(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査し、肝臓に関するエコー信号を取得する超音波走査手段と、
前記肝臓に関するエコー信号に基づいて、肝臓に関する超音波画像を生成する画像生成手段と、
前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線を算出し、前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係に基づいて、前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出する算出手段と、
前記肝臓の凹凸の周波数分布を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査し、肝臓に関するエコー信号を取得する超音波走査手段と、
前記肝臓に関するエコー信号に基づいて、肝臓に関する超音波画像を生成する画像生成手段と、
前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線と前記肝臓への輪郭化抽出によって得られた輪郭点との位置関係に基づいて前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出し、前記輪郭点と平滑化処理を含む輪郭化抽出によって得られた境界線とを用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出する算出手段と、
前記周波数分布及び肝臓の凹凸程度を示す指標と、肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表とを出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記位置関係は、前記肝臓への平滑化処理を含まない輪郭抽出処理によって得られた前記輪郭点と、前記輪郭点を近似して得られた前記近似曲線との位置関係であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係は、前記肝臓の輪郭点を、前記近似曲線を基準とする座標系に座標変換することで得られることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記算出手段は、
前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓への平滑化処理を含む輪郭化抽出とによって得られた境界線と、前記肝臓の輪郭の近似曲線とを取得し、
前記境界線及び前記近似曲線を用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出し、
前記出力手段は、前記肝臓の凹凸程度を示す指標をさらに出力すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記境界線と前記近似曲線との間の距離の平均値を用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記算出手段は、前記近似曲線をカーネル座標系に投影した後、周波数領域へ変換することで前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記算出手段は、Fast Marching法を用いて前記近似曲線を取得することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項９】
被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を記憶する記憶手段と、
前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線を算出し、前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係に基づいて、前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出する算出手段と、
前記肝臓の凹凸の周波数分布を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１０】
被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を記憶する記憶手段と、
前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線と前記肝臓への輪郭化抽出によって得られた輪郭点との位置関係に基づいて前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出し、前記輪郭点と平滑化処理を含む輪郭化抽出によって得られた境界線とを用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出する算出手段と、
前記周波数分布及び肝臓の凹凸程度を示す指標と、肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表とを出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１１】
コンピュータに、
被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線を算出させ、前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係に基づいて、前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出させる算出機能と、
前記肝臓の凹凸の周波数分布を出力させる出力機能と、
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。
【請求項１２】
コンピュータに、
被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線と前記肝臓への輪郭化抽出によって得られた輪郭点との位置関係に基づいて前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出さ、前記輪郭点と平滑化処理を含む輪郭化抽出によって得られた境界線とを用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出させる算出機能と、
前記周波数分布及び肝臓の凹凸程度を示す指標と、肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表とを出力させる出力機能と、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肝臓の超音波画像を用いて、肝臓の病気の種類及び進行度を正確に評価することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行えるほか、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便である。また、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。
【０００３】
近年、この様な超音波診断装置を用いて、例えば肝臓等の臓器を評価するための技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、肝臓表面の凹凸の不整程度示すため、平滑処理を含んで抽出される輪郭線とその近似曲線の差に基づき、挟まれた部分の面積を近似曲線の長さで割って正規化した値で不整度を表す。画像上に、挟まれた部分に色を与えて表示するものである。
【０００４】
また、超音波画像等を用いた臓器等の輪郭の抽出法としては、例えばFast Marching 法と呼ばれる手法がある。この手法は、断層像から臓器境界の抽出は、臓器領域内に初期輪郭を指定し、初期輪郭から全ての方向において伝搬は連続的に行われる。伝搬する際、画素間の経路コスト、つまり、到達時刻差は、ローカルの伝搬速度で決める。伝搬速度が画像における濃度値に依存するアイコナール方程式のような所与の式により与えられる。たとえば、臓器の境界部周辺と比べ、臓器内部の濃度値均一で、伝搬速度が速くで、輪郭は、より迅速に臓器内を伝播する。これにより、輪郭が到達する地点を輪郭が到達しない地点から分離することにより、迅速な領域分割を得ることが可能となる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、臓器等の輪郭の他の抽出法として、カーネル法と呼ばれるものがある。この手法は、データ分析する際、非線形的なデータ構造を把握するため、非線形変換を掛けることで、元のデータを分析し易い形（一般的に線形）に変換することである。例えば、非特許文献２ではカーネル法の機能がより正確に説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４２０２９６６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Level sets methods and fast marching method, evolving interfaces in computational geometry, fluid mechanics, computer vision and material science”、Cambridge University Press, 1999
【非特許文献２】Learning with kernels, support vector machines, regularization, optimization and beyond”，MIT Press, 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の超音波診断における臓器の評価法においては、例えば次の様な問題がある。
【０００９】
すなわち、従来の評価法では、境界線付近の雑音を除去するために、輪郭線を抽出する過程において平滑化処理を実行する。このとき、雑音の除去と共に、一部の微細な境界凹凸情報も失うことになる。この一部の微細な境界凹凸情報には、病気種類を判断するための結節のパタンなども含まれるため、十分な評価ができない可能性がある。
【００１０】
また、従来の評価法では、輪郭線とその近似曲線に挟まれた面積、つまり、近似曲線との分散で不整度として肝機能を評価する。しかしながら、肝臓の病気種類及びその進行度は様々であり、近似曲線との分散と肝機能との間に、必ずしも一対一の関数関係が成立するとは限らない。そのため、単に近似曲線との分散を肝機能の診断の指標とするのは、不十分である場合がある。より具体的には、例えば図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように二つの肝臓の輪郭線Ｃ１、Ｃ２の場合、それぞれの近似曲線は曲線を横断するＬ１、Ｌ２となる。この場合、近似曲線Ｌ１に対する輪郭線Ｃ１の分散と近似曲線Ｌ２に対する輪郭線Ｃ２の分散とは、ほぼ同じになる。しかしながら、輪郭線Ｃ１と輪郭線Ｃ２とを比較した場合、それぞれの凹凸の形態（ジグザグの激しさなど）は大幅に異なる。同様に、異なる進行度のＣ型肝硬変、Ｂ型肝硬変と境界線に同じ分散を持つ可能性もある。
【００１１】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、肝臓境界線の特徴等を識別することより、病気種類及び進行度を従来に比して適切に評価することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査し、肝臓に関するエコー信号を取得する超音波走査手段と、前記肝臓に関するエコー信号に基づいて、肝臓に関する超音波画像を生成する画像生成手段と、前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線を算出し、前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係に基づいて、前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出する算出手段と、前記肝臓の凹凸の周波数分布を出力する出力手段と、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２に記載の発明は、被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査し、肝臓に関するエコー信号を取得する超音波走査手段と、前記肝臓に関するエコー信号に基づいて、肝臓に関する超音波画像を生成する画像生成手段と、前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線と前記肝臓への輪郭化抽出によって得られた輪郭点との位置関係に基づいて前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出し、前記輪郭点と平滑化処理を含む輪郭化抽出によって得られた境界線とを用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出する算出手段と、前記周波数分布及び肝臓の凹凸程度を示す指標と、肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表とを出力する出力手段と、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９に記載の発明は、被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を記憶する記憶手段と、前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線を算出し、前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係に基づいて、前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出する算出手段と、前記肝臓の凹凸の周波数分布を出力する出力手段と、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１０に記載の発明は、被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を記憶する記憶手段と、前記肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線と前記肝臓への輪郭化抽出によって得られた輪郭点との位置関係に基づいて前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出し、前記輪郭点と平滑化処理を含む輪郭化抽出によって得られた境界線とを用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出する算出手段と、前記周波数分布及び肝臓の凹凸程度を示す指標と、肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表とを出力する出力手段と、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１１に記載の発明は、コンピュータに、被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線を算出させ、前記近似曲線と前記肝臓の輪郭点との位置関係に基づいて、前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出させる算出機能と、前記肝臓の凹凸の周波数分布を出力させる出力機能と、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。
請求項１２に記載の発明は、コンピュータに、被検体の肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波で走査して取得された、肝臓に関する超音波画像を用いて、前記肝臓の輪郭の近似曲線と前記肝臓への輪郭化抽出によって得られた輪郭点との位置関係に基づいて前記肝臓の凹凸の周波数分布を算出さ、前記輪郭点と平滑化処理を含む輪郭化抽出によって得られた境界線とを用いて前記肝臓の凹凸程度を示す指標を算出させる算出機能と、前記周波数分布及び肝臓の凹凸程度を示す指標と、肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表とを出力させる出力機能と、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。
【発明の効果】
【００１６】
以上本発明によれば、肝臓境界線の特徴等を識別することより、病気種類及び進行度を従来に比して適切に評価することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、本肝臓診断支援機能に従う処理（肝臓診断支援処理）の流れを示したフローチャートである。
【図３】図３は、本肝臓診断支援処理のステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５における処理をさらに詳しく説明するための図である。
【図４】図４は、肝臓の模式図である
【図５】図５は、肝臓の超音波断層像の一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２のステップＳ３における処理を説明するための図である。
【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）は、ステップＳ５において実行される非線形座標変換処理を説明するための図である。
【図８】図８は、凹凸特徴指標としての正規化されたスペクトラム分布の一例を示した図である。
【図９】図９は、凹凸程度指標及び凹凸特徴指標と肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表の一例を示した図である。
【図１０】図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、従来の肝臓機能の評価法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。また、各実施形態においては説明を具体的とするため、診断対象は乳房であるとする。しかしながら、これに拘泥されることなく、本発明に係る技術的思想は、乳房以外の所定の臓器、例えば肝臓、膵臓等に対しても有効である。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１０、装置本体に接続される超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、装置本体に内蔵される超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、画像生成ユニット２５、画像メモリ２６、画像合成ユニット２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２８、記憶ユニット２９、インタフェースユニット３０を具備している。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
【００２０】
超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００２１】
入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。
【００２２】
モニター１４は、画像合成ユニット２６からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。
【００２３】
超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。
【００２４】
なお、超音波送信ユニット２１は、制御プロセッサ２８の指示に従って所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に送信駆動電圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２５】
超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【００２６】
Ｂモード処理ユニット２３は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。画像生成ユニット２５は、Ｂモード処理ユニット２３からの信号を反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター１４に表示される。この時、エッジ強調や時間平滑化、空間平滑化など、種々の画像フィルタも施され、ユーザの好みに応じた画質を提供できるようになっている。
【００２７】
ドプラ処理ユニット２４は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成ユニット２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニター１４にカラー表示される。
【００２８】
画像生成ユニット２５は前記の他、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。また、画像生成ユニット２５は、専用プロセッサや画像データを格納する記憶メモリ等を搭載しており、これらを用いた座標変換処理、補間処理等により３ボリュームデータの再構成処理を行う。さらに、画像生成ユニット２５は、入力置１３からの指示に応答して、走査断面画像、ボリュームデータ利用画像（ＭＰＲ画像、ボリュームレンダリング画像等）を生成する。後述する肝臓診断支援機能においては、本画像生成ユニット２５で生成された画像を用いて、入力装置１３より設定された関心領域を処理対象として行う。算出される凹凸程度、凹凸特徴、及び肝臓機能を表すパラメータは、画像合成部２７経由し、モニター１４に出力する。なお、当該画像生成ユニット２５に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２９】
画像メモリ２６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。この画像メモリ２６に記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。
【００３０】
画像合成ユニット２７は、画像生成ユニット２５から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター１４に出力する。また、画像合成ユニット２７は、ボリュームレンダリング画像における走査断面画像の位置を示す情報を含む走査断面位置付きＶＲ画像を生成する。さらに、画像合成ユニット２７は、制御プロセッサ２８からの制御に従って、後述する肝臓診断支援機能において取得される肝臓の機能診断を支援するためのパラメータを、所定の形態でモニター１４に出力する。
【００３１】
制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する制御手段である。制御プロセッサ２８は、記憶ユニット２９から画像生成・表示等を実行するための制御プログラム、後述する肝臓診断支援機能を実現するための専用プログラム等を読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。
【００３２】
記憶ユニット２９は、送受信条件、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、後述する肝臓診断支援機能を実現するための専用プログラムその他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。記憶ユニット２９のデータは、インタフェースユニット３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３３】
インタフェースユニット３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、当該インタフェースユニット３０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３４】
（肝臓診断支援機能）
次に、本超音波診断装置１が有する肝臓診断支援機能について説明する。本機能は、平滑化処理を含む輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、平滑化処理を含まない輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、の双方を考慮して、肝臓の境界線の凹凸の程度を示す指標（以下、単に「凹凸程度指標」と呼ぶ）及び肝臓の境界線の特徴を示す指標（以下、単に「凹凸特徴指標」と呼ぶ）の少なくとも一方を算出し、所定の形態で出力することで、肝臓診断を支援するものである。
【００３５】
このように平滑化処理を含む輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、平滑化処理を含まない輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、の双方を考慮するのは、次のような背景による。
【００３６】
すなわち、正常な肝臓においては、境界面は凹凸がなく滑らかである。一方、病変した肝臓等の異常な肝臓においては、ウィルス、アルコール、脂肪蓄積などの様々な要因によって線維化が進行している。このため、肝臓の境界が不明瞭になり、肝臓の境界線は凹凸を持つようになる。この凹凸は、肝臓の超音波画像にも映像化される。
【００３７】
また、肝臓境界線の凹凸の不整の形態及び程度は、病変起因の種類及び病変の進行度と相関があり、肝臓境界線の凹凸のパタンも病変の種類より異なる。例えば、Ｂ型慢性肝炎より肝線維化する場合、肝実質が比較的大きな結節パタンを呈する。また、Ｃ型肝炎よりの線維化である場合、実質が点状パタンを示す。これら凹凸パタンが肝臓境界線において出現しているか否か、或いは出現の程度等を評価することで、肝臓の病変の種類等を特定することが可能である。
【００３８】
ところで、このように肝臓の境界線を評価する際、その評価結果は、肝臓の境界線（輪郭）の抽出精度に左右されると言える。輪郭抽出手法の一つとして、Fast Marching法はよく使われている。また、伝搬面は初期輪郭から真の肝臓境界で止まるため、スペックパタン等を除去するための平滑処理は必要である。その反面、平滑処理を行った場合に、境界線の凸凹情報も削除されてしまう。
【００３９】
そこで、本肝臓診断支援機能においては、平滑化処理を含む輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、平滑化処理を含まない輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、の双方を考慮して、肝臓機能を評価するための凹凸程度指標、凹凸特徴指標を算出し、所定の形態で出力する。
【００４０】
図２は、本肝臓診断支援機能に従う処理（肝臓診断支援処理）の流れを示したフローチャートである。また、図３は、本肝臓診断支援処理のステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５における処理をさらに詳しく説明するための図である。図２、図３に従って、以下、各ステップの処理の内容について説明する。
【００４１】
［患者情報・送受信条件等の入力受、超音波画像の取得：ステップＳ１、Ｓ２］
まず、入力装置１３を介して患者情報、送受信条件（焦点深さ、送信電圧、走査範囲等）等が入力されると、制御プロセッサ２８は、各種情報、条件を記憶ユニット２９に記憶する（ステップＳ１）。
【００４２】
次に、制御プロセッサ２８は、入力された送受信条件に従って、超音波プローブ１２、超音波送信ユニット２２、超音波受信ユニット２３等を制御し、図４に示すような肝臓の少なくとも一部を含む領域を超音波走査し、肝臓に関するエコー信号を取得する。取得されたエコー信号は、超音波受信ユニット２２を経由してＢモード処理ユニット２３に送られる。Ｂモード処理ユニット２３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輝度データを生成する。画像生成ユニット２５は、Ｂモード処理ユニット２３から受け取った輝度データを用いて、図５に示すような肝臓に関する超音波画像を生成する（ステップＳ２）。
【００４３】
［第一曲線・第二曲線の算出：ステップＳ３］
次に、制御プロセッサ２８は、平滑化処理を含む輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線（第一曲線）と、平滑化処理を含まない輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線（第二曲線）とを取得する（ステップＳ３）。
【００４４】
すなわち、制御プロセッサ２８は、図６（ａ）に示すような現実の（実体としての）肝臓境界線６１を含む超音波画像に対して平滑化処理を実行する（ステップＳ３１）。これにより、本来凹凸がある境界線６１を含む超音波画像は、図６（ｂ）に示すように、輝度の平均効果より幅厚い帯状の境界領域６２を含む画像となる。なお、境界線６１の凹凸が激しいほど、境界領域６２の幅は厚くなる。
【００４５】
制御プロセッサ２８は、平滑化された超音波画像に対してFast Marching法を実行することにより、第一曲線を算出する（ステップＳ３２）。Fast Marching法により抽出される第一曲線６３は、図６（ｃ）に示すように、境界領域６２の内側と一致する。その後、制御プロセッサ２８は、算出された第一曲線を用いて、図６（ｄ）に示すような関心領域（の境界線）６４と初期輪郭６５とを設定する。例えば、第一曲線近傍数画素範囲内、例えば、第一曲線までの距離８画素以内すべでの領域は、新しい関心領域として指定する。新たな初期輪郭も、この関心領域内肝臓の内側の点に設定する。
【００４６】
また、制御プロセッサ２８は、ステップＳ３３において設定された関心領域と初期輪郭とを用いて、ステップＳ２において取得された超音波画像に対してFast Marching処理を実行し、第二曲線を取得する（ステップＳ３４）。この様にステップＳ３３において設定された限定的な関心領域を利用することで、スペックルパタンの影響及び境界漏れを最小限に抑制することができる。また、本ステップＳ３４において取得される第二曲線は、平滑化処理を経由していない。従って、肝臓境界線の微細な凹凸を保持することができる。
【００４７】
［凹凸程度指標の算出：ステップＳ４］
制御プロセッサ２８は、関心領域内における第二曲線と第一曲線との間の距離の平均値を、肝臓境界線の凹凸の程度を表す指標（凹凸程度指標）として計算する（ステップＳ４）。
【００４８】
正常な肝臓の場合、肝臓境界線は本来滑らかであるので、第二曲線は第一曲線にほぼ重なる。一方、病気になっている等の異常な肝臓の場合には、第二曲線は第一曲線の外側で検出される。また、内側の第一曲線と外側の第二曲線間との間の距離は、肝臓境界線の凹凸の程度に依存し、凹凸の程度は、肝臓の異常の程度を反映する。従って、第一曲線と第二曲線間との間の距離は、肝臓の異常の程度を評価する好適な指標となる。
【００４９】
［凹凸特徴指標の算出：ステップＳ５］
制御プロセッサ２８は、凹凸特徴指標を算出する（ステップＳ３）。
【００５０】
すなわち、制御プロセッサ２８は、肝臓境界線を示す第二曲線を用いてフィッティング処理を実行し、第三曲線を算出する（ステップＳ５１）。このフィッティング処理は、例えば多項式近似、二次曲線、指数曲線、その他の輪郭の形を反映できる非線形フィッティングを用いて実行することができる。次に、制御プロセッサ２８は、得られた第三曲線をカーネル関数として用いた非線形座標変換を実行し、新空間における曲線上各点の座標を取得する（ステップＳ５２）。この非線形座標変換により、図７（ａ）に示すような第三曲線（フィッティング曲線）周辺に分布する輪郭点（点線）は、図７（ｂ）に示すように直線周辺に分布することになる。
【００５１】
その後、制御プロセッサ２８は、輪郭点の新空間座標を周波数領域に変換し（ステップＳ５３）、得られた各周波数成分を正規化することで、凹凸特徴指標を算出する（ステップＳ５４）。
【００５２】
本ステップの処理により、凹凸特徴指標として、図８に示すような正規化されたスペクトラム分布が得られる。なお、ステップＳ５３における周波数領域への変換は、例えばフーリエ変換を採用することができる。しかしながら、当該例に拘泥されず、他の周波数領域変換を利用することも可能である。
【００５３】
［凹凸程度指標、凹凸特徴指標の出力：ステップＳ６］
次に、制御プロセッサ２８は、得られた凹凸程度指標、凹凸特徴指標を所定の形態で出力する（ステップＳ６）。
【００５４】
例えば、凹凸程度指標としての第二曲線と第一曲線との間の距離の平均は、及び図８に示した凹凸特徴指標としてのスペクトラム分布は、所定の形態でモニター１４に表示される。異常な肝臓では、凹凸特徴指標としてのスペクトラム分布と病変起因の種類及び病変の進行度との間には相関がある。例えば、Ｃ型肝硬変の場合には、図８に示すように、Ｂ型より高周波成分が多くなる。また、アルコール肝硬変では、さらに高周波成分が多くなる。従って、医師等は、肝臓性状の事前知識を用いて、モニター１４に表示される凹凸特徴指標としてのスペクトラム分布を観察することで、肝臓機能を適切に評価することができる。
【００５５】
さらに、必要に応じて、図９に示すような、凹凸程度指標及び凹凸特徴指標と肝臓機能とを対応付けた肝臓機能対応表を表示することも可能である。医師等は、表示された凹凸程度指標、凹凸特徴指標、肝臓機能対応表を観察することで、例えばスペクトラム分布（凹凸特徴指標）から病気種類をＣ型肝硬変として、凹凸程度指標が例えば凹凸程度２ｍｍであることから病気の進行度３として、肝臓機能を総合的に評価することができる。
【００５６】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５７】
本超音波診断装置によれば、肝臓に関する超音波画像に肝臓境界線を含む関心領域を設定し、平滑化処理を含む輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、平滑化処理を含まない輪郭抽出処理によって取得される肝臓の境界線と、の双方を考慮して、肝臓の境界線の凹凸の程度を示す凸程度指標及び肝臓の境界線の特徴を示す凹凸特徴指標を算出する。算出された凸程度指標及び凹凸特徴指標は、所定の形態で、或いは必要に応じて肝臓機能対応表と共に、所定の形態で表示等される。従って、医師等は、表示された凸程度指標、凹凸特徴指標を観察することで、肝臓の病気の分類、進行度（重症度）の判定等の総合的評価を正確且つ迅速に行うことができる。その結果、肝臓機能診断の精度の向上、診断時間の短縮等に寄与することができ、肝機能診断を支援することができる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００５９】
例えば、本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００６０】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上本発明によれば、肝臓境界線の特徴等を識別することより、病気種類及び進行度を従来に比して適切に評価することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…超音波診断装置、１１…装置本体、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２４…ドプラ処理ユニット、２５…画像生成ユニット、２６…画像メモリ、２７…画像合成ユニット、２８…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、２９…記憶ユニット、３０…インターフェースユニット
【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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