(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024098018
(43)【公開日】2024-07-19
(54)【発明の名称】解析装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
A61B 8/08 20060101AFI20240711BHJP
【FI】
A61B8/08
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024079729
(22)【出願日】2024-05-15
(62)【分割の表示】P 2023021533の分割
【原出願日】2017-07-19
(31)【優先権主張番号】P 2016144697
(32)【優先日】2016-07-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】本庄 泰徳
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 悠
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 正毅
(57)【要約】
【課題】組織性状の解析を精度良く行うこと。
【解決手段】実施形態の解析装置は、分布情報取得部と、識別情報取得部とを備える。分布情報取得部は、被検体の関心領域内のせん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を取得する。識別情報取得部は、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を基に、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの安定度を識別する識別情報を、前記関心領域内の複数の位置で取得する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検体の関心領域内のせん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を取得する分布情報取得部と、
前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を基に、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの安定度を識別する識別情報を、前記関心領域内の複数の位置で取得する識別情報取得部と、を備えた、
解析装置。
【請求項2】
前記識別情報取得部によって取得された前記識別情報に基づいて、前記せん断波に基づく組織性状パラメータを計測する候補領域を決定する決定部をさらに備えた、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項3】
前記決定部によって決定された前記候補領域を表示する表示制御部をさらに備えた、
請求項2に記載の解析装置。
【請求項4】
前記決定部によって決定された前記候補領域において、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの統計値を算出する算出部をさらに備えた、
請求項2または3に記載の解析装置。
【請求項5】
前記統計値は、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの平均値、中央値、分散値、標準偏差、及び残差平方和の少なくとも何れかである、
請求項4に記載の解析装置。
【請求項6】
前記識別情報取得部は、前記関心領域内の複数の位置で前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分散に関する指標値を算出し、当該指標値と予め定められた閾値とに基づいて、前記識別情報を前記関心領域内の複数の位置で取得する、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項7】
前記指標値は、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分散値、標準偏差、及び残差平方和の少なくとも何れかである、
請求項6に記載の解析装置。
【請求項8】
前記識別情報取得部は、前記閾値を変更する操作を受け付ける、
請求項6に記載の解析装置。
【請求項9】
前記関心領域内の複数の位置で算出された前記組織性状パラメータの分散に関する指標値と、前記操作によって変更された前記閾値とに基づいて、前記識別情報を前記関心領域内の複数の位置で取得する、
請求項8に記載の解析装置。
【請求項10】
前記せん断波に基づく組織性状パラメータは、前記せん断波の伝播速度、前記せん断波の到達時間の何れかに基づく値である、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項11】
前記分布情報取得部は、前記被検体に対して行われたスキャンの結果を解析することにより、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を取得する、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項12】
前記識別情報取得部は、取得された前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を学習済みモデルに入力することで当該学習済みモデルから出力される、前記関心領域内の複数の位置それぞれに対応する前記識別情報を取得する、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項13】
前記関心領域は、複数の小領域を含み、
前記識別情報取得部は、前記小領域ごとに、当該小領域に含まれる前記組織性状パラメータの分布情報を学習済みモデルに入力することにより、前記小領域ごとに、当該小領域内の前記組織性状パラメータの安定度を識別する識別情報を取得する、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項14】
コンピュータを、
被検体の関心領域内のせん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を取得する分布情報取得部、および
前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を基に、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの安定度を識別する識別情報を、前記関心領域内の複数の位置で取得する識別情報取得部、として機能させる、
解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、解析装置及び解析プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種の医用画像診断装置において、被検体内の組織の断層像を画像化するだけでなく、組織の性状を表すパラメータ(「組織性状パラメータ」とも表記)を画像化することが行われている。例えば、超音波診断装置では、組織の硬さの分布を画像化するエラストグラフィと呼ばれる技術が利用されている。
【0003】
また、組織性状パラメータの画像化においては、画像に含まれる所望の領域のパラメータ値を計測することで、定量性のある情報を提供することが行われている。例えば、超音波診断装置によるエラストグラフィを用いて肝臓の線維化を画像化し、線維化した領域の硬さの程度に応じて数段階の線維化ステージに分類することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2015-092938号公報
【特許文献2】特開2001-054520号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、組織性状の解析を精度良く行うことができる解析装置及び解析プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の解析装置は、分布情報取得部と、識別情報取得部とを備える。分布情報取得部は、被検体の関心領域内のせん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を取得する。識別情報取得部は、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの分布情報を基に、前記せん断波に基づく組織性状パラメータの安定度を識別する識別情報を、前記関心領域内の複数の位置で取得する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】
図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【
図2】
図2は、第1の実施形態に係る指標値算出機能の処理を説明するための図である。
【
図3】
図3は、第1の実施形態に係る決定機能の処理を説明するための図である。
【
図4】
図4は、第1の実施形態に係る決定機能の処理を説明するための図である。
【
図5】
図5は、第1の実施形態に係る決定機能の処理を説明するための図である。
【
図6】
図6は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順を示すフローチャートである。
【
図7】
図7は、第1の実施形態に係る超音波診断装置による効果を説明するための図である。
【
図8A】
図8Aは、第2の実施形態に係る決定機能の処理を説明するための図である。
【
図8B】
図8Bは、第2の実施形態に係る決定機能の処理を説明するための図である。
【
図9】
図9は、第2の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順を示すフローチャートである。
【
図10】
図10は、その他の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順を示すフローチャートである。
【
図11】
図11は、その他の実施形態に係る指標値算出機能の処理を説明するための図である。
【
図12】
図12は、その他の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順を示すフローチャートである。
【
図13】
図13は、その他の実施形態に係る決定機能の処理を説明するための図である。
【
図14】
図14は、その他の実施形態に係る超音波診断装置の処理を説明するための図である。
【
図15】
図15は、その他の実施形態に係る情報処理装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して、実施形態に係る解析装置及び解析プログラムを説明する。なお、以下の実施形態では、解析装置の一例として超音波診断装置について説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、解析装置としては、超音波診断装置以外にも、X線診断装置、X線CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)装置、PET(Positron Emission computed Tomography)装置、SPECT装置とX線CT装置とが一体化されたSPECT-CT装置、PET装置とX線CT装置とが一体化されたPET-CT装置、又はこれらの装置群等の医用画像診断装置が適用可能である。また、解析装置としては、医用画像診断装置に限らず、任意の医用情報処理装置が適用可能である。
【0009】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置1の構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、装置本体100と、超音波プローブ101と、入力装置102と、ディスプレイ103とを有する。超音波プローブ101、入力装置102、及びディスプレイ103は、装置本体100に接続される。なお、被検体Pは、超音波診断装置1の構成に含まれない。
【0010】
超音波プローブ101は、複数の振動子(例えば、圧電振動子)を有し、これら複数の振動子は、後述する装置本体100が有する送受信回路110から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ101が有する複数の振動子は、被検体Pからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ101は、振動子に設けられる整合層と、振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。
【0011】
超音波プローブ101から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号(エコー信号)として超音波プローブ101が有する複数の振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【0012】
なお、第1の実施形態は、
図1に示す超音波プローブ101が、複数の圧電振動子が一列で配置された1次元超音波プローブである場合や、一列に配置された複数の圧電振動子が機械的に揺動される1次元超音波プローブである場合、複数の圧電振動子が格子状に2次元で配置された2次元超音波プローブである場合のいずれであっても適用可能である。
【0013】
入力装置102は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置1の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体100に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
【0014】
ディスプレイ103は、超音波診断装置1の操作者が入力装置102を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体100において生成された超音波画像データ等を表示したりする。
【0015】
装置本体100は、超音波プローブ101が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置であり、
図1に示すように、送受信回路110と、信号処理回路120と、画像処理回路130と、画像メモリ140と、記憶回路150と、処理回路160とを有する。送受信回路110、信号処理回路120、画像処理回路130、画像メモリ140、記憶回路150、及び処理回路160は、相互に通信可能に接続される。
【0016】
送受信回路110は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ101に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ101から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ101に駆動信号(駆動パルス)を印加する。すなわち、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。
【0017】
なお、送受信回路110は、後述する処理回路160の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【0018】
また、送受信回路110は、プリアンプ、A/D(Analog/Digital)変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ101が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。A/D変換器は、増幅された反射波信号をA/D変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部によって処理された反射波信号の加算処理を行って反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【0019】
送受信回路110は、被検体Pの2次元領域を走査する場合、超音波プローブ101から2次元方向に超音波ビームを送信させる。そして、送受信回路110は、超音波プローブ101が受信した反射波信号から2次元の反射波データを生成する。また、送受信回路110は、被検体Pの3次元領域を走査する場合、超音波プローブ101から3次元方向に超音波ビームを送信させる。そして、送受信回路110は、超音波プローブ101が受信した反射波信号から3次元の反射波データを生成する。
【0020】
信号処理回路120は、例えば、送受信回路110から受信した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、サンプル点ごとの信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。信号処理回路120により生成されたBモードデータは、画像処理回路130に出力される。
【0021】
また、信号処理回路120は、例えば、送受信回路110から受信した反射波データより、移動体のドプラ効果に基づく運動情報を、走査領域内の各サンプル点で抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。具体的には、信号処理回路120は、反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。信号処理回路120により得られた運動情報(血流情報)は、画像処理回路130に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、若しくはこれらの組み合わせ画像としてディスプレイ103にカラー表示される。
【0022】
また、信号処理回路120は、
図1に示すように、解析機能121を実行する。ここで、例えば、
図1に示す信号処理回路120の構成要素である解析機能121が実行する処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で超音波診断装置1の記憶装置(例えば、記憶回路150)に記録されている。信号処理回路120は、各プログラムを記憶装置から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の信号処理回路120は、
図1の信号処理回路120内に示された機能を有することとなる。なお、解析機能121が実行する処理機能については、後述する。
【0023】
画像処理回路130は、信号処理回路120により生成されたデータから超音波画像データを生成する。画像処理回路130は、信号処理回路120が生成したBモードデータから反射波の強度を輝度で表したBモード画像データを生成する。また、画像処理回路130は、信号処理回路120が生成したドプラデータから移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
【0024】
ここで、画像処理回路130は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像処理回路130は、超音波プローブ101による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像処理回路130は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理(平滑化処理)や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理(エッジ強調処理)等を行う。また、画像処理回路130は、超音波画像データに、付帯情報(種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等)を合成する。
【0025】
すなわち、Bモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像処理回路130が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、画像処理回路130は、信号処理回路120が3次元のデータ(3次元Bモードデータ及び3次元ドプラデータ)を生成した場合、超音波プローブ101による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、ボリュームデータを生成する。そして、画像処理回路130は、ボリュームデータに対して、各種レンダリング処理を行って、表示用の2次元画像データを生成する。
【0026】
画像メモリ140は、画像処理回路130が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ140は、信号処理回路120が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ140が記憶するBモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像処理回路130を経由して表示用の超音波画像データとなる。
【0027】
記憶回路150は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路150は、必要に応じて、画像メモリ140が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、記憶回路150が記憶するデータは、図示しないインタフェースを介して、外部装置へ転送することができる。
【0028】
処理回路160は、超音波診断装置1の処理全体を制御する。具体的には、処理回路160は、入力装置102を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路150から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信回路110、信号処理回路120、及び画像処理回路130の処理を制御する。また、処理回路160は、画像メモリ140が記憶する表示用の超音波画像データをディスプレイ103にて表示するように制御する。
【0029】
また、処理回路160は、
図1に示すように、指標値算出機能161と、決定機能162と、統計値算出機能163と、表示制御機能164とを実行する。ここで、例えば、
図1に示す処理回路160の構成要素である指標値算出機能161と、決定機能162と、統計値算出機能163と、表示制御機能164とが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で超音波診断装置1の記憶装置(例えば、記憶回路150)に記録されている。処理回路160は、各プログラムを記憶装置から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路160は、
図1の処理回路160内に示された各機能を有することとなる。なお、指標値算出機能161、決定機能162、統計値算出機能163、及び表示制御機能164が実行する各処理機能については、後述する。
【0030】
上記説明において用いた「プロセッサ(回路)」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路150に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路150にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【0031】
ここで、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、生体組織の硬さを測定し、測定した硬さの分布を映像化するエラストグラフィ(Elastography)を実行可能な装置である。具体的には、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、音響放射力を与えて生体組織に変位を発生させることで、エラストグラフィを実行可能な装置である。
【0032】
すなわち、第1の実施形態に係る送受信回路110は、音響放射力に基づいて生体組織に変位を発生させるプッシュパルスを超音波プローブ101から送信させる。そして、第1の実施形態に係る送受信回路110は、プッシュパルスに基づいて発生する生体組織の変位を観測する観測用パルスを超音波プローブ101から送信させる。観測用パルスは、プッシュパルスにより発生したせん断波(Shear Wave)と呼ばれる横波の伝播速度を、走査領域内の各サンプル点で観測するために送信される。通常、観測用パルスは、走査領域内の各走査線に対して、複数回(例えば、100回)、送信される。送受信回路110は、走査領域内の各走査線で送信された観測用パルスの反射波信号から、反射波データを生成する。なお、上記の観測用パルスにより走査される走査領域は、エラストグラフィにより生体組織の硬さが表示される領域(以下、「表示ROI(Region Of Interest)」とも表記)に対応する。
【0033】
そして、信号処理回路120において、解析機能121は、表示ROI内の各走査線で複数回送信された観測用パルスの反射波データを解析して表示ROIの硬さの分布を示す硬さ分布データを算出する。具体的には、解析機能121は、プッシュパルスによって発生したせん断波の伝播速度を各サンプル点で測定することで、表示ROIの硬さ分布データを生成する。すなわち、解析機能121は、被検体Pに対して行なわれたスキャンの結果を解析することにより、組織性状パラメータとしての伝播速度を算出する。なお、解析機能121は、解析部の一例である。言い換えると、解析機能121は、被検体に対して行なわれたスキャンの結果を解析することにより、関心領域内の複数位置それぞれについて、組織性状パラメータを算出する。
【0034】
例えば、解析機能121は、観測用パルスの反射波データを周波数解析する。これにより、解析機能121は、各走査線の複数のサンプル点それぞれで、運動情報(組織ドプラデータ)を複数時相に渡って生成する。そして、解析機能121は、各走査線の複数のサンプル点それぞれで得られた複数時相の組織ドプラデータの速度成分を時間積分する。これにより、解析機能121は、各走査線の複数のサンプル点それぞれの変位を複数時相に渡って算出する。続いて、解析機能121は、各サンプル点で変位が最大となる時間を求める。そして、解析機能121は、各サンプル点で最大変位が得られた時間を、各サンプル点にせん断波が到達した到達時間として決定する。続いて、解析機能121は、各サンプル点におけるせん断波の到達時間の空間的微分を行うことで、各サンプル点でのせん断波の伝播速度を算出する。なお、せん断波の到達時間としては、各サンプル点で変位が最大となる時間ではなく、例えば、各サンプル点における変位の変化量が最大となる時間を用いても良い。
【0035】
そして、解析機能121は、表示ROI内の各サンプル点におけるせん断波の伝播速度の情報を、硬さ分布データとして生成する。硬い組織ではせん断波の伝播速度が大きく、柔らかい組織では伝播速度が小さくなる。すなわち、せん断波の伝播速度の値は、組織の硬さ(弾性率)を示す値となる。上記の場合、観測用パルスは、組織ドプラ用の送信パルスである。なお、上記のせん断波の伝播速度は、各サンプル点で変位が最大となる時間(到達時間)に基づくのではなく、例えば、解析機能121が、隣接する走査線における組織の変位の相互相関により検出することで算出する場合であっても良い。
【0036】
なお、解析機能121は、せん断波の伝播速度から、弾性率(ヤング率、せん断弾性率)を算出し、算出した弾性率により硬さ分布データを生成しても良い。せん断波の伝播速度、ヤング率及びせん断弾性率は、いずれも生体組織の硬さを表す物理量(指標値)として用いることができる。
【0037】
そして、画像処理回路130は、硬さ分布データの各サンプル点におけるせん断波の伝播速度に応じた画像値を、表示ROI内の各位置に割り当てることで、硬さ画像データを生成する。画像処理回路130によって生成された硬さ画像データは、例えば、硬さ画像としてBモード画像上に重畳されてディスプレイ103に表示される。なお、硬さ画像は、せん断波の伝播速度に基づく画像であり、組織性状パラメータに基づく画像の一例である。
【0038】
以上、第1の実施形態に係る超音波診断装置1の構成の一例を説明した。かかる構成のもと、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、組織性状の解析を精度良く行うために、以下の各処理を実行する。すなわち、第1の実施形態に係る処理回路160は、指標値算出機能161と、決定機能162と、統計値算出機能163と、表示制御機能164とを実行する。
【0039】
なお、以下の実施形態では、組織性状を表すパラメータ(「組織性状パラメータ」とも表記)として、生体組織の硬さを表す「せん断波の伝播速度」が適用される場合を説明する。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の組織性状パラメータが適用可能である。なお、他の組織性状パラメータについては、後述する。
【0040】
指標値算出機能161は、組織性状パラメータのばらつきに関する指標値を算出する。例えば、指標値算出機能161は、スキャンが行われた領域に含まれる複数の小領域それぞれについて、指標値を算出する。なお、指標値算出機能161は、指標値算出部の一例である。言い換えると、指標値算出機能161は、関心領域に含まれる複数の小領域それぞれについて、組織性状パラメータのばらつきに関する指標値を算出する。
【0041】
図2は、第1の実施形態に係る指標値算出機能161の処理を説明するための図である。
図2の左図には、エラストグラフィにより画像化された表示ROIを例示する。また、
図2の右図には、
図2の左図の表示ROIに対応するRaw Data(スキャンコンバージョン前)におけるサンプル位置を例示する。なお、
図2の右図において、横方向(方位方向)は、表示ROIのビーム数に対応し、縦方向(深さ方向)は、各ビームにおいて受信されるサンプル数に対応する。
【0042】
図2に示すように、指標値算出機能161は、表示ROIに対応する硬さ画像を複数の小領域に分割する。具体的には、指標値算出機能161は、表示ROIの方位方向を所定のビーム数間隔で、表示ROIの深さ方向を所定のサンプル数間隔でそれぞれ分割する(
図2の右図)。指標値算出機能161により分割された各領域(以下、「分割領域」と表記)には、複数のサンプル点が含まれる。なお、分割領域は、小領域の一例である。
【0043】
そして、指標値算出機能161は、せん断波の伝播速度の分散値を分割領域ごとに算出する。例えば、指標値算出機能161は、それぞれの分割領域に含まれる複数のサンプル点それぞれにおけるせん断波の伝播速度を用いて、せん断波の伝播速度の分散値を分割領域ごとに算出する。
【0044】
このように、指標値算出機能161は、組織性状パラメータのばらつきに関する指標値として、せん断波の伝播速度の分散値を分割領域ごとに算出する。なお、上述した指標値算出機能161の説明は、あくまで一例に過ぎず、上記の説明に限定されるものではない。例えば、指標値算出機能161は、分散値に限らず、標準偏差や残差平方和を指標値として算出してもよい。
【0045】
また、上記の説明では、硬さ画像を分割した分割領域を小領域として用いる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、指標値が算出される小領域は、例えば、硬さ画像上に離散的に配置される任意形状の領域であってもよい。
【0046】
決定機能162は、指標値に基づいて計測領域を決定する。例えば、決定機能162は、複数の小領域それぞれの指標値と閾値との比較に基づいて、計測領域を決定する。なお、以下において、計測領域を「計測ROI」とも表記する。また、決定機能162は、決定部の一例である。言い換えると、決定機能162は、組織性状パラメータを用いた解析により、関心領域内に計測領域を決定する。また、決定機能162は、複数の小領域それぞれの指標値と閾値を比較することにより、計測領域を決定する。
【0047】
図3、
図4、及び
図5は、第1の実施形態に係る決定機能162の処理を説明するための図である。
図3において、縦方向は指標値(伝播速度の分散値)に対応し、横方向は任意の分割領域に対応する。
【0048】
図3に示すように、決定機能162は、各分割領域の伝播速度の分散値と、閾値とをそれぞれ比較して、伝播速度の分散値が閾値以上であるか否かを判定する。
図3に示す例では、伝播速度の分散値が閾値以上である分割領域を白丸で示し、閾値未満である分割領域を黒丸で示す。言い換えると、決定機能162は、分割領域ごとに、各分割領域の伝播速度の分散値が閾値以上(白丸)であるか閾値未満(黒丸)であるかを判定する。なお、分散値との比較に用いられる閾値は、例えば、当該分割領域における組織性状パラメータのばらつきが大きいと判定される値であり、過去の参考値に基づいて操作者により予め登録される。つまり、分散値が閾値以上の分割領域は、ノイズを含むと判断される。
【0049】
そして、
図4に示すように、例えば、決定機能162は、指標値(分散値)と閾値との比較結果に基づいて、SDmapを生成する。ここで、SDmapは、各分割領域の分散値と閾値との比較結果を、Raw Data上の対応する位置に示した情報である。
図4に示す例では、分散値が閾値以上である分割領域を「白丸」で示し、分散値が閾値未満である分割領域を「黒丸」で示す。つまり、決定機能162は、組織性状パラメータがノイズであると判断される領域を「白丸」で示し、ノイズでないと判断される領域を「黒丸」で示したSDmapを生成する。
【0050】
そして、決定機能162は、SDmapに基づいて計測ROIを決定する。例えば、決定機能162は、ばらつきが小さいと判定される分割領域を組み合わせた領域の中から、計測ROIを少なくとも一つ決定する。言い換えると、決定機能162は、ばらつきが大きいと判定される「白丸」で示された分割領域を採用せず(Reject)、ばらつきが小さいと判定される「黒丸」で示された分割領域の中から、計測ROIを決定する。
【0051】
ここで、決定機能162は、予め設定された情報(ルール)に基づいて、計測ROIを決定する。例えば、決定機能162は、予め設定された形状及び大きさの領域を計測ROIとして決定する。また、決定機能162は、予め設定された数の領域を計測ROIとして決定する。
【0052】
図5に示す例では、「ばらつきが小さい全ての分割領域を計測ROIとする」というルールに基づいて、決定機能162が計測ROIを決定する場合を説明する。この場合、決定機能162は、SDmapにおいて「黒丸」で示された全ての分割領域を組み合わせた領域を計測ROI(R1)として決定する(
図5の左図)。決定された計測ROI(R1)は、例えば、後述の表示制御機能164によって表示ROI上に表示される(
図5の右図)。
【0053】
このように、決定機能162は、各分割領域における伝播速度の分散値に基づいて、計測領域を決定する。なお、上述した決定機能162の説明は、あくまで一例に過ぎず、上記の説明に限定されるものではない。例えば、
図3に例示の座標系や、
図4及び
図5に例示のRaw Data及びSDmapは、説明の都合上図示したものであり、これらはディスプレイ103に表示させなくてもよい。また、決定機能162は、分散値に限らず、標準偏差や残差平方和を指標値として算出してもよい。
【0054】
また、
図4では、スキャンコンバージョン前のRaw Data上でSDmapを生成する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、スキャンコンバージョン後の画像データ(表示ROIに対応する画像)上でSDmapを生成しても良い。Raw Dataにおけるサンプル位置と画像データにおける画素位置は対応づけられているため、スキャンコンバージョンの前後にかかわらず、同様に処理を実行可能である。なお、ここでのスキャンコンバージョンは、各走査線間の補間処理を含まなくても良い。
【0055】
また、
図5では、スキャンコンバージョン前のRaw Data上で計測ROIを決定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、スキャンコンバージョン後の画像データ上で計測ROIを決定しても良い。
【0056】
また、
図5では、1つの計測ROIが決定される場合を説明したが、これに限らず、例えば、任意数の計測ROIが決定されてもよい。また、「ばらつきが小さい全ての分割領域を計測ROIとする」というルールに限らず、例えば、種々のルールにより計測ROIを決定してもよい。例えば、「ばらつきが小さい全ての分割領域のうち最大径の円形(最大内接円)の領域を計測ROIとする」のように、任意の形状及び大きさのルールに基づいて、計測ROIを決定してもよい。また、例えば、「分散値の平均値が最小となる所定形状の領域を計測ROIとする」のように、分散値を基準とするルールに基づいて、計測ROIを決定してもよい。また、
図5における計測ROI(R1)の枠線は、必ずしも表示されなくてもよいし、操作者によって表示/非表示が適宜切り替えられてもよい。
【0057】
なお、上記のルールにおいて、計測ROIの形状を規定する場合には、表示ROIで表示される形状として規定されるのが好ましい。これは、例えば、セクタ走査で収集された走査線の信号列(つまり、Raw Data)は、表示画像の座標系と一致しないためである。換言すると、例えば、セクタ走査で収集されたRaw Data上で形状を規定しても、スキャンコンバージョンにより表示画像の座標系に変換される際に、規定された形状が変形されてしまうためである。このため、計測ROIの形状を規定する場合には、表示ROIで表示される形状として規定するのが好ましい。例えば、表示ROIで表示される形状として「円形」と規定されていれば、スキャンコンバージョンの前後にかかわらず、表示ROI上で「円形」の計測ROIを表示することができる。具体的には、スキャンコンバージョン後の画像データ上で処理を行う場合には、規定された「円形」をそのまま適用することで、「円形」の計測ROIを設定することができる。また、スキャンコンバージョン前のRaw Data上で処理を行う場合には、走査線の信号列に対応する形状に「円形」を変形(逆変形)させた上で適用することで、「円形」の計測ROIを設定することができる。
【0058】
統計値算出機能163は、計測領域における組織性状パラメータの統計値を算出する。例えば、統計値算出機能163は、計測ROIにおける伝播速度の平均値を算出する。なお、統計値算出機能163は、統計値算出部の一例である。言い換えると、統計値算出機能163は、計測領域における組織性状パラメータの統計値を算出する。
【0059】
図5に示す例では、統計値算出機能163は、計測ROI(R1)に含まれる複数のサンプル点それぞれにおけるせん断波の伝播速度を用いて、せん断波の伝播速度の平均値を算出する。なお、統計値算出機能163は、複数の計測ROIが決定された場合には、計測ROIごとに、せん断波の伝播速度の平均値を算出する。
【0060】
このように、統計値算出機能163は、計測領域における組織性状パラメータの統計値を算出する。なお、上記の例では、統計値として平均値を算出する場合を説明したが、これに限らず、中央値、分散値、標準偏差、及び残差平方和など、解析内容に応じて任意の統計値を算出することができる。
【0061】
表示制御機能164は、組織性状パラメータに基づく画像上に、計測領域を表示させる。また、例えば、表示制御機能164は、統計値算出機能163によって算出された統計値をディスプレイ103に表示させる。なお、表示制御機能164は、表示制御部の一例である。
【0062】
例えば、
図5に示したように、表示制御機能164は、計測ROI(R1)を表示ROI上に表示させる。また、表示制御機能164は、統計値算出機能163によって算出された計測ROI(R1)における伝播速度の平均値を、計測ROI(R1)に対応づけて表示させる。
【0063】
また、例えば、表示制御機能164は、小領域を、組織性状パラメータに基づく画像上に表示させてもよい。例えば、表示制御機能164は、
図5のSDmap上に示されている複数の分割領域を、表示ROI上に表示させる。
【0064】
図6は、第1の実施形態に係る超音波診断装置1の処理手順を示すフローチャートである。
図6に示す処理手順は、例えば、計測対象である硬さ画像がディスプレイ103に表示されている場合に、計測を開始する旨の指示を操作者が行うことにより開始される。
【0065】
図6に示すように、計測を開始する旨の指示を受け付けると(ステップS101肯定)、処理回路160は、ステップS102以下の処理を開始する。なお、計測を開始する旨の指示を受け付けるまで(ステップS101否定)、処理回路160は、待機状態である。
【0066】
続いて、指標値算出機能161は、硬さ画像を複数の分割領域に分割する(ステップS102)。例えば、指標値算出機能161は、表示ROIの方位方向を所定のビーム数間隔で、表示ROIの深さ方向を所定のサンプル数間隔でそれぞれ分割する。
【0067】
そして、指標値算出機能161は、分割領域ごとに伝播速度の分散値を算出する(ステップS103)。例えば、指標値算出機能161は、それぞれの分割領域に含まれる複数のサンプル点それぞれにおけるせん断波の伝播速度を用いて、せん断波の伝播速度の分散値を分割領域ごとに算出する。
【0068】
そして、決定機能162は、各分割領域の伝播速度の分散値と閾値とを比較する(ステップS104)。例えば、決定機能162は、各分割領域の伝播速度の分散値と、閾値とをそれぞれ比較して、伝播速度の分散値が閾値以上であるか否かを判定する。そして、決定機能162は、分散値と閾値との比較結果に基づいて、SDmapを生成する。
【0069】
そして、決定機能162は、比較結果に基づいて、計測ROIを決定する(ステップS105)。例えば、決定機能162は、SDmapに基づいて計測ROI(R1)を決定する。具体的には、決定機能162は、予め設定された情報(ルール)に基づいて、所定の形状及び大きさ、若しくは所定数の領域を計測ROIとして決定する。
【0070】
そして、表示制御機能164は、決定した計測ROIを硬さ画像上に表示させる(ステップS106)。例えば、表示制御機能164は、決定された計測ROI(R1)を硬さ画像の表示ROI上に表示させる。
【0071】
そして、統計値算出機能163は、計測ROIにおける伝播速度の平均値を算出する(ステップS107)。例えば、統計値算出機能163は、計測ROI(R1)に含まれる複数のサンプル点それぞれにおけるせん断波の伝播速度を用いて、せん断波の伝播速度の平均値を算出する。
【0072】
そして、表示制御機能164は、伝播速度の平均値を表示させる(ステップS108)。例えば、表示制御機能164は、統計値算出機能163によって算出された計測ROI(R1)における伝播速度の平均値を、計測ROI(R1)に対応づけて表示させる。
【0073】
なお、上述した
図6の処理手順は、あくまで一例に過ぎず、上記の例に限定されるものではない。例えば、
図6の処理手順は、必ずしも上述した順序で実行されなくてもよい。例えば、計測ROIを表示させる処理(ステップS106)は、伝播速度の平均値を表示させる処理(ステップS108)と同時に実行されてもよい。また、例えば、計測ROIを表示させる処理(ステップS106)は、必ずしも実行されなくてもよい。つまり、計測ROIが表示されなくとも、決定された計測ROIの計測結果が表示されればよい。
【0074】
上述してきたように、第1の実施形態に係る超音波診断装置1において、解析機能121は、被検体Pに対して行なわれたスキャンの結果を解析することにより組織性状パラメータを算出する。そして、指標値算出機能161は、組織性状パラメータのばらつきに関する指標値を算出する。そして、決定機能162は、指標値に基づいて計測領域を決定する。統計値算出機能163は、計測領域における組織性状パラメータの統計値を算出する。これによれば、超音波診断装置1は、組織性状の解析を精度良く行うことを可能にする。
【0075】
図7は、第1の実施形態に係る超音波診断装置1による効果を説明するための図である。
図7には、Bモード画像上の表示ROIに対応する硬さ画像において、2つの円形の計測ROIが設定される場合を例示する。
【0076】
図7の表示ROIには、概ね均一な硬さ(せん断波の伝播速度)の硬さ画像が表示されているものの、部分的に硬さが異なる領域が数カ所存在している。このような領域は、例えば、近傍の構造物や血管などの影響により生じたノイズであり、組織本来の硬さ(組織性状)を示していないと考えられる。ここで、手動的に計測ROIが指定されると、計測ROIにノイズが含まれてしまう場合がある。図示の例では、左側の計測ROIにノイズが含まれている。このため、左側の計測ROIを用いて計測を行うと、計測結果(例えば、硬さの平均値)にもノイズが含まれることとなる。
【0077】
そこで、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、硬さ画像において計測を行う場合に、硬さを表す組織性状パラメータである伝播速度の分散値を小領域ごとに算出し、伝播速度のばらつきが少ない領域に計測ROIを設定する。これにより、超音波診断装置1は、例えば、
図7の右側の計測ROIのように、ノイズを含まない領域を計測ROIとして設定することができるので、組織性状の解析を精度良く行うことを可能にする。
【0078】
また、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、せん断波の伝播速度に基づく硬さ画像を用いて計測を行う場合には、計測対象である伝播速度そのものを直接的に評価して、計測ROIを決定する。このため、超音波診断装置1は、計測対象である組織性状パラメータのばらつきが少ない安定的な領域を計測ROIとして決定することが可能となる。
【0079】
また、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、上述した処理により自動的に計測ROIを決定する。このため、超音波診断装置1は、操作者に煩雑な操作を行わせることなく、簡易な操作で適切な計測ROIを設定することができる。
【0080】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、超音波診断装置1が自動的に計測ROIを決定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置1は、計測ROIの候補となる計測候補領域(「計測候補ROI」とも表記)を決定し、決定した計測候補ROIの中から操作者により選択された領域を計測ROIとして決定してもよい。
【0081】
第2の実施形態に係る超音波診断装置1は、
図1に例示した超音波診断装置1と同様の構成を備え、決定機能162の処理の一部が相違する。そこで、第2の実施形態では、第1の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第1の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、説明を省略する。
【0082】
決定機能162は、指標値と閾値の比較に基づいて、計測候補ROIを決定する。例えば、決定機能162は、複数の小領域それぞれの指標値と閾値との比較に基づいて、計測候補領域を少なくとも一つ決定する。そして、決定機能162は、少なくとも一つの計測候補領域の中から、計測領域を決定する。
【0083】
例えば、決定機能162は、SDmapに基づいて計測ROIを決定する。例えば、決定機能162は、ばらつきが小さいと判定される分割領域を組み合わせた領域の中から、計測候補ROIを少なくとも一つ決定する。
【0084】
ここで、決定機能162は、予め設定された情報(ルール)に基づいて、計測候補ROIを決定する。例えば、決定機能162は、予め設定された形状及び大きさの計測候補ROIを決定する。また、決定機能162は、予め設定された数の計測候補ROIを決定する。
【0085】
図8A及び
図8Bは、第2の実施形態に係る決定機能162の処理を説明するための図である。例えば、決定機能162は、
図8A及び
図8Bに示すルールに基づいて、計測候補ROIを決定する。
【0086】
図8Aに示す例では、「ばらつきが小さい分割領域が2×2以上の正方形となる領域を計測候補ROIとする」というルールに基づいて、決定機能162が計測候補ROIを決定し、計測候補ROIの中から計測ROIを決定する場合を説明する。この場合、決定機能162は、SDmapにおいて「黒丸」で示された分割領域を組み合わせた領域のうち、分割領域が2×2以上の正方形となる領域を抽出し、計測候補ROIとして決定する。
図8Aの左図では、決定機能162は、計測候補ROI(R2)、計測候補ROI(R3)、計測候補ROI(R4)、計測候補ROI(R5)、及び計測候補ROI(R6)を決定する。決定された各計測候補ROIは、表示制御機能164によって表示ROI上に表示される(
図8Aの中央図)。そして、決定機能162は、決定された計測候補ROIの中から、計測ROIを選択する操作を操作者から受け付ける。例えば、決定機能162は、計測候補ROI(R6)を計測ROIとして選択する操作を操作者から受け付けると、計測候補ROI(R6)を計測ROI(R6)として決定する。この場合、例えば、計測ROI(R6)以外の計測候補ROIは非表示となり、計測ROI(R6)のみが表示される(
図8Aの右図)。
【0087】
図8Bに示す例では、「ばらつきが小さい全ての分割領域を計測候補ROIとする」というルールに基づいて、決定機能162が計測候補ROIを決定し、計測候補ROIの中に任意形状の計測ROIを決定する場合を説明する。この場合、決定機能162は、SDmapにおいて「黒丸」で示された全ての分割領域を組み合わせた領域を計測候補ROI(R7)として決定する(
図8Bの左図)。決定された計測候補ROI(R7)は、例えば、表示制御機能164によって表示ROI上に表示される(
図8Bの中央図)。そして、決定機能162は、計測候補ROI(R7)の範囲内において、任意形状の計測ROIを指定する操作を操作者から受け付ける。例えば、操作者は、表示ROI上に表示された計測候補ROI(R7)の枠線の範囲内において、円形の領域(R8)を計測ROIとして指定する操作を行う(
図8Bの中央図)。この操作を受け付けると、決定機能162は、領域(R8)を計測ROI(R8)として決定する。この場合、例えば、計測候補ROI(R7)は非表示となり、計測ROI(R8)のみが表示される(
図8Bの右図)。
【0088】
このように、決定機能162は、各分割領域における伝播速度の分散値に基づいて、計測候補領域を決定し、決定した計測候補領域の中から、計測領域を決定する。なお、上述した決定機能162の説明は、あくまで一例に過ぎず、上記の説明に限定されるものではない。例えば、上記の説明では、複数の計測候補ROIが決定される場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1つの計測候補ROIが決定される場合であってもよい。
【0089】
また、例えば、
図8Aでは、複数の計測候補ROIの中から操作者が計測ROIを選択する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、決定機能162は、複数の計測候補ROIの中から自動的に計測ROIを選択してもよい。例えば、決定機能162は、「複数の計測候補ROIのうち最も大きい領域を計測ROIとする」というルールに基づいて、計測ROIを決定しても良い。この場合、決定機能162は、計測候補ROI(R6)を計測ROI(R6)として決定する。また、例えば、決定機能162は、「複数の計測候補ROIのうち最も分散値が低い領域を計測ROIとする」というルールに基づいて、計測ROIを決定しても良い。この場合、決定機能162は、各計測候補ROIの分散値を算出し、最も分散値が低い計測候補ROIを計測ROIとして決定する。
【0090】
図9は、第2の実施形態に係る超音波診断装置1の処理手順を示すフローチャートである。
図9に示す処理手順は、例えば、計測対象である硬さ画像がディスプレイ103に表示されている場合に、計測を開始する旨の指示を操作者が行うことにより開始される。なお、
図9に示す処理手順のうち、ステップS201~ステップS204の処理は、
図6に示したステップS101~ステップS104の処理と同様であるので、説明を省略する。
【0091】
図6に示すように、決定機能162は、比較結果に基づいて、複数の計測候補ROIを決定する(ステップS205)。例えば、決定機能162は、SDmapに基づいて複数の計測候補ROIを決定する。具体的には、決定機能162は、予め設定された情報(ルール)に基づいて、所定の形状及び大きさ、若しくは所定数の領域を計測候補ROIとして決定する。
【0092】
そして、表示制御機能164は、決定された複数の計測候補ROIを硬さ画像上に表示させる(ステップS206)。例えば、表示制御機能164は、決定された複数の計測候補ROIを表示ROI上に表示させる。
【0093】
そして、決定機能162は、計測ROIの選択を受け付ける(ステップS207)。例えば、決定機能162は、表示ROI上に表示された複数の計測候補ROIの中から、計測ROIを選択する操作を操作者から受け付ける。この操作を受け付けると(ステップS207肯定)、決定機能162は、操作により選択された計測候補ROIを計測ROIとして決定する。なお、決定機能162は、計測ROIを選択する操作を受け付けるまで(ステップS207否定)、待機状態である。
【0094】
そして、統計値算出機能163は、計測ROIにおける伝播速度の平均値を算出し(ステップS208)、算出した伝播速度の平均値を表示させる(ステップS209)。なお、ステップS208及びステップS209の処理は、
図6に示したステップS107及びステップS108の処理と同様であるので、説明を省略する。
【0095】
なお、上述した
図9の処理手順は、あくまで一例に過ぎず、上記の例に限定されるものではない。例えば、上記の例では、決定された計測ROIについてのみ、統計値(伝播速度の平均値)を算出する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、統計値は、全ての計測候補ROIごとに算出されてもよい。これにより、例えば、操作者は、各計測候補ROIの統計値を参照した上で、各計測候補ROIの中から計測ROIを選択することができる。
【0096】
このように、第2の実施形態に係る超音波診断装置1において、解析機能121は、被検体Pに対して行なわれたスキャンの結果を解析することにより組織性状パラメータを算出する。そして、指標値算出機能161は、組織性状パラメータのばらつきに関する指標値を算出する。そして、決定機能162は、指標値に基づいて計測候補領域を決定する。そして、表示制御機能164は、組織性状パラメータに基づく画像上に、計測候補領域を表示させる。これによれば、超音波診断装置1は、ノイズを含まない複数の計測候補ROIを操作者に提示するので、簡易な操作で組織性状の解析を精度良く行うことができる。
【0097】
(その他の実施形態)
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。
【0098】
(分割領域の大きさの変更)
例えば、上記の実施形態では、予め設定された大きさの分割領域を用いる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、分割領域の大きさは、操作者の任意で変更可能である。
【0099】
図10は、その他の実施形態に係る超音波診断装置1の処理手順を示すフローチャートである。
図10に示す処理手順のうち、ステップS301~ステップS307の処理は、
図9に示したステップS201~ステップS207の処理と同様であるので、説明を省略する。
【0100】
図10に示すように、計測ROIの選択を受け付けるまで(ステップS307否定)、処理回路160は、待機状態である。この場合に、入力装置102は、分割領域の大きさを変更する指示を操作者から受け付けると(ステップS308肯定)、受け付けた指示を処理回路160へ出力する。そして、操作者により指示を入力装置102から受け付けると、処理回路160は、ステップS303の処理へ移行する。つまり、指標値算出機能161は、操作者からの指示に応じて分割領域の大きさを変更し、変更した大きさの分割領域を用いて、伝播速度の分散値を再算出する。
【0101】
図11は、その他の実施形態に係る指標値算出機能161の処理を説明するための図である。
図11に示すように、指標値算出機能161は、例えば、操作者からの指示に応じて、分割領域の大きさを3段階で変更する。具体的には、分割領域の大きさは、分割領域(小)、分割領域(中)、及び分割領域(大)の3段階で予め設定されている。各分割領域の大きさは、表示ROIに対して割り切れる(余りが生じない)大きさで設定されるのが好ましい。そして、この分割領域の大きさは、ダイヤルスイッチの操作と関連づけられている。例えば、操作者がダイヤルスイッチを操作することにより、分割領域の大きさが変更可能となる。そして、指標値算出機能161は、操作者からの指示に応じて、分割領域(小)、分割領域(中)、及び分割領域(大)のいずれかに設定する。そして、指標値算出機能161は、設定された大きさの分割領域を用いて、伝播速度の分散値を再算出する(ステップS303)。そして、ステップS304以降の処理が順に実行される。
【0102】
一方、分割領域の大きさが変更されない場合には(ステップS308否定)、処理回路160は、ステップS307の処理へ移行する。つまり、処理回路160は、計測ROIの選択を受け付けるか、分割領域の大きさの変更を受け付けるまで、待機状態である。なお、ステップS309及びステップS310の処理は、
図9に示したステップS208及びステップS209の処理と同様であるので、説明を省略する。
【0103】
これにより、超音波診断装置1は、操作者の任意の大きさに分割領域を設定することができる。このため、例えば、操作者は、所望の計測ROIが10mmであれば、分割領域の大きさを10mm(若しくは10mmの約数)に設定するなど、所望の計測ROIの大きさに合わせて任意の大きさに変更することができる。
【0104】
(ばらつきの閾値の変更)
例えば、上記の実施形態では、予め設定された閾値を用いる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、閾値は、操作者の任意で変更可能である。
【0105】
図12は、その他の実施形態に係る超音波診断装置1の処理手順を示すフローチャートである。
図12に示す処理手順のうち、ステップS401~ステップS407の処理は、
図9に示したステップS201~ステップS207の処理と同様であるので、説明を省略する。
【0106】
図12に示すように、計測ROIの選択を受け付けるまで(ステップS407否定)、処理回路160は、待機状態である。この場合に、入力装置102は、閾値を変更する操作を操作者から受け付けると(ステップS408肯定)、受け付けた指示を処理回路160へ出力する。そして、操作者による指示を入力装置102から受け付けると、処理回路160は、ステップS404の処理へ移行する。つまり、決定機能162は、操作者からの操作に応じて閾値を変更し、変更した閾値を用いて、各分割領域の伝播速度の分散値と閾値との比較を行う(ステップS404)。
【0107】
図13は、その他の実施形態に係る決定機能162の処理を説明するための図である。
図13に示す例では、閾値を変更する操作を操作者から受け付けるために、ヒストグラムが表示される。このヒストグラムは、横方向がSD(分散値)に対応し、縦方向が頻度(分割領域の数)に対応する。このヒストグラムにおいて、閾値は、縦方向のラインとして表される。
図13においては、ラインの右側は、ばらつきが大きいと判定される領域であり、ラインの左側は、ばらつきが小さいと判定される領域である。
【0108】
ここで、操作者は、マウスなどの入力装置102を操作して、閾値のラインの位置を左右に変更する。ラインの位置を変更する操作を受け付けると、決定機能162は、受け付けた操作により指定されたラインの位置に閾値を変更する。そして、決定機能162は、変更した閾値と、各分割領域の伝播速度の分散値とを比較する(ステップS404)。そして、ステップS405以降の処理が順に実行される。
【0109】
一方、閾値が変更されない場合には(ステップS408否定)、処理回路160は、ステップS407の処理へ移行する。つまり、処理回路160は、計測ROIの選択を受け付けるか、閾値の変更を受け付けるまで、待機状態である。なお、ステップS409及びステップS410の処理は、
図9に示したステップS208及びステップS209の処理と同様であるので、説明を省略する。
【0110】
これにより、超音波診断装置1は、操作者の任意の閾値に変更することができる。このため、例えば、操作者は、計測対象である部位に応じて、適切な閾値を設定することができる。なお、上述した閾値の変更は、あくまで一例に過ぎず、上記の説明に限定されるものではない。例えば、決定機能162は、計測対象の部位に応じて閾値を変更してもよい。例えば、部位ごとに適切な閾値を予め登録しておき、決定機能162は、操作者により指定された部位に応じた閾値を読み出すことで、閾値を決定しても良い。
【0111】
(機械学習の適用)
上述した実施形態では、組織性状パラメータのばらつきに関する指標値を用いて計測ROI(若しくは計測候補ROI)を決定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置1は、組織性状パラメータの分布情報に対して機械学習を適用することにより計測ROI(若しくは計測候補ROI)を決定することも可能である。
【0112】
すなわち、指標値算出機能161は、関心領域に含まれる複数の小領域それぞれについて、組織性状パラメータの分布情報を取得する。そして、指標値算出機能161は、組織性状パラメータの分布情報をトレーニングされた機械学習の入力とすることにより、小領域毎の組織性状パラメータの安定度を示す指標値を算出する。そして、決定機能162は、複数の小領域それぞれの指標値と閾値を比較することにより、計測領域(若しくは計測候補領域)を決定する。
【0113】
図14は、その他の実施形態に係る超音波診断装置1の処理を説明するための図である。
図14には、その他の実施形態に係る超音波診断装置1の処理内容を、ステップS10~ステップS14の順に例示する。
【0114】
図14に示すように、ステップS10において、指標値算出機能161は、表示ROIに対応する硬さ画像を複数の小領域(分割領域)に分割する。なお、この指標値算出機能161の処理は、
図2を用いて説明した指標値算出機能161の処理と同様であるので説明を省略する。
【0115】
ステップS11において、指標値算出機能161は、分割領域ごとにヒストグラムを生成する。例えば、指標値算出機能161は、各分割領域に含まれる画素(ビクセル)の硬さをプロットすることで、ヒストグラムを生成する。具体的には、このヒストグラムにおいて、縦軸は頻度(ビクセル数)に対応し、横軸は硬さ(伝播速度)に対応する。なお、ここでは一例として、3パターンのヒストグラムを例示するが、これに限定されるものではない。また、このヒストグラムは、組織性状パラメータの分布情報の一例である。
【0116】
ステップS12において、指標値算出機能161は、各分割領域のヒストグラムを機械学習の入力とする。この機械学習は、様々なヒストグラムの形状と、その形状に応じた安定スコア(安定度)との対応関係が予め学習されている。ここで、安定スコアとは、分割領域内の硬さがどれだけ安定しているか(どれだけ一定であるか)を表す指標値である。
【0117】
例えば、ステップS11の下段のグラフに例示するように、ノイズを含まない理想的な分割領域では各ピクセルの硬さが一定の値に近い(分散が小さい)ので、ヒストグラムは突き出た形状となる。この場合、安定スコアは高い値となる。一方、ステップS11の中断及び上段のグラフに例示するように、分割領域内のノイズが増大するほど、分割領域内の各ピクセルの硬さが一定の値にならなくなる(分散が大きくなる)ので、ヒストグラムが平坦な形状に変化する。このように、ヒストグラムが平坦になるほど、安定スコアは低い値となる。
【0118】
つまり、指標値算出機能161が各分割領域のヒストグラムを機械学習に入力すると、機械学習は、入力されたヒストグラムの形状に応じた安定スコアを出力する。なお、この機械学習は、操作者(若しくは超音波診断装置1の設計者)により予め作成されている。
【0119】
ステップS13において、指標値算出機能161は、各分割領域の安定スコアを算出する。例えば、指標値算出機能161は、機械学習により出力された安定スコアを各分割領域に割り当てる。つまり、指標値算出機能161は、突き出た形状のヒストグラムである分割領域には、安定スコア「5:推奨」を割り当てる。また、指標値算出機能161は、平坦な形状のヒストグラムである分割領域には、安定スコア「1:非推奨」を割り当てる。また、指標値算出機能161は、突き出た形状と平坦な形状の中間程度の形状のヒストグラムである分割領域には、安定スコア「3:及第点」を割り当てる。このように、指標値算出機能161は、表示ROIに含まれる各分割領域について、安定スコアを割り当てる。なお、安定スコアは、安定度の一例である。
【0120】
ステップS14において、決定機能162は、安定スコアMapを作成する。例えば、決定機能162は、指標値算出機能161により算出された各分割領域の安定スコアを用いて、安定スコアMapを作成する。ここで、安定スコアMapは、各分割領域の安定スコアを表示ROI上の対応する位置に示した情報である。
図14の例では、安定スコア「5:推奨」である分割領域を「黒丸」で示し、安定スコア「3:及第点」である分割領域を「白丸」で示し、安定スコア「1:非推奨」である分割領域を「三角」で示す。
【0121】
例えば、決定機能162は、安定スコアMapに基づいて、計測ROIを決定する。一例としては、決定機能162は、安定スコアが閾値以上となる複数の分割領域を組み合わせた領域の中から、任意の形状の計測ROIを少なくとも一つ決定する。ここで、閾値が「5」である場合には、決定機能162は、「黒丸」で示される複数の分割領域を組み合わせた領域の中から、任意の形状の計測ROIを少なくとも一つ決定する。なお、計測ROIを決定した後の処理については、上述した実施形態と同様であるので説明を省略する。
【0122】
なお、
図14の内容はあくまで一例であり、
図14の内容に限定されるものではない。例えば、
図14では、「黒丸」の分割領域を組み合わせた領域の中から計測ROIを決定する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、決定機能162は、「黒丸」及び「白丸」で示される分割領域を組み合わせた領域の中から、計測ROIを決定してもよい。つまり、計測ROIの決定に用いられる安定スコアは、操作者が任意に設定可能である。
【0123】
また、
図14では、安定スコアが3段階で評価される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、指標値算出機能161は、安定スコアを2段階で評価してもよいし、4段階以上で評価してもよい。つまり、何段階で安定スコアを評価するかについては、操作者が任意に設定可能である。
【0124】
また、
図14では、計測ROIを決定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、決定機能162は、第2の実施形態にて説明したように、計測ROIに代えて計測候補ROIを決定してもよい。
【0125】
(複数段階での評価)
また、例えば、上述した実施形態(
図3)では、1つの閾値のみを用いて、ばらつきの大小を2段階(大きいか、小さいか)で評価する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、指標値算出機能161は、2つの閾値を用いて判定する場合には、
図14に例示したように、「推奨」、「及第点」、「非推奨」の3段階で評価可能である。この場合、
図14と同様に、「推奨」の領域を用いて計測ROIを決定してもよいし、「推奨」及び「及第点」の領域を用いて計測ROIを決定してもよい。また、指標値算出機能161は、3つ以上の閾値を用いて4段階以上で評価してもよい。
【0126】
(解析装置)
また、例えば、上記の実施形態では、解析装置の一例として、超音波診断装置について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、解析装置としては、超音波診断装置1以外にも、X線診断装置、X線CT装置、MRI装置、SPECT装置、PET装置、SPECT装置とX線CT装置とが一体化されたSPECT-CT装置、PET装置とX線CT装置とが一体化されたPET-CT装置、又はこれらの装置群等の医用画像診断装置が適用可能である。また、解析装置としては、医用画像診断装置に限らず、医用情報を処理可能な任意の情報処理装置(コンピュータ)が適用可能である。
【0127】
図15は、その他の実施形態に係る情報処理装置200の構成例を示すブロック図である。情報処理装置200は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション等の装置である。
【0128】
図15に示すように、情報処理装置200は、入力装置201、ディスプレイ202、記憶回路210、及び処理回路220を備える。入力装置201、ディスプレイ202、記憶回路210、及び処理回路220は、相互に通信可能に接続される。
【0129】
入力装置201は、マウス、キーボード、タッチパネル等、操作者からの各種の指示や設定要求を受け付けるための入力装置である。ディスプレイ202は、医用画像を表示したり、操作者が入力装置201を用いて各種設定要求を入力するためのGUIを表示したりする表示装置である。
【0130】
記憶回路210は、例えば、NAND(Not AND)型フラッシュメモリやHDD(Hard Disk Drive)であり、医用画像データやGUIを表示するための各種のプログラムや、当該プログラムによって用いられる情報を記憶する。
【0131】
処理回路220は、情報処理装置200における処理全体を制御する電子機器(プロセッサ)である。処理回路220は、解析機能221と、指標値算出機能222と、決定機能223と、統計値算出機能224と、表示制御機能225とを実行する。処理回路220が実行する各処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路210内に記録されている。処理回路220は、各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。
【0132】
例えば、解析機能221は、
図1に示した解析機能121と基本的に同様の処理を実行可能である。また、指標値算出機能222は、
図1に示した指標値算出機能161と基本的に同様の処理を実行可能である。また、決定機能223は、
図1に示した決定機能162と基本的に同様の処理を実行可能である。また、統計値算出機能224は、
図1に示した統計値算出機能163と基本的に同様の処理を実行可能である。また、表示制御機能225は、
図1に示した表示制御機能164と基本的に同様の処理を実行可能である。これによれば、情報処理装置200は、上述した超音波診断装置1と同様に組織性状の解析を精度良く行うことができる。
【0133】
(組織性状パラメータ)
また、例えば、上記の実施形態では、組織性状パラメータの一例として、せん断波の伝播速度が適用される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、せん断波の伝播速度に代えて、上述したせん断波の到達時間が適用されてもよいし、弾性率が適用されてもよい。
【0134】
また、超音波診断装置1においては、例えば、カラードプラ法による血流の「速度」や組織ドプラ法(Tissue Doppler Imaging:TDI)による組織の「変位」、生体組織の圧迫・解放などの微弱な振動により生じる歪みを画像化するストレイン・エラストグラフィによる組織の「歪み(ストレイン)」、減衰画像として表される生体内を伝播する超音波の「減衰」、受信信号の信号振幅分布のレイリー分布(Rayleigh distribution)からの逸脱度である「輝度局所分散値」などが組織性状パラメータとして適用可能である。解析機能121は、組織性状パラメータとして、スキャンが行われた各位置における伝播速度、到達時間、弾性率、速度、変位、歪み、減衰、及び輝度局所分散値のうちいずれかを算出する。また、超音波診断装置1により得られる組織性状パラメータ以外にも、例えば、MRI装置を用いたエラストグラフィによる硬さのパラメータや、物質ごとのX線減弱係数の違いを利用してデュアルエナジーCT(Dual energy CT)により解析した物質弁別に関するパラメータなどが組織性状パラメータとして適用可能である。言い換えると、被検体内の組織の断層像に用いるパラメータではなく、組織の性状を表すパラメータであれば適用可能である。
【0135】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【0136】
また、上記の実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【0137】
また、上記の実施形態で説明した解析方法は、予め用意された解析プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この解析プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この解析プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD-ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【0138】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、組織性状の解析を精度良く行うことができる。
【0139】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0140】
1 超音波診断装置
120 信号処理回路
121 解析機能
160 処理回路
161 指標値算出機能
162 決定機能
163 統計値算出機能
164 表示制御機能
【手続補正書】
【提出日】2024-06-13
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
本発明の実施形態は、解析装置及びプログラムに関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
実施形態の解析装置は、指標値取得部と、表示制御部とを備える。指標値取得部は、被検体を伝播したせん断波のスキャンの結果を解析することにより、前記せん断波に基づくパラメータの安定性を示す指標値を、前記せん断波のスキャンが行われた領域の複数の位置それぞれについて取得する。表示制御部は、前記複数の位置それぞれについて取得された前記指標値に基づいて、前記せん断波に基づくパラメータの安定性に関する情報を、前記被検体の超音波画像における前記せん断波のスキャンが行われた領域に対応する表示領域内に表示する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検体を伝播したせん断波のスキャンの結果を解析することにより、前記せん断波に基づくパラメータの安定性を示す指標値を、前記せん断波のスキャンが行われた領域の複数の位置それぞれについて取得する指標値取得部と、
前記複数の位置それぞれについて取得された前記指標値に基づいて、前記せん断波に基づくパラメータの安定性に関する情報を、前記被検体の超音波画像における前記せん断波のスキャンが行われた領域に対応する表示領域内に表示する表示制御部と、を備える、
解析装置。
【請求項2】
前記せん断波に基づくパラメータの安定性に関する情報が前記表示領域に表示された状態で、所定形状を有し、前記せん断波に基づくパラメータの統計値の計測を行う計測領域を指定する操作を受け付ける決定部を備える、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項3】
前記決定部は、前記複数の位置それぞれについて取得された前記指標値と、閾値とに基づいて候補領域を決定し、
前記表示制御部は、前記決定部によって決定された前記候補領域を、前記せん断波に基づくパラメータの安定性に関する情報として前記表示領域内に表示する、
請求項2に記載の解析装置。
【請求項4】
前記複数の位置それぞれについて取得された前記指標値と、閾値とに基づいて候補領域を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された前記候補領域内の前記せん断波に基づくパラメータの統計値を算出する統計値算出部と、を備える、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項5】
前記決定部は、前記閾値を変更する操作を受け付ける、
請求項3または4に記載の解析装置。
【請求項6】
前記せん断波に基づくパラメータの安定性を示す指標値は、前記せん断波に基づくパラメータの分散、標準偏差、及び残差平方和の少なくとも何れかである、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項7】
前記せん断波に基づくパラメータは、前記せん断波の伝播速度、前記せん断波の到達時間の何れかである、
請求項1に記載の解析装置。
【請求項8】
前記せん断波に基づくパラメータの統計値は、平均値、中央値、分散値、標準偏差、及び残差平方和の少なくとも何れかである、
請求項2または4に記載の解析装置。
【請求項9】
コンピュータを、
被検体を伝播したせん断波のスキャンの結果を解析することにより、前記せん断波に基づくパラメータの安定性を示す指標値を、前記せん断波のスキャンが行われた領域の複数の位置それぞれについて取得する指標値取得部、
前記複数の位置それぞれについて取得された前記指標値に基づいて、前記せん断波に基づくパラメータの安定性に関する情報を、前記被検体の超音波画像における前記せん断波のスキャンが行われた領域に対応する表示領域内に表示する表示制御部、として機能させる、
プログラム。