JP2004202131A

JP2004202131A - Ultrasonograph

Info

Publication number: JP2004202131A
Application number: JP2002377966A
Authority: JP
Inventors: Masaru Murashita; 賢村下
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP4071101B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set the partial region of target tissue within a three-dimensional space. <P>SOLUTION: In an ROI forming part, two side surfaces of which the vertical angles are together θ1 are opposed to each other and two side surfaces of which the vertical angles are together θ2 are opposed to each other to form a quadrangular pyramid-shaped ROI 62. The angles θ1 and θ2 are set by a user. Further, the apex of the quadrangular pyramid-shaped ROI 62 coincides with the center-of-gravity point of the cardiac ventricle outputted from a center-of-gravity/reference axis setting means. The position of the bottom side of the quadrangular pyramid-shaped ROI 62, that is, the position on the surface of an ellipsoid ROI 64 is set by the user. That is, the quadrangular pyramid-shaped ROI 62 can be set at an arbitrary position in the ellipsoid ROI 64 by the user. By this constitution, the partial region of target tissue can be set within the three-dimensional space by this ultrasonograph. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に関心領域を設定できる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
診断対象組織の注目部分に関心領域を設定して、関心領域内のエコーデータに基づいて各種診断を行う超音波診断装置が存在する。例えば、心臓の断層画像に基づいて心腔部分の面積評価を行う際、注目する心腔部分に部分的な関心領域を設定してその関心領域内において面積演算を行うことで、所望の部位で精度の高い面積評価が可能になる（例えば、特許文献１参照）。このような超音波診断装置は、動きの鈍い心筋梗塞部位を特定するなどの診断に適している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１０２８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
技術の進歩に伴い、三次元空間内において立体的な超音波画像を形成する三次元超音波診断装置が現実のものとなっている。三次元超音波診断装置においても、対象組織の注目部分に対して部分的な関心領域を設定する機能は有用である。例えば、心臓を含む三次元超音波画像に対して、心臓内の注目部分を指定する三次元の関心領域を設定してその関心領域内において注目部分の体積演算を行うことができれば、所望の部位で精度の高い疾患評価が可能になる。
【０００５】
そこで、本発明は、三次元空間内において対象組織の部分領域を設定することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、対象組織を含む三次元空間に対して超音波を送受波して複数のボクセルデータから成るボリュームデータを形成するボリュームデータ形成手段と、前記対象組織の診断部分を囲む三次元の部分関心領域であって、前記対象組織の内部特定点から前記対象組織の外側へ三次元的に広がった形状である部分関心領域を少なくとも一つ設定する部分関心領域設定手段と、を有するものとする。
【０００７】
上記構成において、部分関心領域の形状は、内部特定点を頂点とする立体形状、あるいは、その立体形状内の任意部分形状などである。
【０００８】
上記構成によれば、三次元空間内において対象組織の部分領域を設定することが可能になる。
【０００９】
望ましくは、前記ボリュームデータに基づいて、前記対象組織の重心点の位置を演算する重心点演算部をさらに有し、前記対象組織の内部特定点は、前記演算された重心点とする。
【００１０】
望ましくは、前記各部分関心領域は、前記対象組織の重心点を頂点とする立体錐形状領域とする。上記構成において、立体錐形状としては、円錐形状、三角錐形状、四角錐形状あるいはその他の多角錐形状などが挙げられる。
【００１１】
望ましくは、前記立体錐形状領域は、前記対象組織全体を囲む三次元関心領域表面上の任意部分面を底面とする立体錐形状領域とする。上記構成において底面はユーザ指示に基づいて設定されてもよい。上記構成によれば任意形状の底面を有する立体錐形状領域を設定できる。
【００１２】
望ましくは、前記立体錐形状領域は、頂角の角度が共にθ１の二側面が対向し、且つ、頂角の角度が共にθ２の二側面が対向して形成される四角錐形状領域とする。
【００１３】
望ましくは、前記部分関心領域設定手段は、ユーザが入力するパラメータに基づいて前記四角錐形状領域の位置、θ１およびθ２を設定するものとする。
【００１４】
上記構成によれば、ユーザは四角錐形状領域の位置、θ１およびθ２を表すパラメータを入力することで、三次元空間内において対象組織の部分領域を容易に設定することが可能になる。
【００１５】
望ましくは、前記ボリュームデータに基づいて、前記対象組織の特定部位を抽出して前記重心点および前記抽出した特定部位を通る基準線を設定する基準線設定部をさらに有し、前記部分関心領域設定手段は、前記基準線に基づいて前記各部分関心領域を所定の位置に配置するものとする。
【００１６】
上記構成によれば、対象組織の特定部位に基づいて基準線が設定されているため、対象組織の構造を反映した部分関心領域の配置が可能になる。
【００１７】
望ましくは、前記部分関心領域設定手段は、前記対象組織を略等分する複数の前記部分関心領域を設定するものとする。
【００１８】
上記構成によれば、部分関心領域は対象組織を略等分しているため、例えば、複数の部分関心領域の各々に囲まれた複数の診断部位相互間における比較評価に適している。
【００１９】
望ましくは、前記ボリュームデータおよび前記各部分関心領域に基づいて、前記各部分関心領域内における前記対象組織の診断部分に関する所定演算を実行する演算部をさらに有するものとする。
【００２０】
上記構成において、所定演算としては、例えば、診断部位の体積や体積変化率などが挙げられる。また、対象組織が心臓の場合には、所定演算として駆出率や駆出率変化率なども好適である。
【００２１】
上記構成によれば、所定演算の対象が診断部分であるため、対象組織全体を演算対象とする場合に比べて、演算対象の異常結果がより顕著に表れる。また、演算結果に基づく異常部分の特定が容易になる。
【００２２】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、心臓左室を含む三次元空間に対して超音波を送受波して複数のボクセルデータから成るボリュームデータを形成するボリュームデータ形成手段と、前記ボリュームデータに基づいて、前記心臓左室の重心点の位置を演算する重心点演算部と、前記心臓左室の診断部分を囲む複数の部分関心領域を設定する部分関心領域設定手段であって、前記重心点を頂点とする四角錐形状の部分関心領域を少なくとも一つ設定する部分関心領域設定手段と、前記ボリュームデータに基づいて、前記各部分関心領域内における前記心臓左室の心腔部分の体積を演算する体積演算部と、を有するものとする。
【００２３】
上記構成によれば、心臓左室の収縮拡張運動に伴う心筋の移動方向は主に重心点に向かう方向であるため、重心点を頂点とする四角錐形状は収縮拡張運動に伴う心腔部分の体積値変化を評価するのに好適である。
【００２４】
望ましくは、前記ボリュームデータに基づいて、前記心臓左室の弁輪部を抽出して前記重心点および前記弁輪部を通る基準線を設定する基準線設定部をさらに有し、前記部分関心領域設定手段は、前記基準線に基づいて前記心臓左室を略等分する複数の前記部分関心領域を所定の位置に配置するものとする。
【００２５】
上記構成において、心臓左室の等分数は、例えば６等分や８等分など、診断に応じて必要な等分数に設定される。
【００２６】
上記構成によれば、複数の部分関心領域によって心臓左室を等分する場合に、重心点および弁輪部を通る直線を基準線として、心臓左室の構造を反映した部分関心領域の配置が可能になる。
【００２７】
望ましくは、前記基準線設定部は、前記弁輪部のエコー値が周囲の部位のエコー値よりも大きいことを利用して前記弁輪部を抽出するものとする。
【００２８】
（３）上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、心臓左室を含む三次元空間に対して超音波を送受波して複数のボクセルデータから成るボリュームデータを各時相ごとに形成するボリュームデータ形成手段と、前記各時相ごとのボリュームデータに基づいて、前記心臓左室の重心点の位置を各時相ごとに演算する重心点演算部と、前記各時相ごとのボリュームデータに基づいて、前記心臓左室の弁輪部を各時相ごとに抽出して、前記重心点および前記弁輪部を通る基準線を各時相ごとに設定する基準線設定部と、前記各時相ごとに演算された重心点の位置および前記各時相ごとに設定された基準線に基づいて、時相間における前記心臓左室の全体的な移動量を演算する移動量演算手段と、前記演算された移動量を補正しつつ各時相ごとのボリュームデータを再構成する移動量補正手段と、前記再構成されたボリュームデータにおいて、心臓左室の診断部分を囲む複数の部分関心領域を設定する部分関心領域設定手段であって、前記各時相ごとの重心点を頂点とする四角錐形状の部分関心領域を少なくとも一つ設定する部分関心領域設定手段と、を有するものとする。
【００２９】
上記構成において、心臓左室の全体的な移動量とは血液循環に直接関係のない運動に伴う移動量である。心臓左室は、収縮拡張運動やねじれ運動といった血液循環のための運動と、肺などの運動に伴い身体に対して並進運動や回転運動を行っている。
【００３０】
上記構成によれば、心臓左室の全体的な移動量を補正して、望ましくは完全にキャンセルして左室の循環機能評価が可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００３３】
送受信部１２は、プローブ１０を介して対象組織、例えば心臓左室を含む空間内に超音波を送受波することで各時相ごとのボリュームデータを取得して、三次元データメモリ（３Ｄデータメモリ）１４へ出力する。各時相ごとに得られたボリュームデータは、座標変換部１６において表示座標系に変換された後、各時相ごとに二値化処理部２０および表示画像形成部７４に出力される。
【００３４】
二値化処理部２０は、座標変換部１６から出力されるボリュームデータに基づいて、各時相ごとに対象組織のボリュームデータを抽出する。ボリュームデータは複数のボクセルデータが規則的に配列されたものである。二値化処理部２０は、ボクセルデータに対して二値化処理を施すことで、ボリュームデータを構成する複数のボクセルを、対象組織に対応するボクセル（対象組織ボクセル）と対象組織以外の部位に対応するボクセル（非対象組織ボクセル）とに分別した二値化画像を生成する。
【００３５】
重心・基準軸設定手段２２は、対象組織の特定部分領域を設定する際の基準となる、対処組織に関する重心および基準軸を設定する。ここで、図２を利用して重心・基準軸設定手段２２について説明する。
【００３６】
図２は、重心・基準軸設定手段の内部構成を示すブロック図である。左室腔用ＲＯＩ（関心領域）発生器３０は、対象組織である心臓左室の心腔部を取り囲む左室腔用ＲＯＩの座標を発生する。左室腔用ＲＯＩは、例えば楕円体形状であり、ユーザは超音波画像を見ながら楕円体の長軸や短軸の長さ、中心点の位置、楕円体の傾きなどの左室腔用ＲＯＩパラメータを設定して、左室腔用ＲＯＩの中に左室腔の画像が収まるように設定。この際、ユーザは超音波画像を見ながら一心拍分の運動を観察した上で、全ての時相において左室腔用ＲＯＩが左室腔を取り囲むように、トラックボールなどを操作して左室腔用ＲＯＩパラメータを決定する。左室腔用ＲＯＩの設定はユーザによるマニュアル設定に限られるものではなく、左心室の動きに応じて、つまり左室腔の形状変化に応じて装置設定されるものでもよい。
【００３７】
左室腔用ゲート回路３２は、左室腔用ＲＯＩ内のボクセルデータのみを通過させる回路である。つまり、左室腔用ゲート回路３２の一方の入力端子には左室腔用ＲＯＩ発生器３０から出力される左室腔用ＲＯＩの座標が入力され、他方の入力端子に入力される二値化画像において左室腔用ＲＯＩ内に属する座標のボクセルデータのみを抽出し、左室腔抽出部３４に出力する。左室腔抽出部３４は、左室腔用ＲＯＩ内の二値化画像から左室腔画像を抽出する。心室重心演算部３６は、左室腔抽出部３４から出力される左室腔画像における重心点の座標を左室重心点として各時相ごとに算出する。算出された左室重心点の座標は基準軸設定部５０に出力される。
【００３８】
弁輪部ＲＯＩ（関心領域）発生器４０は、左室腔端に位置する弁輪部を取り囲む弁輪部ＲＯＩの座標を発生する。弁輪部ＲＯＩは、例えば楕円体形状であり、ユーザは超音波画像を見ながら楕円体の長軸や短軸の長さ、中心点の位置、楕円体の傾きなどの弁輪部用ＲＯＩパラメータを、弁輪部ＲＯＩの中に弁輪部の画像が収まるように設定する。この際、ユーザは超音波画像を見ながら一心拍分の運動を観察した上で、全ての時相において弁輪部ＲＯＩが弁輪部を取り囲むように、トラックボールなどを操作して弁輪部用ＲＯＩパラメータを決定する。ＲＯＩの設定はユーザによるマニュアル設定に限られるものではなく、弁輪部の動きに応じて装置設定されるものでもよい。
【００３９】
弁輪部ゲート回路４２は、弁輪部ＲＯＩ内のボクセルデータのみを通過させる回路である。つまり、弁輪部ゲート回路４２の一方の入力端子には弁輪部ＲＯＩ発生器４０から出力される弁輪部ＲＯＩの座標が入力され、他方の入力端子に入力される二値化画像において弁輪部ＲＯＩ内に属する座標のボクセルデータのみを抽出し、弁輪部抽出部４４に出力する。弁輪部抽出部４４は、弁輪部ＲＯＩ内の二値化画像から弁輪部画像を抽出する。弁輪部画像はその周囲の画像に比べてその輝度値が高いため、弁輪部に対応する輝度値と弁輪部以外の部位に対応する輝度値との間に閾値を設定して、この閾値に基づいて弁輪部に相当するボクセルデータを判定して弁輪部画像を抽出する。弁輪部重心演算部４６は、弁輪部抽出部４４から出力される弁輪部画像に対して弁輪部の重心点の座標を各時相ごとに算出する。算出された弁輪部重心点の座標は基準軸設定部５０に出力される。
【００４０】
基準軸設定部５０は、左室重心演算部３６から出力される左室重心点の座標、および、弁輪部重心演算部４６から出力される弁輪部重心点の座標に基づいて、左室重心点および弁輪部重心点を通る直線を演算してこれを基準軸として設定し、設定した基準軸および左室重心点の座標を出力する。以上のようにして、重心・基準軸設定手段２２は、左室重心点および基準軸をＲＯＩ生成部（図１の符号６０）に出力する。
【００４１】
ＲＯＩ生成部（図１の符号６０）は、重心・基準軸設定手段（図１の符号２２）が出力する左室重心点、基準軸およびユーザから入力されるＲＯＩ設定パラメータに基づいて、対象組織である心臓左室の部分領域を指定する三次元部分ＲＯＩ（関心領域）を生成する。
【００４２】
ここで、図３を利用してＲＯＩ生成部（図１の符号６０）の動作について説明する。なお、図１に記載した部分については図１の符号を付して説明する。図３は、ＲＯＩ生成部６０で生成される三次元部分ＲＯＩを示している。図３に示す三次元部分ＲＯＩは、予め設定されている対象組織全体を取り囲む楕円体ＲＯＩ６４の一部を切り出した四角錐形状ＲＯＩ６２であり、頂角の角度が共にθ１の二側面が対向し、且つ、頂角の角度が共にθ２の二側面が対向して形成される。つまり、図３において四角錐形状ＲＯＩ６２をＡ方向からみた側面（Ａ方向からのビュー）およびこの側面に対向する側面は頂角の角度が共にθ１であり、Ｂ方向からみた側面（Ｂ方向からのビュー）、すなわちＡ方向からみた側面に隣り合う二側面は頂角の角度が共にθ２である。そして、角度θ１, θ２はユーザによって設定される。また、四角錐形状ＲＯＩ６２の頂点は、重心・基準軸設定手段２２から出力される心室重心点に一致する。四角錐形状ＲＯＩ６２の底辺の位置、すなわち、楕円体ＲＯＩ６４表面上における位置はユーザにより設定される。つまり、ユーザは楕円体ＲＯＩ６４内の任意の位置に四角錐形状ＲＯＩ６２を設定することができる。四角錐形状ＲＯＩ６２はその頂点周り、図３におけるθ３方向に回転可能であってもよい。
【００４３】
さらに、四角錐形状ＲＯＩ６２を複数設定し、各四角錐形状ＲＯＩ６２の頂角の角度θ１, θ２を適当に設定することで、楕円体ＲＯＩ６４内を当分してもよい。例えば、重心・基準軸設定手段２２が出力する基準軸を基準として、楕円体ＲＯＩ６４内に６つの四角錐形状ＲＯＩ６２を設定して楕円体ＲＯＩ６４内を６等分してもよい。
【００４４】
このように、ＲＯＩ生成部６０は三次元部分ＲＯＩを生成するが、三次元部分ＲＯＩは四角錐形状に限定されるものではなく、三角錐形状、円錐形状あるいはその他の立方体形状など、様々な形状が考えられる。
【００４５】
図１に戻り、ＲＯＩ生成部６０で生成された三次元部分ＲＯＩは、ＲＯＩゲート回路７０に出力されＲＯＩゲート回路７０において三次元部分ＲＯＩ内の対象組織画像が抽出される。つまり、ボリュームメモリ７２には二値化処理部２０から出力される二値化画像（対象組織ボクセルと非対象組織ボクセルとに分別された画像）が各時相ごとに記録されており、ＲＯＩゲート回路７０はボリュームメモリ７２から各時相ごとに出力される二値化画像、および、ＲＯＩ生成部６０から出力される三次元部分ＲＯＩに基づいて、三次元部分ＲＯＩ内の対象組織ボクセルデータのみを通過させ、設定領域表示処理部７２および体積演算部８０に出力する。
【００４６】
設定領域表示処理部７２は、三次元部分ＲＯＩ内の二値化画像に対して、三次元超音波画像内における三次元部分ＲＯＩの位置を明示するための表示処理を施す。表示処理としては様々な手法が可能である。例えば、三次元部分ＲＯＩが四角錐形状の場合には側面の陵（４本）と底辺の外縁を明示する、あるいは、三次元部分ＲＯＩ内の対象組織に色付け処理を施すなどである。何れかの手法により、表示処理を施された三次元部分ＲＯＩ内の二値化画像は表示画像形成部７４に出力され、座標変換部１６から出力されるボリュームデータ（三次元超音波画像）と合成される。表示画像形成部７４は、合成した三次元超音波画像に対して表示画像処理を施して二次元表示画像を形成する。
【００４７】
表示画像形成部７４が施す表示画像処理としては、例えばボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算を行うことで対象組織である左室内部を透過表示した二次元表示画像の形成が挙げられる。ボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算は、例えば特開平１０−３３５３８号公報に示される手法が好適である。上記公報記載の手法は次の通りである。三次元空間に対して複数のレイ（例えば超音波ビームに一致）が設定される。各レイ毎にエコー値が順番に参照され、各エコー値毎にレンダリング演算が逐次的に実行される。これと並行して各オパシティ（不透明度）の積算が行われ、この値が１以上になった場合に当該レイについてのレンダリング演算を終了する。この時点でのレンダリング演算結果が当該レイに対応する二次元表示画素値として決定される。各レイ毎に画素値を決定することでその集合として左室内部を透過表示した二次元表示画像が形成され、ディスプレイ７６に表示される。
【００４８】
ＲＯＩゲート回路７０から出力される三次元部分ＲＯＩ内の二値化画像は体積演算部８０にも出力される。体積演算部８０は、三次元部分ＲＯＩ内の二値化画像に基づいて、三次元部分ＲＯＩ内の対象組織ボクセル数をカウントすることで三次元部分ＲＯＩ内の対象組織の体積値を演算する。体積の演算は各時相ごとに実施される。
【００４９】
基準体積判定部８２は、体積演算部８０から出力される各時相ごとの体積値から、特定時相における体積値を基準体積値として抽出する。対象組織が心臓左室の場合、基準体積判定部８２には心電波形が入力され、拡張末期時点に発生するＲ波に基づいて拡張末期時点の体積を基準体積値として抽出する。
【００５０】
駆出率（ＥＦ）演算部８４は、体積演算部８０から出力される各時相ごとの体積値と基準体積判定部８２が抽出した基準体積値との比較に基づいて駆出率（ＥＦ）を演算する。基準体積値（拡張末期時点の心腔体積値）をＥＤＶ、時相ｉにおける体積値（心腔体積値）をＶ（ｉ）とすると、ある時相ｉにおける駆出率ＥＦ（ｉ）は次式で算出される。
【数１】
ＥＦ（ｉ）＝[ＥＤＶ−Ｖ（ｉ）]／ＥＤＶ×１００（パーセント）
駆出率演算部８４で演算された各時相ごとの駆出率ＥＦ（ｉ）はグラフ形成部８６に出力される。
【００５１】
ここで、図４および図５を利用してグラフ形成部（図１の符号８６）において生成されるグラフについて説明する。なお、図１に記載した部分については図１の符号を付して説明する。
【００５２】
図４は、グラフ形成部８６で形成されるＥＦのグラフ表示を示す図である。図４は横軸に時刻を縦軸にＥＦ値を表示したものであり、ＲＯＩ生成部６０において三次元部分ＲＯＩを同時に４箇所設定し、設定した４箇所の三次元部分ＲＯＩ内におけるＥＦを同時に表示したものである。このように、ユーザは三次元部分ＲＯＩを所望の位置に所望の個数設定して、複数の三次元部分ＲＯＩ内部における対象組織のＥＦ値の様子を同時に評価することができる。さらに、図４では心電図波形が併記されており、ユーザは心拍中のどのタイミングにおけるＥＦ値なのかを知ることができる。
【００５３】
図５は、グラフ形成部８６で形成される体積値のグラフ表示を示す図である。グラフ形成部８６には体積演算部８０から各時相ごとの対象組織の体積値が入力されており、横軸を時刻として各時刻における体積値をプロットして、図５に示すグラフを形成する。なお、図５は、ＲＯＩ生成部６０において三次元部分ＲＯＩを同時に４箇所設定し、設定した４箇所の三次元部分ＲＯＩ内における体積値を時相ごとに演算した結果を示している。このように、ユーザは三次元部分ＲＯＩを所望の位置に所望の個数設定して、複数の三次元部分ＲＯＩ内部における対象組織の体積値の様子を同時に評価することができる。さらに、図５では心電図波形が併記されている。グラフ形成部８６で形成されたグラフは、表示画像形成部７４を経由してディスプレイ７６に表示され、ユーザは心拍中のどのタイミングにおける体積値なのかを知ることができる。なお、グラフ形成部８６は、駆出率（ＥＦ）や体積値に基づいて、ＥＦ変化率や体積値変化率のグラフを形成してもよい。
【００５４】
図１に示した実施形態において、座標変換部１６の直後に並進回転移動キャンセル処理部が挿入されるとさらに好適である。
【００５５】
図６は、並進回転移動キャンセル処理部８７の内部構成を示すブロック図である。並進回転移動キャンセル処理部８７には座標変換部１６から出力されるボリュームデータが入力され、心室抽出部８８において、対象組織に対応するボクセル（対象組織ボクセル）と対象組織以外の部位に対応するボクセル（非対象組織ボクセル）とに分別された二値化画像が形成される。
【００５６】
心室用ＲＯＩ（関心領域）発生器９０は、対象組織である心臓心室の外縁を成すＲＯＩの座標を発生する。心室用ＲＯＩは、例えば楕円体形状であり、ユーザは超音波画像を見ながら楕円体の長軸や短軸の長さ、中心点の位置、楕円体の傾きなどの初期値を、ＲＯＩの中に心室の画像が収まるように設定する。この際、ユーザは超音波画像を見ながら一心拍分の運動を観察した上で、全ての時相においてＲＯＩが心臓左室を含むように、トラックボールなどを操作して初期値を決定する。ＲＯＩの設定はユーザによるマニュアル設定に限られるものではなく、心室の動きに応じて装置設定されるものでもよい。
【００５７】
心室用ゲート回路９２は、心室用ＲＯＩ内のボクセルデータのみを通過させる回路である。つまり、心室用ゲート回路９２の一方の入力端子には心室用ＲＯＩ発生器９０から出力されるＲＯＩの座標が入力され、他方の入力端子に入力される二値化画像において心室用ＲＯＩ内に属する座標のボクセルデータのみを抽出し、心腔抽出部９４に出力する。心腔抽出部９４は、ＲＯＩ内の二値化画像から心室内部の心腔画像を抽出する。心室重心演算部９６は、心腔抽出部９４から出力される心室内部画像における重心点の座標を各時相毎に算出する。算出された心室重心点の座標は読み出しアドレス発生器１１２および心室重心点メモリ９８に出力される。
【００５８】
弁輪部用ＲＯＩ（関心領域）発生器１００は、心室端に位置する弁輪部の外縁を成すＲＯＩの座標を発生する。弁輪部用ＲＯＩは、例えば楕円体形状であり、ユーザは超音波画像を見ながら楕円体の長軸や短軸の長さ、中心点の位置、楕円体の傾きなどの初期値を、ＲＯＩの中に弁輪部の画像が収まるように設定する。この際、ユーザは超音波画像を見ながら一心拍分の運動を観察した上で、全ての時相においてＲＯＩが弁輪部を含むように、トラックボールなどを操作して初期値を決定する。ＲＯＩの設定はユーザによるマニュアル設定に限られるものではなく、弁輪部の動きに応じて装置設定されるものでもよい。
【００５９】
弁輪部ゲート回路１０２は、弁輪部用ＲＯＩ内のボクセルデータのみを通過させる回路である。つまり、弁輪部用ゲート回路１０２の一方の入力端子には弁輪部用ＲＯＩ発生器１００から出力されるＲＯＩの座標が入力され、他方の入力端子に入力される二値化画像において弁輪部用ＲＯＩ内に属する座標のボクセルデータのみを抽出し、弁輪部抽出部１０４に出力する。弁輪部抽出部１０４は、ＲＯＩ内の二値化画像から弁輪部画像を抽出する。弁輪部重心演算部１０６は、弁輪部抽出部１０４から出力される弁輪部画像に対して弁輪部の重心点の座標を各時相毎に算出する。算出された弁輪部重心点の座標は読み出しアドレス発生器１１２よび弁輪部重心点メモリ１０８に出力される。
【００６０】
心室重心点メモリ９８には心室の拡張末期時の心室重心点の座標が記憶される。拡張末期を知らせるトリガとしては心電波形のＲ波を利用する。つまり、拡張末期時に得られるＲ波をトリガとして、心室重心演算部９６から出力される心室重心点の座標を拡張末期時の心室重心点の座標として記憶しておく。同様にＲ波をトリガとして拡張末期時の弁輪部重心点の座標が、弁輪部重心演算部１０６から弁輪部重心点メモリ１０８に記憶される。
【００６１】
読み出しアドレス発生器１１２及びメモリ制御部１１４は、各時相のボリューム間における心室の並進移動量及び回転移動量をキャンセルした超音波画像を形成すべく、ボリュームメモリ１１６からボクセルデータを読み出す。つまり、読み出しアドレス発生器１１２は、心室重心点メモリ９８から拡張末期時の心室重心点の座標を取得し、また、弁輪部重心点メモリ１０８から拡張末期時の弁輪部重心点の座標を取得する。さらに、心室重心演算部９６から現ボリュームにおける心室重心点の座標を取得し、また、弁輪部重心演算部１０６から現ボリュームにおける弁輪部重心点の座標を取得する。
【００６２】
読み出しアドレス発生器１１２は、現ボリュームの心室重心点が拡張末期時の心室重心点に重なるように、かつ、現ボリュームにおける心室重心点と弁輪部重心点を通る直線が、拡張末期時における心室重心点と弁輪部重心点を通る直線に重なるような読み出しアドレスを演算する。
【００６３】
ボリュームメモリ１１６には座標変換部（図１の符号１６）から出力されたボクセルデータが原画像のアドレスのままボリューム毎にコピーされており、メモリ制御部１１４は、読み出しアドレス発生器１１２が算出した読み出しアドレスに従ってボリュームメモリ１１６からボクセルデータを読み出して、表示画像形成部（図１の符号７４）および二値化処理部（図１の符号２０）に出力する。この結果、ボリュームメモリ１１６から出力されるボクセルデータに基づいた超音波画像は、対象組織である心臓左室の身体全体に対する相対的な並進移動および回転移動がキャンセルされた超音波画像となる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る超音波診断装置により三次元空間内において対象組織の部分領域を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における重心・基準軸設定手段の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるＲＯＩ生成部で生成される三次元部分ＲＯＩを示す図である。
【図４】グラフ形成部で形成されるＥＦのグラフ表示を示す図である。
【図５】グラフ形成部で形成される体積値のグラフ表示を示す図である。
【図６】並進回転移動キャンセル処理部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２２重心・基準軸設定手段、３６左室重心演算部、４６弁輪部重心演算部、５０基準軸設定部、６０ＲＯＩ生成部、７２設定領域表示処理部、８０体積演算部、８２基準体積判定部、８４ＥＦ演算部、８６グラフ形成部、８７並進回転移動キャンセル処理部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that can set a region of interest.
[0002]
[Prior art]
There is an ultrasonic diagnostic apparatus that sets a region of interest in a target portion of a tissue to be diagnosed and performs various diagnoses based on echo data in the region of interest. For example, when evaluating the area of the heart chamber based on a tomographic image of the heart, a partial region of interest is set in the heart chamber of interest, and the area calculation is performed within the region of interest, so that a desired region can be calculated. A highly accurate area evaluation becomes possible (for example, see Patent Document 1). Such an ultrasonic diagnostic apparatus is suitable for a diagnosis such as identifying a myocardial infarction site where movement is slow.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-210287 A
[Problems to be solved by the invention]
With the advance of technology, a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus that forms a three-dimensional ultrasonic image in a three-dimensional space has become a reality. Even in the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus, a function of setting a partial region of interest with respect to a target portion of a target tissue is useful. For example, with respect to a three-dimensional ultrasound image including the heart, if a three-dimensional region of interest that specifies a part of interest in the heart can be set and the volume of the part of interest can be calculated in the region of interest, a desired part can be obtained. Thus, highly accurate disease evaluation becomes possible.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to set a partial region of a target tissue in a three-dimensional space.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention transmits and receives an ultrasonic wave to and from a three-dimensional space including a target tissue to form volume data including a plurality of voxel data. Data forming means, and a three-dimensional partial region of interest surrounding the diagnostic portion of the target tissue, the partial region of interest having a shape three-dimensionally extending from a specific point inside the target tissue to the outside of the target tissue. At least one partial region of interest setting means.
[0007]
In the above configuration, the shape of the partial region of interest is a three-dimensional shape having an inner specific point as a vertex, or an arbitrary partial shape within the three-dimensional shape.
[0008]
According to the above configuration, it is possible to set a partial region of the target tissue in the three-dimensional space.
[0009]
Preferably, the apparatus further includes a center-of-gravity point calculating unit that calculates the position of the center of gravity of the target tissue based on the volume data, and the specific point inside the target tissue is the calculated center of gravity.
[0010]
Preferably, each of the partial regions of interest is a three-dimensional cone-shaped region having a vertex at the center of gravity of the target tissue. In the above configuration, examples of the three-dimensional pyramid shape include a conical shape, a triangular pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, and other polygonal pyramid shapes.
[0011]
Preferably, the three-dimensional cone-shaped region is a three-dimensional cone-shaped region having an arbitrary partial surface on the surface of the three-dimensional region of interest surrounding the entire target tissue as a bottom surface. In the above configuration, the bottom surface may be set based on a user instruction. According to the above configuration, a three-dimensional cone-shaped region having a bottom surface of an arbitrary shape can be set.
[0012]
Preferably, the three-dimensional pyramid-shaped region is a quadrangular pyramid-shaped region formed so that two side surfaces having an apex angle of θ1 are opposite to each other and two side surfaces having an apex angle of θ2 are both opposite.
[0013]
Preferably, the partial region of interest setting means sets the position, θ1, and θ2 of the quadrangular pyramid-shaped region based on parameters input by a user.
[0014]
According to the above configuration, the user can easily set a partial region of the target tissue in the three-dimensional space by inputting parameters representing the position of the quadrangular pyramid-shaped region and θ1 and θ2.
[0015]
Preferably, based on the volume data, further comprising a reference line setting unit that extracts a specific portion of the target tissue and sets a reference line passing through the center of gravity and the extracted specific portion, the partial region of interest setting The means arranges each of the partial regions of interest at a predetermined position based on the reference line.
[0016]
According to the above configuration, since the reference line is set based on the specific part of the target tissue, it is possible to arrange the partial region of interest reflecting the structure of the target tissue.
[0017]
Preferably, the partial region of interest setting means sets the plurality of partial regions of interest that substantially divide the target tissue.
[0018]
According to the above configuration, since the partial region of interest substantially divides the target tissue, it is suitable, for example, for comparative evaluation between a plurality of diagnostic sites surrounded by each of the plurality of partial regions of interest.
[0019]
Preferably, the apparatus further includes a calculation unit that executes a predetermined calculation regarding a diagnosis portion of the target tissue in each of the partial regions of interest based on the volume data and each of the partial regions of interest.
[0020]
In the above configuration, the predetermined calculation includes, for example, the volume of the diagnostic site and the volume change rate. When the target tissue is the heart, the ejection ratio, the ejection ratio change rate, and the like are preferably used as the predetermined calculation.
[0021]
According to the above configuration, since the target of the predetermined calculation is the diagnostic part, the abnormal result of the calculation target appears more remarkably than when the entire target tissue is set as the calculation target. Further, it becomes easy to specify an abnormal part based on the calculation result.
[0022]
(2) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention transmits and receives an ultrasonic wave to and from a three-dimensional space including the left ventricle of the heart to convert volume data including a plurality of voxel data. Volume data forming means for forming, a center-of-gravity point calculating unit for calculating the position of the center of gravity of the left ventricle based on the volume data, and a plurality of partial regions of interest surrounding the diagnostic part of the left ventricle are set. A partial region of interest setting means for setting at least one quadrangular pyramid-shaped partial region of interest having the barycentric point as a vertex; and, based on the volume data, A volume calculation unit for calculating the volume of the heart chamber portion of the left ventricle.
[0023]
According to the above configuration, the direction of movement of the myocardium accompanying the contraction-expansion movement of the left ventricle is mainly the direction toward the center of gravity, and therefore, the quadrangular pyramid shape having the vertex at the center of gravity is the shape of the heart chamber part associated with the contraction-expansion movement. It is suitable for evaluating a change in volume value.
[0024]
Preferably, the partial region of interest further includes a reference line setting unit that extracts a valve annulus of the left ventricle of the heart based on the volume data and sets a reference line passing through the center of gravity and the valve annulus. The setting means is to arrange a plurality of the partial regions of interest, which substantially divide the left ventricle of the heart based on the reference line, at predetermined positions.
[0025]
In the above configuration, the equal fraction of the left ventricle of the heart is set to a necessary equal number according to the diagnosis, such as 6 equal parts or 8 equal parts.
[0026]
According to the above configuration, when the left ventricle of the heart is equally divided by the plurality of partial regions of interest, the arrangement of the partial region of interest reflecting the structure of the left ventricle of the heart is determined by using a straight line passing through the center of gravity and the annulus as a reference line. Will be possible.
[0027]
Preferably, the reference line setting unit extracts the valve annulus portion by using the fact that the echo value of the valve annulus is greater than the echo value of a surrounding part.
[0028]
(3) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention transmits and receives an ultrasonic wave to and from a three-dimensional space including the left ventricle of the heart to generate volume data composed of a plurality of voxel data each time. Volume data forming means for forming each phase; a barycentric point calculating section for calculating the position of the barycentric point of the left ventricle for each time phase based on the volume data for each time phase; A reference line setting unit that extracts the valve annulus of the left ventricle for each time phase based on the volume data for each time phase, and sets a reference line passing through the center of gravity and the valve annulus for each time phase. And a movement amount calculation for calculating an overall movement amount of the left ventricle between the time phases based on the position of the center of gravity calculated for each time phase and the reference line set for each time phase. Means for correcting the calculated amount of movement. Moving amount correction means for reconstructing volume data for each time phase, and partial interest area setting means for setting a plurality of partial interest areas surrounding a diagnostic part of the left ventricle in the reconstructed volume data; And a region-of-interest setting means for setting at least one quadrangular pyramid-shaped region of interest having a vertex at the center of gravity of each time phase.
[0029]
In the above configuration, the overall movement amount of the left ventricle of the heart is a movement amount associated with exercise not directly related to blood circulation. The left ventricle of the heart performs a translational movement and a rotational movement with respect to the body along with movements for blood circulation such as a contraction-expansion movement and a torsion movement, and movements of a lung and the like.
[0030]
According to the above-described configuration, the circulatory function of the left ventricle can be evaluated by correcting the entire moving amount of the left ventricle of the heart and desirably completely canceling it.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the entire configuration.
[0033]
The transmitting and receiving unit 12 acquires volume data for each time phase by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a target tissue, for example, a space including the left ventricle of the heart via the probe 10, and obtains a three-dimensional data memory (3D data memory). ) 14 is output. The volume data obtained for each time phase is converted to a display coordinate system by the coordinate conversion unit 16, and then output to the binarization processing unit 20 and the display image forming unit 74 for each time phase.
[0034]
The binarization processing unit 20 extracts the volume data of the target tissue for each time phase based on the volume data output from the coordinate conversion unit 16. The volume data is data in which a plurality of voxel data are regularly arranged. The binarization processing unit 20 performs a binarization process on the voxel data to transfer a plurality of voxels constituting the volume data to a voxel corresponding to the target tissue (target voxel) and a part other than the target tissue. Generate a binarized image that is separated from the corresponding voxel (non-target tissue voxel).
[0035]
The center-of-gravity / reference axis setting means 22 sets a center of gravity and a reference axis related to the target tissue, which serve as references when setting a specific partial region of the target tissue. Here, the center of gravity / reference axis setting means 22 will be described with reference to FIG.
[0036]
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the center of gravity / reference axis setting means. The left ventricular ROI (region of interest) generator 30 generates coordinates of the left ventricular ROI surrounding the heart chamber of the left ventricle of the heart, which is the target tissue. The left ventricular ROI is, for example, an ellipsoidal shape, and the user views the ultrasound image while viewing the ultrasonic image to determine the length of the major axis and the minor axis of the ellipsoid, the position of the center point, the inclination of the ellipsoid, and the like. Set the parameters so that the image of the left ventricle fits in the ROI for the left ventricle. At this time, the user observes the motion for one heartbeat while watching the ultrasonic image, and operates the trackball or the like so that the ROI for the left ventricle surrounds the left ventricle in all phases. Determine the ROI parameters for the cavity. The setting of the ROI for the left ventricle is not limited to the manual setting by the user, but may be set according to the movement of the left ventricle, that is, the shape change of the left ventricle.
[0037]
The left ventricular cavity gate circuit 32 is a circuit that passes only voxel data in the left ventricular cavity ROI. That is, the coordinates of the left ventricular ROI output from the left ventricular ROI generator 30 are input to one input terminal of the left ventricular cavity gate circuit 32, and the binarization input to the other input terminal. In the image, only the voxel data of the coordinates belonging to the left ventricular cavity ROI is extracted and output to the left ventricle cavity extracting unit 34. The left ventricular cavity extracting unit 34 extracts a left ventricular cavity image from the binarized image in the left ventricular cavity ROI. The ventricle center-of-gravity calculating unit 36 calculates the coordinates of the center of gravity point in the left ventricular cavity image output from the left ventricle cavity extracting unit 34 as the left ventricular center point for each time phase. The calculated coordinates of the center of gravity of the left ventricle are output to the reference axis setting unit 50.
[0038]
The annulus ROI (region of interest) generator 40 generates the coordinates of the annulus ROI surrounding the annulus located at the left ventricular cavity end. The annulus ROI has, for example, an ellipsoidal shape, and the user views the ultrasonic image while observing the ultrasonic image, and measures the length of the major axis and the minor axis of the ellipsoid, the position of the center point, the inclination of the ellipsoid, and the like. Is set such that the image of the valve annulus fits within the valve annulus ROI. At this time, the user observes the exercise for one heartbeat while watching the ultrasonic image, and operates the trackball or the like so that the valve annulus ROI surrounds the valve annulus in all phases. Determine the ROI parameters for use. The setting of the ROI is not limited to the manual setting by the user, and may be set by the apparatus according to the movement of the valve annulus.
[0039]
The annulus gate circuit 42 is a circuit that passes only voxel data in the annulus ROI. That is, the coordinates of the valve annulus ROI output from the valve annulus ROI generator 40 are input to one input terminal of the valve annulus gate circuit 42, and the coordinates of the binary image input to the other input terminal. Only the voxel data of the coordinates belonging to the limbus ROI are extracted and output to the limbus extraction section 44. The annulus extraction unit 44 extracts an annulus image from the binarized image in the annulus ROI. Since the annulus image has a higher luminance value than the surrounding image, a threshold value is set between the luminance value corresponding to the annulus portion and the luminance value corresponding to a portion other than the annulus portion. Voxel data corresponding to the annulus is determined based on the threshold value to extract the annulus image. The annulus center-of-gravity calculation unit 46 calculates the coordinates of the center of gravity of the annulus for each time phase with respect to the annulus image output from the annulus extraction unit 44. The calculated coordinates of the center point of the valve annulus are output to the reference axis setting unit 50.
[0040]
The reference axis setting unit 50 determines the left ventricle based on the coordinates of the left ventricle center of gravity output from the left ventricle center of gravity calculation unit 36 and the coordinates of the valve annulus center of gravity output from the valve annulus center of gravity calculation unit 46. A straight line passing through the center of gravity and the annulus center of gravity is calculated and set as a reference axis, and the coordinates of the set reference axis and the left ventricular center of gravity are output. As described above, the center of gravity / reference axis setting unit 22 outputs the left ventricular center of gravity and the reference axis to the ROI generation unit (reference numeral 60 in FIG. 1).
[0041]
The ROI generation unit (reference numeral 60 in FIG. 1) generates the target tissue based on the center of gravity of the left ventricle, the reference axis, and the ROI setting parameter input from the user, which are output from the center of gravity / reference axis setting means (reference numeral 22 in FIG. 1). A three-dimensional partial ROI (region of interest) specifying a partial region of the left ventricle of the heart is generated.
[0042]
Here, the operation of the ROI generation unit (reference numeral 60 in FIG. 1) will be described with reference to FIG. The parts described in FIG. 1 will be described with the reference numerals in FIG. FIG. 3 shows a three-dimensional partial ROI generated by the ROI generation unit 60. The three-dimensional part ROI shown in FIG. 3 is a quadrangular pyramid-shaped ROI 62 obtained by cutting out a part of an ellipsoid ROI 64 that surrounds the entire target tissue that is set in advance. Further, the two side surfaces having the apex angle of θ2 are formed to face each other. That is, in FIG. 3, the side surface (view from the direction A) of the quadrangular pyramid-shaped ROI 62 in the direction A (view from the direction A) and the side surface facing the side surface both have the apex angle of θ1, and View), that is, the two side surfaces adjacent to the side surface viewed from the direction A both have an apex angle of θ2. The angles θ1 and θ2 are set by the user. The vertex of the quadrangular pyramid-shaped ROI 62 coincides with the center of gravity of the ventricle output from the center of gravity / reference axis setting means 22. The position of the base of the quadrangular pyramid-shaped ROI 62, that is, the position on the surface of the ellipsoid ROI 64 is set by the user. That is, the user can set the quadrangular pyramid-shaped ROI 62 at an arbitrary position in the ellipsoid ROI 64. The quadrangular pyramid-shaped ROI 62 may be rotatable around its vertex in the θ3 direction in FIG.
[0043]
Further, a plurality of quadrangular pyramid-shaped ROIs 62 may be set, and the apical angles θ1 and θ2 of the quadrangular pyramid-shaped ROIs 62 may be appropriately set so that the inside of the ellipsoidal ROI 64 is equally divided. For example, six quadrangular pyramid-shaped ROIs 62 may be set in the ellipsoid ROI 64 on the basis of the reference axis output from the center of gravity / reference axis setting means 22 to divide the ellipsoid ROI 64 into six equal parts.
[0044]
As described above, the ROI generation unit 60 generates the three-dimensional part ROI. However, the three-dimensional part ROI is not limited to the quadrangular pyramid shape, and may have various shapes such as a triangular pyramid shape, a conical shape, or another cubic shape. Can be considered.
[0045]
Returning to FIG. 1, the three-dimensional part ROI generated by the ROI generation part 60 is output to the ROI gate circuit 70, where the target tissue image in the three-dimensional part ROI is extracted. That is, in the volume memory 72, a binarized image (an image separated into a target tissue voxel and a non-target tissue voxel) output from the binarization processing unit 20 is recorded for each time phase, and the ROI gate The circuit 70 extracts only the target tissue voxel data in the three-dimensional part ROI based on the binarized image output for each time phase from the volume memory 72 and the three-dimensional part ROI output from the ROI generation unit 60. It is passed through and output to the setting area display processing section 72 and the volume calculation section 80.
[0046]
The setting area display processing unit 72 performs a display process on the binarized image in the three-dimensional part ROI to clearly indicate the position of the three-dimensional part ROI in the three-dimensional ultrasonic image. Various methods are possible for the display processing. For example, when the three-dimensional part ROI has a quadrangular pyramid shape, the ridges (four) of the side surfaces and the outer edge of the base are clearly specified, or the target tissue in the three-dimensional part ROI is colored. The binarized image in the three-dimensional portion ROI that has been subjected to the display processing by any of the methods is output to the display image forming unit 74, and the volume data (three-dimensional ultrasonic image) output from the coordinate conversion unit 16 and Synthesized. The display image forming unit 74 performs display image processing on the synthesized three-dimensional ultrasonic image to form a two-dimensional display image.
[0047]
Examples of the display image processing performed by the display image forming unit 74 include formation of a two-dimensional display image in which the inside of the left ventricle as the target tissue is transparently displayed by performing a rendering operation based on a volume rendering method. For the rendering operation based on the volume rendering method, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-33538 is suitable. The technique described in the above publication is as follows. A plurality of rays (e.g., coincident with an ultrasonic beam) are set for the three-dimensional space. The echo values are sequentially referred to for each ray, and the rendering operation is sequentially performed for each echo value. In parallel with this, integration of each opacity (opacity) is performed, and when this value becomes 1 or more, the rendering operation for the ray is terminated. The rendering operation result at this point is determined as a two-dimensional display pixel value corresponding to the ray. By determining the pixel value for each ray, a two-dimensional display image in which the interior of the left chamber is transparently displayed is formed as a set, and is displayed on the display 76.
[0048]
The binarized image in the three-dimensional portion ROI output from the ROI gate circuit 70 is also output to the volume calculation unit 80. The volume calculation unit 80 calculates the volume value of the target tissue in the three-dimensional part ROI by counting the number of voxels of the target tissue in the three-dimensional part ROI based on the binarized image in the three-dimensional part ROI. The calculation of the volume is performed for each time phase.
[0049]
The reference volume determination unit 82 extracts the volume value at the specific time phase as the reference volume value from the volume value for each time phase output from the volume calculation unit 80. When the target tissue is the left ventricle of the heart, an electrocardiographic waveform is input to the reference volume determination unit 82, and the volume at the end diastole is extracted as a reference volume value based on the R wave generated at the end diastole.
[0050]
The ejection rate (EF) calculation section 84 is based on a comparison between the volume value for each time phase output from the volume calculation section 80 and the reference volume value extracted by the reference volume determination section 82. Is calculated. Assuming that the reference volume value (heart chamber volume value at end diastole) is EDV and the volume value (heart chamber volume value) at time phase i is V (i), the ejection fraction EF (i) at certain time phase i is It is calculated by the formula.
(Equation 1)
EF (i) = [EDV−V (i)] / EDV × 100 (percent)
The ejection ratio EF (i) for each time phase calculated by the ejection ratio calculation unit 84 is output to the graph forming unit 86.
[0051]
Here, a graph generated by the graph forming unit (reference numeral 86 in FIG. 1) will be described with reference to FIGS. The parts described in FIG. 1 will be described with the reference numerals in FIG.
[0052]
FIG. 4 is a diagram showing a graph display of the EF formed by the graph forming unit 86. FIG. 4 shows the time on the horizontal axis and the EF value on the vertical axis. In the ROI generation unit 60, four three-dimensional portions ROI are set at the same time, and the EFs in the set four three-dimensional portions ROI are simultaneously displayed. It is displayed. In this way, the user can set the desired number of three-dimensional portions ROI at desired positions and simultaneously evaluate the state of the EF value of the target tissue inside the plurality of three-dimensional portions ROI. Further, in FIG. 4, an electrocardiogram waveform is also shown, so that the user can know at which timing during the heartbeat the EF value is.
[0053]
FIG. 5 is a diagram showing a graph display of the volume value formed by the graph forming unit 86. The volume value of the target tissue for each time phase is input from the volume calculation unit 80 to the graph forming unit 86, and the volume value at each time is plotted with the horizontal axis as time to form the graph shown in FIG. . FIG. 5 shows a result obtained by simultaneously setting four three-dimensional part ROIs in the ROI generating unit 60 and calculating the volume values in the set four three-dimensional part ROIs for each time phase. In this way, the user can set the desired number of three-dimensional portions ROI at desired positions and simultaneously evaluate the state of the volume value of the target tissue inside the plurality of three-dimensional portions ROI. Further, FIG. 5 also shows an electrocardiogram waveform. The graph formed by the graph forming unit 86 is displayed on the display 76 via the display image forming unit 74, so that the user can know at which timing during the heartbeat the volume value is. Note that the graph forming unit 86 may form a graph of the EF change rate or the volume value change rate based on the ejection ratio (EF) or the volume value.
[0054]
In the embodiment shown in FIG. 1, it is more preferable that a translation / rotation / movement canceling processing unit is inserted immediately after the coordinate conversion unit 16.
[0055]
FIG. 6 is a block diagram showing the internal configuration of the translational rotation movement canceling processing unit 87. Volume data output from the coordinate conversion unit 16 is input to the translational rotation movement cancellation processing unit 87, and the voxels corresponding to the target tissue (target voxels) and voxels corresponding to parts other than the target tissue are input to the ventricle extraction unit 88. (Non-target tissue voxels) are formed.
[0056]
The ventricle ROI (region of interest) generator 90 generates the coordinates of the ROI that forms the outer edge of the heart ventricle, which is the target tissue. The ventricle ROI has, for example, an ellipsoid shape, and the user sets initial values such as the length of the major axis and the minor axis of the ellipsoid, the position of the center point, and the inclination of the ellipsoid while viewing the ultrasound image in the ROI. Is set so that the image of the ventricle fits. At this time, the user observes the motion for one heartbeat while watching the ultrasonic image, and then operates the trackball or the like to determine the initial value so that the ROI includes the left ventricle in all phases. The setting of the ROI is not limited to the manual setting by the user, and may be set by the apparatus according to the movement of the ventricle.
[0057]
The ventricular gate circuit 92 is a circuit that passes only voxel data in the ventricular ROI. That is, the coordinates of the ROI output from the ventricular ROI generator 90 are input to one input terminal of the ventricular gate circuit 92, and belong to the ventricular ROI in the binarized image input to the other input terminal. Only the voxel data of the coordinates is extracted and output to the heart cavity extracting unit 94. The heart cavity extracting unit 94 extracts a heart chamber image inside the ventricle from the binarized image in the ROI. The ventricle center-of-gravity calculation unit 96 calculates the coordinates of the center of gravity in the intra-ventricular image output from the heart chamber extraction unit 94 for each time phase. The calculated coordinates of the ventricle centroid are output to the read address generator 112 and the ventricle centroid memory 98.
[0058]
The annulus ROI (region of interest) generator 100 generates the coordinates of the ROI that forms the outer edge of the annulus located at the end of the ventricle. The ROI for the annulus has, for example, an ellipsoidal shape, and the user sets initial values such as the length of the major axis and the minor axis of the ellipsoid, the position of the center point, and the inclination of the ellipsoid while viewing the ultrasound image. Is set so that the image of the valve annulus fits within. At this time, the user observes the exercise for one heartbeat while watching the ultrasonic image, and then operates the trackball or the like to determine the initial value so that the ROI includes the valve annulus in all phases. The setting of the ROI is not limited to the manual setting by the user, and may be set by the apparatus according to the movement of the valve annulus.
[0059]
The annulus gate circuit 102 is a circuit that passes only the voxel data in the annulus ROI. That is, the coordinates of the ROI output from the annulus ROI generator 100 are input to one input terminal of the annulus gate circuit 102, and the annulus in the binarized image input to the other input terminal. Only the voxel data of the coordinates belonging to the partial ROI is extracted and output to the annulus extracting unit 104. The annulus extraction unit 104 extracts an annulus image from the binarized image in the ROI. The annulus center-of-gravity calculation unit 106 calculates the coordinates of the center of gravity of the annulus for each time phase with respect to the annulus image output from the annulus extraction unit 104. The calculated coordinates of the annulus center of gravity are output to the read address generator 112 and the annulus center of gravity memory 108.
[0060]
The ventricle centroid memory 98 stores the coordinates of the ventricle centroid at the end of diastole of the ventricle. An R wave of an electrocardiographic waveform is used as a trigger to notify the end of diastole. That is, using the R wave obtained at the end of diastole as a trigger, the coordinates of the ventricular center of gravity output from the ventricle center of gravity calculation unit 96 are stored as the coordinates of the ventricular center of gravity at the end of diastole. Similarly, using the R-wave as a trigger, the coordinates of the valve annulus center of gravity at the end of diastole are stored in the valve annulus center of gravity memory 108 from the valve annulus center of gravity calculation unit 106.
[0061]
The read address generator 112 and the memory control unit 114 read voxel data from the volume memory 116 in order to form an ultrasonic image in which the amount of translational movement and the amount of rotational movement of the ventricle between the volumes in each phase are canceled. That is, the read address generator 112 obtains the coordinates of the ventricular center of gravity at the end diastole from the ventricular center of gravity memory 98, and obtains the coordinates of the end of diastolic valve annulus from the valve annulus memory 108. get. Further, the coordinates of the center of gravity of the ventricle in the current volume are obtained from the ventricle center-of-gravity calculation unit 96, and the coordinates of the center of gravity of the valve annulus in the current volume are obtained from the center of gravity of the annulus part 106.
[0062]
The read address generator 112 determines that a straight line passing through the ventricular center of gravity and the valve annulus center of gravity in the current volume is such that the ventricular center of gravity of the current volume overlaps the ventricular center of gravity at end diastole. A read address is calculated so as to overlap a straight line passing through the center of gravity point and the annulus center of gravity.
[0063]
The voxel data output from the coordinate conversion unit (reference numeral 16 in FIG. 1) is copied for each volume in the volume memory 116 without changing the address of the original image, and the memory control unit 114 calculates the read address generator 112. The voxel data is read from the volume memory 116 according to the read address and output to the display image forming unit (reference numeral 74 in FIG. 1) and the binarization processing unit (reference numeral 20 in FIG. 1). As a result, the ultrasound image based on the voxel data output from the volume memory 116 is an ultrasound image in which the relative translation and rotation relative to the whole body of the left heart of the heart, which is the target tissue, are canceled.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can set a partial region of a target tissue in a three-dimensional space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of a center of gravity / reference axis setting unit in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a three-dimensional partial ROI generated by an ROI generation unit in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a graph display of an EF formed by a graph forming unit.
FIG. 5 is a diagram showing a graphical representation of a volume value formed by a graph forming unit.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an internal configuration of a translational rotation movement canceling processing unit.
[Explanation of symbols]
22 center of gravity / reference axis setting means, 36 left ventricle center of gravity calculation section, 46 annulus center of gravity calculation section, 50 reference axis setting section, 60 ROI generation section, 72 setting area display processing section, 80 volume calculation section, 82 reference volume determination Unit, 84 EF calculation unit, 86 graph forming unit, 87 translation / rotation / movement cancel processing unit.

Claims

Volume data forming means for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including the target tissue to form volume data composed of a plurality of voxel data,
At least one partial region of interest, which is a three-dimensional partial region of interest surrounding the diagnostic portion of the target tissue and has a shape three-dimensionally spread from a specific point inside the target tissue to the outside of the target tissue, is set. Partial area of interest setting means;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
Based on the volume data, further comprising a center-of-gravity point calculating unit that calculates the position of the center of gravity of the target tissue,
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the specific point inside the target tissue is the calculated center of gravity.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein each of the partial regions of interest is a three-dimensional cone-shaped region having a vertex at a center of gravity of the target tissue.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3,
The ultrasound diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional cone-shaped region is a three-dimensional cone-shaped region having a bottom surface at an arbitrary partial surface on a three-dimensional region of interest surrounding the entire target tissue.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3,
The three-dimensional pyramid-shaped region is a quadrangular pyramid-shaped region formed so that two side surfaces having an apex angle of θ1 are opposed to each other, and two apex angles are both a θ2 surface. Ultrasonic diagnostic equipment.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region of interest setting means sets the position, θ1, and θ2 of the quadrangular pyramid-shaped region based on parameters input by a user.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3,
Based on the volume data, further comprising a reference line setting unit that sets a reference line passing through the center of gravity and the extracted specific part by extracting a specific part of the target tissue,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region of interest setting means arranges each of the partial regions of interest at predetermined positions based on the reference line.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region of interest setting means sets a plurality of partial regions of interest that substantially divide the target tissue.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 9,
An ultrasonic diagnostic apparatus, further comprising: a calculation unit configured to execute a predetermined calculation on a diagnostic portion of the target tissue in each of the partial regions of interest based on the volume data and each of the partial regions of interest.

Volume data forming means for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the three-dimensional space including the left ventricle to form volume data composed of a plurality of voxel data,
A center-of-gravity point calculating unit that calculates the position of the center of gravity of the left ventricle based on the volume data;
A partial region of interest setting means for setting a partial region of interest surrounding the diagnostic portion of the left ventricle of the heart, wherein the partial region of interest setting means sets at least one solid cone-shaped partial region of interest having the barycentric point as a vertex; ,
Based on the volume data, a volume calculation unit that calculates the volume of the heart chamber of the left ventricle in each of the partial regions of interest,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10,
Based on the volume data, further comprising a reference line setting unit that extracts a valve annulus of the left ventricle and sets a reference line passing through the center of gravity point and the valve annulus,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the partial region of interest setting means arranges a plurality of partial regions of interest that divide the left ventricle substantially equally based on the reference line at a predetermined position.

An ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 11,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reference line setting unit extracts the annulus part by utilizing that an echo value of the annulus part is larger than an echo value of a surrounding part.

Volume data forming means for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including the left ventricle and forming volume data composed of a plurality of voxel data for each time phase,
A center-of-gravity point calculation unit that calculates the position of the center of gravity of the left ventricle of the heart for each time phase, based on the volume data for each time phase;
Based on the volume data for each time phase, the valve annulus of the left ventricle of the heart is extracted for each time phase, and a reference line passing through the center of gravity and the valve annulus is set for each time phase. A reference line setting section,
Based on the position of the center of gravity calculated for each time phase and the reference line set for each time phase, based on a movement amount calculation means for calculating the overall movement amount of the left heart during the time phases; ,
Movement amount correction means for reconstructing volume data for each time phase while correcting the calculated movement amount,
In the reconstructed volume data, a partial region of interest setting means for setting a partial region of interest surrounding a diagnostic portion of the left ventricle, the partial region of interest having a three-dimensional pyramid shape having a vertex as a vertex at each time phase A partial region of interest setting means for setting at least one region,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: