JP5632203B2 - 超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラム - Google Patents
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Description
請求項7に記載の発明は、造影剤が投与された被検体の所定部位を超音波で走査し超音波画像を取得する超音波診断装置において、前記所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信し、前記被走査領域に関する超音波データを、前記解析期間の各時相毎に取得する超音波送受信手段と、前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度を解析し、当該輝度の時間的変化を基に信号強度の時間的変化を計算すると共に、当該信号強度の時間的変化が所定の閾値を下回る時刻を造影剤の停滞時間の計測開始時刻として、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、前記少なくとも一つの解析領域に対し、停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、前記各時相毎の停滞時間画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
請求項8に記載の発明は、造影剤が投与された被検体の所定部位を超音波で走査し超音波画像を取得する超音波診断装置において、前記所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信し、前記被走査領域に関する超音波データを、前記解析期間の各時相毎に取得する超音波送受信手段と、前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度を解析し、当該輝度の時間的変化を基に信号強度の時間的変化を計算すると共に、当該信号強度の時間的変化が所定の閾値を上回る時刻を造影剤の停滞時間の計測終了時刻として、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、前記少なくとも一つの解析領域に対し、停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、前記各時相毎の停滞時間画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
請求項14に記載の発明は、造影剤が投与された被検体の所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信することで取得された、前記解析期間の各時相対応する前記被走査領域に関する超音波データを記憶する記憶手段と、前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度と予め設定された閾値との大小関係の時間的変化を解析し、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、前記少なくとも一つの解析領域に対し、前記造影剤の持続時間と前記造影剤の到達時刻とが、異なる色相により区別された停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波画像処理装置である。
請求項15に記載の発明は、コンピュータに、造影剤が投与された被検体の所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信することで取得された、前記解析期間の各時相対応する前記被走査領域に関する超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度と予め設定された閾値との大小関係の時間的変化を解析させ、前記解析された輝度の時間的変化に基づいて、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析させる解析機能と、前記少なくとも一つの解析領域に対し、前記造影剤の持続時間と前記造影剤の到達時刻とが、異なる色相により区別された停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成させる画像生成機能と、前記各時相毎の停滞時間画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラムである。
図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置10のブロック構成を示した図である。同図に示すように、本超音波診断装置10は、超音波プローブ12、入力装置13、モニター14、送受信ユニット21、Bモード処理ユニット22、ドプラ処理ユニット23、画像生成ユニット24、制御プロセッサ25、記憶ユニット26、インタフェースユニット29、内部メモリ30を具備している。装置本体11に内蔵される超音波送受信ユニット21等は、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムである場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
次に、造影剤停滞情報生成機能について説明する。この機能は、被走査領域(超音波走査される被検体内の二次元又は三次元領域)内に設定される解析領域内の各画素値の時間的変化を計測し、計測された画素値の時間的変化を用いて解析領域内における造影剤の停滞時間を画素毎に解析し、その解析結果に基づいて、造影剤の停滞時間を評価するための停滞時間画像等を生成し表示するものである。
入力装置13を介して患者情報の入力、送受信条件(被走査領域の大きさを決めるための画角、焦点位置、送信電圧等)、被検体の三次元領域を所定期間に亘って超音波走査するためのスキャンシーケンス等の選択が実行される(ステップS1)。入力、選択された各種情報・条件等は、自動的に内部メモリ30等に記憶される。
次に、送受信ユニット21は、被検者の所定部位(診断対象とする血管等)を含む領域を被走査領域とする超音波走査を解析の対象とする解析期間に亘って実行し、当該所定期間内の各時相に対応する超音波データ(フレーム毎の超音波データ)を取得する(ステップS2)。なお、本実施形態においては、説明を具体的にするため、被走査領域を二次元領域とする二次元走査を実行する場合を例とする。しかしながら、当該例に拘泥されず、被走査領域を三次元領域とする三次元走査(ボリュームスキャン)を実行するようにしてもよい。
取得された超音波データは、逐次超音波送受信ユニット22を経由してBモード処理ユニット22に送られる。Bモード処理ユニット22は、対数増幅処理、包絡線検波処理等を実行し、信号強度が輝度で表現される画像データを生成する。画像生成ユニット24は、生成された画像データに対してハーモニック成分の抽出処理等を施し、各時相k(k=1,2,・・・、n)に対応する超音波画像(フレーム毎の超音波画像)を生成する(ステップS3)。生成された超音波画像は、各時相における造影剤の空間密度(濃度)を信号値(輝度値)で表すものとなっている。
次に、画像生成ユニット24は、各時相に対応する超音波画像を用いて、解析領域内の各画素についてのTIC(Time Intensity Curve:輝度変化曲線)を逐次生成すると共に、生成された各TICを用いて、解析領域における各画素毎の造影剤の停滞時間を解析し、停滞時間画像を生成する(ステップS4)。
次に、制御プロセッサ25は、解析期間の各時相に対応する停滞時間画像を用いて、停滞時間の定量解析を実行しその結果を表示する(ステップS5)。例えば、制御プロセッサ25は、所定時相における解析領域内の持続時間のヒストグラム、或いは解析領域内の所定期間に亘る持続時間のヒストグラムを計算する。また、制御プロセッサ25は、必要に応じて、ヒストグラムの最頻値(ピーク)、重心、分散、ある持続時間以上の領域の関心領域に占める割合等の所定の定量値を計算する定量解析を実行する。計算されたヒストグラム、計算された定量値は、例えば図8に示す形態でモニター14に表示され。
上記実施形態では、解析領域内の各画素毎のTICを生成し、これを用いて図4に示した停滞時間画像の生成処理を行う場合を例とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、解析領域を例えば複数の画素からなる小領域に分割し、例えば各小領域内の画素値の平均値や最大値等を用いてTICを生成し、これを用いて停滞時間画像の生成処理を行うようにしてもよい。
色相対応マップにおける色相の境界となる停滞時間は、任意に変更、設定することが可能である。例えば、図9に示す色相対応マップは、時間T1を境界として色相1から色相2に変わるように定義されている。この様な色相対応マップに対し、例えば色相1と色相2との境界線をドラッグ等の操作により、例えば図10に示すような時間T1’を境界として色相1から色相2に変わるように再定義してもよい。この様な色相対応マップの再定義により、停滞時間画像の色相2に対応する領域は、例えば図9から図10に示すように更新(拡大)されることになる。
色相対応マップによって定義される色相の数(すなわち、色相対応マップによって定義される停滞時間の色相(色分け)の数)は、任意に変更、設定することが可能である。また、各色相の境界となる停滞時間は、上記変形例2に示したように、任意に変更可能である。
本手法を適用する際、超音波プローブ12を高周波プローブとして、造影剤バブルの一つ一つの挙動を観察したい場合がある。その場合、通常よりも造影剤投与量を少なくして、個々の造影剤バブルを観察しやすい状態で、本解析を適用することも可能である。
上記実施形態においては、画素によって構成される超音波データを用いて、上記造影剤停滞情報生成処理を実行する場合を例示した。しかしながら、当該例に拘泥されず、画像生成ユニット24に入力する前の生データを用いて、上記造影剤停滞情報生成処理を実行するようにしてもよい。
本超音波診断装置によれば、被走査領域内に設定される解析領域内の各画素値の時間的変化を計測し、計測された画素値の時間的変化を用いて解析領域内における造影剤の停滞時間を画素毎に解析する。その解析結果に基づいて、造影剤の停滞時間を評価するための停滞時間画像等を生成し、時系列に停滞時間画像を更新表示する。観察者は、更新表示される停滞時間画像の色相を観察することで、造影剤の持続時間が短く血流が比較的早い位置、持続時間が長く血流が比較的遅い位置、造影剤の停滞時間が刻々と変化し血液が停滞したり流入出したりする位置等を、視覚的に把握することができる。その結果、造影エコー法における造影剤の停滞状況の視認的な把握を向上させ、腫瘍血管評価や血管新生阻害剤の効果判定に貢献することが期待される。
図11は、画素a’及び画素b’のそれぞれについての、TIC及び色相対応マップを示している。同図の各TICからわかるように、画素a’においては造影剤が停滞することなく連続的に流れており、画素b’においては造影剤の流れが遅く停滞している。この様な各領域の状況において、第1の実施形態の如く信号強度と閾値との比較のみによって造影剤の有無を判定したとすれば、画素a’と画素b’とを区別することはできず、画素a’及び画素b’共に造影剤の流れが遅く停滞していると判定する可能性がある。
Claims (15)
- 造影剤が投与された被検体の所定部位を超音波で走査し超音波画像を取得する超音波診断装置において、
前記所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信し、前記被走査領域に関する超音波データを、前記解析期間の各時相毎に取得する超音波送受信手段と、
前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度と予め設定された閾値との大小関係の時間的変化を解析し、前記解析された輝度の時間的変化に基づいて、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、
前記少なくとも一つの解析領域に対し、前記造影剤の持続時間と前記造影剤の到達時刻とが、異なる色相により区別された停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、
前記各時相毎の停滞時間画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記画像生成手段は、造影剤の持続時間と色相との対応関係を定義する対応マップを用いて、前記停滞時間画像を生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記画像生成手段は、造影剤の持続時間及び造影剤の到達時刻と色相との対応関係を定義する対応マップを用いて、前記停滞時間画像を生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記対応マップの前記対応関係を変更する変更手段をさらに具備し、
前記画像生成手段は、前記変更手段によって前記対応関係が変更された場合には、変更後の対応マップを用いて、前記停滞時間画像を生成することを特徴とする請求項2又は3記載の超音波診断装置。 - 前記解析手段は、前記解析された輝度の時間的変化を用いて、前記少なくとも一つの解析領域内の信号強度と所定の閾値との大きさを前記解析期間内の各時相において比較し、前記信号強度が前記所定の閾値を上回るタイミングで前記停滞時間の計測を開始することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記解析手段は、前記解析された輝度の時間的変化を用いて、前記少なくとも一つの解析領域内の信号強度と所定の閾値との大きさを前記解析期間内の各時相において比較し、前記信号強度が前記所定の閾値を下回るタイミングで前記停滞時間の計測を終了することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 造影剤が投与された被検体の所定部位を超音波で走査し超音波画像を取得する超音波診断装置において、
前記所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信し、前記被走査領域に関する超音波データを、前記解析期間の各時相毎に取得する超音波送受信手段と、
前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度を解析し、当該輝度の時間的変化を基に信号強度の時間的変化を計算すると共に、当該信号強度の時間的変化が所定の閾値を下回る時刻を造影剤の停滞時間の計測開始時刻として、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、
前記少なくとも一つの解析領域に対し、停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、
前記各時相毎の停滞時間画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 造影剤が投与された被検体の所定部位を超音波で走査し超音波画像を取得する超音波診断装置において、
前記所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信し、前記被走査領域に関する超音波データを、前記解析期間の各時相毎に取得する超音波送受信手段と、
前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度を解析し、当該輝度の時間的変化を基に信号強度の時間的変化を計算すると共に、当該信号強度の時間的変化が所定の閾値を上回る時刻を造影剤の停滞時間の計測終了時刻として、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、
前記少なくとも一つの解析領域に対し、停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、
前記各時相毎の停滞時間画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記解析手段は、
前記少なくとも一つの解析領域につき、前記解析期間における持続時間の最大値又は平均値を計算し、
前記画像生成手段は、前記少なくとも一つの所定領域に対し、前記最大値又は平均値に応じて異なる色相が割り当てられた前記停滞時間画像を生成すること、
を特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記解析手段は、前記解析期間の各時相に対応する停滞時間画像を用いて、前記解析領域に関する所定の定量値を計算し、
前記表示手段は、前記定量値を所定の形態で表示すること、
を特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記解析期間の各時相毎に取得する超音波データを取得する間、前記被走査領域の時相間の位置ずれを補正する補正手段をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記解析手段は、前記少なくとも一つの解析領域に関する輝度時間曲線を生成し、当該生成された輝度時間曲線に基づいて、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間に関する造影剤の停滞時間を解析することを特徴とする請求項1乃至11のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記画像生成手段は、前記少なくとも一つの解析領域に対し前記停滞時間に応じて異なる色相が割り当てられた前記停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成することを特徴とする請求項1乃至12のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 造影剤が投与された被検体の所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信することで取得された、前記解析期間の各時相対応する前記被走査領域に関する超音波データを記憶する記憶手段と、
前記解析期間の各時相毎の超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度と予め設定された閾値との大小関係の時間的変化を解析し、前記解析された輝度の時間的変化に基づいて、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析する解析手段と、
前記少なくとも一つの解析領域に対し、前記造影剤の持続時間と前記造影剤の到達時刻とが、異なる色相により区別された停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成する画像生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波画像処理装置。 - コンピュータに、
造影剤が投与された被検体の所定部位を含む二次元領域又は三次元領域を被走査領域として、解析期間に亘って、前記被走査領域に対して超音波を送信すると共に当該被走査領域からの反射波を受信することで取得された、前記解析期間の各時相対応する前記被走査領域に関する超音波データを用いて、前記被走査領域に含まれる少なくとも一つの解析領域に関する輝度と予め設定された閾値との大小関係の時間的変化を解析させ、前記解析された輝度の時間的変化に基づいて、前記少なくとも一つの解析領域に関する造影剤の停滞時間を解析させる解析機能と、
前記少なくとも一つの解析領域に対し、前記造影剤の持続時間と前記造影剤の到達時刻とが、異なる色相により区別された停滞時間画像を、前記解析期間内の各時相毎に生成させる画像生成機能と、
前記各時相毎の停滞時間画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
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