattern image PI. May be.
次に、第三変形例について説明する。ここでは、前記パタン画像PIの他例について説明する。前記パタン画像PIは、図15に示すように、黒色部BLと輝度変化部BCとからなる。この輝度変化部BCは、速さの値に応じて輝度が変化する。例えば、前記輝度変化部BCは、速さの値が大きくなると輝度値が高くなり、速さの値が小さくなると輝度値が低くなる。また、前記輝度変化部BCは、前記黒色部BLに対する位置関係が、前記超音波プローブ2の移動方向に応じて変わる。例えば、前記超音波プローブ2が、一方の方向(+の方向)に移動する時は、図16に示すように、前記輝度変化部BCは、前記黒色部BLに対して上側に位置する。また、前記超音波プローブ2が、他方の方向(−の方向)に移動する時は、図17に示すように、前記輝度変化部BCは、前記黒色部BLに対して下側に位置する。 Next, a third modification will be described. Here, another example of the pattern image PI will be described. As shown in FIG. 15, the pattern image PI includes a black portion BL and a luminance change portion BC. The luminance of the luminance changing unit BC changes in accordance with the speed value. For example, the brightness changing unit BC has a higher brightness value when the speed value is larger, and a lower brightness value when the speed value is smaller. In addition, the luminance change part BC has a positional relationship with the black part BL that changes according to the moving direction of the ultrasonic probe 2. For example, when the ultrasonic probe 2 moves in one direction (+ direction), as shown in FIG. 16, the luminance changing part BC is positioned above the black part BL. Further, when the ultrasonic probe 2 moves in the other direction (− direction), as shown in FIG. 17, the luminance changing part BC is positioned below the black part BL.
また、前記パタン画像PIは、図18に示すように、黒色の帯状部BEと、この帯状部BEの中に配置された白色の円CCとからなっていてもよい。前記帯状部BEにおける前記円CCの位置が、速度情報を示している。具体的に説明すると、前記帯状部BEの長手方向における中央CEの位置は、速度が零である。そして、前記帯状部BEにおける前記中央CEよりも一方側(上側)の領域は、一方の移動方向(+の方向)を示し、前記中央CEよりも他方側(下側)の領域は、他方の移動方向(−の方向)を示す。そして、前記中央CEから離れるほど、速さの値が大きいことを示す。 Further, as shown in FIG. 18, the pattern image PI may be composed of a black belt-like portion BE and a white circle CC arranged in the belt-like portion BE. The position of the circle CC in the belt-shaped portion BE indicates speed information. More specifically, the speed of the position of the center CE in the longitudinal direction of the belt-like portion BE is zero. A region on one side (upper side) from the center CE in the belt-like portion BE indicates one moving direction (+ direction), and a region on the other side (lower side) from the center CE is the other side. The movement direction (-direction) is shown. And it shows that the value of speed is so large that it leaves | separates from the said center CE.
前記黒色の帯状部BEと前記円CCとからなるパタン画像PIは、縦方向ではなく、図19に示すように横方向の画像であってもよい。 The pattern image PI composed of the black belt-like portion BE and the circle CC may be a horizontal image as shown in FIG. 19 instead of the vertical direction.
また、前記パタン画像PIは、図20に示す帯状部BEからなっていてもよい。この帯状部BEは、黒色部BLと、この黒色部BLの両端側に位置する輝度変化部BC1,BC2とからなる。この輝度変化部BC1,BC2は、速さの値に応じて輝度が変化する。例えば、前記輝度変化部BC1,BC2は、速さの値が大きくなると輝度値が高くなり、速さの値が小さくなると輝度値が低くなる。また、前記超音波プローブ2が、一方の方向(+の方向)に移動する時は、一方の前記輝度変化部BC1の輝度が変化し、他方の方向(−の方向)に移動する時は、他方の前記輝度変化部BC2の輝度が変化する。 Further, the pattern image PI may include a belt-like portion BE shown in FIG. The belt-like portion BE includes a black portion BL and luminance change portions BC1 and BC2 located on both ends of the black portion BL. The luminance changing portions BC1 and BC2 change in luminance according to the speed value. For example, the brightness change parts BC1 and BC2 increase in brightness value when the speed value increases, and decrease in brightness value when the speed value decreases. Further, when the ultrasonic probe 2 moves in one direction (+ direction), the luminance of one of the luminance change parts BC1 changes, and when the ultrasonic probe 2 moves in the other direction (− direction), The luminance of the other luminance changing unit BC2 changes.
ちなみに、図6及び図15では、前記超音波画像BIとして、前記超音波プローブ2がリニアプローブである場合の超音波画像が示されているが、図16では、前記超音波画像BIとして、前記超音波プローブ2がコンベックスプローブである場合の超音波画像が示されている。 Incidentally, in FIG. 6 and FIG. 15, an ultrasonic image when the ultrasonic probe 2 is a linear probe is shown as the ultrasonic image BI, but in FIG. 16, the ultrasonic image BI is the above-described ultrasonic image BI. An ultrasonic image in the case where the ultrasonic probe 2 is a convex probe is shown.
その他、前記パタン画像PIは、速度情報に応じた模様からなる画像であればよく、上述の例に限られるものではない。 In addition, the pattern image PI may be an image having a pattern according to the speed information, and is not limited to the above example.
次に、第四変形例について説明する。図21に示すように、前記超音波診断装置1において、前記超音波プローブ2には、前記磁気センサ10の代わりに、加速度センサ12が設けられていてもよい。この場合、前記磁気センサ10は不要である。 Next, a fourth modification will be described. As shown in FIG. 21, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1, the ultrasonic probe 2 may be provided with an acceleration sensor 12 instead of the magnetic sensor 10. In this case, the magnetic sensor 10 is unnecessary.
前記表示制御部5は、図22に示すように、前記超音波画像データ作成部52、前記パタン画像データ作成部53、前記合成部54、前記表示画像制御部55、前記画像解析部56のほか、加速度算出部57及び速度算出部58を有する。 As shown in FIG. 22, the display control unit 5 includes the ultrasonic image data creation unit 52, the pattern image data creation unit 53, the synthesis unit 54, the display image control unit 55, and the image analysis unit 56. , An acceleration calculation unit 57 and a speed calculation unit 58.
前記加速度算出部57は、前記加速度センサ12の検出信号に基づいて、前記超音波プローブの加速度情報を算出する。前記加速度センサ12及び前記加速度算出部57は、本発明における加速度検出部の実施の形態の一例である。 The acceleration calculation unit 57 calculates acceleration information of the ultrasonic probe based on the detection signal of the acceleration sensor 12. The acceleration sensor 12 and the acceleration calculation unit 57 are an example of an embodiment of an acceleration detection unit in the present invention.
前記速度算出部58は、前記加速度情報に基づいて、前記超音波プローブ2の速度情報を算出する。前記速度算出部58は、本発明における速度算出部の実施の形態の一例である。 The speed calculation unit 58 calculates speed information of the ultrasonic probe 2 based on the acceleration information. The speed calculator 58 is an example of an embodiment of a speed calculator in the present invention.
本例では、前記パタン画像データ作成部53は、前記速度算出部58で算出された速度情報に応じた前記パタン画像PIのデータを、フレーム毎に作成する。 In this example, the pattern image data creation unit 53 creates data of the pattern image PI corresponding to the speed information calculated by the speed calculation unit 58 for each frame.
次に、第五変形例について説明する。前記パタン画像のデータを一部に有するBモード画像のデータに対するパタン認識処理は、前記超音波診断装置1において行なう場合に限定されるものではない。前記超音波診断装置1は、図23に示す画像解析装置100に、前記パタン画像のデータを一部に有するBモード画像のデータを出力し、この画像解析装置100において、前記画像解析部56と同様にしてパタン認識処理を行なってもよい。前記画像解析装置100は、本発明における画像解析装置の実施の形態の一例である。 Next, a fifth modification will be described. The pattern recognition process for the B-mode image data having the pattern image data in part is not limited to the case where the pattern is recognized in the ultrasonic diagnostic apparatus 1. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 outputs B-mode image data having part of the pattern image data to the image analysis apparatus 100 shown in FIG. 23. In the image analysis apparatus 100, the image analysis unit 56 and Similarly, pattern recognition processing may be performed. The image analysis apparatus 100 is an example of an embodiment of an image analysis apparatus according to the present invention.
この第五変形例においては、図24に示すように、前記表示制御部5は、画像解析部56を有していなくてもよい。 In the fifth modification, as shown in FIG. 24, the display control unit 5 does not have to include the image analysis unit 56.
以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、パタン認識処理を用いた診断は一例であり、上述のものに限られるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by the said embodiment, of course, this invention can be variously implemented in the range which does not change the main point. For example, the diagnosis using the pattern recognition process is an example, and is not limited to the above.
また、前記超音波プローブ2の位置の時間変化の情報は、速度情報に限られるものではなく、例えば加速度情報などであってもよい。 Further, the time change information of the position of the ultrasonic probe 2 is not limited to speed information, and may be acceleration information, for example.
1 超音波診断装置
2 超音波プローブ
6 表示部
9 記憶部
10 磁気センサ
12 加速度センサ
51 位置算出部
53 パタン画像データ作成部
54 合成部
56 画像解析部
57 加速度算出部
58 速度算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus 2 Ultrasonic probe 6 Display part 9 Memory | storage part 10 Magnetic sensor 12 Acceleration sensor 51 Position calculation part 53 Pattern image data preparation part 54 Synthesis | combination part 56 Image analysis part 57 Acceleration calculation part 58 Speed calculation part
Claims (10)
該超音波プローブの位置の時間変化の情報に応じた模様からなるパタン画像のデータを作成するパタン画像データ作成部と、
前記超音波プローブによって得られた超音波のエコー信号に基づく超音波画像データの一部として前記パタン画像のデータを有する画像データを作成するデータ作成部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasound probe that transmits and receives ultrasound to and from the subject;
A pattern image data creation unit for creating pattern image data having a pattern according to information on temporal changes in the position of the ultrasonic probe;
A data creation unit for creating image data having data of the pattern image as a part of ultrasonic image data based on an ultrasonic echo signal obtained by the ultrasonic probe;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記パタン画像データ作成部は、前記位置検出部で検出された位置情報の時間変化に基づいて前記パタン画像のデータを作成する
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 A position detector for detecting the position of the ultrasonic probe;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the pattern image data creation unit creates data of the pattern image based on a temporal change in position information detected by the position detection unit.
加速度検出部で検出された加速度に基づいて前記超音波プローブの速度情報を算出する速度算出部と、
を備え、
前記パタン画像データ作成部は、前記速度情報に基づいて前記パタン画像のデータを作成する
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 An acceleration detector for detecting the acceleration of the ultrasonic probe;
A speed calculator that calculates speed information of the ultrasonic probe based on the acceleration detected by the acceleration detector;
With
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the pattern image data creation unit creates data of the pattern image based on the speed information.
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