專利名稱：超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像診斷裝置以及醫(yī)用圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像診斷裝置以及醫(yī)用圖像處理方法。
背景技術(shù)：
例如，涉及在評(píng)價(jià)血管的內(nèi)中膜厚度IMT (Intima-MediaThickness)的診斷等中所使用的超聲波診斷裝置等。醫(yī)用圖像診斷是對(duì)由超聲波診斷裝置、X射線計(jì)算機(jī)斷層攝像裝置、磁共振成像裝置、X射線診斷裝置、核醫(yī)學(xué)診斷裝置等醫(yī)用圖像診斷裝置取得并顯示的醫(yī)用圖像進(jìn)行觀察，在視覺(jué)上進(jìn)行診斷的裝置。例如，超聲波圖像診斷通過(guò)對(duì)由超聲波診斷裝置取得并顯示的超聲波圖像進(jìn)行觀察，來(lái)在視覺(jué)上對(duì)腫瘤等進(jìn)行診斷。在此，超聲波診斷裝置是指向被檢體內(nèi)發(fā)送由設(shè)置在超聲波探頭上的振動(dòng)元件產(chǎn)生的超聲波脈沖，通過(guò)振動(dòng)元件接收因被檢體組織的聲抗阻的差異而產(chǎn)生的超聲波反射波，來(lái)收集生物體信息的裝置。由于通過(guò)僅使超聲波探頭與體表接觸的簡(jiǎn)單操作就能夠進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，因此，該裝置被廣泛地用于各種臟器的形態(tài)診斷、功能診斷中。近年來(lái)，例如正在進(jìn)行利用超聲波診斷裝置來(lái)評(píng)價(jià)血管的內(nèi)中膜厚度MT的診斷。該診斷一般如以下那樣執(zhí) 行。即，首先在觀察對(duì)包含作為診斷對(duì)象的血管(對(duì)象血管)的二維斷面進(jìn)行超聲波掃描而得到的圖像的同時(shí)，對(duì)探頭進(jìn)行微調(diào)整，以使得進(jìn)行超聲波掃描的二維斷面(超聲波掃描面)通過(guò)對(duì)象血管的中心軸，并將與多個(gè)時(shí)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像保存到電影存儲(chǔ)器中。接著，從所保存的多個(gè)圖像中，通過(guò)目視等選擇最適合MT測(cè)量的圖像，并設(shè)定關(guān)心區(qū)域。裝置根據(jù)所設(shè)定的關(guān)心區(qū)域，自動(dòng)或者手動(dòng)地計(jì)算出頂T。當(dāng)還考慮心臟的跳動(dòng)的影響時(shí)，利用ECG波形等，選擇與同一時(shí)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像，并從其中選擇最適合最佳的MT測(cè)量的圖像。在超聲波診斷裝置所采用的MT測(cè)量中，需要以超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上沿著對(duì)象血管的中心軸的方式(以超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上包含對(duì)象血管的中心軸的方式)，準(zhǔn)確地對(duì)超聲波探頭進(jìn)行定位。然而，在以往的超聲波診斷裝置中，操作者必須只能以自身的感覺(jué)來(lái)進(jìn)行超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上是否包含對(duì)象血管的中心軸的判斷。因此，例如當(dāng)超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上沒(méi)有沿著對(duì)象血管的中心軸時(shí)(超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上不包含對(duì)象血管的中心軸)，有時(shí)會(huì)過(guò)大地評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果。另外，根據(jù)部位的不同，有時(shí)作為MT測(cè)量對(duì)象的血管的直徑(例如約Icm左右)和超聲波探頭的超聲波發(fā)送接收面的縱寬為相同程度。此時(shí)，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)匱乏的操作者而言，可以說(shuō)正確地設(shè)置超聲波掃描面是相當(dāng)困難的工作。并且，即使在通過(guò)超聲波探頭位置的微調(diào)整，超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上能夠包含對(duì)象血管的中心軸的情況下，從根據(jù)該位置而取得的多個(gè)圖像中選擇最適合MT測(cè)量的圖像(最佳圖像)的操作也在很大程度上依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)。其中，例如為了血管彈性測(cè)量，例如在日本特開(kāi)2009-160370號(hào)公報(bào)中還提出了根據(jù)反射波強(qiáng)度，來(lái)瞄準(zhǔn)超聲波探頭的位置的方法(例如，成為反射波強(qiáng)度最大的位置沿著血管中心軸的位置等)。然而，在該方法中，需要使多個(gè)超聲波振子機(jī)械式擺動(dòng)，裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供一種不論操作者有無(wú)經(jīng)驗(yàn)，都能夠通過(guò)比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)執(zhí)行客觀性較高的IMT測(cè)量的超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像診斷裝置以及超聲波圖像處理方法。一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置具備:數(shù)據(jù)取得單元，利用超聲波對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面反復(fù)進(jìn)行掃描，取得多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)；圖像生成單元，使用上述多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成多個(gè)超聲波圖像；計(jì)算單元，計(jì)算用于對(duì)上述各超聲波圖像上的相對(duì)于上述對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與上述二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量；判定單元，根據(jù)上述特征量，從上述多個(gè)超聲波圖像中判定最佳圖像；和測(cè)量單元，使用上述最佳圖像，測(cè)量上述對(duì)象血管的中膜厚度。能夠?qū)崿F(xiàn)在對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域分割時(shí)，通過(guò)觀察導(dǎo)向所使用的二維圖像而總是能夠取得所期待的分割結(jié)果的超聲波診斷裝置等。
圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置I的模塊結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示MT測(cè)量輔助處理的流程的流程圖。圖3是用于對(duì)通過(guò)超聲波探頭的位置對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的超聲波置掃描面的調(diào)整進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖4是表示不存在斑塊(plaque)的對(duì)象血管圖像的一個(gè)例子的圖。圖5是表示存在斑塊的多個(gè)對(duì)象血管圖像的一個(gè)例子的圖。圖6是表不與所選擇的同一時(shí)相對(duì)應(yīng)的對(duì)象血管圖像的圖。圖7是示出了對(duì)針對(duì)對(duì)象血管的長(zhǎng)度方向的特征量的變化進(jìn)行表示的曲線圖(特征量曲線)的一個(gè)例子的圖。圖8是用于說(shuō)明對(duì)象血管的中心軸與超聲波掃描面的位置關(guān)系的圖。
圖9是用于說(shuō)明對(duì)象血管的中心軸與超聲波掃描面的位置關(guān)系的圖。圖10是用于說(shuō)明血管斷面的橢圓擬合(fitting)處理的圖。圖11表不了超聲波掃描面M實(shí)質(zhì)上包含血管中心軸時(shí)的一個(gè)例子。圖12表不了超聲波掃描面M實(shí)質(zhì)上不包含血管中心軸時(shí)的一個(gè)例子。圖13表示了繪制了同一時(shí)相的每個(gè)對(duì)象血管圖像的面積的特征量曲線的一個(gè)例子。符號(hào)說(shuō)明:1…超聲波診斷裝置、12...超聲波探頭、13...輸入裝置、14...顯示器、21…超聲波發(fā)送單元、22...超聲波接收單元、23...Β模式處理單元、24...血流檢測(cè)單元、25...RAW數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、26…體數(shù)據(jù)生成單元、27…區(qū)域分割輔助處理單元、28...圖像處理單元、29...控制處理器(CPU)、30...顯示處理單元、31...存儲(chǔ)單元、32...接口單元。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，超聲波診斷裝置包括:數(shù)據(jù)取得單元、圖像生成單元、判定單元、測(cè)量單元。數(shù)據(jù)取得單元利用超聲波對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面反復(fù)掃描，取得多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)。圖像生成單元使用多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成多個(gè)超聲波圖像。計(jì)算單元計(jì)算用于對(duì)各超聲波圖像上的相對(duì)于對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量。判定單元根據(jù)特征量，從多個(gè)超聲波圖像中判定最佳圖像。測(cè)量單元使用最佳圖像來(lái)測(cè)量對(duì)象血管的中膜厚度。以下，按照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。其中，在以下的說(shuō)明中，針對(duì)具有大致相同的功能以及結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素，添加同一符號(hào)，只在必要時(shí)進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置I的模塊結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，本超聲波診斷裝置I具備:超聲波探頭12、輸入裝置13、顯示器14、超聲波發(fā)送單元21、超聲波接收單元22、B模式處理單元23、血流檢測(cè)單元24、圖像生成處理單元25、測(cè)量處理單元27、顯示處理單元28、控制處理器(CPU) 29、存儲(chǔ)單元30、接口單元31。以下，針對(duì)各個(gè)構(gòu)成要素的功能進(jìn)行說(shuō)明。
超聲波探頭12是對(duì)被檢體發(fā)送超聲波，并接收基于該發(fā)送了的超聲波的來(lái)自被檢體的反射波的設(shè)備(探針)，具有在其前端排列有多個(gè)的壓電振子、匹配層背襯材料等。壓電振子、超聲波探頭12根據(jù)來(lái)自超聲波發(fā)送單元21的驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)掃描區(qū)域內(nèi)的所希望的方向發(fā)送超聲波，將來(lái)自該被檢體的反射波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。匹配層是設(shè)置在該壓電振子，用于高效地傳播超聲波能量的中間層。背襯材料防止超聲波從該壓電振子向后方傳播。如果從該超聲波探頭12對(duì)被檢體P發(fā)送了超聲波，則該發(fā)送超聲波被體內(nèi)組織的聲抗阻的不連續(xù)面依次反射，作為回波信號(hào)由超聲波探頭12接收。該回波信號(hào)的振幅依存于實(shí)現(xiàn)反射的不連續(xù)面的聲抗阻之差。另外，發(fā)送的超聲波脈沖被移動(dòng)的血流反射時(shí)的回波由于多普勒效應(yīng)而依存于移動(dòng)體的超聲波發(fā)送方向的速度分量，接受頻移。其中，設(shè)本實(shí)施方式所涉及的超聲波探頭12是一維陣列探頭(多個(gè)超聲波振子沿著規(guī)定的方向一維排列的探頭)。然而，并不拘泥于該例子，超聲波探頭12例如也可以是二維陣列探頭(多個(gè)超聲波振子二維矩陣狀地排列的探頭)。輸入裝置13具有與裝置主體11連接，用于將來(lái)自操作者的各種指示、條件、關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定指示、各種畫(huà)質(zhì)條件設(shè)定指示等取入到裝置主體11的各種開(kāi)關(guān)、按鈕、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等。例如，如果操作者操作了輸入裝置13的結(jié)束按鈕或FREEZE按鈕，則超聲波的發(fā)送接收結(jié)束，該超聲波診斷裝置成為暫時(shí)停止?fàn)顟B(tài)。顯示器14根據(jù)來(lái)自圖像處理單元28的視頻信號(hào)，將生物體內(nèi)的形態(tài)學(xué)信息、或血流/[目息顯不為圖像。超聲波發(fā)送單元21具有未圖示的觸發(fā)發(fā)生電路、延遲電路、以及脈沖發(fā)生器電路等。在觸發(fā)發(fā)生電路中，以規(guī)定的速率頻率fr Hz (周期:l/fr秒)，反復(fù)產(chǎn)生用于形成發(fā)送超聲波的觸發(fā)脈沖。另外，在延遲電路中，對(duì)各觸發(fā)脈沖賦予按每個(gè)信道將超聲波會(huì)聚成束狀且決定發(fā)送指向性所需的延遲時(shí)間。脈沖發(fā)生器電路以基于該觸發(fā)脈沖的定時(shí)對(duì)探頭12施加驅(qū)動(dòng)脈沖。其中，為了按照控制處理器28的指示執(zhí)行規(guī)定的掃描序列，超聲波發(fā)送單元21具有能夠瞬間變更發(fā)送頻率、發(fā)送驅(qū)動(dòng)電壓等的功能。尤其對(duì)于發(fā)送驅(qū)動(dòng)電壓的變更而言，由能夠瞬間切換其值的線性放大器型的發(fā)送電路、或者電氣切換多個(gè)電源單元的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。超聲波接收單元22具有未圖示的放大器電路、A/D轉(zhuǎn)換器、加法器等。在放大器電路中，將經(jīng)由探頭12取入的回波信號(hào)按每個(gè)信道放大。在A/D轉(zhuǎn)換器中，對(duì)放大后的回波信號(hào)決定接收指向性，賦予進(jìn)行接收動(dòng)態(tài)聚焦所需的延遲時(shí)間，然后，在加法器中進(jìn)行加法運(yùn)算處理。通過(guò)該加法運(yùn)算，來(lái)自與回波信號(hào)的接收指向性對(duì)應(yīng)的方向的反射分量被強(qiáng)調(diào)，根據(jù)接收指向性和發(fā)送指向性形成超聲波發(fā)送接收的綜合性波束。B模式處理單元23從接收單元22接收回波信號(hào)，實(shí)施對(duì)數(shù)放大、包絡(luò)線檢波處理等，生成信號(hào)強(qiáng)度由亮度的明暗來(lái)表現(xiàn)的數(shù)據(jù)。血流檢測(cè)單元24根據(jù)從接收單元22接收到的回波信號(hào)來(lái)檢測(cè)血流信號(hào)，生成血流數(shù)據(jù)。血流信號(hào)的檢測(cè)通常由CFM (Color FlowMapping)來(lái)進(jìn)行。此時(shí)，對(duì)血流信號(hào)進(jìn)行解析，作為血流數(shù)據(jù)，針對(duì)多點(diǎn)求出平均速度、方差、功率等血流信息。圖像生成處理單元25使用從B模式處理單元23、血流檢測(cè)單元24輸出的數(shù)據(jù)，生成圖像數(shù)據(jù)。另外，圖像生成處理單元25使用從B模式處理單元23、血流檢測(cè)單元24輸出的數(shù)據(jù)來(lái)生成體數(shù)據(jù)，進(jìn)行體繪制、多斷面轉(zhuǎn)換顯示(MPR)、最大值投影顯示(MIP:maximum intensitypro jection)等規(guī)定的圖像處理。此外，也可以以使噪音減低、圖像的連接優(yōu)良為目的，在圖像生成處理單元25之后插入二維濾波器，進(jìn)行空間上的平滑化處理(smoothing:濾波)。在后述的MT測(cè)量輔助功能中 ，測(cè)量處理單元27執(zhí)行規(guī)定的測(cè)量處理等。顯示處理單元28對(duì)于在圖像處理單元28中生成、被處理的各種圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍、亮度(明亮度)、對(duì)比度、Y曲線校正、RGB轉(zhuǎn)換等各種處理?？刂铺幚砥?9具有作為信息處理裝置(計(jì)算機(jī))的功能，控制本超聲波診斷裝置主體的動(dòng)作?？刂铺幚砥?9從存儲(chǔ)單元31讀出用于實(shí)現(xiàn)后述的MT測(cè)量輔助功能的專用程序并在自身所具有的存儲(chǔ)器上展開(kāi)，執(zhí)行與各種處理相關(guān)的運(yùn)算、控制等。存儲(chǔ)單元30保管有:用于實(shí)現(xiàn)后述的MT測(cè)量輔助功能的專用程序、診斷信息(患者ID、醫(yī)師的意見(jiàn)等)、診斷協(xié)議、發(fā)送接收條件、體部標(biāo)記(body mark)生成程序、其他的數(shù)據(jù)組。另外，根據(jù)需要，也被用于RAW數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的圖像的保管等。存儲(chǔ)單元30的數(shù)據(jù)還能夠經(jīng)由接口單元31向外部外圍設(shè)備轉(zhuǎn)送。接口單元31是與輸入裝置13、網(wǎng)絡(luò)、新的外部存儲(chǔ)裝置(未圖示)相關(guān)的接口。由該裝置得到的超聲波圖像等數(shù)據(jù)、解析結(jié)果等能夠通過(guò)接口單元31，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向其他的裝置轉(zhuǎn)送。(MT測(cè)量輔助功能)接著，針對(duì)本超聲波診斷裝置I所具有的MT測(cè)量輔助功能進(jìn)行說(shuō)明。該功能是在進(jìn)行IMT測(cè)量的情況下，根據(jù)與對(duì)象血管相關(guān)的客觀的定量值(特征量)來(lái)對(duì)超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上包含對(duì)象血管的中心軸的圖像進(jìn)行判定的功能。
其中，在本實(shí)施方式中，為了使說(shuō)明具體化，以在超聲波診斷裝置中應(yīng)用MT測(cè)量輔助功能的情況為例。然而，并不拘泥于該例子，例如在X射線計(jì)算機(jī)斷層攝像裝置、磁共振成像裝置、X射線診斷裝置、核醫(yī)學(xué)診斷裝置等醫(yī)用圖像診斷裝置、或醫(yī)用工作站(醫(yī)用圖像參照裝置)中，也能夠?qū)崿F(xiàn)本IMT測(cè)量輔助功能。另外，在本實(shí)施方式中，為了使說(shuō)明具體化，以使用在圖像生成處理單元25中接受了處理的二維圖像數(shù)據(jù)(B模式數(shù)據(jù)、CFM數(shù)據(jù)等)來(lái)執(zhí)行本MT測(cè)量輔助處理的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。然而，作為處理對(duì)象的數(shù)據(jù)也可以使用從B模式處理單元23、血流檢測(cè)單元24輸出的各RAW數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行。圖2是表示按照本MT測(cè)量輔助功能的處理(MT測(cè)量輔助處理)的流程的流程圖。以下，針對(duì)各步驟中的處理的內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。[輸入患者信息等:步驟S1]
經(jīng)由輸入裝置13執(zhí)行患者信息的輸入、發(fā)送接收條件(用于決定被掃描區(qū)域的大小的視角、焦點(diǎn)位置、發(fā)送電壓等)、用于對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面進(jìn)行超聲波掃描的攝像模式(B模式、CFM模式等)、用于執(zhí)行MT測(cè)量輔助處理的模式(MT測(cè)量輔助處理模式)等的選擇(步驟SI)。輸入、選擇的各種信息、條件、模式等被自動(dòng)地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元31中。[ 二維圖像數(shù)據(jù)的取得、顯示:步驟S2]超聲波探頭12與被檢體表面的所希望的位置抵接，將包含對(duì)象血管的二維斷面作為被掃描區(qū)域，執(zhí)行基于B模式或者CFM模式的超聲波掃描。通過(guò)基于B模式的超聲波掃描而取得的回波信號(hào)依次經(jīng)由超聲波接收單元22被發(fā)送至B模式處理單元23、血流檢測(cè)單元24。B模式處理單元23執(zhí)行對(duì)數(shù)放大處理、包絡(luò)線檢波處理等，生成多個(gè)B模式數(shù)據(jù)。另外，血流檢測(cè)單元24根據(jù)由接收單元22接收到的回波信號(hào)對(duì)血流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，生成血流數(shù)據(jù)。圖像生成處理單元25使用B模式數(shù)據(jù)或者血流數(shù)據(jù)，生成B模式圖像或者血流圖像。所生成的各圖像在顯示處理單元28中接受規(guī)定的顯示處理，在顯示器14中被以規(guī)定的方式實(shí)時(shí)顯示。操作者一邊觀察實(shí)時(shí)顯示的二維圖像，一邊如圖3所示那樣對(duì)超聲波探頭12的位置進(jìn)行調(diào)整，使超聲波掃描面實(shí)質(zhì)上包含對(duì)象血管的中心軸(步驟S2)。[對(duì)象血管圖像的保存:步驟S3]接著，以ECG信號(hào)為觸發(fā)，將與對(duì)象血管相關(guān)的多幀量的超聲波圖像(對(duì)象血管圖像)保存到圖像生成處理單元25所具有的電影存儲(chǔ)器中。此時(shí)，以ECG信號(hào)作為基準(zhǔn)的每個(gè)圖像的時(shí)間信息也與各面像建立對(duì)應(yīng)而保存(步驟S3)。[同一時(shí)相圖像的選擇:步驟S4]測(cè)量處理單元27根據(jù)以ECG信號(hào)作為基準(zhǔn)的時(shí)間信息，從保存在電影存儲(chǔ)器中的多幀量的對(duì)象血管圖像中，選擇同一時(shí)相(例如，從R波開(kāi)始規(guī)定期間之后的時(shí)相)的多個(gè)對(duì)象血管圖像(參照?qǐng)D6)。[特征量的計(jì)算:步驟S5]測(cè)量處理單元27提取所選擇的同一時(shí)相的各對(duì)象血管圖像中的被測(cè)量區(qū)域。該被測(cè)量區(qū)域的提取能夠由以下的各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)將被測(cè)量區(qū)域設(shè)為管腔區(qū)域時(shí)，在B模式圖像中，被測(cè)量區(qū)域的亮度值(或者像素值)比周邊的組織區(qū)域的亮度值低，被測(cè)量區(qū)域與其以外的區(qū)域的邊界處的亮度值變化率(像素值變化率)也比其他位置處的亮度值變化率高。因此，當(dāng)對(duì)象血管圖像是B模式圖像時(shí)，通過(guò)基于亮度值或者亮度值變化率的合適值的閾值處理，能夠提取出管腔區(qū)域。另外，當(dāng)對(duì)象血管圖像是CFM圖像時(shí)，可以將包含血流信號(hào)的區(qū)域作為被測(cè)量區(qū)域來(lái)提取。其中，在成為被測(cè)量區(qū)域的提取對(duì)象的血管中，存在如圖4所示那樣寬度實(shí)質(zhì)上均勻的血管，如圖5所示那樣具有斑塊而寬度不均勻的血管等。在后者的情況下，可以通過(guò)由使用了斑塊的相鄰區(qū)域的信息的插補(bǔ)處理來(lái)除去斑塊區(qū)域的、將管腔區(qū)域定義為除了被測(cè)量區(qū)域之外還包含血管內(nèi)中膜的區(qū)域等方法，來(lái)減少斑塊形狀的影響。另外，并不拘泥于這些例子，還能夠根據(jù)與對(duì)象血管相關(guān)的客觀的定量值，采用任意的被測(cè)量區(qū)域。另外，測(cè)量處理單元27在提取出的每個(gè)對(duì)象血管圖像的與各被測(cè)量區(qū)域的長(zhǎng)度方向相關(guān)的至少兩處以上的位置，計(jì)算用于對(duì)相對(duì)于對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量(步驟S5)。其中，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，假設(shè)采用對(duì)象血管的寬度方向?qū)挾茸鳛樯鲜鎏卣髁?，在與被測(cè)量區(qū)域的長(zhǎng)度方向相關(guān)的三處位置計(jì)算特征量。[最佳圖像的判定:步驟S6]測(cè)量處理單元27使用計(jì)算得到的多個(gè)特征量，按所選擇的同一時(shí)相的每個(gè)對(duì)象血管圖像生成對(duì)相對(duì)于對(duì)象血管的長(zhǎng)度方向的特征量的變化進(jìn)行表示的曲線圖(特征量曲線)。在圖7中，示出了同一時(shí)相的每個(gè)對(duì)象血管圖像的特征量曲線的一個(gè)例子。測(cè)量處理單元27從多個(gè)特征量曲線中選擇具有最大的特征量(最大特征量)的特征量曲線，將與該特征量曲線對(duì)應(yīng)的對(duì)象血管圖像判定為最適合MT測(cè)量的圖像(最佳圖像)(步驟S6)。在此，將與具有最大特征量的特征量曲線對(duì)應(yīng)的圖像作為最佳圖像是由于如果是最適 合MT測(cè)量的圖像，則同一時(shí)相的所有對(duì)象血管圖像都具有最大特征量(在此，為對(duì)象血管的寬度方向?qū)挾鹊淖畲笾怠⒓囱苤睆?。其中，當(dāng)具有最大特征量的特征量曲線是多個(gè)時(shí)，例如通過(guò)以下的方法來(lái)判定最佳圖像。如圖8所示，實(shí)際的血管的立體形狀能夠近似于圓筒形。假設(shè)在超聲波掃描面完全包含血管中心軸A時(shí)，對(duì)象血管圖像所包含的對(duì)象血管的斷面(或者被測(cè)量區(qū)域)實(shí)質(zhì)上為矩形。因此，在三處測(cè)量到的各特征量為實(shí)質(zhì)上相同的值。另一方面，當(dāng)斷面如圖8的SI S3所示那樣橫穿血管中心軸A時(shí)，只在其橫穿的位置為最大特征量。因此，能夠?qū)⒕哂凶畲筇卣髁康亩鄠€(gè)特征量曲線中與沿著長(zhǎng)度方向的變化率最少的特征量曲線對(duì)應(yīng)的對(duì)象血管圖像作為最佳圖像。[IMT測(cè)量結(jié)果的顯示:步驟S7]測(cè)量處理單元27使用所判定的最佳圖像來(lái)執(zhí)行MT測(cè)量。得到的結(jié)果被以規(guī)定的方式顯示在顯示器14上。根據(jù)以上所述的本超聲波診斷裝置，在與每個(gè)對(duì)象血管圖像的各被測(cè)量區(qū)域的長(zhǎng)度方向相關(guān)的至少兩處以上的位置，計(jì)算用于對(duì)相對(duì)于對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量，根據(jù)該特征量判定最適合IMT測(cè)量的圖像。從而，不管操作者有無(wú)經(jīng)驗(yàn)，都能夠根據(jù)客觀的指標(biāo)，總是使用最佳的圖像來(lái)進(jìn)行MT測(cè)量。(第2實(shí)施方式)接著，針對(duì)第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置是將通過(guò)橢圓擬合而得到的橢圓短軸長(zhǎng)、長(zhǎng)軸長(zhǎng)等作為特征量，對(duì)最佳圖像進(jìn)行判定的裝置。如圖9所示，被不包含中心軸A的平面切斷的圓筒狀的斷面在理論上呈圖10所示那樣的橢圓形。另一方面，當(dāng)切斷面完全通過(guò)圓筒的中心軸時(shí)，可認(rèn)為作為切斷面的橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)為無(wú)限大。根據(jù)這些觀點(diǎn)，能夠通過(guò)橢圓擬合的長(zhǎng)軸長(zhǎng)來(lái)評(píng)價(jià)基于平面得到的血管斷面與中心軸的位置關(guān)系。即，針對(duì)在步驟S5中選擇出的同一時(shí)相的所有血管對(duì)象圖像，計(jì)算被測(cè)量區(qū)域的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度和寬度方向的寬度(即，血管直徑)。然后，如圖10所示，對(duì)各血管對(duì)象圖像的血管斷面進(jìn)行橢圓擬合，將所得到的橢圓短軸長(zhǎng)與根據(jù)血管直徑得到的血管半徑進(jìn)行比較。結(jié)果，當(dāng)短軸長(zhǎng)比血管半徑短時(shí)，能夠判定為血管斷面沒(méi)有通過(guò)血管中心軸。另一方面，當(dāng)橢圓短軸長(zhǎng)和血管半徑實(shí)質(zhì)上相等時(shí)，或者當(dāng)長(zhǎng)軸長(zhǎng)比事前設(shè)定的閾值短時(shí)等，能夠判定為血管斷面與中心軸以某一角度交差。另外，當(dāng)橢圓短軸長(zhǎng)與血管半徑相等、長(zhǎng)軸長(zhǎng)比事前設(shè)定的閾值長(zhǎng)時(shí)，可看作血管斷面實(shí)質(zhì)上包含中心軸A。這樣，即使將通過(guò)血管斷面的橢圓擬合而得到的橢圓短軸長(zhǎng)以及長(zhǎng)軸長(zhǎng)作為基準(zhǔn)(特征量)，也能夠判定最佳圖像。(第3實(shí)施方式)接著，針對(duì)第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置是將根據(jù)彩色血流成像圖(CFM)取得了超聲波圖像時(shí)所得到的血流區(qū)域的面積作為特征量，對(duì)最佳圖像進(jìn)行判定的裝置。圖11表不了超聲波掃描面M實(shí)質(zhì)上包含血管中心軸時(shí)的一個(gè)例子。圖12表不了超聲波掃描面M實(shí)質(zhì)上不包含血管中心軸時(shí)的一個(gè)例子。將圖11、圖12進(jìn)行比較得知，超聲波掃描面M實(shí)質(zhì)上包含血管中心軸時(shí)的CFM圖像上的血流區(qū)域的面積一定比超聲波掃描面M實(shí)質(zhì)上不包含血管中心軸時(shí)的CFM圖像上的血流區(qū)域的面積大。因此，當(dāng)對(duì)象血管圖像是CFM圖像時(shí)，在已經(jīng)敘述的步驟S5中，以流速、功率的至少一方作為基準(zhǔn)來(lái)提取包含血流信號(hào)的區(qū)域。在接下來(lái)的步驟S6中，通過(guò)判定該提取出的區(qū)域的面積為最大的圖像，能夠判定最佳圖像。在圖13中，示出了描繪出同一時(shí)相的每個(gè)對(duì)象血管圖像的面積的特征曲線的一個(gè)例子。根據(jù)以上所述的方法，不管操作者有無(wú)經(jīng)驗(yàn)，都能夠根據(jù)客觀的指標(biāo)，總是使用最佳的圖像來(lái)進(jìn)行IMT測(cè)量。雖然說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子而提示的，并不意圖限定本發(fā)明的范圍 。這些實(shí)施方式能夠以其他的各種方式進(jìn)行實(shí)施，在不脫離發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種的省略、置換、變更。這些實(shí)施方式或其變形與包含于發(fā)明的范圍或要旨中一樣，包含于權(quán)利要求書(shū)記載的發(fā)明及其等同的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特征在于，具備: 數(shù)據(jù)取得單元，利用超聲波對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面反復(fù)進(jìn)行掃描，取得多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)； 圖像生成單元，使用上述多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成多個(gè)超聲波圖像； 計(jì)算單元，計(jì)算用于對(duì)上述各超聲波圖像上的相對(duì)于上述對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與上述二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量； 判定單元，根據(jù)上述特征量，從上述多個(gè)超聲波圖像中判定最佳圖像；以及 測(cè)量單元，使用上述最佳圖像，測(cè)量上述對(duì)象血管的中膜厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述數(shù)據(jù)取得單元通過(guò)與周期性變化的生物體信號(hào)同步地進(jìn)行上述掃描，來(lái)與上述生物體信號(hào)的時(shí)相建立對(duì)應(yīng)地取得上述多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)， 上述圖像生成單元生成與上述生物體信號(hào)的時(shí)相建立了對(duì)應(yīng)的上述多個(gè)超聲波圖像，上述計(jì)算單元從上述多個(gè)超聲波圖像中選擇與規(guī)定時(shí)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)超聲波圖像，計(jì)算針對(duì)該被選擇的上述各 超聲波圖像的上述特征量， 上述判定單元從上述被選擇的多個(gè)超聲波圖像中判定上述最佳圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述生物體信號(hào)是ECG信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述計(jì)算單元根據(jù)上述各超聲波圖像的像素值或者像素值變化率來(lái)提取被測(cè)量區(qū)域，并使用上述被測(cè)量區(qū)域來(lái)計(jì)算上述特征量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述計(jì)算單元計(jì)算上述被測(cè)量區(qū)域的至少兩處的寬度方向?qū)挾?，作為上述特征量?br>
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 當(dāng)上述各超聲波圖像是彩色血流成像圖像時(shí)，上述計(jì)算單元提取出包含血流信號(hào)的區(qū)域作為被測(cè)量區(qū)域，并且計(jì)算該被測(cè)量區(qū)域的面積作為上述特征量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述判定單元按上述被選擇的每個(gè)超聲波圖像生成對(duì)相對(duì)于上述對(duì)象血管的長(zhǎng)度方向的上述特征量的變化進(jìn)行表示的曲線圖， 并根據(jù)上述生成的多個(gè)上述曲線圖來(lái)判定上述最佳圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述判定單元將對(duì)上述被選擇的各超聲波圖像上的上述對(duì)象血管的斷面進(jìn)行橢圓擬合而得到的橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)和橢圓短軸長(zhǎng)作為上述特征量，從上述被選擇的多個(gè)超聲波圖像中判定上述最佳圖像。
9.一種醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于，具備: 圖像生成單元，使用對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)血管數(shù)據(jù)，生成多個(gè)血管圖像； 計(jì)算單元，計(jì)算用于對(duì)上述各血管圖像上的相對(duì)于上述對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與上述二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量； 判定單元，根據(jù)上述特征量，從上述多個(gè)血管圖像中判定最佳圖像；以及測(cè)量單元，使用上述最佳圖像，測(cè)量上述對(duì)象血管的中膜厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 上述多個(gè)血管數(shù)據(jù)是與周期性變化的生物體信號(hào)同步地被進(jìn)行攝像而得到的數(shù)據(jù)，與上述生物體信號(hào)的時(shí)相建立對(duì)應(yīng)， 上述圖像生成單元生成與上述生物體信號(hào)的時(shí)相建立了對(duì)應(yīng)的上述多個(gè)血管圖像，上述計(jì)算單元從上述多個(gè)血管圖像中選擇與規(guī)定時(shí)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)血管圖像，計(jì)算針對(duì)該被選擇的上述各血管圖像的上述特征量， 上述判定單元從上述被選擇的多個(gè)血管圖像中判定上述最佳圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 上述生物體信號(hào)是ECG信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 上述計(jì)算單元根據(jù)上述各血管圖像的像素值或者像素值變化率來(lái)提取被測(cè)量區(qū)域，使用上述被測(cè)量區(qū)域來(lái)計(jì)算上述特征量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 上述計(jì)算單元計(jì)算上述被測(cè)量區(qū)域的至少兩處的寬度方向?qū)挾?，作為上述特征量?br>
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 當(dāng)上述各血管圖像是血流圖像時(shí)，上述計(jì)算單元提取出包含血流信號(hào)的區(qū)域作為被測(cè)量區(qū)域，并且計(jì)算該被測(cè) 量區(qū)域的面積作為上述特征量。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 上述判定單元按上述被選擇的每個(gè)血管圖像生成對(duì)相對(duì)于上述對(duì)象血管的長(zhǎng)度方向的上述特征量的變化進(jìn)行表示的曲線圖， 并根據(jù)上述生成的多個(gè)上述曲線圖來(lái)判定上述最佳圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的醫(yī)用圖像診斷裝置，其特征在于， 上述判定單元將對(duì)上述被選擇的各血管圖像上的上述對(duì)象血管的斷面進(jìn)行橢圓擬合而得到的橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)和橢圓短軸長(zhǎng)作為上述特征量，從上述被選擇的多個(gè)血管圖像中判定上述最佳圖像。
17.一種醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于，具備下述步驟: 使用對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)血管數(shù)據(jù)，生成多個(gè)血管圖像， 計(jì)算用于對(duì)上述各血管圖像上的相對(duì)于上述對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與上述二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量， 根據(jù)上述特征量，從上述多個(gè)血管圖像中判定最佳圖像，以及 使用上述最佳圖像來(lái)測(cè)量上述對(duì)象血管的中膜厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及在對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域分割時(shí)，通過(guò)觀察導(dǎo)向所使用的二維圖像，能夠總是得到所期待的分割結(jié)果的超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像診斷裝置以及醫(yī)用圖像處理方法。一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置具備數(shù)據(jù)取得單元，利用超聲波對(duì)包含對(duì)象血管的二維斷面反復(fù)進(jìn)行掃描，取得多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)；圖像生成單元，使用多個(gè)超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成多個(gè)超聲波圖像；計(jì)算單元，計(jì)算用于對(duì)各超聲波圖像上的相對(duì)于對(duì)象血管的行進(jìn)方向的中心軸與二維斷面的偏移進(jìn)行判定的特征量；判定單元，根據(jù)特征量，從多個(gè)超聲波圖像中判定最佳圖像；測(cè)量單元，使用最佳圖像來(lái)測(cè)量對(duì)象血管的中膜厚度。
文檔編號(hào)A61B8/00GK103169500SQ20121057474
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者姚淙, 神山直久, 浜田賢治, 米山直樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社