(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者に対する負荷無し状態及び負荷有り状態の各状態で超音波を送受波して得られる前記各状態における心臓のエコーデータに基づいて、前記負荷無し状態での心臓壁の運動と前記負荷有り状態での心臓壁の運動とを比較して評価する心臓壁運動評価装置であって、
前記負荷無し状態でのエコーデータに基づく負荷無し断層画像、及び前記負荷有り状態でのエコーデータに基づく負荷有り断層画像を生成する断層画像生成手段と、
前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像に対してそれぞれ前記心臓壁の変位計測の基準座標を設定する基準座標設定手段と、
前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像において、前記基準座標に基づいて互いに同じ所定位置関係に配置される複数の参照線を設定する参照線設定手段と、
前記参照線に沿って前記心臓壁の位置を探索し、それを関心点として定める関心点探索手段と、
前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像の間で、互いに対応関係にある関心点それぞれの変位を比較し、前記心臓壁の運動状態の変化についての評価値を前記関心点ごとに定める評価値決定手段と、
を有し、
前記評価値決定手段は、前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像それぞれについて、心拍周期の所定タイミングにおける前記関心点を原点とし、当該原点と各時刻の前記関心点との距離を所定期間、積分し、前記負荷無し状態に対応する積分値と前記負荷有り状態に対応する積分値との比較結果に応じて、当該関心部位についての前記評価値を定める、
ことを特徴とする心臓壁運動評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の心臓壁運動評価装置において、
前記基準座標は、心臓の短軸断面の中心部に設定される基準点であり、
前記複数の参照線は、前記短軸断面上にて前記基準点から放射状に伸長したラインとして設定されること、
を特徴とする心臓壁運動評価装置。
【請求項３】
請求項１に記載の心臓壁運動評価装置において、
前記基準座標は、心臓の長軸断面の長軸に応じた位置に設定された基準線であり、
前記複数の参照線は、前記長軸断面上にて前記基準線と直交したラインとして設定されること、
を特徴とする心臓壁運動評価装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の心臓壁運動評価装置において、
各時刻にて前記複数の関心点の変位を総合して、前記基準座標に対する前記心臓の並進移動を検出する心臓移動検出手段と、
前記各関心点の変位から前記並進移動に応じた成分を除去する移動補正手段と、
を有することを特徴とする心臓壁運動評価装置。
【請求項５】
請求項１に記載の心臓壁運動評価装置において、
各時刻にて前記複数の関心点の変位を総合して、前記基準座標に対する前記心臓の並進移動を検出する心臓移動検出手段と、
前記各関心点の変位から前記並進移動に応じた成分を除去する移動補正手段と、
を有し、
前記基準座標は、心臓の長軸断面の長軸に応じた位置に設定された基準線であり、
前記複数の参照線は、前記基準線上に設定される複数の始点それぞれに一対ずつ設定され、対をなす前記参照線は、前記長軸断面上にて前記基準線と直交し互いに反対方向に伸びるラインとして設定され、
前記心臓移動検出手段は、
各時刻において前記始点ごとに前記参照線の対に対応する２つの前記関心点の中点を求める中点検出手段と、
前記中点とこれに対応する前記始点との距離を前記複数の始点について平均し、この平均値に応じて前記心臓の前記並進移動の成分を決定する並進移動成分決定手段と、
を有することを特徴とする心臓壁運動評価装置。
【請求項６】
被検者に対する負荷無し状態及び負荷有り状態の各状態で超音波を送受波して得られる前記各状態における心臓のエコーデータに基づいて、前記負荷無し状態での心臓壁の運動と前記負荷有り状態での心臓壁の運動とを比較して評価する心臓壁運動評価装置であって、
前記負荷無し状態でのエコーデータに基づく負荷無し断層画像、及び前記負荷有り状態でのエコーデータに基づく負荷有り断層画像を生成する断層画像生成手段と、
前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像に対してそれぞれ前記心臓壁の変位計測の基準座標を設定する基準座標設定手段と、
前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像において、前記基準座標に基づいて互いに同じ所定位置関係に配置される複数の参照線を設定する参照線設定手段と、
前記参照線に沿って前記心臓壁の位置を探索し、それを関心点として定める関心点探索手段と、
前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像の間で、互いに対応関係にある関心点それぞれの変位を比較し、前記心臓壁の運動状態の変化についての評価値を前記関心点ごとに定める評価値決定手段と、
各時刻にて前記複数の関心点の変位を総合して、前記基準座標に対する前記心臓の並進移動を検出する心臓移動検出手段と、
前記各関心点の変位から前記並進移動に応じた成分を除去する移動補正手段と、
を有し、
前記基準座標は、心臓の長軸断面の長軸に応じた位置に設定された基準線であり、
前記複数の参照線は、前記基準線上に設定される複数の始点それぞれに一対ずつ設定され、対をなす前記参照線は、前記長軸断面上にて前記基準線と直交し互いに反対方向に伸びるラインとして設定され、
前記心臓移動検出手段は、
各時刻において前記始点ごとに前記参照線の対に対応する２つの前記関心点の中点を求める中点検出手段と、
前記中点とこれに対応する前記始点との距離を前記複数の始点について平均し、この平均値に応じて前記心臓の前記並進移動の成分を決定する並進移動成分決定手段と、
を有することを特徴とする心臓壁運動評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬物や運動によって負荷をかけることにより心臓の異常を検出するストレスエコー法に用いられる心臓壁運動評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
循環器診断において、ストレスエコーという方法が盛んに行われている。これは、正常状態では検出できない心臓の異常を、心臓に負荷をかけた状態で見極めようとするものである。負荷は、例えば、自転車をこがせたり、踏み台を上り下りさせるといった運動や、血管拡張剤などの薬物により付与される。
【０００３】
正常状態では心臓の動きに異常が検知されない場合であっても、負荷をかけると、狭窄している冠状動脈への血流が阻害されその部分の心臓壁の運動が弱まり、一方、負荷を取り除くと心臓壁の運動が正常化する。ストレスエコー法とは、このような負荷による心臓の動きの変化を超音波断層画像を用いて観察することにより、心筋のどの部分に異常が存在するかを推定する検査法である。
【０００４】
従来は、心臓の動きの評価は、取得した超音波断層画像を動画再生し、観察者がその画像における心臓の動きを観察して行っている。また、心臓壁を複数の領域に区分し、それら領域ごとに動きの善し悪しに応じて、観察者が評価値を付与し、各領域の評価値を合計等の計算処理することにより、心臓の総合的な動きを評価することも行われている。観察者は、負荷をかけない状態での動きと、負荷をかけた状態での動きとを見比べて、各領域の動きを感覚的に判定して評価値を付与している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の評価は、観察者の主観に依存したものであり、客観性が十分でないという問題があった。また、観察者にとっては、判定を行う際に、負荷無しと負荷有りとでの超音波断層画像をいちいち見比べなければならない点で、煩雑であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、ストレスエコー法における心臓壁の運動評価において、ユーザの作業負担が軽減され、また客観的な評価が可能となる心臓壁運動評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る心臓壁運動評価装置は、被検者に対する負荷無し状態及び負荷有り状態の各状態で超音波を送受波して得られる前記各状態における心臓のエコーデータに基づいて、前記負荷無し状態での心臓壁の運動と前記負荷有り状態での心臓壁の運動とを比較して評価する心臓壁運動評価装置であって、前記負荷無し状態でのエコーデータに基づく負荷無し断層画像、及び前記負荷有り状態でのエコーデータに基づく負荷有り断層画像を生成する断層画像生成手段と、前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像に対してそれぞれ前記心臓壁の変位計測の基準座標を設定する基準座標設定手段と、前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像において、前記基準座標に基づいて互いに同じ所定位置関係に配置される複数の参照線を設定する参照線設定手段と、前記参照線に沿って前記心臓壁の位置を探索し、それを関心点として定める関心点探索手段と、前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像の間で、互いに対応関係にある関心点それぞれの変位を比較し、前記心臓壁の運動状態の変化についての評価値を前記関心点ごとに定める評価値決定手段とを有する。
【０００８】
本発明によれば、運動や薬物により負荷をかけた負荷有り状態での超音波断層画像である負荷有り断層画像と、負荷をかけていない負荷無し状態での超音波断層画像である負荷無し断層画像とが対比され、心臓の複数の箇所について心臓壁の運動の善し悪しに応じた評価値が付与される。超音波断層画像における心臓断面に基準座標が、例えば心臓断面の形状に基づいて自動的に、又はユーザ指定により設定される。基準座標は、心臓壁の変位計測の基準となる点又は線であり、この基準座標上に始点を置く参照線が心臓壁の各部に向かって設定される。そして、参照線に沿って心臓壁が探索され、探索された心臓壁の位置が変位計測の対象となる関心点となる。各時刻、例えば超音波断層画像のフレームごとに、基準座標から関心点までの参照線の長さが測定され、当該関心点の運動状態が把握される。負荷有り状態と負荷無し状態とのそれぞれについての関心点の運動状態が比較され、それら両状態間での運動状態の変化についての評価値が付与される。基準線は両状態それぞれでの関心点の変位計測の基準となるものであり、両状態での変位の比較を可能とするために、心臓断面に対する基準座標の配置は、両状態でできるだけ同一になるようにする。また、参照線は、負荷有り断層画像及び負荷無し断層画像のそれぞれに複数設けられるが、両状態での比較を可能とするために、負荷有り断層画像における複数の参照線の位置関係と負荷無し断層画像における複数の参照線の位置関係とは共通とされ、両断層画像の互いに同じ位置に配置された参照線に対応する関心点同士で変位が比較される。
【０００９】
他の本発明に係る心臓壁運動評価装置においては、前記評価値決定手段が、前記負荷無し断層画像及び前記負荷有り断層画像それぞれについて、心拍周期の所定タイミングにおける前記関心点を原点とし、当該原点と各時刻の前記関心点との距離を所定期間、積分し、前記負荷無し状態に対応する積分値と前記負荷有り状態に対応する積分値との比較結果に応じて、当該関心部位についての前記評価値を定める。
【００１０】
本発明によれば、所定の原点からの関心点の距離の時間積分が負荷有り状態と負荷無し状態とで比較され、当該関心点に関する評価値が定められる。所定の原点は心拍周期の所定タイミングにおける関心点の位置に定められるので、当然、この原点は拍動に応じた当該関心点の往復範囲内にある。すなわち、原点に対し関心点が基準座標に近い側にあるときの積分と遠い側にあるときの積分の和として得られる積分値は関心点の往復運動の大きさを反映する。よって、この積分値を比較することにより評価値を定めることが可能である。
【００１１】
本発明の好適な態様は、前記基準座標が、心臓の短軸断面の中心部に設定される基準点であり、前記複数の参照線が、前記短軸断面上にて前記基準点から放射状に伸長したラインとして設定される心臓壁運動評価装置である。
【００１２】
短軸断面では心臓は輪切り状に捉えられ、心臓壁は断層画像上で円に近い形状となる。この場合には、短軸断面の中心部に基準点を設定し、この点から心臓壁に向けて放射状に参照線を設定することにより、各参照線が大きな角度で心臓壁と交わることとなり、参照線に沿った関心点の動きが心臓壁の運動を好適に捉えることができる。
【００１３】
本発明の好適な態様は、前記基準座標が、心臓の長軸断面の長軸に応じた位置に設定された基準線であり、前記複数の参照線が、前記長軸断面上にて前記基準線と直交したラインとして設定される心臓壁運動評価装置である。
【００１４】
長軸断面では、心臓の細長方向の断面が捉えられ、長軸は細長方向を向いて心臓の中央部に位置する。この場合には、長軸自身又は長軸と同様に心臓の細長方向を向いて心臓の中央部に位置する線が基準線として設定され、この基準線に直交する参照線を設定することにより、各参照線が大きな角度で心臓壁と交わることとなり、参照線に沿った関心点の動きが心臓壁の運動を好適に捉えることができる。
【００１５】
別の本発明に係る心臓壁運動評価装置は、各時刻にて前記複数の関心点の変位を総合して、前記基準座標に対する前記心臓の並進移動を検出する心臓移動検出手段と、前記各関心点の変位から前記並進移動に応じた成分を除去する移動補正手段とを有する。
【００１６】
心臓の位置は被検者の体内でシフトする。一方、基準座標は一旦、心臓の断面画像等に基づいて設定されると、以降の計測では基本的に固定される。そのため、基準座標に基づいた関心点の変位には、心臓の全体的な並進移動に応じた成分が含まれることとなる。本発明によれば、この心臓全体の並進移動成分が各関心点の変位から除去される。心臓全体の並進移動は、複数の関心点の全体的な移動から把握される。
【００１７】
さらに別の本発明に係る心臓壁運動評価装置は、各時刻にて前記複数の関心点の変位を総合して、前記基準座標に対する前記心臓の並進移動を検出する心臓移動検出手段と、前記各関心点の変位から前記並進移動に応じた成分を除去する移動補正手段とを有し、前記基準座標は、心臓の長軸断面の長軸に応じた位置に設定された基準線であり、前記複数の参照線は、前記基準線上に設定される複数の始点それぞれに一対ずつ設定され、対をなす前記参照線は、前記長軸断面上にて前記基準線と直交し互いに反対方向に伸びるラインとして設定され、前記心臓移動検出手段は、各時刻において前記始点ごとに前記参照線の対に対応する２つの前記関心点の中点を求める中点検出手段と、前記中点とこれに対応する前記始点との距離を前記複数の始点について平均し、この平均値に応じて前記心臓の前記並進移動の成分を決定する並進移動成分決定手段とを有する。
【００１８】
本発明によれば、基準線を間に挟んで、互いに対向するように複数の関心点が設定される。互いに対向する一対の関心点はそれらが正常な心臓壁に位置する場合には、互いに反対向きに同程度移動することが期待される。すなわち、心臓に設定された静止座標系上では、対をなす２つの関心点はほぼ対称に変位し、その中点はほぼ静止する。このことは、基準座標に対する中点の運動が心臓全体の運動を表すことを意味する。一方、対をなす２つの関心点のうちの一つが異常を有する心臓壁に位置する場合には、それら２つの動きは非対称となり、中点は心臓全体の運動のみを反映しない。しかし、関心点の対の中点と基準座標との距離を関心点の複数の対について平均することにより、異常な心臓壁に位置する関心点の影響を緩和することができる。したがって、心臓の並進移動の成分として、これら複数対についての平均値を用いることが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態である心臓壁運動評価装置の概略のブロック図である。図１において、プローブ１０は、超音波パルスの送波及びエコーの受波を行う超音波探触子である。このプローブ１０はアレイ振動子を有しており、そのアレイ振動子の電子的な制御によって、超音波ビームがアレイ方向に走査され、また超音波ビームの方向が変更される。ユーザは超音波ビームの電子走査面が被検者の心臓断面を捉えるように、プローブ１０を被検者の胸部に当接する。
【００２１】
送信回路１２は送受信制御回路（図示せず）による制御に従って、振動子アレイの各チャネルごとに遅延された送信パルスをプローブ１０へ出力する。振動子ごとの遅延量は、送波される超音波がビームを形成するように制御され、また、送波ビームの方向に応じて制御される。
【００２２】
受信回路１６は送受信制御回路による制御に従って、プローブ１０からの各チャネルごとの受信信号を整相加算する。また受信回路１６は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、受信信号を超音波ビームの方向に沿ったエコーデータ列として出力する。
【００２３】
ＤＳＣ１８は、受信回路１６から出力される超音波ビームに沿ったエコーデータ列を内蔵のフレームメモリに格納し、後段の処理部に適合した順序での画素値列の出力を可能とする。
【００２４】
グラフィック処理部２０は、表示部２２の走査方式に対応してＤＳＣ１８から水平走査線に沿った順序で画素値列を読み出し、映像信号を生成して表示部２２へ出力する。また、グラフィック処理部２０は、トラッキングライン設定部２４からトラッキングラインの情報を入力されると、エコーデータに基づく画像にトラッキングラインを合成し、その合成画像の映像信号を生成して表示部２２へ出力する。
【００２５】
表示部２２には、グラフィック処理部２０から映像信号が入力され、これに応じた画像が表示される。
【００２６】
操作部２６は、ユーザの操作に応じて、トラッキングライン設定のための基準座標を設定する。例えば、操作部２６はポインティングデバイスを含んで構成され、そのポインティングデバイスで指示される位置が表示部２２の画面に表示されるように構成される。ユーザは画面を見ながら操作部２６を操作し、心臓の断面画像の所望の位置に基準座標を設定することができる。基準座標としては点（基準点）、線分（基準線）を指定することができる。
【００２７】
トラッキングライン設定部２４は、設定された基準座標に応じた位置に複数のトラッキングラインを設定する。複数のトラッキングライン相互の相対的な位置関係は、あらかじめ設定される。基準座標として基準点が設定された場合には、トラッキングライン設定部２４は基準点から放射状に伸びる複数のトラッキングラインを設定する。また基準座標として基準線が設定された場合には、トラッキングライン設定部２４は、基準線上の複数の所定位置（例えば、基準線を所定比率で区分する点）それぞれから基準線に直交する方向に伸びるトラッキングラインを設定する。このトラッキングラインは後述するようにエコートラッキング処理部２８で用いられる。また、上述したようにトラッキングラインの位置情報はグラフィック処理部２０に渡され、超音波断層画像に重ね合わされたトラッキングラインが画面表示される。
【００２８】
エコートラッキング処理部２８は、ＤＳＣ１８から各トラッキングラインに沿ったエコーデータを読み出し、そのエコーデータに基づいて、各トラッキングライン上での心臓壁の位置を検出する。エコートラッキング処理部２８は例えば、トラッキングラインを基準座標側から探索し、心臓壁の内側境界を検出する。境界は、エコーデータ値が所定の閾値を越えたことに基づいて検出される。エコートラッキング処理部２８は超音波断層画像のフレームごとにトラッキングラインと心臓壁とが交わる位置を関心点としてトレースする。
【００２９】
変位積分処理部３０は、トラッキングラインに沿った関心点の１心拍周期での移動範囲の中心点を求め、これを関心点の変位の原点とする。そして、この原点と関心点との距離をフレームごとに算出し、所定フレーム数について積分する。変位積分処理部３０は例えば、関心点と原点との距離を１心拍期間にわたり積分する。また、心臓壁の運動の異常は拡張期よりも収縮期に現れやすいことに基づいて、積分を収縮期間において行うようにしてもよい。この積分処理は、各トラッキングラインの関心点それぞれについて行われる。
【００３０】
図２は、変位積分値を説明するグラフである。縦軸は基準座標からの関心点の距離、横軸は時間に対応し、関心点の１心拍期間での位置の時間変化を示す曲線４０が描かれている。一方、この１心拍期間での関心点の時間的変化を変位として表すための標準位置が直線４２によって示されている。例えば、心臓の拡張末期における関心点の位置を標準位置にとることができる。変位の時間積分が変位積分値であり、図２において曲線４０と直線４２とに挟まれる斜線領域の面積が変位積分値に相当する。
【００３１】
評価値決定部３２は、変位積分処理部３０が算出する積分値に基づいて、心臓壁の各関心点が位置する部分の正常、又は異常の程度を示す評価値を定める。
【００３２】
ここで、本装置はストレスエコー法に用いられ、被検者に運動や薬物による負荷をかけたときの心臓壁の運動状態と負荷をかけないときの心臓壁の運動状態とを比較して、心臓壁の異常の程度を示す評価値を定める。すなわち、被検者に負荷をかけない状態にて、エコーデータが所定時間にわたり採取され、これに対して設定される関心点と標準位置との距離の積分値（変位積分値）が各関心点について算出され、また被検者に負荷をかけた状態でも、エコーデータが所定時間にわたり採取され、これに対して設定される関心点と標準位置との距離の積分値（変位積分値）が各関心点について算出される。ここで、複数のトラッキングラインの配置は、負荷無し状態での心臓断面画像と負荷有り状態での心臓断面画像とで互いに同じになるように設定される。評価値決定部３２は、負荷無し状態及び負荷有り状態の互いに対応する関心点について得られた変位積分値を比較して、当該関心点についての評価値を定める。
【００３３】
ちなみに、負荷無し状態での積分値と負荷有り状態での積分値とは同時には得られない。そこで評価値決定部３２は、変位積分処理部３０にて得られた各関心点の変位積分値を記憶するメモリを備え、この記憶された変位積分値は後の比較処理において読み出され利用される。
【００３４】
例えば、比較は負荷有り状態での変位積分値を負荷無し状態での変位積分値で除算して比を求めることにより行われる。負荷をかけると心臓壁はその異常の程度に応じて動きが悪くなり、それと共に変位積分値が小さくなるので、上記比も心臓壁の異常の程度に応じて小さくなる。さらに比の値に応じて評価値が割り当てられる。比が１の場合は負荷による心臓壁の動きの低下が生じないことを意味し、例えばこの場合に対応して評価値“７”を割り当てる。そして、比が小さくなるにつれて、段階的に評価値を小さくし、例えば比が０．１以下の場合に評価値“０”を割り当てる。得られた評価値は、例えば表示部２２の画面や他の図示しない表示手段に表示される。また他の処理装置へ出力されるように構成することができる。
【００３５】
次に本装置の主要部分の動作をより詳しく説明する。図３〜図５は、操作部２６及びトラッキングライン設定部２４の動作を説明するための心臓断面画像を示す模式図である。図３は、心尖部二腔断面の画像表示を表している。この断面は左室５０と左房５２とが連なって表される。図３（ａ）は、プローブ１０による超音波ビームの走査で捉えられ、表示部２２に表示される超音波断層像を表している。ユーザは、この心臓断面画像を見て、長軸の位置に基準線５４（線分ＡＢ）を設定する。ユーザは操作部２６を用いて基準線を指定する。指定された基準線は、図３（ｂ）に示すように、心臓断面に重ね合わせて表示される。図３（ｃ）はトラッキングライン設定部２４に設定されるトラッキングラインが合成表示された心臓断面画像を示している。トラッキングライン設定部２４は、指定された長軸に複数の内分点を定め、この内分点にて長軸に直交するトラッキングラインを設定する。内分点の数及び内分比はあらかじめトラッキングライン設定部２４に設定された値を用いる。またこれらの値をユーザが設定することができるように構成してもよい。ここでは基準線５４として指定された線分上に３つの内分点Ｃ1〜Ｃ3が設定され、各内分点から互いに反対方向に伸長する合計６本のトラッキングライン６２-1〜6が設定される。
【００３６】
設定されたトラッキングラインに沿ってエコートラッキング処理部２８は心臓壁を探索し、関心点Ｒ1〜Ｒ6を検出する。ちなみに図において、心臓壁の区画６６は、６本のトラッキングラインに対応した関心点の変位により、異常の有無を観察される心臓壁の部分を表している。観察者の便宜のために、このような心臓壁の区画の境界も心臓断面画像に合成表示してもよい。
【００３７】
図４は、心臓の短軸断面の画像表示を表している。この断面では左室の心臓壁７０が円に近い形状で連なって表される。図４（ａ）は、プローブ１０による超音波ビームの走査で捉えられ、表示部２２に表示される超音波断層像を表している。ユーザは、この心臓断面画像を見て、左室の中心位置に基準点を設定する。基準点が指定されると、トラッキングライン設定部２４はこれを始点として所定方向に放射状に複数のトラッキングラインを設定する。図４（ｂ）はトラッキングライン設定部２４に設定されるトラッキングラインが合成表示された心臓断面画像を示している。ユーザが基準点７２を指定すると、それに連動してトラッキングラインが画像表示される。ユーザは心臓壁７０とトラッキングラインとの位置関係を目視確認しながら、基準点７２の位置を修正することができる。ここでは６本のトラッキングライン７４-1〜6が６０°ずつずれた方向に設定され、関心点Ｑ1〜Ｑ6がトレースされる。
【００３８】
図５は、左室長軸断面の画像表示を表している。この断面には左室５０、左房５２、僧帽弁８０、大動脈８２及び右室８４が連なって表されている。図５（ａ）は、プローブ１０による超音波ビームの走査で捉えられ、表示部２２に表示される超音波断層像を表している。ユーザは、この心臓断面画像を見て、長軸の位置に基準線９０（線分ＤＥ）を設定する。指定された基準線９０は、図５（ｂ）に示すように、心臓断面に重ね合わせて表示される。図５（ｃ）はトラッキングライン設定部２４に設定されるトラッキングラインが合成表示された心臓断面画像を示している。ここでは基準線９０として指定された線分上に２つの内分点Ｆ1，Ｆ2が設定され、各内分点から互いに反対方向に伸長する合計４本のトラッキングライン９４-1〜4が設定される。
【００３９】
なお、図５ではトラッキングライン９４-4上に僧帽弁８０が存在する。このようにトラッキングライン上に目的とする心臓壁以外に障害物が存在すると、関心点の検出に支障をきたす。これに対応するために、エコートラッキング処理部２８は、トラッキングラインに沿ったエコーデータにあらかじめメディアンフィルタ処理を施して、弁などの不要信号をトラッキングライン上から除去した上で、関心点の探索を行うように構成することができる。
【００４０】
図６は、本装置の操作及び動作を説明する概略のフロー図である。ここでは、まず負荷無し状態で計測し、次いで負荷有り状態で計測して、両状態の比較により評価値を定める流れで説明するが、負荷無し状態と負荷有り状態との計測の順序は逆でも構わない。負荷無し状態にて、ユーザは操作部２６を操作して、基準線又は基準点を設定する（Ｓ１００）。この設定された基準線又は基準点に基づいて、トラッキングライン設定部２４がトラッキングラインを自動設定する（Ｓ１０５）。これにより画面上に、心臓断面とトラッキングラインとの合成画像が表示される。ユーザはこの画面を見て、トラッキングラインによりトレースされる心臓壁の位置を自動設定された位置から変更したい場合には（Ｓ１１０）、操作部２６を操作して、トラッキングラインの配置の修正を行うことができる（Ｓ１１５）。自動又は修正によりトラッキングラインが決定されると、エコートラッキング処理部２８が、超音波断層画像の各フレームについて、各トラッキングラインに対応する関心点を探索する（Ｓ１２０）。そして、変位積分処理部３０が関心点の時間的な移動に基づいて、各トラッキングラインに対応する負荷無し状態での上述の変位積分値を算出し記憶する（Ｓ１２５）。
【００４１】
負荷無し状態についての計測が終わると（Ｓ１３０）、次に被検者が負荷有り状態とされ（Ｓ１３５）、負荷無し状態にて行われた同様の処理が繰り返され、各トラッキングラインに対応する負荷有り状態での変位積分値が算出され記憶される（Ｓ１００〜Ｓ１２５）。
【００４２】
負荷有り状態について計測が終わると（Ｓ１３０）、評価値決定部３２が、各トラッキングラインについて、負荷有り状態での変位積分値を負荷無し状態での変位積分値で除算して比を算出する（Ｓ１４０）。さらに評価値決定部３２は、比の値に応じて、例えば上述の“７”〜“０”といった評価値を割り当てる（Ｓ１４５）。
【００４３】
さて、心臓壁上の各関心点の変位には心拍に応じた拡張、収縮に伴う移動成分だけでなく、心臓全体の並進移動成分が含まれる。図７は、心臓全体の並進運動と関心点の変位との関係を示すグラフであり、縦軸は基準座標を原点としたトラッキングライン方向に沿った位置、横軸は時間を表している。図７において、直線２００は基準座標の軌跡、曲線２０２，２０４は基準座標を間に置いて互いに対向する関心点の軌跡、曲線２０６は心臓全体の並進移動の時間変化を表している。曲線２０２，２０４で表される関心点の変位に基づく変位積分値は、心臓全体の並進移動に応じて変化するので、負荷無し状態と負荷有り状態とでの関心点の運動状態を単純に比較しただけでは良好な精度が確保されない。そのため変位積分処理部３０は、心臓全体の並進移動を除去する補正を行うように構成されている。
【００４４】
互いに対向する関心点が共に正常な心臓壁に位置する場合、心臓の静止座標系上にて互いに対称に変位すると考えられる。このことは、基準座標が固定された座標系上において、互いに対向する関心点の中点の変位が心臓の並進移動成分に相当することを意味する。図７の曲線２０６はこの中点の変位の例示である。
【００４５】
変位積分処理部３０は、同一の基準線に対し設定される関心点の複数の対それぞれについて中点の変位を求め、それら中点の変位の平均値を心臓全体の並進移動量と定める。このように複数対について平均することにより、いずれかの関心点が運動異常の心臓壁上に位置するものであっても、その影響が軽減される。変位積分処理部３０はこの中点の変位の平均値を各時刻（すなわち各フレーム）について求める。そして、各時刻の各関心点の変位から当該時刻における中点の変位の平均値を減算することによって、心臓の並進移動成分を除去する補正が行われた関心点の変位が得られる。図８は、図７に示す関心点の変位に対し、並進移動成分の除去補正を行った後の関心点の変位を示すグラフであり、縦軸、横軸はそれぞれ図７と同じである。図８において、曲線２１０，２１２は基準座標を間に置いて互いに対向する関心点の軌跡であり、図７の曲線２０２，２０４に対応するものである。なお、直線２１４は対をなす関心点の中点の時間変化であり、心臓全体の並進移動が除去されたことにより、一定位置となる。
【００４６】
上述の装置では、心臓壁の各部分が一つの関心点により代表され、その変位に基づいて評価値を定めた。しかし、心臓壁の各部分に複数の関心点を設定し、それらの変位の平均値に基づいて評価値を定めるように構成することもできる。この場合には、例えばトラッキングライン設定部はまず心臓壁の一つの部分に対応するトラッキングラインを上述の装置と同様にして定め、さらにこれを基準のトラッキングラインとして、これに平行に所定間隔で配置される複数のトラッキングラインを設定することとなる。
【００４７】
また、図３、図５に示すような長軸断面に対しては、基準座標として基準線を設定する例を示した。しかし、長軸断面に現れる心臓壁においても、上下左右の拡大、収縮を考慮した方がよい場合があり得る。このような場合には、短軸断面と同様、基準座標として基準点を指定し、放射状のトラッキングラインを設定することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の心臓壁運動評価装置によれば、心臓壁の各部分の変位を計測する関心点が負荷無し状態、負荷有り状態それぞれの超音波断層画像について自動的に設定され、両状態での関心点の変位の計測値に基づいて、両状態間での心臓壁の運動状態の変化の評価値が決定されるので、ストレスエコー法による心臓壁の運動状態の評価において、ユーザが負荷無し状態と負荷有り状態との超音波断像画像を見比べたり、各関心点の変位を計測する負担が解消され、さらに客観的な評価値が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態である心臓壁運動評価装置の概略のブロック図である。
【図２】  変位積分値を説明するグラフである。
【図３】  操作部及びトラッキングライン設定部の動作を説明するための心尖部二腔断面を示す模式図である。
【図４】  操作部及びトラッキングライン設定部の動作を説明するための心臓の短軸断面を示す模式図である。
【図５】  操作部及びトラッキングライン設定部の動作を説明するための心臓の左室長軸断面を示す模式図である。
【図６】  本装置の操作及び動作を説明する概略のフロー図である。
【図７】  心臓全体の並進運動と関心点の変位との関係を示すグラフである。
【図８】  図７に示す関心点の変位に対し、並進移動成分の除去補正を行った後の関心点の変位を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  プローブ、１８  ＤＳＣ、２０  グラフィック処理部、２２  表示部、２４  トラッキングライン設定部、２６  操作部、２８  エコートラッキング処理部、３０  変位積分処理部、３２  評価値決定部。
【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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