圖像處理裝置及超聲波診斷裝置的製作方法
2024-01-27 10:45:15
專利名稱：圖像處理裝置及超聲波診斷裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波診斷裝置或CT(計算機斷層分析)裝置等圖像顯示裝置，尤其是涉及對於通過向檢查對象物照射超聲波或X線等所得到的斷層圖像的圖像處理技術。
背景技術：
近年來，向活體組織(被測者)照射超聲波或X線等診斷用信號(下面稱為信號)，接收從活體組織反射的信號、或透過活體組織的信號，根據接收到的信號來圖像化活體組織內部的圖像顯示裝置，被廣泛應用於產業領域或臨床醫學領域。作為這種裝置的代表例，有使用反射信號的超聲波診斷裝置、使用透過信號的CT裝置。
尤其是隨著處理速度的提高，這些圖像顯示裝置可對活體組織進行實時測量，並圖像化。尤其是在以循環器官為開始的必需高的時間分解能的臨床醫學領域中，由於實時提供活體組織的斷層圖像，所以可對患部等進行動態診斷。
另外，就實時診斷而言，雖然有時想測量周期動作的檢測對象的功能或容積等，但此時必需通過某種方法取得同步信號。
圖1是現有超聲波診斷裝置50的外觀圖。如圖1所示，超聲波診斷裝置50由顯示裝置51、主體裝置52、探測器53和心電圖用電極54構成。
顯示裝置51是顯示通過超聲波回聲法等得到的斷層圖像或必要信息用的由液晶或CRT等構成的顯示裝置，具有接受來自操作者的操作的觸控螢幕等。
主體裝置52具備經探測器53來控制超聲波收發信用的收發信電路、用於處理各種信號或圖像的由DSP(Digital Signal Processor)或RAM等構成的信號、圖像處理電路、接受來自操作者操作的開關組、和具有滑鼠、觸控螢幕的液晶顯示器等。另外，主體裝置52經心電圖用電極54來接收心電信號。
探測器53是由收發信超聲波用的超聲波振子或音響透鏡等構成的探頭。
從而，對於現有的超聲波診斷裝置50而言，經心電圖用電極54，從被測者處取得作為同步信號的心電信號。
但是，在現有的超聲波診斷裝置的情況下，因為通過專用的心電圖用電極54將上述同步信號輸入超聲波診斷裝置，所以必需輸入同步信號用的專用電路或專用電纜等，診斷所需成本變高，同時，必需設置外部裝置用的空間。
此外，在考慮臨床醫學領域中的利用的情況下，必需向作為測量對象的患者安裝用於測量或提取同步信號用的測定裝置，對患者在身心兩方面造成負擔。
因此，利用同步信號的功能測量通常必需外部裝置，必需還對測量對象安裝測定裝置，所以存在複雜，且測量成本變高的缺點。
發明內容
鑑於上述問題，本發明的第1目的在於提供一種不從外部輸入同步信號而可利用同步信號來進行檢查的圖像處理裝置或超聲波診斷裝置。另外，本發明的第2目的在於提供一種容易理解提取的同步信號與顯示的斷層圖像的關聯用的顯示方法。
為了實現上述目的，根據本發明的圖像處理裝置是一種處理按一定周期活動的對象物的斷層圖像的圖像處理裝置，其中具備圖像取得單元，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取單元，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；和同步信號生成單元，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號。
由此，因為根據取得的斷層圖像來生成同步信號(因為不從外部輸入心電信號而可獲得同步信號)，所以可對周期活動的檢測對象物進行著眼於相同相位斷層圖像的診斷或顯示。結果，具有如下效果不需要以前那樣輸入由外部裝置生成的同步信號，可較低成本且簡便地進行診斷。
另外，上述圖像處理裝置的特徵在於還具備同步信息附加單元，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息。
由此，因為根據生成的同步信號，向圖像數據賦予同步信息，可僅選擇相同相位的圖像數據，所以不必從外部輸入同步信號，在削減存儲器容量的同時，可顯示相同相位的斷層圖像。
另外，上述圖像處理裝置的特徵在於具備血流信息計算單元，根據邊與上述圖像取得單元具有規定定時邊進行採樣的數據，生成表示血流的物理特徵的血流信息；血流圖像生成單元，根據生成的血流信息，生成血流圖像的圖像數據；和對應單元，根據上述同步信號，使附加上述同步信號的斷層圖像的圖像數據與上述血流圖像的圖像數據對應。
由此，因為根據取得的斷層圖像生成同步信號，根據該同步信號來顯示血流等彩色都卜勒圖像，所以可不從外部輸入同步信號，使時間上具有一定關係的一般斷層圖像與彩色都卜勒圖像對應並顯示。
另外，為了實現上述目的，根據本發明的超聲波診斷裝置是一種生成並顯示按一定周期活動的對象物斷層圖像的超聲波診斷裝置，其中具備圖像取得單元，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取單元，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；同步信號生成單元，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號；同步信息附加單元，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息；和顯示單元，根據附加了上述同步信息的相同相位圖像數據，顯示斷層圖像。
由此，因為根據取得的斷層圖像來生成同步信號(因為不從外部輸入心電信號而可獲得同步信號)，所以可對周期活動的檢測對象物進行著眼於相同相位斷層圖像的診斷或顯示。結果，可實現不需要以前那樣輸入由外部裝置生成的同步信號、可較低成本且簡便地進行診斷的超聲波診斷裝置。
另外，為了實現上述目的，本發明實現為將上述圖像處理裝置或超聲波診斷裝置的特徵單元步驟化的圖像處理方法或超聲波診斷方法，還可實現為包含所有這些步驟的程序。另外，該程序不僅存儲於圖像處理裝置或超聲波診斷裝置配備的ROM等中，而且可經CD-ROM等記錄媒體或通信網絡等傳送媒體來使之流通。
圖1是現有超聲波診斷裝置的外觀圖。
圖2是表示實施例1中的超聲波診斷裝置功能構成的框圖。
圖3是表示研究區設定部在斷層圖像中設定研究區的方法一例的圖。
圖4(a)是根據時間經過來排列取得的斷層圖像例的圖。
圖4(b)是根據(a)中的各斷層圖像來計算作為特徵量之一的左室容積，並用曲線來進行表示的曲線(左室容積曲線)的一例。
圖4(c)是表示根據計算的左室容積曲線生成的同步信號的圖。
圖5(a)是左室容積曲線的一例。
圖5(b)是根據心臟左室活動(左室容積曲線)生成的、相當於心電波形R波的模擬R波的一例。
圖6是表示實時生成模擬R波情況下的[模擬R波生成處理]流程的流程圖。
圖7(a)是表示生成的同步信號一例的圖。
圖7(b)是模式表示實施例1的超聲波診斷裝置中，賦予同步信息的圖像數據的存儲及僅讀取賦予同步信息的圖像數據狀態的圖。
圖8是表示實施例2的超聲波診斷裝置功能構成的框圖。
圖9(a)是表示圖像生成部的處理內容的圖。
圖9(b)是表示特徵量提取部的處理內容的圖。
圖9(c)是表示同步生成部和同步信息附加部的處理內容的圖。
圖9(d)是表示圖像顯示部的處理內容的圖。
圖10(a)是表示生成的同步信號一例的圖。
圖10(b)是模式表示實施例2的超聲波診斷裝置中，僅選擇賦予同步信息的圖像數據狀態的圖。
圖11是表示實施例3的超聲波診斷裝置功能構成的框圖。
圖12(a)是不進行圖像數據壓縮情況下的斷層圖像的顯示例。
圖12(b)是模式表示通過將選擇的圖像數據壓縮到1/6來縮小顯示尺寸，在1畫面中同時顯示6個斷層圖像情況的圖。
圖13是表示滾動顯示特徵量及同步信號情況狀態的一例。
圖14(a)是表示對於同步信號，使顯示對象與時間一起變化並顯示情況下的處理方法一例的圖。
圖14(b)是表示通過圖14(a)所示方法顯示的、實際同步信號狀態的圖。
圖15是表示控制部的圖像顯示處理流程的流程圖。
圖16(a)是表示生成的正常同步信號波形的圖。
圖16(b)是模式表示根據對生成同步信號推測的周期來監視周期變動，在觀測到異常時通知警告狀態的圖。
圖17是表示實施例4的超聲波診斷裝置功能構成的框圖。
圖18是表示取得斷層圖像的圖像數據與包含血流信息圖像的圖像數據情況下的相互取得定時關係的圖。
圖19(a)是取得的多個斷層圖像的一例。
圖19(b)是生成的同步信號波形的一例。
圖19(c)是取得的多個血流圖像的一例，是表示使血流圖像與生成的同步信號相聯繫情況下的處理狀態的圖。
圖19(d)是合成斷層圖像與血流圖像後的多個合成圖像一例。
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明根據本發明的實施例。另外，在以下的實施例中，將超聲波診斷裝置作為上述圖像處理裝置的一例，對其進行說明。
(實施例1)圖2是表示本實施例中的超聲波診斷裝置10的功能構成的框圖。本裝置10是具有根據取得的斷層圖像來生成同步信號功能的超聲波診斷裝置，由超聲波探頭11、收發信部12、操作部13、圖像處理部100及圖像顯示部111構成。
超聲波探頭11一般被稱為探測器，例如是相控陣方式的電子掃描型探測器。超聲波探頭11根據從收發信部12接收到的控制信號來射出超聲波(例如超聲波脈衝)。並且，超聲波探頭11將從被測者(下面稱為患者)的活體內反射的超聲波(下面稱為超聲波回聲)變換為電信號後發送給收發信部12。
收發信部12由使超聲波從超聲波探頭11發生用的發送射線形成裝置及接收從檢測超聲波回聲的超聲波探頭11發送的電信號的接收射線形成裝置等構成，對從超聲波探頭11接收到的電信號進行放大等後，發送給圖像處理部100。
操作部13配備開關或觸控螢幕等，接受操作者對其的操作，將與之對應的控制信號等發送給圖像處理部100。
圖像處理部100根據從收發信部12接收到的電信號來生成斷層圖像的圖像數據。並且，圖像處理部100根據從生成的斷層圖像得到的特徵量(心臟左室的容積或截面積等，也稱為特徵值)變化，生成同步信號。這裡，所謂[圖像數據]是超聲波探頭11每次掃描時生成的二維輝度數據等，稱為由B模式等顯示用的數據。
圖像處理部100由控制部101、圖像生成部102、研究區設定部103、特徵量提取部104、同步生成部105、同步信息賦予部106、圖像數據存儲部107、數據確定部108、數據讀取部109和選擇圖像存儲部110構成。
控制部101是具備例如ROM或RAM等的微機，對圖像處理部100中的各部指示各自的處理執行，並控制這些處理的定時。具體而言，在控制進行超聲波的發送及超聲波回聲接收的收發信部12的同時，接受從操作部13發送的控制信號等後，進行解碼。並且，控制部101向圖像生成部102發送從收發信部12接收到的變換超聲波回聲的電信號。
圖像生成部102通過對經控制部101從收發信部12接收到的電信號進行放大運算或A/D變換、插值運算等，生成斷層圖像的圖像數據。
研究區設定部103對生成的斷層圖像，進行作為特徵量計算對象的研究區(Region Of InterestROI)的設定，並且，對該研究區中的對象物提取輪廓。一般，按時間系列來取得多個斷層圖像，對每個斷層圖像設定研究區。
作為提取對象物輪廓的方法，既可以經操作部13，從操作者由手動來接受輪廓，也可由特開2002-224116號公報中記載的自動輪廓提取法來取得研究區的輪廓。該自動輪廓提取法對對象物的斷層圖像，首先，通過使用二進位化及退縮手法來提取粗的初期輪廓，對該初期輪廓使用動態輪廓模塊(SNAKES)，邊進行收斂計算，邊求出最終的具體的輪廓。
圖3是表示研究區設定部103對斷層圖像設定研究區的方法一例的圖。在圖3中，表示描繪心臟的斷層圖像，其中將左室設定為研究區的情況。在圖3中，由正方形包圍的區域21是後述圖像顯示部111的觀察用監視器的外框，由其內部斜線表示的扇型部分22是由超聲波診斷裝置10描繪的斷層圖像整體，由黑色細線描繪的曲線23、24是心臟的輪廓，用黑粗線25包圍的曲線內部是研究區(這裡是心臟左室)。
特徵量提取部104對於研究區設定部103指定的斷層圖像研究區，提取或算出特徵量(例如心臟左室的容量或截面積等)。例如，根據斷層圖像算出對象物的半徑，將算出的半徑代入單一平面長度(single plan area length)法或改進辛普森等近似式，算出心臟左室的容積。
同步生成部105根據提取的特徵量來生成同步信號(例如心電波形的R波波形等)。例如，有在心臟左室容積變為最小的時刻生成同步信號的方法、或生成與心臟左室容積變化一致的同步信號(例如模擬心電波形的R波)的方法等。
圖4(a)-(c)是表示根據從特徵量提取部104中提取的特徵量來生成同步信號的方法一例的圖。圖4(a)是根據時間經過來排列取得的斷層圖像例的圖。圖4(b)是根據上述圖(a)中的各斷層圖像來計算作為特徵量之一的心臟左室容積V(用[●]表示)，並用曲線來進行表示的曲線(下面稱為左室容積曲線)的圖。圖4(b)中，縱軸表示左室容積V，橫軸表示時間t。其中，對計算出的左室容積V，進行齒條(spline)插補，或多項式插補(此時的插補曲線用(點數-1)次多項式來表示)等，生成左室容積曲線33。圖4(c)是表示圖4(b)的左室容積曲線33生成的同步信號一例的圖。在圖4(c)中，表示在檢測出左室容積曲線33的極值(此時最小值為32、37)的情況下，為了與檢測出該極值的時刻一致，生成同步脈衝34、38(例如三角波脈衝等)的狀態。
另外，這裡雖表示了將心臟的左室容積用作特徵量的例子，但例如也可利用將博動的血管壁的動作原樣用作特徵量的方法、或將血管的直徑變化用作特徵量的方法。
另外，同步生成部105也可構成為模擬生成更接近於實際心電波形的波形。此時，根據心臟左室的活動狀況來生成相當於心電波形的同步信號。心電波形雖表示活動中的心肌活動電位的變化，但根據[醫用電子測量](八木著，產業圖書(株)發行)，心臟的收縮會作為觸發脈衝而引起神經或神經狀肌纖維的電傳導。即，心臟活動與心電波形密切聯繫，通過觀察心臟的活動來推測心電波形，並模擬生成心電波形。
作為心電圖中顯示的波形，對應於心臟的活動期，有P波、Q波、R波、S波、T波及U波，但在測量以心臟為代表的循環器官系統功能的情況下，一般使用R波。R波是心臟左室的收縮開始期中表示的波形，因為振幅大，所以多用作對心臟功能進行診斷等時的觸發信號。
圖5(a)、(b)是說明模擬生成相當於心電波形的同步信號的方法圖。圖5(a)是左室容積曲線的一例。另外，圖5(b)是根據心臟左室活動(左室容積曲線)生成的、相當於心電波形R波的模擬R波的一例。
通常，R波出現的定時是在左室開始縮小時刻之前約0.05秒左右的時刻，是在左室容積曲線33中，表示左室進入收縮期之前的極小值41和極大值42的時刻(時刻分別為T3、T4)的恰好中間定時。因此，根據左室容積曲線33來確定最小值43及其時刻T5，並確定最小值43之前的極大值42及其時刻T4以及極大值42之前的極小值41及其時刻T3。圖5(b)表示同步生成部105生成的模擬R波形狀的具體例。此時的R波為合成大小兩個等邊三角形的形狀，若象圖5那樣定義a-d，則有[a∶b∶c∶d＝10∶5∶2∶1]。
生成模擬R波的方法中有兩種方法。
一個是在事先取得一定期間(例如10秒左右)斷層圖像中非實時生成模擬R波的方法。此時，最初也設定研究區，提取輪廓，根據提取的輪廓及多個斷層圖像來求出左室容積曲線33。根據左室容積曲線33，按上述步驟，確定時刻T3及T4，在這兩個時刻的中間生成模擬R波。
另一個是實時生成模擬R波的方法。該情況是一邊將規定幀(例如10幀)的斷層圖像作為1組，邊實時生成模擬R波的方法。該情況也設定研究區，提取輪廓後求出部分左室容積曲線33。在對求出的部分左室容積曲線可確定最小值的情況下，從該時刻向回追溯，確定時刻T3及T4，並與上述一樣，在這兩個時刻的中間生成模擬R波。例如，若考慮30[fps]幀速率的情況，則在生成模擬R波脈衝之前，至少需要330[ms]，所以由於有時刻延遲，幀間時刻為33[ms]，所以可追隨實際的心臟活動。
圖6是表示實時生成模擬R波情況下的[模擬R波生成處理]流程的流程圖。
最初，取得10幀的斷層圖像，據此計算左室容積，暫時存儲(S501)。接著，將各容積值與預定的標準值(Vs)進行比較(S502)，判斷可否確定最小值(S503)。在可確定最小值的情況下(S503是)，確定極大值及極小值及各自的時刻(T4、T3)(S504、S505)。
接著，因為通過確定T4及T3來決定模擬R波各特徵點的時刻(S506)，所以可生成模擬R波(S507)。另外，在不能確定最小值的情況下(S503否)，取得下一10幀的斷層圖像，進行與上述一樣的處理。
同步信息賦予部106對應於圖像數據來賦予生成的特徵量或同步信號信息，將之存儲在圖像數據存儲部107中。
圖像數據存儲部107例如是由RAM等構成的具有數十一數百M比特容量的存儲裝置。圖像數據存儲部107存儲由同步信息賦予部106對應賦予特徵量(例如心臟左室的容積)或同步信號的圖像數據。
數據確定部108通過指定上述特徵量或上述同步信號信息，確定從同期或有規則性變動的圖像數據列中選擇位於確定相位的圖像數據的信息，發送到數據讀取部109。
數據讀取部109根據從數據確定部108接收到的信息，從圖像數據存儲部107中讀取對應的圖像數據，發送到選擇圖像存儲部110。
選擇圖像存儲部110是圖像顯示部111的觀察用監視器用幀存儲器等，存儲由數據讀取部109讀取的圖像數據。
圖像顯示部111讀取選擇圖像存儲部110中存儲的圖像數據，在作為觀察用監視器的液晶顯示器等中顯示B模式等斷層圖像。另外，圖像顯示部111具有圖形加速器或DSC(Digital Scan Converter)等。
圖7是說明本實施例的超聲波診斷裝置10的功能概要的圖。圖7(a)是表示生成的同步信號一例的圖。圖7(b)是模式表示超聲波診斷裝置10中，賦予同步信息的圖像數據的存儲及僅讀取賦予同步信息的圖像數據狀態的圖。
如圖7(b)所示，表示同步信息賦予部106向圖像數據賦予同步信息[R]，存儲於圖像數據存儲部107中，數據讀取部109從圖像數據存儲部107中僅讀取賦予同步信息[R]的圖像數據的狀態。
這裡，雖向作為生成同步脈衝源的斷層圖像賦予所謂[R]的同步信息，但也可特意確定該同步信息。另外，也可向賦予了同步信息[R]的圖像數據以外的圖像數據賦予[P]、[Q]等其它同步信息，或向一個圖像數據賦予多個同步信息。並且，也可向各個圖像數據賦予特徵量本身。
並且，在由數據確定部108來指定所謂[R]的同步信息的情況下，數據讀取部109從圖像數據存儲部107中僅依次讀取賦予所謂[R]的同步信息的圖像數據(61-65等)。作為確定圖像數據的方法，操作者既可指定同步信息本身，也可指定賦予[R]的圖像數據的n幀前或n幀後的圖像數據。另外，也可指定[R]和[Q]等多個同步信息，讀取各周期中賦予這些同步信息的圖像數據，同時顯示於圖像顯示部111中。更新顯示的定時為適當時間間隔(例如1秒間隔)，由圖像數據存儲部107自動讀取，當操作部13中有跟蹤球或鍵盤等(未圖示)時，也可手動更新顯示。
如上所述，本實施例的超聲波診斷裝置10由於根據取得的斷層圖像來生成同步信號，所以不從外部輸入同步信號，可提取同相位的斷層圖像，並據此來診斷檢查對象。
另外，在本實施例中，說明了生成模擬R波的構成，但也可構成為生成P波或Q波等R波以外的心電波形。另外，在本實施例中，說明了取得10幀的斷層圖像，並據此來進行左室容積計算等的實施例，但不用說，不限於10幀。
並且，在圖像顯示裝置為X線CT裝置的情況下，控制部101進行X線照射和X線檢測器的控制，在為MRI(Magnetic Resonance Imaging)的情況下，進行測量區域的磁場和脈衝列控制及檢測器的控制。
此外，在本實施例中，示出著眼於心臟左室來作為研究區的實例，但研究區的對象不限於心臟左室，其形狀也可任意。另外，設定研究區的方法也不限於上述方法，也可由上述方法以外的方法來設定。
(實施例2)圖8是表示本實施例的超聲波診斷裝置20的功能構成框圖。上述實施例1的超聲波診斷裝置10在將賦予同步信息的斷層圖像暫時存儲在圖像數據存儲部107中後，進行同一相位的斷層圖像的顯示，在本裝置20中，不暫時存儲在圖像數據存儲部中，較高速地進行同一相位的斷層圖像顯示。下面，重點說明與上述實施例1不同的構成，對共同的構成附加相同的符號，省略說明。
超聲波診斷裝置20與上述超聲波診斷裝置10的不同之處在於新具備圖像數據選擇部202來代替上述圖像數據存儲部107和數據讀取部109。
控制部201進行圖像數據選擇部202的控制，來取代上述實施例1的圖像數據存儲部107及數據讀取部109的控制。
圖像數據選擇部202僅選擇賦予由數據確定部108指定的同步信息的圖像數據，廢棄此外的圖像數據。將選擇的圖像數據發送到選擇圖像存儲部110。因此，與從外部輸入同步信號的情況一樣，觀測者可根據同步信號來僅實時觀察任意同一相位中的斷層圖像。
圖9是表示超聲波診斷裝置20中各部處理流程的流程圖。圖9(a)是表示圖像生成部102的處理內容的圖。圖9(b)是表示特徵量提取部104的處理內容的圖。圖9(c)是表示同步生成部105和同步信息附加部106的處理內容的圖。圖9(d)是表示圖像顯示部111的處理內容的圖。
如圖9(a)所示，最初，圖像生成部102根據經收發信部12及控制部201接收到的電信號，生成斷層圖像的圖像數據(S81)。
接著，特徵量提取部104根據生成的斷層圖像計算特徵量(例如心臟左室的容積等)，進行存儲(S82)。並且，同步生成部105根據提取的特徵量，確定特徵量的極大值、極小值及最小值，同步信息賦予部106並據此來對圖像數據實施同步信息(例如[R])的賦予/非賦予(S83)。此時，為了確定最小值，必需在規定期間(例如1周期)比較左室容積值。
最後，圖像顯示部11僅選擇賦予同步信息的圖像數據，根據選擇的圖像數據來更新斷層圖像的顯示(S84)。下面，第2幀以後也進行同樣的處理(S85等)。
圖10是說明本實施例中超聲波診斷裝置20的功能概要的圖。圖10(a)是表示生成的同步信號一例的圖。圖10(b)是模式表示超聲波診斷裝置20中，僅選擇賦予同步信息的圖像數據來顯示斷層圖像的狀態圖。
如圖10(b)所示，同步信息賦予部106向圖像數據賦予同步信息[R]，因為從數據確定部108向圖像數據選擇部202指定僅選擇同步信息[R]，所以表示僅選擇賦予同步信息的圖像數據(61-65)來作為顯示對象的狀態。
如上所述，因為通過本實施例的超聲波診斷裝置20，可根據生成的同步信號來向圖像數據附加同步信息，並僅選擇同一相位的圖像數據，所以不必從外部輸入同步信號，可實現存儲器容量的削減，同時顯示同一相位的斷層圖像。
另外，與上述實施例1一樣，同步生成部105也可構成為模擬生成心電波形。
(實施例3)圖11是表示本實施例的超聲波診斷裝置30的功能構成框圖。本超聲波診斷裝置30進行斷層圖像縮小顯示或滾動顯示、在特徵量產生異常時的警告通知等。並且，本裝置30還在一個畫面中同時顯示提取的特徵量或生成的同步信號和斷層圖像。
下面，與實施例2的情況一樣，重點說明與上述實施例1或實施例2不同的構成，對共同的構成附加相同符號，並省略說明。
超聲波診斷裝置30與上述超聲波診斷裝置10的不同之處在於新具備特徵量存儲部302、特徵量讀取部303、同步信號存儲部306及同步信號讀取部307，在同步生成部304中具有周期推測部305，在選擇圖像存儲部308內具有圖像壓縮部309，在圖像顯示部310內具有周期變動警告部311。
控制部301具備上述實施例2的控制部201的功能，並且，為了進行斷層圖像的縮小顯示或滾動顯示、特徵量產生異常時的警告通知等，對各部指示各個處理的執行，控制這些處理的定時。另外，控制部301控制後述的圖像顯示處理。控制部301還經操作部13從操作者處接受表示讀取開始點和讀取結束點的信息，發送給特徵量讀取部303及同步信號讀取部307。
特徵量存儲部302接收並依次存儲特徵量提取部104生成的特徵量。
特徵量讀取部303基於從控制部301接收的信息，讀取讀取開始點與讀取結束點之間的特徵量存儲部302中存儲的特徵量信息，發送給圖像顯示部310。
同步生成部304除了上述實施例1的同步生成部105的功能外，還具有周期推定部305。
周期推定部305求出生成的同步信號的周期平均值，通過進行統計處理來推測同步信號的周期。
同步信號存儲部306存儲同步生成部304生成的同步信號信息。
同步信號讀取部307根據從控制部301接收到的信息，讀取讀取開始點與讀取結束點之間存儲於同步信號存儲部306中的同步信號信息，發送給圖像顯示部310。
選擇圖像存儲部308除上述實施例1的選擇圖像存儲部110的功能外，還新具備圖像壓縮部309。這裡，每次從圖像數據選擇部202發送圖像數據時都更新幀存儲器的內容，依次寫上新的圖像數據，總可顯示最新的斷層圖像(圖12(b)的情況下為6個)。
圖像數據選擇部202一旦取得發送到選擇圖像存儲部308的圖像數據，則圖像壓縮部309變換圖像數據(例如去除中間部分)，以縮小顯示尺寸，為了顯示於選擇圖像存儲部110的觀察用監視器中，在1畫面的幀存儲器中存儲換算多個圖像數據。
圖12是模式表示圖像壓縮部309壓縮斷層圖像的圖像數據的狀態圖。圖12(a)是不進行圖像數據壓縮情況下的斷層圖像的顯示例。圖12(b)是表示通過將圖像數據圖像壓縮到1/6來在一個畫面中顯示6個斷層圖像的實例。在圖12(b)中，作為顯示[n*m(n≥1、m≥1)個斷層圖像情況的一例，是同時顯示6個(n＝3、m＝2)斷層圖像的情況。
圖像壓縮部309根據圖像顯示部310中觀察用監視器1100的可顯示畫面尺寸、斷層圖像的數據尺寸和顯示的斷層圖像個數(即m及n)來決定壓縮率，通過一般使用的溢出採樣技術來進行內插計算後，求出壓縮後的斷層圖像上的象素坐標，通過在對應於想顯示位置的幀存儲器中存儲圖像數據，可同時顯示多個連續取得的斷層圖像。
圖像顯示部310除上述實施例1的圖像顯示部111的功能外，新具備周期變動警告部311。並且，圖像顯示部310在顯示最新的斷層圖像時，對該斷層圖像進行高輝度處理等，可容易知道最新的斷層圖像是哪個。
周期變動警告部311通過求出正態概率分布等，進行檢定等統計處理，在有同步生成部產生的同步信號周期異常的情況下，檢測並通知給觀測者。通知方法有響警告聲、改變畫面上異常部位部分顏色來顯示等方法。
圖13是表示滾動顯示特徵量及同步信號情況狀態的一例。此時，特徵量存儲部302和同步信號存儲部306中的數據存儲方式為環形緩衝區或與之類似的構成。伴隨斷層圖像的圖像數據生成，每次生成特徵量和同步信號時，依次寫上存儲，在存儲到存儲區域最後並結束的情況下，從存儲區域的開頭開始，擦去老的信息，並寫入新信息。
在圖像顯示部310中顯示這些信息的情況下，向選擇圖像存儲部308內的幀存儲器中寫入在位於從操作者接收到的讀取開始點與讀取結束點範圍內的圖像數據中的特徵量或同步信號信息。讀取開始點與讀取結束點的位置可改變，在圖像顯示部310上與時間同時滾動顯示特徵量或同步信號。另外，還可顯示可知在哪個定時取得顯示的特徵量或同步信號的標誌。
在圖13的觀察用監視器1100中同時顯示3個斷層圖像1205-1207和特徵量(心臟的左室容積)曲線33及同步信號波形35。並且，在觀察用監視器1100中示出表示不同周期中的同相位各斷層圖像1205-1207與特徵量曲線33及同步信號波形35的對應關係的標誌1211-1213。在觀察用監視器1101中示出表示同一周期中不同相位的各斷層圖像1215-1217與特徵量曲線33及同步信號波形35的對應關係的標誌1221-1223。此時，以標誌1222為中心，示出同一周期內相位不同的連續3個斷層圖像1215-1217。
圖14表示特徵量存儲部302和同步信號存儲部306的顯示區域與時間一起變化的狀態圖。這裡，雖說明同步信號，但即使特徵量也一樣。圖14(a)是表示對於同步信號，使顯示對象與時間一起變化並顯示情況下的處理方法一例的圖。另外，圖14(b)是表示通過圖14(a)所示方法顯示的、實際同步信號狀態的圖。
在圖14(a)中，示出同步信號存儲部306中存儲的同步信號信息的讀取位置與時間一起切換成圖像1→圖像2→圖像3→圖像4的狀態。與此同時，顯示於圖像顯示部310的觀察用監視器中的同步信號如圖14(b)變化，顯示同步信號從畫面右側流到左側。
圖15是表示本超聲波診斷裝置30的控制部301的圖像顯示處理流程的流程圖。此時，在成為控制對象的顯示模式中有顯示模式1和顯示模式2。顯示模式1如上述圖12(b)所示，是縮小顯示斷層圖像的模式。另一方面，顯示模式2如上述圖13所示，是顯示不同周期中相同相位的多個斷層圖像、特徵量曲線及同步信號波形、或相同周期中不同相位的多個斷層圖像、特徵量曲線及同步信號波形的模式。
控制部301從操作者接收顯示模式種類，若選擇顯示模式1(S1401)，則指示數據確定部108顯示6個附加同步信息[R]的斷層圖像。接著，圖像數據選擇部202根據來自數據確定部108的指示，選擇6幀(即n·m幀n和m為自然數)的帶[R]的圖像數據，發送給選擇圖像存儲部308(S1402)。從而，圖像壓縮部309將接收到的圖像數據壓縮到(1/n·m)，存儲於幀存儲器中(S1403)。並且，圖像顯示部310根據幀存儲器中存儲的圖像數據來顯示於觀察用監視器中(S1404)。
另一方面，若選擇顯示模式2(S1401)，則根據從操作者接收到的讀取開始點及讀取結束點和標誌(S1406、S1407)，在觀察用監視器中顯示不同周期中相同相位的多個斷層圖像、特徵量曲線及同步信號波形、或相同周期中不同相位的多個斷層圖像、特徵量曲線及同步信號波形(S1408)。
圖16是模式表示周期推測部305根據對生成的同步信號推測的周期來監視周期變動，由周期變動警告部311在觀測到異常的情況下來通知警告的狀態圖。圖16(a)是表示生成的正常同步信號波形35的圖。圖16(b)是模式表示根據對生成同步信號推測的周期來監視周期變動，在觀測到異常時通知警告狀態的圖。
通常，在著眼於相同特徵量來生成同步信號的情況下，在觀察活體的情況下，以基本恆定的周期來生成同步信號。但是，在生成的同步信號突然變動的情況下，任何異常發生的概率高，必需通知觀測者。在圖16(b)的情況下，對生成的同步信號計算平均值Tm，在同步信號比該Tm短X％的情況下，或長Y％的情況下，通過警告聲或改變顯示色等來通知觀測者。
另外，在上述圖11中，構成為具備周期變動警告部311，在同步信號周期變動的情況下進行警告通知，但也可構成為具備特徵量變動警告部，以在特徵量異常變動的情況下通知警告。此時，檢測變動的對象不是周期，上述心臟左室的容積最大值/最小值/最大值與最小值的差等成為對象，利用它們的平均值等，時刻監視變化的特徵量，在檢測到異常數值時，發生警告聲等。
如上所述，通過本實施例的超聲波診斷裝置30可進行斷層圖像的縮小顯示或滾動顯示、在特徵量發生異常情況下通知警告等。
另外，與上述實施例1一樣，同步生成部304也可構成為模擬生成心電波形。
(實施例4)圖17是表示本實施例的超聲波診斷裝置40的功能構成框圖。
下面，與實施例2的情況一樣，重點說明與上述實施例1不同的構成，對共同的構成附加相同符號，並省略說明。
超聲波診斷裝置40與上述超聲波診斷裝置10的不同之處在於新具備生成包含血流信息的圖像的血流信息運算部402。這裡，所謂包含血流信息的圖像[下面稱為血流圖像]一般指稱為彩色都卜勒的圖像。另外，所謂彩色都卜勒是指利用活體中的運動反射體(血流情況下為紅血球組)產生的超聲波都卜勒效應，將心臟或血管內的血流信息等二維分布與組織的斷層圖像重疊後，實時彩色顯示的血流圖像。通過利用彩色都卜勒，可由不同顏色的圖像來表現接近超聲波探頭11的速度分量和遠離的速度分量，通過將其與組織斷層圖像重疊顯示，可在視學上把握該部位中的血流信息。
控制部401在具有上述實施例1的控制部101的功能同時，為了邊取得斷層圖像的圖像數據邊取得血流圖像的圖像數據，根據預定的規則(例如交互取得)來對收發信部12控制取得斷層圖像用超聲波的收發信和取得血流信息用的超聲波收發信。並且，控制部401根據上述規則，將從收發信部12接收到的電信號分別發送給圖像生成部102和血流信息運算部402。
血流信息運算部402利用都卜勒效應，生成由預定採樣速率收集的表示血流物理特徵的血流信息(例如血流速度、或速度分散、血流方向等)，根據該血流信息來生成血流圖像的圖像數據。
同步信息賦予部403將斷層圖像的圖像數據與血流圖像的圖像數據對應成一組數據，賦予相同的同步信息，存儲在圖像數據存儲部107中。
圖18是表示取得斷層圖像的圖像數據與包含血流信息圖像的圖像數據情況下的相互取得定時關係的圖。通常在取得彩色都卜勒圖像的情況下，如圖18所示，邊取得斷層圖像的圖像數據，邊間歇收集血流信息用數據。因此，超聲波診斷裝置在顯示採色都卜勒圖像的情況下，幀速率降低(通常為10[fps]左右)。在顯示彩色都卜勒圖像的情況下，通常在灰度的斷層圖像1701上重疊用暖色/冷色表示血流速度的血流圖像1702，生成合成圖像1703。另外，如圖18所示，同步信息賦予部403將在斷層圖像1701之後取得的血流圖像1702對應成一組數據後，賦予同步信息，存儲在圖像數據存儲部107中。
圖19是使血流圖像與生成的同步信號相聯繫的情況下的處理狀態圖。圖19(a)是取得的多個斷層圖像的一例。圖19(b)是生成的同步信號波形的一例。圖19(c)是取得的多個血流圖像的一例，是表示使血流圖像與生成的同步信號相聯繫情況下的處理狀態的圖。圖19(d)是合成斷層圖像與血流圖像後的多個合成圖像一例。如圖19(a)-(c)所示，與根據斷層圖像1801生成的同步信號1802對應後，添加血流圖像，作為一組數據，賦予同步信息[R]，存儲在圖像數據存儲部107中。並且，合成對應的斷層圖像1801和血流圖像1803，生成彩色都卜勒圖像1804。
如上所述，本實施例的超聲波診斷裝置40根據取得的斷層圖像生成同步信號，根據該同步信號，顯示血流等彩色都卜勒圖像，所以不必從外部輸入同步信號，可對應顯示時間上具有一定關係的一般斷層圖像和彩色都卜勒圖像。
另外，與上述實施例1一樣，同步生成部105也可模擬生成心電波形。
權利要求
1.一種圖像處理裝置，處理周期性活動的對象物的斷層圖像，其特徵在於具備圖像取得單元，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取單元，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；和同步信號生成單元，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號。
2.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，其特徵在於還具備同步信息附加單元，根據上述生成的同步信號，判斷採樣的上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息。
3.根據權利要求2所述的圖像處理裝置，其特徵在於還具備圖像存儲單元，存儲包含附加上述同步信息的相同相位圖像數據的圖像數據列。
4.根據權利要求3所述的圖像處理裝置，其特徵在於還具備圖像讀取單元，從上述圖像存儲單元中讀取附加上述同步信息的圖像數據；和顯示單元，根據上述讀取的圖像數據來顯示斷層圖像。
5.根據權利要求4所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述特徵值是上述對象物的容積。
6.根據權利要求4所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述同步生成單元從上述提取的特徵值中確定最小值的特徵值，根據對應於確定的最小值特徵值的圖像數據的採樣定時，生成上述同步信號。
7.根據權利要求5所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述同步生成單元配備最小值確定部，從上述提取的特徵值中確定最小值的特徵值；極大值確定部，確定緊靠上述確定最小值特徵值之前的極大值特徵值；和極小值確定部，確定上述緊靠確定極大值特徵值之前的極小值特徵值，在採樣對應於上述確定極大值特徵值的圖像數據的時刻、與採樣對應於上述確定極小值特徵值的圖像數據的時刻的中間時刻，生成上述同步信號。
8.根據權利要求6或7所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述同步信號是包含脈衝波形的同步信號，由脈衝波形的峰值定時來表示上述相同相位的定時。
9.根據權利要求7所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述同步信號是模擬的心電信號的R波，通過上述R波的峰值定時來表示上述相同相位的定時。
10.根據權利要求8所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述圖像處理裝置還配備特徵值存儲單元，存儲上述提取的特徵值；和同步信號存儲單元，存儲表示上述生成的同步信號的信息，上述顯示單元還讀取表示上述特徵值的信息和表示上述同步信號的信息，與上述斷層圖像一起顯示。
11.根據權利要求10所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述圖像處理裝置還配備接受讀取開始點與讀取終止點設定的接受單元，上述顯示單元讀取表示上述設定的讀取開始點與讀取終止點之間特徵值的信息和表示上述同步信號的信息，與上述斷層圖像一起顯示。
12.根據權利要求11所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述圖像處理裝置還配備接受標誌設定的標誌接受單元，上述顯示單元還顯示上述設定的標誌，使上述特徵值、上述同步信號和上述斷層圖像表示相同相位。
13.根據權利要求8所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述顯示單元配備數據壓縮部，壓縮上述讀取的圖像數據；存儲器存儲部，將壓縮的圖像數據存儲在幀存儲器中；和圖像顯示部，從幀存儲器中讀取數據，顯示斷層圖像。
14.根據權利要求13所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述圖像顯示部從上述幀存儲器中讀取多個上述數據，顯示多個斷層圖像。
15.根據權利要求14所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述圖像顯示部邊依次更新讀取的上述多個數據中時間久的部分上述數據，邊顯示多個斷層圖像。
16.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，其特徵在於還配備周期推測單元，判斷上述生成的同步信號的周期是否在一定基準值內；和警告通知單元，在判斷上述周期在一定基準值以外的情況下，進行規定警告。
17.根據權利要求2所述的圖像處理裝置，其特徵在於還配備血流信息計算單元，根據以與上述圖像取得單元的採樣定時具有規定關係的定時進行採樣的數據，生成表示血流的物理特徵的血流信息；血流圖像生成單元，根據生成的血流信息，生成血流圖像的圖像數據；和對應單元，根據上述同步信號，使附加上述同步信號的斷層圖像的圖像數據與上述血流圖像的圖像數據對應。
18.根據權利要求17所述的圖像處理裝置，其特徵在於上述對應單元將基於在採樣上述斷層圖像的圖像數據之後進行採樣數據的血流圖像圖像數據，與該斷層圖像的圖像數據相對應。
19.一種超聲波診斷裝置，生成並顯示周期活動的對象物斷層圖像，其特徵在於具備圖像取得單元，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取單元，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；同步信號生成單元，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號；同步信息附加單元，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息；和顯示單元，根據附加了上述同步信息的相同相位圖像數據，顯示斷層圖像。
20.一種圖像處理方法，處理周期活動的對象物的斷層圖像，其特徵在於具有圖像取得步驟，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取步驟，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；和同步信號生成步驟，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號。
21.根據權利要求20所述的圖像處理方法，其特徵在於還具有同步信息附加步驟，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息。
22.根據權利要求21所述的圖像處理方法，其特徵在於還具有血流信息計算步驟，根據與上述圖像取得步驟具有規定定時而被採樣的數據，生成表示血流的物理特徵的血流信息；血流圖像生成步驟，根據生成的血流信息，生成血流圖像的圖像數據；和對應步驟，根據上述同步信號，使附加上述同步信號的斷層圖像的圖像數據與上述血流圖像的圖像數據對應。
23.一種圖像處理裝置用程序，處理周期活動的對象物的斷層圖像，其特徵在於在計算機中執行圖像取得步驟，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取步驟，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；和同步信號生成步驟，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號。
24.根據權利要求23所述的程序，其特徵在於在計算機中還執行同步信息附加步驟，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息。
25.根據權利要求24所述的程序，其特徵在於在計算機中還執行血流信息計算步驟，根據邊與上述圖像取得步驟具有規定定時邊進行採樣的數據，生成表示血流的物理特徵的血流信息；血流圖像生成步驟，根據生成的血流信息，生成血流圖像的圖像數據；和對應步驟，根據上述同步信號，使附加上述同步信號的斷層圖像的圖像數據與上述血流圖像的圖像數據對應。
26.一種超聲波診斷裝置用程序，生成並顯示周期活動的對象物斷層圖像，其特徵在於在計算機中執行圖像取得步驟，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取步驟，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；同步信號生成步驟，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號；同步信息附加步驟，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息；和顯示步驟，根據附加了上述同步信息的相同相位圖像數據，顯示斷層圖像。
27.一種計算機可讀取記錄媒體，記錄處理周期活動對象物的斷層圖像的圖像處理裝置用程序，其特徵在於所述程序包含圖像取得步驟，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取步驟，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；和同步信號生成步驟，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號。
28.一種計算機可讀取記錄媒體，記錄生成並顯示周期活動的對象物斷層圖像的超聲波診斷裝置用程序，其特徵在於所述程序包含圖像取得步驟，通過在1周期以上的規定期間內以一定速率進行採樣，取得斷層圖像的圖像數據列；特徵值提取步驟，根據取得的圖像數據列，依次提取與時間經過一起變化的特徵值；同步信號生成步驟，根據提取的特徵值，生成表示上述活動中相同相位的定時的同步信號；同步信息附加步驟，根據上述生成的同步信號，判斷採樣上述圖像數據列中各圖像數據的相位定時，對相位相同的圖像數據附加表示是相同相位的同步信息；和顯示步驟，根據附加了上述同步信息的相同相位圖像數據，顯示斷層圖像。
全文摘要
本發明提供一種超聲波診斷裝置或CT(計算機斷層分析)裝置等圖像顯示裝置。圖像生成部(102)根據經控制部(101)從收發信部(12)接收到的電信號，生成斷層圖像的圖像數據。研究區設定部(103)對生成的斷層圖像設定研究區。特徵量提取部(104)對設定的興法味區域提取特徵量，例如心臟左室的容量等。同步生成部(105)根據提取的特徵量，生成同步信號。同步信息賦予部(106)將表示生成的同步信號的信息賦予圖像數據，並存儲在圖像數據存儲部(107)中。數據讀取部(109)從圖像數據存儲部(107)中讀取賦予表示同步信號信息的圖像數據，圖像顯示部(111)顯示讀取的圖像數據的斷層圖像。
文檔編號A61B8/02GK1448113SQ0310861
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月31日 優先權日2002年3月29日
發明者大宮淳 申請人:松下電器產業株式會社