專利名稱：生物體組織動狀態(tài)跟蹤方法、使用該方法的圖像診斷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于超聲波診斷圖像、磁共振圖像和X線CT圖像的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法、使用該跟蹤方法的圖像診斷裝置以及程序的技術。
背景技術：
超聲波診斷裝置、磁共振成像(MRI)裝置、和X線CT裝置等的圖像診斷裝置，是將任意的被檢體的檢查部位的斷層像等顯示在監(jiān)視器上供診斷使用的裝置。例如，在心臟及血管等的循環(huán)器系統(tǒng)和其它有動狀態(tài)的臟器的情況下，對構成它們的生物體組織(以下總稱為組織)的動狀態(tài)、通過斷層像進行觀察并診斷這些臟器等功能。
尤其是如果能夠定量地評價心臟等功能，可以期待進一步提高診斷的精度，例如，以往從由超聲波診斷裝置得到的圖像提取心壁的輪廓，基于該心壁輪廓并由心室等的面積、體積、及它們的變化率等評價心功能(心臟泵的功能)，或評價局部的壁運動來進行診斷。另外，提出了基于多普勒信號等的測量信號測量組織的變位，例如，拍攝局部的收縮或張弛的分布，并基于此正確地決定心室的運動活躍的地方，或者測量收縮期的心臟壁的厚度等，進行定量測定的方法(特表2001-518342號公報)。進而，提出了提取時時刻刻變化的心房及心室的輪廓，將該輪廓疊加在圖像上顯示，同時，基于此求出心室等的容量的技術(美國專利第5322067號公報)。
然而，上述的以往技術都停留在用于評價心臟的整體的功能的方法上，而沒有考慮到測量作為心肌等各組織的動狀態(tài)的組織動態(tài)。特別是通過圖像處理提取心壁的輪廓、基于該輪廓測量心壁的厚度等以往技術，并沒有達到可得到充分的精度的水準。另外，由于心肌的動狀態(tài)，心肌和關心區(qū)域的相對位置會有變化，心肌的全部或一部分會脫離到關心區(qū)域以外。其結果，有損在關心區(qū)域測量的輝度、輝度平均、輝度變化的評價指標的可靠性，有不能成為有效的評價指標的問題。
在這里，本發(fā)明的目的在于在動圖像上顯示組織的動狀態(tài)及其軌跡、定量地測量組織動態(tài)。
一般地，例如，如果由于血栓等而對心肌不通血液，則被認為有降低心肌動狀態(tài)等因果關系。從而，如果能夠定量地測量構成心室的心肌的動狀態(tài)及厚度的變化等、心臟的各組織的動態(tài)，則能夠提供在決定治療方法等時的有效的診斷信息。例如進行了這樣的研究，如果知道缺血的程度，作為特別指定冠動脈再生手術等心臟的治療方法選擇和治療部位的指標是有效的。另外，如果能夠定量地測量瓣環(huán)部的動態(tài)，則在高血壓性心肥大等的心臟疾患中，對評價心功能整體有益。要定量地進行測量的這樣的組織動態(tài)的對象，不限于心臟，也需要針對于血管?？傊?，如果能夠定量地測量頸動脈等的大血管壁的脈波，則能有效地診斷動脈硬化。

發(fā)明內容
為了達到上述目的，本發(fā)明的圖像診斷裝置，具有拍攝被檢體的斷層像的拍攝裝置，和記憶由多個影幅幀的上述斷層像構成的動圖像的記憶部，和顯示上述動圖像的顯示部；設有通過標識來指定上述斷層像所需要的部位的操作部，和根據上述所需要的部位的圖像信息、在上述動圖像的上述所需要的部位跟蹤上述標識的跟蹤裝置。
上述操作部具有輸入指令的裝置，該輸入指令的裝置，可輸入將存放在上述記憶部中的上述動圖像的一影幅幀圖像顯示在上述顯示部的指令，和在根據該指令所顯示的上述一影幅幀圖像中、在要跟蹤的動狀態(tài)的生物體組織的指定部位重合顯示上述標識的指令。
上述跟蹤裝置，具有切出圖像設定裝置、切出圖像跟蹤裝置、移動量運算裝置以及移動跟蹤裝置；其中，所述切出圖像設定裝置，設定包含上述指定部位的尺寸的切出圖像，該指定部位，對應于顯示在上述顯示部的上述一影幅幀圖像的上述標識位置；所述切出圖像跟蹤裝置，從上述記憶部讀出上述動圖像的另外的影幅幀圖像，并提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像；所述移動量運算裝置，求出該一致度最高的局部圖像和上述切出圖像的坐標差；所述移動跟蹤裝置，基于該坐標差求出上述指定部位的移動目標處坐標。
上述切出圖像跟蹤裝置，進行上述切出圖像和上述局部圖像的圖像數據的相關處理，并提取圖像的相關最高的局部圖像。
被記憶在上述記憶部中的上述動圖像，由超聲波攝影法拍攝，并且在上述記憶部中記憶對應于上述動圖像的RF信號，上述移動跟蹤裝置，基于上述坐標差求出上述指定部位的移動目標處坐標，提取對應于該移動目標處坐標的周邊的多個上述RF信號，取該提取的多個RF信號的相互相關，根據該相互相關的最大值的位置，修正上述移動目標處坐標。
另外，生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，包括以下步驟顯示由拍攝被檢體的斷層像而構成的動圖像的一影幅幀圖像的第1步驟，和輸入在該所顯示的上述一影幅幀圖像中、在要跟蹤動狀態(tài)的生物體組織的指定部位重合顯示標識的指令并設定上述指定部位的第2步驟，和將包含上述指定部位的尺寸的切出圖像設定在上述一影幅幀圖像中的第3步驟，和檢索上述動圖像的另外的影幅幀圖像并提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像的第4步驟，和基于該一致度最高的局部圖像與上述切出圖像的坐標差、求出上述指定部位的移動目標處坐標的第5步驟。


圖1是表示本發(fā)明的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法的一實施例的處理順序圖。
圖2是應用圖1的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法構成的圖像診斷裝置的方塊構成圖。
圖3是使本發(fā)明的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤適用于心臟的斷層像而進行說明的圖。
圖4是說明本發(fā)明的區(qū)塊比對法的一實施例的圖，(a)是表示切出圖像的一例，(b)是表示檢索區(qū)域的一例的圖。
圖5是關于根據本法明的跟蹤方法測量的生物體組織的動狀態(tài)的測量信息的顯示圖像的例子。
圖6是夾住心壁而設定的二個指定點的距離、測量該距離的變化制成曲線圖表示的例子。
圖7是在心壁部設定多個指定點、將跟蹤這些動狀態(tài)而得到的各種移動信息制成圖像進行顯示的例子。
圖8是跨整個心肌內部設定多個指定點、基于這些指定點的動狀態(tài)進行測量的種種信息的表示例子。
圖9是沿心肌內壁設定多個指定點、其動狀態(tài)的信息的顯示圖像例。
圖10是對圖1的處理順序進行變形的本發(fā)明的實施例2的跟蹤處理順序的圖。
圖11是使用具體例子說明根據圖像相關法進行圖像跟蹤處理的圖。
圖12是將本發(fā)明適用于超聲波診斷裝置的一實施例的圖像診斷裝置的方塊圖。
圖13是表示改善了圖10的圖像相關法的RF信號修正法的處理順序的圖。
圖14是說明RF信號修正法的圖。
圖15是應用關心區(qū)域的跟蹤控制方法形成的圖像診斷裝置的方塊構成圖。
圖16是將本發(fā)明的關心區(qū)域的跟蹤適用于心臟的斷層像而進行說明用的圖。
圖17是根據本發(fā)明的跟蹤控制方法來表示關心區(qū)域的顯示狀態(tài)和被測量的測量信息的顯示圖像的例。
圖18是根據本發(fā)明的跟蹤控制方法來表示關心區(qū)域的顯示狀態(tài)和被測量的測量信息的顯示圖像的例。
圖19是表示關心區(qū)域的顯示狀態(tài)的例。
具體實施例方式
(實施例1)對于應用本發(fā)明的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法的一實施例的圖像診斷裝置，使用圖1～圖4進行說明。圖1表示本發(fā)明的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法的順序，圖2是應用圖1的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法構成的圖像診斷裝置的方塊構成圖。如圖2所示，圖像診斷裝置包括下述部分存放拍攝被檢體的斷層像的動圖像的圖像記憶部1，和可顯示動圖像的顯示部2，和輸入指令的操作臺3，和跟蹤顯示在顯示部2上的動圖像的生物體組織的動狀態(tài)的自動跟蹤部4，和基于自動跟蹤部4的跟蹤結果計算各種測量信息的動態(tài)信息計算部5，和連接上述各部的信號傳輸路6。在圖像記憶部1中，由以虛線表示的診斷圖像拍攝裝置7拍攝被檢體的斷層像而構成的動圖像，通過在線(online)或離線(offline)進行存儲。作為診斷圖像拍攝裝置7，可以應用超聲波診斷裝置、磁共振成像(MRI)裝置和X線CT裝置等診斷裝置。
操作臺3，可輸入將被存放在圖像記憶部1中的動圖像的一影幅幀圖像顯示于顯示部2的指令。另外，還可在根據該指令而顯示的一影幅幀圖像中、在要跟蹤動狀態(tài)的生物體組織的指定部位輸入重合表示標記的指令。
自動跟蹤部4，具有控制圖像診斷裝置整體的控制裝置8、切出圖像設定裝置9、切出圖像跟蹤裝置10、移動量運算裝置11以及移動跟蹤裝置12；其中，切出圖像設定裝置9，設定所切出的圖像，該圖像具有包含與顯示在顯示部2上的一影幅幀圖像的上述標記位置相對應的指定部位的尺寸；切出圖像跟蹤裝置10，從圖像記憶部1讀出動圖像的另外的影幅幀圖像，并提取與切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像；移動量運算裝置11，求出一致度最高的局部圖像和切出圖像的坐標差；移動跟蹤裝置12，基于該坐標差求出指定部位的移動目標處的坐標。另外，動態(tài)信息計算部5具有基于由自動跟蹤部4求出的指定部位的移動目標處的坐標、定量地求出有關指定部位的移動量、移動速度、移動方向等動狀態(tài)的物理量的測量信息，同時，將這些測量信息的變化、用曲線圖顯示在顯示部2上的功能。
下面，對本實施例的圖像診斷裝置的詳細的功能構成，根據圖1所示的處理順序與動狀態(tài)一起進行說明。首先，生物體組織的動狀態(tài)跟蹤動作，通過從操作臺3輸入選擇組織的動狀態(tài)跟蹤方式的指令開始(S1)。自動跟蹤部4的控制裝置8，從圖像記憶部1讀出動圖像的最初的影幅幀ft(t＝0)并顯示在顯示部2上(S2)。例如，作為最初的影幅幀圖像f0，是表示在圖3中的心臟的心室21的斷層像。在圖3中，作為操作者要跟蹤動狀態(tài)的生物體組織的指定部位，在要選擇了心肌22的特定的部位的時候，操作者操作操作部3的鼠標等，與影幅幀圖像f0重合并顯示作為標記的指定點23。而且，移動操作該指定點23并重合顯示在所希望的指定部位，輸入設定指定部位。另外，在圖3中，符號24是左房室瓣。
當輸入設定指定點23時，控制裝置8取入影幅幀圖像f0上的指定點23的坐標，送到切出圖像設定裝置9中(S3)。切出圖像設定裝置9，如圖4(a)所示，以指定點23的圖像為中心，將縱橫2(A+1)像素(其中A為自然數)的尺寸的矩形區(qū)域設定為切出圖像25(S4)。在這里，切出圖像25的尺寸，被設定在包含與指定點23的生物體組織不同的生物體組織的大小的區(qū)域是理想的。例如，如圖3所示，設定在超過心肌22的境界的大小的區(qū)域內。這是由于當切出圖像25的尺寸過小時，多出現一致的局部圖像，會產生不能特定真正的移動目標處的情況，而相反過大時會產生從影幅幀圖像f0的圖像區(qū)域漏出而不能測量的情況。
切出圖像跟蹤裝置10，從圖像記憶部1讀出動圖像的下一個影幅幀圖像f1，提取與切出圖像23圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像(S5)。該提取處理，使用被稱為區(qū)塊比對法的圖像相關法。在對影幅幀圖像f1的全區(qū)域進行該提取處理時，需要太多處理時間。在這里，為了縮短提取處理時間，在本實施例中，對比影幅幀圖像f1更小的、圖4(b)所示的檢索區(qū)域26進行提取處理。即，將檢索區(qū)域26設為對于切出圖像25在上下左右附加一定的寬度的像素數B的矩形區(qū)域。該像素數B比有關指定部位的組織的移動量大，例如設定為3～10像素。這是由于心臟等循環(huán)器系統(tǒng)的動狀態(tài)范圍，在通常的視野中被限制在窄的區(qū)域內。這樣，依次錯開檢索區(qū)域26內的相同尺寸的局部圖像27，求出與切出圖像25的圖像的一致度。
接著，在檢索了的多個局部圖像27內提取圖像的一致度最高的局部圖像27max，將局部圖像27max作為切出圖像25的移動目標處，求出局部圖像27max的坐標(S6)。這些圖像的坐標，用中心像素的坐標或矩形區(qū)域的任意的角坐標來代表。并且，求出局部圖像27max和切出圖像25的坐標差，基于此在求出指定點23的移動目標處坐標并進行記憶，同時，重合顯示在顯示部2的影幅幀圖像f1上(S7)。另外，將局部圖像27max和切出圖像25中的指定點23的相對位置作為不變化的位置進行處理。
動態(tài)信息計算部5，基于由S7求出的指定點23的移動目標處坐標，計算有關指定點23的動狀態(tài)，即，計算有關指定部位的組織的動狀態(tài)的各種測量信息(S8)。即，基于移動前后的指定部位的坐標，能夠定量地測量移動方向和移動量。另外，能夠定量地求出有關指定部位的移動量、移動速度、移動方向等的動狀態(tài)的作為物理量的測量信息。
基于這樣求出的測量信息，進一步動態(tài)信息計算部5將有關指定點23的移動的各種測量信息及其變化用曲線圖顯示在顯示部(S9)。由此，觀察者能夠容易觀察指定部位的動狀態(tài)。
接著，進入步驟S10，對動圖像的全部的影幅幀圖像判斷是否指定點23的跟蹤已結束，如果有未處理的影幅幀圖像，則返回到步驟S5并重復S5～S10的處理。在對全部的影幅幀圖像指定點23的跟蹤已結束的時候，結束跟蹤處理動狀態(tài)。
如上所述，根據本實施例，通過應用圖像相關法，能夠依次求出指定點23的移動目標處的坐標，能夠定量地且高精度簡單地測量指定部位的動狀態(tài)，所以能夠可靠地提供診斷的信息。
在這里，使用上述實施例，對測量生物體組織的指定部位的動狀態(tài)的具體例使用圖5～圖9進行說明。圖5是將有關圖3所示的指定點23的動狀態(tài)的測量信息顯示在顯示部2的圖像的例，其圖(a)是能夠把握指定點23的移動狀態(tài)地、用虛線將指定點23的移動軌跡重合在動圖像上顯示的例。根據該顯示例，能夠視覺地觀察該指定點23在1個心博中動狀態(tài)的軌跡、移動區(qū)域。其圖(b)、(c)分別表示指定點23的移動量的時間變化和移動速度。根據該顯示例，能夠視覺地觀察該指定點23在1個心博中動狀態(tài)的移動量和移動速度，在1個心博中能夠識別擴張部和收縮部的變化。另外，其圖(d)(c)是將指定點23的移動軌跡重合在動圖像上來顯示的另外的一例，圖(d)表示其附近的數影幅幀圖像部分的軌跡，通過進行過去的動狀態(tài)和現在的動狀態(tài)的比較，能夠觀察在多個心博中進行怎樣的動狀態(tài)。其圖(e)是用直線連接從過去的跟蹤開始點到現在的指定點，用實線表示移動軌跡，能夠觀察多個心博量的移動量。另外根據用途組合表示其圖，通過以不同的變化識別心肌的各點的動狀態(tài)，能夠對應所希望的檢查。
另外，圖6是夾住心肌22的心壁設定2個指定點23，測量2個指定點23間的距離和其距離的變化，將它們做成曲線圖顯示在顯示部2上的例子。由此，能夠定量地把握心肌的厚度和厚度的變化。另外，也能夠計算表示心肌的厚度變化率。該變化率對相對于變化前的心肌的厚度的變化前后的心肌厚度的變化量，能夠用百分率表示。在這樣的情況下，通過將這些有關心臟的測量值的曲線圖、ECG波形、心音波形等信息在顯示部2與時間軸相關聯(lián)地進行顯示，能夠更加提高診斷的精度。即，由于能夠定量地跟蹤心肌動態(tài)的跟蹤和心肌厚的變化，所以在缺血性心疾患中可以特別指定缺血部位。另外，由于能夠使心肌動態(tài)定量化，所以可知缺血的程度，能夠選擇冠狀動脈再生手術等的治療方法和指定治療部位特定的指標。進而，如果在瓣環(huán)部24設定指定點23，跟蹤其動狀態(tài)，則在高血壓性心肥大等的心疾患中，能夠對評價心功能整體有用。
圖7是，在心肌22的壁部設定多個(圖示例中9個)指定點23a～23i，跟蹤它們的動狀態(tài)，基于該移動信息進行其圖(a)～(f)的顯示的例子。其圖(a)是求出各指定點23a～23i的移動方向，以心壁的移動方向的基準點為重心，變化向該重心的方向和其相反方向的顏色，圖像顯示其時間變化的例子。例如，令向重心的方向為紅色，令其相反方向為藍色來進行圖像顯示。這時，根據移動速度也可以施加輝度調制，根據此顯示例，能夠通過圖像的顏色顯示并把握心肌的動狀態(tài)。其圖(b)是根據各指定點23a～23i的移動量，改變連接這些點的線的粗細來顯示的例子。較粗地表示各指定點間的距離變短的部分，較細地表示距離變長的部分。例如，根據最初的長度和現在的長度將變形量數值化，根據該數值決定線的粗細。根據該表示例，通過連接各指定點的線的粗細能夠把握心肌的動狀態(tài)。其圖(c)是表示從數影幅幀圖像前的各指定點23a～23i的移動軌跡的例子，在數影幅幀間，矢量表示指定點動方向和移動量。根據該顯示例，能夠把握數影幅幀部分的移動了的指定點的動狀態(tài)。其圖(d)是用線連接各指定點23a～23i、同時表示這些點的移動量的例子。通過由該顯示例表示全體像，能夠3維地把握哪個部位移動了多少、伸縮移動變化的程度。其圖(e)是表示如圖(c)所示由各指定點23a～23i包圍的各個4邊形的面積的變化的例子，并且圖(f)是將其總計面積的時間變化做成曲線圖顯示的例子。通過由該顯示例表示4邊的面積的變化，這樣，能夠把握心肌的擴張或伸縮。另外，根據用途組合顯示其圖，通過由種種變化可識別心肌的各區(qū)域的動狀態(tài)，能夠對應所希望的檢查。
圖8是跨心肌22的內部的整體設定多個指定點23的例子，其圖(a)是使心肌22的厚度方向的總變位曲線圖化的圖。另外作為厚度方向是指心肌動狀態(tài)的伸縮方向。將多個指定點23設定在心肌整體的內部，通過曲線圖表示其總變位，能夠整體地把握心肌為怎樣的動狀態(tài)。其圖(b)是曲線圖化心肌的長度方向的總變位的圖。通過對長度方向總變位實行曲線圖化，特別是在即使看圖像也難于視覺地判斷心肌收縮呢還是伸長的時候，從該曲線圖能夠把握伸縮狀況。其圖(c)是以在心肌22的長度方向收縮為正、以在厚度方向膨脹的方向為正的曲線圖化地表示總變位的例子。該例是其圖(b)的變形例，可得到與其同樣的效果。其圖(d)是對由多個指定點23包圍的區(qū)域的總面積變化實行曲線圖化的例子。通過該表示例，能夠把握整體區(qū)域的面積變化。另外，根據用途組合顯示其圖，通過由種種的變化來識別心肌的整體的動狀態(tài)，能夠對應所希望的檢查。
圖9是沿心肌22的內壁設定多個指定點23的顯示例，是對其圖(a)的各指定點23，將向被各指定點包圍的區(qū)域(心室內)的重心方向、例如用「紅」來表示，對離開的方向例如用「蘭」來表示，通過其移動速度進行輝度調制顯示的例子。另外，其圖(b)是對由指定點23包圍的區(qū)域的面積的時間變化實行曲線圖化的圖。由此，能夠定量并且高精度地測量心室的容積變化等動態(tài)信息(動狀態(tài)的信息)。
(實施例2)圖1的實施例，是說明每當對1個影幅幀圖像的指定點的跟蹤結束時(S7)，在基于該指定點的移動計算有關組織的動狀態(tài)的各種信息的同時(S8)將這些信息顯示在顯示部上(S9)的例子。但本發(fā)明不限于此，如圖10所示，將圖1的步驟S10配置在步驟S7之后，也可以在對所有的影幅幀圖像的指定點的跟蹤結束后執(zhí)行步驟S8、S9的處理。
在這里，對用圖像相關法實行的圖像跟蹤處理的具體例使用圖11進行說明。在圖示例中，為了簡化說明，將切出圖像25的尺寸作為矩形的9像素區(qū)域進行說明，對檢索區(qū)域26也作為矩形的25像素區(qū)域進行說明。即，其圖(a)所示的切出圖像25是以指定點23的像素為中心設定為A＝1像素的例子，其圖(b)所示的檢索區(qū)域26是設定為B＝1像素的例子。由此，如其圖(b)所示，對9個局部區(qū)域27求出相關值，相關最大的位置相當于移動目標處坐標。
(實施例3)本實施例能夠適用于由超聲波拍攝法拍攝而得到的動圖像進行生物體組織的跟蹤處理。特別是，記憶對應動圖像的RF信號，對用圖像相關法求出的圖像的一致度最高的局部圖像的位置，通過使用RF信號來進行修正，使跟蹤生物體組織的動狀態(tài)而得到的測量值的變化圓滑。
在圖12中，特別表示了將診斷圖像拍攝裝置7作為超聲波診斷裝置17的情況。作為超聲波診斷裝置17，是向被檢體內發(fā)送超聲波，接收由被檢體內的組織反射的超聲波信號并處理接收信號，通過顯示基于該接收信號的被檢體內的超聲波圖像來進行被檢體的疾患等診斷的裝置。從該超聲波診斷裝置17給出的動圖像和用于動圖像的再構成的RF信號(接收處理超聲波回波信號的信號)，分別通過在線或記錄媒介被儲存在圖像記憶部1和RF信號記憶部18中。RF信號記憶部18，通過信號傳輸路6連接到自動跟蹤部4。另外，在自動跟蹤部4，設置有移動量修正部13，該移動量修正部13，用于通過檢測RF信號的相位和振幅并進行適當的控制來修正相位、消除超聲波回波信號特有的畫面上具有的不光滑的雜波、以進行正確的跟蹤。
在圖13表示本實施例的主要部分的處理順序。本實施例的跟蹤處理，基本是取入由圖10的步驟S6求出的切出圖像的移動目標處坐標，計算指定點23的移動目標處坐標(S21)。接著，從RF信號記憶部18提取切出圖像25的指定點23的坐標和一致度最高的局部圖像27max的指定點23的坐標的周邊的圖像的RF信號(S22)。即，提取移動前后的指定點23的周邊圖像的RF信號。并且，使移動前后的RF信號相互相關，求其相關值(S23)。這時，首先，僅對應由圖像相關法求出移動前后的任意的RF信號的移動量(像素數)的部分、錯開時間軸，在取兩者的相互相關關系(例如，積和運算)的同時，使移動前后的任意的RF信號錯開。并且，將所求的相互相關值為最大值的錯開量τ作為由RF信號進行的動的修正值求出(S24)。同時，對前面用圖像相關法求出指定點的移動量，加上使用RF信號求出指定點的移動量的修正值，來正指定點的移動量(S25)。
在這里，移動前后的RF信號的相互相關值的最大值，通過指定點的移動量的相關和由此修正指定點的移動量，來提高位置的測量精度，下面，對這一理由使用圖14進行說明。另外，在圖14(a)中，對移動前的指定點周邊的RF信號41和移動后的指定點周邊的RF信號42的時間軸、由基于用圖像相關法求的移動量而錯開的狀態(tài)表示。同時，例如在使RF信號41的時間軸向正負任一方向錯開、同時計算與RF信號42的相互相關時，可得到表示其圖(b)所示的最大值的相互相值43。當令該RF信號41和RF信號42的錯開相位差為τ時，該移動量τ相當于加到圖像相關法的移動量上、應該修正的移動量。由此，能夠提高圖像相關法的移動量的測量精度。
如以上說明，根據本發(fā)明的1～3的實施例可以得到下面的效果。
由于能夠定量地測量心臟的各部的動狀態(tài)，所以，例如通過定量地測量心肌動態(tài)跟蹤或心肌厚的變化，在缺血性心疾患中例如能夠特定出缺血部位。另外，由于能夠使心肌動態(tài)定量化，所以可知缺血的程度，能夠為特定出冠狀動脈再生手術等治療方法選擇和治療部位時的指標。另外，通過定量地跟蹤瓣環(huán)部的動狀態(tài)，可在高血壓性心肥大等的心疾患中，對評價心功能整體有用。
(實施例4)對應用本發(fā)明的關心區(qū)域的跟蹤控制方法的一實施例的圖像診斷裝置，使用圖15進行說明。該圖像診斷裝置如實施例1那樣，包括有存放拍攝被檢體的斷層像的動圖像的圖像記憶部1，和可顯示動圖像的顯示部2，和輸入繪出關心區(qū)域的指令的操作臺3，和對顯示在顯示部2上的動圖像的生物體組織的動狀態(tài)、跟蹤其關心區(qū)域的自動跟蹤部4，和計算由自動跟蹤部4跟蹤的關心區(qū)域的各種測量信息、例如像素的輝度、輝度平均、輝度變化的關心區(qū)域測量信息計算部15，和連接上述各部的信號傳輸路6。
自動跟蹤部4具有顯示控制裝置14，該顯示控制裝置14，將基于其基準點的移動目標處坐標求出的關心區(qū)域、重合在動圖像的另外的影幅幀圖像上進行顯示。關心區(qū)域測量信息計算部15具有下述功能在通過自動跟蹤部4移動的關心區(qū)域，基于測量信息、例如基于關心區(qū)域內的像素值，定量地求出輝度、輝度平均、輝度變化等，同時，將這些測量信息用曲線圖顯示在顯示部2上。另外，圖像記憶部1、顯示部2、操作臺3、自動跟蹤部4、信號傳輸路6等與在實施例1中說明的相同。
下面，對本實施例的圖像診斷裝置的詳細的功能構成進行說明。首先，關心區(qū)域的跟蹤控制方法，是通過從操作臺3輸入選擇組織的動狀態(tài)跟蹤方式的指令開始。自動跟蹤部4的控制裝置8，從圖像記憶部1讀出動圖像的最初的影幅幀圖像ft(f＝0)并顯示在顯示部2上。例如，作為最初的影幅幀圖像f0，是表示圖16所示的心臟的心室51的斷層像的圖像。在圖16中，作為操作者要觀察的生物體組織的關心區(qū)域53，選擇心肌52的特定的范圍。這時，操作者操作操作部3的鼠標等，輸入在影幅幀圖像f0上例如繪出圓形、矩形、橢圓形的關心區(qū)域53的指令。在基于該指令顯示的一影幅幀圖像上，重合顯示生物體組織的關心區(qū)域的標記(標識符號)。并且，確定對應于圖像上的關心區(qū)域的基準點53a。這時，作為基準點53a，手動設定或自動設定關心區(qū)域的重心、中心或標記上的至少1點或多點、或從關心區(qū)域離開規(guī)定的距離的點等。另外，在圖16中，符號54是左房室瓣。
在設定關心區(qū)域53的基準點53a時，控制裝置8取入影幅幀圖像f0上的基準點53a的坐標，并送到切出圖像設定裝置9中。
并且，如實施例1所示由圖像相關法求出基準點的移動量，在基于基準點53a的移動目標處坐標而移動的關心區(qū)域53中，對各種測量信息、例如關心區(qū)域53內的像素值的輝度、輝度平均、輝度變化，由關心區(qū)域測量信息計算部15進行計算。即，通過測量移動前后的關心區(qū)域53內的平均輝度，能夠正確且定量地測量伴隨動狀態(tài)的心肌內的血流量。另外，從診斷圖像上的關心區(qū)域內的像素值能夠定量地求出有關輝度、輝度平均、輝度變化等的物理量的測量信息。
基于這樣求出的測量信息，進一步，關心區(qū)域測量信息計算部15用曲線圖將關心區(qū)域53內的像素值的輝度、輝度平均、輝度變化等顯示在顯示部2上。由此，觀察者能夠視覺且定量地把握在關心區(qū)域53內的生物體組織、例如心肌中流動的血流量。
如上所述，根據本發(fā)明，通過應用圖像相關法，可對生物體組織的動狀態(tài)依次求出關心區(qū)域53的基準點53a的移動目標處的坐標，所以能夠跟蹤生物體的動狀態(tài)并顯示關心區(qū)域53。其結果，由于能夠避開診斷圖像上的關心區(qū)域53的標記和生物體組織的相對位置變化，由此能夠使應該測量的生物體組織可靠地定位在關心區(qū)域53的標記內，所以可提高在關心區(qū)域53中所測量的評價指標的可靠性。
在這里，使用上述實施例，對測量生物體組織的指定部位的動狀態(tài)的具體例使用圖17～圖19進行說明。圖17(a)是將圖16所示的關心區(qū)域53重合一個顯示在心肌的圖像上的圖像例，其圖(b)是對被檢體施以造影劑后，基于診斷圖像上的關心區(qū)域53內的像素值，對平均輝度差用曲線圖表示的圖像例。曲線圖的橫軸表示時間，縱軸表示平均輝度差，平均輝度差的計算方法，是使用時間輝度曲線等公知的方法。通過參照該曲線圖，能夠視覺且定量地把握關心區(qū)域53內的心肌內的血流量，可進行心肌梗塞等診斷。
另外，圖18(a)是對圖16所示的關心區(qū)域53、夾住心肌52的心壁、2重合表示的圖像例，其圖(b)是對被檢體施以造影劑后，基于關心區(qū)域53內的像素值，分別用曲線圖表示平均輝度差的圖像例。曲線圖的橫軸表示時間，縱軸表示平均輝度差，平均輝度差的計算方法，是使用時間輝度曲線等公知的方法。通過參照該曲線圖，例如通過與其它部位的血流量比較，能夠相對地把握心肌內的血流量，所以能夠可靠地把握心肌梗塞的發(fā)病處等可能性得以提高。在這時，在顯示部2與時間軸相關聯(lián)地顯示這些有關心臟的測量值的曲線圖和ECG波形、心音波形等信息是理想的。由此，在對比心功能的同時能夠把握心肌的血流量。
另外，圖19顯示關心區(qū)域的顯示例。其圖(a)是用橢圓形的框體繪出關心區(qū)域53A的顯示實施例。通過該例，跟蹤橢圓形的關心區(qū)域53B能夠識別基準點53a。其圖(b)是用圓形框體繪出關心區(qū)域53B的顯示例。通過該例，跟蹤圓形的關心區(qū)域53B能夠識別基準點53a。另外，其圖(c)是用矩形框體繪出關心區(qū)域53C的顯示例。通過該例，跟蹤矩形的關心區(qū)域53C能夠識別基準點53a。進而，其圖(d)是通過相對向的2個線體繪出關心區(qū)域53D的顯示例。通過該例，跟蹤相對的2個關心區(qū)域53D能夠識別基準點53a。這些關心區(qū)域53A～53D，分別基于從操作臺3的鼠標等給出的指令重合顯示在顯示部2上。這時，標記的顯示狀態(tài)不僅限于此的狀態(tài)，能夠設定任意的顯示狀態(tài)。
根據本發(fā)明的實施例4，由于能夠在診斷圖像上的關心區(qū)域對生物體組織高精度地跟蹤其動狀態(tài)，所以能夠避開根據生物體組織的動狀態(tài)而產生的生物體組織和關心區(qū)域的相對位置變化。即，由于能夠將伴隨動狀態(tài)的生物體組織總是位于關心區(qū)域內，所以可提高在其關心區(qū)域測量的測量信息的可靠性。
例如，在觀察心肌內的血流量的時候，在對被檢體施以造影劑后，在心肌內設定關心區(qū)域，由該關心區(qū)域的標記內的像素值、測量作為評價指標的輝度、平均輝度、輝度變化等，基于所測量的評價指標，通過把握心肌內的血流量，進行心肌梗塞等的診斷。這時，根據本發(fā)明，由于關心區(qū)域總是跟蹤心肌的動狀態(tài)而移動，所以能夠可靠地從關心區(qū)域的標記內的像素值求出作為評價指標的輝度、輝度平均、輝度變化等，能夠提高評價指標的可靠性。通過基于該評價指標定量地把握心肌的血流量，以此能夠提高正確且可靠地診斷心肌梗塞的發(fā)病處及癥狀的程度等的可能性。進而，通過對這些測量信息用線圖顯示在顯示部，能夠視覺地把握測量信息，所以可容易地進行診斷。
另外，本發(fā)明不限于測量心臟的各部位的動狀態(tài)，只要是要觀察的生物體組織的動狀態(tài)的部位，當然也可以適用于任何部位的生物體組織。例如，可適用于頸動脈等大血管壁的脈波測量。這時，通過在血管壁的長方向設定多個指定部位，通過定量地測量比較這些指定部位的移動量，可以了解動脈硬化的程度。
另外，上述的實施例，對在離線(offline)進行的例子進行了說明，但如果提高區(qū)塊比對法處理的速度，也能夠適用于在線(online)或實時的動圖像。
另外，上述的實施例以2維的斷層像為例進行了說明，但當然也能夠適用于3維斷層像。
另外，圖像相關法，只要是計算切出圖像和局部圖像對應的圖像的一致度的方法，能夠使用公知的技術。例如能夠應用按每個一般已知的切出圖像和局部圖像對應的像素求出像素值的積，以該絕對值的總和作為相關值的2維相互相關法；按每個像素從像素值減去切出圖像和局部圖像的各像素值的平均值并求其積，以該絕對值的總和作為相關值的2維正規(guī)化相互相關法；按各像素求出像素值的差的絕對值，以該絕對值的總和作為相關值的SAD法；求出按各像素的像素值的差的平方值，以其平方值的總和為相關值的SSD法等。這時，為了選出相關最大的局部圖像，也可以將在2維相互相關法和2維正規(guī)化相互相關法中使相關值最大的、另外在SAD法、SSD法中使相關值最小的局部圖像、作為圖像的一致度最高的局部圖像。對于選出作為該相關最大(相關值最大或最小)的局部圖像，圖像相關法有其特征。
如以上所述，根據本發(fā)明，使用斷層像能夠定量地測量組織的動狀態(tài)。另外，能夠定量地測量有關組織的動狀態(tài)的種種信息。進而能夠將組織的動狀態(tài)軌跡顯示在圖像上。
權利要求
1.一種圖像診斷裝置，具有拍攝被檢體的斷層像的拍攝裝置，和記憶由多個影幅幀的上述斷層像構成的動圖像的記憶部，和顯示上述動圖像的顯示部；其特征在于，設有通過標識來指定上述斷層像所需要的部位的操作部，和根據上述所需要的部位的圖像信息、在上述動圖像的上述所需要的部位跟蹤上述標識的跟蹤裝置。
2.按照權利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述操作部具有輸入指令的裝置，該輸入指令的裝置，可輸入將存放在上述記憶部中的上述動圖像的一影幅幀圖像顯示在上述顯示部的指令，和在根據該指令所顯示的上述一影幅幀圖像中、在要跟蹤的動狀態(tài)的生物體組織的指定部位重合顯示上述標識的指令。
3.按照權利要求2所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，具有切出圖像設定裝置、切出圖像跟蹤裝置、移動量運算裝置以及移動跟蹤裝置；其中，所述切出圖像設定裝置，設定包含上述指定部位的尺寸的切出圖像，該指定部位，對應于顯示在上述顯示部的上述一影幅幀圖像的上述標識位置；所述切出圖像跟蹤裝置，從上述記憶部讀出上述動圖像的另外的影幅幀圖像，并提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像；所述移動量運算裝置，求出該一致度最高的局部圖像和上述切出圖像的坐標差；所述移動跟蹤裝置，基于該坐標差求出上述指定部位的移動目標處坐標。
4.按照權利要求3所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述切出圖像跟蹤裝置，進行上述切出圖像和上述局部圖像的圖像數據的相關處理，并提取圖像的相關最高的局部圖像。
5.按照權利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于被記憶在上述記憶部中的上述動圖像，由超聲波攝影法拍攝，并且在上述記憶部中記憶對應于上述動圖像的RF信號，上述移動跟蹤裝置，基于上述坐標差求出上述指定部位的移動目標處坐標，提取對應于該移動目標處坐標的周邊的多個上述RF信號，取該提取的多個RF信號的相互相關，根據該相互相關的最大值的位置，修正上述移動目標處坐標。
6.按照權利要求3所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述切出圖像跟蹤裝置，將上述被提取的局部圖像作為上述切出圖像并對上述動圖像的另外的影幅幀圖像反復實行，依次提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像，上述移動量計算裝置和上述移動跟蹤裝置，求出被依次提取的一致度最高的局部圖像和上述切出圖像的坐標差，基于所求出的坐標差，求出上述指定部位的移動目標處坐標。
7.按照權利要求3所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述切出圖像跟蹤裝置，對于設定在比上述切出圖像設定像素數大的區(qū)域內的檢索范圍，進行提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像的檢索。
8.按照權利要求1至3中任意一項所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，記憶上述指定部位的移動目標處坐標，在上述動圖像上重合顯示上述標識的移動軌跡。
9.按照權利要求1至3中任意一項所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，記憶上述指定部位的移動目標處坐標，求出該指定部位的移動量、移動速度、移動方向的至少一個，將其變化以曲線圖顯示在上述顯示部中。
10.按照權利要求1至3中任意一項所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，記憶從上述操作部輸入設定的至少2個上述指定部位的移動目標處坐標，計算該2個指定部的距離、該距離的變化、該距離的變化速度、和該距離的變化率的至少1個，并將該曲線圖顯示在上述顯示部上。
11.按照權利要求1至3中任意一項所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，基于從上述操作部輸入設定的夾住心肌的至少2個上述指定部位，計算心肌的厚度、厚度變化、厚度變化速度、厚度變化率的至少1個，并將其曲線圖顯示在上述顯示部上。
12.按照權利要求1至3中任意一項所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，求出沿從上述操作部輸入設定的心室的內壁的多個上述指定部位的移動目標處，基于連接該多個指定部位的直線或該直線的近似曲線，求出心室的容積和該容積的變化并顯示在上述顯示部。
13.按照權利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于還具有對上述斷層像指定關心區(qū)域的操作部，和提取對應上述關心區(qū)域的至少一部分的上述斷層像的圖像部位并跟蹤該圖像部位的動狀態(tài)、將上述關心區(qū)域的顯示位置移動的跟蹤裝置。
14.按照權利要求13所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，具有在上述關心區(qū)域設定1個或多個基準點、提取對應該基準點的1個或多個圖像部位并跟蹤該圖像部位的動狀態(tài)的跟蹤裝置，和與對應上述圖像部位的上述基準點的動狀態(tài)相一致、跟蹤顯示表示在上述顯示部的上述關心區(qū)域的控制裝置。
15.按照權利要求13所述的圖像診斷裝置，其特征在于還具有測量信息計算部，該測量信息計算部，從上述移動前關心區(qū)域和上述移動后的關心區(qū)域的至少一方的區(qū)域的像素值中，測量有關上述生物體組織的信息，并將該測量信息的變化、用曲線圖顯示在上述顯示部上。
16.按照權利要求15所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述測量信息，是輝度、輝度平均和輝度變化的至少一個。
17.按照權利要求15至16中任意一項所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述測量信息計算部，記憶從上述操作部輸入設定的至少2個上述關心區(qū)域的移動目標處坐標，在該兩個關心區(qū)域中，計算輝度、輝度平均、輝度變化的至少一個，并將其曲線圖顯示在上述顯示部上。
18.一種生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟顯示由拍攝被檢體的斷層像而構成的動圖像的一影幅幀圖像的第1步驟，和輸入在該所顯示的上述一影幅幀圖像中、在要跟蹤動狀態(tài)的生物體組織的指定部位重合顯示標識的指令并設定上述指定部位的第2步驟，和將包含上述指定部位的尺寸的切出圖像設定在上述一影幅幀圖像中的第3步驟，和檢索上述動圖像的另外的影幅幀圖像并提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像的第4步驟，和基于該一致度最高的局部圖像與上述切出圖像的坐標差、求出上述指定部位的移動目標處坐標的第5步驟。
19.按照權利要求18所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于上述第4步驟，進行上述切出圖像和上述局部圖像的圖像數據的相關處理并提取圖像的相關最高的局部圖像。
20.按照權利要求18所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于通過超聲波攝影法拍攝上述動圖像，并且記憶對應于該動圖像的RF信號，上述第4步驟，基于上述一致度最高的局部圖像與上述切出圖像的坐標差，求出上述指定部位的移動目標處坐標，并提取對應于該移動目標處坐標的周邊的多個上述RF信號，取該提取的多個RF信號的相互相關關系，根據該相互相關的最大值的位置來修正上述移動目標處坐標。
21.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于將上述被提取的局部圖像作為上述切出圖像，對于上述動圖像的另外的影幅幀圖像反復實行上述第4步驟和上述第5步驟，依次求出上述指定部位的移動目標處坐標。
22.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于上述切出圖像尺寸，是包含與上述指定部位的生物體組織不同的生物體組織的大小的區(qū)域。
23.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于在上述第4步驟中，提取與上述切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像的檢索范圍，被設定在比上述切出圖像設定像素數大的區(qū)域中。
24.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于在上述指定部位的移動目標處，與上述動圖像重合顯示上述標識。
25.按照權利要求24所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于記憶上述指定部位的移動目標處坐標，與上述動圖像重合顯示上述標識的移動軌跡。
26.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于包括記憶上述指定部位的移動目標處坐標、求出該指定部位的移動量、移動速度、移動方向的至少一個的第6步驟。
27.按照權利要求26所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于對上述指定部位的移動量、移動速度、移動方向的至少一個的變化，用曲線圖表示。
28.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于在心肌的心壁上設定多個上述指定部位，求出各指定部位的移動方向，以移動方向的基準點為重心，變化向該重心的方向和與其相反方向的顏色，將其時間變化進行圖像顯示。
29.按照權利要求27所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于根據上述移動速度實施輝度調制。
30.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于還包括至少設定2個上述指定部位，記憶該2個指定部位的移動目標處坐標，計算該2個指定部位的距離、其距離的變化、其距離的變化速度、和其距離的變化率的至少1個的第6步驟。
31.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于還包括夾住心肌設定至少2個上述指定部位，計算心肌的厚度、厚度的變化、厚度變化速度、和厚度變化率的至少一個的第6步驟。
32.按照權利要求18至20中任意一項所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于將上述指定部位沿心室的內壁設置多個，基于連接該多個指定部位的直線或該直線的近似曲線，求出心室的容積和該容積的變化。
33.按照權利要求18所述的生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法，其特征在于在第2步驟中，輸入對該被顯示的上述一影幅幀圖像的生物體組織、重合顯示規(guī)定關心區(qū)域的標識的指令；在第3步驟中，對應上述關心區(qū)域確定基準點，將包含該基準點的尺寸的切出圖像設定在上述一影幅幀圖像上；在第5步驟中，基于該被記憶的上述基準點的移動目標處坐標，求出規(guī)定上述關心區(qū)域的上述標識的移動目標處坐標并重合顯示在上述動圖像的另外的影幅幀圖像上。
34.按照權利要求1所述的圖像診斷裝置，其特征在于上述跟蹤裝置，具有相關裝置，該相關裝置，在上述動圖像的一影幅幀圖像和鄰接上述一影幅幀圖像的影幅幀圖像之間，取上述圖像信息的相關關系；從該相關值得到與上述鄰接的影幅幀圖像的上述希望部位相對應的上述標識的位置信息。
全文摘要
一種生物體組織的動狀態(tài)跟蹤方法和使用該跟蹤方法的圖像診斷裝置，顯示由拍攝被檢體的斷層像而構成的動圖像的一影幅幀圖像(S2)，在被顯示的一影幅幀圖像上、在要跟蹤動狀態(tài)的生物體組織的指定部位重合顯示標識(S3)，將包含該指定部位的尺寸的切出圖像、設定在一影幅幀圖像上(S4)，同時，檢索動圖像的其它的影幅幀圖像并提取與切出圖像圖像的一致度最高的相同尺寸的局部圖像(S5、6)，基于一致度最高的局部圖像與切出圖像的坐標差，求出指定部位的移動目標處坐標(S7)，以此定量地測量組織的動狀態(tài)。
文檔編號G06T7/20GK1681439SQ0382131
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權日2002年9月12日
發(fā)明者馬場博隆, 森修 申請人:株式會社日立醫(yī)藥