医用图像诊断装置、医用图像处理装置及医用图像处理方法

文档序号:329541 发布日期:2021-12-03 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 医用图像诊断装置、医用图像处理装置及医用图像处理方法 (Medical image diagnosis apparatus, medical image processing apparatus, and medical image processing method ) 是由 五十岚悠 渡边正毅 本庄泰德 今村智久 川岸哲也 于 2021-05-28 设计创作,主要内容包括:实施方式关于医用图像诊断装置、医用图像处理装置及医用图像处理方法。目的是使颤动评价的精度提高。实施方式的医用图像诊断装置具备收集部、计算部和输出部。收集部随着时间经过地从被检体收集信号。计算部对多个帧及多个位置分别计算表示上述信号的帧间的类似度的第1类似度,并计算表示上述第1类似度的随着时间经过的变化在上述多个位置之间的类似度的第2类似度。输出部输出上述第2类似度。(The embodiment relates to a medical image diagnosis apparatus, a medical image processing apparatus, and a medical image processing method. The purpose is to improve the accuracy of judder evaluation. A medical image diagnostic apparatus according to an embodiment includes a collection unit, a calculation unit, and an output unit. The collecting unit collects signals from the subject over time. The calculation unit calculates 1 st similarity indicating the inter-frame similarity of the signal for each of a plurality of frames and a plurality of positions, and calculates 2 nd similarity indicating the similarity between the plurality of positions with respect to a change with time of the 1 st similarity. The output section outputs the 2 nd similarity.)

医用图像诊断装置、医用图像处理装置及医用图像处理方法

关联申请的参照

本申请享受2020年5月29日提出的日本专利申请第2020-94254号的优先权的利益,在本申请中引用其该日本专利申请的全部内容。

技术领域

实施方式涉及医用图像诊断装置、医用图像处理装置及医用图像处理方法。

背景技术

在使用了医用图像的诊断中,有进行颤动的评价的情况。例如,已知作为良性肿瘤之一的血管瘤在医用图像中作为颤动呈现。因而,通过对有肿瘤的怀疑的部位进行颤动的评价,能够判断该部位是否是血管瘤。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是使颤动评价的精度提高。

技术方案的医用图像诊断装置具备收集部、计算部和输出部。收集部随着时间经过地从被检体收集信号。计算部对多个帧及多个位置分别计算表示上述信号的帧间的类似度的第1类似度,并计算表示上述第1类似度的随着时间经过的变化在上述多个位置之间的类似度的第2类似度。输出部输出上述第2类似度。

技术效果

根据实施方式的医用图像诊断装置,能够使颤动评价的精度提高。

附图说明

图1是表示有关第1实施方式的超声波诊断装置的结构的一例的框图。

图2是表示有关第1实施方式的超声波图像的一例的图。

图3是表示有关第1实施方式的第1类似度的一例的图。

图4A是用来说明有关第1实施方式的第2类似度的计算处理的图。

图4B是用来说明有关第1实施方式的第2类似度的计算处理的图。

图4C是用来说明有关第1实施方式的第2类似度的计算处理的图。

图5A是表示有关第1实施方式的相关曲线的一例的图。

图5B是表示有关第1实施方式的相关曲线的一例的图。

图6是表示有关第1实施方式的第2类似度的计算处理的一例的图。

图7是表示有关第1实施方式的彩色图像的一例的图。

图8是表示有关第1实施方式的彩色图像的生成处理的一例的图。

图9是表示有关第1实施方式的彩色图像的生成处理的一例的图。

图10是用来说明有关第1实施方式的超声波诊断装置的处理的一系列的流程的流程图。

图11是表示有关第2实施方式的彩色图像的生成处理的一例的图。

图12是表示有关第2实施方式的医用图像处理系统的结构的一例的框图。

具体实施方式

以下,参照附图对医用图像诊断装置及医用图像处理装置的实施方式详细地进行说明。

在本实施方式中,作为医用图像诊断装置的一例,对图1所示的超声波诊断装置100进行说明。图1是表示有关第1实施方式的超声波诊断装置100的结构的一例的框图。例如,超声波诊断装置100具有装置主体110、超声波探头120、输入接口130和显示器140。超声波探头120、输入接口130及显示器140与装置主体110可通信地连接。另外,被检体P不包含在超声波诊断装置100的结构中。

超声波探头120具有多个振子(例如压电振子),这些多个振子基于从后述的装置主体110所具有的收发电路111供给的驱动信号而产生超声波。此外,超声波探头120所具有的多个振子将来自被检体P的反射波接收并变换为电信号。此外,超声波探头120具有设在振子上的匹配层和防止从振子向后方的超声波的传播的衬垫材料等。

如果从超声波探头120向被检体P发送超声波,则所发送的超声波被被检体P的体内组织的声阻抗的不连续面相继反射,并作为反射波信号(回波信号)被超声波探头120所具有的多个振子接收。被接收的反射波信号的振幅取决于超声波被反射的不连续面的声阻抗的差。这里,超声波脉冲被移动中的血流及心脏壁等的表面反射的情况下的反射波信号由于多普勒效应,取决于移动体的相对于超声波发送方向的速度分量而受到频率偏移。

另外,关于超声波探头120的种类没有被特别限定。例如,超声波探头120既可以是将多个压电振子以一列配置的一维超声波探头,也可以是将配置为一列的多个压电振子机械地摆动的一维超声波探头,也可以是将多个压电振子以栅格状二维地配置的二维超声波探头。

输入接口130受理来自用户的各种输入操作,将所受理的输入操作变换为电信号,向装置主体110输出。例如,输入接口130由鼠标或键盘、跟踪球、开关、按钮、操纵杆、通过触碰操作面而进行输入操作的触控板、将显示画面与触控板一体化而成的触摸屏、使用了光学传感器的非接触输入电路、声音输入电路等实现。另外,输入接口130也可以由能够与装置主体110无线通信的平板终端等构成。此外,输入接口130也可以是通过动作捕捉而受理来自用户的输入操作的电路。如果举一例,则输入接口130对经由跟踪器取得的信号及关于用户收集到的图像进行处理,从而能够将用户的身体运动及视线等作为输入操作受理。此外,输入接口130并不仅限于具备鼠标或键盘等的物理性的操作零件。例如,从与装置主体110分体设置的外部的输入设备接受与输入操作对应的电信号并将该电信号向装置主体110输出的电信号的处理电路也包含在输入接口130的例子中。

显示器140显示各种信息。例如,显示器140在处理电路114的控制下,显示从被检体P收集的超声波图像。此外,例如显示器140显示处理电路114的各种处理结果。另外,关于处理电路114进行的处理在后面叙述。此外,例如显示器140显示用来经由输入接口130从用户受理各种指示及设定等的GUI(Graphical User Interface)。例如,显示器140是液晶显示器或CRT(Cathode Ray Tube)显示器。显示器140既可以是桌面型,也可以由能够与装置主体110无线通信的平板终端等构成。

另外,使图1中超声波诊断装置100具备显示器140而进行说明,但超声波诊断装置100也可以代替显示器140而具备投影机或除其以外还具备投影机。投影机可以在处理电路114的控制下,对屏幕或墙壁、地板、被检体P的身体表面等进行投影。若举一例,则投影机可以通过投影映射而进行向任意的平面或物体、空间等的投影。

装置主体110是经由超声波探头120从被检体P收集信号的装置。此外,装置主体110也能够基于从被检体P收集到的信号而生成超声波图像。例如,装置主体110具有收发电路111、信号处理电路112、存储器113和处理电路114。收发电路111、信号处理电路112、存储器113及处理电路114可相互通信地连接。

收发电路111具有脉冲发生器、发送延迟部、脉冲器等,向超声波探头120供给驱动信号。脉冲发生器以规定的速率频率反复产生用来形成发送超声波的速率脉冲。此外,发送延迟部将从超声波探头120产生的超声波聚束为束状,并且对脉冲发生器所产生的各速率脉冲赋予为了决定发送指向性所需要的各个压电振子的延迟时间。此外,脉冲器以基于速率脉冲的定时向超声波探头120施加驱动信号(驱动脉冲)。即,发送延迟部通过使对各速率脉冲赋予的延迟时间变化,将从压电振子面发送的超声波的发送方向任意地调整。

另外,收发电路111基于来自后述的处理电路114的指示,为了执行规定的扫描顺序,具有能够将发送频率、发送驱动电压等瞬时地变更的功能。特别是,发送驱动电压的变更通过能够瞬间切换其值的线性放大器型的发信电路或将多个电源单元电切换的机构实现。

此外,收发电路111具有预放大器、A/D(Analog/Digital)变换器、接收延迟部、加法器等,对超声波探头120接收到的反射波信号进行各种处理而生成反射波数据。预放大器将反射波信号按照每个信道放大。A/D变换器将被放大的反射波信号进行A/D变换。接收延迟部提供为了决定接收指向性所需要的延迟时间。加法器进行由接收延迟部处理后的反射波信号的加法处理,生成反射波数据。通过加法器的加法处理,来自与反射波信号的接收指向性对应的方向的反射成分被强调,通过接收指向性和发送指向性,形成超声波收发的综合性的束。

收发电路111在对被检体P的二维区域进行扫描的情况下,从超声波探头120向二维方向发送超声波束。并且,收发电路111根据超声波探头120所接收到的反射波信号,生成二维的反射波数据。此外,收发电路111在对被检体P的三维区域进行扫描的情况下,从超声波探头120向三维方向发送超声波束。并且,收发电路111根据超声波探头120所接收到的反射波信号,生成三维的反射波数据。

信号处理电路112例如对从收发电路111接收到的反射波数据进行对数放大、包络线检波处理等,生成将每个样本点的信号强度用亮度的明亮度表现的数据(B模式数据)。由信号处理电路112生成的B模式数据被向处理电路114输出。

此外,信号处理电路112例如根据从收发电路111接收到的反射波数据,生成在扫描区域内的各样本点对移动体的基于多普勒效应的运动信息进行提取而得到的数据(多普勒数据)。具体而言,信号处理电路112根据反射波数据对速度信息进行频率解析,提取基于多普勒效应的血流及组织、造影剂回波成分,生成对于多点提取了平均速度、方差、功率等的移动体信息而得到的数据(多普勒数据)。这里所述的移动体,例如是血流或心壁等的组织、造影剂。由信号处理电路112得到的运动信息(血流信息)被向处理电路114输出。关于多普勒数据,例如能够作为平均速度图像、方差分图像、功率图像或它们的组合图像而进行彩色显示。

存储器113例如由RAM(Random Access Memory)、闪存存储器等的半导体存储器元件、硬盘、光盘等实现。例如,存储器113存储包含在超声波诊断装置100中的电路用于实现其功能的程序。此外,存储器113存储超声波诊断装置100收集到的各种数据。例如,存储器113存储信号处理电路112所生成的B模式数据及多普勒数据。此外,例如存储器113基于B模式数据多普勒数据而存储处理电路114所生成的超声波图像。除此以外,存储器113也存储诊断信息(例如,患者ID、医生的见解等)、诊断协议、身体标记等的各种数据。存储器113也可以由经由网络而与超声波诊断装置100连接的服务器群(云)实现。

处理电路114通过执行控制功能114a、收集功能114b、计算功能114c及输出功能114d,对超声波诊断装置100整体的动作进行控制。这里,收集功能114b是收集部的一例。此外,计算功能114c是计算部的一例。此外,输出功能114d是输出部的一例。

例如,处理电路114通过将与控制功能114a对应的程序从存储器113读出并执行,从而基于经由输入接口130从用户受理的各种输入操作,对收集功能114b、计算功能114c及输出功能114d等的各种功能进行控制。

此外,例如处理电路114通过将与收集功能114b对应的程序从存储器113读出并执行,从被检体P收集信号。例如,收集功能114b通过对收发电路111及信号处理电路112进行控制,从被检体P收集B模式数据及多普勒数据。

此外,收集功能114b也可以基于从被检体P收集到的信号而进行超声波图像的生成处理。例如,收集功能114b基于B模式数据,生成将反射波的强度用亮度表示的B模式图像。此外,例如收集功能114b基于多普勒数据生成表示移动体信息的多普勒图像。另外,多普勒图像是速度图像数据、方差分图像数据、功率图像数据或将它们组合的图像数据。

例如,收集功能114b通过将B模式数据及多普勒数据进行扫描变换,生成超声波图像。即,收集功能114b将超声波扫描的扫描线信号列变换(扫描变换)为以电视等为代表的视频格式的扫描线信号列,从而生成超声波图像。若举一例,则收集功能114b通过根据超声波探头120的超声波的扫描形态进行坐标变换,生成超声波图像。

此外,收集功能114b也可以对于超声波图像进行各种图像处理。例如,收集功能114b利用多帧的超声波图像,进行对亮度的平均值图像进行重构的图像处理(平滑化处理)及在图像内使用微分滤波器的图像处理(边缘强调处理)等。此外,例如收集功能114b将附带信息(各种参数的字符信息、刻度、身体标记等)合成到超声波图像中。此外,例如在作为超声波图像而生成了三维图像数据(体数据)的情况下,收集功能114b进行对于体数据的绘制处理,生成显示用的二维图像。

此外,例如处理电路114通过将与计算功能114c对应的程序从存储器113读出并执行,从而关于多个帧及多个位置分别计算出对从被检体P收集到的信号的帧间的类似度进行表示的第1类似度,进而计算出对第1类似度的随着时间经过的变化的位置间的类似度进行表示的第2类似度。此外,例如处理电路114通过将与输出功能114d对应的程序从存储器113读出并执行,输出由计算功能114c计算出的第2类似度。例如,输出功能114d进行显示器140的显示的控制,或进行经由网络的数据发送的控制。另外,关于计算功能114c及输出功能114d的处理在后面叙述。

另外,在以下的说明中,第1类似度及第2类似度这样的“类似度”,可以是表示类似的程度的指标及表示不类似的程度的指标的任一个。即,类似度既可以被定义为越是类似则值越大,也可以被定义为越是类似则值越小。

在图1所示的超声波诊断装置100中,将各处理功能以能够由计算机执行的程序的形态向存储器113存储。收发电路111、信号处理电路112及处理电路114是通过从存储器113将程序读出并执行来实现与各程序对应的功能的处理器。换言之,将程序读出的状态的收发电路111、信号处理电路112及处理电路114具有与所读出的程序对应的功能。

另外,在图1中假设由单一的处理电路114实现控制功能114a、收集功能114b、计算功能114c及输出功能114d而进行了说明,但也可以将多个独立的处理器组合而构成处理电路114,通过各处理器执行程序而实现功能。此外,处理电路114具有的各处理功能也可以适当分散或合并为单一或多个处理电路而实现。

此外,处理电路114也可以利用经由网络连接的外部装置的处理器来实现功能。例如,处理电路114通过从存储器113将与各功能对应的程序读出并执行、并且利用经由网络与超声波诊断装置100连接的服务器群(云)作为计算资源,实现图1所示的各功能。

以上,对超声波诊断装置100的结构例进行了说明。在该结构下,超声波诊断装置100通过由处理电路114进行的处理,使颤动评价的精度提高。

首先,收集功能114b通过对收发电路111及信号处理电路112进行控制,随着时间经过地从被检体P收集信号。例如,收集功能114b将信号随着时间经过地收集并执行图像生成处理,依次生成图2所示的B模式图像I11、B模式图像I12、B模式图像I13及B模式图像I14。即,在图2所示的情况下,收集功能114b将多帧的信号随着时间经过地收集,生成各帧的超声波图像。另外,图2是表示有关第1实施方式的超声波图像的一例的图。

接着,计算功能114c设定解析区域(解析ROI)。例如,计算功能114c通过经由输入接口130从用户受理解析ROI的指定操作,从而设定解析ROI。若举一例,则输出功能114d使显示器140显示B模式图像I11,计算功能114c从参照了B模式图像I11的用户受理解析ROI的指定操作。在此情况下,设定在B模式图像I11上的解析ROI被原样应用于B模式图像I12、B模式图像I13及B模式图像I14的对应的位置。或者,计算功能114c也可以基于诊断信息等自动设定解析ROI。或者,计算功能114c也可以将收集到的超声波图像的整体作为解析ROI。

此外,计算功能114c也可以根据解析对象而将解析ROI可变地控制。例如,计算功能114c调整解析ROI的形状及尺寸,以使其包括解析对象和没有局部性的信号变化的解析对象的周边区域。即,计算功能114c调整解析ROI的形状及尺寸,以使其除了解析对象以外还包括作为解析的基准的区域。

接着,计算功能114c在超声波图像各自的解析ROI内设定比较区域。例如,计算功能114c对于B模式图像I11设定图2所示的内核R11。内核R11是具有规定的大小及形状的小区域,与B模式图像I11中的多个像素对应。同样,计算功能114c对B模式图像I12设定内核R12,对B模式图像I13设定内核R13,对B模式图像I14设定内核R14。内核R11、内核R12、内核R13及内核R14被设定在多个帧各自的对应的位置。另外,内核R11、内核R12、内核R13及内核R14是比较区域的一例。

接着,计算功能114c通过将比较区域内的多个像素在帧间比较,计算类似度。即,计算功能114c计算信号的帧间的类似度。例如,计算功能114c通过下述的式(1),计算相邻的帧间的比较区域内的图像的相关系数rxy。另外,x表示“关注的帧编号”,y表示“关注的帧编号+1”,i表示“第i个像素值”,n表示比较区域内的像素总数。

例如在图2所示的情况下,计算功能114c使用上述的式(1),在内核R11与内核R12之间计算相关系数C1,在内核R12与内核R13之间计算相关系数C2,在内核R13与内核R14之间计算相关系数C3。另外,计算功能114c也可以不是在相邻的帧间、而是在以规定的间隔离开的帧间计算相关系数。

换言之,计算功能114c通过将比较区域内的多个像素在帧间进行比较,从而计算信号的时间方向的类似度。以下,关于这样的时间方向的类似度也记作第1类似度。

另外,计算功能114c也可以根据解析对象而将比较区域可变地控制。例如,计算功能114c调整比较区域的尺寸,以使其成为与微小的信号变化相同程度的尺寸。若举一例,则计算功能114c调整比较区域的尺寸,以使其成为与通过颤动产生的信号的浓淡的一周期量相当的尺寸。此外,例如计算功能114c调整比较区域的尺寸,以使其成为将微小的信号变化以规定的倍率放大的尺寸。

如上述那样,计算功能114c对各帧进行第1类似度的计算。因而,关于第1类似度,例如如图3所示,可以与帧编号建立对应地进行绘制。若举一例,则计算功能114c将在内核R11与内核R12之间计算出的相关系数C1和在内核R12与内核R13之间计算出的相关系数C2的平均值作为B模式图像I12的帧编号中的第1类似度。此外,若举一例,则计算功能114c将在内核R12与内核R13之间计算出的相关系数C2和在内核R13与内核R14之间计算出的相关系数C3的平均值设为B模式图像I13的帧编号的第1类似度。另外,图3是表示有关第1实施方式的第1类似度的一例的图。

进而,计算功能114c一边将比较区域在空间方向上错开,一边反复执行第1类似度的计算处理。即,计算功能114c对于解析ROI内的各位置计算第1类似度。例如,计算功能114c对于解析ROI内的各像素计算第1类似度。或者,计算功能114c也可以按照聚集了多个像素而成的像素群来计算第1类似度。换言之,计算功能114c按照每个帧且按照每个位置来计算第1类似度。在此情况下,能够对于解析ROI内的各位置生成图3所示那样的曲线图。

这里,用户能够基于第1类似度进行颤动的评价。即,由于第1类似度是表示帧间的信号的变化的,所以在发生了颤动的位置处,值变动。因而,用户通过参照有肿瘤的怀疑的部位处的第1类似度,对颤动进行评价,能够判断该部位是否是血管瘤。

但是,在收集多帧的信号的期间中,有因被检体P的呼吸运动或超声波探头120的运动等而发生帧间的位置偏差的情况。此外,在发生了这样的干扰的情况下,信号在帧间变化,所以与发生颤动的情况同样,第1类似度的值变动。即,在仅基于第1类似度进行颤动的评价的情况下,难以区分颤动与干扰,有本来想要捕捉的变化被掩盖的情况。

此外,为了应对帧间的位置偏差,可以考虑在计算第1类似度之前预先进行帧间的运动修正。例如,帧间的位置偏差可以分类为深度方向、方位方向及进深方向这3个方向,关于深度方向及方位方向的位置偏差,可以通过运动稳定器等的应用来修正。但是,关于进深方向的位置偏差,难以进行运动修正。即,在发生了进深方向的位置偏差的情况下,由于收集信号的截面自身变化,所以不能在帧间确定对应的位置。因而,即使作为前处理而进行运动修正,也至少残留有进深方向的位置偏差。另外,关于进深方向的位置偏差,也记作截面偏差(off plane,面偏离)。

所以,计算功能114c通过基于第1类似度进一步进行第2类似度的计算,使颤动评价的精度提高。以下,使用图4A、图4B及图4C对这一点进行说明。图4A、图4B及图4C是用来对有关第1实施方式的第2类似度的计算处理进行说明的图。

例如,计算功能114c以图4A所示的位置A1为关注点,取得关注点的第1类似度的随着时间经过的变化。例如,计算功能114c与图3所示的情况同样,将对关注点计算出的第1类似度与帧编号建立对应而绘制。进而,计算功能114c用曲线对绘制(plot)进行近似,从而生成图4B所示的曲线。即,图4B所示的曲线表示关注点的第1类似度的帧方向的变化。以下,关于表示第1类似度的帧方向的变化的曲线,也记作相关曲线。此外,关于关注点也记作第1位置。

进而,计算功能114c关于包含在关注点的附近的规定范围中的附近点,分别生成相关曲线。例如,计算功能114c作为规定范围而事前设定“7像素×7像素”的矩形区域。在此情况下,如图4A所示,将位置A1的附近48像素定义为附近点。此外,计算功能114c如图4C所示,关于多个附近点分别生成相关曲线。另外,关于附近点也记作第2位置。

另外,计算功能114c也可以根据解析对象而将规定范围可变地控制。即,计算功能114c也可以根据解析对象而将附近点的范围可变地控制。此外,在图4A~图4C中假设附近点有多个而进行说明,但附近点也可以仅是1点。

接着,计算功能114c计算对于关注点生成的相关曲线与对于附近点生成的相关曲线的类似度。例如,计算功能114c对于多个附近点分别计算与关注点的相关曲线的相关系数,计算所计算出的多个相关系数的平均值。

换言之,计算功能114c通过将关注点的相关曲线与不同位置的相关曲线比较,从而关于第1类似度的随着时间经过的变化,计算空间方向的类似度。以下,关于这样的空间方向的类似度也记作第2类似度。

这里,如果在关注点发生了颤动的情况下将关注点及附近点的相关曲线相互比较,则如图5A所示,峰值的位置及高度成为不一致。即,在如血管瘤那样在肿瘤内与周边相比局部地有特异性的信号的变化的情况下,如果将关注点与附近点的相关曲线进行比较,则第1类似度根据位置而不同,所以在时间方向上观察到的相关曲线自身也根据解析场所而不同。因而,在发生了颤动的情况下,关注点的相关曲线有不与附近点的相关曲线类似的趋向。另外,图5A是表示有关第1实施方式的相关曲线的一例的图。

另一方面,在发生了干扰的情况下,如图5B所示,在关注点及附近点的相关曲线中,帧方向的变动同样地发生。即,由于位置偏差在哪个位置都在相同的定时发生,所以关注点及附近点的相关曲线都在相同的定时一样地变化。因而,在发生了干扰的情况下,关注点的相关曲线有与附近点的相关曲线类似的趋向。根据以上,通过作为第2类似度而计算相关曲线的类似度,能够识别干扰和颤动。另外,图5B是表示有关第1实施方式的相关曲线的一例的图。

这里,使用图6对第2类似度的计算处理更详细地进行说明。图6是表示有关第1实施方式的第2类似度的计算处理的一例的图。在图6中,为了说明的方便,将相关曲线表示为正弦曲线。

例如,在相对于关注点的相关曲线而言,附近点的相关曲线的峰值位置等一致,相当于“0°偏差”的情况下,计算功能114c计算“相关系数CC=1.0”。此外,在相当于“60°偏差”的情况下,计算功能114c计算“相关系数CC=0.5”。此外,在相当于“90°偏差”的情况下,计算功能114c计算“相关系数CC=0.0”。此外,计算功能114c对于多个附近点分别计算相关系数CC,对于多个相关系数CC进行平均处理。

这里,计算功能114c也可以进行值反转的处理。即,相当于“0°偏差”的情况等相关系数CC变大的情形,可以考虑是通过干扰而在各位置以相同的定时发生了变化的情况。另一方面,相当于“60°偏差”的情况及相当于“90°偏差”的情况等相关系数CC变小的情形,可以考虑是通过颤动而发生了局部性的变化的情况。并且,在进行颤动的评价时,由于在出现颤动的特征时值变大更容易直观地理解,所以计算功能114c也可以使相关系数CC的值反转。例如,计算功能114c计算将从1除去相关系数CC的值而得到的值作为第2类似度。

如上述那样,计算功能114c在关注点与附近点之间计算相关系数CC,进行平均处理及值反转的处理,计算第2类似度。例如,计算功能114c可以将附近点的数量设为“i”,通过“1-mean(CCi)”的式子来计算第2类似度。此外,计算功能114c通过一边使关注点的位置在解析ROI内移动一边反复进行第2类似度的计算处理,对于解析ROI内的各位置计算第2类似度。

接着,输出功能114d输出由计算功能114c计算出的第2类似度。例如,输出功能114d生成表示第2类似度的分布的图像并输出。例如,输出功能114d通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素(位置),生成图7所示的彩色图像。这里所述的颜色,既可以是色相、明亮度及彩度中的一个,也可以是它们的组合。此外,关于该彩色图像,也记作参量图像。并且,输出功能114d使显示器140显示所生成的彩色图像。另外,图7是表示有关第1实施方式的彩色图像的一例的图。

另外,彩色图像既可以被作为静止图像显示,也可以被作为运动图像显示。在进行作为静止图像的显示的情况下,计算功能114c对于至少1个帧计算第2类似度,输出功能114d至少生成1个彩色图像并使显示器140显示。此外,在进行作为运动图像的显示的情况下,计算功能114c对于多个帧计算第2类似度,输出功能114d对于多个帧分别生成彩色图像,使显示器140依次显示。

这里,使用图8对进行作为静止图像的显示的情况进行说明。图8是表示有关第1实施方式的彩色图像的生成处理的一例的图。例如,计算功能114c如图8所示,关于B模式图像I111~B模式图像I11n,分别对解析ROI内的各位置计算第1类似度。即,图8所示的规定数“n”表示帧方向的解析范围。此外,计算功能114c对于解析ROI内的各位置生成表示第1类似度的帧方向的变化的相关曲线。接着,计算功能114c对于解析ROI内的各位置,计算表示相关曲线的位置间的类似度的第2类似度。

接着,输出功能114d通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素,生成彩色图像I211。图8所示的彩色图像I211是将从B模式图像I111到B模式图像I11n的n帧设为解析范围的彩色图像。并且,输出功能114d使彩色图像I211作为静止图像显示于显示器140。

接着,使用图9对进行作为运动图像的显示的情况进行说明。图9是表示有关第1实施方式的彩色图像的生成处理的一例的图。例如,计算功能114c如图9所示,关于B模式图像I121~B模式图像I12n分别对解析ROI内的各位置计算第1类似度。此外,计算功能114c对解析ROI内的各位置生成表示第1类似度的帧方向的变化的相关曲线。接着,计算功能114c对解析ROI内的各位置计算表示相关曲线的位置间的类似度的第2类似度。接着,输出功能114d通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素,生成彩色图像I221。彩色图像I221是将从B模式图像I121到B模式图像I12n的n帧作为解析范围的彩色图像。

这里,在新收集到信号的情况下,计算功能114c对新的帧计算第1类似度,基于对从新的帧起的规定数量的帧计算出的第1类似度,进一步计算第2类似度。例如,在新收集到信号并生成了B模式图像I12(n+1)的情况下,计算功能114c关于B模式图像I12(n+1),对解析ROI内的各位置计算第1类似度。此外,计算功能114c基于对从B模式图像I122到B模式图像I12(n+1)的n帧计算出的第1类似度,对解析ROI内的各位置生成表示第1类似度的帧方向的变化的相关曲线。接着,计算功能114c对解析ROI内的各位置计算表示相关曲线的位置间的类似度的第2类似度。接着,输出功能114d通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素,生成彩色图像I222。彩色图像I222是将从B模式图像I122到B模式图像I12(n+1)的n帧作为解析范围而得到的彩色图像。

同样,计算功能114c及输出功能114d能够每当新收集到信号就生成并显示彩色图像。例如,计算功能114c及输出功能114d能够与来自被检体P的信号收集并行地实时地生成彩色图像,并作为运动图像使显示器140显示。

另外,关于图8及图9所示的规定数量“n”,也可以根据解析对象而可变地控制。即,计算功能114c也可以根据解析对象而可变地控制帧方向的解析范围。例如,在解析对象是通过心搏或呼吸等而周期性的运动的部位的情况下,计算功能114c调整规定数量“n”,以包含1个周期以上的解析对象的运动。此外,例如,计算功能114c预先解析在与解析对象的周边区域之间为了在解析结果上呈现差别所需要的解析时间,根据需要的解析时间来调整规定数量“n”。

接着,使用图10说明由超声波诊断装置100进行的处理的次序的一例。图10是用来说明有关第1实施方式的超声波诊断装置100的处理的一系列的流程的流程图。步骤S101、步骤S102、步骤S103对应于收集功能114b。步骤S104、步骤S105、步骤S106、步骤S107对应于计算功能114c。步骤S108、步骤S109对应于输出功能114d。另外,在图10中,与图9所示的情况同样,作为一例而说明与来自被检体P的信号收集并行地进行彩色图像的生成及显示的情况。

首先,处理电路114判定是否开始来自被检体P的信号收集(步骤S101),在不开始的情况下为待机状态(步骤S101否定)。另一方面,在开始信号收集的情况下(步骤S101肯定),处理电路114判定是否继续信号的收集(步骤S102),在继续的情况下,对收发电路111及信号处理电路112进行控制,从被检体P收集信号(步骤S103)。

接着,处理电路114判定是否收集到规定数量的帧(步骤S104)。例如,在图8及图9所示的情形下,规定数量n的帧被设为解析范围,在收集到n帧的信号之前不能进行彩色图像的生成。因而,在没有收集到规定数量的帧的情况下(步骤S104否定),处理电路114再次转移至步骤S102,继续信号的收集。

另一方面,在收集到规定数量的帧的情况下(步骤S104肯定),处理电路114对于解析ROI内的各位置计算帧间的信号的相关系数(步骤S105)。即,处理电路114计算第1类似度。此外,处理电路114对于解析ROI内的各位置生成相关曲线(步骤S106),计算位置间的相关曲线的相关系数(步骤S107)。即,处理电路114计算第2类似度。

接着,处理电路114通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素而生成彩色图像(步骤S108),使显示器140显示所生成的彩色图像(步骤S109)。此外,在步骤S109后,处理电路114再次转移至步骤S102,判定是否继续信号的收集。在继续信号的收集的情况下,处理电路114再次执行步骤S103~步骤S109的处理。即,处理电路114在继续信号的收集的期间中,基于新收集到的信号将彩色图像更新,作为运动图像显示于显示器140。另一方面,在不继续信号的收集的情况下(步骤S102否定),处理电路114结束处理。

如上述那样,根据第1实施方式,收集功能114b随着时间经过地从被检体P收集信号。此外,计算功能114c计算表示信号的帧间的类似度的第1类似度,计算表示第1类似度的随着时间经过的变化的位置间的类似度的第2类似度。此外,输出功能114d输出第2类似度。因而,有关第1实施方式的超声波诊断装置100能够使颤动评价的精度提高。

即,超声波诊断装置100通过输出表示颤动的数值,能够进行颤动的定量的评价。进而,在基于信号的帧间的类似度而进行颤动的评价的情况下,有通过截面偏差等的干扰的影响而本来想要捕捉的变化被掩盖的情形。相对于此,超声波诊断装置100计算表示信号的帧间的类似度的第1类似度,计算表示第1类似度的随着时间经过的变化的位置间的类似度的第2类似度。由此,超声波诊断装置100能够将颤动从干扰中识别出,能够使颤动评价的精度提高。

顺便说一下,到此为止对第1实施方式进行了说明,但在上述的实施方式以外,可以以各种不同的形态实施。

例如,在第1实施方式中,关于将彩色图像进行运动图像fr显示的情形,示出了图9的一例。即,在图9中,对每当收集到新的帧就生成并显示彩色图像的情况进行了说明。但是,实施方式并不限定于此。

若举一例,则计算功能114c及输出功能114d也可以每当收集到规定数量的帧就生成并显示彩色图像。具体而言,如图11所示,计算功能114c关于B模式图像I131~B模式图像I13n,分别对解析ROI内的各位置计算第1类似度。此外,计算功能114c关于解析ROI内的各位置生成表示第1类似度的帧方向的变化的相关曲线。接着,计算功能114c关于解析ROI内的各位置,计算表示相关曲线的位置间的类似度的第2类似度。接着,输出功能114d通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素,生成彩色图像I231。彩色图像I231是将从B模式图像I131到B模式图像I13n的n帧作为解析范围的彩色图像。并且,输出功能114d使显示器140显示彩色图像I231。另外,图11是表示有关第2实施方式的彩色图像的生成处理的一例的图。

同样,计算功能114c关于B模式图像I141~B模式图像I14n,分别对解析ROI内的各位置计算第1类似度。此外,计算功能114c对解析ROI内的各位置生成表示第1类似度的帧方向的变化的相关曲线。接着,计算功能114c对解析ROI内的各位置计算表示相关曲线的位置间的类似度的第2类似度。接着,输出功能114d通过将与第2类似度的大小对应的颜色分配给各像素,生成彩色图像I241。彩色图像I241是将从B模式图像I141到B模式图像I14n的n帧作为解析范围的彩色图像。并且,输出功能114d代替彩色图像I231而使显示器140显示彩色图像I241。

在图11所示的情况下,由于与图9所示的情况相比,生成彩色图像的频度下降,所以作为运动图像的帧速率下降。但是,在图11所示的情况下,由于与图9所示的情况相比,进行第2类似度的计算的频度下降,所以能够减小计算负荷。输出功能114d也可以根据来自用户的指示来切换图9的显示模式及图11的显示模式。

此外,在上述的实施方式中,对与信号的收集并行地进行彩色图像的显示的情况进行了说明。即,在上述的实施方式中,对实时的处理进行了说明。但是,实施方式并不限定于此。

例如,收集功能114b随着时间经过地从被检体P收集信号,生成多帧的超声波图像,向存储器113或外部的图像保管装置等保存。然后,计算功能114c例如根据来自用户的要求,将保存的超声波图像读出,进行第1类似度及第2类似度的计算。并且,输出功能114d生成表示第2类似度的分布的彩色图像,使显示器140显示。

或者,输出功能114d生成表示第2类似度的分布的彩色图像,向存储器113或外部的图像保管装置等保存。然后,输出功能114d例如根据来自用户的请求而将保存的彩色图像读出,使显示器140显示。

此外,在上述的实施方式中,对使显示器140显示输出功能114d所生成的彩色图像的情况进行了说明。但是,实施方式并不限定于此。例如,输出功能114d也可以将所生成的彩色图像对外部装置发送。在此情况下,用户例如能够在外部装置所具备的显示器上参照彩色图像。

此外,在上述的实施方式中,作为输出第2类似度的处理的一例,说明了生成并输出对第2类似度的分布进行表示的彩色图像的情况。但是,实施方式并不限定于此。例如,输出功能114d也可以将计算出的第2类似度作为曲线图、表或文本输出。若举一例,则输出功能114d也可以生成将解析ROI内的位置坐标与第2类似度建立了对应的曲线图并使显示器140显示。

此外,在上述的实施方式中,作为第1类似度对式(1)的相关系数进行了说明。但是,实施方式并不限定于此。例如,计算功能114c作为第1类似度也可以计算SAD(Sum ofAbsolute Difference)及SSD(Sum of Squared Difference)。

如果对第1类似度的计算处理举另一例,则计算功能114c首先对多帧的B模式图像以预先设定的帧间隔进行图像间的差分处理,生成多帧的差分图像。这里,在B模式图像中,除了来源于血管瘤的颤动的成分以外,还有混杂有背景成分的情况。所述的背景成分,例如是来源于肝脏组织的颤动、起因于用户的手操作的颤动、起因于装置性能的颤动、斑点的颤动等来源于各种各样的因素的颤动。计算功能114c通过进行图像间的差分处理,能够将该背景成分除去。

接着,计算功能114c对于多个差分图像分别取各像素的像素值的绝对值。即,包含在差分图像中的各像素的差分值包含负值,但计算功能114c将它们变换为正值。接着,计算功能114c对于多个差分图像分别计算将各像素的绝对值与周边像素的绝对值累计而成的累计值。例如,计算功能114c使用内核(小区域),对各像素的绝对值与周边像素的绝对值进行累计。此外,计算功能114c对于多个B模式图像分别计算各像素的像素值和周边像素的像素值的平均值。例如,计算功能114c使用内核来计算各像素的像素值和周边像素的像素值的平均值。

接着,计算功能114c计算将累计值用平均值除而得到的除法值。这里,计算功能114c对于解析ROI内的各位置,能够按照每个帧计算除法值。接着,计算功能114c通过将各位置的除法值在帧方向上累计,计算指标值。例如,在对N帧的除法值进行累计的情况下,计算功能114c能够按照每个帧且按照每个位置计算基于过去N帧的信号的指标值。起因于颤动的信号在帧间越大地变动,该指标值为越大的值。即,该指标值是表示信号的帧间的类似度的第1类似度的一例。

此外,在上述的实施方式中,对作为第2类似度而计算出与不同位置的相关曲线之间的类似度的情况进行了说明。但是,实施方式并不限定于此。例如,计算功能114c也可以生成对于解析ROI内的各位置而言将第1类似度与帧编号建立对应而绘制的散布图或折线图,并计算与不同位置的散布图或折线图之间的类似度作为第2类似度。此外,例如计算功能114c也可以对于解析ROI内的各位置而言计算表示第1类似度的随着时间经过的变化的统计值,并计算与不同位置的统计值之间的类似度作为第2类似度。

此外,收集功能114b、计算功能114c及输出功能114d可以还进行在上述的实施方式中省略了说明的各种处理。例如,计算功能114c可以在第1类似度的计算之前,对B模式图像施以各种图像处理。若举一例,则计算功能114c对于多帧的B模式图像,应用向帧方向的低通滤波器及向空间方向的中值滤波器等。由此,计算功能114c能够减少尖峰噪声或斑点噪声等的各种噪声,精度更好地计算第1类似度及基于第1类似度的第2类似度。

此外,在上述的实施方式中,对评价血管瘤的颤动的情况进行了说明。但是实施方式并不限定于此。即,并不限于血管瘤,只要是呈现颤动的组织的变化,就同样能够应用。

此外,在上述的实施方式中,假设生成B模式图像、并基于B模式图像进行第1类似度及第2类似度的计算而进行了说明。但是实施方式并不限定于此。例如,计算功能114c也可以基于彩色多普勒图像、弹性成像、剪切波弹性成像(Shear Wave Elastography:SWE)、衰减成像图像等的其他的超声波图像来进行第1类似度及第2类似度的计算。

此外,在上述的实施方式中,假设基于超声波图像进行第1类似度及第2类似度的计算而进行了说明。但是实施方式并不限定于此。例如,计算功能114c也可以基于B模式数据进行第1类似度及第2类似度的计算。即,计算功能114c既可以基于图像进行第1类似度及第2类似度的计算处理,也可以基于图像生成处理的前阶段的数据进行第1类似度及第2类似度的计算处理。

此外,在上述的实施方式中,对以由超声波诊断装置100收集到的信号为对象的处理进行了说明。但是实施方式并不限定于此。例如,对于由光超声波诊断装置(光声成像装置)、X线诊断装置、X线CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic ResonanceImaging)装置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)装置、PET(Positron Emission computed Tomography)装置等的其他种类的医用图像诊断装置收集到的信号也同样能够适用。

此外,在上述的实施方式中,假设超声波诊断装置100所具备的处理电路114执行计算功能114c及输出功能114d而进行了说明。即,在上述的实施方式中,假设对来自被检体P的信号收集进行执行的医用图像诊断装置执行计算功能114c及输出功能114d而进行了说明。但是实施方式并不限定于此,也可以是与医用图像诊断装置不同的装置执行相当于计算功能114c及输出功能114d的功能的情况。以下,使用图12对这一点进行说明。图12是表示有关第2实施方式的医用图像处理系统1的结构的一例的框图。

图12所示的医用图像处理系统1包括医用图像诊断装置10、图像保管装置20及医用图像处理装置30。例如,医用图像诊断装置10、图像保管装置20及医用图像处理装置30经由网络NW被相互连接。另外,只要能够经由网络NW连接,则设置医用图像诊断装置10、图像保管装置20及医用图像处理装置30的场所是任意的。例如,医用图像诊断装置10、图像保管装置20及医用图像处理装置30也可以设置在相互不同的施设内。即,网络NW既可以由在施设内封闭的本地网络构成,也可以是经由因特网的网络。

医用图像诊断装置10是执行来自被检体P的信号收集的装置。例如,医用图像诊断装置10是图1的超声波诊断装置100。或者,医用图像诊断装置10也可以是光超声波诊断装置、X线诊断装置、X线CT装置、MRI装置、SPECT装置、PET装置等。

医用图像诊断装置10将从被检体P收集到的信号经由网络NW向图像保管装置20或医用图像处理装置30发送。这里,医用图像诊断装置10既可以生成图像并发送,也可以发送图像生成处理的前阶段的数据。例如,医用图像诊断装置10既可以发送B模式图像,也可以发送B模式数据。

图像保管装置20保管由医用图像诊断装置10收集到的各种数据。另外,图像保管装置20既可以保管B模式图像等的图像,也可以保管B模式数据等的图像生成处理的前阶段的数据。例如,图像保管装置20是PACS(Picture Archiving and Communication System)的服务器。

医用图像处理装置30是执行相当于计算功能114c及输出功能114d的功能的装置。例如,医用图像处理装置30如图12所示,具备输入接口31、显示器32、存储器33及处理电路34。这里,关于输入接口31、显示器32、存储器33,可以与图1的输入接口130、显示器140、存储器113同样地构成。

处理电路34通过执行控制功能34a、计算功能34b及输出功能34c,对医用图像处理装置30整体的动作进行控制。这里,计算功能34b是计算部的一例。此外,输出功能34c是输出部的一例。

例如,处理电路34将与控制功能34a对应的程序从存储器33读出并执行,从而基于经由输入接口31从用户受理的各种输入操作,对计算功能34b、输出功能34c等的各种功能进行控制。

此外,例如处理电路34通过将与计算功能34b对应的程序从存储器33读出并执行,执行与图1的计算功能114c同样的功能。具体而言,计算功能34b首先从被检体P取得随着时间经过而收集到的信号。例如,计算功能34b经由网络NW取得由医用图像诊断装置10收集并在图像保管装置20中保管的信号。或者,计算功能34b也可以不经由图像保管装置20而从医用图像诊断装置10直接取得信号。并且,计算功能34b计算表示从被检体P随着时间经过而收集到的信号的帧间的类似度的第1类似度,并计算表示第1类似度的随着时间经过的变化的位置间的类似度的第2类似度。

此外,例如处理电路34通过将与输出功能34c对应的程序从存储器33读出并执行,执行与图1的输出功能114d同样的功能。即,输出功能34c输出由计算功能34b计算出的第2类似度。若举一例,则输出功能34c生成表示第2类似度的分布的图像,使显示器32显示。若举另一例,则输出功能34c生成表示第2类似度的分布的图像,向外部装置发送。

在图1所示的医用图像处理装置30中,将各处理功能以能够由计算机执行的程序的形态向存储器33存储。处理电路34是通过从存储器33将程序读出并执行来实现与各程序对应的功能的处理器。换言之,将程序读出的状态的处理电路34具有与所读出的程序对应的功能。

另外,在图12中假设由单一的处理电路34实现控制功能34a、计算功能34b及输出功能34c而进行了说明,但也可以将多个独立的处理器组合而构成处理电路34,通过各处理器执行程序来实现功能。此外,也可以将处理电路34具有的各处理功能适当地分散或合并到单一或多个处理电路中。

此外,处理电路34也可以利用经由网络NW连接的外部装置的处理器而实现功能。例如,处理电路34通过从存储器33将与各功能对应的程序读出并执行,并且利用经由网络NW连接于医用图像处理装置30的服务器群(云)作为计算资源,实现图12所示的各功能。

在上述说明中使用的“处理器”这一词语,例如是指CPU、GPU(GraphicsProcessing Unit)、面向特定用途的集成电路(Application Specific IntegratedCircuit:ASIC)、可编程逻辑器件(例如,单纯可编程逻辑器件(Simple ProgrammableLogic Device:SPLD)、复合可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device:CPLD)及现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array:FPGA))等的电路。在处理器例如是CPU的情况下,处理器通过将保存在存储电路中的程序读出并执行来实现功能。另一方面,在处理器例如是ASIC的情况下,代替在存储电路中保存程序,而将该功能作为逻辑电路直接组合到处理器的电路内。另外,实施方式的各处理器并不限于每个处理器被构成为单一的电路的情况,也可以将多个独立的电路组合而构成1个处理器,实现其功能。进而,也可以将各图中的多个构成要素向1个处理器合并而实现其功能。

此外,在图1中假设单一的存储器113存储与处理电路114的各处理功能对应的程序而进行了说明。此外,在图12中,假设单一的存储器33存储与处理电路34的各处理功能对应的程序而进行了说明。但是,实施方式并不限定于此。例如,也可以做成将多个存储器113分散而配置、由处理电路114从单独的存储器113将对应的程序读出的结构。同样,也可以做成将多个存储器33分散而配置、由处理电路34从单独的存储器33将对应的程序读出的结构。此外,也可以代替在存储器中保存程序,而构成为,将程序直接组装到处理器的电路内。在此情况下,处理器通过将组装到电路内的程序读出并执行,来实现功能。

上述的有关实施方式的各装置的各构成要素是功能概念性的,并不需要一定在物理上如图示那样构成。即,各装置的分散/合并的具体的形态并不限于图示,可以将其全部或一部分根据各种负荷及使用状况等,以任意的单位在功能上或物理上分散/合并而构成。进而,由各装置进行的各处理功能其全部或任意的一部分可以通过CPU及该CPU所解析执行的程序实现,或者作为基于布线逻辑的硬件实现。

此外,在上述的实施方式中说明的医用图像处理方法可以通过由个人计算机或工作站等的计算机执行预先准备的医用图像处理程序来实现。该医用图像处理程序可以经由因特网等的网络分发。此外,也可以将该医用图像处理程序记录到硬盘、软盘(FD)、CD-ROM、MO、DVD等的能够由计算机读取的非暂时性的记录介质中,通过由计算机从记录介质读出来执行。

根据以上说明的至少1个实施方式,能够使颤动评价的精度提高。

说明了几个实施方式,但这些实施方式是作为例子提示的,不是要限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的形态实施,在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更、实施方式彼此的组合。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中,并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

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