(57)【要約】【課題】肝臓表面の凹凸不整の程度を定量化する。【解決手段】超音波探触子２０により肝臓に対し超音波を送受し、受信波に基づき超音波断層画像を得る。この画像に対し関心領域を設定し（関心領域設定部２８）、関心領域中の最長のエッジを肝臓の輪郭線とする（輪郭線検出部３８）。この輪郭線に近似する近似曲線を求め（近似曲線作成部６０）、輪郭線と近似曲線の差分を加算する（差分加算部６４）。この加算値を近似曲線の長さで割って正規化し（正規化部６６）、肝臓表面の凹凸不整の程度を定量化する。【選択図】図３
2005319080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肝臓の超音波断層画像を得る断層画像取得手段と、
前記断層画像において、肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す値を算出する不整度算出手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、前記不整度算出手段は、肝臓表面を表す輪郭線の所定区間における近似曲線を算出し、この近似曲線と前記輪郭線の差に基づき不整の程度を算出することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、不整の程度の算出対象となる前記輪郭線の所定区間は、背中側の肝臓表面の一部区間であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、背中側の肝臓表面の一部を含む領域の画像において、最も長いエッジを前記輪郭線の所定区間とすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項３に記載の超音波診断装置において、背中側の肝臓表面の一部を含む領域の画像において、所定長さ以上のエッジの内、肝臓の中央に最も近いエッジを前記輪郭線の所定区間とすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項２に記載の超音波診断装置において、前記不整の程度を示す値は、前記近似曲線と前記輪郭線に挟まれた部分の面積を前記近似曲線の長さで割って正規化した値とすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、前記近似曲線は２次曲線であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、前記超音波断層画像上に、前記近似曲線を描き、この近似曲線と輪郭線とにより挟まれた部分に色を与えた画像を提供することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に送信された超音波の反射波を受信し、これに基づき超音波断層画像を得る超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内に送信された超音波の反射波を受信し、この反射波に基づき超音波断層画像を得る超音波診断装置が知られ、被験者の負担が少ないことから各種の検査、診断に用いられている。このような検査、診断の一つに肝機能の診断がある。肝臓は、その機能が低下するのに対応して肝実質部の均質性、肝表面の滑らかさ、肝辺縁の鋭さ、肝内脈管像の明瞭さが失われていく。験者は、これらの状態を肝臓の断層画像より得て、また他の検査の結果などを勘案して診断を行っている。なお、前記の肝辺縁とは、ヒトであれば、ヒトが立った状態で下側の縁の部分に相当する。
【０００３】
下記特許文献１には、超音波断層画像の肝実質部の変化に基づく肝機能の診断について開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３８８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１には、肝実質部の変化に基づく肝機能の検査、診断について開示があるが、肝機能の診断は上述したように肝実質部の均一性の他、肝表面の滑らかさ、肝辺縁の鋭さ、肝内脈管像の明瞭さなどを勘案して験者がその経験に基づき診断をしている。前記特許文献１には、肝実質部の均一性以外の観察対象については何ら開示されていない。
【０００６】
本発明は、肝機能の検査、診断に関し、特許文献１とは別の特徴事項を対象とした評価を行い診断を支援する超音波診断装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超音波診断装置は、肝臓の超音波断層画像を得る断層画像取得手段と、前記断層画像において、肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す値を算出する不整度算出手段とを有している。
【０００８】
前記不整度算出手段は、肝臓表面を表す輪郭線の所定区間における近似曲線を算出し、この近似曲線と前記輪郭線の差に基づき不整の程度を算出するものとすることができる。
【０００９】
また、不整の程度の算出対象となる前記輪郭線の所定区間は、背中側の肝臓表面の一部区間とすることができる。
【００１０】
また、背中側の肝臓表面の一部を含む領域の画像において、最も長いエッジを前記輪郭線の所定区間とすることができる。
【００１１】
また、背中側の肝臓表面の一部を含む領域の画像において、所定長さ以上のエッジの内、肝臓の中央に最も近いエッジを前記輪郭線の所定区間とすることができる。
【００１２】
また、前記不整の程度を示す値は、前記近似曲線と前記輪郭線に挟まれた部分の面積を前記近似曲線の長さで割って正規化した値とすることができる。
【００１３】
また、前記近似曲線は２次曲線とすることができる。
【００１４】
また、前記超音波断層画像上に、前記近似曲線を描き、この近似曲線と輪郭線とにより挟まれた部分に色を与えた画像を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、肝臓表面の凹凸の不整の程度を数値化することにより、肝機能の診断の指標を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ヒトの肝臓１０の概略の外観を示した図である。図１は、ヒトが立った状態のときの向きに描かれており、紙面手前側がヒトの正面、紙面奥が背面、紙面上が上方である。肝臓の下側の縁の部分（図１に符号１２で示す縁）は、特に肝辺縁と呼ばれる。超音波断層画像を得る際には、超音波探触子を肋骨の下から、やや上方に向けて当接させて画像を得る。図１では、紙面手前側のやや下方から上方に向けて探触子を当てて断層画像を得る。図１の一点鎖線１４における断層画像が図２に示されている。図２において、真上が超音波探触子の位置であり、よって図２の上側がヒトの正面側の面、下側が背中側の面となっている。また、前述した肝辺縁は右端となる。
【００１７】
正常な肝臓表面は凹凸がなく平滑であるが、肝細胞が壊れて硬くなる繊維化が進むにつれて、凹凸が生じる。この凹凸の不整の程度は、繊維化の程度と相関があり、症状の進行の程度を示している。超音波断層画像上にもこの凹凸が現れ、特に背中側、図２に示す画像においては下側の辺に凹凸が良く表れる。図２の画像においては、下側の辺に比較的大きな凹凸が現れているのが分かる。この辺の所定の区間、すなわち背中側の肝臓表面１６を表している曲線の近似曲線を求め、これらの曲線に挟まれた部分に基づき凹凸の程度を表す値を算出する。例えば、前記の曲線に挟まれた部分の面積を、近似曲線の長さで割った値などを用いることができる。このような値により、肝臓の病変の進行状況が推測できるようになる。
【００１８】
以下、肝臓表面の凹凸の数値化の手法について、詳細に説明する。図３は、肝臓表面の凹凸の定量化処理に関連する機能ブロック図である。超音波探触子２０は、送受信部２２に制御されて生体内に超音波を送信し、またこれの反射波を受信し、受信信号に変換する。受信信号は、送受信部よりデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）２４に送られ、ここで超音波断層画像が形成される。超音波断層画像に基づき肝臓表面の凹凸の不整の程度を示す不整度を、不整度算出手段２７にて算出する。形成された超音波断層画像は、例えば図２のような画像となる。肝臓の断層画像中、凹凸が良く表れる背中側の表面１６に関心領域２６の設定を、関心領域設定部２８が行う。関心領域２６は、病変による凹凸が良く表れている部分を含み、さほど表れない部分を除くように設定することが好ましい。前述のように、超音波断層画像においては、背中側の面に凹凸が良く表れるので、ここに関心領域２６を設定することが好ましく、さらに図２に示すように、背中側の表面の内、やや肝辺縁１２寄りの部分に設定することがより好ましい。関心領域の設定は、験者が画面上の関心領域２６の位置、大きさを数値で直接入力したり、またはポインティングデバイスなどにより入力することで設定することができ、験者は表示された断層画像を見て、領域の調節を行う。
【００１９】
次に、表面を抽出するために各処理を行う。まず、メディアン処理部３０でメディアン処理を行いノイズを排除する。具体的には、３×３の画素の輝度値の中央値を中心画素の輝度値とする処理を行う。これにより、突発的に大きなピークなどを除去することができる。次に、二値化処理部３２にて画像の二値化を行う。二値化の際のしきい値は、あらかじめ定められた値を用いることもでき、また験者が任意に、例えば画像を見ながら設定するようにしてもよい。そして、ノイズ除去部３４にて、二値化処理において発生したノイズなどの除去を行う。
【００２０】
ノイズが除去された二値化画像に対してエッジ検出部３６にてエッジ、すなわち二値の境界線の検出を行う。エッジ検出は、公知のフィルタを用いて行うことができる。図４には、関心領域２６中の検出されたエッジが示されている。検出されたエッジ中、最長のエッジを肝臓の背中側の表面１６として選ぶ。最長エッジの検出については、図５に示す輪郭線検出部３８に関する、より詳しい機能ブロック図を用いて説明する。また、図６は、エッジ検出部３６で検出したエッジに関する処理を説明するための図であり、エッジの例を挙げて各処理の段階で画像がどのように変化するかを示している。
【００２１】
図５に示すように、エッジ検出部３６で検出された全てのエッジを輪郭線検出部３８のエッジフレーム用メモリ４０に記憶する。この状態が図６（ａ）に示されている。次に、ラベリング処理部４２にてラベリング処理を行い、一本のエッジごとに分離する。そして、ラベリングされた状態をラベル画像用フレームメモリ４４に記憶する。ラベリング処理を行った状態が図６（ｂ）に示される。次に、各ラベルの個数検出部４６で各ラベルごとの個数を検出し、輪郭線および端点座標検出部４８にて最も多いラベルのエッジ、すなわち最長のエッジを肝臓断面の輪郭線として検出し、またその端点座標を検出する。図６（ｂ）においては、ラベル「１０」が付されたエッジが最長であり、このエッジが輪郭線用フレームメモリ５０に、図６（ｃ）に示すように記憶される。
【００２２】
肝臓の輪郭線が検出されると、次に、この輪郭線の二つの端点のそれぞれのＹ座標が等しくなるように、回転処理部５２にて当該輪郭線を回転移動させる。図６（ｄ）に、この状態が示されている。図６（ｄ）のエッジ（輪郭線）の形状は、図６（ｃ）のエッジの形状と一見異なるように見えるが、図６（ｃ）の下から３番目の画素と、６番目の画素がそれぞれ左、右に突出している特徴が、図６（ｄ）においても、左から３番目、６番目の画素が上、下に突出している形状に反映されており、同一の画像であることが理解できる。
【００２３】
回転処理されたエッジ（輪郭線）は、輪郭線用グラフメモリ５４に記憶される。この輪郭線の例が曲線Ａ（以下輪郭線Ａと記す）として、図７（ａ）に示されている。なお、これに続く図７（ｂ），（ｃ）は、輪郭線Ａを所定の処理を行うことによって得られた図である。この輪郭線Ａに対してメディアン処理部５６にてメディアン処理を行い、急峻なピークを除去し、輪郭線用グラフメモリ５８に記憶する。メディアン処理が行われた輪郭線Ｂの例が図７（ｂ）に示されている。また、輪郭線用グラフメモリ５８は、先の輪郭線用グラフメモリ５４と同一のものでもよく、メディアン処理後の輪郭線Ｂを、輪郭線Ａに対し上書きしてもよい。そして、メディアン処理された輪郭線Ｂを近似する、Ｙ軸に平行な軸を有する２次曲線Ｃを、近似曲線作成部６０にて最小二乗法により求め、これを近似曲線用グラフメモリ６２に記憶する。この２次曲線Ｃを図７（ｃ）に示す。
【００２４】
次に、同一のＸ座標を有する輪郭線Ｂと２次曲線Ｃの、Ｙ座標の差分（絶対値）を輪郭線Ｂの一端から、他端まで積分する。この積分値は、輪郭線Ｂと２次曲線Ｃに挟まれた部分（図中斜線で示す部分）の面積に相当する。この積分値が小さいということは輪郭線Ｂが近似曲線である２次曲線に近く滑らかであることを示し、逆に大きいということは表面の凹凸が大きいことを示している。したがって、この積分値に基づき、肝臓表面の性状の評価ができる。また、切り出した輪郭線ＡまたはＢの長さが変わると、積分の区間が変わるので、これを正規化すると評価がしやすくなる。そこで、正規化部６６を設け、輪郭線Ｂまたは２次曲線Ｃの長さで割って、正規化を行う。この正規化された値を、肝臓表面の凹凸の程度を示す不整度とすることができる。
【００２５】
また、２次曲線Ｃと輪郭線Ｂとで挟まれた部分について、図２に示す超音波断層画像に重畳した画像を提供する。例えば、図８に示すように、ＣＲＴなどの表示画面上に、超音波断層画像に上記の挟まれた部分を他の部分から区別できるように表示する。例えば、超音波断層画像は白黒画像であるので、この部分に色を付ければ、凹凸の様子を明瞭に示すことができる。
【００２６】
上述した実施形態において、輪郭線検出部３８は、最長のエッジを肝臓断面の輪郭線として抽出したが、他の方法を採ることもできる。例えば、所定値以上または長さの順に所定本の比較的長いエッジを選び、このうち最も肝臓の実質部側のエッジを輪郭線とすることもできる。肝実質部は比較的均質な組織であり、ここに長いエッジが表れることは少ない。したがって、比較的長いエッジであり、肝臓の中心に最も近いものが、肝臓の表面を表す輪郭線と推定できる。実質部側のエッジを判定するには、例えば各エッジの画像の重心を求め、この重心と図２などに示す超音波画像の中心との距離の最も短いものとすることができる。また、験者が超音波断層画像を見ながら、肝臓の中心とする点を入力し、この入力された中心とエッジの重心距離に基づき求めても良い。
【００２７】
また、所定値以上または長さの順に所定本数の比較的長いエッジを画面上に表示し、験者が選択して輪郭線を決定するようにしても良い。この場合の輪郭線検出部３８は、験者からの入力を受け付けて、この入力に従ったエッジを輪郭線とする。
【００２８】
また、上述の実施形態においては近似曲線として２次曲線を用いたが、３次など高次の曲線で近似することも可能である。例えば、図９（ａ）に示すように、肝辺縁１２に近い部分に関心領域２６を設定した場合は、２次曲線で良く近似することができるが、図９（ｂ）のように肝辺縁１２より比較的離れた部位に関心領域２６’を設定した場合は、３次曲線で近似することが好ましくなる。Ｎ次曲線のうち、何次の曲線を選ぶかは、例えば験者が入力して設定するようにできる。
【００２９】
また、近似曲線は、さらに比較的大きいウインドウにて平滑化処理、メディアン処理を行い取得してもよい。例えば、図７（ｂ）に示すメディアン処理された輪郭線Ｂに対して、より大きなウインドウを設定して平滑化処理またはメディアン処理を行うようにすることができる。図１０では、２５０ポイントからなる曲線Ｂに対して前後６１ポイントのウインドウを設定して平滑化処理を行った曲線Ｄが示されている。この場合には、近似曲線作成部６０は、平滑化処理またはメディアン処理を実行する回路となる。なお、平滑化またはメディアン処理は、図７（ａ）に示す曲線Ａを直接処理するようにしてもよい。
【００３０】
このような平滑化等により近似曲線を得る場合には、例えば肝臓断面の輪郭線全周にわたって凹凸の評価をすることができる。図１１は、肝臓断面全周に対して平滑化処理により近似曲線を求め、この近似曲線と肝臓の輪郭線とに挟まれた部分に対して図８の場合と同様に色を付すなどして周囲との区別をした表示例を示す図である。
【００３１】
図１２は、図３に示す近似曲線作成部６０と近似曲線用グラフメモリ６２を、他の構成で置き換えた例を示す図である。図３の構成と同様の構成については同一符号を付し説明を省略する。この構成例は、近似曲線をＮ次曲線とする場合と、平滑化により得る場合とを、験者が選択可能とした例である。輪郭線に基づきＮ次曲線作成部１６０Ａでは、所定次数の曲線で近似曲線を得て、これをＮ次曲線用グラフメモリ１６２Ａに記憶する。一方、グラフ平滑化部１６０Ｂにおいても輪郭線を平滑化して近似曲線を得て、平滑化用グラフメモリ１６２Ｂに記憶する。験者は、二つのメモリ１６２Ａ，Ｂのいずれに記憶された近似曲線を用いるか選択し、この選択に応じて選択部１６３が一方の近似曲線を差分加算部６４に送り出す。
【００３２】
上述の実施形態において、肝臓表面の凹凸を評価するのに輪郭線と近似曲線の差分を用いたが、正負のある状態で（すなわち絶対値をとる前の）差分値を二乗し、これを曲線全長にわたって積分するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ヒトの肝臓の外観を示す図である。
【図２】肝臓の超音波断層画像の例を示す図である。
【図３】肝臓の表面の凹凸の定量化処理に係る機能ブロック図である。
【図４】図２の超音波断層画像から画像のエッジ部分を抽出した様子を示す図である。
【図５】図３の機能ブロック図の一部を詳細に示す図である。
【図６】輪郭線検出部３８および回転処理部５２の処理を説明するための図である。
【図７】肝臓断面の輪郭線と、この輪郭線の近似曲線の一例を示す図である。
【図８】肝臓の超音波断層画像に、凹凸を明瞭に示す表示を行った例を示す図である。
【図９】設定される関心領域の違いにより近似曲線の適切な次数が変わる例を示す図である。
【図１０】輪郭線の平滑化により得られた近似曲線の一例を示す図である。
【図１１】肝臓断面の全周にわたって凹凸を明瞭に示す表示を行った例を示す図である。
【図１２】図３の機能ブロック図の一部を置き換えるブロックを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  肝臓、１２  肝辺縁、１６  背中側の肝臓表面、２６  関心領域、２７  不整度算出部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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