專利名稱：超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī)用圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī)用圖像處理方法。
背景技術(shù)：
超聲波診斷裝置是顯示生物體內(nèi)信息的圖像的診斷裝置，與X射線診斷裝置、X射線計算機(jī)斷層攝影裝置等其他圖像診斷裝置相比，廉價且沒有輻射，作為用于非侵入性地進(jìn)行實(shí)時觀測的有用的裝置來利用。超聲波診斷裝置的適用范圍廣，從心臟等循環(huán)器官到肝臟、腎臟等腹部、末梢血管、婦產(chǎn)科、乳癌的診斷等都適用。

在整形外科以及風(fēng)濕病等診療中，一般使用超聲波診斷裝置來取得關(guān)心部位的血流信息，根據(jù)該血流的量以及形態(tài)來把握被檢體的健康狀態(tài)。近年來，關(guān)心區(qū)域內(nèi)的血流的量例如由包含對血流的速度、功率是一定以上進(jìn)行表示的血流信號的超聲波圖像(例如，彩色多普勒像或者能量多普勒像等)中的表現(xiàn)該血流信號的像素數(shù)(構(gòu)成血流存在區(qū)域的像素數(shù))等來表示。非特許文獻(xiàn)超音波検查法全用^亡関節(jié)U々I子^新^^診療ISBN978-4-7792-0522-4小池隆夫監(jiān)修^ r彳力 > > 匕' 二一社例如，當(dāng)將正常者與由于風(fēng)濕病等而發(fā)生了微小的血管新生的患者的相同部位的超聲波圖像進(jìn)行比較時，存在對該兩者的超聲波圖像所包含的血流信號進(jìn)行表現(xiàn)的像素數(shù)沒有大幅不同的可能性，但大多數(shù)情況下該血流信號的分布的特征(即血流的形態(tài))大幅不同。S卩，為了判斷關(guān)心部位(診斷部位)是正常還是異常，除了血流的量以外還需要考慮血流的形態(tài)。如上述那樣，血流的量能夠由超聲波圖像所包含的對血流信號進(jìn)行表現(xiàn)的像素數(shù)等來表示。然而，不存在對血流的形態(tài)進(jìn)行評價的客觀的參數(shù)。針對血流的形態(tài)，通常由檢查員確認(rèn)上述的超聲波圖像，該檢查者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷關(guān)心部位是正常還是異常，但該判斷根據(jù)檢查員不同有時差生誤差，可能無法得到準(zhǔn)確的結(jié)果。換而言之，針對血流形態(tài)的正?；蛘弋惓５呐袛嘤袝r根據(jù)檢查員的不同而結(jié)果發(fā)生變動，可以說穩(wěn)健性低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠定量地提取超聲波圖像中的信號的分布的特征的超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī)用圖像處理方法。
本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置具備:超聲波探頭；超聲波發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭對被檢體發(fā)送超聲波并從被檢體接收超聲波，產(chǎn)生與掃描面相關(guān)的回波信號；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述回波信號產(chǎn)生與掃描面對應(yīng)的超聲波圖像的數(shù)據(jù)；濾波器，通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理來提取圖像構(gòu)成要素；和特征信息產(chǎn)生部，針對上述提取出的圖像構(gòu)成要素數(shù)，產(chǎn)生表示相對于上述濾波器的特性變化的變化量的特征信肩、O根據(jù)本實(shí)施方式，能夠定量地提取超聲波圖像中的信號的分布的特征。


圖1是表示實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置10的模塊結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于說明圖1所示的圖像生成電路24的細(xì)節(jié)的圖。圖3是用于說明圖像處理單元的細(xì)節(jié)的圖。圖4是表示圖3所示的圖像處理單元30的處理步驟的流程圖。圖5是表示將作為正常者的被檢體P的手指設(shè)為關(guān)心區(qū)域時得到的三維超聲波多普勒圖像的一個例子的圖。圖6是表示將作為風(fēng)濕病患者的被檢體P的手指設(shè)為關(guān)心區(qū)域時得到的三維超聲波多普勒圖像的一個例子的圖。

圖7是表示通過對于圖5以及圖6所示的超聲波多普勒圖像執(zhí)行圖像處理而產(chǎn)生的曲線圖的一個例子的圖。符號說明:10…超聲波診斷裝置、11…裝置主體、12…超聲波探頭、13…輸入裝置、13a…軌跡球、13b…開關(guān)按鈕、13(^.鼠標(biāo)、13d…鍵盤、14…顯示器、21…發(fā)送接收單元、22“* B模式處理單兀、23…多普勒處理單兀、24…圖像生成電路、24a…信號處理電路、24b…掃描變換器、24c…圖像處理電路、25…控制處理器、26…內(nèi)部存儲裝置、27…接口部、28-存儲部、28a…圖像存儲器、28b…軟件保存部、28c…正常/異常數(shù)據(jù)庫、30…圖像處理單元、31…圖像濾波部、32…變化率計算部、33…曲線圖(graph)產(chǎn)生部、34…正常/異常判定部。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置進(jìn)行說明。其中，在以下的說明中，針對具有大致相同的功能以及結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素，添加同一符號，只在必要時進(jìn)行重復(fù)說明。圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置10的模塊結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，超聲波診斷裝置10具備:超聲波診斷裝置主體(以下，簡單地記作裝置主體)U、超聲波探頭12、輸入裝置13、顯示器14。另外，裝置主體(醫(yī)用圖像處理裝置)11包含:發(fā)送接收單元21、B模式處理單元22、多普勒處理單元23、圖像生成電路24、控制處理器(CPU)25、內(nèi)部存儲裝置26、接口部27、具有圖像存儲器28a以及軟件保存部28b的存儲部28。此外，內(nèi)置于裝置主體11的發(fā)送接收單元21等有時例如由集成電路等硬件構(gòu)成，但也存在是以軟件方式被模塊化的軟件程序的情況。以下，針對過各個構(gòu)成要素的功能進(jìn)行說明。超聲波探頭12根據(jù)來自發(fā)送接收單元21的驅(qū)動信號產(chǎn)生超聲波，具有將來自被檢體P的反射波轉(zhuǎn)換成電信號的多個壓電振子、設(shè)置在該壓電振子的匹配層、防止超聲波從該壓電振子向后方傳播的背襯材料等。如果從超聲波探頭12對被檢體P發(fā)送超聲波，則該發(fā)送超聲波被體內(nèi)組織的聲阻抗的不連續(xù)面依次反射，作為回波信號由超聲波探頭12接收。該回波信號的振幅依存于進(jìn)行反射的不連續(xù)面中的聲抗阻之差。另外，所發(fā)送的超聲波脈沖被正在移動的血流、心臟壁等表面反射時的回波由于多普勒效應(yīng)而依存于移動體的超聲波發(fā)送方向的速度分量，接受頻移。輸入裝置13具有與裝置主體11連接、用于將來自操作者的各種指示、條件、關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定指示、各種畫質(zhì)條件設(shè)定指示等取入到裝置主體11的軌跡球13a、各種開關(guān)按鈕13b、鼠標(biāo)13c以及鍵盤13d等。顯示器14根據(jù)來自圖像生成電路24的視頻信號，將生物體內(nèi)的形態(tài)學(xué)信息、血流信息作為圖像來顯示。發(fā)送接收單元21具有未圖示的觸發(fā)發(fā)生電路、延遲電路以及脈沖發(fā)生器電路等。在脈沖發(fā)生器電路中，以規(guī)定的速率頻率fr Hz (周期；1/fr秒)反復(fù)產(chǎn)生用于形成發(fā)送超聲波的速率脈沖。另外，在延遲電路中，對各個速率脈沖賦予按每個信道將超聲波會聚成束狀且決定發(fā)送指向性所需的延遲時間。觸發(fā)發(fā)生電路以基于該速率脈沖的定時，對超聲波探頭12施加驅(qū)動脈沖。其中，發(fā)送接收單元21具有按照控制處理器25的指示，能夠瞬間變更發(fā)送頻率、發(fā)送驅(qū)動電壓等的功能。特別是針對發(fā)送驅(qū)動電壓的變更，由能夠瞬間切換該值的線性放大器型的發(fā)送電路、或者電切換多個電源單元的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。另外，發(fā)送接收單元21具有未圖示的放大器電路、A/D轉(zhuǎn)換器、以及加法器等。在放大器電路中，將經(jīng)由超聲波探頭12取入的回波信號按每個信道進(jìn)行放大。在A/D轉(zhuǎn)換器中，對放大后的回波信號賦予決定接收指向性所需的延遲時間，之后，在加法器中進(jìn)行加法運(yùn)算處理。通過該加法運(yùn)算，來自與回波信號的接收指向性對應(yīng)的方向的反射分量被強(qiáng)調(diào)，根據(jù)接收指向性和發(fā)送 指向性形成超聲波發(fā)送接收的綜合性波束。B模式處理單元22從發(fā)送接收單元21接收回波信號，實(shí)施對數(shù)放大、包絡(luò)線檢波處理等，生成信號強(qiáng)度由亮度來表現(xiàn)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被發(fā)送至圖像生成電路24，作為由亮度來表現(xiàn)信號強(qiáng)度的B模式圖像被顯示在顯示器14上。多普勒處理單元23根據(jù)從發(fā)送接收單元21接收到的回波信號對速度信息進(jìn)行頻率解析，提取基于多普勒效應(yīng)的血流、組織、造影劑回波分量，針對多點(diǎn)求平均速度、方差、功率等血流信息。所得到的血流信息被發(fā)送至圖像生成電路24，作為平均速度圖像、方差圖像、功率圖像、它們的組合圖像被彩色顯示在顯示器14上。圖像生成電路24將超聲波掃描的掃描線信號列轉(zhuǎn)換成由電視等所代表的一般性視頻格式的掃描線信號列，生成作為顯示圖像的超聲波診斷圖像。在由圖像生成電路24生成的超聲波診斷圖像中，例如包含根據(jù)與被檢體P的掃描面相關(guān)的回波信號而產(chǎn)成的與該掃描面對應(yīng)的超聲波多普勒圖像等。其中，該超聲波多普勒圖像是與被檢體P的血流的速度或者功率相關(guān)的圖像，例如包含對被檢體P的血流的速度或者功率是一定以上進(jìn)行表示的血流信號。圖像生成電路24搭載有保存圖像數(shù)據(jù)的存儲器，例如在診斷之后操作者能夠調(diào)出在檢查中記錄的圖像。其中，進(jìn)入到圖像生成電路24以前的數(shù)據(jù)有時被稱為“原始數(shù)據(jù)”。
在此，圖2示出了圖像生成電路24的細(xì)節(jié)。如圖2所示，圖像生成電路24包含信號處理電路24a、掃描變換器24b以及圖像處理電路24c。首先，信號處理電路24a進(jìn)行以超聲波掃描儀的掃描線等級來決定畫質(zhì)那樣的濾波。信號處理電路24a的輸出被發(fā)送至掃描變換器24b，同時被保存在存儲部28內(nèi)的圖像存儲器28a中。掃描變換器24b從超聲波掃描儀的掃描線信號列,轉(zhuǎn)換成由電視等所代表的一般性視頻格式的掃描線信號列。掃描變換器24b的輸出被發(fā)送至圖像處理電路24c。在圖像處理電路24c中，掃描變換器24b的輸出與亮度、對比度的調(diào)整、空間濾波等圖像處理、或者各種設(shè)定參數(shù)的文字信息、刻度等一同合成，作為視頻信號被輸出至顯示器14。這樣，可顯示表示被檢體組織形狀的斷層像。控制處理器25具有作為信息處理裝置(計算機(jī))的功能，是控制裝置主體11的動作的控制裝置?？刂铺幚砥?5從內(nèi)部存儲裝置26讀出用于執(zhí)行后述的圖像處理等的控制程序并在存儲部28內(nèi)的軟件保存部28b上展開，執(zhí)行與各種處理相關(guān)的運(yùn)算/控制等。內(nèi)部存儲 裝置26例如保存有上述的控制程序、診斷信息(患者ID、醫(yī)師的意見等)、診斷協(xié)議、發(fā)送接收條件、其他的數(shù)據(jù)組。另外，內(nèi)部存儲裝置26根據(jù)需要，也被用于圖像存儲器28a中的圖像的保管等。內(nèi)部存儲裝置26的數(shù)據(jù)也能夠經(jīng)由接口部27向超聲波診斷裝置10的外部的外圍設(shè)備傳送。接口部27是與輸入裝置13、網(wǎng)絡(luò)、新的外部存儲裝置(未圖示)相關(guān)的接口。在超聲波診斷裝置10中得到的超聲波圖像等數(shù)據(jù)、解析結(jié)果等能夠由接口部27經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向其他的裝置傳送。其中，上述的圖像存儲器28a由保存各種圖像數(shù)據(jù)(例如，上述的超聲波多普勒圖像等)的存儲器構(gòu)成。該圖像數(shù)據(jù)例如在診斷后能夠被操作者調(diào)出，能夠靜態(tài)地再生或者使用多個動態(tài)地再生。另外，圖像存儲器28a根據(jù)需要來存儲緊接發(fā)送接收單元21之后的輸出信號(稱為radio frequency (RF)信號)、通過B模式處理單元22、多普勒處理單元23后的圖像亮度信號、其他的原始數(shù)據(jù)、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)取得的圖像數(shù)據(jù)等。以下，針對本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置10的動作進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置10中，例如執(zhí)行用于定量地提取血流信號的分布的特征的圖像處理。該圖像處理由超聲波診斷裝置10內(nèi)的圖像處理單元來執(zhí)行。其中，該圖像處理單元通過控制處理器25執(zhí)行上述的內(nèi)部存儲裝置26中保存的控制程序來實(shí)現(xiàn)。在此，圖3示出了圖像處理單元的細(xì)節(jié)。如圖3所示，圖像處理單元30包含圖像濾波部31、變化率計算部32以及曲線圖產(chǎn)生部33。圖像濾波部31被從圖像存儲器28a輸入例如包含對血流的速度、功率為一定以上進(jìn)行表示的血流信號的超聲波多普勒圖像。根據(jù)該超聲波多普勒圖像所包含的血流信號，在該超聲波多普勒圖像中示出關(guān)心區(qū)域內(nèi)的血流存在區(qū)域。其中，由圖像濾波器31輸入的超聲波多普勒圖像是二維或者三維圖像。圖像濾波部31通過圖像處理濾波器的作用來變更被輸入的超聲波多普勒圖像所包含的血流信號?；蛘?，通過圖像處理濾波器的作用來變更在超聲波多普勒圖像中作為血流被顯示的像素。圖像濾波部31具有例如對于超聲波多普勒圖像執(zhí)行噪聲降低處理(濾波處理)的噪聲降低濾波器。噪聲降低處理前后的超聲波多普勒圖像被送至變化率計算部32。
變化率計算部32將噪聲降低處理前后的超聲波多普勒圖像進(jìn)行比較。由此，變化率計算部32計算出構(gòu)成超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)(即，表現(xiàn)超聲波多普勒圖像中的血流信號的圖像構(gòu)成要素數(shù))的基于上述噪聲降低處理的變化率。其中，對構(gòu)成超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)而言，當(dāng)該超聲波多普勒圖像是三維圖像時是指構(gòu)成該血流存在區(qū)域的體素(三維像素woxel)數(shù)，當(dāng)該超聲波多普勒圖像是二維圖像時是指構(gòu)成該血流存在區(qū)域的像素數(shù)。另外，變化率計算部32計算出與噪聲降低濾波器的濾波特性對應(yīng)的變化率。由變化率計算部32計算出的變化率被送至曲線圖產(chǎn)生部33。曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生對由變化率計算部32計算出的變化率相對于噪聲降低濾波器的濾波特性的變化的依存性(對于濾波器的特性變化的變化量)進(jìn)行表示的特征信息(例如曲線圖)。由曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生的特征信息例如被以數(shù)值或者圖形的指標(biāo)顯示在顯示器14上。在此，雖然在上述的圖1中省略，但存儲部30具有正常/異常數(shù)據(jù)庫28c。在該正常/異常數(shù)據(jù)庫28c中，預(yù)先保存有對于由曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生的特征信息成為基準(zhǔn)的特征信息。正常/異常判定部34通過將由曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生的特征信息和保存在正常/異常數(shù)據(jù)庫28c中的作為基準(zhǔn)的特征信息進(jìn)行比較，來判定由該曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生的特征信息(即，得到為了產(chǎn)生該特征信息而使用的超聲波多普勒圖像的被檢體P)是正常還是異常。其中，正常/異常判定部34的判定結(jié)果例如被顯示在顯示器14上。接著，參照圖4所示的流程圖，針對圖3所示的圖像處理單元30的處理步驟進(jìn)行說明。首先，圖像處理單元30所包含的圖像濾波部31被輸入例如包含圖像存儲器28a中存儲的血流信號的超聲波多普勒圖像(步驟SI)。其中，在以下的說明中，假設(shè)由圖像濾波部31輸入的超聲波多普勒圖像 是三維圖像來進(jìn)行說明。接著，圖像濾波部31經(jīng)由噪聲降低濾波器，對被輸入的超聲波多普勒圖像(所包含的血流信號)執(zhí)行噪聲降低處理。以下，針對由圖像濾波部31執(zhí)行的噪聲降低處理具體進(jìn)行說明。在以下的說明中，作為噪聲降低處理，對執(zhí)行形態(tài)學(xué)運(yùn)算中的開啟(opening)處理(以下，簡單記作開啟處理)的例子進(jìn)行說明。另外，形態(tài)學(xué)運(yùn)算是圖像的特征提取、噪聲除去等各種圖像處理所使用的處理。此時，圖像濾波部31將在開啟處理中所需的算子(在開啟處理中表示在什么范圍進(jìn)行運(yùn)算的構(gòu)成要素)進(jìn)行定義(步驟S2)。此時，圖像濾波部31例如對算子的尺寸以及形狀等進(jìn)行定義。在此，作為算子的尺寸以及形狀，例如假設(shè)是對規(guī)定的半徑(例如半徑為I)的球形體素進(jìn)行定義。圖像濾波部31使用所定義的算子，對于超聲波多普勒圖像執(zhí)行開啟處理(步驟
S3)。在開啟處理中，對于比被定義的算子細(xì)的血流構(gòu)造物(由血流信號表示的血流存在區(qū)域的部分)例如進(jìn)行加權(quán)，將該血流構(gòu)造物從超聲波多普勒圖像中除去。即，被執(zhí)行了開啟處理后的超聲波多普勒圖像變?yōu)閷?zhí)行該開啟處理之前的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的一部分(即噪聲)除去了的圖像。
接著，變化率計算部32通過將開啟處理前后的超聲波多普勒圖像進(jìn)行比較，來計算出構(gòu)成該超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的體素數(shù)(血流計數(shù))的變化率(步驟
S4)。此時，構(gòu)成血流存在區(qū)域的體素數(shù)的變化率例如將構(gòu)成開啟處理前的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的體素數(shù)歸一化為1，由“構(gòu)成開啟處理后的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的體素數(shù)/構(gòu)成開啟處理前的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的體素數(shù)”來表現(xiàn)。其中，這樣計算出的變化率受到關(guān)心區(qū)域的位置等的選擇造成的影響少。需要說明的是，通過變更上述的算子的定義(上述的算子的尺寸以及形狀)，使得超聲波多普勒圖像中的血流存在區(qū)域的除去程度發(fā)生變化。在本實(shí)施方式中，使這樣的算子的定義(濾波特性)適當(dāng)變化，來計算出該算子的每個定義的變化率。換而言之，上述的步驟S2 S4的處理例如按算子的每個定義被重復(fù)。接著，作為表示由變化率計算部32計算出的變化率相對于上述的算子的定義(濾波特性)的變化的依存性的特征信息，例如曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生曲線圖(以下，記作被檢體曲線圖)(步驟S5)。在被檢體曲線圖中，示出對于算子的各個定義計算出的變化率。在此，圖5表示了例如將作為正常者的被檢體P的手指設(shè)為關(guān)心區(qū)域時得到的三維超聲波多普勒圖像(以下，記作正常者的超聲波多普勒圖像)的一個例子。另外，圖6表示了例如當(dāng)將作為風(fēng)濕病患者的被檢體P的手指設(shè)為關(guān)心區(qū)域時得到的三維超聲波多普勒圖像(以下，記作風(fēng)濕病患者的超聲波多普勒圖像)的一個例子。如圖5以及圖6所示，風(fēng)濕病患者的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域(血流信號)由于在風(fēng)濕病區(qū)域產(chǎn)生的炎癥等，與正常者的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域相比較，大范圍擴(kuò)大(即，細(xì)的構(gòu)造物多)。即，風(fēng)濕病患者的血流(風(fēng)濕病患者的超聲波多普勒圖像所包含的血 流存在區(qū)域)具有與正常者相比較混亂的特征。圖7表示了通過對于圖5以及圖6所示的超聲波多普勒圖像執(zhí)行上述的步驟SI S5的處理(圖像處理)而產(chǎn)生的曲線圖的一個例子。其中，在圖7中示出了算子的尺寸(在此為半徑)從I變化到7時的各變化率。由于如上述那樣，風(fēng)濕病患者的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域與正常者的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域相比較混亂(即，血流的形態(tài)不同)，所以如果如上述那樣使算子的尺寸(半徑)從I變化到7，則在正常者與風(fēng)濕病患者之間如圖7所示那樣描繪出不同的曲線。具體而言，由于在風(fēng)濕病患者的超聲波多普勒圖像中存在大量細(xì)的血流存在區(qū)域的部分(血流構(gòu)造物)，所以即使在算子的尺寸比較小的情況下，通過開啟處理也能夠除去這些構(gòu)造物。因此，在根據(jù)風(fēng)濕病患者的超聲波多普勒圖像而產(chǎn)生的曲線圖中，與根據(jù)正常者的超聲波多普勒圖像而產(chǎn)生的曲線圖相比較，從算子的尺寸小的階段開始，如上述那樣，計算出的變化率的變化急劇，更快地接近于O。這樣，在本實(shí)施方式中，通過執(zhí)行上述的圖像處理，能夠如圖7所示那樣定量地提取超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域(血流信號)的分布的特征。再次返回到圖4，正常/異常判定部34取得正常/異常數(shù)據(jù)庫28c中保存的作為基準(zhǔn)的特征信息(表示該特征信息的曲線圖)。其中，表示正常/異常數(shù)據(jù)庫28c中保存的作為基準(zhǔn)的特征信息的曲線圖(以下，記作基準(zhǔn)曲線圖)例如包含通過對正常或者異常的被檢體的三維超聲波多普勒圖像執(zhí)行上述的步驟SI S5的處理而產(chǎn)生的曲線圖(以下，記作正常曲線圖或者異常曲線圖)。正常/異常判定部34通過將被檢體曲線圖和所取得的基準(zhǔn)曲線圖進(jìn)行比較，來判定由該曲線圖產(chǎn)生部33產(chǎn)生的曲線圖所描繪的曲線(即，被檢體P)是正常還是異常(步驟S6)。例如，當(dāng)基準(zhǔn)曲線圖是正常曲線圖時，如果被檢體曲線圖與該正常曲線圖類似，則可判定為被檢體P正常，如果被檢體曲線圖與該正常曲線圖大幅不同，則可判定為被檢體P異常。另一方面，例如當(dāng)基準(zhǔn)曲線圖是異常曲線圖時，如果被檢體曲線圖與該異常曲線圖類似，則可判定為被檢體P異常。作為具體例，通過計算正常曲線圖與被檢體曲線圖的相關(guān)系數(shù)，同樣地計算異常曲線圖與被檢體曲線圖的相關(guān)系數(shù)，能夠按照計算出高的相關(guān)系數(shù)的曲線圖來判定是正常還是異常。其中，在步驟S6的正常或者異常的判定處理中，可以使用絕對的定量化指標(biāo)(例如，歸一化的體素數(shù)的變化率)，也可以使用相對的定量化指標(biāo)(例如，由被檢體曲線圖與基準(zhǔn)曲線圖夾持的面積)。正常/異常判定部34的判定結(jié)果例如顯示在顯示器14上(步驟S7)。說明了在步驟S7中顯示正常/異常判定部34的判定結(jié)果的例子，但也可以不執(zhí)行該判定處理，作為用于判斷被檢體P是正?；蛘弋惓５膮?shù)，也可以只將在上述的步驟S4中計算出的變化率或者在步驟S5中產(chǎn)生的曲線圖(被檢體曲線圖)顯示在顯示器14上，還可以是以能夠比較被檢體曲線圖和基準(zhǔn)曲線圖的方式來顯示的結(jié)構(gòu)。此外，在本實(shí)施方式中，說明了由圖像濾波部31輸入的超聲波多普勒圖像是三維圖像的例子，但該超聲波多普勒圖像也可以是二維圖像。此時，作為算子的尺寸以及形狀，只要對規(guī)定的范圍(構(gòu)造要素)進(jìn)行定義，并計算出構(gòu)成開啟處理前后的超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的像素數(shù)的變化率即可。另外，在本實(shí) 施方式中，作為基于噪聲降低濾波器的噪聲降低處理，說明了執(zhí)行形態(tài)學(xué)運(yùn)算中的開啟處理的例子，但并不限定于該處理，例如，也可以進(jìn)行基于傅立葉轉(zhuǎn)換的低通濾波器(在低通濾波器的情況下，算子為截止頻率)、圖像的平滑化濾波器等能夠提取血流信號的形狀(分布)的特征的圖像濾波器的處理。另外，除此之外，例如也可以是使用不顯示閾值以下的流速值或者功率值的閾值濾波器(當(dāng)是閾值濾波器時，算子為截止閾值)、使用了形態(tài)學(xué)運(yùn)算的腐蝕(erosion)濾波器、將核心區(qū)域中的中央的像素值置換為內(nèi)核區(qū)域的中間值的中值濾波器(當(dāng)是中值濾波器時，算子為內(nèi)核的范圍)等的結(jié)構(gòu)。其中，根據(jù)腐蝕濾波器，例如可進(jìn)行只殘留將圖像A和使該圖像A向構(gòu)成要素的方向移動了數(shù)個像素的圖像A’重合時的發(fā)生重復(fù)的像素那樣的處理。當(dāng)是該腐蝕濾波器時，算子為圖像A’的像素移動量。另外，在本實(shí)施方式中，說明了通過使對超聲波多普勒圖像執(zhí)行的開啟處理中的算子的定義發(fā)生變化，來產(chǎn)生對圖像構(gòu)成要素數(shù)相對于濾波器的特性變化的變化量進(jìn)行表示的特征信息的例子，但作為該濾波器的特性變化，也可以使其他的參數(shù)發(fā)生變化。具體而言，例如也能夠是使從超聲波探頭12發(fā)送超聲波時的發(fā)送功率或頻率、被檢體P的掃描面的溫度等發(fā)生變化那樣的結(jié)構(gòu)。此時，產(chǎn)生對構(gòu)成超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)(例如，體素數(shù))相對于這樣的變化的變化量進(jìn)行表示的特征信息。其中，作為從超聲波探頭12發(fā)送超聲波時的頻率，例如能夠使中心頻率在2MHz 6MHz之間進(jìn)行變化。另外，被檢體P的掃描面的溫度例如能夠通過在超聲波探頭12上設(shè)置加熱器等、或者利用該超聲波探頭12進(jìn)行動作而引起的發(fā)熱來發(fā)生變化。其中，被檢體P的掃描面的溫度例如能夠通過在超聲波探頭12上事前安裝溫度傳感器來檢測。
另外，存在一種在超聲波診斷裝置10中，將在同一掃描線上使相位極性反轉(zhuǎn)來反復(fù)進(jìn)行的I組(set)超聲波發(fā)送接收、或者一邊使振幅調(diào)制量發(fā)生變化一邊反復(fù)進(jìn)行的I組超聲波發(fā)送接收在同一掃描線上進(jìn)行多組，并將該超聲波發(fā)送接收的結(jié)果所接收的多組量的反射波數(shù)據(jù)合成，使用該合成的多組量的反射波數(shù)據(jù)來生成圖像的技術(shù)(以下，記作脈沖減影的反復(fù)發(fā)送接收技術(shù))。通過該技術(shù)，根據(jù)通過將I組反射波數(shù)據(jù)合成而得到的反射波數(shù)據(jù)來抑制與發(fā)送超聲波的頻帶相當(dāng)?shù)膸?，進(jìn)一步合成多組提取出的非線形分量的數(shù)據(jù)。通過該多組量的合成，能夠提取信噪比(SN比)優(yōu)異的非線性分量的數(shù)據(jù)。當(dāng)是應(yīng)用了該脈沖減影的反復(fù)發(fā)送接收技術(shù)的超聲波診斷裝置10時，也能夠是產(chǎn)生對構(gòu)成超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)(體素數(shù))相對于在這樣的脈沖減影的反復(fù)發(fā)送接收技術(shù)中進(jìn)行的超聲波發(fā)送接收的組數(shù)的變化的變化量進(jìn)行表示的特征信息的結(jié)構(gòu)。并且，在本實(shí)施方式中說明了通過對超聲波多普勒圖像執(zhí)行濾波處理來提取構(gòu)成該超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素的例子，但本實(shí)施方式也可以應(yīng)用于超聲波多普勒圖像以外的超聲波圖像。具體而言，也可以通過對B模式圖像那樣的超聲波圖像例如執(zhí)行CFAR (Contrast False Alarm Rate:恒虛警率)處理來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的微小構(gòu)造物的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素(例如，體素)。此時，例如產(chǎn)生對圖像構(gòu)成要素數(shù)(體素數(shù))相對于CFAR濾波器的內(nèi)核、超聲波的發(fā)送功率或者頻率等變化的變化量進(jìn)行表示的特征信息。同樣，也可以通過對B模式圖像那樣的超聲波圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的規(guī)定的亮度范圍的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素(例如，體素)。此時，例如產(chǎn)生對圖像構(gòu)成要素數(shù)(體素數(shù))相對于亮度范圍的變化的變化量進(jìn)行表示的特征信息。即，本實(shí)施方式能夠適用于構(gòu)成超聲波圖像所包含的特定的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)相對于包括上述的超聲波的發(fā)送頻率或者頻率等的廣義的特性變化發(fā)生變化的那樣的情況。如上述那樣，在本實(shí)施方式中，通過經(jīng)由超聲波探頭對被檢體發(fā)送接收超聲波，產(chǎn)生與掃描面相關(guān)的回波信號，并基于該回波信號產(chǎn)生與掃描面對應(yīng)的和被檢體的血流的速度或者功率相關(guān)的超聲波多普勒圖像的數(shù)據(jù)，對該超聲波多普勒圖像執(zhí)行噪聲降低處理，產(chǎn)生對構(gòu)成該超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)(體素數(shù)或者圖像素數(shù))的基于噪聲降低處理的變化率，相對于噪聲降低濾波器的濾波特性的變化的依存性進(jìn)行表示的特征信息的結(jié)構(gòu)，能夠定量地提取超聲波多普勒圖像所包含的血流信號的分布的特征。即，在本實(shí)施方式中，由于產(chǎn)生的特征信息表示血流形態(tài)(分布)的特征，相對于關(guān)心區(qū)域的選擇的依存性低，所以與構(gòu)成單純的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素數(shù)相比較，穩(wěn)健性高。另外，在本實(shí)施方式中，通過將產(chǎn)生的特征信息與保存在數(shù)據(jù)庫中的作為基準(zhǔn)的特征信息進(jìn)行比較，能夠判定被檢體P的血流形態(tài)是正常還是異常。
另外，在本實(shí)施方式中，通過以數(shù)值或者圖形的指標(biāo)來顯示所產(chǎn)生的特征信息的結(jié)構(gòu)，檢查員能夠根據(jù)該指標(biāo)來評價被檢體P的血流狀態(tài)。此外，在本實(shí)施方式中，說明了從由超聲波診斷裝置10得到的超聲波多普勒圖像中定量地提取血流信號的分布的特征的例子，但例如也可以將B模式等其他的超聲波圖像作為對象。并且，例如也可以將由X射線、CT、MRI等其他的診斷設(shè)備得到的圖像作為對象。即，本實(shí)施方式除了由超聲波診斷裝置10得到的超聲波多普勒圖像以外，也能夠定量地提取圖像中的信號的分布的特征。并且，一般通過多普勒掃描檢測的除了血流之外，例如針對心壁那樣的“移動的組織的活動”等也能夠進(jìn)行檢測。即，在超聲波多普勒圖像中除了血流之外,還能夠檢測在被檢體中移動的移動體整體，因此,在本實(shí)施方式中，還能夠從超聲波多普勒圖像中定量地提取在該被檢體中移動的移動體(即，血流信號以外的信號)的分布的特征。另外，在本實(shí)施方式中，說明了通過提取超聲波多普勒圖像所包含的血流信號(血流存在區(qū)域)的分布的特征來判定被檢體P是正常還是異常的例子，但是，例如也能夠根據(jù)該血流信號的分布的特征來判斷血管構(gòu)造等。具體而言，當(dāng)使噪聲降低濾波器的噪聲降低的程度大時，如果是像素數(shù)的變化大的圖像，則能夠判斷為“包含大量細(xì)的血管、或者由于組織炎癥而分散細(xì)的血流分布”，相反，如果是像素數(shù)的變化小的圖像，則能夠判斷為“包含大量粗的血管”。另外，在本實(shí)施方式中，說明了在正常/異常數(shù)據(jù)庫28c所保存的基準(zhǔn)曲線圖中包含通過對正?；蛘弋惓５谋粰z體的超聲波多普勒圖像執(zhí)行圖4所示的步驟SI S5的處理而產(chǎn)生的曲線圖的例子，但基準(zhǔn)曲線圖只要是對于被檢體曲線圖作為基準(zhǔn)的曲線圖即可。具體而言，在正常/異常數(shù)據(jù)庫28c中，例如也可以保存有通過對下述的超聲波多普勒圖像執(zhí)行同樣的處理而產(chǎn)生的曲線圖等，該超聲波多普勒圖像從相對于得到了被檢體P的超聲波多普勒圖像的關(guān)心區(qū)域?yàn)樽笥覍ΨQ的關(guān)心區(qū)域(例如，右膝和左膝、右腎和左腎等)得到。由此，例如通過將在被檢體P中對應(yīng)的 左右的關(guān)心區(qū)域中的血流信號的分布的特征進(jìn)行比較，也能夠判定該被檢體P是正常還是異常。并且，在正常/異常數(shù)據(jù)庫28c中預(yù)先保存與各種病狀對應(yīng)的基準(zhǔn)曲線圖，通過將該基準(zhǔn)曲線圖和被檢體曲線圖進(jìn)行比較，能夠確定被檢體P的病狀。此外，例如也能夠在手術(shù)前、手術(shù)后預(yù)先生成同一被檢體的被檢體曲線圖，通過將兩者進(jìn)行比較來判定預(yù)知改善的程度。雖然說明了本發(fā)明的幾個實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子而提示的，并不意圖限定本發(fā)明的范圍。這些實(shí)施方式能夠以其他的各種方式進(jìn)行實(shí)施，在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式或其變形與包含于發(fā)明的范圍或要旨中一樣，包含于權(quán)利要求書記載的發(fā)明及其等同的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特征在于，具備: 超聲波探頭； 超聲波發(fā)送接收部，經(jīng)由上述超聲波探頭對被檢體發(fā)送超聲波并從被檢體接收超聲波，產(chǎn)生與掃描面相關(guān)的回波信號； 圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述回波信號產(chǎn)生與掃描面對應(yīng)的超聲波圖像的數(shù)據(jù)； 濾波器，通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理來提取圖像構(gòu)成要素；以及特征信息產(chǎn)生部，針對上述提取出的圖像構(gòu)成要素數(shù)，產(chǎn)生表示相對于上述濾波器的特性變化的變化量的特征信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 作為上述濾波處理，上述濾波器對上述超聲波圖像執(zhí)行噪聲降低處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還具備: 數(shù)據(jù)庫，預(yù)先存儲對于上述產(chǎn)生的特征信息作為基準(zhǔn)的特征信息；和 判定部，將上述產(chǎn)生的特征信息與上述數(shù)據(jù)庫中保存的作為基準(zhǔn)的特征信息進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果來判定上述產(chǎn)生的特征信息是正常還是異常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述超聲波診斷裝置還具備顯示處理部，該顯示處理部以數(shù)值或者圖形的指標(biāo)來顯示上述產(chǎn)生的特征信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部產(chǎn)生與上述被檢體的血流的速度或者功率相關(guān)的超聲波多普勒圖像的數(shù)據(jù)， 上述濾波器通過對上述超聲波多普勒圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述濾波器通過對上述超聲波圖像執(zhí)行CFAR處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的微小構(gòu)造物的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 上述濾波器通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的規(guī)定的亮度范圍的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
8.一種醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于，具備: 圖像存儲部，存儲超聲波圖像的數(shù)據(jù)； 濾波器，通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理來提取圖像構(gòu)成要素；以及特征信息產(chǎn)生部，針對上述提取出的圖像構(gòu)成要素數(shù)，產(chǎn)生表示相對于上述濾波器的特性變化的變化量的特征信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 作為上述濾波處理，上述濾波器對上述超聲波圖像執(zhí)行噪聲降低處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于，還具備: 數(shù)據(jù)庫，預(yù)先存儲對 于上述產(chǎn)生的特征信息作為基準(zhǔn)的特征信息；和 判定部，將上述產(chǎn)生的特征信息與上述數(shù)據(jù)庫中保存的作為基準(zhǔn)的特征信息進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果來判定上述產(chǎn)生的特征信息是正常還是異常。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 上述醫(yī)用圖像處理裝置還具備顯示處理部，該顯示處理部以數(shù)值或者圖形的指標(biāo)來顯示上述產(chǎn)生的特征信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 上述超聲波圖像的數(shù)據(jù)包含與被檢體的血流的速度或者功率相關(guān)的超聲波多普勒圖像的數(shù)據(jù)， 上述濾波器通過對上述超聲波多普勒圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 上述濾波器通過對上述超聲波圖像執(zhí)行CFAR處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的微小構(gòu)造物的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 上述濾波器通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的規(guī)定的亮度范圍的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
15.一種醫(yī)用圖像處理方法，該方法由具有對超聲波圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲的圖像存儲部的醫(yī)用圖像處理裝置來執(zhí)行，其特征在于，包含: 通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理來提取圖像構(gòu)成要素的步驟；和 針對上述提取出的圖像構(gòu)成要素數(shù)，產(chǎn)生表示相對于上述濾波處理中的特性變化的變化量的特征信息的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于， 在上述進(jìn)行提取的步驟中，作為上述濾波處理，對上述超聲波圖像執(zhí)行噪聲降低處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于， 上述醫(yī)用圖像處理裝置具有數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫預(yù)先存儲對于上述產(chǎn)生的特征信息作為基準(zhǔn)的特征信息， 醫(yī)用圖像處理方法還具備將上述產(chǎn)生的特征信息與上述數(shù)據(jù)庫中保存的作為基準(zhǔn)的特征信息進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果來判定上述產(chǎn)生的特征信息是正常還是異常的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于， 上述醫(yī)用圖像處理方法還具備以數(shù)值或者圖形的指標(biāo)來顯示上述產(chǎn)生的特征信息的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于， 上述超聲波圖像的數(shù)據(jù)包含與被檢體的血流的速度或者功率相關(guān)的超聲波多普勒圖像的數(shù)據(jù)， 在上述進(jìn)行提取的步驟中，通過對上述超聲波多普勒圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波多普勒圖像所包含的血流存在區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于， 在上述進(jìn)行提取的步驟中，通過對上述超聲波圖像執(zhí)行CFAR處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的微小構(gòu)造物的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理方法，其特征在于， 在上述進(jìn)行提取的步驟中，通過對上述超聲波圖像執(zhí)行濾波處理，來提取構(gòu)成該超聲波圖像所包含的 規(guī)定的亮度范圍的區(qū)域的圖像構(gòu)成要素。
全文摘要
本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī)用圖像處理方法。能夠定量地提取超聲波圖像中的信號的分布的特征。本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置具備超聲波探頭、超聲波發(fā)送接收部、圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、濾波器、特征信息產(chǎn)生部。超聲波發(fā)送接收部經(jīng)由超聲波探頭對被檢體發(fā)送超聲波并從被檢體接收超聲波，產(chǎn)生與掃描面相關(guān)的回波信號。圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生部根據(jù)回波信號產(chǎn)生與掃描面對應(yīng)的超聲波圖像的數(shù)據(jù)。濾波器通過對超聲波圖像執(zhí)行濾波處理來提取圖像構(gòu)成要素數(shù)。特征信息產(chǎn)生部針對所提取的圖像構(gòu)成要素數(shù)，產(chǎn)生表示相對于濾波器的特性變化的變化量的特征信息。
文檔編號A61B8/06GK103202714SQ20131001556
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者姚淙, 神山直久, 川岸哲也 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社