JP4300460B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、具体的には、心臓や血管などの循環器の機能計測に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、探触子を介して被検体に繰り返し超音波を照射し、被検体から発生する反射エコー信号を受信し、受信された反射エコー信号に基づいて超音波画像（例えば、Ｍモード像、Ｂモード像）を再構成して表示するものである。
【０００３】
このような超音波診断装置において、Ｍモードを利用して心臓や血管などの循環器の形態の時間的変化を計測するものが提案されている。例えば、心臓の形態を心電波形の時相に同期させてＭモード像に表示させ、そのＭモード像に基づいて心臓の形態の時間的変化を観察したり、その形態の変化に基づいて心機能を計測するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−２５２２５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、時間軸を掃引することで循環器等の形態の時間的変化を表示するＭモード像を利用して、例えば心室の大きさや壁厚の変化を計測する場合、検者は、ポインティングデバイス等によりＭモード像上に一対の計測点（例えば、心室の内壁、外壁）を設定する必要がある。
【０００６】
しかしながら、ポインティングデバイスによる設定の位置精度を上げるために、ポインティングデバイスの移動速度が比較的遅く設定されていることから、複数の計測点を設定するのに時間がかかるだけでなく、設定作業が煩わしいという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、Ｍモード像上に計測点を設定する作業を自動化又は簡略化することにある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、被検体の運動部位を含む部位に超音波を送波すると共にその被検体からの反射エコー信号を受波する探触子と、この探触子に超音波送波のための駆動パルスを供給する送波部と、探触子により受波された反射エコー信号に基づいてＭモード像を構成する画像構成部と、この画像構成部により構成されたＭモード像を記憶する画像記憶部と、画像構成部からのＭモード像又は画像記憶部から読み出したＭモード像を表示する表示部とを備え、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度の変化パターンに基づいて前記被検体の運動部位の少なくとも１つの計測基準点を検出する検出手段と、前記計測基準点を前記表示部の表示アドレスに対応付けて自動設定する手段と、この自動設定手段により自動設定された計測基準点と前記Ｍモード像とを前記表示部に重畳して表示するように制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度の変化パターンを識別すれば、そのパターンの変わり目に相当する画素位置を運動部位の組織の境界と推定することができる。したがって、その位置に計測基準点を自動設定してマーカを重畳表示することにより、手動で計測基準点を設定する場合に比べ、設定時間を短縮でき、また設定作業を簡略化することができる。
【００１０】
この場合において、検出手段は、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度が連続する領域を検出し、検出された領域の両端部を前記計測基準点として検出することができる。すなわち、画素情報の例えば輝度のパターンが変化せずに同一値が連続する領域を検出すれば、その検出された領域は生体組織が連続して存在している部分あるいは存在していない部分のどちらかであると推定することができる。したがって、その領域は、同一組織の部分か腔部分とみなすことができるから、その領域の表示部の深度軸方向における両端部に一対の計測基準点を設定すれば、手動で設定することに代えて、組織の境界つまり組織の変わり目に計測基準点を自動設定することが可能になる。
【００１１】
例えば、循環器の１つである心臓を計測する場合、左室内には血流などが流れているのみであって組織が存在していないから、その部分に係るＭモード像の画素情報の変化は殆どない、つまり輝度のパターンはほぼ同一値が連続している。それゆえ、例えば、同一の時相に属した画素列の画素情報を２値化し、その画素列において同値が連続する領域であって、表示部の時間軸に直交する方向の座標軸の中央部の領域を左室内とみなすことができる。したがって、その領域の両端に一対の計測点を設定すれば、左室の内壁に対応する一対の計測点を自動設定することができることになる。
【００１２】
また、設定された一対の計測点の両側に連なる領域であって２値化された画素情報において同値が連続する領域を検出することにより、例えば、先に検出設定された領域である腔部分（例えば、心室や血管腔内）の内壁から離れて存在する外壁位置を自動的に検出することができる。そして、検出した領域の端部に他の計測点を設定することにより、腔部分の外壁に計測点を設定することができる。
【００１３】
このとき、操作卓から入力される指令に応じて自動設定された計測基準点の表示アドレスを修正するようにするのがよい。これにより、自動設定された計測基準点の位置が画像上で生体組織の境界からズレている場合でも、操作卓により計測基準点の表示位置を修正すれば、計測精度を向上させることができる。
【００１４】
例えば、心臓の外壁付近には心膜脂肪など他の組織が存在するため、それに起因して画素情報の変化の境界（輝度値の変わり目）が不明瞭となるので、自動設定された計測点が画像上で生体組織の境界からズレて設定される場合がある。その場合でも、自動設定された計測基準点の位置を検者の視覚的な判断又は経験則などに基づいて位置を修正すれば、計測精度を向上させることができる。
【００１５】
ところで、画素情報の変化量を検出するに際し、ノイズなどの影響によって心壁や血管壁の境界を見分けにくい場合がある。このような場合は、一連の画素情報について連続する予め定められた複数画素ごとの画素情報を逐次平滑化し、平滑化された値と予め設定された閾値とを比較して２値化して２値分布を求め、２値分布に基づいて同一値が連続する分布幅の領域を抽出し、最大領域の両端に一対の計測基準点を設定するように構成すればよい。同様に、一対の計測基準点の両側に連なる２値分布に基づいて、同一値が連続する分布幅を求め、求めた分布の端部に他の計測点を設定することもできる。
【００１６】
また、計測基準点設定部により設定された計測基準点と他の計測点に対応するＭモード像の各座標位置にマーカを超音波画像に重畳して表示することが望ましい。これにより、自動設定された計測基準点にマーカが表示されるので、その計測基準点の設定位置を画面上で視認することが可能になる。したがって、マーカが表示されない場合に比べ、計測基準点の位置が生体組織の境界を的確に指し示しているか否かを視覚的に再確認することが容易になる。
【００１７】
さらに、計測基準点の自動設定の精度を上げるには、画像構成部は、探触子により受波された反射エコー信号に基づいて断層像を構成する断層像構成部を備えるのが望ましい。この場合、前記検出手段は、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報に対応した断層像の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、前記断層像の画素情報の輝度の変化パターンに基づき前記被検体内の少なくとも１つの計測基準点を検出する。また、前記自動設定手段は、前記計測基準点を前記表示手段の表示アドレスに対応付けて自動設定し、前記表示制御手段は、前記計測基準点を前記Ｍモード像に重畳して表示する。
【００１８】
すなわち、Ｂモード像の画素情報は２次元情報であるから、１次元情報であるＭモード像の画素列に比べ、画素情報の輝度の変わり目、つまり生体組織の境界を識別することが容易である。したがって、まず、Ｂモード像で生体組織の境界に対応する座標を検出し、次いで、検出された座標をＭモード像の座標に変換すれば、Ｍモード像で画素情報の変わり目を識別することが困難な場合でも、Ｍモード像上に計測基準点を確実に設定することが可能になる。例えば、心膜脂肪などに起因してＭモード像の画素情報の変わり目を識別できない場合でも、まず、Ｂモード像で左室の外壁に相当する座標を検出し、検出された座標をＭモード像の座標に変換すれば、そのＭモード像上に左室の外壁に相当する計測点を自動設定することができる。
【００１９】
また、心臓や血管などの循環器を計測する場合は、予め取得した被検体の心電波形に基づいて計測時相を設定し、この設定された計測時相に対応した前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を画像記憶部から読み出すことができる。例えば、心電波形のＲ波を検出した時相を第１の計測時相とし、心電波形のＰ波を検出した時相を第２の計測時相と設定する。そして、前記検出手段は、前記第１の計測時相に対応するＭモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、それら読み出された一連の画素情報の輝度が連続する第１の計測領域を検出し、前記第２の計測時相に対応するＭモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、それら読み出された一連の画素情報の輝度が連続する第２の計測領域を検出する。この場合、前記第１の計測領域と前記第２の計測領域に基づいて前記被検体の時間的変化を計測する手段が設けられる。
【００２０】
このようにすれば、Ｒ波が検出された時相は心臓のほぼ拡張末期に対応し、またＰ波が検出された時相は心臓のほぼ収縮末期に対応するから、その双方の時相において心室の内壁に相当する一対の計測点を設定し、その計測点間の距離を算出すれば、その左室径の時間的変化から駆出率や径短縮率などといった心機能を計測することができる。
【００２１】
さらに、他の望ましい一態様によれば、前記検出手段は、前記第１の計測時相において前記画像記憶部から読み出された同一時間軸における深度方向の一連の画素情報の前記第１の計測領域に隣接し前記第１の計測領域とは異なる輝度が連続する第３の計測領域を検出し、前記第２の計測時相において前記画像記憶部から読み出された同一時間軸における深度方向の一連の画素情報の前記第２の計測領域に隣接し前記第２の計測領域とは異なる輝度が連続する第４の計測領域を検出する。この場合、前記第３の計測領域と前記第４の計測領域に基づいて前記被検体の時間的変化を計測する手段が設けられる。
【００２２】
これにより、第３及び第４の領域の端部にそれぞれ一対の計測点を自動設定すれば、その計測点間の距離の時間的変化を計測することができる。例えば、第１の計測時相で設定された左室の内壁に対応する計測基準点と左室の外壁に対応する計測点との距離、及び、第２の計測時相で設定された左室の内壁に対応する計測基準点と左室の外壁に対応する計測点との距離（寸法）を算出し、その距離の時間的変化を計測すれば、左室を形成する壁の厚みつまり心筋厚の時間的変化を計測できる。
【００２３】
一方、心室の内壁及び外壁に対応する計測点を全て自動で設定するとき、心室の外壁付近には心膜脂肪や他の生体組織などが存在するため、その外壁に対応した計測基準点を画素情報から自動検出することが困難な場合がある。
【００２４】
このような場合は、操作卓から被検体内の少なくとも１つの計測基準点を設定入力し、前記計測基準点に対応する時相を計測時相とし、該計測時相の前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、前記画素情報の輝度の変化パターンに基づき前記被検体内の他の計測点を検出する手段と、前記他の計測点を前記表示手段の表示アドレスに対応付けて自動設定する手段と、この自動設定手段により自動設定された他の計測点と前記Ｍモード像とを前記表示部に重畳して表示するように制御する手段とを備えるのが望ましい。
【００２５】
これにより、心膜脂肪や他の生体組織に起因して画素情報の変化の変わり目を識別することが困難な場合でも、検者は、操作卓から確実に計測基準点（例えば心室の外壁に対応する計測基準点）を設定することができる。また、その設定された計測基準点と同一時相における他の計測点例えば心室の内壁に対応する座標が自動設定されるので、全ての計測点を手動設定する場合に比べ、検者の操作負担を軽減することができ、診断効率を向上させることができる。
【００２６】
また、第１の計測基準点を検者の自由意思に基づいて手動により設定すれば、心電波形などを利用して計測時相を自動設定する場合に比べ、個別具体的な事情を考慮して計測点及び計測時相を設定することが可能になる。例えば、不整脈などで心臓の心拍周期が一定でない場合でも、Ｍモード像を視認しながら第１の計測基準点を検者の意志に基づいて自由に入力設定することができるから、心電波形を利用して計測時相を自動設定する場合に比べ、心臓の拡張末期又は収縮末期に対応する時相を的確に指示することが可能になる。その結果、心臓の拡張末期又は収縮末期の左室径を的確に算出することができるので、不整脈などが生じている心臓においても、心機能計測を精度よく実施することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第１の実施形態について説明する。すなわち、心臓を表示するＭモード像において左室の内壁と外壁に計測点を自動設定して心機能を計測する実施形態について図１乃至３を参照して説明する。図１は、本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図２は、心機能を計測する第１の計測処理の一例である。図３は、心臓の形態の時間的変化を表示するＭモード像に計測点を設定した画像例である。
【００２８】
図１に示すように、超音波診断装置１は、探触子１０、送波部と受波部を含んでなる超音波送受信部１２、画像構成部であるＭモード像構成部１４、デジタルスキャンコンバーター（以下、ＤＳＣ）１６、画像記憶部である画像メモリ１８、計測処理部２０、操作卓２２、表示部であるモニタ２４、制御部２５を有して構成されている。計測処理部２０は、計測基準点を検出する検出部と、この検出部により検出された計測基準点をモニタ２４の表示アドレスに合わせて自動設定する自動設定部と、この自動設定された計測基準点とＭモード像とをモニタ２４に重畳して表示する制御部とを含んで構成されている。また、超音波診断装置１には、電極２６を備えた生体信号検出部２８が接続されている。なお、制御部２５と各部を接続する配線図は省略してある。
【００２９】
このように構成される超音波診断装置の動作について説明する。まず、被検体の体表に探触子１０を当接させる。次いで、制御部２５からの指令に基づいて超音波送受信部１２から超音波送波のための駆動パルスが探触子１０に印加され、探触子１０に備えた振動子群から超音波が計測部位である心臓に照射される。その計測部位である心臓から発生した反射エコー信号は、探触子１０により受信される。受信された反射エコー信号に基づいてＭモード像構成部１４によりＭモード像が再構成される。一方、被検体の手や足に電極２６を接触させ、その電極２６により心拍信号が取得される。取得された心拍信号は、生体信号検出部２８により増幅などが施されて心電波形とされる。そして、Ｍモード像構成部１４からのＭモード像と生体信号検出部２８からの心電波形とがＤＳＣ１６によりそれぞれ表示用の画像に変換され、変換された画像が画像メモリ１８に格納される。格納されたＭモード像は、制御部２５の指令に応じて心電波形の時相に同期してモニタ２４に表示される。
【００３０】
このような超音波診断装置において、心機能を計測する第１の計測処理を計測処理部２０の動作に沿って図２及び図３を参照して説明する。なお、図３に示されるＭモード像の横軸は時間軸を示し、その時間軸に直交する縦軸は計測部位の深度を示している。
ステップ１００：心電波形３０のＲ波を検出した時相が計測時相（Ｔ１）として設定される。
ステップ１０１：左室の腔内部分３２を検出する。例えば、画像メモリ１８からＭモード像の計測時相（Ｔ１）に対応する座標の一連の画素情報が読み出され、その一連の画素情報の変化がない領域つまり同一の輝度値が連続する領域であって、モニタ２４の時間軸に直交する方向（深度方向）の座標軸の中央部付近に存する領域３２が左室の腔内部分として検出される。
ステップ１０２：左室の内壁に対応する計測点３４ａ、３４ｂを設定する。例えば、ステップ１０１の処理により検出された領域３２の深度方向の両端部が左室の内壁に相当する位置として推定され、その両端に一対の計測点３４ａ、３４ｂが設定される。そして、計測点３４ａ、３４ｂの座標位置にマーカがＭモード像に重畳して表示される。
ステップ１０３：心筋の領域を検出する。例えば、ステップ１０２の処理により設定された計測点３４ａ、３４ｂの両側、すなわちモニタ２４において計測点３４ａより縦軸上方側及び計測点３４ｂより縦軸下方側に連なる領域であって、輝度の値が連続する領域３６を検出し、検出された領域３６が心筋の領域とみなされる。
ステップ１０４：左室の外壁に対応する第２の計測点を設定する。例えば、ステップ１０３の処理により検出された心筋の深度方向の端部が左室の外壁として推定され、その端部に計測点３４ｃ、３４ｄが設定される。すなわち、計測点３４ａの縦軸上方側に計測点３４ｃが設定されると共に、計測点３４ｂの縦軸下方側に計測点３４ｄが設定される。そして、計測点３４ｃ、３４ｄの座標位置にマーカがＭモード像に重畳して表示される。
ステップ１０５：自動設定された計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置を確認する。つまり、検者は、計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置が左室の内壁あるいは外壁を的確に指し示しているか否かをＭモード像を視認することにより確認する。そして、その計測点３４ａ〜３４ｃが的確に所定の位置に設定されているとき、ステップ１０７の処理が行われる一方、その設定位置が所定の位置からズレていたとき、ステップ１０６の処理が行われる。
ステップ１０６：計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置を修正する。検者は、Ｍモード像を確認しながらポインティングデバイスにより、視覚的な判断又は経験則などに基づいて計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置を修正する。
ステップ１０７：心機能評価値を計測する。例えば、計測時相（Ｔ１）は心臓のほぼ拡張末期に対応するから、計測点３４ａと計測点３４ｂとの間の寸法（距離）を算出することにより左室拡張末期径が計測される。また、計測点３４ａと計測点３４ｃとの間の寸法（距離）を算出することにより心室中隔厚が計測され、さらに計測点３４ｂと計測点３４ｄとの間の寸法を算出することにより左室後壁厚が計測される。
【００３１】
このようなステップ１００乃至１０７からなる第１の計測処理が、心電波形３０のＰ波を検出した時相（Ｔ２）においても繰り返し行われる。したがって、時相（Ｔ２）における左室の内壁に対応する計測点３８ａ、３８ｂと、外壁に対応する計測点３８ｃ、３８ｄが自動設定され、心臓の収縮末期における心機能評価値（左室収縮末期径、心室中隔厚、左室後壁厚など）が計測される。
【００３２】
そして、計測時相（Ｔ１）の左室径と計測時相（Ｔ２）の左室径とから左室径の時間的な変化を計測することにより、心室の駆出率や径短縮率などの心機能が算出される。また、計測時相（Ｔ１）の心室中隔厚や左室後壁厚と計測時間（Ｔ２）の心室中隔厚や左室後壁厚とから、心筋厚の時間的な変化が計測される。
【００３３】
すなわち、循環器の１つである心臓を計測する場合、左室内には血流などが流れているのみであって生体組織が存在していないから、その部分に係るＭモード像の画素情報の変化は比較的小さい。言い換えれば、その部分に係るＭモード像の輝度のパターンは殆ど変化せずにその輝度値が連続する。したがって、ステップ１０１、１０２の処理により、計測時相（Ｔ１）と同一時相における輝度値が連続する領域であって、モニタ２４の縦軸の中央部に検出された領域３２を左室内と推定することができる。したがって、その領域３２のモニタ２４の深度方向の両端部に一対の計測点３４ａ、３４ｂを設定するようにすれば、手動で計測点を設定することに代えて、組織の境界である左室の内壁に計測点３４ａ、３４ｂを自動的に設定することができる。その結果、手動で設定する場合に比べ、設定時間を短縮でき、また設定作業を簡略化することができる。
【００３４】
また、ステップ１０３、１０４の処理によれば、一対の計測点３４ａ、３４ｂが設定された領域３２に隣接する心室の外壁や血管の外壁などの領域３６を検出することができる。したがって、領域３６の表示縦軸方向の端部に計測点３４ｃ、３４ｄを自動設定すれば、先に検出設定された領域３２である心室の内壁から離れて存在する外壁位置に計測点３４ｃ、３４ｄを自動的に設定することが可能になる。
【００３５】
また、ステップ１０２、１０４の処理によれば、自動設定された計測点３４ａ〜３４ｄ、３８ａ〜３８ｄにマーカが重畳して表示されるので、その計測点の設定位置をモニタ２４上で視認することが可能になる。したがって、マーカが表示されない場合に比べ、計測点の位置が生体組織の境界を的確に指し示しているか否かを視覚的に再確認することが容易になる。
【００３６】
さらに、ステップ１０６の処理によれば、心臓の外壁付近は心膜脂肪などに起因して画素情報の変化の境界が不明瞭であるため、自動設定された計測点３８ｃ、３８ｄが生体組織の境界からズレて設定された場合でも、自動設定された計測点３８ｃ、３８ｄの位置を検者の視覚的な判断又は経験則などに基づいて位置を修正すれば、計測精度を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、心電波形３０からＰ波を検出した時相を計測時相（Ｔ２）として設定するようにしているが、Ｐ波の検出が困難な場合には、予め取得した心電波形３０のＲ波を検出したときから次にＲ波を検出したときまでの時相を半分にした時相を計測時相（Ｔ２）として設定することができる。また、計測点３４ａと計測点３４ｂ間の寸法の時間的推移を計測し、その寸法が最も小さくなったときの時相を計測時相（Ｔ２）として設定してもよい。
【００３８】
また、ステップ１０１の処理において、画素情報の変化が小さい領域、つまり輝度情報の同一パターンが連続する領域３２を検出するのに際し、ノイズなどの影響によって左室の内壁を見分けにくい場合には、画像メモリ１８から読み出された一連の画素情報について連続する予め定められた複数画素ごとの画素情報を逐次平滑化し、その平滑化された値と予め設定された閾値とを比較して２値化して２値分布を求め、その２値分布に基づいて同一値が連続する分布幅が最大の領域３２を左室内３２として検出するのがよい。
【００３９】
この平滑化及び２値化処理について概念図を用いて説明する。例えば、図３Ａは、特定時相におけるＭモード像の画素情報の輝度変化を現した線図であり、横軸は輝度の強度を示し、縦軸はＭモード像の走査線に対応した深度を示している。また、図３Ｂは、平滑化フィルターにより輝度の変化を平滑化した線図であり、横軸と縦軸はそれぞれ図３Ａの横軸と縦軸に対応している。図３Ｃは、設定閾値に基づいて２値化された輝度情報を示しており、縦軸は図３Ａ及び図３Ｂの縦軸と対応している。
【００４０】
すなわち、図３Ａに示すように、Ｍモード像の輝度はノイズなどの影響により輝度が細かく変動するため、表示されたＭモード像の輝度の変化からでは左室の内壁を見分けにくい場合がある。その場合、図３Ｂに示すように、輝度情報は、例えば平滑化フィルターにより平滑化されて比較的検出し易い情報にされる。次いで、平滑化された輝度情報は、予め設定された閾値に基づいて０と１の２つの値に変換されて２値分布にされる。そして、図３Ｃに示すように、その２値分布に基づいて同一値の連続分布幅の最大部分３９が左室内の領域３２として検出される。なお、図３Ａ乃至Ｃは、輝度情報の平滑化及び２値化を容易に説明するための概念図であって実際の値を示すものではない。
（実施形態２）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第２の実施形態について図３乃至図６を用いて説明する。図４は、本発明を適用した超音波診断装置の第２の構成例を示すブロック図である。図５は、心臓を表示するＢモード像の画像例である。図６は、心機能を計測する第２の計測処理の一例である。
【００４１】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、最初にＢモード像上で心臓の左室の外壁に対応する座標を検出し、その検出座標をＭモード像の座標軸に変換して計測点を設定するようにしたことである。したがって、第１実施形態と同様の機能及び構成を有するものには同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図４に示すように、画像構成部４０にＭモード像構成部１４と並列にＢモード像構成部４２が設けられている。そのＢモード像構成部４２は、超音波受信信号１２からの反射エコー信号に基づいて、Ｂモード像（断層像）を再構成する。再構成されたＢモード像は、ＤＳＣ１６により表示用の画像に変換された後、画像メモリ１８に格納される。格納されたＢモード像は、図５に示すように、制御部２５の指令に応じてモニタ２４に表示される。なお、図５のＢモード像に示されたＭモードビームライン５０は、図３に示したＭモード像の走査線に対応している。
【００４３】
このような超音波診断装置において、第２の計測処理について図５及び図６を参照して説明する。図６に示すように、第２の計測処理は、第１の計測処理のステップ１０３に代えて、ステップ１１０の処理を施すものである。ステップ１１０の処理では、メモリ１８から読み出されたＭモード像と同一時相つまり心臓の拡張末期の時相に属し、かつＭモードビームライン５０に対応するＢモード像の一連の画素情報がメモリ１８から取り出される。取り出された一連の画素情報について連続する複数画素の画素情報の変化がない領域、つまり輝度値が連続する領域５５〜５８が検出される。検出された複数の領域５５〜５８が順番に心臓の形態に対応付けられる。例えば、領域５５が左室後壁厚、領域５６が左室、領域５７が心室中隔厚、領域５８が右室内にそれぞれ対応付けられる。したがって、左室の外壁に対応する計測点５２ａ、５２ｂの座標が算出される。
【００４４】
そして、ステップ１１０の処理において算出された計測点５２ａ、５２ｂの座標位置は、ステップ１０４の処理によりＭモード像の座標軸上に変換され、変換された座標位置がＭモード像の第２の計測点３４ｃ、３４ｄとして設定される。さらに、心臓の収縮末期に対応する時相においても、第２の計測処理を繰り返し行うことにより、収縮末期における左室の外壁に対応する計測点３８ｃ、３８ｄが設定される。
【００４５】
すなわち、Ｂモード像の画素情報は２次元情報であるから、１次元情報であるＭモード像の画素情報に比べ、画素情報（輝度）の変わり目つまり生体組織の境界を識別することが容易である。したがって、ステップ１１０の処理によりＢモード像で心室の外壁に対応する座標を検出し、次いで、ステップ１０４の処理によりその検出された座標をＭモード像の座標に変換すれば、心室の外壁が心膜脂肪などにより心室の外壁を識別することがＭモード像上では困難な場合でも、Ｍモード像上に左室の外壁に相当する計測点３４ｃ、３４ｄを確実に自動設定することが可能になる。
（実施形態３）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第３の実施形態について図３及び図７を用いて説明する。図７は心機能を計測する第３の計測処理の一例である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、Ｍモード像上で左室の外壁に対応する座標を手動により入力設定し、その入力設定された計測点を基点として左室の内壁あるいは他の外壁に対応する計測点を自動設定するようにしたことである。したがって、第１実施形態と同様の機能及び構成を有するものには同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図７に示すように、第３の計測処理は、第１の計測処理のステップ１００に代えて、ステップ１２０及びステップ１２１の処理を施すものである。まず、ステップ１２０の処理では、検者が、モニタ１８に表示されたＭモード像を視認しながら、心臓の拡張末期における左室の外壁に対応した計測点３４ｃを操作卓２２から入力設定する。次いで、ステップ１２１の処理では、入力設定された計測点３４ｃの時相が計測時相（Ｔ１）として設定される。そして、ステップ１０１乃至１０４の処理により、計測時相（Ｔ１）における左室の内壁あるいは外壁に対応する他の計測点３４ａ、３４ｂ、３４ｄが自動設定されて心臓の左室拡張末期径、心室中隔厚、左室後壁厚などが算出される。同様な処理が、心臓の収縮末期においても繰り返される。
【００４７】
すなわち、第１の計測処理では、心室の内壁及び外壁に対応する全ての計測点３４ａ〜３４ｃを自動で設定するが、心室の外壁付近には心膜脂肪や他の生体組織などが存在するため、その外壁に対応した計測点３４ｃを画素情報から自動検出することが困難な場合がある。
【００４８】
これに対して、第３の計測処理によれば、心膜脂肪や他の生体組織に起因して画素情報の変化の変わり目を識別することが困難な場合でも、検者は、操作卓２２から確実に心室の外壁に対応する計測点３４ｃを設定することができる。また、その設定された計測点３４ｃの座標を起点として他の計測点３４ａ、３４ｂ、３４ｄの座標が自動設定されるので、全ての計測点を手動設定する場合に比べ、検者の操作負担を低減することができ、診断効率を向上させることができる。
【００４９】
また、計測点３４ｃを検者の自由意思に基づいて手動により設定すれば、心電波形３０などを用いて計測時相を自動設定する場合に比べ、個別具体的な事情を考慮して計測時相（Ｔ１）を設定することが可能になる。例えば、不整脈などで心臓の心拍周期が一定でない場合でも、Ｍモード像を視認しながら計測点３４ｃを検者の意志に基づいて操作卓２２から自由に入力設定することができるから、心電波形３０を利用して計測時相（Ｔ１）を自動設定する場合に比べ、心臓の拡張末期又は収縮末期に的確に対応した時相を設定することができる。その結果、心臓の拡張末期又は収縮末期の左室径を的確に算出することができるから、不整脈などが生じている心臓においても、心機能計測を精度よく行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態では、自動設定される計測点３４ａ、３４ｂ、３４ｄのうち、計測点３４ｄは、左室の外壁に対応する点であるため、心膜脂肪や他の生体組織などによりＭモード像の画素情報からでは識別することが困難な場合がある。その場合、検者は、操作卓２２から計測点３４ｄを入力設定してもよい。また、第２の計測処理におけるステップ１１０の処理を適宜組み合わせて計測点を自動設定するようにしてもよい。
【００５１】
以上、実施形態１乃至実施形態３に基づいて本発明を説明したが、これに限られるものではない。例えば、心臓の心機能を計測する例を説明したが、血管を計測する場合にも適用することができる。その場合、計測時相を設定するとき、心電波形に変えて脈波信号などを用いることができる。要するに、本発明の超音波診断装置は、律動的な動きを伴う循環器などに適用することができる。
【００５２】
また、心臓の左室径、心室中隔厚、左室後壁厚などの左室に係る心機能評価値を計測する例を説明したが、これに限られるものではなく、右室などの機能計測にも適用することができる。
【００５３】
また、図２の第１計測処理、図６の第２計測処理、或いは図７の第３計測処理を適宜切り換えるモード切換手段を設けてもよい。これにより、例えば、全ての計測点を自動設定する第１計測処理を初期設定していたとしても、計測点の自動設定が困難と判断したとき、一部の計測点を手動設定する第３計測処理に切り換えることができる。
【００５４】
さらに、Ｍモード像上に自動設定される計測点３４ａ〜３４ｄ、３８ａ〜３８ｄをＭモード像の画像情報の変化から自動検出できないとき、モニタ２４に警告文を表示したり、あるいは警告音を鳴らすようにしてもよい。これにより、検者は、警告により迅速に自動設定モードから手動設定モードに切り換えることができ、計測効率を向上させることが可能になる。
【００５５】
また、画像メモリ１８から同一時相に係るＭモード像の画素情報を読み出すようにしているが、それに代えて、その時相の前後の時相に係るＭモード像の画素情報であって表示アドレスが連続する一連の画素情報を読み出し、その画素情報の変化量つまり輝度値の変化パターンに基づいて計測基準点を自動設定するようにしてもよい。このように、複数時相の画素情報を用いれば、単一時相の画像情報のみから計測基準点を設定する場合に比べ、計測基準点の設定精度を向上させることができる。
【００５６】
また、Ｍモード像、Ｂモード像、心電波形、及び心機能評価値などの診断に係る情報を被検体の識別番号（例えば、ＩＤ）などに関連付けて記憶する手段を備えてもよい。これにより、被検体を再診断する際、その被検体の識別番号から診断に係る情報を読み出すことができるので、診断効率を向上させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｍモード像上に計測点を設定する作業を自動化又は簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】心機能を計測する第１の計測処理の一例である。
【図３】Ｍモード像に計測点を設定した画像例である。
【図４】本発明を適用した超音波診断装置の第２の構成例を示すブロック図である。
【図５】心臓の断層像を表示するＢモード像の画像例である。
【図６】心機能を計測する第２の計測処理の一例である。
【図７】心機能を計測する第３の計測処理の一例である。
【符号の説明】
１ 超音波診断装置
１０ 探触子
１２ 超音波送受信部
１４ Ｍモード像構成部
１８ 画像メモリ
２０ 計測処理部
２２ 操作卓
２４ モニタ
２５ 制御部
４２ Ｂモード像構成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、具体的には、心臓や血管などの循環器の機能計測に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、探触子を介して被検体に繰り返し超音波を照射し、被検体から発生する反射エコー信号を受信し、受信された反射エコー信号に基づいて超音波画像（例えば、Ｍモード像、Ｂモード像）を再構成して表示するものである。
【０００３】
このような超音波診断装置において、Ｍモードを利用して心臓や血管などの循環器の形態の時間的変化を計測するものが提案されている。例えば、心臓の形態を心電波形の時相に同期させてＭモード像に表示させ、そのＭモード像に基づいて心臓の形態の時間的変化を観察したり、その形態の変化に基づいて心機能を計測するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−２５２２５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、時間軸を掃引することで循環器等の形態の時間的変化を表示するＭモード像を利用して、例えば心室の大きさや壁厚の変化を計測する場合、検者は、ポインティングデバイス等によりＭモード像上に一対の計測点（例えば、心室の内壁、外壁）を設定する必要がある。
【０００６】
しかしながら、ポインティングデバイスによる設定の位置精度を上げるために、ポインティングデバイスの移動速度が比較的遅く設定されていることから、複数の計測点を設定するのに時間がかかるだけでなく、設定作業が煩わしいという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、Ｍモード像上に計測点を設定する作業を自動化又は簡略化することにある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、被検体の運動部位を含む部位に超音波を送波すると共にその被検体からの反射エコー信号を受波する探触子と、この探触子に超音波送波のための駆動パルスを供給する送波部と、探触子により受波された反射エコー信号に基づいてＭモード像を構成する画像構成部と、この画像構成部により構成されたＭモード像を記憶する画像記憶部と、画像構成部からのＭモード像又は画像記憶部から読み出したＭモード像を表示する表示部とを備え、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度の変化パターンに基づいて前記被検体の運動部位の少なくとも１つの計測基準点を検出する検出手段と、前記計測基準点を前記表示部の表示アドレスに対応付けて自動設定する手段と、この自動設定手段により自動設定された計測基準点と前記Ｍモード像とを前記表示部に重畳して表示するように制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度の変化パターンを識別すれば、そのパターンの変わり目に相当する画素位置を運動部位の組織の境界と推定することができる。したがって、その位置に計測基準点を自動設定してマーカを重畳表示することにより、手動で計測基準点を設定する場合に比べ、設定時間を短縮でき、また設定作業を簡略化することができる。
【００１０】
この場合において、検出手段は、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度が連続する領域を検出し、検出された領域の両端部を前記計測基準点として検出することができる。すなわち、画素情報の例えば輝度のパターンが変化せずに同一値が連続する領域を検出すれば、その検出された領域は生体組織が連続して存在している部分あるいは存在していない部分のどちらかであると推定することができる。したがって、その領域は、同一組織の部分か腔部分とみなすことができるから、その領域の表示部の深度軸方向における両端部に一対の計測基準点を設定すれば、手動で設定することに代えて、組織の境界つまり組織の変わり目に計測基準点を自動設定することが可能になる。
【００１１】
例えば、循環器の１つである心臓を計測する場合、左室内には血流などが流れているのみであって組織が存在していないから、その部分に係るＭモード像の画素情報の変化は殆どない、つまり輝度のパターンはほぼ同一値が連続している。それゆえ、例えば、同一の時相に属した画素列の画素情報を２値化し、その画素列において同値が連続する領域であって、表示部の時間軸に直交する方向の座標軸の中央部の領域を左室内とみなすことができる。したがって、その領域の両端に一対の計測点を設定すれば、左室の内壁に対応する一対の計測点を自動設定することができることになる。
【００１２】
また、設定された一対の計測点の両側に連なる領域であって２値化された画素情報において同値が連続する領域を検出することにより、例えば、先に検出設定された領域である腔部分（例えば、心室や血管腔内）の内壁から離れて存在する外壁位置を自動的に検出することができる。そして、検出した領域の端部に他の計測点を設定することにより、腔部分の外壁に計測点を設定することができる。
【００１３】
このとき、操作卓から入力される指令に応じて自動設定された計測基準点の表示アドレスを修正するようにするのがよい。これにより、自動設定された計測基準点の位置が画像上で生体組織の境界からズレている場合でも、操作卓により計測基準点の表示位置を修正すれば、計測精度を向上させることができる。
【００１４】
例えば、心臓の外壁付近には心膜脂肪など他の組織が存在するため、それに起因して画素情報の変化の境界（輝度値の変わり目）が不明瞭となるので、自動設定された計測点が画像上で生体組織の境界からズレて設定される場合がある。その場合でも、自動設定された計測基準点の位置を検者の視覚的な判断又は経験則などに基づいて位置を修正すれば、計測精度を向上させることができる。
【００１５】
ところで、画素情報の変化量を検出するに際し、ノイズなどの影響によって心壁や血管壁の境界を見分けにくい場合がある。このような場合は、一連の画素情報について連続する予め定められた複数画素ごとの画素情報を逐次平滑化し、平滑化された値と予め設定された閾値とを比較して２値化して２値分布を求め、２値分布に基づいて同一値が連続する分布幅の領域を抽出し、最大領域の両端に一対の計測基準点を設定するように構成すればよい。同様に、一対の計測基準点の両側に連なる２値分布に基づいて、同一値が連続する分布幅を求め、求めた分布の端部に他の計測点を設定することもできる。
【００１６】
また、計測基準点設定部により設定された計測基準点と他の計測点に対応するＭモード像の各座標位置にマーカを超音波画像に重畳して表示することが望ましい。これにより、自動設定された計測基準点にマーカが表示されるので、その計測基準点の設定位置を画面上で視認することが可能になる。したがって、マーカが表示されない場合に比べ、計測基準点の位置が生体組織の境界を的確に指し示しているか否かを視覚的に再確認することが容易になる。
【００１７】
さらに、計測基準点の自動設定の精度を上げるには、画像構成部は、探触子により受波された反射エコー信号に基づいて断層像を構成する断層像構成部を備えるのが望ましい。この場合、前記検出手段は、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報に対応した断層像の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、前記断層像の画素情報の輝度の変化パターンに基づき前記被検体内の少なくとも１つの計測基準点を検出する。また、前記自動設定手段は、前記計測基準点を前記表示手段の表示アドレスに対応付けて自動設定し、前記表示制御手段は、前記計測基準点を前記Ｍモード像に重畳して表示する。
【００１８】
すなわち、Ｂモード像の画素情報は２次元情報であるから、１次元情報であるＭモード像の画素列に比べ、画素情報の輝度の変わり目、つまり生体組織の境界を識別することが容易である。したがって、まず、Ｂモード像で生体組織の境界に対応する座標を検出し、次いで、検出された座標をＭモード像の座標に変換すれば、Ｍモード像で画素情報の変わり目を識別することが困難な場合でも、Ｍモード像上に計測基準点を確実に設定することが可能になる。例えば、心膜脂肪などに起因してＭモード像の画素情報の変わり目を識別できない場合でも、まず、Ｂモード像で左室の外壁に相当する座標を検出し、検出された座標をＭモード像の座標に変換すれば、そのＭモード像上に左室の外壁に相当する計測点を自動設定することができる。
【００１９】
また、心臓や血管などの循環器を計測する場合は、予め取得した被検体の心電波形に基づいて計測時相を設定し、この設定された計測時相に対応した前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を画像記憶部から読み出すことができる。例えば、心電波形のＲ波を検出した時相を第１の計測時相とし、心電波形のＰ波を検出した時相を第２の計測時相と設定する。そして、前記検出手段は、前記第１の計測時相に対応するＭモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、それら読み出された一連の画素情報の輝度が連続する第１の計測領域を検出し、前記第２の計測時相に対応するＭモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、それら読み出された一連の画素情報の輝度が連続する第２の計測領域を検出する。この場合、前記第１の計測領域と前記第２の計測領域に基づいて前記被検体の時間的変化を計測する手段が設けられる。
【００２０】
このようにすれば、Ｒ波が検出された時相は心臓のほぼ拡張末期に対応し、またＰ波が検出された時相は心臓のほぼ収縮末期に対応するから、その双方の時相において心室の内壁に相当する一対の計測点を設定し、その計測点間の距離を算出すれば、その左室径の時間的変化から駆出率や径短縮率などといった心機能を計測することができる。
【００２１】
さらに、他の望ましい一態様によれば、前記検出手段は、前記第１の計測時相において前記画像記憶部から読み出された同一時間軸における深度方向の一連の画素情報の前記第１の計測領域に隣接し前記第１の計測領域とは異なる輝度が連続する第３の計測領域を検出し、前記第２の計測時相において前記画像記憶部から読み出された同一時間軸における深度方向の一連の画素情報の前記第２の計測領域に隣接し前記第２の計測領域とは異なる輝度が連続する第４の計測領域を検出する。この場合、前記第３の計測領域と前記第４の計測領域に基づいて前記被検体の時間的変化を計測する手段が設けられる。
【００２２】
これにより、第３及び第４の領域の端部にそれぞれ一対の計測点を自動設定すれば、その計測点間の距離の時間的変化を計測することができる。例えば、第１の計測時相で設定された左室の内壁に対応する計測基準点と左室の外壁に対応する計測点との距離、及び、第２の計測時相で設定された左室の内壁に対応する計測基準点と左室の外壁に対応する計測点との距離（寸法）を算出し、その距離の時間的変化を計測すれば、左室を形成する壁の厚みつまり心筋厚の時間的変化を計測できる。
【００２３】
一方、心室の内壁及び外壁に対応する計測点を全て自動で設定するとき、心室の外壁付近には心膜脂肪や他の生体組織などが存在するため、その外壁に対応した計測基準点を画素情報から自動検出することが困難な場合がある。
【００２４】
このような場合は、操作卓から被検体内の少なくとも１つの計測基準点を設定入力し、前記計測基準点に対応する時相を計測時相とし、該計測時相の前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、前記画素情報の輝度の変化パターンに基づき前記被検体内の他の計測点を検出する手段と、前記他の計測点を前記表示手段の表示アドレスに対応付けて自動設定する手段と、この自動設定手段により自動設定された他の計測点と前記Ｍモード像とを前記表示部に重畳して表示するように制御する手段とを備えるのが望ましい。
【００２５】
これにより、心膜脂肪や他の生体組織に起因して画素情報の変化の変わり目を識別することが困難な場合でも、検者は、操作卓から確実に計測基準点（例えば心室の外壁に対応する計測基準点）を設定することができる。また、その設定された計測基準点と同一時相における他の計測点例えば心室の内壁に対応する座標が自動設定されるので、全ての計測点を手動設定する場合に比べ、検者の操作負担を軽減することができ、診断効率を向上させることができる。
【００２６】
また、第１の計測基準点を検者の自由意思に基づいて手動により設定すれば、心電波形などを利用して計測時相を自動設定する場合に比べ、個別具体的な事情を考慮して計測点及び計測時相を設定することが可能になる。例えば、不整脈などで心臓の心拍周期が一定でない場合でも、Ｍモード像を視認しながら第１の計測基準点を検者の意志に基づいて自由に入力設定することができるから、心電波形を利用して計測時相を自動設定する場合に比べ、心臓の拡張末期又は収縮末期に対応する時相を的確に指示することが可能になる。その結果、心臓の拡張末期又は収縮末期の左室径を的確に算出することができるので、不整脈などが生じている心臓においても、心機能計測を精度よく実施することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第１の実施形態について説明する。すなわち、心臓を表示するＭモード像において左室の内壁と外壁に計測点を自動設定して心機能を計測する実施形態について図１乃至３を参照して説明する。図１は、本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図２は、心機能を計測する第１の計測処理の一例である。図３は、心臓の形態の時間的変化を表示するＭモード像に計測点を設定した画像例である。
【００２８】
図１に示すように、超音波診断装置１は、探触子１０、送波部と受波部を含んでなる超音波送受信部１２、画像構成部であるＭモード像構成部１４、デジタルスキャンコンバーター（以下、ＤＳＣ）１６、画像記憶部である画像メモリ１８、計測処理部２０、操作卓２２、表示部であるモニタ２４、制御部２５を有して構成されている。計測処理部２０は、計測基準点を検出する検出部と、この検出部により検出された計測基準点をモニタ２４の表示アドレスに合わせて自動設定する自動設定部と、この自動設定された計測基準点とＭモード像とをモニタ２４に重畳して表示する制御部とを含んで構成されている。また、超音波診断装置１には、電極２６を備えた生体信号検出部２８が接続されている。なお、制御部２５と各部を接続する配線図は省略してある。
【００２９】
このように構成される超音波診断装置の動作について説明する。まず、被検体の体表に探触子１０を当接させる。次いで、制御部２５からの指令に基づいて超音波送受信部１２から超音波送波のための駆動パルスが探触子１０に印加され、探触子１０に備えた振動子群から超音波が計測部位である心臓に照射される。その計測部位である心臓から発生した反射エコー信号は、探触子１０により受信される。受信された反射エコー信号に基づいてＭモード像構成部１４によりＭモード像が再構成される。一方、被検体の手や足に電極２６を接触させ、その電極２６により心拍信号が取得される。取得された心拍信号は、生体信号検出部２８により増幅などが施されて心電波形とされる。そして、Ｍモード像構成部１４からのＭモード像と生体信号検出部２８からの心電波形とがＤＳＣ１６によりそれぞれ表示用の画像に変換され、変換された画像が画像メモリ１８に格納される。格納されたＭモード像は、制御部２５の指令に応じて心電波形の時相に同期してモニタ２４に表示される。
【００３０】
このような超音波診断装置において、心機能を計測する第１の計測処理を計測処理部２０の動作に沿って図２及び図３を参照して説明する。なお、図３に示されるＭモード像の横軸は時間軸を示し、その時間軸に直交する縦軸は計測部位の深度を示している。
ステップ１００：心電波形３０のＲ波を検出した時相が計測時相（Ｔ１）として設定される。
ステップ１０１：左室の腔内部分３２を検出する。例えば、画像メモリ１８からＭモード像の計測時相（Ｔ１）に対応する座標の一連の画素情報が読み出され、その一連の画素情報の変化がない領域つまり同一の輝度値が連続する領域であって、モニタ２４の時間軸に直交する方向（深度方向）の座標軸の中央部付近に存する領域３２が左室の腔内部分として検出される。
ステップ１０２：左室の内壁に対応する計測点３４ａ、３４ｂを設定する。例えば、ステップ１０１の処理により検出された領域３２の深度方向の両端部が左室の内壁に相当する位置として推定され、その両端に一対の計測点３４ａ、３４ｂが設定される。そして、計測点３４ａ、３４ｂの座標位置にマーカがＭモード像に重畳して表示される。
ステップ１０３：心筋の領域を検出する。例えば、ステップ１０２の処理により設定された計測点３４ａ、３４ｂの両側、すなわちモニタ２４において計測点３４ａより縦軸上方側及び計測点３４ｂより縦軸下方側に連なる領域であって、輝度の値が連続する領域３６を検出し、検出された領域３６が心筋の領域とみなされる。
ステップ１０４：左室の外壁に対応する第２の計測点を設定する。例えば、ステップ１０３の処理により検出された心筋の深度方向の端部が左室の外壁として推定され、その端部に計測点３４ｃ、３４ｄが設定される。すなわち、計測点３４ａの縦軸上方側に計測点３４ｃが設定されると共に、計測点３４ｂの縦軸下方側に計測点３４ｄが設定される。そして、計測点３４ｃ、３４ｄの座標位置にマーカがＭモード像に重畳して表示される。
ステップ１０５：自動設定された計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置を確認する。つまり、検者は、計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置が左室の内壁あるいは外壁を的確に指し示しているか否かをＭモード像を視認することにより確認する。そして、その計測点３４ａ〜３４ｃが的確に所定の位置に設定されているとき、ステップ１０７の処理が行われる一方、その設定位置が所定の位置からズレていたとき、ステップ１０６の処理が行われる。
ステップ１０６：計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置を修正する。検者は、Ｍモード像を確認しながらポインティングデバイスにより、視覚的な判断又は経験則などに基づいて計測点３４ａ〜３４ｃの設定位置を修正する。
ステップ１０７：心機能評価値を計測する。例えば、計測時相（Ｔ１）は心臓のほぼ拡張末期に対応するから、計測点３４ａと計測点３４ｂとの間の寸法（距離）を算出することにより左室拡張末期径が計測される。また、計測点３４ａと計測点３４ｃとの間の寸法（距離）を算出することにより心室中隔厚が計測され、さらに計測点３４ｂと計測点３４ｄとの間の寸法を算出することにより左室後壁厚が計測される。
【００３１】
このようなステップ１００乃至１０７からなる第１の計測処理が、心電波形３０のＰ波を検出した時相（Ｔ２）においても繰り返し行われる。したがって、時相（Ｔ２）における左室の内壁に対応する計測点３８ａ、３８ｂと、外壁に対応する計測点３８ｃ、３８ｄが自動設定され、心臓の収縮末期における心機能評価値（左室収縮末期径、心室中隔厚、左室後壁厚など）が計測される。
【００３２】
そして、計測時相（Ｔ１）の左室径と計測時相（Ｔ２）の左室径とから左室径の時間的な変化を計測することにより、心室の駆出率や径短縮率などの心機能が算出される。また、計測時相（Ｔ１）の心室中隔厚や左室後壁厚と計測時間（Ｔ２）の心室中隔厚や左室後壁厚とから、心筋厚の時間的な変化が計測される。
【００３３】
すなわち、循環器の１つである心臓を計測する場合、左室内には血流などが流れているのみであって生体組織が存在していないから、その部分に係るＭモード像の画素情報の変化は比較的小さい。言い換えれば、その部分に係るＭモード像の輝度のパターンは殆ど変化せずにその輝度値が連続する。したがって、ステップ１０１、１０２の処理により、計測時相（Ｔ１）と同一時相における輝度値が連続する領域であって、モニタ２４の縦軸の中央部に検出された領域３２を左室内と推定することができる。したがって、その領域３２のモニタ２４の深度方向の両端部に一対の計測点３４ａ、３４ｂを設定するようにすれば、手動で計測点を設定することに代えて、組織の境界である左室の内壁に計測点３４ａ、３４ｂを自動的に設定することができる。その結果、手動で設定する場合に比べ、設定時間を短縮でき、また設定作業を簡略化することができる。
【００３４】
また、ステップ１０３、１０４の処理によれば、一対の計測点３４ａ、３４ｂが設定された領域３２に隣接する心室の外壁や血管の外壁などの領域３６を検出することができる。したがって、領域３６の表示縦軸方向の端部に計測点３４ｃ、３４ｄを自動設定すれば、先に検出設定された領域３２である心室の内壁から離れて存在する外壁位置に計測点３４ｃ、３４ｄを自動的に設定することが可能になる。
【００３５】
また、ステップ１０２、１０４の処理によれば、自動設定された計測点３４ａ〜３４ｄ、３８ａ〜３８ｄにマーカが重畳して表示されるので、その計測点の設定位置をモニタ２４上で視認することが可能になる。したがって、マーカが表示されない場合に比べ、計測点の位置が生体組織の境界を的確に指し示しているか否かを視覚的に再確認することが容易になる。
【００３６】
さらに、ステップ１０６の処理によれば、心臓の外壁付近は心膜脂肪などに起因して画素情報の変化の境界が不明瞭であるため、自動設定された計測点３８ｃ、３８ｄが生体組織の境界からズレて設定された場合でも、自動設定された計測点３８ｃ、３８ｄの位置を検者の視覚的な判断又は経験則などに基づいて位置を修正すれば、計測精度を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、心電波形３０からＰ波を検出した時相を計測時相（Ｔ２）として設定するようにしているが、Ｐ波の検出が困難な場合には、予め取得した心電波形３０のＲ波を検出したときから次にＲ波を検出したときまでの時相を半分にした時相を計測時相（Ｔ２）として設定することができる。また、計測点３４ａと計測点３４ｂ間の寸法の時間的推移を計測し、その寸法が最も小さくなったときの時相を計測時相（Ｔ２）として設定してもよい。
【００３８】
また、ステップ１０１の処理において、画素情報の変化が小さい領域、つまり輝度情報の同一パターンが連続する領域３２を検出するのに際し、ノイズなどの影響によって左室の内壁を見分けにくい場合には、画像メモリ１８から読み出された一連の画素情報について連続する予め定められた複数画素ごとの画素情報を逐次平滑化し、その平滑化された値と予め設定された閾値とを比較して２値化して２値分布を求め、その２値分布に基づいて同一値が連続する分布幅が最大の領域３２を左室内３２として検出するのがよい。
【００３９】
この平滑化及び２値化処理について概念図を用いて説明する。例えば、図３Ａは、特定時相におけるＭモード像の画素情報の輝度変化を現した線図であり、横軸は輝度の強度を示し、縦軸はＭモード像の走査線に対応した深度を示している。また、図３Ｂは、平滑化フィルターにより輝度の変化を平滑化した線図であり、横軸と縦軸はそれぞれ図３Ａの横軸と縦軸に対応している。図３Ｃは、設定閾値に基づいて２値化された輝度情報を示しており、縦軸は図３Ａ及び図３Ｂの縦軸と対応している。
【００４０】
すなわち、図３Ａに示すように、Ｍモード像の輝度はノイズなどの影響により輝度が細かく変動するため、表示されたＭモード像の輝度の変化からでは左室の内壁を見分けにくい場合がある。その場合、図３Ｂに示すように、輝度情報は、例えば平滑化フィルターにより平滑化されて比較的検出し易い情報にされる。次いで、平滑化された輝度情報は、予め設定された閾値に基づいて０と１の２つの値に変換されて２値分布にされる。そして、図３Ｃに示すように、その２値分布に基づいて同一値の連続分布幅の最大部分３９が左室内の領域３２として検出される。なお、図３Ａ乃至Ｃは、輝度情報の平滑化及び２値化を容易に説明するための概念図であって実際の値を示すものではない。
（実施形態２）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第２の実施形態について図３乃至図６を用いて説明する。図４は、本発明を適用した超音波診断装置の第２の構成例を示すブロック図である。図５は、心臓を表示するＢモード像の画像例である。図６は、心機能を計測する第２の計測処理の一例である。
【００４１】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、最初にＢモード像上で心臓の左室の外壁に対応する座標を検出し、その検出座標をＭモード像の座標軸に変換して計測点を設定するようにしたことである。したがって、第１実施形態と同様の機能及び構成を有するものには同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図４に示すように、画像構成部４０にＭモード像構成部１４と並列にＢモード像構成部４２が設けられている。そのＢモード像構成部４２は、超音波受信信号１２からの反射エコー信号に基づいて、Ｂモード像（断層像）を再構成する。再構成されたＢモード像は、ＤＳＣ１６により表示用の画像に変換された後、画像メモリ１８に格納される。格納されたＢモード像は、図５に示すように、制御部２５の指令に応じてモニタ２４に表示される。なお、図５のＢモード像に示されたＭモードビームライン５０は、図３に示したＭモード像の走査線に対応している。
【００４３】
このような超音波診断装置において、第２の計測処理について図５及び図６を参照して説明する。図６に示すように、第２の計測処理は、第１の計測処理のステップ１０３に代えて、ステップ１１０の処理を施すものである。ステップ１１０の処理では、メモリ１８から読み出されたＭモード像と同一時相つまり心臓の拡張末期の時相に属し、かつＭモードビームライン５０に対応するＢモード像の一連の画素情報がメモリ１８から取り出される。取り出された一連の画素情報について連続する複数画素の画素情報の変化がない領域、つまり輝度値が連続する領域５５〜５８が検出される。検出された複数の領域５５〜５８が順番に心臓の形態に対応付けられる。例えば、領域５５が左室後壁厚、領域５６が左室、領域５７が心室中隔厚、領域５８が右室内にそれぞれ対応付けられる。したがって、左室の外壁に対応する計測点５２ａ、５２ｂの座標が算出される。
【００４４】
そして、ステップ１１０の処理において算出された計測点５２ａ、５２ｂの座標位置は、ステップ１０４の処理によりＭモード像の座標軸上に変換され、変換された座標位置がＭモード像の第２の計測点３４ｃ、３４ｄとして設定される。さらに、心臓の収縮末期に対応する時相においても、第２の計測処理を繰り返し行うことにより、収縮末期における左室の外壁に対応する計測点３８ｃ、３８ｄが設定される。
【００４５】
すなわち、Ｂモード像の画素情報は２次元情報であるから、１次元情報であるＭモード像の画素情報に比べ、画素情報（輝度）の変わり目つまり生体組織の境界を識別することが容易である。したがって、ステップ１１０の処理によりＢモード像で心室の外壁に対応する座標を検出し、次いで、ステップ１０４の処理によりその検出された座標をＭモード像の座標に変換すれば、心室の外壁が心膜脂肪などにより心室の外壁を識別することがＭモード像上では困難な場合でも、Ｍモード像上に左室の外壁に相当する計測点３４ｃ、３４ｄを確実に自動設定することが可能になる。
（実施形態３）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第３の実施形態について図３及び図７を用いて説明する。図７は心機能を計測する第３の計測処理の一例である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、Ｍモード像上で左室の外壁に対応する座標を手動により入力設定し、その入力設定された計測点を基点として左室の内壁あるいは他の外壁に対応する計測点を自動設定するようにしたことである。したがって、第１実施形態と同様の機能及び構成を有するものには同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図７に示すように、第３の計測処理は、第１の計測処理のステップ１００に代えて、ステップ１２０及びステップ１２１の処理を施すものである。まず、ステップ１２０の処理では、検者が、モニタ１８に表示されたＭモード像を視認しながら、心臓の拡張末期における左室の外壁に対応した計測点３４ｃを操作卓２２から入力設定する。次いで、ステップ１２１の処理では、入力設定された計測点３４ｃの時相が計測時相（Ｔ１）として設定される。そして、ステップ１０１乃至１０４の処理により、計測時相（Ｔ１）における左室の内壁あるいは外壁に対応する他の計測点３４ａ、３４ｂ、３４ｄが自動設定されて心臓の左室拡張末期径、心室中隔厚、左室後壁厚などが算出される。同様な処理が、心臓の収縮末期においても繰り返される。
【００４７】
すなわち、第１の計測処理では、心室の内壁及び外壁に対応する全ての計測点３４ａ〜３４ｃを自動で設定するが、心室の外壁付近には心膜脂肪や他の生体組織などが存在するため、その外壁に対応した計測点３４ｃを画素情報から自動検出することが困難な場合がある。
【００４８】
これに対して、第３の計測処理によれば、心膜脂肪や他の生体組織に起因して画素情報の変化の変わり目を識別することが困難な場合でも、検者は、操作卓２２から確実に心室の外壁に対応する計測点３４ｃを設定することができる。また、その設定された計測点３４ｃの座標を起点として他の計測点３４ａ、３４ｂ、３４ｄの座標が自動設定されるので、全ての計測点を手動設定する場合に比べ、検者の操作負担を低減することができ、診断効率を向上させることができる。
【００４９】
また、計測点３４ｃを検者の自由意思に基づいて手動により設定すれば、心電波形３０などを用いて計測時相を自動設定する場合に比べ、個別具体的な事情を考慮して計測時相（Ｔ１）を設定することが可能になる。例えば、不整脈などで心臓の心拍周期が一定でない場合でも、Ｍモード像を視認しながら計測点３４ｃを検者の意志に基づいて操作卓２２から自由に入力設定することができるから、心電波形３０を利用して計測時相（Ｔ１）を自動設定する場合に比べ、心臓の拡張末期又は収縮末期に的確に対応した時相を設定することができる。その結果、心臓の拡張末期又は収縮末期の左室径を的確に算出することができるから、不整脈などが生じている心臓においても、心機能計測を精度よく行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態では、自動設定される計測点３４ａ、３４ｂ、３４ｄのうち、計測点３４ｄは、左室の外壁に対応する点であるため、心膜脂肪や他の生体組織などによりＭモード像の画素情報からでは識別することが困難な場合がある。その場合、検者は、操作卓２２から計測点３４ｄを入力設定してもよい。また、第２の計測処理におけるステップ１１０の処理を適宜組み合わせて計測点を自動設定するようにしてもよい。
【００５１】
以上、実施形態１乃至実施形態３に基づいて本発明を説明したが、これに限られるものではない。例えば、心臓の心機能を計測する例を説明したが、血管を計測する場合にも適用することができる。その場合、計測時相を設定するとき、心電波形に変えて脈波信号などを用いることができる。要するに、本発明の超音波診断装置は、律動的な動きを伴う循環器などに適用することができる。
【００５２】
また、心臓の左室径、心室中隔厚、左室後壁厚などの左室に係る心機能評価値を計測する例を説明したが、これに限られるものではなく、右室などの機能計測にも適用することができる。
【００５３】
また、図２の第１計測処理、図６の第２計測処理、或いは図７の第３計測処理を適宜切り換えるモード切換手段を設けてもよい。これにより、例えば、全ての計測点を自動設定する第１計測処理を初期設定していたとしても、計測点の自動設定が困難と判断したとき、一部の計測点を手動設定する第３計測処理に切り換えることができる。
【００５４】
さらに、Ｍモード像上に自動設定される計測点３４ａ〜３４ｄ、３８ａ〜３８ｄをＭモード像の画像情報の変化から自動検出できないとき、モニタ２４に警告文を表示したり、あるいは警告音を鳴らすようにしてもよい。これにより、検者は、警告により迅速に自動設定モードから手動設定モードに切り換えることができ、計測効率を向上させることが可能になる。
【００５５】
また、画像メモリ１８から同一時相に係るＭモード像の画素情報を読み出すようにしているが、それに代えて、その時相の前後の時相に係るＭモード像の画素情報であって表示アドレスが連続する一連の画素情報を読み出し、その画素情報の変化量つまり輝度値の変化パターンに基づいて計測基準点を自動設定するようにしてもよい。このように、複数時相の画素情報を用いれば、単一時相の画像情報のみから計測基準点を設定する場合に比べ、計測基準点の設定精度を向上させることができる。
【００５６】
また、Ｍモード像、Ｂモード像、心電波形、及び心機能評価値などの診断に係る情報を被検体の識別番号（例えば、ＩＤ）などに関連付けて記憶する手段を備えてもよい。これにより、被検体を再診断する際、その被検体の識別番号から診断に係る情報を読み出すことができるので、診断効率を向上させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｍモード像上に計測点を設定する作業を自動化又は簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】心機能を計測する第１の計測処理の一例である。
【図３】Ｍモード像に計測点を設定した画像例である。
【図４】本発明を適用した超音波診断装置の第２の構成例を示すブロック図である。
【図５】心臓の断層像を表示するＢモード像の画像例である。
【図６】心機能を計測する第２の計測処理の一例である。
【図７】心機能を計測する第３の計測処理の一例である。
【符号の説明】
１ 超音波診断装置
１０ 探触子
１２ 超音波送受信部
１４ Ｍモード像構成部
１８ 画像メモリ
２０ 計測処理部
２２ 操作卓
２４ モニタ
２５ 制御部
４２ Ｂモード像構成部
Claims (9)
- 被検体の運動部位を含む部位に超音波を送波すると共にその被検体からの反射エコー信号を受波する探触子と、この探触子に超音波送波のための駆動パルスを供給する送波部と、前記探触子により受波された反射エコー信号に基づいてＭモード像を構成する画像構成部と、この画像構成部により構成されたＭモード像を記憶する画像記憶部と、前記画像構成部からのＭモード像又は前記画像記憶部から読み出したＭモード像を表示する表示部とを備えた超音波診断装置において、
前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度の変化パターンに基づいて前記被検体の運動部位の少なくとも１つの計測基準点を検出する検出手段と、前記計測基準点を前記表示部の表示アドレスに対応付けて自動設定する手段と、この自動設定手段により自動設定された計測基準点と前記Ｍモード像とを前記表示部に重畳して表示するように制御する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記検出手段は、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、読み出された一連の画素情報の輝度が連続する領域を検出し、検出された領域の両端部を前記計測基準点として検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
- 前記自動設定手段は、操作卓から入力される指令に応じて前記計測基準点の表示アドレスを修正する機能を有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
- 前記画像構成部は、前記探触子により受波された反射エコー信号に基づいて断層像を構成する断層像構成部を備え、
前記検出手段は、前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報に対応した断層像の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、前記断層像の画素情報の輝度の変化パターンに基づき前記被検体内の少なくとも１つの計測基準点を検出し、
前記自動設定手段は、前記計測基準点を前記表示手段の表示アドレスに対応付けて自動設定し、前記表示制御手段は、前記計測基準点を前記Ｍモード像に重畳して表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記検出手段は、予め取得した前記被検体の心電波形に基づいて計測時相を設定し、前記計測時相に対応した前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記検出手段は、前記心電波形のＲ波を検出した時相を第１の計測時相と設定し、前記心電波形のＰ波を検出した時相を第２の計測時相と設定することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
- 前記検出手段は、前記第１の計測時相に対応するＭモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、それら読み出された一連の画素情報の輝度が連続する第１の計測領域を検出し、前記第２の計測時相に対応するＭモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、それら読み出された一連の画素情報の輝度が連続する第２の計測領域を検出するものとし、
前記第１の計測領域と前記第２の計測領域に基づいて前記被検体の時間的変化を計測する手段を有してなることを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。 - 前記検出手段は、前記第１の計測時相において前記画像記憶部から読み出された同一時間軸における深度方向の一連の画素情報の前記第１の計測領域に隣接し前記第１の計測領域とは異なる輝度が連続する第３の計測領域を検出し、前記第２の計測時相において前記画像記憶部から読み出された同一時間軸における深度方向の一連の画素情報の前記第２の計測領域に隣接し前記第２の計測領域とは異なる輝度が連続する第４の計測領域を検出するものとし、
前記第３の計測領域と前記第４の計測領域に基づいて前記被検体の時間的変化を計測する手段を有してなることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。 - 被検体の運動部位を含む部位に超音波を送波すると共にその被検体からの反射エコー信号を受波する探触子と、この探触子に超音波送波のための駆動パルスを供給する送波部と、前記探触子により受波された反射エコー信号に基づいてＭモード像を構成する画像構成部と、この画像構成部により構成されたＭモード像を記憶する画像記憶部と、前記画像構成部からのＭモード像又は前記画像記憶部から読み出したＭモード像を表示する表示部と、操作卓とを備えた超音波診断装置において、
前記操作卓から前記被検体内の少なくとも１つの計測基準点を設定入力し、前記計測基準点に対応する時相を計測時相として、該計測時相の前記Ｍモード像の同一時間軸における深度方向の一連の画素情報を前記画像記憶部から読み出し、前記画素情報の輝度の変化パターンに基づき前記被検体内の他の計測点を検出する手段と、前記他の計測点を前記表示手段の表示アドレスに対応付けて自動設定する手段と、この自動設定手段により自動設定された他の計測点と前記Ｍモード像とを前記表示部に重畳して表示するように制御する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
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