JP7426086B2 - Ultrasonic blood flow region display device, method and program, ultrasonic image diagnostic device - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を利用して血流領域を画像化して表示するための装置、方法及びプログラム、並びに超音波画像診断装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus, method, and program for imaging and displaying a blood flow region using ultrasound, and an ultrasound image diagnostic apparatus.
従来、被検体内の様子を画像化するための簡便で安全性の高い診断装置として、超音波画像診断装置がよく知られている。超音波画像診断装置では、通常、超音波の送受信によって得た信号のBモード処理によって断層像を生成し、その断層像を表示装置に表示している。またこの種の装置では、超音波の送受信によって得た信号のドプラ解析によって血流画像を生成し、その血流画像を断層像に重畳して表示することが従来提案されている(例えば特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic image diagnostic apparatus is well known as a simple and highly safe diagnostic apparatus for imaging the inside of a subject. In an ultrasonic image diagnostic apparatus, a tomographic image is usually generated by B-mode processing of signals obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, and the tomographic image is displayed on a display device. In addition, in this type of device, it has been proposed in the past to generate a blood flow image by Doppler analysis of signals obtained by transmitting and receiving ultrasound waves, and to display the blood flow image superimposed on a tomographic image (for example, Patent Document 1).
そして、このようなドプラ法による血流イメージングによれば、対象となる部位や対象となる組織の血流分布を把握することができ、ひいては対象部位や対象組織の活性や退行状態を把握することが可能となる。そのため、この手法は受傷部位や悪性新生物の状態観察や治癒の経過観察のみならず、卵胞や黄体などの組織周辺の観察(例えば妊娠検査)にも有効と考えられている。 According to such blood flow imaging using the Doppler method, it is possible to understand the blood flow distribution of the target site or tissue, and by extension, the activation and degeneration state of the target site or tissue. becomes possible. Therefore, this method is considered to be effective not only for observing the state of injured areas and malignant neoplasms and observing the progress of healing, but also for observing tissues around tissues such as follicles and corpus luteum (for example, for pregnancy tests).
しかしながら、対象部位や対象組織の周辺の新生血管は、微小血管の集まり(血管網)であるため、太い血管に比べてそもそも血流量が少ない。ゆえに血流検出が難しく、血流分布を血流面積等によって定量的に評価することが困難であった。 However, new blood vessels around the target site or target tissue are a collection of microvessels (vascular network), and thus have a lower blood flow than larger blood vessels. Therefore, it has been difficult to detect blood flow, and it has been difficult to quantitatively evaluate blood flow distribution using blood flow area, etc.
なお、血流面積を求めたい場合、作業者は、表示装置の画面上の血管画像を目視確認し、自らが血流領域であると認識した範囲を手動でトレースすることにより血流領域を指定する作業を通常行っている。ところが、太い血管を指定する作業はさほど困難ではないが、細かい血管を含む血管網を指定する作業は極めて困難かつ煩雑なものとなる。 When determining the blood flow area, the worker visually checks the blood vessel image on the screen of the display device and manually traces the area that he or she recognizes as the blood flow area to specify the blood flow area. I usually do the work that I do. However, although the task of specifying large blood vessels is not so difficult, the task of specifying a vascular network including small blood vessels is extremely difficult and complicated.
つまり、血管画像を目視しても、血流がある部分とない部分との境界がどこにあるか解かり辛く、血管網を指定するのに適切な信号強度の閾値をどのレベルに設定すべきか自ら判断することが難しい。それゆえ、血管網全てをトレースして正確に指定することは殆ど不可能に近く、このことが微小血管の血流分布の定量的な評価を困難なものとしている一因となっていた。 In other words, even if you visually inspect a blood vessel image, it is difficult to tell where the boundary is between areas with blood flow and areas without blood flow, and it is difficult to determine at what level the appropriate signal intensity threshold should be set to specify the blood vessel network. Difficult to judge. Therefore, it is almost impossible to trace and accurately specify the entire vascular network, which is one reason why it is difficult to quantitatively evaluate the blood flow distribution of microvessels.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、血管網の血流領域であると作業者自らが認識した範囲を比較的簡単に指定することができ、血流分布の定量的な評価を行いやすくすることができる装置、方法及びプログラム、並びに超音波画像診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to enable the operator to relatively easily specify the range recognized as the blood flow area of the vascular network, and to improve the blood flow distribution. An object of the present invention is to provide a device, method, and program that can facilitate quantitative evaluation, and an ultrasonic image diagnostic device.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、被検体に対する超音波の送受信によって得た信号をBモード処理することにより、断層像のデータを生成するBモードデータ生成部と、前記信号をドプラ解析して得た血流情報を、連続的に色相が変化する表示色と前記信号の信号強度とを対応させたカラーインデックスに基づいて色情報に変換することにより、血流画像のデータを生成する血流マッピングデータ生成部と、前記断層像に前記血流画像を重畳した画像表示データを生成する画像処理部とを備える装置であって、血流領域と非血流領域との境界付近の前記信号強度を指定する信号強度指定手段と、指定された前記信号強度に対応する前記カラーインデックス上の前記表示色を、前記カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換する表示色置換手段とを備え、前記血流マッピングデータ生成部は、置換された前記特定の表示色により前記血流領域が包囲された状態の前記血流画像のデータを生成することを特徴とする超音波血流領域表示装置をその要旨とする。
In order to solve the above problem, the invention according to
従って、請求項1に記載の発明によると、血流領域と非血流領域との境界付近の信号強度に対応する箇所が、カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換される。そのため、血流画像において血流領域が視覚的にわかりやすい色の輪郭で包囲された態様で表示される。ゆえに、血流領域と非血流領域との境界が解かりやすくなり、血管網を指定するのに適切な信号強度の閾値をどのレベルに設定すべきか容易に判断することが可能となる。よって、血管網の血流領域であると作業者自らが認識した範囲を比較的簡単に指定することができ、血流分布の定量的な評価を行いやすくすることができる。
Therefore, according to the invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記信号強度指定手段によって指定される前記信号強度の値を調整する信号強度調整手段をさらに備えることをその要旨とする。
The gist of the invention according to
従って、請求項2に記載の発明によると、指定される信号強度の値を調整することができるため、閾値レベルをより適切に設定することが可能となり、ひいては血管網の血流領域をより簡単にかつ正確に指定することが可能となる。
Therefore, according to the invention recited in
請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記画像表示データは、前記血流画像と、指定された前記信号強度に対応する前記表示色を前記特定の表示色に置換した状態の前記カラーインデックスの画像とを前記断層像に重畳したものであることをその要旨とする。 According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect, the image display data includes the blood flow image and the display color corresponding to the designated signal intensity replaced with the specific display color. The gist thereof is that the tomographic image is obtained by superimposing the image of the color index of .
従って、請求項3に記載の発明によると、血流画像に加えて上記カラーインデックスの画像が断層像に重畳して表示される。その結果、置換された特定の表示色がカラーインデックスにおけるどの位置にあるのか(即ち指定された閾値レベルがどの程度であるのか)が、感覚的に解かりやすくなる。 Therefore, according to the third aspect of the invention, in addition to the blood flow image, the color index image is displayed superimposed on the tomographic image. As a result, it becomes easier to intuitively understand where the replaced specific display color is located in the color index (that is, what the specified threshold level is).
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項において、前記カラーインデックスにおいて連続的に変化する前記表示色は暖色系の色であり、前記特定の表示色は寒色系の色であることをその要旨とする。
In the invention according to claim 4, in any one of
請求項5に記載の発明は、被検体に対する超音波の送受信によって得た信号をBモード処理することにより、断層像のデータを生成するBモードデータ生成ステップと、前記信号をドプラ解析して得た血流情報に基づいて、血流マッピングデータを生成する血流マッピングデータ生成ステップと、血流領域と非血流領域との境界付近の信号強度を指定する信号強度指定ステップと、連続的に色相が変化する表示色と前記信号の前記信号強度とを対応させたカラーインデックス上において、指定された前記信号強度に対応する前記表示色を、前記カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換する表示色置換ステップと、前記カラーインデックスを参照して前記血流マッピングデータを色情報に変換することにより、置換された前記特定の表示色により前記血流領域が包囲された状態の血流画像のデータを生成するとともに、前記断層像に前記血流画像を重畳した画像表示データを生成する画像処理ステップとを含む超音波血流領域表示方法をその要旨とする。 The invention according to claim 5 includes a B-mode data generation step of generating tomographic image data by performing B-mode processing on signals obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject; and a B-mode data generation step of generating tomographic image data by performing Doppler analysis on the signals. a blood flow mapping data generation step of generating blood flow mapping data based on the blood flow information obtained; and a signal strength specification step of specifying the signal strength near the boundary between the blood flow region and the non-blood flow region. On a color index in which a display color whose hue changes corresponds to the signal strength of the signal, the display color corresponding to the designated signal strength is hue-wise compared to the surrounding display colors on the color index. a display color replacement step of replacing the blood flow with a specific non-continuous display color; and converting the blood flow mapping data into color information with reference to the color index; Abstract: An ultrasonic blood flow region display method including an image processing step of generating blood flow image data in a state in which the region is surrounded, and generating image display data in which the blood flow image is superimposed on the tomographic image. shall be.
請求項6に記載の発明は、プロセッサに、被検体に対する超音波の送受信によって得た信号をBモード処理することにより、断層像のデータを生成するBモードデータ生成ステップと、前記信号をドプラ解析して得た血流情報を、連続的に色相が変化する表示色と前記信号の信号強度とを対応させたカラーインデックスに基づいて色情報に変換することにより、血流画像のデータを生成する血流マッピングデータ生成ステップと、前記断層像に前記血流画像を重畳した画像表示データを生成する画像処理ステップと、血流領域と非血流領域との境界付近の前記信号強度が指定されたときに、その指定された前記信号強度に対応する前記カラーインデックス上の前記表示色を、前記カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換する表示色置換ステップとを実行させるための超音波血流領域表示プログラムをその要旨とする。 The invention according to claim 6 includes a B-mode data generation step of generating tomographic image data by subjecting the processor to B-mode processing of a signal obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from a subject, and performing Doppler analysis on the signal. Blood flow image data is generated by converting the obtained blood flow information into color information based on a color index that associates a display color whose hue changes continuously with the signal intensity of the signal. a blood flow mapping data generation step, an image processing step of generating image display data in which the blood flow image is superimposed on the tomographic image, and the signal intensity near the boundary between the blood flow region and the non-blood flow region is specified. sometimes, display color replacement for replacing the display color on the color index corresponding to the designated signal strength with a specific display color that is not continuous in hue with surrounding display colors on the color index; The gist of the present invention is an ultrasonic blood flow region display program for executing steps.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のプログラムを格納した記憶手段を備えた超音波画像診断装置をその要旨とする。 The gist of the invention set forth in claim 7 is an ultrasonic image diagnostic apparatus equipped with a storage means storing the program set forth in claim 6.
以上詳述したように、請求項1~7に記載の発明によると、血管網の血流領域であると作業者自らが認識した範囲を比較的簡単に指定することができ、血流分布の定量的な評価を行いやすくすることができる装置、方法及びプログラム、並びに超音波画像診断装置を提供することができる。
As described in detail above, according to the inventions recited in
以下、本発明の超音波血流領域表示装置を、血流領域表示及び血流面積算出機能を備えた超音波画像診断装置に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本実施形態の超音波画像診断装置11を示す正面図であり、図2は、その超音波画像診断装置11の電気的構成を示すブロック図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the ultrasonic blood flow region display device of the present invention applied to an ultrasonic image diagnostic apparatus having blood flow region display and blood flow area calculation functions will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing an ultrasonic image
図1及び図2に示されるように、この超音波画像診断装置11は、装置本体12と、その装置本体12に接続される超音波プローブ13とを備えている。超音波プローブ13は、信号ケーブル14と、信号ケーブル14の先端に接続されるプローブヘッド15と、信号ケーブル14の基端に設けられるプローブ側コネクタ16とを備えている。装置本体12には本体側コネクタ17が設けられ、その本体側コネクタ17には超音波プローブ13のプローブ側コネクタ16が着脱可能に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, this ultrasonic image
図2に示されるように、超音波プローブ13のプローブヘッド15は、扇状に配置された複数の超音波振動子を有している。超音波プローブ13の使用時には、プローブヘッド15を被検体19である生体組織に対して接触させ、この状態で超音波を送受信する。なお、超音波プローブ13の形式は特に限定されないが、本実施形態のものはコンベックス式電子走査を行うためのコンベックスプローブであり、例えば5MHzの超音波を扇状に発信する。
As shown in FIG. 2, the
装置本体12は、コントローラ21、パルス発生回路22、送信回路23、受信回路24、信号処理部25、メモリ26、記憶装置27、表示装置28、入力装置29等を備えている。
The device
コントローラ21は、周知の中央処理装置(CPU)を含んで構成されており、メモリ26を利用して所定の制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。なお、この制御プログラムのなかには、血流面積を算出するためのプログラム等が含まれる。
The
表示装置28は、例えば液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRTディスプレイ、投影式ディスプレイなどのカラーディスプレイであり、生体組織の断層像や血流画像を表示したり、各種設定の入力画面を表示したりするために用いられる。
The
入力装置29は、例えばキーボード、スイッチ類、各種のポインティング・デバイスなどによって構成されており、作業者からの指示の入力やパラメータの入力に用いられる。なお、ポインティング・デバイスの例としては、タッチパッド、タッチパネル、マウス、ペンタブレット、トラックボール、ジョイスティックなどを挙げることができる。
The
記憶装置27は、例えば磁気ディスク装置、光ディスク装置、半導体記憶装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記憶している。コントローラ21は、入力装置29による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置27からメモリ26へ転送し、それを逐次実行する。なお、コントローラ21が実行するプログラムは、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、CD、DVD、BD等の光ディスク、USBメモリ、フラッシュメモリ、SDカード等の半導体メモリなどの記憶媒体に記憶されたプログラムでもよいほか、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよい。このようなプログラムは、実行される前に記憶装置27にインストールされる。
The
パルス発生回路22は、コントローラ21からの制御信号に応答して動作し、所定周期のパルス信号を生成して出力する。
The
送信回路23は、超音波プローブ13における超音波振動子の素子数に対応した複数の遅延回路(図示略)を含んでいる。この送信回路23は、パルス発生回路22から出力されるパルス信号に基づき、各超音波振動子に応じて遅延させた駆動パルスを出力する。各駆動パルスの遅延時間は、超音波プローブ13から出力される超音波が所定の照射点で焦点を結ぶように設定されている。
The
受信回路24は、図示しない信号増幅回路、遅延回路、整相加算回路を含んで構成されている。この受信回路24では、超音波プローブ13における各超音波振動子が受信した各反射波信号(エコー信号)が増幅されるとともに、受信指向性を考慮した遅延時間が各反射波信号に付加された後、整相加算される。この加算によって、各超音波振動子の受信信号の位相差が調整される。
The receiving
本実施形態の信号処理部25は、位相合成部31、Bモードデータ生成部32、血流マッピングデータ生成部33、画像処理部34等を備えている。
The signal processing section 25 of this embodiment includes a
位相合成部31は、増幅された各反射波信号を入力し、受信指向性を考慮した遅延時間を各反射波信号に付加した後に整相加算する。この加算によって、各超音波振動子が受信した反射波信号の位相差が調整される。
The
Bモードデータ生成部32は、図示しない対数変換回路、包絡線検波回路、A/D変換回路などから構成されている。Bモードデータ生成部32は、位相差が調整された前記反射波信号に基づいて信号強度を輝度に変換する処理(即ちBモード処理)を行い、断層像を得るためのBモードデータを生成する。対数変換回路は反射波信号を対数変換し、包絡線検波回路は対数変換回路の出力信号の包絡線を検波する。また、A/D変換回路は、包絡線検波回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
The B-mode
画像処理部34は、Bモードデータ生成部32から出力される信号に基づいて所定の画像処理を行い、断層像(Bモード画像)の画像データを生成する。具体的には、画像処理部34は、反射波信号の振幅(信号強度)に応じた輝度の画像表示データを生成する。画像処理部34で生成された画像表示データは逐次メモリ26に記憶される。そして、そのメモリ26に記憶された1フレーム分の画像表示データに基づいて、生体組織の断層像が白黒の濃淡で表示装置28の表示画面に表示される。つまり、本実施形態において表示される超音波像は、単色画像(モノトーン画像)である。
The
血流マッピングデータ生成部33はドプラ解析部41を有している。このドプラ解析部41は、位相差が調整された前記反射波信号に基づいて高速フーリエ変換等の信号処理による周波数解析(ドプラ解析)を行うことで、血流情報(ここではドプラ成分の信号量(信号のパワー)についての情報)を得る。このような血流情報に基づいて、血流マッピングデータ生成部33は血流画像を得るための血流マッピングデータを生成する。なお、一般的にドプラ成分の信号量は血管内の反射源である血球量に比例するので、ドプラ成分の信号量が大きいということは血流量が多いことを意味する。
The blood flow mapping data generation section 33 has a
画像処理部34は、血流マッピングデータ生成部33から出力される信号に基づいて所定の画像処理を行い、血流画像の画像データを生成する。より具体的に説明すると、画像処理部34は、メモリ26に記憶されているカラーインデックス61を参照して、血流マッピングデータを色情報に変換する処理を行う。カラーインデックス61は連続的に色相が変化する表示色62からなる。この表示色62はドプラ成分の信号量(信号強度)と対応する関係にある。従って画像処理部34は、関心領域48(ROI)の領域内における各ピクセルを、ピクセル毎にドプラ成分の信号量に応じた表示色に変換する処理を行い、血流画像の画像データとする。そして画像処理部34は、Bモードデータに基づいて生成した断層像に、血流画像を重畳した画像表示データを生成するようになっている。断層像に血流画像を重畳した上記の画像表示データも、逐次メモリ26に記憶される。そして、そのメモリ26に記憶された1フレーム分の画像表示データに基づき、血流量に応じて色相が異なるカラーの血流画像を白黒の断層像上に重畳した態様の表示画像が、表示装置28の表示画面に表示される。このとき、カラーインデックス61の画像についても同様に断層像上に重畳され、表示装置28の表示画面に表示される。
The
図3には、表示画面上に表示されたカラーインデックス61の画像が示されている。本実施形態のカラーインデックス61の画像では、血流量の少ないほうから順に色相が、黒色、暗赤色、赤色、赤橙色、橙色、黄橙色、黄色と変化するように規定されている。従って、例えば血流量が少ないときの血流画像が暗赤色から赤色、中程度のときの血流画像が赤橙色から橙色、多いときの血流画像が黄橙色から黄色で表示されるようになっている。なお、本実施形態の表示装置28は、断層像に血流画像を重畳した表示画像と、血流画像を重畳していない断層像のみの表示画像とが選択的に表示できるように構成されている。
FIG. 3 shows an image of the
次に、本実施形態の超音波画像診断装置11における血流領域表示及び血流面積算出のための構成について説明する。
Next, a configuration for displaying a blood flow region and calculating a blood flow area in the ultrasound image
この超音波画像診断装置11の血流マッピングデータ生成部33は、上記のドプラ解析部41に加え、その後段にフィルタリング部42及び血流判定部43を有している。フィルタリング部42は、血流が増大方向に変化するときに重み係数を大きくし、血流が減少方向に変化するときに重み係数を小さくするように切り替えてフィルタリングを行うようになっている。
The blood flow mapping data generation section 33 of this ultrasound image
これを具体的に説明すると、このフィルタリング部42は、ドプラ解析部41からのドプラ信号を、あらかじめ設定された所定の重み係数(α;0よりも大きく1よりも小さい数)で処理するためのデジタルフィルタである。入力されたドプラ信号のデジタルデータは、乗算器において、あらかじめ設定された所定の重み係数αでフィルタリング処理された後(ここではαを乗算した後)、加算器に出力される。遅延素子には時間的に1つ前にフィルタリング処理されたドプラ信号のデジタルデータが保持されており、このように遅延バッファされたデータは加算器に対してフィードバックされる。そして加算器では、最新のドプラ信号のデジタルデータと、その直前のドプラ信号(フィルタリング処理後のもの)のデジタルデータとが所定の割合で加算される。そして、これによる加算結果、つまりフィルタリング処理されたドプラ信号は、画像処理部34及び血流判定部43に出力されるようになっている。
To explain this specifically, the
ここで、最新のドプラ信号のデジタルデータを「Input(n)」と表し、その直前のドプラ信号(フィルタリング処理後のもの)のデジタルデータを「Output(n-1)」と表すものとする。そして、最新のドプラ信号のデジタルデータに重み係数αを乗算したものが「α・Input(n)」であり、その直前のドプラ信号のデジタルデータに1-αを乗算したものが「(1-α)・Output(n-1)」であるため、その加算結果であるフィルタリング処理後のドプラ信号のデジタルデータを「Output(n)」は、次式1のようになる。
Here, the digital data of the latest Doppler signal is expressed as "Input(n)", and the digital data of the immediately preceding Doppler signal (after filtering processing) is expressed as "Output(n-1)". Then, the digital data of the latest Doppler signal multiplied by the weighting coefficient α is "α・Input(n)", and the digital data of the immediately preceding Doppler signal multiplied by 1-α is "(1- α)・Output(n-1)", the digital data of the Doppler signal after the filtering process, which is the addition result, "Output(n)" is as shown in the
Output(n) = α・Input(n) + (1-α)・Output(n-1) ・・・(1) Output(n) = α・Input(n) + (1-α)・Output(n-1) ・・・(1)
ところで本実施形態では重み係数αは常に一定というわけではなく、血流が増大方向に変化するときに大きい値α1となり、血流が減少方向に変化するときに小さい値α2となるように、係数制御部が重み係数αを切り替える。なお、これら大小2つの重み係数の間には、1>α1>α2>0という関係が成り立っている。なお、図4にはこのことを説明するためのグラフを示す。同グラフにおいて曲線C1は、血流量と重み係数との関係を示すものである。
By the way, in this embodiment, the weighting coefficient α is not always constant, but is set so that it takes a large value α1 when the blood flow changes in the increasing direction and takes a small value α2 when the blood flow changes in the decreasing direction. A control unit switches the weighting coefficient α. Note that the
ここで、最新のドプラ信号のデジタルデータ「Input(n)」の絶対値からその直前のドプラ信号のデジタルデータ「Output(n-1)」の絶対値を減算した値を考える。この減算値がδa以上であるとき(δaはあらかじめ定めた血流量の閾値)、つまり血流量が増大する方向に変化するときには、上記式1における重み係数として、1に近い値の重み係数α1が適用される。従ってこの場合におけるフィルタリング処理後のドプラ信号のデジタルデータ「Output(n)」では、次式2のように、血流量が多いほうのデータである最新のドプラ信号のデジタルデータ「Input(n)」の寄与率が大きくなる。
Here, consider the value obtained by subtracting the absolute value of the digital data "Output(n-1)" of the immediately preceding Doppler signal from the absolute value of the digital data "Input(n)" of the latest Doppler signal. When this subtraction value is greater than or equal to δa (δa is a predetermined blood flow threshold), that is, when the blood flow changes in the direction of increasing, the weighting coefficient α1, which is close to 1, is used as the weighting coefficient in
Output(n) = α1・Input(n) + (1-α1)・Output(n-1) ・・・(2) Output(n) = α1・Input(n) + (1-α1)・Output(n-1) ・・・(2)
一方、上記の減算値がδa未満であるとき、つまり血流量が減少する方向に変化するときには、上記式1における重み係数として、0に近い値の重み係数α2が適用される。従ってこの場合におけるフィルタリング処理後のドプラ信号のデジタルデータ「Output(n)」では、次式3のように、血流量が多いほうのデータである直前のドプラ信号のデジタルデータ「Output(n-1)」の寄与率が大きくなる。
On the other hand, when the above-mentioned subtraction value is less than δa, that is, when the blood flow rate changes in a decreasing direction, a weighting coefficient α2 having a value close to 0 is applied as the weighting coefficient in the
Output(n) = α2・Input(n) + (1-α2)・Output(n-1) ・・・(3) Output(n) = α2・Input(n) + (1-α2)・Output(n-1) ・・・(3)
血流判定部43は、フィルタリング後に関心領域(ROI)48内に血流があるか否かにつき、所定の閾値δbを用いて判定を行う。この判定を行うにあたり、信号強度指定手段及び表示色置換手段としてのコントローラ21により、前もって閾値δbが決定される。
The blood
メモリ26内には信号強度の指定及び表示色の置換を行うための制御プログラム等が記憶されており、コントローラ21はこれらの制御プログラムに従って所定の処理を実行する。信号強度指定手段としてのコントローラ21は、作業者により入力装置29を介して指示があった場合に、血流領域R1と非血流領域R2との境界付近の信号強度を指定する。さらに表示色置換手段としてのコントローラ21は、指定された信号強度に対応するカラーインデックス61上の表示色62を、カラーインデックス61上における周囲の表示色62と色相的に連続していない特定の表示色63に置換する。例えば本実施形態では、カラーインデックス61において連続的に変化する表示色62が暖色系の色であるため、特定の表示色63として寒色系の色(ここでは青色)を採用している。このような表示色62の置換が行われた場合、血流マッピングデータ生成部33は、置換された特定の表示色63により血流領域R1が包囲された状態の血流画像のデータを生成する(図1参照)。それゆえ本実施形態では、青色の輪郭L1により血流領域R1が包囲された状態の血流画像が表示装置28の表示画面に表示される。作業者はこの表示画面を目視して適宜信号強度の値を調整し、自らが血管網M1の血流領域R1であると認識した範囲を指定し、これに基づいて閾値δbが決定される。
Control programs for specifying signal strength and replacing display colors are stored in the
血流判定部43では、上記のように決定された閾値δbを用いてフィルタリング処理後のドプラ信号「Input(n)」の絶対値との大小が比較される。フィルタリング処理後のドプラ信号「Input(n)」の絶対値がδb以上の場合、血流判定部43は「血流あり」と判定し、出力信号Output(n)として「1」を画像処理部34及びピクセル数カウント部44に出力する。一方、上記絶対値がδb未満の場合、血流判定部43は「血流なし」と判定し、出力信号Output(n)として「0」を画像処理部34及びピクセル数カウント部44に出力する。
The blood
また、本実施形態の信号処理部25は、さらにピクセル数カウント部44及び血流面積算出部45を備えている。ピクセル数カウント部44は、関心領域48内に血流があると判定された場合、関心領域48内における血流を示すピクセル数をカウントする。具体的に説明すると、ピクセル数カウント部44では、血流判定部43から「1」の出力信号Output(n)を入力した場合に、その数を積算することにより、上記ピクセル数の総数を求める。
Further, the signal processing section 25 of this embodiment further includes a pixel
血流面積算出部45は、関心領域48内のピクセル総数に対する血流を示すピクセル数の比率と、関心領域48の面積とを乗算することにより、血流面積を算出して定量化する。この血流面積算出データは、逐次メモリ26に記憶されるとともに、必要に応じて例えば表示装置28の表示画面に血流面積値として数字で表示される。なお本実施形態では、表示画面における右側下部に血流面積値表示領域51が設けられており、そこに血流面積値が例えば「〇〇〇mm2」と表示されるようになっている。
The blood flow
次に、本実施形態の超音波画像診断装置11における診断処理を図5、図6のフローチャートを用いて説明する。図5の処理は、作業者(例えば獣医師)が被検体19に超音波プローブ13を接触させ、入力装置29に設けられている開始スイッチを操作したときに開始される。ここでは、超音波画像診断装置11を家畜の妊娠検査用に使用することから、家畜における卵胞や黄体などといった部位を含む生体組織が被検体19となる。ちなみに、妊娠の初期において卵胞や黄体などが発達を開始する際には、その部位の周囲に微小血管からなる血管網M1が生じる。このため、当該部位の周辺の血流面積が所定値よりも大きくなっていれば、その家畜が妊娠していると判定することが可能である。
Next, the diagnostic processing in the ultrasound image
まず、コントローラ21は、超音波診断に関する情報として、家畜の識別番号、年齢、診断日時などの管理情報、画像表示の表示方向や表示レンジなどの設定情報等の入力を促すメッセージを表示装置28の入力画面に表示する。ここで、作業者により入力装置29のキーボードやトラックボール等が操作されて、各種情報が入力される(ステップS100)。コントローラ21は、その情報を取り込みメモリ26に一旦記憶する。
First, the
各種情報の入力が完了した後、コントローラ21は、パルス発生回路22を動作させ、超音波プローブ13による超音波の送受信を開始させる(ステップS110)。具体的には、コントローラ21から出力される制御信号に応答してパルス発生回路22が動作し、所定周期のパルス信号が送信回路23に供給される。そして、送信回路23では、パルス信号に基づいて各超音波振動子に対応した遅延時間を有する駆動パルスが生成され、かつ超音波プローブ13に供給される。これにより、超音波プローブ13の各超音波振動子が振動して超音波が生体組織に向けて照射される。生体組織内を伝搬する超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる組織境界面などで反射して超音波プローブ13で受信される。このとき、超音波プローブ13の各超音波振動子によって反射波が電気信号(反射波信号)に変換される。そして、その反射波信号は、受信回路24で増幅等された後、信号処理部25に出力される。
After inputting various information is completed, the
続くステップS120では、コントローラ21は受信回路24からの信号を信号処理部25の位相合成部31に入力する。位相合成部31を経て位相差調整された反射波信号は、Bモードデータ生成部32にてBモード処理される。その後、画像処理部34では、Bモードデータ生成部32から出力される信号に基づいて、断層画像の画像データを生成するための画像処理が行われる。そして、コントローラ21は、断層画像の画像データをメモリ26に一旦記憶させる。
In the following step S120, the
続くステップS130では、コントローラ21は、位相合成部31を経て位相差調整された反射波信号をドプラ解析部41に入力し、そこでドプラ処理を行わせることによりドプラ成分の信号量についての情報を取得する。さらにコントローラ21は、ドプラ解析部41からのドプラ信号をフィルタリング部42に入力して上記のフィルタリング処理を行わせた後、当該信号を画像処理部34に入力して血流画像の画像データを生成させる。画像処理部34では、Bモードデータに基づいて生成した断層像に、血流画像を重畳した画像表示データが生成される。そして、コントローラ21はこの画像表示データをメモリ26に一旦記憶させる。
In the subsequent step S130, the
続くステップS140では、コントローラ21は、画像表示データをメモリ26から読み出して表示装置28に転送し、断層像に血流画像を重畳した画像を表示装置28に表示させる。
In the subsequent step S140, the
例えば、入力装置29を介して作業者が血流面積の算出を要求する旨の指示をした場合、コントローラ21には所定の制御信号が入力される。するとコントローラ21は、この制御信号の入力の有無に基づいて、血流面積を算出するか否かの判定を行う。上記制御信号の入力なし(ステップS150:NO)と判定した場合、コントローラ21はそれ以降の処理を実行せずに終了する。上記制御信号の入力あり(ステップS150:YES)と判定した場合、コントローラ21はステップS160の血流面積算出処理に移行する。
For example, when an operator issues an instruction to request calculation of blood flow area via the
図6には、血流面積の算出に関するサブルーチンの処理が示されている。コントローラ21は、まず、血流領域R1と非血流領域R2との境界付近の信号強度を指定する(ステップS161)。次いで表示色置換手段としてのコントローラ21は、指定された信号強度に対応するカラーインデックス61上の表示色62を、カラーインデックス61上における周囲の表示色62と色相的に連続していない特定の表示色63(ここでは青色)に置換する(ステップS162)。その結果、図7に示されるように、表示色置換後のカラーインデックス61の画像を断層像に重畳した状態の画像が表示画面上に表示される。なお、図7に示された表示色置換後のカラーインデックス61の画像では、赤色の表示色62と赤橙色の表示色62との間に、特定の表示色63である青色の表示色が帯状に配置されている。そしてこの場合、青色をなす一重の輪郭L1により血流領域R1が包囲された状態の血流画像が表示装置28の表示画面に表示される(図8参照)。
FIG. 6 shows subroutine processing related to calculation of blood flow area. The
上述したように、カラーインデックス61の表示色62は、ドプラ成分の信号強度と対応する関係にある。ドプラ信号の信号強度のレベルを「0~99」の100段階に分けた場合、図8の表示画面では、カラーインデックス61の画像における「1~4」のレベルに対応する範囲が特定の表示色63に置換されている。なお、信号強度のレベルを極めて低く設定した図8においては、表示画像において青色の輪郭L1で包囲された領域は比較的多くなっている。また、青色の輪郭L1自体の幅は比較的広くなっている。
As described above, the
ここで作業者が当該表示画面を目視して、信号強度の値を調整する必要がないと判断した場合(ステップS163:NO)、作業者は入力装置29を介してその旨を入力する。すると、コントローラ21はステップS165に移行し、その信号強度の値を血流判定のための血流量の閾値δbとして決定する。また、信号強度の値を調整する必要があると判断した場合(ステップS163:YES)、作業者は入力装置29を操作して信号強度の値を段階的あるいは無段階的に調整し、それに基づいてコントローラ21は信号強度の値を変更する(ステップS164)。例えば、図9の表示画面ではカラーインデックス61の画像における「8~11」のレベルに対応する範囲、図10の表示画面では当該画像における「14~17」のレベルに対応する範囲、図11の表示画面では当該画像における「57~60」のレベルに対応する範囲が、それぞれ特定の表示色63に置換されている。そしてこれらの表示画像を図8の表示画像と比較すると、青色の輪郭L1で包囲された領域は図8ほど多くはなく、図9、図10、図11になるほど少なくなっていることがわかる。また、青色の輪郭L1自体の幅は図8ほど広くはなく、図9、図10、図11になるほど狭くなっていることがわかる。そして、このような調整を行った作業者は、これら表示画像を目視して、自らが血管網M1の血流領域R1であると認識した範囲を指定し、そのときの信号強度の値を血流判定のための閾値δbとして決定する(ステップS165)。
Here, if the operator visually observes the display screen and determines that there is no need to adjust the signal strength value (step S163: NO), the operator inputs that effect via the
上記のようにして閾値δbが決定された後、コントローラ21は、フィルタリング処理後のドプラ信号をピクセル数カウント部44に入力し、関心領域48内における血流を示すピクセル数をカウントする(ステップS167)。さらにコントローラ21は、そのカウント結果を血流面積算出部45に入力して血流面積を算出し、得られた血流面積算出データをメモリ26に一旦記憶させる(ステップS168)。そしてコントローラ21は、この血流面積算出データをメモリ26から読み出して表示装置28に転送し、表示装置28に血流面積値として表示させた後(ステップS170)、一連の処理を終了する。
After the threshold value δb is determined as described above, the
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態の超音波画像診断装置11では、血流領域R1と非血流領域R2との境界付近の信号強度に対応する箇所が、カラーインデックス61上における周囲の表示色62と色相的に連続していない特定の表示色63に置換される。そのため、血流画像において血流領域R1が視覚的にわかりやすい色の輪郭L1で包囲された態様で表示される。ゆえに、血流領域R1と非血流領域R2との境界が解かりやすくなり、血管網M1を指定するのに適切な信号強度の閾値δbをどのレベルに設定すべきか容易に判断することが可能となる。よって、血管網M1の血流領域R1であると作業者自らが認識した範囲を比較的簡単に指定することができ、血流分布の定量的な評価を行いやすくすることができる。また、本実施形態によると、作業者自らが血流領域であると認識した範囲を手動でトレースする煩雑な作業を行う必要がないため、微小血管の集まりである血管網M1を指定する煩雑さが解消される。
(1) In the ultrasound image
(2)本実施形態の超音波画像診断装置11では、コントローラ21が信号強度調整手段として機能することから、指定される信号強度の値を適宜調整することができる。よって、閾値δbのレベルをより適切に設定することが可能となり、ひいては血管網M1の血流領域をより簡単にかつ正確に指定することができる。
(2) In the ultrasound image
(3)本実施形態の超音波画像診断装置11では、血流画像に加えてカラーインデックス61の画像が断層像に重畳して表示される。その結果、置換された特定の表示色63がカラーインデックスの画像61におけるどの位置にあるのか(即ち指定された閾値δbのレベルがどの程度であるのか)が、感覚的に解かりやすくなる。
(3) In the ultrasound
(4)本実施形態の超音波画像診断装置11では、血流マッピングデータ生成部33のフィルタリング部42によって血流情報をフィルタリングする際に、入力データの重み係数が切り換えられる。即ち、血流が増大方向に変化するときには、重み係数を大きくするように(即ちα2→α1に)切り替えることで、入力データの寄与率が大きくなり、血流を素早く検出することが可能となる。また、血流が減少方向に変化するときには、重み係数を小さくするように(即ちα1→α2に)切り替えることで、入力データの寄与率が小さくなり、血流検出状態を暫くのあいだ維持することが可能となる。つまり、本実施形態によると上記のような血流情報の平滑化がなされる結果、微小血管を視覚的に捉えやすくなり、血流が少ない微小血管についての血流検出が行いやすくなる。そしてこのような血流検出に基づいて、関心領域48内に血流があるか否かの閾値判定、血流を示すピクセル数のカウント、及びそのカウント数から血流面積の算出を行うことにより、血管網M1の血流分布を簡単にかつ定量的に評価することができる。そして本実施形態の装置11を家畜の妊娠検査に用いた場合には、家畜が妊娠しているか否かを比較的早期の段階で簡単にかつ正確に判断することが可能となる。
(4) In the ultrasound image
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。 Note that the embodiment of the present invention may be modified as follows.
・上記実施形態では、カラーインデックス61における特定の表示色63を青色としたが、これに限定されることはなく、例えば緑色、水色、藍色などのような青色以外の寒色系の色としても勿論よい。この場合、置換された特定の表示色63が、その周囲に隣接する表示色62の色相と大きく異なったものとなる。ゆえに、上記実施形態のときと同様に、特定の表示色63からなる輪郭L1が目視により把握しやすくなるという利点がある。
- In the above embodiment, the
・上記実施形態では、カラーインデックス61において連続的に変化する表示色62を暖色系の色とし、特定の表示色63を寒色系の色としたが、これに限定されない。即ち、カラーインデックス61において連続的に変化する表示色62を寒色系の色とし、特定の表示色63を、赤色、橙色、黄色等のような暖色系の色としてもよい。
- In the above embodiment, the
・上記実施形態では、ドプラ信号の信号強度のレベル調整を行った場合でも、カラーインデックス61の画像における特定の表示色63の幅は一定であったが、この幅が変更できるように構成してもよい。具体的には、当該レベルが例えば「8~11」、「7~12」、「6~13」というように変更できるように構成してもよい。
- In the above embodiment, even when the level of the signal intensity of the Doppler signal is adjusted, the width of the
・上記実施形態では図4のグラフに示すように、2段階の重み係数α1、α2を設定してフィルタリング処理を行うようにしたが、例えば3段階以上の重み係数を設定してフィルタリング処理を行ってもよい。あるいは、血流量の増加に応じて無段階的に増加するような重み定数を設定し、これに基づいてフィルタリング処理を行うようにしてもよい。 - In the above embodiment, as shown in the graph of FIG. 4, the filtering process is performed by setting two stages of weighting coefficients α1 and α2, but for example, the filtering process is performed by setting the weighting coefficients of three or more stages. It's okay. Alternatively, a weighting constant may be set that increases in a stepless manner as the blood flow increases, and the filtering process may be performed based on this.
・上記実施形態では、ウシ、ウマ、ブタ等の家畜を被検体19としたが、家畜以外の動物であってもよく、人間であってもよい。また、上記実施形態の超音波画像診断装置11は、妊娠検査以外の用途、例えば受傷部位や悪性新生物の状態観察や治癒の経過観察などの用途に用いられても勿論構わない。
- In the above embodiment, the subject 19 is a livestock such as a cow, a horse, or a pig, but the subject 19 may be an animal other than livestock or a human. Furthermore, it goes without saying that the
・本実施形態では、血流面積の算出結果を表示装置28の表示画面に数値をもって直接的に表示したが、必ずしも数値でなくてもよく、例えば、血流面積の大小の程度を示す文字やアイコンなどによって間接的に表示するようにしてもよい。あるいは、血流面積を直接的または間接的に表示する態様に代えて、「妊娠している」、「妊娠していない」等の文字で表示する態様としてもよい。
- In this embodiment, the calculation result of the blood flow area is directly displayed as a numerical value on the display screen of the
11…超音波血流領域表示装置としての超音波画像診断装置
19…被検体
21…信号強度指定手段、表示色置換手段、信号強度調整手段としてのコントローラ
27…記憶手段としての記憶装置
32…Bモードデータ生成部
33…血流マッピングデータ生成部
34…画像処理部
61…カラーインデックス
62…表示色
63…特定の表示色
R1…血流領域
R2…非血流領域
M1…血管網
11...Ultrasonic image
Claims (7)
前記信号をドプラ解析して得た血流情報に基づいて、血流マッピングデータを生成する血流マッピングデータ生成部と、
連続的に色相が変化する表示色と前記信号の信号強度とを対応させたカラーインデックスを参照して前記血流マッピングデータを色情報に変換することにより血流画像のデータを生成するとともに、前記断層像に前記血流画像を重畳した画像表示データを生成する画像処理部と
を備える装置であって、
血流領域と非血流領域との境界付近の前記信号強度を指定する信号強度指定手段と、
指定された前記信号強度に対応する前記カラーインデックス上の前記表示色を、前記カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換する表示色置換手段と
を備え、前記画像処理部は、置換された前記特定の表示色により前記血流領域が包囲された状態の前記血流画像のデータを生成する
ことを特徴とする超音波血流領域表示装置。 a B-mode data generation unit that generates tomographic image data by performing B-mode processing on signals obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from the subject;
a blood flow mapping data generation unit that generates blood flow mapping data based on blood flow information obtained by Doppler analysis of the signal;
The blood flow image data is generated by converting the blood flow mapping data into color information with reference to a color index in which a display color whose hue continuously changes corresponds to the signal intensity of the signal, and An apparatus comprising: an image processing unit that generates image display data in which the blood flow image is superimposed on a tomographic image,
signal strength designating means for designating the signal strength near the boundary between a blood flow region and a non-blood flow region;
Display color replacement means for replacing the display color on the color index corresponding to the specified signal strength with a specific display color that is not continuous in hue with surrounding display colors on the color index. . An ultrasonic blood flow region display device, wherein the image processing unit generates data of the blood flow image in which the blood flow region is surrounded by the replaced specific display color.
前記信号をドプラ解析して得た血流情報に基づいて、血流マッピングデータを生成する血流マッピングデータ生成ステップと、
血流領域と非血流領域との境界付近の信号強度を指定する信号強度指定ステップと、
連続的に色相が変化する表示色と前記信号の信号強度とを対応させたカラーインデックス上において、指定された前記信号強度に対応する前記表示色を、前記カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換する表示色置換ステップと、
前記カラーインデックスを参照して前記血流マッピングデータを色情報に変換することにより、置換された前記特定の表示色により前記血流領域が包囲された状態の血流画像のデータを生成するとともに、前記断層像に前記血流画像を重畳した画像表示データを生成する画像処理ステップと
を含む超音波血流領域表示方法。 a B-mode data generation step of generating tomographic image data by performing B-mode processing on signals obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from the subject;
a blood flow mapping data generation step of generating blood flow mapping data based on blood flow information obtained by Doppler analysis of the signal;
a signal strength specification step of specifying signal strength near the boundary between the blood flow region and the non-blood flow region;
On a color index in which a display color whose hue changes continuously and the signal strength of the signal correspond to each other, the display color corresponding to the specified signal strength is set to the surrounding display color on the color index. a display color replacement step of replacing the display color with a specific display color that is not continuous in hue;
By converting the blood flow mapping data into color information with reference to the color index, data of a blood flow image in which the blood flow region is surrounded by the replaced specific display color is generated, and An ultrasonic blood flow region display method comprising: an image processing step of generating image display data in which the blood flow image is superimposed on the tomographic image.
被検体に対する超音波の送受信によって得た信号をBモード処理することにより、断層像のデータを生成するBモードデータ生成ステップと、
前記信号をドプラ解析して得た血流情報に基づいて、血流マッピングデータを生成する血流マッピングデータ生成ステップと、
血流領域と非血流領域との境界付近の信号強度を指定する信号強度指定ステップと、
連続的に色相が変化する表示色と前記信号の信号強度とを対応させたカラーインデックス上において、指定された前記信号強度に対応する前記表示色を、前記カラーインデックス上における周囲の表示色と色相的に連続していない特定の表示色に置換する表示色置換ステップと、
前記カラーインデックスを参照して前記血流マッピングデータを色情報に変換することにより、置換された前記特定の表示色により前記血流領域が包囲された状態の血流画像のデータを生成するとともに、前記断層像に前記血流画像を重畳した画像表示データを生成する画像処理ステップと
を実行させるための超音波血流領域表示プログラム。 to the processor,
a B-mode data generation step of generating tomographic image data by performing B-mode processing on signals obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from the subject;
a blood flow mapping data generation step of generating blood flow mapping data based on blood flow information obtained by Doppler analysis of the signal;
a signal strength specification step of specifying signal strength near the boundary between the blood flow region and the non-blood flow region;
On a color index in which a display color whose hue changes continuously and the signal strength of the signal correspond to each other, the display color corresponding to the specified signal strength is set to the surrounding display color on the color index. a display color replacement step of replacing the display color with a specific display color that is not continuous in hue;
By converting the blood flow mapping data into color information with reference to the color index, data of a blood flow image in which the blood flow region is surrounded by the replaced specific display color is generated, and an ultrasonic blood flow region display program for executing an image processing step of generating image display data in which the blood flow image is superimposed on the tomographic image.
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