(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波パルスを送信し超音波エコーを受信して時系列に複数の超音波画像を生成する超音波診断装置における血管壁追跡方法であって、
前記超音波画像の１つを表示した画面上で、所定の長さにわたる血管の壁部分の指定を壁部分指定手段が操作者から受け付けると、ＲＯＩ設定手段が前記壁部分を含む関心領域を設定し、時系列的に異なる前記超音波画像の前記関心領域について、血管壁追跡手段が前記壁部分に略垂直な方向の相関をとって前記壁部分の位置を追跡することを特徴とする血管壁追跡方法。
【請求項２】
超音波パルスを送信し超音波エコーを受信して時系列に複数の超音波画像を生成する超音波診断装置における血管径計測方法であって、
前記超音波画像の１つを表示した画面上で、所定の長さにわたる血管の前壁部分と後壁部分の対の指定を壁部分指定手段が操作者から受け付けると、ＲＯＩ設定手段が前記各壁部分を含む関心領域をそれぞれ設定すると共に、血管径算出手段が前記壁部分に対応する血管径を算出し、時系列的に異なる前記超音波画像の各関心領域について、血管壁追跡・血管径算出手段が前記各壁部分に略垂直な方向の相関をとって各壁部分の位置を追跡すると共に血管径を算出することを特徴とする血管径計測方法。
【請求項３】
超音波パルスを送信し超音波エコーを受信して時系列に複数の超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波画像の１つを表示した画面上で所定の長さにわたる血管の壁部分の指定を操作者から受け付ける壁部分指定手段と、前記壁部分を含む関心領域を設定するＲＯＩ設定手段と、時系列的に異なる前記超音波画像の前記関心領域について前記壁部分に略垂直な方向の相関をとって前記壁部分の位置を追跡する血管壁追跡手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
超音波パルスを送信し超音波エコーを受信して時系列に複数の超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波画像の１つを表示した画面上で所定の長さにわたる血管の前壁部分と後壁部分の対の指定を操作者から受け付ける壁部分指定手段と、前記各壁部分を含む関心領域をそれぞれ設定するＲＯＩ設定手段と、前記壁部分に対応する血管径を算出する血管径算出手段と、時系列的に異なる前記超音波画像の各関心領域について前記各壁部分に略垂直な方向の相関をとって各壁部分の位置を追跡すると共に血管径を算出する血管壁追跡・血管径算出手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血管壁追跡方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、簡単な演算で血管壁を正確に追跡できるようにした血管壁追跡方法、簡単な演算で血管径を正確に計測できるようにした血管径計測方法および各方法を実施する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動脈硬化等の判定検査を行うために、画面上に表示した超音波画像から血管（例えば上腕動脈や頚動脈など）の径やその変化を計測することがある。例えば、ＶＴＲ（VideoTape Recorder）などに時系列に録画された超音波画像の１つを静止画として画面上に表示し、操作者が画面上にスケールを当てて血管径を計測したり、血管の前壁部分と後壁部分の対向位置に操作者がカーソルを合わせ各カーソル間の距離すなわち血管径を超音波診断装置の計測機能を用いて計測することを、撮影時刻を数１０秒ずつ進めた静止画に対して繰り返して行い、血管径の変化を観察したりする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来は、血管径を計測する度に、操作者がスケールを当てたり、カーソルを合わせたりする必要があるので、計測精度が操作者の熟練度に依存すると共に、手間と時間がかかる問題点がある。
そこで、本発明の第１の目的は、簡単な演算で血管壁を正確に追跡できるようにした血管壁追跡方法および超音波診断装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、簡単な演算で血管径を正確に計測できるようにした血管径計測方法および超音波診断装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、被検体を超音波で走査することで時系列に得られた複数の超音波画像の１つを画面上に表示し、前記超音波画像上で血管の壁部分を操作者が指定すると該壁部分を含む関心領域を設定し、時系列的に異なる前記超音波画像の前記関心領域について前記壁部分に略垂直な方向の相関をとって前記壁部分の位置を追跡することを特徴とする血管壁追跡方法を提供する。
上記第１の観点による血管壁追跡方法では、心拍周期での血圧変動などによる壁部分の移動が該壁部分に略垂直な方向（血管短軸断面の半径方向）に限定されることに着目し、操作者が指定した壁部分を含む関心領域について壁部分に略垂直な方向の相関をとることで壁部分の位置を追跡する。すなわち、相関が最大となることをもって、時系列的に異なる超音波画像における血管壁の位置を求めることが出来る。例えば、血管が画面の水平方向に描画される場合には、画面の上下方向に限定して相関を演算すれば足る。
これにより、簡単な相関演算により、血管壁を正確に追跡できるようになる。
また、操作者は最初の超音波画像のみに対して壁部分の指定を行えばよいので、手間がかからない。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、被検体を超音波で走査することで時系列に得られた複数の超音波画像の１つを画面上に表示し、前記超音波画像上で血管の前壁部分と後壁部分の対を操作者が指定すると前記各壁部分を含む関心領域をそれぞれ設定すると共に前記壁部分に対応する血管径を算出し、時系列的に異なる前記超音波画像の各関心領域について前記各壁部分に略垂直な方向の相関をとって各壁部分の位置を追跡すると共に血管径を算出することを特徴とする血管径計測方法を提供する。
上記第２の観点による血管径計測方法では、心拍周期での血圧変動などによる壁部分の移動が該壁部分に略垂直な方向（血管短軸断面の半径方向）に限定されることに着目し、操作者が指定した前壁部分と後壁部分をそれぞれ含む関心領域について各壁部分に略垂直な方向の相関をとることで各壁部分の位置を追跡すると共に血管径を算出する。すなわち、相関が最大となることをもって、時系列的に異なる超音波画像における血管壁の位置を求め、それにより血管径を算出することが出来る。
これにより、簡単な相関演算により、血管壁を正確に追跡できるようになると共に、血管径を正確に算出できるようになる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、超音波パルスを送信し超音波エコーを受信して時系列に複数の超音波画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波画像の１つを表示した画面上で血管の壁部分の指定を操作者から受け付ける壁部分指定手段と、前記壁部分を含む関心領域を設定するＲＯＩ設定手段と、時系列的に異なる前記超音波画像の前記関心領域について前記壁部分に略垂直な方向の相関をとって前記壁部分の位置を追跡する血管壁追跡手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第３の観点による超音波診断装置によれば、上記第１の観点による血管壁追跡方法を好適に実施できる。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、超音波パルスを送信し超音波エコーを受信して時系列に複数の超音波画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波画像の１つを表示した画面上で血管の前壁部分と後壁部分の対の指定を操作者から受け付ける壁部分指定手段と、前記各壁部分を含む関心領域をそれぞれ設定するＲＯＩ設定手段と、前記壁部分に対応する血管径を算出する血管径算出手段と、時系列的に異なる前記超音波画像の各関心領域について前記各壁部分に略垂直な方向の相関をとって各壁部分の位置を追跡すると共に血管径を算出する血管壁追跡・血管径算出手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第４の観点による超音波診断装置によれば、上記第２の観点による血管径計測方法を好適に実施できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
この超音波診断装置１００は、超音波探触子１と、被検体内に超音波パルスを送信しそれに対応する超音波エコーを受信することを反復して音線信号ａを出力する送受信部２と、前記音線信号からＢモード音線データを生成するＢモード処理部３と、前記Ｂモード音線データからＢモードの超音波画像Ｇを生成するＤＳＣ（Digital Scan Converter）４と、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などの表示器５と、時系列に得られた前記超音波画像Ｇを録画するＶＴＲ６と、血管径φを計測するのに必要な演算処理を行う演算処理部１０と、トラックボールやマウスなどのポインティングデバイス１１を備えた操作部１２とを具備して構成されている。
【０００９】
前記演算処理部１０は、血管径φを計測する基準となる壁部分を指定する初期壁指定部１０１と、関心領域ＲＯＩ（Region Of Interest）を設定するＲＯＩ設定部１０２と、前記超音波画像Ｇを記憶する画像記憶部１０３と、画像間の相関を演算する相関演算部１０４と、前壁，後壁（図３等のＷｆ，Ｗｂ）の移動量Ｌｆ，Ｌｂを算出して壁部分の位置を追跡する血管壁追跡部１０５と、血管径φを算出する血管径算出部１０６とを具備する。
【００１０】
図２は、図１の超音波診断装置１００による血管径計測処理を示すフロー図である。なお、前記ＶＴＲ６には、径計測用の血管（例えば上腕動脈や頚動脈）の走行方向になるべく垂直となるように音線方向を合わせて得た超音波画像Ｇが予め録画されているものとする。
ステップＳＴ１では、前記ＶＴＲ６に録画された超音波画像Ｇの１つを再生した超音波画像Ｇ０を、静止画として表示する。例えば、図３に示すように、血管Ｔを含む超音波画像Ｇ０を表示する。前壁Ｗｆは、超音波探触子１から見て近い側の血管壁である。後壁Ｗｂは、超音波探触子１から見て遠い側の血管壁である。ｘ方向は、画面の水平方向である。ｙ方向は、画面の上下方向（超音波探触子１から見た深さ方向）である。
【００１１】
次のステップＦ２〜Ｆ６（前壁に対応する処理）と，ステップＢ２〜Ｂ６（後壁に対応する処理）は、並行して行う処理である。ただし、一方の処理の終了後に他方の処理に移行してもよい。
【００１２】
ステップＦ２では、操作者は、操作部１２および初期壁指定部１０１を用いて、前記血管Ｔの前壁を初期壁として指定する。例えば、図４に示すように、ポインティングデバイス１１を操作して前壁Ｗｆの内壁に沿った複数点にトレース用マークＣを合わせて、前壁Ｗｆをトレースする。
【００１３】
ステップＦ３では、操作者は、操作部１２およびＲＯＩ設定部１０２を用いて、前記血管Ｔを含む関心領域ＲＯＩを設定する。例えば、図５に示すように、指定した前壁Ｗｆから任意の領域長αだけｙ方向に広げた区画を関心領域ＲＯＩとする。なお、前記関心領域ＲＯＩを自動的に設定してもよい。
ステップＦ４では、前記関心領域ＲＯＩ内の前記超音波画像Ｇ０を、前記画像記憶部１０３に記憶する。
【００１４】
ステップＦＢ５では、前記演算処理部１０に、径計測用時間（例えば数１０秒）だけ経過後の超音波画像Ｇ１を前記ＶＴＲ６から取り込む。
【００１５】
ステップＦ６では、図６（ａ）（ｂ）に示すように、前記血管壁追跡部１０５は、前記関心領域ＲＯＩ内の前記超音波画像Ｇ０における画素値Ｐ０（ｘ，ｙ）と，前記関心領域ＲＯＩにおける前記超音波画像Ｇ１の画素値Ｐ１（ｘ，ｙ＋τ）との差分ｄの積算値Ｄ（τ）を、種々のτについて、
0004638991.tif 000002
により算出する。ただし、上式において、ｘ１は、関心領域ＲＯＩ内における最小のｘ座標である。ｘ２は、関心領域ＲＯＩ内における最大のｘ座標である。ｙ１は、初期壁の各ｘ座標に対応するｙ座標である。βは、初期壁の移動があったときでも、同じ被検体内位置に対応する画素同士で相関演算を行えるようにβ＜αの範囲で経験的に決めたｙ方向の領域長である。
そして、前記積算値Ｄ（τ）の最小すなわち相関の最大を与えるτmaxを、前壁Ｗｆの移動量Ｌｆとして求める。
【００１６】
上記ステップＦ２と並行して行うステップＢ２では、例えば図７に示すように、前記血管Ｔの後壁Ｗｂを指定する。
これにより、初期壁に関しての血管径φ０が、
φ０＝｜ｙｆ−ｙｂ｜×ｓｉｎ｛θ｝
により算出される。ただし、ｙｆ，ｙｂは、前壁Ｗｆ，後壁Ｗｂのトレース範囲の中点のｘ座標、すなわち（ｘ１＋ｘ２）／２に対応する各壁のｙ座標である。
θは、後壁Ｗｂがｙ方向となす鋭角側の角度である。
【００１７】
ステップＢ３〜Ｂ６では、後壁Ｗｂについて上記ステップＦ３〜Ｆ６と同様の処理を行い、後壁Ｗｂの移動量Ｌｂを求める。なお、一般に、超音波画像では、音響陰影や多重反射，減衰の影響が前壁Ｗｆの近傍と後壁Ｗｂの近傍とに非対称に現れるために、両者の描出状況が異なる。したがって、前壁Ｗｆを含む関心領域と，後壁Ｗｂを含む関心領域とで、相関演算処理を別個に行うことで、移動量Ｌｆ，Ｌｂを精度よく算出することが可能である。
【００１８】
ステップＳＴ７では、前記血管径算出部１０６は、前記移動量Ｌｆ，Ｌｂに基づいて、血管径φを、
φ１＝φ０＋Ｌｆ−Ｌｂ
により算出する。図８に、血管径φ１と、移動量Ｌｆ，Ｌｂの関係を模式的に示す。点線は、初期壁である。なお、前記角度θ（図７参照）が９０°に近い大きさならばｓｉｎ｛θ｝≒１なので、ｙ方向の移動量Ｌｆ，Ｌｂを径変化量と見なすことによる誤差は無視できる。
【００１９】
ステップＳＴ８では、必要な血管径φ１を全て算出したら操作者の指示により血管径計測処理を終了し、そうでなければ上記ステップＦ５およびステップＢ５に戻る。その後、各時点における血管径φ（＝φ０，φ１）を表示したり，時間に対する血管径φの変化をグラフで表示したりする。
【００２０】
なお、図２のフローでは、前記画像記憶部１０３に、最初の超音波画像Ｇ０を保持したが、超音波画像Ｇ１に更新記憶し、該超音波画像Ｇ１の前壁および後壁を基準として、前記移動量Ｌｆ，Ｌｂを算出してもよい。
また、初期壁として、前壁Ｗｆおよび後壁Ｗｂの内壁を指定する代わりに、外壁を指定することで、前記血管Ｔの外径を計測してもよい。
【００２１】
以上の超音波診断装置１００によれば、操作者が指定した初期壁を含む関心領域ＲＯＩについて、画面の上下方向（一般には血管の壁部分に略垂直な方向）の相関を最大にする移動量Ｌｆ，Ｌｂを求め、その移動量Ｌｆ，Ｌｂに基づいて血管Ｔの血管径φを算出することが出来る。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の血管壁追跡方法、血管径計測方法および超音波診断装置によれば、血管の壁部分に略垂直な方向での相関演算結果に基づいて、血管壁を追跡したり，血管径を計測したりするので、演算処理の高速化を図れる。また、基準となる壁部分だけを操作者に指定させればよいので、作業負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図２】図１の超音波診断装置による血管径計測処理を示すフロー図である。
【図３】最初の超音波画像を示す説明図である。
【図４】血管の前壁を指定した状態を示す説明図である。
【図５】関心領域を設定した状態を示す説明図である。
【図６】画素値の差分を算出する原理を示す説明図である。
【図７】血管の後壁を指定した状態を示す説明図である。
【図８】血管径の算出原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１          超音波探触子
２          送受信部
３          Ｂモード処理部
４          ＤＳＣ
５          表示器
６          ＶＴＲ
１０        演算処理部
１１        ポインティングデバイス
１２        操作部
１０１      初期壁指定部
１０２      ＲＯＩ設定部
１０３      画像記憶部
１０４      相関演算部
１０５      血管壁追跡部
１０６      血管径算出部
ａ          音線信号
Ｇ          超音波画像
Ｌｆ，Ｌｂ  移動量
Ｔ          血管
Ｗｆ        前壁
Ｗｂ        後壁
φ          血管径
【図１】
0004638991.tif 000003
【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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