(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の体内情報を医用画像として取得する画像取得部と、
前記医用画像を表示する表示部と、
表示部に表示された医用画像の中の容積計測の対象領域を設定する設定部と、
前記対象領域を複数の基準体積要素に分割する演算を行い、前記取得された医用画像の前記対象領域の動きによる前記基準体積要素の頂点の移動量を演算し、前記演算された前記頂点の移動量を用いて移動後の前記基準体積要素の頂点の位置を演算すると共に、演算された移動後の前記基準体積要素の頂点の位置に基づいて前記対象領域の容積を演算する演算部と、前記対象領域の容積を前記表示部に表示させる制御部と、を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項２】
前記画像取得部は、被検者の体内情報を医用画像として時系列に取得し、
前記演算部は、前記基準体積要素の頂点の移動量を時系列に演算し、前記頂点の移動量を用いて、移動後の前記基準体積要素の頂点の位置を演算するとともに、前記移動後の前記基準体積の頂点の位置に基づいて、基準体積要素の体積を前記時系列に演算すると共に、演算された基準体積要素の体積を前記時系列に総和することを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記対象領域を複数の多面体に分割する演算を行い、分割された多面体から基準体積要素へさらに分割する演算を行うことを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記多面体を複数で構成する四面体について個々の体積を求め、求められた個々の基準体積要素の体積を総和して前記多面体の体積を演算することを特徴とする請求項3に記載の医用画像診断装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記対象領域を複数で構成する多面体についてについて個々の体積を求め、求められた個々の多面体の体積を総和して前記対象領域の容積を演算することを特徴とする請求項3に記載の医用画像診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記対象領域を示す2次元画像又は3次元画像に前記多面体に分割した分割線を重畳して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項3に記載の医用画像診断装置。
【請求項７】
前記設定部は、前記対象領域の大きさ又は形状が時間変化する場合の追跡点を設定する機能をさらに有し、
前記制御部は、前記設定された追跡点を前記分割線に重畳して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項6に記載の医用画像診断装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記設定された追跡点を含む異なる時間に得られた画像中の同一領域を追跡させることを特徴とする請求項7に記載の医用画像診断装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記対象領域を示す2次元画像又は3次元画像に前記基準体積要素に分割した分割線を重畳して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。
【請求項１０】
前記対象領域は心臓を含む領域であって、
前記設定部は、心筋の所定数の分割法に則り前記対象領域を多面体へ分割することを特徴とする請求項3に記載の医用画像診断装置。
【請求項１１】
前記対象領域は心臓を含む領域であって、
前記制御部は、前記心臓を含む領域の左心室駆出率を前記演算部に演算させ、前記左心室駆出率を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。
【請求項１２】
前記対象領域は心臓を含む領域であって、
前記制御部は、前記心臓を含む領域の左心室駆出率に基づき診断支援メッセージを前記演算部に生成させ、前記診断支援メッセージを前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。
【請求項１３】
前記演算部は、演算された移動後の前記基準体積要素の頂点の位置を用いて、前記基準体積要素の体積を求めると共に、前記基準体積要素の体積を総和することにより、前記対象領域の容積を演算することを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。
【請求項１４】
画像取得部により被検者の体内情報を医用画像として取得する第1ステップと、
表示部に前記医用画像を表示する第2ステップと、
設定部により表示部に表示された医用画像の中の容積計測の対象領域を設定する第3ステップと、
演算部により前記対象領域を複数の基準体積要素に分割する演算を行う第4ステップと、
前記演算部により前記取得された医用画像の前記対象領域の動きによる前記基準体積要素の頂点の移動量を演算する第5ステップと、
前記演算部により前記演算された前記頂点の移動量を用いて移動後の前記基準体積要素の頂点の位置を演算する第6ステップと、
前記演算部により演算された移動後の前記基準体積要素の頂点の位置に基づいて前記対象領域の容積を演算する第7ステップと、を含むことを特徴とする容積計算方法。
【請求項１５】
前記第1ステップは、被検者の体内情報を医用画像として時系列に取得し、
前記第5ステップは、前記基準体積要素の頂点の移動量を時系列に演算し、
前記第6ステップは、前記頂点の移動量に基づき、移動後の前記基準体積要素の頂点の位置を時系列に演算するとともに、移動後の前記基準体積の頂点の位置に基づいて、前記移動後の基準体積要素の体積を時系列に演算し、
前記第7ステップは、演算された移動後の基準体積要素の体積を前記時系列に総和することを特徴とする請求項14に記載の容積計算方法。
【請求項１６】
前記第7ステップは、演算された移動後の前記基準体積要素の頂点の位置を用いて、前記基準体積要素の体積を求めると共に、前記基準体積要素の体積を総和することにより、前記対象領域の容積を演算することを特徴とする請求項14に記載の容積計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓などの運動臓器を含む臓器の医用画像の臓器ボリュームを計測する医用画像診断装置と容積計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
運動臓器のうちの心臓の心室の容積は、シンプソン法と呼ばれる計算法で演算される。シンプソン法とは、例えば、医用画像を用いた心室の容積を計算する場合、心室の容積計領域を複数積み上げられた円柱形のディスクに分割して、各ディスクの体積の総和で心室の容積を計算する計算法である。シンプソン法は、例えば、特許文献1に開示され従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表2007-507248号公報
【特許文献２】特開2006-247203号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、従来のシンプソン法において、次の具体的な事例を検証した。
すなわち、心臓の異なる拍動の位相のうち2つの拍動の位相(第1の位相、第2の位相)で、上記心室の容積計算領域を複数積み上げられた円柱形のディスクを選んだ場合、分割位置が異なる第1のディスクと第2のディスクの間で、第1及び第2のディスクの変形の度合いを試算した。試算の結果、第1の位相と第2の位相で第1のディスクと第2のディスクで変形の度合いが大きく相違することを検証した。検証の一例を説明すると、ディスクが正確な心室の1片の部分体積を示しているものとすれば、ディスクは常にその円柱の円周面を心室の壁面上に接していなければならない。しかし、現実の問題として、ディスクは円柱形状であり、心室の1片の部分体積を近似しているものであるから、積み上げ位置が異なる第1のディスクと第2のディスクでは心臓の拍動によりそれぞれのディスク間の変形の度合いが異なることになる。【０００５】
つまり、従来のシンプソン法では、異なる積み上げ位置のディスク同士の変形度合いの相違が心室の容積計算の誤差となるという課題があった。【０００６】
本発明の目的は、従来のシンプソン法よりも臓器の容積計算の精度向上が可能な医用画像診断装置及び容積計算方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の医用画像診断装置は、被検者の体内情報を医用画像として取得する画像取得部と、前記医用画像を表示する表示部と、表示部に表示された医用画像の中の容積計測の対象領域を設定する設定部と、前記対象領域を複数の基準体積要素に分割する演算を行い、前記取得された医用画像の前記対象領域の動きによる前記基準体積要素の頂点の移動量を演算し、前記演算された前記頂点の移動量を用いて移動後の前記基準体積要素の体積を演算すると共に、演算された移動後の基準体積要素の体積を総和し前記対象領域の容積とする演算部と、前記対象領域の容積を前記表示部に表示させる制御部と、を備えたことを特徴とする。【０００８】
上記説明した本発明の医用画像診断装置によれば、対象領域に適合する適合度に関して従来のシンプソン法のディスクに比べて多面体の方がより臓器の運動に対して適合度が高いので、適合度が高い多面体によって対象領域、即ち臓器の容積演算がされるから、従来のシンプソン法よりも臓器の容積演算の精度向上ができる。【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の容積計算方法は、画像取得部により被検者の体内情報を医用画像として取得する第1ステップと、表示部に前記医用画像を表示する第2ステップと、設定部により表示部に表示された医用画像の中の容積計測の対象領域を設定する第3ステップと、演算部により前記対象領域を複数の基準体積要素に分割する演算を行う第4ステップと、前記演算部により前記取得された医用画像の前記対象領域の動きによる前記基準体積要素の頂点の移動量を演算する第5ステップと、前記演算部により前記演算された前記頂点の移動量を用いて移動後の前記基準体積要素の体積を演算する第6ステップと、前記演算部により演算された移動後の基準体積要素の体積を総和し前記対象領域の容積とする第7ステップと、を含むことを特徴とする。【００１０】
上記説明した本発明の容積計算方法によれば、対象領域に適合する適合度に関して従来のシンプソン法のディスクに比べて多面体の方がより臓器の運動に対して適合度が高いので、適合度が高い多面体によって対象領域、即ち臓器の容積演算がされるから、従来のシンプソン法よりも臓器の容積演算の精度向上ができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、従来のシンプソン法よりも臓器の容積演算の精度向上が可能な医用画像診断装置及び容積計算方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例1の超音波画像診断装置のシステム構成図の一例。
【図２】本発明の実施例1の超音波画像診断装置の計測処理のフローチャート。
【図３】本発明の実施例1の超音波画像診断装置の計測画面の一例。
【図４】図2のステップS12のセグメント分割の原理図。
【図５】本発明の実施例2の超音波画像診断装置の計測処理のフローチャート。
【図６】図5のステップS24の多面体容積算出の原理図。
【図７】本発明の実施例3の超音波画像診断装置のシステム構成図の一例。
【図８】本発明の実施例3の超音波画像診断装置の計測処理のフローチャート。
【図９】本発明の実施例3の超音波画像診断装置の計測画面の一例。
【図１０】図9の計測画面の別態様を説明する一例。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。  
本発明の医用画像診断装置は、例えば、超音波診断装置、X線CT装置、MRI装置などである。本発明の実施例の説明では、医用画像診断装置の中の超音波診断装置の場合を例示する。また、本発明は医用画像診断装置に限られない。例えば、医用画像処理装置を始めとする様々なカテゴリへ展開が可能である。種々のカテゴリへ展開については後述する。
【実施例１】
【００１４】
実施例1を詳細に図1〜図4を用いて説明する。  
図1は超音波画像診断装置のシステム構成図の一例である。  
超音波信号生成部1は、超音波探触子11と超音波信号送受信部12を具備し、被検者に超音波信号を送信し、被検者からの反射エコー信号を取得する機能を有している。【００１５】
超音波探触子11は、例えば、リニア型、コンベックス型、セクタ型等の走査方法を有して超音波を送受信可能な振動子素子が少なくとも1次元方向に配列されたものである。超音波探触子11は、被検者に当接して用い、超音波の送受信で被検者の超音波信号を得る。超音波探触子11は2Dアレイ探触子が一例として挙げられ、2Dアレイ探触子は超音波を送受信可能な振動子素子が2次元配列されたものであり、1度の超音波の送受信で被検者の3次元超音波信号を得ることができる。【００１６】
また、2Dアレイ探触子と同じ機能は、1Dアレイ探触子によっても実現することができる。1Dアレイ探触子とは、超音波を送受信可能な振動子素子を1次元配列したものである。1Dアレイ探触子は次の操作により2Dアレイ探触子と実質的に同等に動作させることが可能である。その操作は、被検者に当接させながら、1Dアレイ探触子の振動子の配列方向と略直交する方向に1Dアレイ探触子を移動させる。1Dアレイ探触子の移動は、検者の手動によるもの、機動によるものがある。機動によるものとは、例えば、特許文献2に開示されるように、超音波信号により2次元の断層面を走査する超音波探触子を2次元の断層面と直交する方向に揺動させることで3次元の超音波信号を取得するものである。1Dアレイ探触子で被検者の3次元の超音波信号を得る場合は本実施例に含まれるものとする。【００１７】
超音波信号送受信部12は、超音波探触子11を駆動し、被検者へ超音波信号を送信するとともに、被検者からの反射エコー信号を受信し、受信された反射エコー信号に増幅、整相などの信号処理をする。【００１８】
超音波画像生成部2は、ボリュームデータ生成部21と画像生成部22を具備し、3次元の超音波信号から3次元および2次元画像を生成する機能を有している。ボリュームデータ生成部21は超音波信号生成部1より入力された2次元超音波画像からボクセルデータで構成される3次元画像を生成する。ボリュームデータ生成部21は超音波信号生成部1より生成された画像が3次元画像であるときには、3次元画像をそのままを出力する。画像生成部22は3次元画像から2次元画像を生成する。【００１９】
演算部3は、3次元座標演算部31と多面体生成部32と容積演算部33を具備し、3次元座標演算や容積を演算する機能を有している。  
3次元座標演算部31は、予め設定された3次元座標演算を行うための対象領域に対し、対象領域に存在する画素が移動する軌跡を演算する。画素の軌跡の演算は追跡演算とも呼ばれる。【００２０】
多面体生成部32は、3次元座標演算を行った対象領域を多面体として近似演算する。多面体の近似演算とは、3次元座標演算を行った対象領域と当該対象領域と隣接する領域との境界に多面体の頂点を複数設定し、複数設定された頂点間に線分を引き、多面体を形成する。なお、多面体の頂点は、追跡演算に用いられる対象点となる。  
容積演算部33は、多面体生成部32によって生成された多面体の容積、すなわち対象領域の容積を後述する方法で演算する。【００２１】
記憶部4は、プログラム記憶部41と演算結果記憶部42を具備し、演算部3によって演算されるアルゴリズムや制御部7によって各部を制御するためのプログラムを記憶する、あるいは演算結果や超音波信号を記憶したりする機能を有する。記憶部4は、半導体メモリや磁気ディスク光ディスク等の記憶装置である。【００２２】
プログラム記憶部41は、演算部3に行わせる追跡演算、多面体生成演算、容積演算等のアルゴリズムを記したプログラムや各部を制御するためのプログラムが記憶されている。【００２３】
演算結果記憶部42は、演算部3によって計算された演算結果のデータを記憶し、各部から出力される超音波信号データ等を記憶する。計測結果のデータは、計測レポートへの出力に利用される。【００２４】
設定部5は、検者が操作するための機器であり、具体的にはキーボード、ポインティングデバイス、スイッチ等である。本発明においては、検者が対象領域を設定する際のインターフェイスとなる。【００２５】
トレース設定部51は、検者がポインティングデバイス等を用いて、表示部6に表示された超音波画像のうち，描出された臓器領域をトレースするものである。ここでは、臓器の例を心臓とする。トレース設定部51は、心臓が描出された領域の心内膜と心外膜の画像上の位置をトレースする操作を行う。心内膜と心外膜の位置情報とは、図3の断面画像202に示されるように、2重の太線で示される。図3は本発明の実施例1の超音波画像診断装置の計測画面の一例である。外側の太線は心外膜を示し、内側の太線は心内膜を示す。心内膜と心外膜の位置情報は、心臓の容積計測の対象である心臓の内腔部分と心筋部分を分離する位置を意味する。ここで、描出された臓器の領域をトレースする際に、検者が行う操作方法は、次の3つがある。【００２６】
(1)検者がポインティングデバイスを用いて心内膜と心外膜の位置情報を全て手動によってトレースする操作方法(手動操作)。具体的には、検者が表示部6に表示された超音波画像の心臓領域の画像を参照しながら、検者が心内膜と心外膜に相当する領域の境界をトレースすることで、心内膜と心外膜の位置情報が入力される。制御部7は入力された心内膜と心外膜の位置情報をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００２７】
(2)検者がポインティングデバイスを用いて心内膜又は心外膜の領域の境界上に複数点を入力し、入力された境界上の複数点により内膜又は心外膜の領域の境界を抽出する操作方法(半自動操作)。具体的には、検者が表示部6に表示された超音波画像の心臓領域の画像を参照しながら、検者が心内膜と心外膜に相当する領域と、相当領域と隣接する領域との境界点を複数入力する。制御部7は入力された複数の境界点を受けて、境界点同士を結び、領域の境界線を心内膜と心外膜の位置情報として求めるためのスプライン補間等の補間演算を演算部3に行わせる。制御部7は入力された心内膜と心外膜の位置情報をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００２８】
(3)検者がポインティングデバイスを用いて心内膜又は心外膜の領域内の画素点を入力し、入力された画素点により内膜又は心外膜の領域の境界を抽出する操作方法(自動操作)。具体的には、検者が表示部6に表示された超音波画像の心臓領域の画像を参照しながら、検者が心内膜と心外膜に相当する領域を特定するために1点の入力を行う。入力された1点はリージョングローイング法でのシードとなる。制御部7はシードによりリージョングローイング法による領域抽出演算を演算部3に行わせて領域の境界線を心内膜と心外膜の位置情報として求めさせる。制御部7は求められた心内膜と心外膜の位置情報をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００２９】
セグメント設定部52は、心臓の領域を局所領域毎に所定の指標により複数の多面体に分割する境界を設定するものである。【００３０】
所定の分割の指標の一例は、ASE(American Society of Echocardiography)で推奨される心筋の16分割法又は17分割法によるものがある。17分割法等は医用画像診断装置による心筋の計測での業界標準となりつつある。心筋への17分割等への分割は、検者が画像表示部61の画像を参照しながら心筋への17分割の位置を画面上に直接設定して分割の位置が入力されることにより行われる。【００３１】
表示部6の画像表示部61は、液晶モニタ、有機ELモニタ、CRTなどがあり、超音波画像生成部2から出力された3次元超音波画像又は2次元超音波画像を表示画面に表示する。【００３２】
制御部7は、超音波信号生成部1、超音波画像生成部2、演算部3、記憶部4、設定部5、表示部6とそれぞれ接続され、超音波診断装置での画像計測、臓器の容積演算からそれぞれ画像表示までの一連の過程がそれぞれ機能するように統括制御する。つまり、制御部7は、コンピュータシステムにおける中央演算処理部(CPU)の役割を果たす。【００３３】
以上説明した構成要素は、実施例1において、次のように機能する。つまり、本実施例1では、まず、画像取得部超音波信号生成部1)が被検者の体内情報を医用画像として取得する。表示部6が前記医用画像を表示する。設定部5が表示部に表示された医用画像の中の容積計測の対象領域を設定する。演算部3が前記対象領域を複数の基準体積要素に分割する演算を行い、前記取得された医用画像の前記対象領域の動きによる前記基準体積要素の頂点の移動量を演算し、前記演算された前記頂点の移動量と座標を用いて前記基準体積要素の移動後の体積を演算すると共に、演算された基準体積要素の体積を総和し前記対象領域の容積とする。制御部7が前記対象領域の容積を前記表示部に表示させる。【００３４】
次に、超音波画像診断装置の計測処理の一例を図2に示すフローチャートを用いて説明する。図2は本発明の実施例1の超音波画像診断装置の計測処理のフローチャートである。【００３５】
(ステップS11)
検者は超音波信号生成部1の超音波探触子11を被検者に当接させ、被検者の心臓の2次元超音波画像又は心臓の3次元画像を撮像し、3次元の超音波画像を生成しておく。制御部7は、超音波信号生成部1によって生成された超音波信号からさらにボリュームデータ生成部21によって生成された3次元超音波画像を演算結果記憶部42に読み込んで、被検者の心臓の3次元超音波画像208を画像表示部61に表示させる。検者は、設定部5に設けられたポインティングデバイスを用いて上述したトレースする操作方法の手動操作・半自動操作・自動操作により被検者の心臓の画像の心内膜と心外膜の位置情報を、図3の断面像202等で示される太線のように設定する。制御部7は検者によって設定された心内膜と心外膜に相当する領域の境界の演算結果を受けて、心内膜と心外膜の位置情報をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００３６】
(ステップS12)
検者は心内膜又は心外膜における心筋の分割位置をセグメント設定部52に設定する。制御部7はセグメント設定部52の設定を受けて、検者の手動又は3次元座標演算部31の演算により心内膜又は心外膜における心筋の分割位置を設定する。【００３７】
ここでは、設定手順を具体的に説明するため、3次元超音波画像に対し、多断面再構成(MPR)処理を施して2次元超音波画像として切り出した断面画像202〜207上で手動設定する方法を説明することとする。断面画像202〜207とは、標準2次元断面画像とされる心尖部4腔像202、心尖部2腔像203、心尖部長軸像204、短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207である。【００３８】
また、セグメント数はASEで推奨される心筋の16分割法に基づき合計16個に分割される。セグメント分割数の内訳は、短軸像心基部像207で6分割、短軸像乳頭筋像206で6分割、短軸像心尖部像205で4分割となる。セグメントの分割位置は、例えば、分割線216(太破線)で明示される。検者は設定部5のポインディングデバイスによって分割線の位置を移動させながら心筋の分割位置に設定する。【００３９】
検者は短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207では円周方向の分割位置を設定して、心尖部像202〜204では、長軸方向の分割位置を設定する。制御部7はさらに設定された心筋の分割位置を受けて、心筋の分割位置をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００４０】
(ステップS13)
制御部7は、ステップS11で設定した心内膜と心外膜と、ステップS12で設定した心筋への分割位置をプログラム記憶部41から読み出し、表示部6に画面表示された心尖部4腔像202、心尖部2腔像203、心尖部長軸像204、短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207、3次元超音波画像208の各画像の一部に重畳して表示する。【００４１】
検者はステップS11で設定した心内膜と心外膜と、ステップS12で設定した心筋の分割位置と心尖部4腔像202等の各画像の位置を参照しながら、心臓の拍動によって移動する追跡点の位置を、設定部5のポインディングデバイスを用いて設定する。追跡点は、心内膜と心外膜の面上にかつ、セグメントの境界を示す分割線216の辺上に設定される。制御部7はさらに設定された追跡点の位置を受けて、追跡点の位置をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００４２】
(ステップS14)
制御部7は、追跡点の位置をプログラム記憶部41から読み出し、心臓の拍動が異なる時間に得られた画像中の同一領域を追跡する。前記同一領域には相関度が最も高い領域も含まれる。追跡の方法は、例えばブロックマッチング法を用いる。ブロックマッチング法とは、移動前の処理対象の追跡点を含む第1領域と移動後の処理対象の追跡点を含む第2領域を一部切り出し、切り出された第1領域に最も近い大きさ、形状あるいは画素分布を呈した第2領域を探索するという公知技術である。【００４３】
また、移動前の第1領域の3次元座標がステップS12でMPR処理されたときに既知となったので、制御部7が第1領域の移動した距離を求めれば、該相対距離を3次元座標の基準軸の軸方向に分解して、分解された基準軸の軸方向の相対距離と第1領域の3次元座標とを加算すれば、移動後の第2領域の3次元座標を求めることができる。また、ブロックマッチング法は、追跡点自身でなくとも追跡点近傍のRF信号の振幅値や画像ボクセル値を用いてもよい。追跡演算は、各追跡点の各ボリュームにおける移動した位置の座標で得られるので、実質的にセグメントの形状の変形を計測していることになる。【００４４】
制御部7はさらに求められた第2領域の3次元座標を受けて、第2領域の3次元座標をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００４５】
(ステップS15)
制御部7は、プログラム記憶部41から追跡点、第2領域の3次元座標を読み出し、追跡点を頂点とする基準体積要素(ここでは四面体)を複数作成し、作成された四面体の総和でセグメントの容積を求める。なお、ここでは、四面体を例に説明するが、要は容積を計測したい所望の臓器(計測対象)について複数の基準体積要素に分割されればよい。基準体積要素とは、例えば「『変形と流れの基礎』、著者: 棚橋隆彦、出版社:株式会社 三恵社, 2004年刊行」に開示されている。【００４６】
制御部7は、さらに計測対象である心室などの臓器領域は複数に分割されたセグメントであるので、セグメントを総和して臓器領域の容積を演算部3に求めさせる。【００４７】
具体的には、セグメント毎に多面体容積を計算する方法は図4に示される。図4は図2のステップS12のセグメント分割の原理図である。図4(a)は心臓の左心室全体から所望のセグメント401を抽出する例を示す。図4(b)はセグメント401を心腔側セグメント401cと心筋側セグメント401dに分割した例を示す。図4(c)は心腔側セグメント401cを単体配置し、さらにセグメント401cを10個の四面体に分割した例を示す。図4(c)ではセグメント境界の黒丸402cを追跡点として設定し、心内膜上にも追跡点403c(白丸)を設定する。図4(d)は心筋側セグメント401dを単体配置し、さらにセグメント401dを18個の四面体に分割した例を示す。図4(d)ではセグメント境界の黒丸402dを追跡点として設定し、心内膜上にも追跡点403d(白丸)を設定する。図4(e)では図4(c)で分解された四面体の一つが示されている。【００４８】
セグメントが複数の(p個)の四面体に分割された場合を考える。  
1個の四面体の各辺は心臓の拍動で移動するからベクトルとなる。四面体の辺にあたるベクトルP0、P1、P2、P3と定義すると、P0を基準としたベクトルの行列式の1／6で、四面体の体積viは数1で表される。【００４９】
【数１】
0005484444.tif 000002
【００５０】
また、セグメントの容積Vsegmentは、四面体の体積vi(i=1,2,…,p)の総和となり、数2で表される。【００５１】
【数２】
0005484444.tif 000003
【００５２】
さらに、臓器全体の容積Vは、q個のセグメントに分割されたとすると、セグメントの容積Vsegment(j=1,2,…,q)の総和で総和となり、数2で表される。【００５３】
【数３】
0005484444.tif 000004
【００５４】
制御部7は、心腔側セグメントだけの総和により心腔容積を演算部3に演算させる。また、制御部7は、心筋側セグメントの総和により心筋容積を演算部3に演算させる。さらに、心筋容積については、演算された心筋容積に心筋の比重を乗算することにより心筋重量を算出することもできる。【００５５】
(ステップS16)
制御部7は、画像表示部61によって画面表示された心尖部4腔像202、心尖部2腔像203、心尖部長軸像204、短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207、3次元超音波画像208を画面表示させると共に、計測値表示部62によってステップS．15で演算された心室などの臓器の容積値215を画面表示させる。【００５６】
以上説明した実施例1によれば、対象領域に適合する適合度に関して従来のシンプソン法のディスクに比べて多面体の方がより臓器の運動に対して適合度が高いので、適合度が高い多面体によって対象領域、即ち臓器の容積演算がされるから、従来のシンプソン法よりも臓器の容積演算の精度向上ができるという効果を奏する。また、実施例1の特有の効果は、検者が容積演算する対象臓器をセグメント、四面体と対話型に分割していくために、検者にとってセグメント、四面体への分割の工程や分割数を任意に設定して試算ができるので、検者にとって容積演算の精度に合せて自由に設定することが可能であるという効果がある。また、心臓の心腔と心筋の両方を全体またはセグメント毎に詳細に計測することが可能である。また、変形するセグメントを追跡するので、変形に伴う容積変化がより正確に計測できる。心臓の形には複雑な凹凸があるが、多面体近似することにより簡便に計算することが可能である。
【実施例２】
【００５７】
実施例2を詳細に図5、図6を用いて説明する。  
なお、超音波診断装置は実施例1と同じ装置を用いる。  
次に、本発明の実施例2の超音波画像診断装置の計測処理の一例を図5に示すフローチャートを用いて説明する。図5は本発明の実施例2の超音波画像診断装置の計測処理のフローチャートである。【００５８】
(ステップS21)
検者は被検者に超音波信号生成部1の超音波探触子11を当接させ、被検者の心臓の2次元超音波画像又は心臓の3次元画像を撮像し、超音波信号を生成しておく。制御部7は、超音波信号生成部1によって生成された超音波信号からさらにボリュームデータ生成部21によって生成された3次元超音波画像を演算結果記憶部42に読み込んで、被検者の心臓の3次元超音波画像208を画像表示部61に表示させる。検者は、設定部5に設けられたポインティングデバイスを用いて上述したトレースする操作方法の手動操作・半自動操作・自動操作により被検者の心臓の画像の心内膜と心外膜の位置情報を設定する。制御部7は検者によって設定された心内膜と心外膜に相当する領域の境界の演算を受けて、心内膜と心外膜の位置情報をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００５９】
(ステップS22)
制御部7は、ステップS21で設定した心内膜と心外膜をプログラム記憶部41から読み出し、表示部6に画面表示された心尖部4腔像202、心尖部2腔像203、心尖部長軸像204、短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207、3次元超音波画像208の各画像の一部に重畳して表示する。【００６０】
検者はステップS11で設定した心内膜と心外膜と、ステップS12で設定した心筋の分割位置と心尖部4腔像202等の各画像の位置を参照しながら、心臓の拍動によって移動する追跡点の位置を、設定部5のポインディングデバイスを用いて設定する。追跡点は、心内膜と心外膜の面上にかつ、セグメントの境界を示す分割線216の辺上に設定される。制御部7はさらに設定された追跡点の位置を受けて、追跡点の位置をプログラム記憶部41に一旦記憶させる。【００６１】
(ステップS23)
ステップS23は、実施例1のステップS14と同じ工程であるため、説明を省略する。【００６２】
(ステップS24)
制御部7は、プログラム記憶部41から追跡点、第2領域の3次元座標を読み出し、追跡点を頂点とする四面体を複数作成し、作成された四面体の総和でセグメントの容積を求める。さらに計測対象である心室などの臓器領域は複数に分割されたセグメントであるので、臓器領域の容積はセグメントを総和することで求める。【００６３】
具体的には、セグメント毎に多面体容積を計算する方法は図6に示される。図6は図5のステップS24の多面体容積算出の原理図である。図6(a)は心臓の左心室全体から所望の心外膜側の四面体601、心内膜側の四面体602を抽出する例を示す。図6(b)は心外膜側の四面体601の容積演算対象範囲の例を示す。図6(c)は心内膜側の四面体602の内膜側の容積演算対象範囲の例を示す。【００６４】
一つの四面体の容積は、実施例1と同様に4点のベクトルを用いた行列式で求められる。このようにして求められた四面体の容積を心臓全体で総和をとると心内膜側の容積Vendoと心外膜側の容積Vepiがそれぞれ求められる。心内膜側の容積Vendoは、そのまま心腔容積Vcavityでもある。心筋容積Vmyocardiumは、心外膜側の容積Vepiから心内膜側の容積Vendoを減算して求められる。【００６５】
(ステップS25)
ステップS25は、実施例1のステップS16と同じ工程であるため、説明を省略する。  
以上説明した実施例2によれば、対象領域に適合する適合度に関して従来のシンプソン法のディスクに比べて多面体の方がより臓器の運動に対して適合度が高いので、適合度が高い多面体によって対象領域、即ち臓器の容積演算がされるから、従来のシンプソン法よりも臓器の容積演算の精度向上ができるという効果を奏する。また、実施例2の特有の効果は、実施例1のようなセグメント分割の工程を省いても臓器の容積演算が可能であるという効果がある。
【実施例３】
【００６６】
実施例3は、実施例1によって求められた臓器の容積やその容積の時間変化の情報を用いて罹患のおそれがある疾患を判定する例を説明するものである。【００６７】
実施例3を詳細に図7〜図10を用いて説明する。  
図7は本発明の実施例3の超音波画像診断装置のシステム構成図の一例である。  
実施例3の超音波画像診断装置のシステム構成図では実施例1のものと重複する構成要素の説明を省略し、異なる構成要素のみを説明することとする。【００６８】
実施例3の演算部3は、3次元座標演算部31と多面体生成部32と容積演算部33に疾患推定部34が付加される。  
疾患推定部34は、容積演算部33によって演算された左心室の容積値の時間変化から疾患の種類を推定するものである。  
記憶部4は、プログラム記憶部41と演算結果記憶部42に疾患データベース43が付加される。【００６９】
疾患データベース43は、疾患推定部34に参照されるもので、医用画像のうちの拡張型心筋症、肥大型心筋症、局所の壁運動異常、心筋の非同期収縮異常などの症例の典型画像が症状の進行度によって分類して記憶するものである。【００７０】
ここでは、拡張型心筋症を具体例として説明する。  
拡張型心筋症は、重症心不全の大部分を占めるもので、画像診断で左心室の内腔容積が過大であれば被検者が罹患していることが疑われる。医師は、左心室の内腔容積の拡張と心筋の収縮力の低下が揃えば拡張型心筋症を確定診断するとされている。医師の確定診断の指標は、心エコー図及び左心室造影検査の結果から 左心室全体の径及び左心室の内腔の拡大と左心室駆出率が50％以下になることと言われる。左心室駆出率とは、駆出量を心臓が拡張したときの容量で割った値をいい、心臓のポンプ機能の働きを表す指標としている。また、駆出量とは心臓が拡張したときの容量から収縮したときの容量を差し引いた分が、左心室が1回収縮したときに拍出される血液量をいう。【００７１】
そこで、疾患データベース43には、左心室全体の肥大と左心室駆出率が例えば70％、60％、50％、40％、30％の基準画像を記憶しておく。基準画像の例は、図9に示される心尖部4腔像202、心尖部2腔像203、心尖部長軸像204、短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207がある。図9は本発明の実施例3の超音波画像診断装置の計測画面の一例である。【００７２】
疾患推定部34は、疾患データベース43から読み出した基準画像と実際に測定される被検者の実測画像のうちの例えば心尖部2腔像を比較演算する。比較演算は、基準画像のうちの心尖部2腔像の左心室駆出率が70％、60％、50％、40％の画像と実測画像の心尖部2腔像を順次差分する。そして、仮に左心室駆出率が70％(正常)、60％(軽症)、50％(中症)、40％(重症)とそれぞれ定義すれば、基準画像と実測画像の差の最も小さい場合を拡張型心筋症の進行度として、医師は実測画像を診断する際の情報として役立てる。また、比較演算の際に、基準画像と実測画像のサイズが異なる場合は、基準画像と実測画像のそれぞれの輪郭を抽出して、輪郭が抽出された基準画像、実測画像のそれぞれの面積を求め、求められた各面積の比により、基準画像又実測画像の何れか一方のサイズを他方に合せるような画像拡大(あるいは縮小)処理を行って、基準画像と実測画像のサイズを同じにして、上記比較演算を行う。【００７３】
実施例3の演算値表示部62は、容積演算部33に計算された心臓の左心室などの臓器の容積値を表示画面に表示する。【００７４】
また、図9の計測画面では、3次元の膜面上に容積値やその変化速度に色相を付して表示209する。色相の付し方は、セグメント毎でもよいし、四面体毎に表示すればより詳細な変化を表現することが可能である。【００７５】
また、ブルズアイ上に疑似カラー化して表示する。これは、心筋セグメントのブルズアイ210、心腔セグメントのブルズアイ211として表示する。全体の容積の変化や、各セグメントの容積変化をグラフ化して表示212する。心尖部像205、乳頭筋像206、心基部像207のセグメントの合計値や平均値など、任意の組み合わせで表示することが可能である。これらは、心電図や心音図などの生体信号213と同期して表示する。心内腔全体の容積変化を計算できることから左心室駆出率を算出することが可能であり、この値を表示215する。さらに、疾患推定部34で推定された疾患名を表示214する。これらの演算結果は、演算結果記憶部42に記憶される。【００７６】
また、超音波画像やグラフ、図10に示す表示形態であってもよい。図10は図9の計測画面の別態様を説明する一例である。図10では画面301を例示する。図10左方では、生体信号と容積曲線や容積変化速度曲線といった時間変化する計測値を示している。図10中央では、各種計測値が表形式で表示される。例えば、17セグメントそれぞれの最大、最小容積や、最大、最小容積に至るまでの時間などが表示される。また、17セグメント毎の平均や分散に関する指標も表示される。図10右方には、ブルズアイ表示であるが、ブルズアイの各セグメントに計測値を数値(図中の＊印)で表示している。【００７７】
次に、本発明の実施例3の超音波画像診断装置の計測処理の一例を図8に示すフローチャートを用いて説明する。図8は本発明の実施例3の超音波画像診断装置の計測処理のフローチャートである。【００７８】
なお、ステップS31からステップS35までは実施例1と同じであるので説明を省略する。【００７９】
(ステップS36)
制御部7は、疾患データベース43から読み出した基準画像と実際に測定される被検者の実測画像のうちの心尖部2腔像を疾患推定部34に比較演算させる。比較演算は、基準画像のうちの心尖部2腔像の左心室駆出率に基づき実測画像の拡張型心筋症の進行度が出力される。この出力の例は中症(左心室駆出率：50％)とする。【００８０】
制御部7はさらに左心室駆出率と拡張型心筋症の進行度を受けて、左心室駆出率の値と拡張型心筋症の進行度のメッセージをプログラム記憶部41に一旦記憶させる。メッセージは例えば「中度の拡張型心筋症の疑いがあります」とする。【００８１】
(ステップS37)
制御部7は、画像表示部61によって画面表示された心尖部4腔像202、心尖部2腔像203、心尖部長軸像204、短軸像心尖部像205、短軸像乳頭筋像206、短軸像心基部像207、3次元超音波画像208を画面表示させると共に、計測値表示部62によってステップS．15で演算された心室などの臓器の容積の時間変化をグラフ212として画面表示させる。【００８２】
また、制御部7は、左心室駆出率216を「駆出率：50％」として表示画面に表示させると共に、医師の診断の指標として「中度の拡張型心筋症の疑いがあります」というメッセージ214を表示画面に表示する。【００８３】
以上説明した実施例3によれば、対象領域に適合する適合度に関して従来のシンプソン法のディスクに比べて時系列毎に多面体の方がより臓器の運動に対して適合度が高いので、適合度が高い多面体によって対象領域、即ち臓器の容積演算がされるから、従来のシンプソン法よりも臓器の容積演算の精度向上ができるという効果を奏する。【００８４】
また、実施例3の特有の効果は、臓器の容積演算の時間経過の変化を用いて、臓器の容積の変位から判る疾患の指標を表示することで医師が確認できるから、医師の診断の補助ができる。【００８５】
さらに、実施例3の特有の効果は、制御部7が最大容積、最小容積などの容積の時間変化から逆に、実測画像の撮影タイミングを算出し、算出された撮影タイミングでの実測画像を撮像することができるから、被検者毎に異なる臓器の運動速度の個体差によらない超音波画像の撮像が可能となる。【００８６】
各実施例は、医用画像診断装置で説明したが、当該医用画像診断装置は画像取得部(超音波信号生成部)を画像入力部に置き換れば医用画像処理装置の発明とすることができる。【００８７】
超音波信号生成部は画像入力部に置き換えられ、超音波信号生成部は次のような構成を有する。【００８８】
超音波画像処理装置は、超音波画像入力部と超音波画像生成部と演算部と記憶部と設定部5と表示部と制御部を備える。【００８９】
超音波画像入力部は、外部記憶媒体とネットワークドライブの少なくとも一方を具備し、超音波画像を入力する機能を有している。【００９０】
外部記憶媒体とは、超音波画像を記憶したフレキシブルディスク(FD)、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、USBメモリ、ZIPメモリ、SSDメモリなどの記憶媒体を指し、ディスクであれば装填、メモリであれば接続してコンピュータシステムから超音波画像が読み取り可能となっているものである。【００９１】
ネットワークドライブとは、例えば病院内の施設内で閉じたローカルエリアネットワーク(LAN)においては前記施設内に設置され前記LANに接続されたサーバから、コンピュータシステムから超音波画像が読み取り可能となっているものである。また、ネットワークドライブとは、広域の通信回線でのワイドエリアネットワーク(WAN)に接続においてはWANに接続された外部サーバから、コンピュータシステムから超音波画像が読み取り可能となっているものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は超音波診断装置、X線CT装置、MRI装置など各種の医用画像診断装置に利用することができる。また、コンピュ-タ、各種携帯端末など医用画像診断装置から得られた画像を画像処理が可能な情報機器にも利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
1  超音波信号生成部、2  超音波画像生成部、3  演算部、4  記憶部、5  設定部、6  表示部、7  制御部
【図１】
0005484444.tif 000005
【図２】
0005484444.tif 000006
【図３】
0005484444.tif 000007
【図４】
0005484444.tif 000008
【図５】
0005484444.tif 000009
【図６】
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【図７】
0005484444.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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