(57)【要約】【課題】異なる２箇所のＲＯＩの歪み比を容易に確認可能な超音波診断装置及び画像処理装置を提供すること。【解決手段】少なくとも２箇所の関心領域の入力を受け付ける手段（１１６）と、被検体に圧力を加えることによる組織の歪み値を、前記少なくとも２箇所の関心領域について、それぞれ算出する手段（１１１）と、前記歪み値に応じて前記組織をカラー表示すると共に、前記少なくとも２箇所の関心領域の歪み値を比較可能に表示する表示手段（１０７）とを備えた。【選択図】図１
2007105400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２箇所の関心領域の入力を受け付ける手段と、
被検体に圧力を加えることによる組織の歪み値を、前記少なくとも２箇所の関心領域について、それぞれ算出する手段と、
前記歪み値に応じて前記組織をカラー表示すると共に、前記少なくとも２箇所の関心領域の歪み値を比較可能に表示する表示手段とを具備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、前記算出手段は、前記少なくとも２箇所の関心領域の歪み値の比を更に算出し、
前記表示手段は、前記算出手段で算出された前記少なくとも２箇所の関心領域の歪み値の比を表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
組織の歪みを映像化可能な超音波診断装置に適用される画像処理装置において、
少なくとも２箇所の関心領域の入力を受け付ける手段と、
被検体に圧力を加えることによる組織の歪み値を、前記少なくとも２箇所の関心領域について、それぞれ算出する手段と、
前記歪み値に応じて前記組織をカラー表示すると共に、前記少なくとも２箇所の関心領域の歪み値を比較可能に表示する表示手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組織の歪みを映像化可能な超音波診断装置及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波送受信を制御する超音波送受信制御手段と、被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受信手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体内の断層像データを所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系列断層像データを表示する画像表示手段とを備えており、被検体内部の生体組織の構造を例えばＢモード像として表示している。
【０００３】
これに対して、近年、ある一定の時間内に指定した組織がどれくらいの歪みを生じたかを画像化した組織弾性イメージング法（例えばＴＳＩ：Tissue Strain Imaging）という技術が知られている。この技術によれば、関心のある場所にＲＯＩ（関心領域：Region Of Interest）を設定することで歪み（ストレイン）の変化を定量化してグラフに描くこともできる。
【０００４】
また、超音波探触子の超音波送受信面にて、被検体の体表面から外力を与えて生体組織を圧迫し、時系列的に隣接する２フレーム（連続２フレーム）の超音波受信信号の相関演算を利用して、各点における変位を求め、さらにその変位を空間微分することにより歪みを計測し、この歪みデータを画像化する手法、更には、外力による応力分布と歪みデータから、生体組織のヤング率等に代表される弾性率データを画像化する技術も知られている（非特許文献１参照）。この非特許文献１によれば、生体組織をバネ弾性体としてモデル化して、組織が硬いほど歪が少ないことを利用して、組織の歪みや弾性率データ（以下、弾性フレームデータ）を基にした弾性画像を生成している。これにより、生体組織の硬さや柔らかさを計測して表示することができるようになっている。
【０００５】
ここで、組織弾性イメージング法では、通常のＢモード像の付加情報として、組織の歪みの度合いに応じて異なる色を付け画像化し、視覚的に組織の歪みの違いを表現している。このように、視覚的な情報で、おおまかな歪みの違いを把握することは重要であるが、この方法による画像化は、カラーマップ自体の設定、およびそのダイナミックレンジにより印象は大きく変化する。このため、歪みに対して定量的な値を得ようとした場合に、異なる２箇所のＲＯＩに関して、それらの歪み量が何倍違うのか一目で知ることは困難である。
【０００６】
なお、関心のある場所にＲＯＩを設定することで歪みの変化を定量化してグラフに描くことができ、ユーザが設定したＲＯＩに関して、各ＲＯＩに対して指定した区間の歪み値をテキスト出力することができる（図４参照）。図４では、６箇所のＲＯＩについての歪み値を一定時間の経過ごとに測定しており、これにより、異なる２箇所のＲＯＩの歪み比は、各時間ごとに出力された各ＲＯＩに対する歪み値から手計算で求めることができる。
【０００７】
しかし、異なる２箇所のＲＯＩの歪み比を得るためには、テキスト情報をもとにユーザ自身が計算するので、手間や時間がかかったり、特に多くのＲＯＩを設定した場合など間違いをする場合がある等の問題がある。
【非特許文献１】http://www.hitachi-medical.co.jp/info/contrast/realtime_tissue.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、異なる２箇所のＲＯＩの歪み比を容易に確認可能な超音波診断装置及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、２箇所のＲＯＩを指定して、それらの歪み値をそれぞれ表示すると共に、歪み比を数値で表示するようにしている。具体的には、以下の通りである。  
本発明の局面に係る発明は、少なくとも２箇所の関心領域の入力を受け付ける手段と、被検体に圧力を加えることによる組織の歪み値を、前記少なくとも２箇所の関心領域について、それぞれ算出する手段と、前記歪み値に応じて前記組織をカラー表示すると共に、前記少なくとも２箇所の関心領域の歪み値を比較可能に表示する表示手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、歪み比を知りたい２箇所のＲＯＩの歪み比が数値で確認できる。特に、超音波診断装置において、歪み比を組織弾性イメージングとして使用する場合は、腫瘍部分と正常な部分とが、どれくらい硬さが違うかが一目で分かり、診断を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波を利用して被検体のＲＯＩ（関心領域：Region of Interest）について断層像を得ると共に生体組織の硬さ又は柔らかさを表す弾性画像を表示する。この超音波診断装置は、図１に示すように、超音波探触子１００と、超音波送受信制御回路１０１と、送波回路１０２と、受信回路１０３と、整相加算回路１０４と、信号処理部１０５と、白黒スキャンコンバータ１０６と、画像表示器１０７と、フレームデータ選択部１０８と、変位計測部１０９と、圧力計測部１１０と、歪み及び弾性率演算部１１１と、弾性データ処理部１１２と、カラースキャンコンバータ１１３と、切替加算器１１４と、表示価値評価部１１５と、装置制御インターフェース部１１６とを具備している。この構成により、弾性率と歪み値の両方のデータの取得が可能であるが、弾性率は応力の増分とひずみの増分に対する比であり、また、歪みは、ある方向のゆがめられていない長さを基準とした、ある方向（同じである必要はない）への物質の長さの変化である。本発明は、少なくとも２つのＲＯＩにおける歪み値の比（以下、「歪み比」と称する）を表示することを主眼としているので、この場合には、弾性率を求める必要はないことから、圧力計測部１１０などは不要である。しかし、弾性率を求めて異常部を検知することもあるので、図１では圧力計測部１１０を図示し、該圧力計測部１１０などについても説明を加え、歪みと弾性率の両者を求める場合について記載している。
【００１２】
超音波探触子１００は、多数の振動子をアレイ状に配列して形成されており、機械式または電子的にビーム走査を行って被検体１２０に超音波を送信及び受信する。なお、超音波探触子１００は、超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する振動子（不図示）が内蔵されている。ここで、超音波探触子１００の超音波送受信面に面を合わせて圧迫板を装着した場合には、超音波探触子１００の超音波送受信面と圧迫板にて構成される圧迫面を被検体の体表に接触させて、圧迫面を上下動させて被検体を圧迫している。これにより、超音波探触子１００で超音波送受信を行いながら、被検体１２０のＲＯＩの体腔内に効果的に応力分布を与えることができる。なお、この圧迫板は必ずしも必要ではなく、ユーザが超音波探触子１００で被検体を手で押さえつけたり、開放したりすることを繰り返すことにより、歪み値を得ることもできる。
【００１３】
超音波送受信制御回路１０１は、超音波を送信及び受信するタイミングを制御する。送波回路１０２は、超音波探触子１００を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成すると共に、内蔵された送波整相加算回路によって送信される超音波の収束点をある深さに設定する。受信回路１０３は、超音波探触子１００で受信した反射エコー信号を所定のゲインで増幅する。増幅された各振動子の数に対応した数の受波信号がそれぞれ独立した受波信号として整相加算回路１０４に入力される。整相加算回路１０４は、受信回路１０３で増幅された受波信号を入力し、それらの位相を制御し、一点又は複数の収束点に対して超音波ビームを形成する。信号処理部１０５は、整相加算回路１０４からの受波信号を入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の各種信号処理を行う。
【００１４】
上記の超音波探触子１００、超音波送受信制御回路１０１、送波回路１０２、受信回路１０３、整相加算回路１０４及び信号処理部１０５によって、超音波送受信手段を構成しており、超音波探触子１００を用いて超音波ビームを被検体１２０の体内で一定方向に走査させることにより、被検体１２０の一枚の断層像が得られる。
【００１５】
白黒スキャンコンバータ１０６は、信号処理部１０５から出力される反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体１２０内のフレームデータを超音波周期で取得し、このフレームデータを表示するためテレビジョン方式の周期で読み出す。
【００１６】
画像表示器１０７は、白黒スキャンコンバータ１０６によって得られた時系列の断層像データすなわちＢモード断層像を表示する。具体的には、切替加算器１１４を介して白黒スキャンコンバータ１０６から出力される画像データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器からのアナログビデオ信号を入力して画像として表示するカラーテレビモニタとからなる。
【００１７】
また、整相加算回路１０４の出力側から分岐してフレームデータ選択部１０８と変位計測部１０９とが設けられると共に、これと並列に圧力計測部１１０が設けられ、この圧力計測部１１０と変位計測部１０９の後段には、歪み及び弾性率演算部１１１が設けられ、変位計測部１０９の出力側から分岐して表示価値評価部１１５が設けられ、歪み及び弾性率演算部１１１の後段には、弾性データ処理部１１２とカラースキャンコンバータ１１３が設けられ、白黒スキャンコンバータ１０６とカラースキャンコンバータ１１３との出力側には切替加算器１１４が設けられている。また、表示価値評価部１１５とカラースキャンコンバータ１１３には装置制御インターフェース部１１６を介してユーザなどが自由に制御できるようになっている。
【００１８】
フレームデータ選択部１０８は、整相加算回路１０４から超音波診断装置のフレームレートで経時的に次々と出力されるフレームデータをフレームデータ選択部１０８に備えられたフレームメモリ内に順次確保し（現在確保されたフレームデータをフレームデータＮとする）、超音波診断装置の制御命令に従って時間的に過去のフレームデータＮ−１、Ｎ−２、Ｎ−３・・・Ｎ−Ｍの中から１つのフレームデータを選択し（これをフレームデータＸとする）、変位計測部１０９に１組のフレームデータＮとフレームデータＸを出力する役割を担うものである。整相加算回路１０４から出力される信号をフレームデータと記述したが、これは例えば、を複合復調したＩ，Ｑ信号の形式になった信号であっても良いのは言うまでもない。
【００１９】
変位計測部１０９は、フレームデータ選択部１０８によって選択された１組のフレームデータに基づいて１次元もしくは２次元相関処理を実行し、断層像上の各計測点の変位もしくは移動ベクトル（変位の方向と大きさ）を計測し、変位フレームデータを生成する。
【００２０】
圧力計測部１１０は、被検体１２０体腔内圧力を計測又は推定する。具体的には、圧力計測部１１０は、超音波探触子１００の探触子ヘッドと被検体１２０との間にどの程度の圧力が印加されているかを計測するものであって、例えば、棒状部材に架かる圧力を検出する圧力センサを探触子ヘッドの側面に取り付け、探触子ヘッドと被検体１２０との間の圧力を任意の時相で測定し、測定された圧力値を歪み及び弾性率演算部１１１に送出するようにしても良い。なお、弾性率を求める必要のない場合には、前述したように圧力計測部１１０は不要であるので、省略可能であるが、弾性率を求める場合も考えられるので、圧力計測部１１０を図示している。
【００２１】
歪み及び弾性率演算部１１１は、変位計測部１０９及び圧力計測部１１０からそれぞれ出力される変位フレームデータ（移動量）断層像上の各計測点の歪みを演算して歪みの数値データ（以下、「弾性フレームデータ」と称する）を生成し、弾性データ処理部１１２に出力する。なお、歪みを算出する方法として、変位フレームデータでなく、ドプラ信号をもとに、組織の速度を積分して変位を求めて、歪みを演算するようにしても良い。なお、変位計測部１０９は、圧力計測部１０９から出力される圧力データを入力して、断層像上の各計測点の弾性率を演算して、その数値データを弾性データ処理部１１２に出力するようにしても良い。
【００２２】
弾性データ処理部１１２は、歪み及び弾性率演算部１１１からの弾性フレームデータに座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理や、フレーム間における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理を施し、処理後の弾性フレームデータをカラースキャンコンバータ１１３に出力する。
【００２３】
カラースキャンコンバータ１１３は、弾性データ処理部１１２から出力される弾性フレームデータと、超音波診断装置制御部からの命令もしくは弾性データ処理部１１２から出力される弾性フレームデータから弾性画像データとして赤、緑、青などの色相情報を付与する色相情報変換手段を含み、例えば、弾性データ処理部１１２から出力される弾性フレームデータにおいて、歪みが大きく計測された領域については、弾性画像データ内の該当領域を例えば赤色コードに変換し、逆に歪みが小さく計測された領域については、弾性画像データ内の該当領域を例えば青色コードに変換する。また、カラースキャンコンバータ１１３は白黒スキャンコンバータでも良く、歪みが大きく計測された領域は、弾性画像データ内の該領域の輝度を明るくさせ、逆に歪みが小さく計測された領域は、弾性画像データ内の該領域の輝度を暗くさせるようにしても良い。
【００２４】
切替加算器１１４は、白黒スキャンコンバータ１０６からの白黒の断層像データとカラースキャンコンバータ１１３からのカラーの弾性画像データとを入力し、両画像を加算又は切り替える。これにより、白黒の断層像データだけ又はカラーの弾性画像データだけを出力したり、あるいは両画像データを加算合成して出力したりするように切り替えることができる。また、例えば、２画面表示において白黒断層像とカラーもしくは上記白黒スキャンコンバータによる白黒弾性画像を同時に表示しても良い。また、例えば、白黒断層像にカラーの弾性画像を半透明的に重畳して表示するようにしても良い。そして、切替加算器１１４から出力された画像データが画像表示器１０７に出力される。
【００２５】
上記のように構成された超音波診断装置に適用される本実施形態に係る方法を、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。図３は、歪み画像と歪み値（歪み比も含む）のグラフを１つの画像として表示した例である。  
被検体１２０に圧力を印加しながら超音波診断装置で歪み画像を取得した場合において、図３の左側に示すような歪み画像１０が観察された場合に、符号１１に示した部分が周囲とは異なる歪み値を有していることが表示されている。まず、被検体１２０に圧力を印加していない状態から、被検体１２０に均等な圧力を徐々に加えながら歪み画像を取得する（ステップＳ１）。この歪み画像に基づいて、第１のＲＯＩ１１と第２のＲＯＩ１２の２箇所のＲＯＩをユーザが装置制御インターフェース部１１６を介して指定する（ステップＳ２）。この指定された２箇所が歪み比を知りたいＲＯＩになっている。そして、所定時間間隔毎に指定された各ＲＯＩにおける歪み値を取得する（ステップＳ３）。この場合において、圧力の強さは経過時間に比例するように圧力を加えていくことが好ましい。これにより、歪み値グラフ２０が得られる。なお、図３の歪み値グラフにおいて、縦軸は画像により得られた歪み値であり、横軸は計測を開始（また、圧力の印加を開始）した後の経過時間である。  
そして、取得した歪み値を用いて２つのＲＯＩに対する歪み比を計算して（ステップＳ４）、その結果（図３では第２のＲＯＩ／第１のＲＯＩ＝２．５７）を画像表示器１０７に表示する（ステップＳ５）。なお、歪み比を計算するタイミングは、歪み比が明確に算出できれば、任意に設定可能である。例えば、図３では、例として、圧力を１０３３ミリ秒印加した時点での歪み値を算出しているが、図３では、５００ミリ秒付近では、第１のＲＯＩ１１と第２のＲＯＩ１２とでは、すでにかなり歪み値の差が出ているので、この時点で例えば、ユーザが圧力の印加を停止して、歪み値を算出するようにしても良い。また、歪み値グラフ２０と歪み比は、時間の経過に応じて（すなわち圧力に応じて）、適宜表示を更新するようにしても良い。なお、更新のタイミングは、ユーザにより適宜設定できるようにすることが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。  
例えば、上記の実施形態では、圧力を時間の経過に応じて強くするようにしたが、逆に、圧力を印加した状態から開放するときの歪みの緩和を測定して、歪み比を算出し表示するようにしても良い。この場合には、図３の歪み値グラフ２０において係数が正となるようなグラフになると予想される。  
また、上記の実施形態では、ＲＯＩの指定は、２箇所として説明したが、３箇所以上であっても良く、診断方法などに応じて適宜指定可能である。  
さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００２７】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。
【図３】歪み画像と歪み値（歪み比も含む）のグラフを１つの画像として表示した例。
【図４】各ＲＯＩに対して指定した区間の歪み値のテキスト出力例を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１０…歪み画像
１１…第１のＲＯＩ
１２…第２のＲＯＩ
２０…歪み値グラフ
１００…超音波探触子
１０１…超音波送受信制御回路
１０２…送波回路
１０３…受信回路
１０４…整相加算回路
１０５…信号処理部
１０６…白黒スキャンコンバータ
１０７…画像表示器
１０８…フレームデータ選択部
１０９…変位計測部
１１０…圧力計測部
１１１…弾性率演算部
１１２…弾性データ処理部
１１３…カラースキャンコンバータ
１１４…切替加算器
１１５…表示価値評価部
１１６…装置制御インターフェース部
１２０…被検体
【図１】
2007105400.tif 000003
【図２】
2007105400.tif 000004
【図３】
2007105400.tif 000005
【図４】
2007105400.tif 000006