(57)【要約】【課題】　生体組織の動きに合わせて診断画像上の関心領域を追従させること。【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の生体組織に関心領域を規定する目印を重畳表示させ、その関心領域に対応させて基準点を定め、その基準点を含むサイズの切出し画像を一のフレーム画像に設定するとともに（Ｓ３、Ｓ４）、動画像の他のフレーム画像を検索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し（Ｓ５）、一致度が最も高い局所画像と切出し画像の座標差に基づいて基準点の移動先座標を求め（Ｓ６）、その基準点の移動先座標から関心領域を規定する目印の移動先座標を求めて動画像の他のフレーム画像に重ねて表示することにより（Ｓ７、Ｓ８）、関心領域を生体組織の動きに追従させる。【選択図】　　図１
2004121835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　被検体の断層像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られる動画像を表示する表示部とを備えた画像診断装置において、前記断層像に関心領域を指定する操作部と、前記関心領域の少なくとも一部に対応する前記断層像の動き追跡して前記関心領域を前記断層像の動きに追従させる追従手段を備えることを特徴とする画像診断装置。
【請求項２】
　被検体の断層像を撮像して得られる動画像を表示する表示部と、前記断層像に関心領域を指定する操作部と、前記関心領域の少なくとも一部に対応する前記断層像の画像部位を抽出し、該画像部位の動きを追跡して前記関心領域の表示位置を移動させる追従手段を備えて成る画像診断装置。
【請求項３】
　前記追従手段は、前記関心領域に１又は複数の基準点を設定し、該基準点に対応する１又は複数の画像部位を抽出して該画像部位の動きを追跡する追跡手段と、前記画像部位に対応する前記基準点の動きに合せて前記表示部に表示される前記関心領域を追従表示させる制御手段とを備えて成る請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項４】
　被検体を撮影してなる動画像に重ねて表示される関心領域を前記動画像上の生体組織の動きに合せて追従させる制御方法であって、前記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の生体組織に関心領域を規定する目印を重ねて表示させる指令を入力する第２ステップと、前記関心領域に対応させて基準点を定め、該基準点を含むサイズの切出し画像を前記一のフレーム画像に設定する第３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第４ステップと、該一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座票差に基づいて前記基準点の移動先座標を求めて記憶する第５ステップと、該記憶された前記基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印の移動先座標を求めて前記動画像の他のフレーム画像に重ねて表示する第６ステップとを含んでなる関心領域の追従制御方法。
【請求項５】
　前記第４ステップは、前記切出し画像と前記局所画像の画像データの相関処理を行って画像の相関が最も高い局所画像を抽出することを特徴とする請求項４に記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項６】
　前記動画像を超音波撮影法により撮影し、かつ該動画像に対応するＲＦ信号を記憶しておき、
　前記第５ステップは、前記一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座標差に基づいて前記基準点の移動先座標を求め、該移動先座標の周辺に対応する複数の前記ＲＦ信号を抽出し、該抽出した複数のＲＦ信号の相互相関をとり、該相互相関の最大値の位置に応じて前記移動先座標を補正することを特徴とする請求項４に記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項７】
　前記第４ステップにおいて抽出された局所画像を前記切出し画像とし、前記動画像のさらに他のフレーム画像に対して前記第４ステップ乃至前記第６ステップを繰り返し実行して、前記関心領域を規定する前記目印を前記動画像上の生体組織の動きに追従させて重ねて表示することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項８】
　前記切出し画像のサイズは、前記関心領域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４乃至７のいずれかに記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項９】
　前記第４ステップにおいて、前記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検索範囲は、前記切出し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４乃至８のいずれかに記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１０】
　前記関心領域を規定する前記目印は、矩形と円形と楕円形のいずれか１つの枠体、又は対向する２本の線体であることを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１１】
　前記基準点は、前記関心領域の重心、中心、前記目印上の少なくとも１点であることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１２】
　前記関心領域内の生体組織に関する情報を計測するステップを含むことを特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１３】
　前記生体組織に関する情報は、前記関心領域内の輝度と輝度平均と輝度変化の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１２に記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１４】
　前記関心領域を少なくとも２つ設定し、該２つの関心領域の移動先領域を記憶しておき、該２つの関心領域における輝度、輝度平均、輝度変化の少なくとも１つを算出するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１５】
　前記輝度変化を線図で表示することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の関心領域の追従制御方法。
【請求項１６】
　被検体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生体組織の動きを追従する自動追従部と、前記記憶部と前記表示部と前記操作部と前記自動追従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の生体組織に関心領域を規定する目印を重ねて表示させる指令を入力する手段を備え、
　前記自動追従部は、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に対応させて基準点を定め、該基準点を含むサイズの切出し画像を前記一のフレーム画像に設定する切出し画像設定手段と、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と、該一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座標差を求める移動量演算手段と、該座票差に基づいて前記基準点の移動先座標を求めて記憶する移動追跡手段と、該記憶された前記基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印の移動先座標を求めて前記動画像の他のフレーム画像に重ねて表示する表示制御手段とを備えてなる画像診断装置。
【請求項１７】
　前記切出し画像追跡手段は、前記切出し画像と前記局所画像の画像データの相関処理を行って画像の相関が最も高い局所画像を抽出することを特徴とする請求項１６に記載の画像診断装置。
【請求項１８】
　前記記憶部に記憶される前記動画像は超音波撮影法により撮影され、かつ前記記憶部に前記動画像に対応するＲＦ信号が記憶されてなり、
　前記移動追跡手段は、前記座標差に基づいて前記基準点の移動先座標を求め、該基準点の移動先座標の周辺に対応する複数の前記ＲＦ信号を抽出し、該抽出した複数のＲＦ信号の相互相関をとり、該相互相関の最大値の位置に応じて前記移動先座標を補正することを特徴とする請求項１６に記載の画像診断装置。
【請求項１９】
　前記切出し画像追跡手段は、前記抽出された局所画像を前記切出し画像として前記動画像のさらに他のフレーム画像に対して繰り返し実行して前記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順次抽出し、前記移動量演算手段は、順次抽出される一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座標差を求め、前記移動追跡手段は、前記移動量演算手段により求めた座標差に基づいて前記基準点の移動先座標を求め、前記表示制御手段は、該基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印を前記動画像上の生体組織の動きに追従させて重ねて表示することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の画像診断装置。
【請求項２０】
　前記切出し画像追跡手段は、前記切出し画像よりも設定画素数大きい領域に設定される検索範囲について、前記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検索を行なうことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の画像診断装置。
【請求項２１】
　前記移動前の関心領域と、前記移動後の関心領域の少なくとも一方の領域内の画素値から前記生体組織に関する情報を計測し、その計測情報の変化を線図で前記表示部に表示する計測情報算出部を備えたことを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれかに記載の画像診断装置。
【請求項２２】
　前記計測情報は、輝度と、輝度平均と、輝度変化の少なくとも１つであることを特徴とする請求項２１に記載の画像診断装置。
【請求項２３】
　前記計測情報算出部は、前記操作部から入力設定される少なくとも２つの前記関心領域の移動先座標を記憶しておき、該２つの関心領域において輝度、輝度平均、輝度変化の少なくとも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１６乃至２１のいずれかに記載の画像診断装置。
【請求項２４】
　操作卓からの指令に応じて記憶部から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読み出して表示部に表示させる第１ステップと、該表示された前記一のフレーム画像の生体組織に関心領域を規定する目印を重ねて表示させる指令の入力を要求する第２ステップと、該要求に応じて操作卓から入力設定された前記目印に対応する生体組織の関心領域に関連させて基準点を定める第３ステップと、前記基準点を含むサイズの切出し画像を前記一のフレーム画像に設定する第３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第４ステップと、該一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座票差に基づいて前記基準点の移動先座標を求めて記憶する第５ステップと、該記憶された前記基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印の移動先座標を求めて前記動画像の他のフレーム画像に重ねて表示させる第６ステップとを含んでなる関心領域の追従制御プログラム。
【請求項２５】
　前記第５ステップは、前記切出し画像と前記局所画像の画像データの相関処理を行って画像の相関が最も高い局所画像を抽出することを特徴とする請求項２４に記載の関心領域の追従制御プログラム。
【請求項２６】
　前記動画像は超音波撮影法により撮影されかつ該動画像に対応するＲＦ信号が前記記憶部に記憶されてなり、
　前記第５ステップは、前記一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座標差に基づいて前記基準点の移動先座標を求め、該移動先座標の周辺に対応する複数の前記ＲＦ信号を抽出し、該抽出した複数のＲＦ信号の相互相関をとり、該相互相関の最大値の位置に応じて前記基準点の移動先座標を補正することを特徴とする請求項２４に記載の関心領域の追従制御プログラム。
【請求項２７】
　前記第４ステップにおいて抽出された局所画像を前記切出し画像とし、前記動画像のさらに他のフレーム画像に対して前記第４ステップ乃至前記第６ステップを繰り返し実行して、前記関心領域を規定する前記目印を前記動画像上の生体組織の動きに追従させて重ねて表示することを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれかに記載の関心領域の追従制御プログラム。
【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画像の動きのある生体組織に設定される関心領域の追従制御方法、その方法を用いた画像診断装置及び関心領域の追従制御プラグラムの技術に属する。
【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）。
【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（ＵＳＰ５，３２２，０６７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　ところで、心臓の心筋内の血流量や冠血流を計測して心筋梗塞等を正確かつ的確に診断する方法が望まれている。例えば、被検体に造影剤を投与した後、心臓の心筋の画面上で観測すべき範囲である関心領域を指定し、指定した関心領域内の画素値に基づいて輝度、輝度平均、輝度変化などの計測情報を取得する。取得した計測情報から心筋内の血流量や冠血流を定量的に算出し、算出した血流量に基づいて心筋梗塞などを正確かつ的確に診断する試みがなされている。
【０００６】
　しかしながら、例えば、心筋の動きにより心筋と関心領域との相対位置が変化して、心筋の全部又は一部が関心領域外に外れることがある。その結果、関心領域において計測された輝度、輝度平均、輝度変化という評価指標の信頼性が損なわれ、有効な評価指標にならないという問題がある。
【０００７】
　本発明の課題は、生体組織の動きに合わせて関心領域を追従させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【０００９】
　本発明の画像診断装置は、被検体の断層像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られる動画像を表示する表示部とを備えた画像診断装置において、前記断層像に関心領域を指定する操作部と、前記関心領域の少なくとも一部に対応する前記断層像の動き追跡して前記関心領域を前記断層像の動きに追従させる追従手段を備えることを特徴とする。この場合において、撮像手段を切り離して設けるようにすることができる。また、追従手段は、画像部位の動きを追跡して関心領域の表示位置を移動させるようにすることができる。また、追従手段は、関心領域に１又は複数の基準点を設定し、この基準点に対応する１又は複数の画像部位を抽出してその画像部位の動きを追跡する追跡手段と、その画像部位に対応する基準点の動きに合せて表示部に表示される関心領域を追従表示させる制御手段とを備えて成るものとすることができる。
【００１０】
　また、本発明の関心領域の追従制御方法は、被検体を撮影してなる動画像に重ねて表示される関心領域を前記動画像上の生体組織の動きに合せて追従させる制御方法であって、前記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の生体組織に関心領域を規定する目印を重ねて表示させる指令を入力する第２ステップと、前記関心領域に対応させて基準点を定め、該基準点を含むサイズの切出し画像を前記一のフレーム画像に設定する第３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第４ステップと、該一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座票差に基づいて前記基準点の移動先座標を求めて記憶する第５ステップと、該記憶された前記基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印の移動先座標を求めて前記動画像の他のフレーム画像に重ねて表示する第６ステップとを含んでなることを特徴とする。
【００１１】
　すなわち、動きのある生体組織に関心領域を設定する場合、動画像の一のフレーム画像（静止画像）上に、マウス等の入力手段を操作して、関心領域を規定する目印を重ねて表示させることにより設定する。この場合の目印は、例えば、矩形、円形、楕円形などの枠体、あるいは対向する２本の線体などが一般に適用される。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００１２】
　次に、関心領域に対応させて定める基準点は、関心領域の重心、中心、あるいは目印上の少なくとも１点、又は複数点を設定できる。そして、各基準点を含む予め定めたサイズの切出し画像を一のフレーム画像に自動的に、又はその静止画像上において枠を入力することにより設定する。この切出し画像が続くフレーム画像のどこに移動したかを、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検索する、いわゆるブロックマッチング法等の画像相関処理によって追跡する。これによって、画像の一致度が最も高い局所画像の位置を、切出し画像の移動先として追跡できる。この移動前後の切出し画像の座標差が、基準点の移動前後の座標差に相当するから、基準点の移動方向及び移動量、つまり関心領域の移動方向及び移動量を計測することができる。
【００１３】
　このような追跡処理を、検索により抽出された画像の一致度が最も高い局所画像局所画像を新たな切出し画像として、動画像のさらに他のフレーム画像に対して画像相関法を適用することにより、関心領域の基準点の移動先座標を順次求めることができる。そして、基準点の移動先座標を記憶しておき、その移動先の座標位置に関心領域の目印を動画像に重ねて表示することにより、生体組織の動きに合せて関心領域を追従させることができる。その結果、動きを伴う生体組織を関心領域の範囲内に常に位置させることができるので、信頼性の高い生体組織に関する計測情報を得ることができる。
【００１４】
　例えば、被検体に造影剤を投与した後の心筋内の血流を観察する場合、心筋内に関心領域を設定して、その関心領域内の画素値から評価指標である輝度、輝度平均、輝度変化等を計測することが行なわれる。この場合、本発明によれば、心筋の動きに追従して関心領域が移動するため、心筋と関心領域の相対位置が変化しない。その結果、関心領域内の画素値から算出される評価指標である輝度、輝度平均、輝度変化等の計測値の信頼性が高いことから、その評価指標に基づいて心筋の血流量を定量的に把握することにより、心筋梗塞の程度などを的確に診断することができる。さらに、これらの計測情報の変化例えば輝度変化を線図で表示部に表示させることにより、観者は、輝度変化の割合を視覚的に把握することができるため、一層診断の精度を向上させることができる。
【００１５】
　このような生体組織の動きに関心領域を追従させる処理は、検索により抽出された画像の一致度が最も高い局所画像局所画像を新たな切出し画像として、動画像のさらに他のフレーム画像に対して画像相関法を適用することにより、関心領域の指定部位の移動先座標を順次求めることができる。そして、指定部位の移動先座標から関心領域の移動先座標を算出することができる。これにより、動画像の生体組織の動きに合わせて関心領域を追従制御することができる。
【００１６】
　また、生体組織に関心領域を少なくとも２つ設定し、その２つの関心領域の移動先領域を記憶しておき、その２つの関心領域における輝度、輝度平均、輝度変化などの計測情報をそれぞれ求めることにより、２つの関心領域の計測情報を相対的に把握することができる。したがって、例えば、心臓の心筋に２ヶ所の関心領域を設定し、設定した関心領域において輝度、輝度平均、輝度変化をそれぞれ求めることにより、その２つの関心領域内の心筋内血流量を相対的に把握することができる。この場合において、それらの心臓に係る計測値の線図と心電波形とを時間軸を関連させて表示することにより、心機能に対比して心筋の血流量を把握することができる。
【００１７】
　ここで、画像の追跡処理の精度をさらに向上させるため、動画像が超音波撮影法により撮影したものである場合は、動画像に対応するＲＦ信号を記憶しておいて、ＲＦ信号による補正を加えることができる。この場合、上述した一致度が最も高い局所画像と切出し画像の座標差に基づいて指定部位の移動先座標を求め、この移動先座標の周辺に対応する複数の前記ＲＦ信号を抽出し、該抽出した複数のＲＦ信号の相互相関をとり、該相互相関の最大値の位置に応じて前記移動先座標を補正する。
【００１８】
　さらに、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処理時間を短縮するため、その検索範囲を切出し画像よりも設定画素数（例えば、上下左右に例えば３~１０画素）大きい領域に設定することが好ましい。すなわち、生体組織の動きの範囲は、一般に、狭い領域に限られるからである。
【００１９】
　一方、上述の場合において、切出し画像のサイズは、基準点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。切出し画像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、逆に大きすぎると動画像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】
　本発明の画像診断装置は、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生体組織の動きを追従する自動追従部と、前記記憶部と前記表示部と前記操作部と前記自動追従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の生体組織に関心領域を規定する目印を重ねて表示させる指令を入力する手段を備え、前記自動追従部は、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に対応させて基準点を定め、該基準点を含むサイズの切出し画像を前記一のフレーム画像に設定する切出し画像設定手段と、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と、該一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座標差を求める移動量演算手段と、該座票差に基づいて前記基準点の移動先座標を求めて記憶する移動追跡手段と、該記憶された前記基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印の移動先座標を求めて前記動画像の他のフレーム画像に重ねて表示する表示制御手段とを備えて構成することができる。
【００２１】
　また、本発明の関心領域の追従制御プラグラムは、操作卓からの指令に応じて記憶部から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読み出して表示部に表示させる第１ステップと、該表示された前記一のフレーム画像の生体組織に関心領域を規定する目印を重ねて表示させる指令の入力を要求する第２ステップと、該要求に応じて操作卓から入力設定された前記目印に対応する生体組織の関心領域に関連させて基準点を定める第３ステップと、前記基準点を含むサイズの切出し画像を前記一のフレーム画像に設定する第３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第４ステップと、該一致度が最も高い局所画像と前記切出し画像の座票差に基づいて前記基準点の移動先座標を求めて記憶する第５ステップと、該記憶された前記基準点の移動先座標に基づいて前記関心領域を規定する前記目印の移動先座標を求めて前記動画像の他のフレーム画像に重ねて表示させる第６ステップとを含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
　本発明によれば、生体組織の動きに合わせて関心領域を追従させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
　本発明の関心領域の追従制御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は本実施形態の関心領域の追従制御方法における手順を示し、図２は図１の関心領域の追従制御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、関心領域を画成する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に関心領域を追従させる自動追従部４と、自動追従部４により追従させる関心領域の各種の計測情報例えば画素の輝度、輝度平均、輝度変化を算出する関心領域計測情報算出部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。
【００２４】
　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。
【００２５】
　自動追従部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関心領域の基準点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関心領域２３の基準点２３ａの移動先座標を求める移動追跡手段１２と、その基準点の移動先座標に基づいて求められた関心領域を動画像の他のフレーム画像に重ねて表示する表示制御手段１４とを備えている。
【００２６】
　関心領域計測情報算出部５は、自動追従部４により移動された関心領域において、計測情報例えば関心領域内の画素値に基づいて輝度、輝度平均、輝度変化等を定量的に求めるとともに、これらの計測情報を線図で表示部２に表示させる機能を有して構成されている。
【００２７】
　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、関心領域の追従制御方法は、操作卓３から組織の動き追従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）。自動追従部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、操作者が観察したい生体組織の関心領域２３として、心筋２２の特定の範囲を選択する。このとき、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上に例えば円形、矩形、楕円形の関心領域２３を描出する指令を入力する。その指令に基づいて表示された一のフレーム画像において生体組織の関心領域する目印（マーク）を重畳表示する。そして、画像上の関心領域に対応する基準点２３ａを定める。このとき、基準点２３ａとして、関心領域の重心、中心、又は目印上の少なくとも１点、又は複数点、あるいは関心領域から所定の距離を離れた点等を手動設定又は自動設定させる。なお、図３において、符号２４は僧帽弁である。
【００２８】
　関心領域２３の基準点２３ａが設定されると、制御手段８はフレーム画像ｆ0上の基準点２３ａ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、基準点２３ａ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、基準点２３ａ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、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。
【００２９】
　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、関心領域内の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。
【００３０】
　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の座標差から基準点２３ａの移動先座標を求め、これに基づいて基準点２３ａの移動先座標を求めて記憶するとともに、その基準点２３ａの移動先座標に基づいて関心領域２３を表示制御手段１４により移動操作して所望の生体組織の部位に重畳表示する（Ｓ７）。なお、局所画像２７maxと切出し画像２５における基準点２３ａの相対位置は変化しないものとして扱っている。
【００３１】
　そして、Ｓ７で求められた基準点２３ａの移動先座標に基づいて移動された関心領域２３において、各種の計測情報例えば関心領域２３内の画素値の輝度、輝度平均、輝度変化を関心領域計測情報算出部５により算出させる（Ｓ８）。すなわち、移動前後の関心領域２３内の輝度平均に計測させることにより、動きを伴う心筋内の血流量を正確かつ定量的に計測することができる。また、診断画像上の関心領域内の画素値から、輝度、輝度平均、輝度変化等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。
【００３２】
　このようにして求めた計測情報に基づいて、さらに関心領域計測情報算出部５は、関心領域２３内の画素値の輝度、輝度平均、輝度変化等をグラフで表示部２に表示させる（Ｓ９）。これにより、観者は、関心領域２３内の生体組織例えば心筋に流れる血流量を視覚的かつ定量的に把握することができる。
【００３３】
　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関心領域２３の追従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関心領域２３の追従が終了した場合は、追従処理動作を終了する。
【００３４】
　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、生体組織の動きに関心領域２３の基準点２３ａの移動先の座標を順次求めることができるから、関心領域２３を生体組織の動きに追従させて表示することができる。その結果、診断画像上の関心領域２３の目印と生体組織との相対位置が変化することを回避できるから、計測すべき生体組織を確実に関心領域２３の目印内に確実に位置させることができるので、関心領域２３において計測される評価指標の信頼性が向上する。
【００３５】
　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７を用いて説明する。図５（ａ）は図３に示した関心領域２３を心筋の画像に１つ重畳表示させた画像例であり、同図（ｂ）は被検体に造影剤を投与した後、診断画像上の関心領域２３内の画素値に基づいて輝度平均差をグラフで表した画像例である。グラフの横軸は時間を、縦軸は輝度平均差を表しており、輝度平均差の算出方法は、時間輝度曲線など公知の方法を用いている。このグラフを参照することにより、関心領域２３内の心筋内の血流量を視覚的かつ定量的に把握することができ、心筋梗塞などの診断を的確に行うことができる。
【００３６】
　一方、図６（ａ）は図３に示した関心領域２３を心筋２２の心壁を挟んで２つ重畳表示させた画像例であり、同図（ｂ）は被検体に造影剤を投与した後、関心領域２３内の画素値に基づいて輝度平均差をそれぞれグラフで表した画像例である。グラフの横軸は時間を、縦軸は輝度平均差を現しており、輝度平均差の算出方法は、時間輝度曲線など公知の方法を用いている。このグラフを参照することにより、例えば心筋内の血流量を他の部位の血流量と比較することで相対的に把握することができるので、心筋梗塞の発症場所などを的確に把握できる可能性が高まる。この場合において、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も好ましい。これにより、心機能に対比しながら心筋の血流量を把握することができる。
【００３７】
　また、図７は、図１で関心領域の表示態様例を示している。同図（ａ）は楕円形の枠体で関心領域２３Ａを画成した表示態様例であり、同図（ｂ）は円形の枠体で関心領域２３Ｂを画成した表示態様例であり、また同図（ｃ）は矩形の枠体で関心領域２３Ｃを画成した表示態様例であり、さらに同図（ｄ）は対向する２本の線体により関心領域２３Ｄを画成した表示態様例である。これらの関心領域２３Ａ〜２３Ｄはそれぞれ操作卓３のマウス等からの指令に基づいて表示部２に重畳表示させる。この場合において、目印の表示態様はこれらに限られるものではなく、任意の表示態様を設定することができる。
（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関心領域２３の基準点２３ａの追従が終了する度に（Ｓ７）、その基準点２３ａの移動に基づいて関心領域２３を画面上に移動させ、移動した関心領域２３に規定される組織に関する各種情報を算出させるとともに（Ｓ８）、それらの情報を表示部に表示させる（Ｓ９）ようにした例を説明した。本発明はこれに限らず、図８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基準点２３ａ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。
【００３８】
　ここで、画像相関法による画像追跡処理の具体例を、図９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、基準点２３ａ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。
（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従する関心領域２３の基準点２３ａの移動先を一層精度よく求めることができる。
【００３９】
　図１０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を介して自動追従部４に接続されている。また、自動追従部４に移動量補正部１３が設けられている。
【００４０】
　図１１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８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、基準点２３ａの移動先座標を算出する（Ｓ２１）。次に、切出し画像２５の基準点２３ａの座標と、一致度が最も高い局所画像２７maxの基準点２３ａ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、移動前後の関心領域２３の基準点２３ａ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基準点２３ａの移動量に、ＲＦ信号を用いて求めた基準点２３ａの移動量を加算して、基準点２３ａの移動量を補正する（Ｓ２５）。
【００４１】
　ここで、移動前後のＲＦ信号の相互相関値の最大値が、基準点２３ａの移動量の相関すること、及びそれにより基準点２３ａ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１２を用いて説明する。なお、図１２（ａ）においては、移動前の基準点周辺のＲＦ信号４１と、移動後の基準点周辺の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。
【００４２】
　以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、診断画像上の関心領域を生体組織に動きに精度よく追従させることができるので、生体組織の動きにより生体組織と関心領域との相対位置が変化することを回避できる。すなわち、動きを伴う生体組織を関心領域内に常に位置させることができので、その関心領域において計測される計測情報の信頼性が向上する。
【００４３】
　例えば、心筋内の血流量を観察する場合、被検体に造影剤を投与した後、心筋内に関心領域を設定して、その関心領域の目印内の画素値から評価指標である輝度、輝度平均、輝度変化等を計測し、計測した評価指標に基づいて心筋内の血流量を把握することにより心筋梗塞等の診断を行うことが行われる。この場合、本発明によれば、関心領域が常に心筋の動きに追従して移動するため確実に関心領域の目印内の画素値から評価指標である輝度、輝度平均、輝度変化等を求めることができ、評価指標の信頼性を向上させることができる。その評価指標に基づいて心筋の血流量を定量的に把握することにより、心筋梗塞の発症場所や症状の程度などを正確かつ的確に診断できる可能性が高まる。さらに、これらの計測情報を線図で表示部に表示させることにより、観者は、計測情報を視覚的に把握することができるため、容易に診断を行うことが可能となる。
【００４４】
　また、本発明は、心臓の心筋内の血流量を計測することに限らず、生体組織の動きを伴う部位であれば、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血流量の計測に適用できる。この場合、頚動脈の境界を含む関心領域を重畳表示し、表示された関心領域の目印を頚動脈の動きに自動追従させ、その関心領域内の画素値の輝度、輝度平均、輝度変化に基づいて血流量を計測することができる。
【００４５】
　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。
【００４６】
　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。
【００４７】
　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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の関心領域の追従制御方法の一実施の形態の画像診断装置である。
【図２】図２は、図１の関心領域の追従制御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３】図３は、本発明の関心領域の追従を、心臓の断層像に適用して説明するための図である。
【図４】図４は、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であり、（ａ）は切出し画像の一例を、（ｂ）は検索領域の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の追従制御方法により関心領域の表示態様と計測された計測情報の表示画像の例である。
【図６】図６は、本発明の追従制御方法により関心領域の表示態様と計測された計測情報の表示画像の例である。
【図７】図７は、関心領域の表示態様例を示している。
【図８】図８は、図１の処理手順を変形した本発明の実施形態２の追従制御手順の図である。
【図９】図９は、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である。
【図１０】図１０は、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である。
【図１１】図１１は、図８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である。
【図１２】図１２は、ＲＦ信号補正法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
　　１　画像記憶部
　　２　表示部
　　３　操作卓
　　４　自動追従部
　　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
　１４　表示制御手段
【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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