图像处理设备和超声诊断设备制造技术

本发明专利技术涉及包括图像处理单元的超声图像设备和超声诊断设备。该图像处理设备包括：图像采集单元、提取单元、跟踪单元和物理参数计算单元。图像采集单元用于采集被测对象的图像数据；提取单元根据采集的图像数据来提取多个可跟踪的特征点；跟踪单元跟踪特征点的移动；以及物理参数计算单元根据从跟踪结果中得到的信息来获取位于每个兴趣区内特征点的特定物理参数。其中的特定物理参数例如为位移、变形和变形速度等。该超声图像设备和超声诊断设备可更容易精确地提取特征点，并对心脏等收缩／舒张功能进行低成本的分析。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理设备和超声诊断设备，更具体地说，涉及这样的超声诊断设备，其中对从器官图像中得到的特征点(标签)的移动进行跟踪，并根据上述对标签移动的跟踪来评估和输出与组织的各种局部功能有关的信息，从而提供有用的临床信息。关于局部心脏壁运动的定量评估已经提出了许多传统的方法。这些实例包括在第7-184877号日本待审查专利申请公开文件中披露的“MRI标记(磁标记)方法”、“利用B型图像的二维运动矢量探测”、“组织多普勒方法”等等。MRI标记(磁标记)方法专用于MRI(核磁共振成象)，其中来自电磁波的磁标记(标签)作为格栅设置在MRI图像上，并对标签中的暂时性变化进行定量评估，于是可观察器官组织的运动或变形。MRI标记方法是这样的一种方法，其中格栅点(用标签表示的磁标记)作为采样点，于是可探测运动并显示格栅变形的情景，该方法对应于物理上称作拉格朗日方法的分析方法。通过利用拉格朗日方法，暂时跟踪采样点可使心肌等的收缩和舒张作为张量特征直接计算。“利用B型图像的二维运动矢量探测”包括一些传统方法，这些方法例如根据二维互相关系数的峰值来估算运动矢量的方法、利用图像密度梯度的光流方法，作为探测在垂直于超声束方向上的运动的方法。待显示的信息包括运动矢量、轨迹、互相关值等等。组织多普勒方法为这样的方法，其中利用超声脉冲多普勒仪或彩色多普勒仪来探测组织的运动，并且基本上只探测在超声束方向上的成分。还提出一种方法，其中通过假设运动方向来得到二维运动分量。估算和显示的信息包括两个采样点之间的速度差、通过把上述差积分得到的变形等等。另一方面，不容易用传统设备探测的心肌的扭曲和变形可以用MRI标记方法来分析。然而，存在的问题是，MRI是非常昂贵的设备，同时不能实时地通过标记来进行图像采集。因此，一般地，得到的MRI图像是多个心脏搏动时间间隔的图像，同时不能对每个心脏搏动的心脏壁运动进行评估。具体地说，大家都知道对扩张性的评估需要高精度的时间分辨率，于是用MRI不容易进行充分的分析，因为MRI的时间分辨率为50ms到100ms。相反，在采用B型超声的二维运动矢量探测中，在具有如心内膜和环部等清晰轮廓的较大组织上，或者在称为“散斑图”的随机超声发散而导致的干涉图上进行跟踪时，可跟踪的特征点不容易确定。这样，在利用B型超声的二维运动矢量探测中，在心肌内暂时跟踪任意格栅点不能进行，而在MRI中的标记方法能实现上述跟踪。如果采用利用B型超声的二维运动矢量探测来跟踪，则只有可跟踪特征点的暂时变化(运动尾迹)等能显示。另外，也出现了有关跟踪算法本身的各种改进方法，如将混合处理叠加到简单的互相关计算上的方法，但是该方法的精确性很差，因此该方法在临床上几乎不能实行。在进行高精度跟踪时，必须选择适宜跟踪的特征点。另一方面，当采用组织多普勒方法时，存在的问题是，由于需要有多普勒计算的互相关计算电路使设备很昂贵。另外，由组织多普勒方法探测的位相变化(半波长内距离的变化)比局部心肌部分的运动量(大约1到10mm)小，因此，通过对探测到的瞬时相(速度)进行时间积分得到心肌部分的位移，从而得到心肌宏观移动的信息。于是，通过对速度信息积分而出现的累积误差范围就产生了与进行拉格朗日分析中产生的同样的问题，其中标记(标签)放在某个点上，并需要对该点的移动进行直接跟踪。具体地说，所提供的时间和空间分辨率是不足的，因而需要对数据进行内插处理，以便计算运动量，同时计算的精确性也影响最后测量精度。另外，根据传统的设计，在上述两种方法的任何之一中不能实现在心肌内跟踪任意位置，而必须通过手工操作来确定要跟踪的初始位置或区域，这是很麻烦的。也就是说，更把指针等放在某个点上，该点才可被跟踪。然而，当把指针放到没有结构的点上时，就不能对该点进行跟踪。于是，用户必须改变放有指针的点，而用户通过手工逐个地选择可跟踪点的程序是很麻烦的。另外，对于分析方法而言也存在角相关的问题。例如，运动是舒张还是收缩取决于与心肌相同部位纤维平行或垂直的方向，因此，分析方向不同可得到不同结果，这样就会作出错误诊断。换句话说，利用组织多普勒方法，基本上是一维分析组织，即测量在超声束方向上组织的运动速度，于是得到一维信息，因此在其他方向上的运动必须可根据垂直方向上的投影分量来假设(估算)。另外，在其他方向上不易进行跟踪。为了达到该目的，本专利技术的一个方面是提供一种图像处理设备，该设备包括图像采集单元、第一跟踪单元和物理参数计算单元；图像采集单元用于采集被测对象的图像数据；第一跟踪单元用于根据图像数据的亮度和幅值中至少一种数据来跟踪图像中的多个点；以及物理参数计算单元用于计算特定物理参数，这些物理参数与多个位置中的相对位置关系的变化有关。最好是提取单元用于根据采集的图像数据提取多个可跟踪的特征点，同时第二跟踪单元用于对特征点的运动进行跟踪。最好是图像处理设备具有兴趣区设定单元，该单元用于根据图像数据在显示的图像上设定多个兴趣区，其中物理参数计算单元用于根据来自位于每个兴趣区内多个特征点的信息来获取物理参数。另外，最好是兴趣区设定单元用于提取心脏及其心肌区中至少一个的轮廓，并根据提取结果在图像上设定兴趣区。例如，兴趣区设定单元还用于把心脏或心脏心肌区从环部到每侧的心尖部分成基部、中间部和心尖部三个区段，并根据划分结果在图像上设定兴趣区。还有，最好是提取单元用于提取仅在兴趣区边界内的特征点，而跟踪单元用于跟踪该特征点。再有，最好是兴趣区设定单元用于根据多个特征点移动的信息来移动至少一个兴趣区，其中所述多个特征点位于兴趣区边界内或彼此相邻隔开。另外，最好是图像处理设备还包括提取单元、兴趣区设定单元、互相关单元、变形单元；其中提取单元用于根据采集的图像数据来提取多个可跟踪的特征点；兴趣区设定单元用于根据图像数据在显示图像上设定多个具有等距离图形的兴趣区；互相关单元用于使提取的特征点与具有相同形状的兴趣区相关联起来；变形单元用于根据跟踪结果使具有等距离图形的兴趣区变形，其中物理参数计算单元用于计算有关兴趣区变形的物理参数。例如，兴趣区设定单元可用于把兴趣区设定在等距离分开的格栅图形内，并自动调节等距离分开的格栅图形的格栅间距。最好是物理参数计算单元用于从有关兴趣区变形的信息中获取变形张量，并将该变形张量分离成对称张量和非对称张量。或者物理参数的主轴方向取向为与心内膜面和心外膜面之一垂直或相切的方向。另外，物理参数还优选为从设定在格栅图形内的兴趣区变形中得到的位移、变形和变形速度之一。同样优选的是，提取单元用于通过从图像中探测角点来提取特征点。本专利技术的第二方面是提供一种图像处理设备，包括图像采集单元、跟踪单元、兴趣区设定单元和物理参数计算单元；图像采集单元用于采集被测对象的图像数据；跟踪单元用于跟踪图像上预定点的移动；兴趣区设定单元用于设定兴趣区，并接着改变多个兴趣区；以及物理参数计算单元用于根据兴趣区的移动信息来获取物理参数。最好是兴趣区设定单元用于根据在兴趣区边界内的多个特征点的统计分布来修正兴趣区的位置信息。优选的是图像处理设备还包括下述单元之一对通过物理参数计算单元得到的图像数据进行彩色显示的单元，以及对通过把多种数据结合而形成的信息块进行显示的单元，其中的多种数据是通过物理参数计算装置而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像处理设备，包括：图像采集装置、第一跟踪装置和物理参数计算装置；图像采集装置用于采集被测对象的图像数据；第一跟踪装置用于根据图像数据亮度和幅值中的至少一种数据来跟踪图像中的多个点；以及物理参数计算装置用于计算特定物理参数， 这些物理参数与多个位置的相对位置关系中的变化有关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：辻野弘行，西浦正英，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]