超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的圖像處理方法
【專利摘要】提供一種在拍攝了關(guān)節(jié)部位的超聲波圖像中，不進(jìn)行圖案匹配就能夠高精度地檢測(cè)骨表面和關(guān)節(jié)腔區(qū)域的超聲波診斷裝置。超聲波診斷裝置的特征在于，包括：構(gòu)成要素確定部，在超聲波圖像中，將與被檢體表面大致垂直的被檢體的深度方向設(shè)為第一方向、將與第一方向正交的方向設(shè)為第二方向時(shí)，通過在第二方向的全部像素位置中將所述第二方向的像素位置為N(N為1以上的整數(shù))的第一確定像素和所述第二方向的像素位置為N+1的第二確定像素以第二確定像素的亮度大且第一確定像素和第二確定像素接近的方式建立關(guān)聯(lián)，從而從超聲波圖像中檢測(cè)一個(gè)以上的特征線，基于該特征線在第一方向上的順序來確定特征線中的哪個(gè)特征線表示構(gòu)成要素間的邊界，確定表示各構(gòu)成要素的邊界的圖像部分。
【專利說明】超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的圖像處理方法
[0001] 在2013年8月19日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2013-169527號(hào)、在2013年8月21 日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2013-171033號(hào)以及在2014年8月6日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng) 2014-160638號(hào)中包含的權(quán)利要求書、說明書、附圖以及摘要的公開內(nèi)容全部援用到本申請(qǐng) 中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及將進(jìn)行超聲波的發(fā)送接收的超聲波探頭抵接到被檢者的體表面、尤其 是四肢關(guān)節(jié)，從而進(jìn)行超聲波診斷的超聲波診斷裝置、超聲波圖像分析方法及其程序。

【背景技術(shù)】
[0003] 近年來，在以關(guān)節(jié)風(fēng)濕為首的關(guān)節(jié)炎的疾病活動(dòng)性的評(píng)價(jià)中使用超聲波診斷裝置 越來越平常。在疾病活動(dòng)性的評(píng)價(jià)中主要使用B模式圖像和能量多普勒?qǐng)D像，在B模式圖 像中能夠觀察滑膜肥厚或滑膜液積存、骨糜爛，在能量多普勒?qǐng)D像中能夠觀察滑膜的炎癥。
[0004] 除此之外，提出了使用超聲波圖像而按等級(jí)來判定疾病活動(dòng)性的方法。在使用能 量多普勒?qǐng)D像將炎癥的程度進(jìn)行等級(jí)化的情況下，根據(jù)所觀測(cè)的血流信號(hào)在肥厚的滑膜區(qū) 域中占據(jù)多少比例來判定等級(jí)。
[0005] 為了根據(jù)超聲波圖像的觀察結(jié)果而將疾病活動(dòng)性客觀地進(jìn)行量化，最好盡可能排 除包括檢查者的主觀的用戶操作，按照一定的基準(zhǔn)進(jìn)行量化。例如，在非專利文獻(xiàn)1中，提 出了如下技術(shù)：在超聲波圖像上徒手描畫包括肥厚的滑膜的關(guān)節(jié)腔，并將血流信號(hào)在該描 畫的區(qū)域中占據(jù)的占有率計(jì)算作為定量評(píng)價(jià)值。但是，若使檢查者徒手描畫關(guān)節(jié)腔，則即使 根據(jù)同一個(gè)超聲波圖像來描畫關(guān)節(jié)腔，也根據(jù)檢查者不同而在描畫結(jié)果中產(chǎn)生偏差，此外， 即使是同一個(gè)檢查者，也根據(jù)描畫的時(shí)間不同而在描畫結(jié)果中產(chǎn)生偏差。作為結(jié)果，在進(jìn)行 了量化的血流信號(hào)的占有率中產(chǎn)生由檢查者的主觀所引起的偏差。
[0006] 為了解決上述課題，例如在專利文獻(xiàn)1中，提出了如下方法：確定骨表面之后切出 關(guān)節(jié)腔區(qū)域，并對(duì)關(guān)節(jié)腔區(qū)域進(jìn)行分析，從而客觀地對(duì)疾病活動(dòng)性進(jìn)行量化。根據(jù)這個(gè)方 法，排除檢查者的主觀的同時(shí)，除了血流信號(hào)之外，還能夠?qū)τ晒瞧べ|(zhì)的破壞、軟骨的損傷 所引起的關(guān)節(jié)的狹小化、伴隨滑膜肥厚的關(guān)節(jié)囊的伸展等的圖像觀察結(jié)果進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。
[0007] 【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0008] 【專利文獻(xiàn)】
[0009] 【專利文獻(xiàn)1】（日本）特開2013-056156號(hào)公報(bào) [0010]【非專利文獻(xiàn)】
[0011] 【非專利文獻(xiàn)1】小池隆夫、「超音波檢査法全用^亡関節(jié)U7 ^ 〇新^ ^診療」、 P40-43、J r < 力，I 卜匕二一社、2010 年 3 月 10 日
[0012] 但是，為了更加客觀地對(duì)疾病活動(dòng)性進(jìn)行量化，提高骨表面、關(guān)節(jié)腔區(qū)域等關(guān)節(jié)部 位的構(gòu)成要素的檢測(cè)精度是比較重要的。以往，在這樣的構(gòu)成要素的邊界的檢測(cè)中，使用對(duì) 亮度設(shè)定閾值的、對(duì)亮度在與構(gòu)成要素的邊界大致正交的方向上使用了微分或二次微分的 邊緣檢測(cè)技術(shù)。但是，在這樣的方法中，由于在如關(guān)節(jié)部位那樣存在多個(gè)構(gòu)成要素的部位， 多個(gè)邊界作為成為一體的單一線條而取得，所以為了確定各構(gòu)成要素，需要進(jìn)行圖案匹配 等，判斷各邊緣對(duì)應(yīng)于哪個(gè)構(gòu)成要素的邊界。因此，有可能會(huì)發(fā)生不一定存在適當(dāng)?shù)膱D案， 不能確定構(gòu)成要素的情況，或者構(gòu)成要素與其他構(gòu)成要素的邊界位置的誤識(shí)別等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠準(zhǔn)確地確定構(gòu)成關(guān)節(jié)部位的各構(gòu)成要素的超聲 波診斷裝置。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)方式的超聲波診斷裝置是從拍攝了關(guān)節(jié)部位的超聲波圖像中確定 表示所述關(guān)節(jié)部位的構(gòu)成要素的圖像部分的超聲波診斷裝置，其特征在于，包括取得超聲 波圖像而確定所述圖像部分的圖像處理電路，所述圖像處理電路包括：超聲波圖像取得部， 取得超聲波圖像；以及構(gòu)成要素確定部，在所述超聲波圖像中，在將與被檢體表面大致垂直 的被檢體的深度方向設(shè)為第一方向，并將與所述第一方向正交的方向設(shè)為第二方向時(shí)，通 過在第二方向的全部像素位置中，進(jìn)行在第二確定像素的亮度大且第一確定像素和所述第 二確定像素接近的情況下將所述第一確定像素和所述第二確定像素建立關(guān)聯(lián)的處理，從而 從所述超聲波圖像中檢測(cè)一個(gè)以上的特征線，基于該特征線在所述第一方向上的順序來確 定所述特征線中的哪個(gè)特征線表示所述構(gòu)成要素間的邊界，并確定表示各構(gòu)成要素的邊界 的圖像部分，其中，所述第一確定像素是所述第二方向的像素位置為N的像素，所述第二確 定像素是所述第二方向的像素位置為N+1的像素,并且N為1以上的整數(shù)。
[0015] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于能夠以分別獨(dú)立的形式檢測(cè)表示構(gòu)成要素的邊界的特征線， 所以不需要用于將多個(gè)特征線的集合對(duì)應(yīng)于各構(gòu)成要素的邊界的圖案匹配。因此，能夠與 構(gòu)成要素的邊界線對(duì)應(yīng)于哪個(gè)特征線和特征線的形狀無關(guān)，準(zhǔn)確地檢測(cè)構(gòu)成要素與其他構(gòu) 成要素的邊界。此外，即使假設(shè)表示關(guān)節(jié)部位的圖像部分的形狀與一般的表示關(guān)節(jié)部位的 圖像的形狀大不相同，也因深度方向上的各構(gòu)成要素的順序不變，所以能夠準(zhǔn)確地確定各 構(gòu)成要素而不會(huì)弄錯(cuò)構(gòu)成要素。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的框圖。
[0017] 圖2是表不了關(guān)節(jié)概略的圖。
[0018] 圖3 (a)是表不拍攝了關(guān)節(jié)的超聲波圖像的一例的圖，圖3 (b)是表不拍攝了患上 風(fēng)濕的關(guān)節(jié)的超聲波圖像的一例的圖。
[0019] 圖4是表示實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0020] 圖5是表示實(shí)施方式的超聲波診斷裝置中的構(gòu)成要素的確定動(dòng)作的流程圖。
[0021] 圖6 (a)是表不拍攝了關(guān)節(jié)的超聲波圖像中的骨表面的圖，圖6 (b)是表不拍攝了 關(guān)節(jié)的超聲波圖像中邊緣的分類的圖。
[0022] 圖7是表示使用了實(shí)施方式的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法（動(dòng)的計(jì)畫法）的邊緣檢測(cè)的動(dòng)作的流 程圖。
[0023] 圖8(a)是表示在拍攝了關(guān)節(jié)的超聲波圖像中檢測(cè)到的邊緣的圖，圖8(b)是表示 使用了實(shí)施方式的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的邊緣檢測(cè)的一例的圖，圖8(c)是使用了實(shí)施方式的動(dòng)態(tài) 規(guī)劃法的邊緣檢測(cè)中的Value值的例，圖8 (d)是表示使用了實(shí)施方式的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的邊緣 檢測(cè)的一例的圖，圖8(e)是使用了實(shí)施方式的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的邊緣檢測(cè)中的Value值的例。
[0024] 圖9是表示實(shí)施方式的邊緣的分類動(dòng)作的流程圖。
[0025] 圖10(a)是表示實(shí)施方式的滑膜的確定的一例的圖，圖10(b)是表示實(shí)施方式的 滑膜的確定的一例的圖。
[0026] 圖11是表示在超聲波圖像中骨表面的邊緣的圖。
[0027] 圖12(a)是表示實(shí)施方式的關(guān)節(jié)的確定的一例的圖，圖12(b)是表示實(shí)施方式的 關(guān)節(jié)的確定的一例的圖。
[0028] 圖13是表示實(shí)施方式的關(guān)節(jié)囊的確定的一例的圖。
[0029] 圖14是表示實(shí)施方式的超聲波診斷裝置中的疾病活動(dòng)性的量化動(dòng)作的流程圖。
[0030] 圖15是表示拍攝了關(guān)節(jié)的超聲波圖像中的骨糜爛的圖。
[0031] 圖16(a)是表示實(shí)施方式的骨糜爛的檢測(cè)的圖，圖16(b)是用于骨糜爛的檢測(cè)的 一階差分的概念圖，圖16(c)是表示骨糜爛的檢測(cè)的動(dòng)作的圖。
[0032] 圖17 (a)是表不實(shí)施方式的骨表面的量化的圖，圖17 (b)是表不實(shí)施方式的骨表 面的量化的圖。
[0033] 圖18 (a)是表不實(shí)施方式的骨表面的量化的圖，圖18 (b)是表不實(shí)施方式的骨糜 爛的量化的圖。
[0034] 圖19(a)是表示實(shí)施方式的關(guān)節(jié)囊的量化的一例的圖，圖19(b)是表示實(shí)施方式 的關(guān)節(jié)囊的量化的一例的圖。
[0035] 圖20 (a)是表不變形例的關(guān)節(jié)腔區(qū)域的確定的一例的圖，圖20 (b)是表不變形例 的關(guān)節(jié)腔區(qū)域的確定的一例的圖，圖20(c)是表示變形例的關(guān)節(jié)腔區(qū)域的確定的一例的 圖。
[0036] 圖21 (a)是表示實(shí)施方式的關(guān)節(jié)腔區(qū)域的量化的一例的圖，圖21 (b)是表示實(shí)施 方式的關(guān)節(jié)腔區(qū)域的量化的一例的圖。
[0037] 圖22是表示實(shí)施方式的關(guān)節(jié)腔區(qū)域的量化的一例的圖。
[0038] 標(biāo)號(hào)說明
[0039] 11超聲波探頭
[0040] 20超聲波診斷裝置
[0041] 21超聲波發(fā)送接收部
[0042] 22超聲波圖像生成部
[0043] 23存儲(chǔ)部
[0044] 24邊緣檢測(cè)部
[0045] 25構(gòu)成要素確定部
[0046] 26病狀分析部
[0047] 27控制部
[0048] 28畫面生成部
[0049] 31輸入部
[0050] 32顯示部
[0051] 111、121 骨
[0052] 112、122 軟骨
[0053] 130 滑膜
[0054] 140、205、394 關(guān)節(jié)囊
[0055] 201、202、301、302 骨表面
[0056] 203 皮膚
[0057] 206關(guān)節(jié)腔區(qū)域
[0058] 208血流信號(hào)
[0059] 303皮膚段
[0060] 3〇4肌腱段
[0061] 305 骨段
[0062] 3〇8、3〇9 骨端部

【具體實(shí)施方式】
[0063] 以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0064] (實(shí)施方式1)
[0065] 圖1是表示本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置20的結(jié)構(gòu)的框圖。超聲波診斷裝置20 包括超聲波發(fā)送接收部21、超聲波圖像生成部22、存儲(chǔ)部23、邊緣檢測(cè)部24、構(gòu)成要素確定 部25、病狀分析部26、控制部27、畫面生成部28。作為圖像處理電路，超聲波圖像生成部 22、存儲(chǔ)部23、邊緣檢測(cè)部24、構(gòu)成要素確定部25由一個(gè)塊的電路構(gòu)成。另外，超聲波發(fā)送 接收部21、病狀分析部26、控制部27、畫面生成部28作為不同于圖像處理電路的電路構(gòu)成。 這些也可以根據(jù)需要而構(gòu)成為圖像處理電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。超聲波探頭11、輸入部31、顯示 部32是從外部連接到超聲波診斷裝置20的結(jié)構(gòu)。這些也可以根據(jù)需要而構(gòu)成為包含在超 聲波診斷裝置20中。
[0066] 超聲波探頭11是具有例如由PZT (鋯鈦酸鉛）等構(gòu)成的振動(dòng)元件配置為一列的振 動(dòng)元件陣列的線型探頭。超聲波探頭11將在超聲波發(fā)送接收部21中生成的超聲波發(fā)送信 號(hào)變換為發(fā)送超聲波并送到被檢體。被送出的發(fā)送超聲波在作為被檢體的生物體內(nèi)的、存 在關(guān)節(jié)部位的構(gòu)成要素間的聲阻抗之差的部分被反射。此時(shí)，聲阻抗之差越顯著則反射的 超聲波的能量也越大。
[0067] 被反射的反射超聲波在超聲波探頭11中接收。在超聲波探頭11中接收到的超聲 波作為超聲波接收信號(hào)而輸入到超聲波發(fā)送接收部21。超聲波發(fā)送接收部21進(jìn)行基于整 相相加的波束成形，并將整相相加后的超聲波接收信號(hào)作為聲線信號(hào)，以超聲波的一次發(fā) 送接收的掃描線為單位輸出到超聲波圖像生成部22。
[0068] 超聲波圖像生成部22將從超聲波發(fā)送接收部21輸入的聲線信號(hào)進(jìn)行合計(jì)，并進(jìn) 行包絡(luò)線檢波、對(duì)數(shù)壓縮等而變換為亮度數(shù)據(jù)，且將掃描線的位置和深度變換為正交坐標(biāo)， 生成超聲波圖像。在超聲波圖像生成部22中生成的超聲波圖像暫時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部23中。
[0069] 存儲(chǔ)部23是暫時(shí)存儲(chǔ)超聲波圖像、后述的構(gòu)成要素的確定信息、疾病活動(dòng)性的存 儲(chǔ)裝置，例如由RAM、閃存、硬盤驅(qū)動(dòng)器等構(gòu)成。
[0070] 輸入部31是用于檢查者輸入檢查者名、患者名、超聲波診斷裝置的設(shè)定信息的結(jié) 構(gòu)，例如由鍵盤、軌跡球、手寫平板等的輸入設(shè)備構(gòu)成。此外，例如，也可以是與后述的顯示 部32-體的觸摸面板等。
[0071] 邊緣檢測(cè)部24讀出在存儲(chǔ)部23中存儲(chǔ)的超聲波圖像，檢測(cè)圖像內(nèi)的邊緣。檢測(cè) 到的邊緣用于從超聲波圖像中確定表示關(guān)節(jié)部位的構(gòu)成要素的圖像部分（以下，簡(jiǎn)單記載 為"構(gòu)成要素"）。
[0072] 構(gòu)成要素確定部25使用邊緣檢測(cè)部24檢測(cè)到的邊緣，確定超聲波圖像內(nèi)的各構(gòu) 成要素。具體而言，從拍攝了關(guān)節(jié)部的超聲波圖像中，確定分別表示骨表面、關(guān)節(jié)位置、關(guān)節(jié) 腔區(qū)域、滑膜的圖像部分（以下，分別簡(jiǎn)單記載為"骨表面"、"關(guān)節(jié)位置"、"關(guān)節(jié)腔區(qū)域"、"滑 膜"）。
[0073] 病狀分析部26對(duì)構(gòu)成要素確定部25確定的超聲波圖像的各構(gòu)成要素進(jìn)行分析， 定量地評(píng)價(jià)風(fēng)濕的病狀的疾病活動(dòng)性。
[0074] 控制部27將用戶經(jīng)由輸入部31輸入的設(shè)定信息與在存儲(chǔ)部23中存儲(chǔ)的超聲波 圖像建立對(duì)應(yīng)而保持。此外，分別取得構(gòu)成要素確定部25確定的超聲波圖像的各構(gòu)成要 素、病狀分析部26對(duì)疾病活動(dòng)性的評(píng)價(jià)結(jié)果，并與設(shè)定信息一同通知到畫面生成部28。
[0075] 畫面生成部28讀出在存儲(chǔ)部23中存儲(chǔ)的超聲波圖像。此外，畫面生成部28從控 制部27接受從輸入部31輸入的檢查者名、患者名、時(shí)間信息、超聲波診斷裝置的設(shè)定信息 以及病狀分析部26對(duì)疾病活動(dòng)性的評(píng)價(jià)結(jié)果，并重疊到所讀出的超聲波圖像上，輸出到顯 示部32。
[0076] 顯示部32是對(duì)檢查者提示畫面生成部28生成的圖像的監(jiān)視器，例如是液晶顯示 器。
[0077] 超聲波發(fā)送接收部21、超聲波圖像生成部22、邊緣檢測(cè)部24、構(gòu)成要素確定部 25、病狀分析部26、控制部27、畫面生成部28分別通過例如存儲(chǔ)器和CPU(中央處理器）、 GPU (圖形處理單元）等的可編程設(shè)備和軟件、或者FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）、ASIC (專用 集成電路）等的硬件實(shí)現(xiàn)。
[0078] <測(cè)定對(duì)象>
[0079] 本實(shí)施方式中的主要的被檢體的測(cè)定對(duì)象是關(guān)節(jié)。作為關(guān)節(jié)的一例，圖2表示手 指關(guān)節(jié)的概略。如圖2所示，關(guān)節(jié)由骨111、骨121、軟骨112、軟骨122、滑膜130、關(guān)節(jié)囊140 構(gòu)成。骨111和骨121的前端部分上分別附帶了軟骨112和軟骨122,且滑膜130以包圍軟 骨112和軟骨122的方式存在。此外，關(guān)節(jié)囊140以包圍滑膜130的方式附著到骨111和 骨 121。
[0080] 例如，若關(guān)節(jié)風(fēng)濕進(jìn)展，則能夠確認(rèn)滑膜130的肥厚或滑膜130內(nèi)的關(guān)節(jié)液的積 存、由骨皮質(zhì)的破壞所引起的骨糜爛。此外，因軟骨112、軟骨122的破壞導(dǎo)致關(guān)節(jié)的間隙變 窄，關(guān)節(jié)強(qiáng)直。此外，在多數(shù)病例中，確認(rèn)了在滑膜130內(nèi)部中增生新的血管。
[0081] 使用圖3(a)、圖3(b)，說明拍攝了關(guān)節(jié)的超聲波圖像和關(guān)節(jié)風(fēng)濕的病狀。
[0082] 圖3(a)是拍攝了沒有患上關(guān)節(jié)風(fēng)濕的關(guān)節(jié)的超聲波圖像。在超聲波圖像中，描畫 了骨表面201、骨表面202、皮膚203、肌腱204、關(guān)節(jié)囊205。由于骨表面201、骨表面202和 皮膚203是比較硬的構(gòu)成要素，所以在超聲波圖像上也描畫為高亮度。由骨表面201、骨表 面202、關(guān)節(jié)囊205包圍的區(qū)域是關(guān)節(jié)腔區(qū)域206。
[0083] 由于到達(dá)骨111、骨112的超聲波的大部分被骨表面反射，所以骨的內(nèi)部基本上未 被描畫，只有骨表面描畫為高亮度。與骨表面201、骨表面202、皮膚203相比，肌腱204和 關(guān)節(jié)囊205描畫為低亮度。此外，與肌腱204和關(guān)節(jié)囊205相比，滑膜130是更低的亮度， 軟骨112、軟骨122基本上不具有亮度值。因此，在拍攝了關(guān)節(jié)部位的超聲波圖像中，除了皮 膚203、骨表面201、骨表面202之外，肌腱204、關(guān)節(jié)囊205描畫為比較高的亮度。
[0084] 另一方面，圖3(b)是拍攝了患上關(guān)節(jié)風(fēng)濕的關(guān)節(jié)的超聲波圖像。由于滑膜130隨 著風(fēng)濕疾病的活動(dòng)性進(jìn)展而肥厚，所以包圍滑膜130的關(guān)節(jié)囊140也肥大。因此，超聲波圖 像中，確認(rèn)了關(guān)節(jié)囊205的肥大。此外，骨皮質(zhì)的破壞作為骨糜爛207而出現(xiàn)在超聲波圖像 觀察結(jié)果中。進(jìn)一步，在關(guān)節(jié)腔區(qū)域206的內(nèi)部中，觀測(cè)到由血管增生所引起的血流信號(hào) 208。
[0085] < 動(dòng)作 >
[0086] 說明實(shí)施方式1的超聲波診斷裝置20的動(dòng)作。圖4是表示超聲波診斷裝置20的 整體的動(dòng)作的流程圖。
[0087] 首先，取得超聲波圖像（步驟S101)。具體而言，超聲波發(fā)送接收部21對(duì)超聲波探 頭11送出超聲波發(fā)送信號(hào)，超聲波探頭11將超聲波發(fā)送信號(hào)變換為發(fā)送超聲波而送到被 檢體。超聲波探頭11將從被檢體反射的反射超聲波變換為超聲波接收信號(hào)而送到超聲波 發(fā)送接收部21。超聲波發(fā)送接收部21對(duì)超聲波接收信號(hào)進(jìn)行基于整相相加的波束成形，并 將聲線信號(hào)輸出到超聲波圖像生成部22。超聲波圖像生成部22對(duì)聲線信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)線檢 波、對(duì)數(shù)壓縮等而變換為亮度數(shù)據(jù)，且將掃描線的位置和深度變換為正交坐標(biāo)，生成超聲波 圖像。以下，設(shè)為超聲波圖像是B模式圖像，但超聲波圖像并不限定于B模式圖像，也可以 是M圖案圖像、能量多普勒?qǐng)D像等使用超聲波而生成的任意的圖像。在超聲波圖像生成部 22中生成的超聲波圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部23中。
[0088] 接著，從超聲波圖像中確定構(gòu)成要素（步驟S200)。通過這個(gè)動(dòng)作，從超聲波圖像 中，確定骨表面、滑膜，以及從這些確定骨端部、關(guān)節(jié)位置、關(guān)節(jié)囊、關(guān)節(jié)腔區(qū)域。被確定的各 構(gòu)成要素的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部23中。細(xì)節(jié)在后面敘述。
[0089] 接著，對(duì)疾病活動(dòng)性進(jìn)行量化（步驟S300)。疾病活動(dòng)性是表示有無患上關(guān)節(jié)風(fēng)濕 等的關(guān)節(jié)疾病或在患上的情況下的進(jìn)展程度的指標(biāo)，例如是滑膜或關(guān)節(jié)囊的肥厚度、骨表 面的平滑程度、關(guān)節(jié)的形狀、關(guān)節(jié)腔區(qū)域中的血流的有無以及其范圍等。通過對(duì)疾病活動(dòng)性 進(jìn)行量化，能夠客觀地評(píng)價(jià)有無患上關(guān)節(jié)疾病或進(jìn)展程度的判斷、規(guī)定期間中的疾病的進(jìn) 展?fàn)顩r等，進(jìn)行對(duì)于被檢者的可靠的調(diào)養(yǎng)等。通過這個(gè)動(dòng)作，被確定的骨表面、滑膜、關(guān)節(jié)、 關(guān)節(jié)囊、關(guān)節(jié)腔區(qū)域中的關(guān)節(jié)風(fēng)濕的疾病活動(dòng)性進(jìn)行量化。被量化的各疾病活動(dòng)性的信息 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部23中。細(xì)節(jié)在后面敘述。
[0090] 最后，生成圖像并輸出到顯示部32 (步驟S102)。具體而言，對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部23中 的超聲波圖像重疊從輸入部31輸入的檢查者名、患者名、時(shí)間信息、超聲波診斷裝置的設(shè) 定信息、病狀分析部26對(duì)疾病活動(dòng)性的評(píng)價(jià)結(jié)果，并輸出到顯示部32。
[0091] <構(gòu)成要素的確定>
[0092] 詳細(xì)說明上述的步驟S200中的構(gòu)成要素的確定。圖5是表示構(gòu)成要素的確定動(dòng) 作的流程圖。
[0093] 另外，在本實(shí)施方式的超聲波圖像中，設(shè)為深度方向是y軸，與y軸正交的方向、即 與皮膚大致平行的方向是X軸。此外，設(shè)為超聲波圖像的左上端是原點(diǎn)，X軸是坐標(biāo)值從超 聲波圖像的左側(cè)向右側(cè)增加的軸，y軸是坐標(biāo)值從超聲波圖像的上側(cè)向下側(cè)增加的軸。艮P， 接近皮膚的一側(cè)成為上，遠(yuǎn)離皮膚的一側(cè)成為下。以下，有時(shí)將深的一側(cè)標(biāo)記為下，將淺的 一側(cè)標(biāo)記為上，但實(shí)體上指同一個(gè)。
[0094] 如上所述，被檢體中的構(gòu)成要素間的聲阻抗之差越大則反射超聲波的能量越大。 因此，在超聲波圖像中亮度高的線狀的區(qū)域表示構(gòu)成要素的邊界的可能性高。此外，如上所 述，由于骨表面描畫為高亮度，比骨表面深的區(qū)域（骨內(nèi)部）基本不具有亮度，所以在檢測(cè) 到構(gòu)成要素的邊界的候選之后，首先確定骨表面，進(jìn)一步在淺的一側(cè)檢索其他的構(gòu)成要素 的邊界是有效率的。圖6(a)是從拍攝了關(guān)節(jié)區(qū)域的圖像中提取了亮度高的線狀的區(qū)域的 圖，從骨表面301、骨表面302依次進(jìn)行確定。另外，在圖6(a)中，用虛線表示骨表面301、 302以外的邊緣。
[0095] 首先，邊緣檢測(cè)部24進(jìn)行邊緣的增強(qiáng)處理（步驟S201)。具體而言，對(duì)超聲波圖 像、這里對(duì)B模式圖像進(jìn)行邊緣的提取，并將提取到的邊緣圖像和原來的B模式圖像進(jìn)行合 成。這樣，即使進(jìn)行構(gòu)成要素的邊界之一作為獨(dú)立的兩個(gè)邊緣而被提取等不完全的邊緣提 取，也因原來的B模式圖像進(jìn)行插補(bǔ)，所以在后述的邊緣檢測(cè)中檢測(cè)到的邊緣（特征線）不 會(huì)被打斷。這里使用的邊緣的提取方法，舉出索貝爾濾波器、二次微分法、將事先設(shè)定的骨 表面的亮度值的代表值或者檢查者經(jīng)由輸入部31而輸入的值作為閾值進(jìn)行二值化處理的 方法、使用索貝爾算子、拉普拉斯濾波器等而從微分圖像中取出優(yōu)勢(shì)的邊緣的方法、提取連 續(xù)的邊緣的Canny法等。例如，在使用索貝爾算子而生成一次微分圖像的情況下，如在以下 的式[數(shù)1]中表示的Ly那樣設(shè)定算子的微分系數(shù)，使得對(duì)超聲波圖像在水平方向上具有 強(qiáng)度的邊緣被增強(qiáng)。式[數(shù)1]的Ly是用于增強(qiáng)圖像的從上到下的方向的亮度變化的微分 系數(shù)，能夠提取沿著圖像的水平方向伸展的邊緣。
[0096]【數(shù)1】

【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波診斷裝置，從拍攝了關(guān)節(jié)部位的超聲波圖像中確定表示所述關(guān)節(jié)部位的 構(gòu)成要素的圖像部分，其特征在于，包括： 圖像處理電路，取得超聲波圖像并確定所述圖像部分， 所述圖像處理電路包括： 超聲波圖像取得部，取得超聲波圖像；以及 構(gòu)成要素確定部，在所述超聲波圖像中，在將與被檢體表面大致垂直的被檢體的深度 方向設(shè)為第一方向，并將與所述第一方向正交的方向設(shè)為第二方向時(shí)，通過在第二方向的 全部像素位置中，進(jìn)行在第二確定像素的亮度大且第一確定像素和所述第二確定像素接近 的情況下將所述第一確定像素和所述第二確定像素建立關(guān)聯(lián)的處理，從而從所述超聲波圖 像中檢測(cè)一個(gè)以上的特征線，基于該特征線在所述第一方向上的順序來確定所述特征線中 的哪個(gè)特征線表示所述構(gòu)成要素間的邊界，并確定表示各構(gòu)成要素的邊界的圖像部分，其 中，所述第一確定像素是所述第二方向的像素位置為N的像素，所述第二確定像素是所述 第二方向的像素位置為N+1的像素，并且N為1以上的整數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述構(gòu)成要素確定部從在所述第一方向上深的所述特征線中確定骨表面作為所述構(gòu) 成要素間的邊界，進(jìn)一步，從深度比所述骨表面淺且沒有檢測(cè)出所述特征線的區(qū)域中，基于 所述第一方向上的亮度的變化來確定表示滑膜的圖像部分。
3. 如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述第一方向與y軸平行且所述第二方向與x軸平行， 第一確定像素是下列像素中的任一個(gè)：在x坐標(biāo)為N的多個(gè)像素中，在所述第一方向上 亮度成為極大的像素，或者在N為2以上的情況下作為第二確定像素與x坐標(biāo)為N-1的第 一確定像素建立關(guān)聯(lián)的像素， 在將所述第一確定像素的坐標(biāo)設(shè)為（N，yN)，將x坐標(biāo)為N+1的任意的像素的亮度設(shè)為 L(N+1，y)，將該像素的坐標(biāo)設(shè)為（N+l，y)的情況下，所述第二確定像素是，在x坐標(biāo)為N+1 的像素中由下式表示的值Value成為最小的像素： Value = m ? L(N+1, y)+n ? y-yN其中，m、n為滿足n > 0 > m的實(shí)數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述圖像處理電路還包括邊緣增強(qiáng)部， 所述構(gòu)成要素確定部通過根據(jù)所述邊緣增強(qiáng)部進(jìn)行了所述超聲波圖像的邊緣增強(qiáng)的 結(jié)果，將所述第一確定像素和所述第二確定像素建立關(guān)聯(lián)，從而檢測(cè)所述特征線。
5. 如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述構(gòu)成要素確定部通過重復(fù)進(jìn)行從所述超聲波圖像中檢測(cè)一個(gè)所述特征線的動(dòng)作， 從而檢測(cè)多個(gè)所述特征線， 在檢測(cè)新的特征線時(shí)，從所述超聲波圖像中排除所檢測(cè)出的所述特征線之后，進(jìn)行特 征線的檢測(cè)。
6. 如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述構(gòu)成要素確定部在確定表示各構(gòu)成要素的邊界的圖像部分時(shí)， 在所述多個(gè)特征線中，將深度淺的特征線分類為皮膚段，將深度深的特征線分類為骨 段， 從分類為所述皮膚段的特征線中確定表示皮膚的圖像部分，從分類為所述骨段的特征 線中確定表示骨表面的圖像部分。
7. 如權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述構(gòu)成要素確定部進(jìn)一步將兩端接近所述骨表面且在所述第一方向上位于比骨表 面淺的一側(cè)的特征線確定為表示關(guān)節(jié)囊的圖像部分。
8. 如權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述構(gòu)成要素確定部進(jìn)一步在所述骨表面中存在斷裂部分且所述骨表面的斷裂部分 在第一方向上比所述骨表面的其他部分深的情況下，將所述斷裂部分的中心確定為表示所 述第二方向上的關(guān)節(jié)位置的中心。
9. 如權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述構(gòu)成要素確定部進(jìn)一步將所述關(guān)節(jié)囊與所述骨表面之間的區(qū)域確定為表示關(guān)節(jié) 腔區(qū)域的圖像部分。
10. 如權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還包括： 病狀分析部，使用所述構(gòu)成要素確定部確定的表示所述骨表面的圖像部分，進(jìn)行所述 骨表面中的疾病活動(dòng)性的量化。
11. 如權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將所述骨表面的平滑程度進(jìn)行量化。
12. 如權(quán)利要求11所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將規(guī)定的函數(shù)與表示所述骨表面的圖像部分進(jìn)行擬合，并將表示所述 骨表面的圖像部分與所述規(guī)定的函數(shù)的誤差量化作為所述骨表面的平滑程度。
13. 如權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將所述骨表面上的骨糜爛進(jìn)行量化。
14. 如權(quán)利要求13所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部算出表示所述骨表面的圖像部分中的所述第一方向或者所述第二方 向的一階差分，并基于算出的一階差分的變動(dòng)來確定表示所述骨糜爛的圖像部分，將規(guī)定 的函數(shù)與表示所述骨糜爛的圖像部分進(jìn)行擬合，將表示所述骨糜爛的圖像部分與所述規(guī)定 的函數(shù)的誤差量化作為所述骨表面的平滑程度。
15. 如權(quán)利要求8所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，包括： 病狀分析部，使用所述構(gòu)成要素確定部確定的表示所述骨表面的圖像部分，進(jìn)行所述 關(guān)節(jié)中的疾病活動(dòng)性的量化， 所述病狀分析部將所述骨表面的斷裂部分的直線距離或者水平距離進(jìn)行量化。
16. 如權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，包括： 病狀分析部，使用所述構(gòu)成要素確定部確定的表示所述關(guān)節(jié)囊的圖像部分，進(jìn)行所述 關(guān)節(jié)囊中的疾病活動(dòng)性的量化， 所述病狀分析部將所述關(guān)節(jié)囊的厚度、所述關(guān)節(jié)囊的寬度、所述關(guān)節(jié)囊的長(zhǎng)度、所述關(guān) 節(jié)囊的面積中的至少一個(gè)以上進(jìn)行量化。
17. 如權(quán)利要求16所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將表示所述關(guān)節(jié)囊的圖像部分的所述第一方向上的坐標(biāo)成為最大值 的坐標(biāo)與表示所述關(guān)節(jié)囊的圖像部分的端點(diǎn)的所述第一方向上的坐標(biāo)之差，或者表示所述 關(guān)節(jié)囊的圖像部分的所述第一方向上的坐標(biāo)成為最大值的坐標(biāo)離開將表示所述關(guān)節(jié)囊的 圖像部分的兩端連接的直線的距離，量化作為所述關(guān)節(jié)囊的厚度， 將成為表示所述關(guān)節(jié)囊的圖像部分的兩端的兩個(gè)坐標(biāo)沿著所述第二方向的坐標(biāo)差，量 化作為所述關(guān)節(jié)囊的寬度， 將表示所述關(guān)節(jié)囊的所述特征線中的、從表示所述關(guān)節(jié)囊的圖像部分的一端到另一端 的長(zhǎng)度，量化作為所述關(guān)節(jié)囊的長(zhǎng)度， 將由表示所述關(guān)節(jié)囊的所述特征線和連接表示所述關(guān)節(jié)囊的圖像部分的兩端的直線 包圍的面積，量化作為所述關(guān)節(jié)囊的面積。
18. 如權(quán)利要求9所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，包括： 病狀分析部，使用所述構(gòu)成要素確定部確定的表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分，進(jìn)行 所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域中的疾病活動(dòng)性的量化， 所述病狀分析部將關(guān)節(jié)腔區(qū)域的高度、所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的寬度、所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的面 積、所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的形狀中的至少一個(gè)以上進(jìn)行量化。
19. 如權(quán)利要求18所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的、所述第一方向的坐標(biāo)的最大 值與最小值之差，量化作為所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的高度， 將表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的、所述第二方向的坐標(biāo)的最大值與最小值之 差，量化作為所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的寬度， 將表示骨表面的圖像部分的斷裂部的中心與表示關(guān)節(jié)囊的圖像部分的兩端分別連接 的直線所構(gòu)成的角，量化作為所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的形狀。
20. 如權(quán)利要求18所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的血流信號(hào)的總面積、表示所述 關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的血流信號(hào)的總面積與表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分的面積 之比、表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的作為連續(xù)的區(qū)域的血流信號(hào)的個(gè)數(shù)中的至少一 個(gè)以上進(jìn)行量化。
21. 如權(quán)利要求20所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的血流信號(hào)的總面積、表示所述 關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的血流信號(hào)的總面積與表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分的面積 之比、表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的作為連續(xù)的區(qū)域的血流信號(hào)的個(gè)數(shù)中的至少一 個(gè)以上，和表示所述關(guān)節(jié)腔區(qū)域的圖像部分中的血流信號(hào)的位置進(jìn)行組合并量化。
22. 如權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，包括： 病狀分析部，使用所述構(gòu)成要素確定部確定的表示所述滑膜的圖像部分，進(jìn)行所述滑 膜中的疾病活動(dòng)性的量化。
23. 如權(quán)利要求22所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部基于表示所述滑膜的圖像部分是否超過連接表示骨骼端部的圖像部 分的直線以及是否伸展到表示骨骼部的圖像部分，從而進(jìn)行量化。
24. 如權(quán)利要求22所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將表示所述滑膜的圖像部分中的血流信號(hào)的總面積、表示所述滑膜的 圖像部分中的血流信號(hào)的總面積與表示所述滑膜的圖像部分的面積之比、表示所述滑膜的 圖像部分中的作為連續(xù)的區(qū)域的血流信號(hào)的個(gè)數(shù)中的至少一個(gè)以上進(jìn)行量化。
25. 如權(quán)利要求24所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述病狀分析部將表示所述滑膜的圖像部分中的血流信號(hào)的總面積、表示所述滑膜的 圖像部分中的血流信號(hào)的總面積與表示所述滑膜的圖像部分的面積之比、表示所述滑膜的 圖像部分中的作為連續(xù)的區(qū)域的血流信號(hào)的個(gè)數(shù)中的至少一個(gè)以上，和表示所述滑膜的圖 像部分中的血流信號(hào)的位置進(jìn)行組合并量化。
26. -種超聲波診斷裝置的圖像處理方法，所述超聲波診斷裝置從拍攝了關(guān)節(jié)部位的 超聲波圖像中確定表示所述關(guān)節(jié)部位的構(gòu)成要素的圖像部分，其特征在于， 取得超聲波圖像， 在所述超聲波圖像中，在將與被檢體表面大致垂直的被檢體的深度方向設(shè)為第一方 向，并將與所述第一方向正交的方向設(shè)為第二方向時(shí)，通過在第二方向的全部像素位置中， 進(jìn)行在第二確定像素的亮度大且第一確定像素和所述第二確定像素接近的情況下將所述 第一確定像素和所述第二確定像素建立關(guān)聯(lián)的處理，從而從所述超聲波圖像中檢測(cè)一個(gè)以 上的特征線，基于該特征線在所述第一方向上的順序來確定所述特征線中的哪個(gè)特征線表 示所述構(gòu)成要素間的邊界，并確定表示各構(gòu)成要素的邊界的圖像部分，其中，所述第一確定 像素是所述第二方向的像素位置為N的像素，所述第二確定像素是所述第二方向的像素位 置為N+1的像素，并且N為1以上的整數(shù)。
27. -種計(jì)算機(jī)能夠讀取的非暫時(shí)性的記錄介質(zhì)，記錄有使在超聲波診斷裝置中使用 的處理器進(jìn)行圖像處理的程序，所述超聲波診斷裝置從拍攝了關(guān)節(jié)部位的超聲波圖像中確 定表示所述關(guān)節(jié)部位的構(gòu)成要素的圖像部分，其特征在于， 所述圖像處理中， 取得超聲波圖像， 在所述超聲波圖像中，在將與被檢體表面大致垂直的被檢體的深度方向設(shè)為第一方 向，并將與所述第一方向正交的方向設(shè)為第二方向時(shí)，通過在第二方向的全部像素位置中， 進(jìn)行在第二確定像素的亮度大且第一確定像素和所述第二確定像素接近的情況下將所述 第一確定像素和所述第二確定像素建立關(guān)聯(lián)的處理，從而從所述超聲波圖像中檢測(cè)一個(gè)以 上的特征線，基于該特征線在所述第一方向上的順序來確定所述特征線中的哪個(gè)特征線表 示所述構(gòu)成要素間的邊界，并確定表示各構(gòu)成要素的邊界的圖像部分，其中，所述第一確定 像素是所述第二方向的像素位置為N的像素，所述第二確定像素是所述第二方向的像素位 置為N+1的像素，并且N為1以上的整數(shù)。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK104414684SQ201410406234
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】松本悠希, 高木一也 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)株式會(huì)社