專利名稱：超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝置及超聲波圖像 處理方法，用于在利用超聲波圖像進行應變觀察時，通過例如將在心
臟的內(nèi)外膜之間分割的量規(guī)(gauge)重疊到超聲波圖像而顯示，由 此支持直觀地掌握因心肌的多層結構而引起的復雜的壁運動。
背景技術：
關于心肌等生物組織，客觀且定量地評價其功能對于其組織的診 斷非常重要。近年來，主要以心臟為例，嘗試了各種定量評價方法。
例如， 一邊進行著圖像中的局部圖案匹配， 一邊計算位移和畸變 等局部壁運動信息的稱作斑點跟蹤的技術得到了實用(例如，參照專 利文獻l)。另外，例如在日本特開2003-175041號 i^艮、日本特開 2007-117611號公報、大阪市大論文小川等Am J Cardiol 2006; 98: 1531 - 1538中所記載的那樣，提出了利用該斑點跟蹤來顯示例如連接 用于計測畸變的兩個點間的對的"應變量規(guī)(strain gauge)，，的應變量 規(guī)顯示法。
然而，在現(xiàn)有的應變量規(guī)顯示中，只不過表現(xiàn)連接內(nèi)膜位置和外 膜位置的兩個點之間的線段的運動狀況，由此掌握的心臟組織的運動 信息受到限制。從而，對于具有多層結構的心肌，不能夠例如分開內(nèi) 膜側(cè)和外膜側(cè)而觀察詳細的壁運動的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上情況而提出的，其目的在于，提供一種能夠支 持直觀地掌握因心肌的多層結構而引起的復雜的心臟運動的超聲波 診斷裝置、超聲波圖像處理裝置以及超聲波圖像處理方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種超聲波診斷裝置，該超聲波診
斷裝置包括數(shù)據(jù)收集單元，用于對利用超聲波掃描進行周期性運動 的被檢測體的規(guī)定部位而得到的超聲波圖像數(shù)據(jù)，在所述運動的一個 周期以上的期間中進行收集；關心區(qū)域設置單元，用于對規(guī)定時間相 位的所述超聲波圖像數(shù)據(jù)設置二維組織關心區(qū)域；應變量規(guī)設置單 元，用于在所述關心區(qū)域內(nèi)設置規(guī)定數(shù)目的由連接兩個端點和存在于 該端點間的 一 個以上的中間點的多個線段構成的應變量規(guī)；移動矢量 信息生成單元，用于通過使用圖案匹配的處理生成至少包含所述應變 量規(guī)的組織的移動矢量信息；圖像生成單元，用于通過使用所述設置 的應變量規(guī)和所述組織的移動矢量信息的跟蹤處理，在所述期間內(nèi)的 其它各時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置規(guī)定數(shù)目的應變量規(guī)，并生 成將該各應變量規(guī)重疊于對應位置的應變量規(guī)圖像；以及顯示單元， 用于以規(guī)定形態(tài)顯示所述應變量規(guī)圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種超聲波圖像處理裝置，該超 聲波圖像處理裝置包括存儲單元，用于存儲利用超聲波掃描進行周 期性運動的被檢測體的規(guī)定部位而收集的在所述運動的一個周期以 上的期間中的超聲波圖像數(shù)據(jù)；關心區(qū)域設置單元，用于對規(guī)定時間 相位的所述超聲波圖像數(shù)據(jù)設置二維組織關心區(qū)域；應變量規(guī)設置單 元，用于在所述關心區(qū)域內(nèi)設置規(guī)定數(shù)目的由連接兩個端點和存在于 該端點間的一個以上的中間點的多個線段構成的應變量規(guī)；移動矢量 信息生成單元，用于通過使用圖案匹配的處理生成至少包含所述應變 量規(guī)的組織的移動矢量信息；圖像生成單元，用于通過使用所述設置 的應變量規(guī)和所述組織的移動矢量信息的跟蹤處理，在所述期間內(nèi)的 其它各時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置規(guī)定數(shù)目的應變量規(guī)，并生 成將該各應變量規(guī)重疊于對應位置的應變量規(guī)圖像；以及顯示單元， 用于以規(guī)定形態(tài)顯示所述應變量規(guī)圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種超聲波圖像處理方法，該超 聲波圖像處理方法包括對于利用超聲波掃描進行周期性運動的被檢 測體的規(guī)定部位而收集的在所述運動的一個周期以上的期間中的超
聲波圖像數(shù)據(jù)，設置關于規(guī)定時間相位的二維組織關心區(qū)域；在所述 關心區(qū)域內(nèi)設置規(guī)定數(shù)目的由連接兩個端點和存在于該端點間的一 個以上的中間點的多個線段構成的應變量規(guī)；通過^^用圖案匹配的處 理生成至少包含所述應變量規(guī)的組織的移動矢量信息；通過使用所述 設置的應變量規(guī)和所述組織的移動矢量信息的跟蹤處理，在所述期間 內(nèi)的其它各時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置規(guī)定數(shù)目的應變量規(guī)， 并生成將該各應變量規(guī)重疊于對應位置的應變量規(guī)圖像；以及以規(guī)定 形態(tài)顯示所述應變量規(guī)圖^^象。


圖l是本實施方式的超聲波診斷裝置1的結構圖。
圖2是示出伴隨本局部應變量規(guī)的生成/顯示功能的處理(局部 應變量規(guī)的生成/顯示處理)的流程的流程圖。
圖3是示出在應變量規(guī)圖像的生成中執(zhí)行的處理流程的流程圖。
圖4是示出在旋轉(zhuǎn)差信息的生成中執(zhí)行的處理流程的流程圖。
圖5是示出內(nèi)外旋轉(zhuǎn)差信息的一個例子的圖。
圖6是示出內(nèi)外旋轉(zhuǎn)差信息的其它例子的圖。
圖7是示出使用量規(guī)中間點的應變量規(guī)圖像的顯示形態(tài)的一個 例子的圖。
圖8是示出使用不具有量規(guī)中間點的應變量規(guī)的應變量規(guī)圖像 的一個例子的圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。在下面的說明中，對于 具有大致相同的功能以及結構的構成要素標注相同的符號，并僅在必 要場合下進行重復說明。
在本實施方式中，以將本發(fā)明的技術思想應用于超聲波診斷裝置 中的情況為例進行說明。但并不拘泥于此，本發(fā)明的技術思想也能夠 應用于使用工作站、個人計算機等超聲波圖像處理裝置中。而且，通過本實施方式的各構成要素實現(xiàn)的功能，特別是通過后
述的移動矢量處理單元19、量規(guī)設置單元36、旋轉(zhuǎn)差信息生成單元 37 (參照圖1)實現(xiàn)的功能，也能夠通過將執(zhí)行與該各構成要素相同 的處理的軟件程序安裝到工作站等計算機、具有計算機功能的超聲波 診斷裝置等中，并在存儲器上展開這些程序的方式實現(xiàn)。此時，能使 計算機執(zhí)行該方法的程序能夠存儲在磁盤(軟(注冊商標)盤、硬盤 等)、光盤(CD-ROM、 DVD等)、半導體存儲器等記錄介質(zhì)中頒 布。
圖l是本實施方式的超聲波診斷裝置1的結構圖。本超聲波診斷 裝置10包括超聲波探頭11、發(fā)送單元13、接收單元15、 B模式處理 單元17、移動矢量處理單元19、圖4象生成單元21、顯示單元23、控 制單元(CPU) 31、量規(guī)設置單元36、旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37、存 儲單元39、操作單元41以及網(wǎng)絡收發(fā)單元43。另外，在將本發(fā)明應 用于超聲波圖像處理裝置時，圖1的虛線內(nèi)部成為其構成要素。
超聲波探頭11具有根據(jù)來自發(fā)送單元13的驅(qū)動信號產(chǎn)生超聲波 并將來自于被檢測體的反射波轉(zhuǎn)換為電信號的多個壓電振動器、設置 于該壓電振動器的匹配層、防止超聲波從該壓電振動器向后方傳播的 底板材料等。當超聲波從該超聲波探頭11發(fā)送到被檢測體時，由于 生物組織的非線性特性等，伴隨超聲波的傳播產(chǎn)生各種諧波成分。構 成發(fā)送超聲波的基波和諧波成分因體內(nèi)組織的聲阻抗邊界、微小散射 等而向后方散射，以反射波(回波)被超聲波探頭ll接收。
發(fā)送單元13具有未圖示的延遲電路和脈沖發(fā)生器電路等。在脈 沖發(fā)生器電路中，以規(guī)定的速率頻率(rate frequency) fr Hz (周期 1/fr秒)反復生成用于形成發(fā)送超聲波的速率脈沖(rate pulse)。另 外，在延遲電路中，對各速率脈沖給予按每個信道將超聲波聚合為波 束形且確定發(fā)送方向性所需要的延遲時間。發(fā)送單元13按照基于該 速率Ji^沖的時序(timing)，對每個振動器施加驅(qū)動脈沖，以使得超 聲波束向著規(guī)定的掃描線形成。
接收單元15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，按照每個信道對通過探頭11得到的回波信號進行
放大。在A/D轉(zhuǎn)換器中，對放大的回波信號給予確定接收方向性所需 要的延遲時間，之后，在加法器中進行加法處理。通過該加法運算， 生成與規(guī)定的掃描線對應的超聲波回波信號。
B模式處理單元17通過對從接收單元15接收的超聲波回波信號 實施包絡線檢波處理，從而生成與超聲波回波的振幅強度對應的B模 式信號。
移動矢量處理單元19在時間相位不同的兩個二維圖像數(shù)據(jù)之間 或時間相位不同的兩個體(volume)數(shù)據(jù)之間使用圖案匹配處理來檢 測組織的移動位置，并根據(jù)此移動位置求出各組織的移動矢量(或者 速度)。具體來講，對于一方的二維圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關心區(qū)域求出類似 性最高的另一方的二維圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的關心區(qū)域，并通過求出該關心區(qū) 域之間的距離，能夠求出組織的移動矢量。而且，通過用二維圖像數(shù) 據(jù)的幀之間的時間差除該移動矢量的大小(即移動量)，能夠求出組 織的移動速度。通過在二維圖像數(shù)據(jù)上的各位置上一幀一幀地進行該 處理，能夠獲取與組織的位移(移動矢量)或者組織的速度相關的空 時分布數(shù)據(jù)(移動矢量信息)。
圖像生成單元21生成表示B模式信號的規(guī)定斷層中的二維分布 的B模式超聲波圖像。而且，圖像生成單元21根據(jù)由量規(guī)設置單元 36設置的各圖像數(shù)據(jù)上的應變量規(guī)，生成在超聲波圖像上的對應位置 上重疊應變量規(guī)的圖像(應變量規(guī)圖像)。進而，圖像生成單元21 利用在旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37中生成的旋轉(zhuǎn)差信息，生成在該旋轉(zhuǎn) 差信息對應的位置上被色碼化的超聲波圖像。
顯示部23根據(jù)來自圖像生成單元21的視頻信號，如后所述那樣 按照規(guī)定形態(tài)顯示超聲波圖像、應變量規(guī)圖像、旋轉(zhuǎn)差信息。而且， 顯示部23顯示用于表示圖像上的解剖學位置的標志(marker)或表 示被色碼化的物理量的大小的色帶。
控制單元(CPU) 31具有作為信息處理裝置(計算機)的功能， 靜態(tài)或動態(tài)地控制本超聲波診斷裝置主體的動作。特別是，控制單元
M通過將存儲在存儲單元39中的專用程序展開到未圖示的存儲器中 執(zhí)行后述的運動信息生成功能。
量規(guī)設置單元36利用移動矢量處理單元19輸出的移動矢量信息 執(zhí)行后述的應變量規(guī)設置等處理。
旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37利用移動矢量信息執(zhí)行后述旋轉(zhuǎn)差信息 生成處理。
存儲單元39是磁盤(軟(注冊商標)盤、硬盤等)、光盤(CD-ROM、 DVD等)、半導體存儲器等記錄介質(zhì)，以及讀出記錄在這些介質(zhì)中的 信息的裝置。該存儲單元37存儲收發(fā)條件、規(guī)定的掃描順序、對應 于各時間相位的原始數(shù)據(jù)或超聲波圖像數(shù)據(jù)(例如，按照組織多普勒 模式、B模式等拍攝的組織圖像數(shù)據(jù))、預先生成的每個時間相位的 體數(shù)據(jù)、與組織的移動矢量或者組織的速度相關的空時分布數(shù)據(jù)、用 于實現(xiàn)后述運動信息生成功能的程序、診斷信息(患者ID、醫(yī)生的見 解等)、診斷草案(protocol)、體位標志(body mark )生成程序等。
操作單元41與裝置主體連接，包括用于進行來自操作者的各種 指示、關心區(qū)域(ROI)的設置指示、各種圖像質(zhì)量條件設置指示、 任意組織運動信息的選擇等的鼠標或軌跡球、模式切換開關、鍵盤等。
網(wǎng)絡收發(fā)單元43是經(jīng)由網(wǎng)絡與其他裝置進行信息的發(fā)送和接收 的裝置。對于在本超聲波診斷裝置1中得到的超聲波圖像等數(shù)據(jù)和解 析結果等，通過網(wǎng)絡收發(fā)單元43能夠經(jīng)由網(wǎng)絡傳送到其他裝置中。 (運動信息生成功能)
接著，說明本超聲波診斷裝置1所具有的運動信息生成功能。該
功能是，生成用于視覺上表示心肌局部畸變(應變)的線段(量規(guī))，
并將其重疊到超聲波圖像上的對應位置上進行顯示。而且，根據(jù)需要 計算與內(nèi)膜和外膜的旋轉(zhuǎn)差有關的信息或者與對于中膜(對應于內(nèi)膜
和外膜的中間的層)的內(nèi)膜和外膜的旋轉(zhuǎn)差有關的信息(以下，都稱 為"旋轉(zhuǎn)差信息，，)，并以規(guī)定形態(tài)顯示。
在本實施方式中，為了使說明具體，以診斷對象為心臟時的運動 信息生成功能為例。但是，本運動信息生成功能的適用對象不限于心
臟，只要是進行實質(zhì)性周期運動的部位，則可以是任何部位。
圖2是表示基于本運動信息生成功能的處理(心臟的運動信息生 成處理)流程的流程圖。下面，按照該圖2進行說明。 步驟S1:數(shù)據(jù)收集
首先，對于某患者的心臟的期望觀察部位，以規(guī)定時刻為基準， 收集至少一次心跳以上期間的時間序列的二維圖像數(shù)據(jù)(以下稱為 "時間序列的二維圖像數(shù)據(jù)組")(步驟S1)。
步驟S2:移動矢量信息的運算處理
接著，生成各組織運動信息(步驟S2)。即，移動矢量處理單 元19在所收集的構成時間序列的二維圖像數(shù)據(jù)組的一次心跳以上的 各時間相位所對應的二維圖像數(shù)據(jù)中，根據(jù)來自用戶的指示等，在規(guī) 定時間相位中的二維圖像數(shù)據(jù)中抽取對心肌部位的關心區(qū)域，并通過 二維圖案匹配處理對所抽取的關心區(qū)域進行時間上的跟蹤，由此運算 空時移動矢量信息。并且，通過用二維圖像數(shù)據(jù)的幀間時間差除該移 動矢量能夠求出組織的移動速度。
步驟S3:生成包含中間點的應變量規(guī)圖像
接著，執(zhí)行包含中間點的應變量規(guī)圖像的生成處理(步驟S3)。
圖3是表示在應變量規(guī)圖像的生成中執(zhí)行的處理流程的流程圖。 如該圖3所示，首先，量規(guī)設置單元36對與作為基準的時間相位(例 如，作為初始時間相位的收縮末期時間相位)對應的超聲波圖像設置 規(guī)定數(shù)目(例如數(shù)十左右)的應變量規(guī)(步驟S31)。即，量規(guī)設置 單元36在收縮末期時間相位中在內(nèi)外膜位置上設置初始輪廓，并在 該初始輪廓上等間隔(或者以內(nèi)膜重心為中心等角度)地設置預先設 置數(shù)目大小的量規(guī)端點的一方。而且，量規(guī)設置單元36將對于在初 始輪廓上的各量規(guī)端點的一方的內(nèi)膜面的法線與外膜交叉的位置設 置為量規(guī)端點的另一方，并沿著法線用線段(應變量規(guī))連接量規(guī)端 點彼此。進而，量規(guī)設置單元36在各應變量規(guī)的中點上設置量規(guī)中 間點(存在于連接量規(guī)端點的線段上的中間點)，由此設置包含量規(guī) 中間點的多個應變量規(guī)。
在本實施方式中，為了使說明具體，以觀察心肌的內(nèi)膜、中膜、 外膜各自的運動為目的，將量規(guī)端點的一方設置在內(nèi)膜上，將量規(guī)端 點的另 一方設置在外膜上，將量規(guī)中間點設置在量規(guī)端點之間的中 點。但并不拘泥于此，只要是為視覺上表示心肌局部變形而有效，則 在量規(guī)端點、量規(guī)中間點的位置上并沒有限制。而且，在本實施方式 中，以觀察心肌的內(nèi)膜、中膜、外膜各自的運動為目的，在量規(guī)端點 之間的中點設置了一個量規(guī)中間點。但并不拘泥于此例，如果量規(guī)中 間點在量規(guī)端點之間，則可以在期望位置上設置期望個數(shù)。如上所述， 通過設置至少一個中間點，能夠定義由多個線段構成的應變量規(guī)。
接著，量規(guī)設置單元36利用在基準時間相位設置的各應變量規(guī) 和移動矢量信息，對其他時間相位的超聲波圖像設置各應變量規(guī)(步 驟S32)。即，量規(guī)設置單元36利用移動矢量信息跟蹤構成在基準時 間相位設置的各應變量規(guī)的量規(guī)端點以及量規(guī)中間點，由此設置各時 間相位的各應變量規(guī)。
接著，圖像生成單元21生成各應變量規(guī)重疊于超聲波圖像的對 應位置的各時間相位的應變量規(guī)圖像(步驟S33)。
步驟S4:生成旋轉(zhuǎn)差信息
接著，旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37生成旋轉(zhuǎn)差信息(步驟S4)。 圖4是表示在旋轉(zhuǎn)差信息的生成中執(zhí)行的處理的流程的流程圖。 首先，旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37對各時間相位的超聲波圖4象設置旋轉(zhuǎn) 中心，并且關于心肌部位的每個解剖學片段進行旋轉(zhuǎn)差信息的運算 (步驟S41)。旋轉(zhuǎn)中心的設置釆用例如內(nèi)膜的重心位置。另外，解 剖學片段的分配(分割)通過例如將在數(shù)據(jù)收集時預先規(guī)定的斷面作 為顯示格式進行分配，用戶按照該顯示格式調(diào)整探頭位置的方法執(zhí) 行。通過該分割，心肌被分為例如Sept/Ant/Lat/Post/Inf的各解剖學 區(qū)域。
接著，旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37對于擴張末期時間相位的內(nèi)膜重 心位置，例如將內(nèi)外膜的各位置按照反時針方向旋轉(zhuǎn)的方向為正、將 順時4十方向旋轉(zhuǎn)的方向為負，并按照[degree單位，才艮據(jù)下式(l)計
算關于各時間相位的心肌的各區(qū)域中的旋轉(zhuǎn)信息(步驟S42)。 5Rot(i，o)= Rot(i)- Rot(o) (式1)
其中，5Rot(i，o)表示相對于內(nèi)膜的外膜的相對旋轉(zhuǎn)的差分值， Rot(i)表示各區(qū)域中的內(nèi)膜的旋轉(zhuǎn)角，Rot(o)表示各區(qū)域中的外膜的旋 轉(zhuǎn)角。
接著，旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37將心肌的每個區(qū)域的旋轉(zhuǎn)信息按 每個時間相位進行繪圖，由此生成例如圖5所示的旋轉(zhuǎn)差信息(步驟 S43)。其中，在圖5中，"ES"表示收縮末期時間相位，"global"表示 整個心肌的平均值。
上述例子中，示出了使用僅從內(nèi)膜和外膜信息計算旋轉(zhuǎn)差信息的 式(1)的例子。但并不拘泥于此例，例如，也可以根據(jù)還考慮中膜 運動的下式(2)計算旋轉(zhuǎn)差信息。
即，對于擴張末期時間相位的內(nèi)膜重心位置，將內(nèi)膜、外膜以及 中膜的各位置按照反時針方向旋轉(zhuǎn)的方向為正、將順時針方向旋轉(zhuǎn)的 方向為負，并按照[degree單位，對于各時間相位的心肌的各區(qū)域， 根據(jù)下式(2)計算旋轉(zhuǎn)信息RG(m)，即相對于內(nèi)膜和中膜間的旋轉(zhuǎn) 差的中膜和外膜間的相對旋轉(zhuǎn)差(步驟S42)。
RG(m)= 6Rot(i，m)畫8Rot(m，0)
=Rot(i)國Rot(m)國(Rot(m)- Rot(o))
=Rot(i)-2* Rot(m)十Rot(o) (式2 )
其中，Rot(i)是各區(qū)域中的內(nèi)膜的旋轉(zhuǎn)角，Rot(o)是各區(qū)域中的 外膜的旋轉(zhuǎn)角，Rot(m)是各區(qū)域中的中膜的旋轉(zhuǎn)角。
此時，旋轉(zhuǎn)差信息生成單元37將心肌的每個區(qū)域的旋轉(zhuǎn)信息按 時間相位進行繪圖，由此生成例如圖6所示的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)差信息(步驟 S43)。其中，同樣，在圖6中，"ES"表示收縮末期時間相位，"global" 表示整個心肌的平均值。
步驟S5:顯示應變量規(guī)圖像/旋轉(zhuǎn)差信息
接著，顯示單元23以規(guī)定形態(tài)顯示應變量規(guī)圖像(步驟S5)。 圖7是表示應變量規(guī)圖像的顯示形態(tài)的一個例子(對應于從收縮
末期時間相位開始應變跟蹤的擴張末期時間相位，使用健康者的圖像
數(shù)據(jù)的例子)的圖。從該圖7可知，根據(jù)包含設置在中膜區(qū)域中的中 間點的應變量規(guī)，不僅示出了到擴張末期的內(nèi)外膜位置，還示出了在 中膜位置中按照斑點跟蹤法進行跟蹤的結果。而且，用于定位各圖像 的心肌部位相關的解剖學片段的支持信息(即，Sept/Ant/Lat/Post/Inf 的文字信息)分配到對應的心臟壁位置進行標志顯示。在此，該用于 定位的圖像和解剖學片段之間的對應的建立可以通過例如將在數(shù)據(jù) 收集時預先規(guī)定的斷面(短軸像等)作為顯示格式進行分配，用戶按 照該顯示格式調(diào)整探頭位置的方式實現(xiàn)。
在圖7所示的應變量規(guī)圖像中，如果著眼于例如后壁(pst)部 位，則相對于在后述的圖8的例(即，基于不具有量規(guī)中間點的由內(nèi) 膜上的端點和外膜上的端點構成的量規(guī)應變的顯示例子)中僅示出在 內(nèi)外膜間存在旋轉(zhuǎn)差的情況，能夠觀察到中膜位置相對比內(nèi)外膜旋轉(zhuǎn) 程度小，像"〈，，字那樣變形的應變量規(guī)。此現(xiàn)象暗示根據(jù)具有中間點 的應變量規(guī)以及其重疊顯示的超聲波圖像即應變量規(guī)圖像，能夠直觀 地掌握因心肌的多層結構引起的復雜的壁運動，除此之外沒有其他意 田、
更具體地，想到如下現(xiàn)象，即對應于內(nèi)膜、中膜和外膜這樣的心 臟的三層結構，表現(xiàn)出在各層中內(nèi)膜、中膜和外膜隨著心臟的伸縮運 動而表示復雜動態(tài)的結果。該現(xiàn)象不能根據(jù)現(xiàn)有方法來掌握，顯然， 該現(xiàn)象是根據(jù)具有中間點的應變量規(guī)以及包含其的應變量規(guī)圖像才 能提供的信息。在本實施方式中，將心臟理解為三層結構來對其伸縮 運動的動態(tài)進行了影像化。但是，將心臟理解為三層結構到底還是一 個例子。例如，將心臟理解為四層以上的多層結構時，通過將多個量 規(guī)中間點或量規(guī)端點設置為對應于各層(例如，設置于各層的重心位 置或邊界位置)，由此能夠?qū)Ω鲗拥纳炜s運動的動態(tài)進行圖像化。
在圖7中，示例了健康者的情況。與此相對，對于例如患有缺血 性心臟疾病的患者的情況，知道心肌的內(nèi)膜側(cè)先(敏銳)出問題。因 此，在因為負荷回波而引起局部心肌缺血時，觀察并比較在負荷前后
具有中間點的應變量規(guī)以及包含其的應變量規(guī)圖像，這可以說在臨床 上是有益的。這是因為，通過這種圖像診斷，當內(nèi)膜側(cè)在負荷后出問 題并引起從負荷前的運動狀態(tài)的變化時，與現(xiàn)有的觀察形式相比，該 情況作為基于本發(fā)明的應變量規(guī)顯示的"〈，，字的彎曲程度的變化，能 夠期待被敏銳且直觀地捕捉。而且，可以容易地理解，不僅是在負荷 前后，關于基于藥物等治療前后的壁運動的變化經(jīng)過觀察，也能夠期 待同等的效果。如上所述，通過本運動信息生成功能比較并觀察時間 序列中的超聲波圖像數(shù)據(jù)或者治療前后、負荷前后等帶著時間差收集 的超聲波圖像數(shù)據(jù)之間的例子是本實施方式中超聲波診斷裝置1的較 佳的應用例子。
而且，在本實施方式中，將收縮末期時間相位作為初始時間相位 并在該時間相位中的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置初始輪廓，通過應變量規(guī) 圖像對基于到擴張末期時間相位為止的跟蹤的變化進行了影像化。但 并不拘泥于此，例如也可以將擴張末期時間相位作為初始時間相位并 在該時間相位中的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置初始輪廓，通過應變量規(guī)圖
進而，根據(jù)斑點跟蹤法，由于原理上在心尖圖像上也可以進行中 膜的跟蹤，所以不僅本實施方式中示出的短軸像例子，例如也可以使 用心尖圖像并根據(jù)運動信息生成功能進行觀察。在心尖圖像的情況 下，相比內(nèi)外膜間的旋轉(zhuǎn)成分，伴隨向長軸方向的縮短運動的內(nèi)外膜 各層之間的移動距離的差通過應變量規(guī)顯示而直觀地表現(xiàn)，例如，期 待能夠容易掌握內(nèi)膜側(cè)和外膜側(cè)的哪一側(cè)對壁厚增大起貢獻等效果。
而且，對于在步驟S4中生成的旋轉(zhuǎn)差信息(參照圖5、圖6), 也以規(guī)定形態(tài)顯示。如果這樣顯示旋轉(zhuǎn)差信息，則心肌的各區(qū)域和全 部心肌(global)中的內(nèi)外膜的旋轉(zhuǎn)差、對于中膜的內(nèi)膜側(cè)和外膜側(cè) 的旋轉(zhuǎn)差被定量地表現(xiàn)，如圖表中圖示那樣，能夠解析其時間變化。
而且，以得到的旋轉(zhuǎn)差大小將參數(shù)轉(zhuǎn)換為色碼，并與位置對應地 重疊顯示在B模式圖像上，由此也可以進行提示新的壁運動信息的參 數(shù)成像(Parametric-imaging )。
進而，為了掌握對于與在不同的時間得到的超聲波圖像數(shù)據(jù)相關 的旋轉(zhuǎn)差信息的時間變化，也可以使用包含旋轉(zhuǎn)差信息的差分的處 理，生成關于該旋轉(zhuǎn)差信息的時間變化的信息，并以規(guī)定形態(tài)顯示。 如上所述，將通過使用包含內(nèi)外旋轉(zhuǎn)的差分的處理得到的變化結果的 圖表顯示或用參數(shù)成像顯示變化結果，由此支持掌握時間上的壁運動 變化的程度，這可以說是本超聲波診斷裝置的較佳的應用例子。 (效果)
根據(jù)以上描述的結構，可以得到以下效果。
在本超聲波診斷裝置中，利用組織的移動矢量信息，在各時間相 位上設置通過量規(guī)端點和量規(guī)中間點定義的折線即多個應變量規(guī)，生 成并顯示各應變量規(guī)重疊于各時間相位上的超聲波圖像所對應的位 置的應變量規(guī)圖像。觀察者根據(jù)顯示的應變量規(guī)圖像，能夠例如區(qū)別 內(nèi)膜、中膜、外膜各自的運動而觀察。其結果，能夠支持直觀地掌握 因心肌的多層結構引起的復雜的壁運動。
而且，在本超聲波診斷裝置中，計算從基準時間相位開始的旋轉(zhuǎn) 角度，并對各量規(guī)端點(以及根據(jù)需要的量規(guī)中間點)生成在量規(guī)端 點間的旋轉(zhuǎn)差信息，并以規(guī)定形態(tài)顯示。因此，例如，將量規(guī)端點設 置于心肌的內(nèi)膜和外膜上，將量規(guī)中間點設置于中膜上，由此生成心 肌各區(qū)域和整個心肌中的內(nèi)外膜的旋轉(zhuǎn)差、對于中膜的內(nèi)膜側(cè)和外膜 側(cè)的旋轉(zhuǎn)差等定量信息。而且，根據(jù)圖表還能夠解析時間上的變化。 其結果，能夠支持直觀地掌握因心肌的多層結構引起的復雜的壁運 動。
本發(fā)明并不局限于上述實施方式的原樣，在實施階段中在不脫離 其要旨的范圍內(nèi)可以對構成要素變形而具體化。作為具體的變形例，
有例:^j口下例子。
在上述實施方式中，示出了利用具有量規(guī)中間點的應變量規(guī)來生 成并顯示應變量規(guī)圖像和旋轉(zhuǎn)差信息的結構。與此相對，本超聲波診 斷裝置當然也可以利用不具有量規(guī)中間點的應變量規(guī)(即，由內(nèi)膜上 的一個端點和外膜上的另一端點構成的應變量規(guī))來生成并顯示應變
量規(guī)圖像和旋轉(zhuǎn)差信息。這可以例如通過省略上述步驟S3中的中間 點設置等處理來實現(xiàn)。
圖8是示出使用不具有量規(guī)中間點的應變量規(guī)的應變量規(guī)圖像 (從收縮末期時間相位開始進行應變跟蹤，對應于擴張末期時間相 位，使用健康者的圖像數(shù)據(jù)的圖像)的一個例子的圖。在該圖8中， 如果著眼于前壁(ant)、中隔(sp)、后壁(pst)各部位，則可以 看出線段的方向不垂直于內(nèi)膜面。即，意味著這些部位在從收縮末期 到擴張末期的區(qū)間內(nèi)發(fā)生的內(nèi)膜的(對于重心的)旋轉(zhuǎn)程度和外膜的 旋轉(zhuǎn)程度上存在差異。另一方面，在這些以外部位中，線段的方向仍 垂至于內(nèi)膜面，認為在從收縮末期到擴張末期的區(qū)間內(nèi)發(fā)生的內(nèi)膜的 旋轉(zhuǎn)程度和外膜的旋轉(zhuǎn)程度基本上相等。可以理解，根據(jù)使用這種不 具有量規(guī)中間點的應變量規(guī)的應變量規(guī)圖像，不僅可以直觀掌握內(nèi)外 膜間的距離變化(壁厚變化)，也可以直觀掌握旋轉(zhuǎn)程度的差異。其 中，旋轉(zhuǎn)差信息的顯示形態(tài)如同已經(jīng)描述的。
另外，通過在上述實施方式中公開的多個構成要素的適當組合， 能夠形成各種發(fā)明。例如，從實施方式中示出的全部構成要素中可以 刪除幾個構成要素。進而，也可以適當組合不同實施方式中的構成要 素。
權利要求
1. 一種超聲波診斷裝置，該超聲波診斷裝置包括:數(shù)據(jù)收集單元，用于對利用超聲波掃描進行周期性運動的被檢測體的規(guī)定部位而得到的超聲波圖像數(shù)據(jù)，在所述運動的一個周期以上的期間中進行收集；關心區(qū)域設置單元，用于對規(guī)定時間相位的所述超聲波圖像數(shù)據(jù)設置二維組織關心區(qū)域；應變量規(guī)設置單元，用于在所述關心區(qū)域內(nèi)設置規(guī)定數(shù)目的由連接兩個端點和存在于該端點間的一個以上的中間點的多個線段構成的應變量規(guī)；移動矢量信息生成單元，用于通過使用圖案匹配的處理生成至少包含所述應變量規(guī)的組織的移動矢量信息；圖像生成單元，用于通過使用所述設置的應變量規(guī)和所述組織的移動矢量信息的跟蹤處理，在所述期間內(nèi)的其它各時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置規(guī)定數(shù)目的應變量規(guī)，并生成將該各應變量規(guī)重疊于對應位置的應變量規(guī)圖像；以及顯示單元，用于以規(guī)定形態(tài)顯示所述應變量規(guī)圖像。
2、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述被檢測體的規(guī)定部位是心臟，所述端點的一方設置于以心壁內(nèi)膜為基準的位置上，所述端點的 另一方設置于以心肌外膜為基準的位置上，所述應變量規(guī)設置于所述被檢測體的心臟的壁厚方向上。
3、 根據(jù)權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于所述 中間點設置于心壁內(nèi)部的位置上。
4、 根據(jù)權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述設置單元在包含所述基準時間相位的多個時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置心臟的旋轉(zhuǎn)中心， 所述超聲波診斷裝置進一步包括計算單元，用于對每個所述時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上的各應 變量規(guī)，計算對于所述旋轉(zhuǎn)中心的所述一方端點、所述另一方端點、所述中間點中的從基準時間相位開始的旋轉(zhuǎn)角；以及旋轉(zhuǎn)差信息生成單元，用于使用所述一方端點、所述另 一方端點、所述中間點中的從基準時間相位開始的旋轉(zhuǎn)角，生成表示內(nèi)膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角和外膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角的差的旋轉(zhuǎn)差信息，所述顯示單元以規(guī)定形態(tài)顯示所述旋轉(zhuǎn)差信息。
5、 根據(jù)權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)差信息生成單元按與所述心臟的心肌部位相關的每個解剖學片段生成。
6、 根據(jù)權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述圖像生成單元生成所述應變量規(guī)圖像，該應變量規(guī)圖像是根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)差信息對內(nèi)膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角和外膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角的差進行色 碼化并匹配到所述超聲波圖像數(shù)據(jù)的對應位置上的應變量規(guī)圖像。
7、 根據(jù)權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)差信息生成單元生成所述旋轉(zhuǎn)角的時間變化曲線作為所述旋轉(zhuǎn)差信息。
8、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述顯示單元同時或交替顯示治療前的所述應變量規(guī)圖像和治療后的所述應變量規(guī)圖像、或者負荷前的所述應變量規(guī)圖像和負荷后 的所述應變量規(guī)圖像。
9、 根據(jù)權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 關于所述旋轉(zhuǎn)差信息，通過對使用不同的兩個超聲波圖像數(shù)據(jù)生成的兩個所述旋轉(zhuǎn)差信息之間進行差分，生成與所述旋轉(zhuǎn)差信息的時 間變化相關的信息，所述顯示單元以規(guī)定形態(tài)顯示與所述旋轉(zhuǎn)差信息的時間變化相 關的信息。
10、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述被檢測體的規(guī)定部位是心臟， 所述端點的一方設置于與心壁內(nèi)膜對應的位置上，所述端點的另 一方設置于與心肌外膜對應的位置上，所述一個以上的中間點設置于 與心肌中間膜對應的位置上。
11、 根據(jù)權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 所述被檢測體的規(guī)定部位是心臟，所述兩個端點以及所述一個以上的中間點分別與構成所述心臟 的心肌的多個層或者其邊界對應地設置。
12、 一種超聲波圖像處理裝置，該超聲波圖像處理裝置包括 存儲單元，用于存儲利用超聲波掃描進行周期性運動的被檢測體的規(guī)定部位而收集的在所述運動的一個周期以上的期間中的超聲波關心區(qū)域設置單元，用于對規(guī)定時間相位的所述超聲波圖像數(shù)據(jù) 設置二維組織關心區(qū)域；應變量規(guī)設置單元，用于在所述關心區(qū)域內(nèi)設置規(guī)定數(shù)目的由連 接兩個端點和存在于該端點間的 一 個以上的中間點的多個線段構成 的應變量規(guī)；移動矢量信息生成單元，用于通過使用圖案匹配的處理生成至少 包含所述應變量規(guī)的組織的移動矢量信息；圖像生成單元，用于通過使用所述設置的應變量規(guī)和所述組織的 移動矢量信息的跟蹤處理，在所迷期間內(nèi)的其它各時間相位的超聲波 圖像數(shù)據(jù)上設置規(guī)定數(shù)目的應變量規(guī)，并生成將該各應變量規(guī)重疊于 對應位置的應變量規(guī)圖像；以及顯示單元，用于以規(guī)定形態(tài)顯示所述應變量規(guī)圖像。
13、 一種超聲波圖像處理方法，該超聲波圖像處理方法包括 對于利用超聲波掃描進行周期性運動的被檢測體的規(guī)定部位而收集的在所述運動的 一個周期以上的期間中的超聲波圖像數(shù)據(jù)，設置 關于規(guī)定時間相位的二維組織關心區(qū)域；在所述關心區(qū)域內(nèi)設置規(guī)定數(shù)目的由連接兩個端點和存在于該 端點間的 一 個以上的中間點的多個線段構成的應變量規(guī)； 通過使用圖案匹配的處理生成至少包含所述應變量規(guī)的組織的移動矢量信息；通過使用所述設置的應變量規(guī)和所述組織的移動矢量信息的跟 蹤處理，在所述期間內(nèi)的其它各時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上設置規(guī) 定數(shù)目的應變量規(guī)，并生成將該各應變量規(guī)重疊于對應位置的應變量 規(guī)圖像；以及以規(guī)定形態(tài)顯示所述應變量規(guī)圖像。
14、 根據(jù)權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 所述被檢測體的規(guī)定部位是心臟，所述端點的一方設置于以心壁內(nèi)膜為基準的位置上，所述端點的 另一方設置于以心肌外膜為基準的位置上，所述應變量規(guī)設置于所述被檢測體的心臟的壁厚方向上。
15、 根據(jù)權利要求14所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 所述中間點設置于心壁內(nèi)部的位置上。
16、 根據(jù)權利要求14所述的超聲波圖像處理方法，該超聲波圖 像處理方法進一步包括在包舍所述基準時間相位的多個時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上 設置心臟的旋轉(zhuǎn)中心；對每個所述時間相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)上的各應變量規(guī)，計算對 于所述旋轉(zhuǎn)中心的所述一方端點、所述另一方端點、所述中間點中的 從基準時間相位開始的旋轉(zhuǎn)角；使用所述一方端點、所述另一方端點、所述中間點中的從基準時 間相位開始的旋轉(zhuǎn)角，生成表示內(nèi)膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角和外膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角的 差的旋轉(zhuǎn)差信息；以及以規(guī)定形態(tài)顯示所述旋轉(zhuǎn)差信息。
17、 根據(jù)權利要求16所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 在所述旋轉(zhuǎn)差信息的生成中，按與所述心臟的心肌部位相關的每個解剖學片段生成。
18、 根據(jù)權利要求16所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于在所述應變圖像的生成中生成所述應變量規(guī)圖像，該應變量規(guī)圖 像是根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)差信息對內(nèi)膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角和外膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)角的差 進行色碼化并匹配到所述超聲波圖像數(shù)據(jù)的對應位置上的應變量規(guī) 圖像。
19、 根據(jù)權利要求16所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 在所述旋轉(zhuǎn)差信息的生成中，生成所述旋轉(zhuǎn)角的時間變化曲線作為所 述旋轉(zhuǎn)差信息。
20、 根據(jù)權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 在所述顯示中，同時或交替顯示治療前的所述應變量規(guī)圖像和治療后 的所述應變量規(guī)圖像、或者負荷前的所述應變量規(guī)圖像和負荷后的所 述應變量規(guī)圖像。
21、 根據(jù)權利要求16所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 關于所述旋轉(zhuǎn)差信息，通過對使用不同的兩個超聲波圖像數(shù)據(jù)生成的兩個所述旋轉(zhuǎn)差信息之間進行差分，生成與所述旋轉(zhuǎn)差信息的時 間變化相關的信息，所述顯示單元以規(guī)定形態(tài)顯示與所述旋轉(zhuǎn)差信息的時間變化相 關的信息。
22、 根據(jù)權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 所述被檢測體的規(guī)定部位是心臟，所述端點的一方設置于與心壁內(nèi)膜對應的位置上，所述端點的另 一方設置于與心肌外膜對應的位置上，所述一個以上的中間點設置于 與心肌中間膜對應的位置上。
23、 根據(jù)權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特征在于 所述被檢測體的規(guī)定部位是心臟，所述兩個端點以及所述一個以上的中間點分別與構成所述心臟 的心肌的多個層或者其邊界對應地設置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝置及方法。使用組織的移動矢量信息，在各時間相位上設置由量規(guī)端點和量規(guī)中間點定義的折線即多個應變量規(guī)，生成并顯示在各時間相位的超聲波圖像對應的位置上重疊各應變量規(guī)的應變量規(guī)圖像。而且，計算從基準時間相位開始的旋轉(zhuǎn)角度，對各量規(guī)端點(以及根據(jù)需要的量規(guī)中間點)生成量規(guī)端點間的旋轉(zhuǎn)差信息，并以規(guī)定形態(tài)顯示。因此，例如，將量規(guī)端點設置于心肌的內(nèi)膜和外膜，將量規(guī)中間點設置于中膜，由此生成心肌的各區(qū)域和整個心肌中的內(nèi)外膜的旋轉(zhuǎn)差、對于中膜的內(nèi)膜側(cè)和外膜側(cè)的旋轉(zhuǎn)差等定量信息。
文檔編號A61B8/00GK101380238SQ200810215869
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權日2007年9月7日
發(fā)明者阿部康彥 申請人:株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社