(57)【要約】【課題】  断層像を用いて組織の動きを定量的に計測すること。          【解決手段】    被検体の断層像を撮影してなる動画像の一のフレーム画像を表示し(S2)、表示された一のフレーム画像において動きを追跡したい生体組織の指定部位に目印を重畳表示させ(S3)、その指定部位を含む一のフレーム画像に設定するとともに(S4)、動画像の他のフレーム画像を検索して前記一のフレーム画像と画像の一致度が最も高い他のフレーム画像を抽出し(S5、6)、一致度が最も高い他のフレーム画像と一のフレーム画像の座標差に基づいて指定部位の移動先座標を求めることにより(S7)、組織の動きを定量的に計測する。【選択図】          図1
2010104807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の動きのある生体組織を動画像として撮像し前記動画像を記憶し、記憶された動画像の一のフレーム画像を表示する第１ステップと、該表示された前記一のフレーム画像において前記動きのある生体組織の領域の一部に目印を重畳表示させる指令を入力して前記動きのある生体組織の領域の一部に少なくとも１つの指定点を設定する第２ステップと、前記動画像の他のフレーム画像を検索して前記指定点を含む前記一のフレーム画像と画像の一致度が最も高い前記他のフレーム画像を抽出する第３ステップと、抽出された他のフレーム画像と前記一のフレーム画像の座標差に基づいて前記指定点の移動先座標を求める第４ステップと、前記指定点の移動先座標に基づいて前記指定点の移動量を求め、前記指定点の移動量の時間変化を画像表示する第５ステップを含んでなる生体組織の動き追跡方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、前記動きのある生体組織の領域の一部の動きを追跡したい局所領域に前記指定点を複数設定し、
前記第５ステップは、各指定点の移動方向を求め、各指定点の移動方向が前記指定点が複数設定された局所領域の重心を移動方向の基準点として、各指定点の移動方向の時間変化を前記重心に向かう方向とその反対方向の色を変えて画像表示することを特徴とする請求項１に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項３】
前記第２ステップは、前記動きのある生体組織の領域の全体にわたって前記指定点を複数設定し、
前記第５ステップは、各指定点の移動量を前記動きのある生体組織の領域の一部の厚み方向と長さ方向の少なくとも一方について求め、前記求めた各指定点の移動量の時間変化を画像表示することを特徴とする請求項１に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項４】
前記第２ステップは、前記動きのある生体組織の領域の境界に沿って前記指定点を複数設定し、
前記第５ステップは、各指定点の移動先座標に基づいて各指定点の移動方向を求め、複数の前記指定点により囲まれた領域の重心を移動方向の基準点として、各指定点の移動方向の時間変化を前記重心に向かう方向とその反対方向の色を変えて画像表示することを特徴とする請求項１に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項５】
前記第３ステップで抽出された他のフレーム画像に基づき、前記動画像のさらに他のフレーム画像に対して前記第３ステップと前記第４ステップを繰り返し実行して、前記指定点の移動先座標を順次求めることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項６】
前記第３ステップで抽出された他のフレーム画像のサイズは、前記指定点の生体組織とは異なる生体組織を含む大きさの領域であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項７】
前記第３ステップにおいて、前記画像の一致度が最も高い他のフレーム画像を抽出する検索範囲は、前記一のフレーム画像よりも設定画素数大きい領域に設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項８】
前記第４ステップは、前記指定点の移動先座標の周辺の複数の前記ＲＦ信号を抽出し、該抽出した複数のＲＦ信号と移動前の前記指定点のＲＦ信号の相互相関をとり、該相互相関が最大のＲＦ信号の位置に前記移動先座標を補正することを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項９】
前記指定点の移動先に前記動画像に重ねて前記目印を表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１０】
前記指定点の移動先座標を記憶しておき、前記動画像に重ねて前記目印の移動軌跡を表示することを特徴とする請求項９に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１１】
前記第６ステップは、前記指定点の移動先座標を記憶しておき、該指定点の移動量、移動速度の少なくとも１つを求めることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１２】
前記第５ステップは、前記指定点の移動量、移動速度、移動方向の少なくとも１つの変化を線図で表示することを特徴とする請求項１１に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１３】
前記第５ステップは、前記指定点の移動速度に応じて輝度変調をかけることを特徴とする請求項１２に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１４】
前記第２ステップは、前記指定点を動きのある生体組織に２つ設定し、
前記第５ステップは、前記動きのある生体組織の厚み、厚み変化、厚み変化速度、厚み変化率の少なくとも１つを算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１５】
前記複数の指定点を結ぶ直線又は該直線の近似曲線に基づいて動きのある生体組織の容積及び該容積の変化を求める第６ステップを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１６】
前記第２ステップは、該表示された前記一のフレーム画像に目印を重畳表示させる指令を入力して動きのある生体組織の境界を挟んで少なくとも一対の指定点を設定し、
前記第５ステップは、前記一対の指定点間の距離の時間変化のグラフを画像表示するとともに、該グラフの時間軸に関連させて前記動きのある生体組織の計測情報を画像表示するステップを含んでなる請求項１に記載の生体組織の動き追跡方法。
【請求項１７】
被検体の動きのある生体組織を含む部位の断層像を撮影してなる動画像が格納される記憶部と、前記動画像を表示可能な表示部と、指令を入力する操作部と、前記表示部に表示される前記動画像の前記動きのある生体組織の領域の一部の動きを追跡する自動追跡部と、前記記憶部と前記表示部と前記操作部と前記自動追跡部とを接続してなる信号伝送路とを有してなり、
前記操作部は、前記記憶部に格納された前記動画像の一のフレーム画像を前記表示部に表示させる指令と、該指令に応じて表示された前記一のフレーム画像において前記動きのある生体組織の領域の一部に目印を重畳表示させる指令を入力して前記動きのある生体組織の領域の一部に複数の指定点を設定する入力手段を備え、
前記自動追跡部は、前記表示部に表示された前記一のフレーム画像の前記目印の位置に対応する前記指定点を含むサイズの前記一のフレーム画像を設定する画像設定手段と、前記記憶部から前記動画像の他のフレーム画像を読み出して、前記一のフレーム画像と画像の一致度が最も高い前記他のフレーム画像を抽出する画像追跡手段と、該一致度が最も高い前記他のフレーム画像と前記一のフレーム画像の座標差を求める移動量演算手段と、前記指定点の移動量の時間変化を前記表示部に表示する画像診断装置。
【請求項１８】
該座標差に基づいて前記指定点の移動先座標を求める移動追跡手段をさらに備え、各指定点の移動先座標に基づいて各指定点の移動方向を求め、複数の指定点により囲まれた領域の重心を移動方向の基準点として、前記各指定点の移動方向の時間変化を前記重心に向かう方向とその反対方向の色を変えて前記表示部に表示する請求項１７の画像診断装置。
【請求項１９】
前記自動追跡部は、前記指定点の移動先座標を記憶しておき、前記動画像に重ねて前記目印の移動軌跡を表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像診断装置。
【請求項２０】
前記自動追跡部は、前記指定点の移動先座標を記憶しておき、該指定点の移動量、移動速度の少なくとも１つを求めて、その変化を線図で前記表示部に表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像診断装置。
【請求項２１】
前記自動追跡部は、前記操作部から動きのある生体組織の領域の一部を挟んで入力設定される２つの前記指定点に基づいて、動きのある生体組織の領域の一部の厚み、厚み変化、厚み変化速度、厚み変化率の少なくとも１つを算出して、その線図を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像診断装置。
【請求項２２】
前記自動追跡部は、前記操作部から入力設定される動きのある生体組織の領域の境界に沿った複数の前記指定点の移動先を求め、該複数の指定点を結ぶ直線又は該直線の近似曲線に基づいて動きのある生体組織の容積及び該容積の変化を求めて前記表示部に表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像診断装置。
【請求項２３】
前記自動追跡部は、前記各指定点の移動速度に応じて輝度変調をかけて前記表示部に画像表示させることを特徴とする請求項１７に記載の画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断画像、磁気共鳴画像又はX線CT画像に適用される生体組織の動きの追跡方法、その追跡方法を用いた画像診断装置の技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置、磁気共鳴イメージング(MRI)装置、及びX線CT装置等の画像診断装置は、いずれも被検体の検査部位に係る断層像などをモニタに表示して診断に供するものである。例えば、心臓や血管等の循環器系及びその他の動きのある臓器の場合、それらを構成する生体組織(以下、組織と総称する)の動きを断層像により観察して、それら臓器等の機能を診断することが行なわれている。
【０００３】
特に、心臓などの機能を定量的に評価できれば、診断の精度が一層向上することが期待されている。例えば、従来、超音波診断装置により得られた画像から心壁の輪郭を抽出し、その心壁輪郭に基づいて心室等の面積、体積、それらの変化率等から心機能(心臓ポンプ機能)を評価したり、局所の壁運動を評価して診断することが試みられている(特許文献1)。また、ドプラ信号等の計測信号に基づいて組織の変位を計測して、例えば局所的収縮又は弛緩の分布を撮像し、これに基づいて心室の運動が活性化している場所を正確に決定したり、あるいは収縮期の心臓壁の厚さを計測する等、定量的に測定する方法が提案されている(特許文献2)。さらに、時々刻々変化する心房や心室の輪郭を抽出して、その輪郭を画像に重ねて表示するとともに、これに基づいて心室等の容量を求める技術が提案されている(特許文献3)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平9-13145号公報
【特許文献２】特表2001-518342号公報
【特許文献３】米国特許第5322067号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術は、いずれも心臓の全体的な機能を評価するための手法にとどまり、心筋などの各組織の動きである組織動態を計測することについては配慮されていない。特に、心壁の輪郭を画像処理により抽出し、その輪郭に基づいて心壁の厚みなどを計測する従来技術は、必ずしも十分な精度を得るまでには至っていない。
【０００６】
一般に、例えば、血栓等によって心筋に血が通わなくなると、心筋の動きが低下する等の因果関係があるといわれている。したがって、心室を構成する心筋の動きや厚みの変化など、心臓の各組織の動態を定量的に計測できれば、治療法などを決定する際の有効な診断情報を提供できる。例えば、虚血の程度がわかれば、冠動脈再生術などの心臓の治療法選択及び治療部位を特定する指標として有効である。また、弁輪部の動態を定量的に計測できれば、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つとして研究がなされている。
【０００７】
このような組織動態を定量的に計測したい対象は、心臓に限らず、血管についても要望されている。つまり、頚動脈などの大血管壁の脈波を定量的に計測できれば、動脈硬化の診断に有効であるとされている。
【０００８】
そこで、本発明は、断層像を用いて組織の動きを定量的に計測することを第1の課題とする。
【０００９】
また、本発明は、組織の動きに関する種々の情報を定量的に計測することを第2の課題とする。
【００１０】
また、本発明は、組織の動きの軌跡を画像上に表示することを第3の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像診断装置は、被検体の生体組織を含む部位の断層像を撮影してなる動画像又はRF信号が格納される記憶部と、前記動画像又はRF信号を表示可能な表示部と、指令を入力する操作部と、前記表示部に表示される前記動画像又はRF信号の前記生体組織の領域の一部の動きを追跡する自動追跡部と、前記記憶部と前記表示部と前記操作部と前記自動追跡部とを接続してなる信号伝送路とを有してなり、
前記操作部は、前記記憶部に格納された前記動画像又はRF信号の一のフレーム画像を前記表示部に表示させる指令と、該指令に応じて表示された前記一のフレーム画像において前記生体組織の領域の一部に目印を重畳表示させる指令を入力して前記生体組織の領域の一部に複数の指定点を設定する入力手段を備え、
前記自動追跡部は、前記表示部に表示された前記一のフレーム画像の前記目印の位置に対応する前記指定点を含むサイズの前記一のフレーム画像を設定する画像設定手段と、前記記憶部から前記動画像又はRF信号の他のフレーム画像を読み出して、前記一のフレーム画像と画像の一致度が最も高い前記他のフレーム画像を抽出する画像追跡手段と、該一致度が最も高い前記他のフレーム画像と前記一のフレーム画像の座標差を求める移動量演算手段とを備え、前記指定点の移動量の時間変化を前記表示部に表示することを特徴とする。この場合、撮像手段を別に設ける構成としてもよい。また、自動追跡部は、マークにより指定された画像部位の動きを追跡して、マークの表示位置を移動させる表示制御手段を備えてもよい。
【００１２】
また、本発明の生体組織の動き追跡方法は、被検体の生体組織を動画像又はRF信号として撮像し前記動画像又はRF信号を記憶し、記憶された動画像又はRF信号の一のフレーム画像を表示する第1ステップと、該表示された前記一のフレーム画像において前記生体組織の領域の一部に目印を重畳表示させる指令を入力して前記生体組織の領域の一部に少なくとも1つの指定点を設定する第2ステップと、前記動画像又はRF信号の他のフレーム画像を検索して前記指定点を含む前記一のフレーム画像と画像の一致度が最も高い前記他のフレーム画像を抽出する第3ステップと、抽出された他のフレーム画像と前記一のフレーム画像の座標差に基づいて前記指定点の移動先座標を求める第4ステップと、前記指定点の移動先座標に基づいて前記指定点の移動量を求め、前記指定点の移動量の時間変化を画像表示する第5ステップと、を含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、断層像を用いて組織の動きを定量的に計測することができる。また、他の発明によれば、組織の動きに関する種々の情報を定量的に計測することができる。さらに他の発明によれば、組織の動きの軌跡を画像上に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の生体組織の動き追跡方法の一実施形態の処理手順を示す図
【図２】図1の生体組織の動き追跡方法を適用してなる画像診断装置のブロック構成図
【図３】本発明の生体組織の動き追跡を、心臓の断層像に適用して説明するための図
【図４】本発明に係るブロックマッチング法の一実施形態を説明する図、(a)は切出し画像の一例を、(b)は検索領域の一例を示す図
【図５】本発明の追跡方法により計測された生体組織の動きに関する計測情報の表示画像の例
【図６】心壁を挟んで設定された2つの指定点の距離と、その距離の変化を計測してグラフにして表示した例
【図７】心壁部に複数の指定点を設定し、それらの動きを追跡して得られる各種の移動情報を画像にして表示した例
【図８】心筋内部の全体に渡って複数の指定点を設定して、それらの指定点の動きに基づいて計測した種々の情報の表示例
【図９】心筋内壁に沿って複数の指定点を設定し、その動きの情報の表示画像例
【図１０】図1の処理手順を変形した本発明の実施形態2の追跡処理手順の図
【図１１】画像相関法による画像追跡処理を、具体例を用いて説明する図
【図１２】本発明を超音波診断装置に適用してなる一実施形態の画像診断装置のブロック図
【図１３】図10の画像相関法を改善したRF信号補正法の処理手順を示す図
【図１４】RF信号補正法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
(実施の形態1)
本発明の生体組織の動き追跡方法を適用してなる一実施の形態の画像診断装置について、図1〜図4を用いて説明する。図1は本実施形態の生体組織の動き追跡方法の手順を示し、図2は図1の生体組織の動き追跡方法を適用してなる画像診断装置のブロック構成図である。図2に示すように、画像診断装置は、被検体の断層像を撮影してなる動画像が格納される画像記憶部1と、動画像を表示可能な表示部2と、指令を入力する操作卓3と、表示部2に表示される動画像の生体組織の動きを追跡する自動追跡部4と、自動追跡部4の追跡結果に基づいて各種の計測情報を算出する動態情報算出部5と、これらを接続してなる信号伝送路6を含んで構成されている。画像記憶部1には、破線で示した診断画像撮像装置7から被検体の断層像を撮影してなる動画像がオンライン又はオフラインで格納されるようになっている。診断画像撮像装置7としては、超音波診断装置、磁気共鳴イメージング(MRI)装置及びX線CT装置等の診断装置が適用可能である。
【００１６】
操作卓3は、画像記憶部1に格納された動画像の一のフレーム画像を表示部2に表示させる指令を入力可能に形成されている。また、その指令に応じて表示された一のフレーム画像において動きを追跡したい生体組織の指定部位に目印を重畳表示させる指令を入力可能に形成されている。
【００１７】
自動追跡部4は、画像診断装置全体を制御する制御手段8と、表示部2に表示された一のフレーム画像の前記目印の位置に対応する指定部位を含むサイズの切出し画像を設定する切出し画像設定手段9と、画像記憶部1から動画像の他のフレーム画像を読み出して、切出し画像と画像の一致度が最も高い同一サイズの局所画像を抽出する切出し画像追跡手段10と、一致度が最も高い局所画像と切出し画像の座標差を求める移動量演算手段11と、その座標差に基づいて指定部位の移動先座標を求める移動追跡手段12とを備えて構成されている。また、動態情報算出部5は、自動追跡部4で求められた指定部位の移動先座標に基づいて、指定部位の移動量、移動速度、移動方向等の動きに関する物理量である計測情報を定量的に求めるとともに、これらの計測情報の変化を線図で表示部2に表示させる機能を有して構成されている。
【００１８】
次に、本実施形態の画像診断装置の詳細な機能構成について、図1に示した処理手順に従って動作とともに説明する。まず、生体組織の動き追跡動作は、操作卓3から組織の動き追跡モードを選択する指令が入力されることによって開始する(S1)。自動追跡部4の制御手段8は、画像記憶部1から動画像の最初のフレーム画像ft(t=0)を読み出して表示部2に表示させる(S2)。例えば、最初のフレーム画像f0として図3に示す心臓の心室21の断層像が表示されたものとする。図3において、操作者が動きを追跡したい生体組織の指定部位として、心筋22の特定の部位を選択したい場合、操作者は操作部3のマウスなどを操作してフレーム画像f0に重ねて目印である指定点23を表示させる。そして、その指定点23を移動操作して所望の指定部位に重畳表示させて指定部位を入力設定する。なお、図3において、符号24は僧帽弁である。
【００１９】
指定点23が入力設定されると、制御手段8はフレーム画像f0上の指定点23の座標を取込み、切出し画像設定手段9に送る(S3)。切出し画像設定手段9は、図4(a)に示す様に、指定点23の画像を中心として、縦横2(A+1)画素(但しAは自然数)のサイズの矩形領域を切出し画像25として設定する(S4)。ここで、切出し画像25のサイズは、指定点23の生体組織とは異なる生体組織を含む大きさの領域に設定することが好ましい。例えば、図3に示す様に、心筋22の境界を越える大きさの領域に設定する。これは、切出し画像25のサイズが小さすぎると一致する局所画像が多く出現し、真の移動先を特定できない場合が生じたり、逆に大きすぎるとフレーム画像f0の画像領域からはみ出して計測できない場合が生ずるからである。
【００２０】
切出し画像追跡手段10は、画像記憶部1から動画像の次のフレーム画像f1を読み出し、切出し画像25と画像の一致度が最も高い同一サイズの局所画像を抽出する(S5)。この抽出処理は、いわゆるブロックマッチング法と称される画像相関法を適用する。この抽出処理をフレーム画像f1の全領域について行なうと、処理時間がかかり過ぎる。そこで、抽出処理時間を短縮するため、本実施形態では、フレーム画像f1よりも十分に小さい、図4(b)に示す検索領域26について行なうようにしている。つまり、検索領域26は、切出し画像25に対して上下左右に一定の振り幅の画素数Ｂを付加した矩形領域とする。この画素数Ｂは、指定部位に係る組織の移動量よりも大きく、例えば3〜10画素に設定する。これは、心臓などの循環器系の動く範囲は、通常の視野において、狭い領域に限られるからである。このようにして、検索領域26内の同一サイズの局所画像27を順次ずらして切出し画像25との画像の一致度を求める。
【００２１】
次に、検索した複数の局所画像27の内で画像の一致度が最も高い局所画像27maxを抽出し、局所画像27maxを切出し画像25の移動先とし、局所画像27maxの座標を求める(S6)。これらの画像の座標は、中心画素の座標、あるいは矩形領域の何れかの角の座標で代表する。そして、局所画像27maxと切出し画像25の座標差を求め、これに基づいて指定点23の移動先座標を求めて記憶するとともに、表示部2のフレーム画像f1に重ねて表示する(S7)。なお、局所画像27maxと切出し画像25における指定点23の相対位置は変化しないものとして扱っている。
【００２２】
動態情報算出部5は、S7で求められた指定点23の移動先座標をに基づいて、指定点23の動き、つまり指定部位の組織の動きに関する各種の計測情報を算出する(S8)。
【００２３】
すなわち、移動前後の指定部位の座標に基づいて、移動方向及び移動量を定量的に計測することができる。また、指定部位の移動量、移動速度、移動方向等の動きに関する物理量である計測情報を定量的に求めることができる。
【００２４】
このようにして求めた計測情報に基づいて、さらに動態情報算出部5は、指定点23の移動に関する各種の計測情報、及びその変化をグラフで表示部に表示させる(S9)。これにより、観者は、指定部位の動きを容易に観察することができる。
【００２５】
次に、ステップS10に進み、動画像の全てのフレーム画像について指定点23の追跡が終了したか否か判断し、未処理のフレーム画像があれば、ステップS5に戻ってS5〜S10の処理を繰り返す。全てのフレーム画像について指定点23の追跡が終了した場合は、追跡処理動作を終了する。
【００２６】
上述したように、本実施形態によれば、画像相関法を適用することにより、指定点23の移動先の座標を順次求めることができるから、指定部位の動きを定量的に、かつ精度よく簡単に計測することができるから、診断の情報を的確に提供することができる。
【００２７】
ここで、上記実施形態を用いて、生体組織の指定部位の動きを計測してなる具体例について図5〜図9を用いて説明する。図5は、図3に示した指定点23の動きに関する計測情報を表示部2に表示した画像例であり、同図(a)は指定点23の移動軌跡を破線で動画像に重ねて表示する例である。同図(b)、(c)は、それぞれ指定点23の移動量の時間変化と移動速度が表示されている。また、同図(d)、(e)は、指定点23の移動軌跡を動画像に重ねて表示する別の例であり、同図(d)は直前の数フレーム画像分の軌跡を、同図(e)は移動軌跡を実線で表示している。
【００２８】
一方、図6は、心筋22の心壁を挟んで2つの指定点23を設定し、2つの指定点23間の距離と、その距離の変化を計測し、それらをグラフにして表示部2に表示した例である。これにより、心筋の厚み及び厚み変化を定量的に把握することができる。また、心筋の厚みの変化率を算出して表示することもできる。この変化率は、変化前の心筋の厚みに対する変化前後の心筋の厚みの変化量を、百分率で表すことができる。これらの場合において、それらの心臓に係る計測値のグラフと、ＥＣＧ波形、心音波形、などの情報を表示部2に時間軸を関連させて表示することにより、一層診断の精度を向上できる。つまり、心筋動態の追跡や心筋厚の変化を定量的に追跡できることから、虚血性心疾患において虚血部位を特定することが可能になる。また、心筋動態を定量化できるから、虚血の程度がわかり、冠動脈再生術などの治療法選択および治療部位特定の指標にできる。さらに、弁輪部24に指定点23を設定して、その動きを追跡すれば、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つことが期待できる。
【００２９】
図7は、心筋22の壁部に複数(図示例は、9点)の指定点23a〜23ｉを設定し、それらの動きを追跡し、その移動情報に基づいて同図(a)〜(f)の表示を行なった例である。同図(a)は、各指定点23a〜23ｉの移動方向を求め、心壁の移動方向の基準点を重心とし、その重心に向かう方向とその反対方向の色を代えて、その時間変化を画像表示した例である。これによれば、心筋の動きを画像表示により容易に把握することができる。この場合、移動速度に応じて輝度変調をかけることができる。同図(b)は、各指定点23a〜23ｉの移動量に応じて、それらの点を結ぶ線の太さを変えて表示した例である。同図(c)は、数フレーム画像前からの各指定点23a〜23ｉの移動軌跡を表示した例である。同図(d)は、各指定点23a〜23ｉを線で結ぶとともに、それらの点の移動量を強調して表示した例である。同図(e)は、同図(c)に示すように各指定点23a〜23ｉで囲まれたそれぞれの4辺形の面積の変化を表示した例であり、同図(f)はその合計面積の時間変化をグラフにして表示した例である。
【００３０】
図8は、心筋22の内部の全体に渡って複数の指定点23を設定した例であり、同図(a)は心筋22の厚み方向の変位合計をグラフ化したものである。同図(b)は、心筋の長さ方向の変位合計をグラフ化したものである。同図(c)は、心筋22の長さ方向に縮むのをプラスとし、厚み方向に膨れる方向をプラスとして変位合計をグラフ化して表示した例である。同図(d)は、複数の指定点23で囲まれた領域の面積変化の合計をグラフ化した例である。
【００３１】
図9は、心筋22の内壁に沿って複数の指定点23を設定し、同図(a)は、各指定点23が、各指定点により囲まれた領域(心室内)の重心に向かう方向を例えば「赤」で表示し、離れる方向を例えば「青」で表示し、その移動速度によって輝度変調して表示した例である。また、同図(b)は、指定点23で囲まれた領域の面積の時間変化をグラフ化したものである。これによれば、心室の容積変化などの動態情報(動きの情報)を定量的に、かつ精度よく計測することができる。
【００３２】
(実施形態2)
図1の実施形態では、1つのフレーム画像についての指定点の追跡が終了する度に(S7)、その指定点の移動に基づいて組織の動きに関する各種情報を算出するとともに(S8)、それらの情報を表示部に表示する(S9)ようにした例を説明した。本発明はこれに限らず、図10に示すように、図1のステップS10をステップS7の後に配置し、全てのフレーム画像についての指定点の追跡が終了した後に、ステップS8、9の処理を実行するようにしてもよい。
【００３３】
ここで、画像相関法による画像追跡処理の具体例を、図11を用いて説明する。図示例は、説明を簡単にするために、切出し画像25のサイズを矩形の9画素領域とし、検索領域26についても矩形の25画素領域として説明する。つまり、同図(a)に示す切出し画像25は、指定点23の画素を中心としてA＝1画素に設定した例であり、同図(b)に示す検索領域26はＢ＝1画素に設定した例である。これによれば、同図(b)に示す様に、9個の局所領域27について相関値を求め、相関が最も大きい位置が移動先座標に相当することになる。
【００３４】
(実施形態3)
本実施形態は、超音波撮影法により撮影して得られる動画像による生体組織の追跡処理に適用できるものである。特に、動画像に対応するRF信号を記憶しておき、画像相関法により求めた画像の一致度が最も高い局所画像の位置を、RF信号を用いて補正することにより、生体組織の動きを追跡して得られる計測値の変化を滑らかなものとすることにある。
【００３５】
図12に示すように、超音波診断装置17から動画像、及びその動画像の再構成に用いたRF信号(超音波エコー信号を受信処理した信号)が、それぞれオンライン又は記録媒体を介して画像記憶部1及びRF信号記憶部18に格納されるようになっている。RF信号記憶部18は、信号伝送路6を介して自動追跡部4に接続されている。また、自動追跡部4に移動量補正部13が設けられている。
【００３６】
図13に、本実施形態の主要部の処理手順を示す。本実施形態の追跡処理の基本は、図10のステップS6で求めた切出し画像の移動先座標を取込み、指定点23の移動先座標を算出する(S21)。次に、切出し画像25の指定点23の座標と、一致度が最も高い局所画像27maxの指定点23の座標の周辺の画像に係るRF信号をRF信号記憶部18から抽出する(S22)。つまり、移動前後の指定点23の周辺画像のRF信号を抽出する。そして、移動前後のRF信号の相互相関をとり、その相関値を求める(S23)。この場合、まず、移動前後の何れかのRF信号を画像相関法で求めた移動量(画素数)に対応する分だけ時間軸をずらし、両者の相互相関(例えば、積和演算)をとりながら、移動前後の何れかのRF信号をずらす。そして、求めた相互相関値が最大値となるずれ量τが、RF信号による移動量の補正値として求められる(S24)。そして、先に画像相関法で求めた指定点の移動量に、RF信号を用いて求めた指定点の移動量の補正値を加算して、指定点の移動量を補正する(S25)。
【００３７】
ここで、移動前後のRF信号の相互相関値の最大値が、指定点の移動量の相関すること、及びそれにより指定点の移動量を補正することにより、位置の計測精度が向上する理由を、図14を用いて説明する。なお、図14(a)においては、移動前の指定点周辺のRF信号41と、移動後の指定点周辺のRF信号42の時間軸を、画像相関法で求めた移動量に基づいてずらした状態で示している。そして、例えば、RF信号41の時間軸を正負何れかの方向にずらしながらRF信号42との相互相関を計算すると、同図(b)に示す最大値を示す相互相関値43が得られる。このRF信号41とRF信号42のずらした位相差をτとすると、この移動量τが画像相関法の移動量に加えて補正すべき移動量に相当する。これにより、画像相関法の移動量の計測精度を向上できる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、次のような効果が得られる。
【００３９】
まず、心臓の各部の動きを定量的に計測することができることから、例えば心筋動態追跡あるいは心筋厚の変化を定量的に計測することにより、虚血性心疾患において例えば虚血部位を特定することができる。また、心筋動態を定量化できるから、虚血の程度がわかり、冠動脈再生術などの治療法選択および治療部位を特定する際の指標にできる。
【００４０】
また、弁輪部の動きを定量的に追跡することにより、高血圧性心肥大などの心疾患において、心機能全体を評価するのに役立つ可能性がある。
【００４１】
また、本発明は、心臓の各部位の動きを計測することに限らず、生体組織の動きを観察したい部位であれば、どのような部位の生体組織にも適用できることは明らかである。例えば、頚動脈などの大血管壁の脈波計測に適用できる。この場合、血管壁の長手方向に複数の指定部位を設定し、それらの指定部位の移動量を定量的に計測して比較することにより、動脈硬化の程度がわかる。
【００４２】
また、上述の実施形態は、オフラインで行なう例について説明したが、ブロックマッチング法の処理に係る速度を向上すれば、オンラインあるいはリアルタイムの動画像にも適用できる。
【００４３】
また、上述の実施形態は、2次元の断層像を例に説明したが、3次元断層像にも適用できることはいうまでもない。
【００４４】
また、画像相関法は、切出し画像と局所画像の対応する画像の一致度を算出する方法であれば公知の技術を用いることができる。例えば、一般に知られている切出し画像と局所画像の対応する画素ごとに画素値の積を求め、その絶対値の総和をもって相関値とする2次元相互相関法、切出し画像と局所画像の各画素値の平均値を画素ごとの画素値から引き、その積を求め、その絶対値の総和をもって相関値とする2次元正規化相互相関法、画素ごとに画素値の差の絶対値を求め、その絶対値の総和をもって相関値とするSAD法、画素ごとの画素値の差の二乗値を求め、その二乗値の総和をもって相関値とするSSD法などを適用できる。このとき、相関最大である局所画像を選ぶためには2次元相互相関法と2次元正規化相互相関法では相関値が最大の、また、SAD法、SSD法では相関値が最小の局所画像を画像の一致度が最も高い局所画像とすればよい。この相関最大(相関値が最大又は最小)である局所画像を選び出すことに画像相関法の特徴がある。
【符号の説明】
【００４５】
1  画像記憶部、2  表示部、3  操作卓、4  自動追跡部、5  動態情報演算部、6  信号伝送路、7  診断画像撮像装置、8  制御手段、9  切出し画像設定手段、10  切出し画像追跡手段、11  移動量演算手段、12  移動追跡手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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