诊断支援装置、诊断支援系统以及诊断支援方法与流程

1.本发明涉及诊断支援装置、诊断支援系统以及诊断支援方法。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了涉及ofdi或oct的技术，其使用将进行光的授受的成像芯以旋转自如且沿轴向移动自如的方式收容于前端部的导管来获得血管内腔的图像。“ofdi”是optical frequency domain imaging的简称。“oct”是optical coherence tomography的简称。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2014/115182号


技术实现要素：

6.在分岔部病变的支架治疗中，ofdi对于分岔部的侧枝入口部的狭小化以及解离、和侧枝扩张后的支架的变形的评价是有用的。在向主枝的单支架植入手术中，在将穿过的侧枝入口部的支架支柱由球囊扩张的情况下，若使向侧枝插入的导丝从入口部的远位侧通过，则能够减少支架的变形以及支柱的残遗。在ofdi中，通过能够构筑血管、支架以及导丝的三维图像的功能，能够确认导丝是否恰当地通过该远位部。通过该功能，ofdi在分岔部病变的支架治疗中，对于入口部的血管内腔的解剖学的信息、侧枝导丝的游走、以及由后扩张导致的支架支柱的变形的理解极其有用。
7.在支架治疗中还广泛使用ivus，其使用将进行超声波的授受的成像芯以旋转自如且沿轴向移动自如的方式收容于前端部的导管来获得血管内腔的图像。“ivus”是intra vascular ultra sound的简称。
8.在ofdi中，血管内的血细胞成为障碍，由此为了去除血细胞，需要通过造影剂等对血管内进行冲洗。另一方面，在ivus中，通常不对血管内进行冲洗也能够获得图像。若不对血管内进行冲洗，则能够抑制对肾脏造成负担的造影剂等的使用。但是，由于血细胞在固定以上的辉度值会映入图像，所以无法通过与ofdi同样的方法，制作能够观察导丝以及支架支柱的状态的图像。
9.本技术的目的为，根据由超声波观察生物体组织的截面所得到的结果来生成能够观察检测对象物的状态的图像。
10.作为本发明的一个方式的诊断支援装置具有如下控制部，该控制器参照由一边在生物体组织的内部移动一边以放射线状发送超声波的超声波振子观察所述生物体组织的截面所得到的结果，针对所述超声波振子的移动位置与所述超声波的发送方向的各个组合而生成表示来自存在于所述超声波的发送方向上的反射物的反射波的强度值的行数据，并生成检测用图像，该检测用图像包括与生成的行数据对应的像素，将与相同移动位置的行数据对应的像素沿一个方向排列，将与相同发送方向的行数据对应的像素沿该一个方向的
垂直方向排列，根据生成的行数据的异常度而设定各像素值。
11.作为本发明的一个实施方式，所述控制部作为所述行数据的异常度而计算表示所述行数据的特征的特征向量的异常度。
12.作为本发明的一个实施方式，所述控制部作为所述行数据而生成表示所述超声波的发送方向上的所述反射波的强度值分布的数据。
13.作为本发明的一个实施方式，所述控制部作为所述生物体组织的截面被观察得到的结果而参照具有与所述强度值分布相当的辉度值分布的截面图像。
14.作为本发明的一个实施方式，所述控制部将所述强度值分布转换为从由所述超声波振子观察的截面的重心起的分布，并生成表示转换后的分布的数据来作为所述行数据。
15.作为本发明的一个实施方式，所述特征向量是表示所述强度值分布的向量。
16.作为本发明的一个实施方式，所述特征向量是表示从所述强度值分布求出的、所述超声波的发送方向上的所述反射波的强度的频度分布的向量。
17.作为本发明的一个实施方式，所述特征向量是使用基于所述超声波振子的移动位置的差异导致的所述强度值分布的变化而计算的向量。
18.作为本发明的一个实施方式，所述特征向量是使用基于所述超声波的发送方向的差异导致的所述强度值分布的变化而计算的向量。
19.作为本发明的一个实施方式，所述控制部进行所述特征向量、和用于识别检测对象物的识别向量的比较，作为所述比较的结果而计算所述特征向量的异常度。
20.作为本发明的一个实施方式，所述控制部作为所述识别向量而使用至少两个不同的向量来计算所述特征向量的异常度，在作为所述检测用图像的各像素值而设定各像素的rgb值时，根据使用彼此不同的向量而计算的异常度来设定r值、g值以及b值中的至少两个。
21.作为本发明的一个实施方式，所述控制部在作为所述检测用图像的各像素值而设定各像素的rgb值时，根据所述行数据的统计量来设定r值、g值以及b值中的任意一个或两个，并根据所述特征向量的异常度来设定r值、g值以及b值中的剩下的至少一个。
22.作为本发明的一个实施方式，所述控制部作为所述识别向量而使用按所述检测对象物的种类而不同的向量来计算所述特征向量的异常度。
23.作为本发明的一个实施方式，所述检测对象物中包括支架、导丝、血管壁、钙化病变以及斑块中的至少一种。
24.作为本发明的一个实施方式，所述控制部分析所述行数据，检测存在于所述超声波的发送方向上的血细胞区域的位置，作为所述特征向量的异常度而计算将与检测到的位置对应的要素排除的向量的异常度。
25.作为本发明的一个实施方式，所述控制部作为所述检测用图像而生成将所述生物体组织沿着所述超声波振子的移动方向切开的展开图像。
26.作为本发明的一个方式的诊断支援系统具有：所述诊断支援装置；和具有所述超声波振子的探头。
27.作为本发明的一个方式的诊断支援方法中，超声波振子一边在生物体组织的内部移动一边以放射线状发送超声波，诊断支援装置参照由所述超声波振子观察所述生物体组织的截面所得到的结果，针对所述超声波振子的移动位置与所述超声波的发送方向的各个组合而生成行数据，该行数据表示来自存在于所述超声波的发送方向上的反射物的反射波
的强度值，所述诊断支援装置生成检测用图像，该检测用图像包括与生成的行数据对应的像素，将与相同移动位置的行数据对应的像素沿一个方向排列，将与相同发送方向的行数据对应的像素沿该一个方向的垂直方向排列，根据生成的行数据的异常度而设定各像素值。
28.发明效果
29.根据本发明的一个实施方式，能够根据由超声波观察生物体组织的截面所得到的结果，来生成能够观察检测对象物的状态的图像。
附图说明
30.图1是本发明一个实施方式的诊断支援系统的立体图。
31.图2是本发明一个实施方式的探头以及驱动单元的立体图。
32.图3是表示由本发明一个实施方式的诊断支援装置根据生物体组织的截面图像生成检测用图像的例的图。
33.图4是表示本发明一个实施方式的诊断支援装置的构成的框图。
34.图5是表示本发明一个实施方式的诊断支援系统的动作的流程图。
35.图6是表示由本发明一个实施方式的诊断支援装置获得断层图像的例的图。
36.图7是表示由本发明一个实施方式的诊断支援装置使生物体组织的截面图像转换为展开图像的例的图。
37.图8是表示由本发明一个实施方式的诊断支援装置比较行的辉度分布和分类图案的例的图。
38.图9是表示由本发明一个实施方式的诊断支援装置生成检测用图像的例的图。
39.图10是表示由诊断支援装置比较行的辉度的频度分布和分类图案的变形例的图。
40.图11是表示由诊断支援装置使用行的辉度的统计量的变形例的图。
41.图12是表示由诊断支援装置使用行的辉度分布的最大峰值的倾斜的变形例的图。
具体实施方式
42.以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。
43.各图中，对于相同或相当的部分标注同一附图标记。本实施方式的说明中，针对相同或相当的部分，适当省略说明或简略化。
44.参照图1、图2以及图3来说明本实施方式的概要。
45.在本实施方式中，超声波振子25一边在生物体组织的内部移动一边以放射线状发送超声波。诊断支援装置11参照由超声波振子25观察生物体组织的截面所得到的结果，针对超声波振子25的移动位置z与超声波的发送方向θ的各个组合而生成行数据l[z，θ]，该行数据l[z，θ]表示来自存在于超声波的发送方向θ上的反射物的反射波的强度值。诊断支援装置11生成如下检测用图像，该检测用图像包括与生成的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]，将与相同移动位置z的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿一个方向排列，将与相同发送方向θ的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿该一个方向的垂直方向排列，根据生成的行数据l[z，θ]的异常度来设定各像素值。
[0046]
根据本实施方式，能够根据由超声波观察生物体组织的截面所得到的结果，来生
成能够观察检测对象物的状态的图像。观察对象的生物体组织在本实施方式中为血管，但也可以为心脏等的脏器或其他生物体组织。检测对象物在本实施方式中为支架，但也可以为导丝、血管壁、钙化病变、斑块、或其他的反射物。例如，检测对象物包括支架、导丝、血管壁、钙化病变以及斑块中的至少一种。
[0047]
在本实施方式中，作为行数据l[z，θ]，生成表示超声波的发送方向θ上的反射波的强度值分布a[z，θ]的数据。
[0048]
在本实施方式中，作为生物体组织的截面被观察得到的结果，参照具有与强度值分布a[z，θ]相当的辉度值分布的截面图像50。截面图像50具体地为ivus的二维图像。
[0049]
在本实施方式中，作为检测用图像，生成将生物体组织沿着超声波振子25的移动方向切开的展开图像60。展开图像60具体地为彩色图。
[0050]
在本实施方式中，提取行数据l[z，θ]的特征，计算表示提取出的特征的特征向量p的异常度。也就是说，作为行数据l[z，θ]的异常度，计算表示行数据l[z，θ]的特征的特征向量p的异常度。特征向量p具体地为表示强度值分布a[z，θ]的向量。
[0051]
在本实施方式中，进行特征向量p、与用于识别检测对象物的识别向量q的比较c，作为比较c的结果而计算特征向量p的异常度。具体地，识别向量q为表示识别检测对象物的图案的向量。具体地，特征向量p的异常度为特征向量p与识别向量q的相似度。
[0052]
参照图1来说明本实施方式的诊断支援系统10的构成。
[0053]
诊断支援系统10具有诊断支援装置11、线缆12、驱动单元13、键盘14、鼠标15以及显示器16。
[0054]
诊断支援装置11在本实施方式中为针对图像诊断特化的专用计算机，但也可以为pc等的通用计算机。“pc”是personal computer的简称。
[0055]
线缆12用于将诊断支援装置11与驱动单元13连接。
[0056]
驱动单元13与图2所示的探头20连接来使用，是驱动探头20的装置。驱动单元13也称为mdu。“mdu”是motor drive unit的简称。探头20适用于ivus。探头20也称为ivus导管或图像诊断用导管。
[0057]
键盘14、鼠标15以及显示器16经由任意的线缆或通过无线方式与诊断支援装置11连接。显示器16例如为lcd、有机el显示器或hmd。“lcd”是liquid crystal display的简称。“el”是electro luminescence的简称。“hmd”是head-mounted display的简称。
[0058]
诊断支援系统10作为选项还具有连接端子17及小推车单元18。
[0059]
连接端子17用于将诊断支援装置11与外部设备连接。连接端子17例如为usb端子。“usb”是universal serial bus的简称。外部设备例如为磁盘驱动器、光磁盘驱动器、或光盘驱动器等的记录介质。
[0060]
小推车单元18是移动用的带脚轮的小推车。在小推车单元18的小推车主体上设置有诊断支援装置11、线缆12以及驱动单元13。在小推车单元18的最上部的桌面上设置有键盘14、鼠标15以及显示器16。
[0061]
参照图2来说明本实施方式的探头20以及驱动单元13的构成。
[0062]
探头20具有驱动轴21、管座22、护套23、外管24、超声波振子25以及中继连接器26。
[0063]
驱动轴21从插入生物体的体腔内的护套23、和与护套23的基端连接的外管24穿过，延伸至设于探头20的基端的管座22的内部。驱动轴21在前端具有授受信号的超声波振
子25并能够旋转地设于护套23以及外管24内。中继连接器26将护套23及外管24连接。
[0064]
管座22、驱动轴21以及超声波振子25分别以一体地沿轴向进退移动的方式彼此连接。因此，例如若进行朝向前端侧推动管座22的操作，则驱动轴21以及超声波振子25在护套23的内部向前端侧移动。例如，若进行向基端侧拉拽管座22的操作，则驱动轴21以及超声波振子25如箭头所示在护套23的内部向基端侧移动。
[0065]
驱动单元13具有扫描单元31、滑动单元32以及底罩33。
[0066]
扫描单元31经由线缆12与诊断支援装置11连接。扫描单元31具有与探头20连接的探头连接部34、和作为使驱动轴21旋转的驱动源的扫描电机35。
[0067]
探头连接部34经由设于探头20的基端的管座22的插入口36与探头20拆装自由地连接。驱动轴21的基端旋转自由地支承于管座22的内部，扫描电机35的旋转力向驱动轴21传递。另外，经由线缆12在驱动轴21与诊断支援装置11之间进行信号授受。诊断支援装置11基于从驱动轴21传来的信号，进行生物体管腔的断层图像的生成以及图像处理。
[0068]
扫描单元31进退自由地载置于滑动单元32，滑动单元32与扫描单元31机械式且电气式连接。滑动单元32具有探头夹持部37、滑动电机38以及开关组39。
[0069]
探头夹持部37与探头连接部34相比在前端侧与其同轴地配置设置，支承与探头连接部34连接的探头20。
[0070]
滑动电机38是产生轴向的驱动力的驱动源。通过滑动电机38的驱动而使扫描单元31进退移动，伴随这一移动，驱动轴21沿轴向进退移动。滑动电机38例如为伺服电机。
[0071]
开关组39例如包括当扫描单元31的进退操作时按下的前进开关以及后退开关、和当图像扫描的开始以及结束时按下的扫描开关。并不限定于此例，根据需要，各种开关包含于开关组39。
[0072]
当前进开关被按下时，滑动电机38正旋转，扫描单元31前进。另一方面，当后退开关被按下时，滑动电机38逆旋转，扫描单元31后退。
[0073]
当扫描开关被按下时开始图像扫描，驱动扫描电机35，并且驱动滑动电机38使扫描单元31后退。手术师等用户事先将探头20与扫描单元31连接，伴随图像扫描开始而使驱动轴21旋转并向轴向基端侧移动。扫描电机35以及滑动电机38会在扫描开关再次被按下时停止，结束图像扫描。
[0074]
底罩33将滑动单元32的底面以及底面侧的侧面整个外周覆盖，相对于滑动单元32的底面自由地接近离开。
[0075]
如图3所示，在ivus的截面图像50中，由于具有血细胞部分，所以无法通过与ofdi相同的方法掌握血管整体。因此，在本实施方式中，诊断支援装置11使用如下行数据l[z，θ]对作为血管图像的检测用图像进行再构筑，该行数据l[z，θ]是通过使朝向血管发送超声波信号并检测其反射信号的成像芯边旋转边在导管内移动而获得的数据，并从成像芯的旋转中心以放射线状延伸。成像芯至少由驱动轴21以及超声波振子25构成。
[0076]
具体地，诊断支援装置11参照通过成像芯的旋转动作获得的行数据l[z，θ]来生成包括表示反射信号强度的值和深度的成分在内的接收向量。“深度”是指超声波信号的发送方向θ上的离反射物的距离。诊断支援装置11计算所生成的接收向量与具有如下特性的检测向量之间的相似度，该特性为，容易识别在超声波信号的发送方向θ上存在支架的情况下获得的反射波的图案。诊断支援装置11作为参数而使用超声波振子25的位置z、超声波信号
的发送方向θ、以及相似度，进行三维收集到的数据的分类，显示分类结果。接收向量相当于特征向量p。检测向量相当于识别向量q。相似度相当于特征向量p的异常度。接收向量也可以包括信号强度的发生频度而作为成分，或包括深度和发生频度的双方而作为成分。
[0077]
更具体地，诊断支援装置11将各接收向量向极坐标空间绘制并向血管的径向投影，使用相似度来分配投影平面上的颜色，由此生成如将血管在长轴方向上切开那样的展开图像60。颜色相当于像素p[z，θ]的像素值。
[0078]
根据本实施方式，通过展开图像60内的颜色能够识别支架设计。展开图像60尤其对于分岔部的侧枝入口部的狭小化以及解离、和侧枝扩张后的支架的变形的评价有用。
[0079]
参照图4来说明本实施方式的诊断支援装置11的构成。
[0080]
诊断支援装置11具有控制部41、存储部42、通信部43、输入部44以及输出部45等构成要素。
[0081]
控制部41为一个以上的处理器。处理器是cpu或gpu等通用处理器、或针对特定处理特化的专用处理器、“cpu”是central processing unit的简称。“gpu”是graphics processing unit的简称。控制部41也可以包括一个以上的专用回路，或在控制部41中，将一个以上的处理器转换为一个以上的专用回路。专用回路例如为fpga或asic。“fpga”是field-programmable gate array的简称。“asic”是application specific integrated circuit的简称。控制部41一边控制包括诊断支援装置11在内的诊断支援系统10的各部分，一边执行关于诊断支援装置11的动作的信息处理。
[0082]
存储部42是一个以上的半导体存储器、一个以上的磁性存储器、一个以上的光存储器、或这些中的两种类型的组合。半导体存储器例如为ram或rom。“ram”是random access memory的简称。“rom”是read only memory的简称。ram例如为sram或dram。“sram”是static random access memory的简称。“dram”是dynamic random access memory的简称。rom例如为eeprom。“eeprom”是electrically erasable programmable read only memory的简称。存储部42例如作为主存储装置、辅助存储装置或缓存而发挥功能。在存储部42内存储有用于诊断支援装置11的动作的信息、和通过诊断支援装置11的动作而获得的信息。
[0083]
通信部43是一个以上的通信用接口。通信用接口是有线lan接口、无线lan接口、或对ivus的信号进行接收以及a/d转换的图像诊断用接口。“lan”是local areanet work的简称。“a/d”是analog to digital的简称。通信部43接收用于诊断支援装置11的动作的信息，另外发送通过诊断支援装置11的动作获得的信息。在本实施方式中，在通信部43所含的图像诊断用接口连接有驱动单元13。
[0084]
输入部44是一个以上的输入用接口。输入用接口例如是usb接口或hdmi(注册商标)接口。“hdmi(注册商标)”是high-definition multimedia interface的简称。输入部44受理将用于诊断支援装置11的动作的信息输入的操作。在本实施方式中，输入部44所含的usb接口上连接有键盘14以及鼠标15，但也可以为，在通信部43所含的无线lan接口上连接键盘14以及鼠标15。
[0085]
输出部45是一个以上的输出用接口。输出用接口例如是usb接口或hdmi(注册商标)接口。输出部45输出通过诊断支援装置11的动作获得的信息。在本实施方式中，输出部45所含的hdmi(注册商标)接口上连接有显示器16。
[0086]
由控制部41所含的处理器执行本实施方式的诊断支援程序，由此实现诊断支援装
置11的功能。也就是说，诊断支援装置11的功能由软件实现。诊断支援程序是通过使诊断支援装置11的动作所含的步骤的处理被计算机执行而用于在计算机中实现与该步骤的处理对应的功能的程序。也就是说，诊断支援程序是用于使计算机作为诊断支援装置11发挥作用的程序。
[0087]
程序能够记录至能够由计算机读取的记录介质。能够由计算机读取的记录介质例如为磁性记录装置、光盘、光磁性记录介质或半导体存储器。程序的流通例如通过对记录有程序的dvd或cd-rom等的携带型记录介质进行销售、让渡或借出而进行。“dvd”是digital versatile disc的简称。“cd-rom”是compact disc read only memory的简称。也可以为，将程序储存于服务器的存储器，经由网络从服务器向其他的计算机传送程序，由此使程序流通。也可以为，将程序作为程序商品来提供。
[0088]
计算机例如将记录于携带型记录介质的程序或从服务器传送的程序临时存储至主存储装置。并且，计算机由处理器读取主存储装置内储存的程序，由处理器执行依照所读取的程序的处理。计算机可以从携带型记录介质直接读取程序，执行依照程序的处理。计算机也可以当从服务器向计算机传送程序时，每次执行依照所受到的程序的处理。也可以为，不进行程序从服务器向计算机传送，仅通过执行指示以及结果取得来实现功能，即通过所谓的asp型服务执行处理。“asp”是application service provider的简称。程序包括用于由电子计算机进行的处理的信息且类似程序的内容。例如，并非对于计算机的直接指令但具有对计算机的处理进行规定的性质的数据属于“准程序”。
[0089]
诊断支援装置11的一部分或全部功能也可以由控制部41所含的专用回路实现。也就是说，诊断支援装置11的一部分或全部功能可以由硬件实现。
[0090]
参照图5来说明本实施方式的诊断支援系统10的动作。诊断支援系统10的动作相当于本实施方式的诊断支援方法。
[0091]
图5的流程的开始前，由用户准备探头20。然后，使探头20嵌入驱动单元13的探头连接部34以及探头夹持部37，与驱动单元13连接以及固定。并且，使探头20插入至血管内的目的部位。
[0092]
步骤s1中，按下开关组39所含的扫描开关，而且按下开关组39所含的后退开关，由此进行所谓的后退操作。探头20在血管的内部，通过因后退操作而沿轴向后退的超声波振子25发送超声波。超声波振子25一边在血管的内部移动一边以放射线状发送超声波。超声波振子25对发送的超声波的反射波进行接收。探头20将由超声波振子25接收的反射波的信号向诊断支援装置11的控制部41输入。控制部41处理所输入的信号并依次生成血管的截面图像50，由此获得包括多个截面图像50的断层图像。
[0093]
具体地，如图6所示，探头20使超声波振子25在血管的内部边向θ方向旋转且边沿z方向移动，一边通过超声波振子25在从旋转中心朝向外侧的512个方向上发送超声波。探头20通过超声波振子25接收来自在血管的内部存在于512个方向上的各个反射物的反射波。探头20经由驱动单元13以及线缆12向诊断支援装置11发送所接收到的反射波的信号。诊断支援装置11的通信部43接收从探头20发送来的信号。通信部43对接收的信号进行a/d转换。通信部43将a/d转换完的信号向控制部41输入。控制部41对输入的信号进行处理而依次生成ivus的截面图像50的帧数据，由此生成ivus的断层图像。控制部41将生成的断层图像存储至存储部42。
[0094]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，代替一边向θ方向旋转一边向多个方向发送超声波的超声波振子25，而使用没有旋转地向多个方向发送超声波的超声波振子。
[0095]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，代替诊断支援装置11生成断层图像，而使其他的装置生成断层图像，诊断支援装置11从该其他装置获取该断层图像。也就是说，诊断支援装置11的控制部41可以为，代替处理ivus的信号并生成血管的截面图像50，而由其他的装置处理ivus的信号并生成血管的截面图像50，将生成的截面图像50向控制部41输入。
[0096]
步骤s2中，诊断支援装置11的控制部41进行将断层图像中所含的任意的截面图像50显示的控制。
[0097]
具体地，控制部41使存储部42内存储的断层图像中所含的任意的帧数据的截面图像50经由输出部45显示于显示器16。
[0098]
步骤s3中，如图7所示，诊断支援装置11的控制部41获取截面图像50上的观察位置。
[0099]
步骤s4中，如图7所示，诊断支援装置11的控制部41将观察位置向极坐标空间51绘制。
[0100]
步骤s5中，诊断支援装置11的控制部41以观察位置为中心制作必要帧数量的展开图像60。
[0101]
具体地，控制部41参照由超声波振子25观察血管的截面所得到的结果，针对超声波振子25的移动位置z与超声波的发送方向θ的各个组合而生成行数据l[z，θ]。行数据l[z，θ]是表示来自存在于超声波的发送方向θ上的反射物的反射波的强度值分布a[z，θ]的数据。控制部41将生成的行数据l[z，θ]储存至存储部42。控制部41生成包括与存储部42内储存的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]的展开图像60。展开图像60是将与相同移动位置z的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿作为一个方向的θ方向排列、并将与相同发送方向θ的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿θ方向的垂直方向即z方向排列的图像。展开图像60是将血管沿着超声波振子25的移动方向切开的图像。控制部41将生成的展开图像60储存至存储部42。
[0102]
例如，控制部41作为在移动位置1处由超声波振子25观察血管的截面所得到的结果，而参照图6所示的“#1帧数据”的截面图像50。“#1帧数据”的截面图像50是具有相当于从强度值分布a[1，1]至强度值分布a[1，512]的辉度值分布的二维图像。控制部41分析“#1帧数据”的截面图像50的、图6以及图7所示的“行1”中的辉度值分布并生成行数据l[1，1]。行数据l[1，1]是表示来自存在于超声波的发送方向1上的反射物的反射波的强度值分布a[1，1]的数据。另外，控制部41分析“#1帧数据”的截面图像50的、图6以及图7所示的“行2”中的辉度值分布并生成行数据l[1，2]。行数据l[1，2]是表示来自存在于超声波的发送方向2上的反射物的反射波的强度值分布a[1，2]的数据。同样地，控制部41分析从“#1帧数据”的截面图像50的“行3”至“行512”的各自中的辉度值分布并生成行数据l[1，3]至行数据l[1，512]。
[0103]
控制部41作为在移动位置2处由超声波振子25观察血管的截面所得到的结果，而参照图6所示的“#2帧数据”的截面图像50。“#2帧数据”的截面图像50是具有相当于从强度值分布a[2，1]至强度值分布a[2，512]的辉度值分布的二维图像。控制部41与“#1帧数据”的
截面图像50的情况同样地，分析“#2帧数据”的截面图像50的各行中的辉度值分布并生成行数据l[2，1]至行数据l[2，512]。
[0104]
控制部41与“#1帧数据”以及“#2帧数据”的截面图像50的情况同样地，参照“#3帧数据”以后的截面图像50，生成行数据l[1，3]至行数据l[1，512]、以及行数据l[2，1]至行数据l[2，512]以外的行数据l[z，θ]。
[0105]
在由控制部41生成的展开图像60中，与移动位置1的行数据l[1，1]至行数据l[1，512]分别对应的像素p[1，1]至像素p[1，512]排列为纵1列。与移动位置2的行数据l[2，1]至行数据l[2，512]分别对应的像素p[2，1]至像素p[2，512]排列于其相邻列。同样地，与移动位置3以后的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]依次排列于相邻列。
[0106]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，控制部41将强度值分布a[z，θ]转换为以由超声波振子25观察到的截面的重心起的分布，作为行数据l[z，θ]而生成表示转换后的分布的数据。“由超声波振子25观察到的截面”是生物体组织的截面，但针对留置有支架的部位，支架也视为生物体组织的一部分。具体地，也可以为，控制部41参照截面图像50，计算从血管的截面的重心起的辉度值分布，作为行数据l[z，θ]而生成表示计算出的辉度值分布的数据。也就是说，也可以为，控制部41分析ivus图像，检测血管的截面成分，然后作为行数据l[z，θ]而再构筑表示由血管的重心位置rθ逆转换而求出的强度值分布的数据。
[0107]
根据该变形例，由各移动位置z的行数据l[z，θ]所示的强度值分布a[z，θ]的起点从超声波振子25的位置z对齐至截面的重心位置，由此能够通过最终获得的检测用图像更正确地表现检测对象物的形状。
[0108]
步骤s6中，如图8所示，诊断支援装置11的控制部41计算各行的辉度分布52、与作为辉度相对于深度的图案的分类图案53之间的相似度。
[0109]
具体地，控制部41提取存储部42内存储的行数据l[z，θ]的特征，将表示所提取的特征的特征向量p存储至存储部42。也就是说，控制部41将表示由行数据l[z，θ]所示的强度值分布a[z，θ]的特征向量p存储至存储部42。控制部41通过存储部42内存储的特征向量p、与存储部42内预先储存的用于识别存在于超声波的发送方向θ上的支架的识别向量q之间的相似度的计算，来进行特征向量p与识别向量q的比较c。控制部41作为比较c的结果而将相似度存储至存储部42。也就是说，控制部41作为比较c的结果来计算特征向量p的异常度，将计算的异常度存储至存储部42。
[0110]
例如，控制部41进行相当于由行数据l[1，1]所示的强度值分布a[1，1]的辉度分布52、与预先定义的支架的分类图案53之间的相似度的计算。另外，控制部41进行相当于由行数据l[1，2]所示的强度值分布a[1，2]的辉度分布52、与支架的分类图案53之间的相似度的计算。同样地，控制部41进行相当于由其他的行数据l[z，θ]所示的强度值分布a[z，θ]的辉度分布52、与支架的分类图案53之间的相似度的计算。
[0111]
作为相似度的计算方法，可以使用任意方法，但在本实施方式中，使用了因子分析或邻近分类法的算法。作为这种算法，例如具有k平均法。因子分析是基于特征空间内的距离而将分析对象分类为最近级别的方法。“距离”是表示相似度的指标，例如具有余弦相似度、欧几里得距离、标准化欧几里得距离、平均欧几里得距离、马氏距离、皮尔森的相关系数、jaccard系数、或偏差图案相似度。余弦相似度是表示向量彼此的角度的接近程度的指标。欧几里得距离是表示向量彼此的距离的接近程度的指标。马氏距离是通过通过离散而
标准化的距离。在因子分析中，以使输入图案与各级别的代表图案之间的距离最小化的方式进行分类，但在本实施方式中，该距离被使用于彩色图制作。
[0112]
作为特征向量p与识别向量q的相似度而如下所述地计算余弦相似度的式子的例。
[0113]
数式1
[0114][0115]
作为本实施方式的一个变形例，可以使用支架、导丝、血管壁、钙化病变以及斑块等的按检测对象物的种类而不同的分类图案53。也就是说，控制部41作为识别向量q，可以使用按检测对象物的种类而不同的向量来计算特征向量p的异常度。
[0116]
根据该变形例，相似度按检测对象物的种类而变，由此，能够通过最终获得的检测用图像将检测对象物按种类区分颜色而显示。
[0117]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，控制部41分析行数据l[z，θ]，检测存在于超声波的发送方向θ上的血细胞区域的位置，并作为特征向量p的异常度而计算将与检测到的位置对应的要素排除后的向量的异常度。例如，控制部41可以分析行数据l[z，θ]，检测从邻近数据的强度值的变动比某个固定阈值大的区域，抑制与该区域相比位于内侧的数据，或将其从计算对象排除。或者，控制部41也可以为，分析行数据l[z，θ]，检测强度值比某个固定阈值高的区域，抑制与该区域相比位于内侧的数据，或将其从计算对象排除。
[0118]
根据该变形例，能够更可靠地抑制血细胞干扰的影响。
[0119]
步骤s7中，如图9所示，诊断支援装置11的控制部41进行根据各行的相似度向展开图像60分配颜色而作为彩色图显示的控制。
[0120]
具体地，控制部41根据存储部42内存储的比较c的结果，来设定存储部42内存储的展开图像60的各像素值。也就是说，控制部41将展开图像60的各像素值设定为与特征向量p与识别向量q的相似度相应的值。该结果为，能够获得如下检测用图像，其包括与行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]，将与相同移动位置z的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿θ方向排列，将与相同发送方向θ的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿z方向排列，根据比较c的结果设定各像素值。各像素值在本实施方式中为颜色，更具体地为rgb值，但也可以为辉度、颜色以及辉度的组合、或其他的像素值。控制部41使获得的检测用图像经由输出部45显示于显示器16。在图9的例中，控制部41以相当于特征向量p的异常度的、特征向量p与识别向量q的余弦相似度越高，则相当于对应的像素的像素值的像素强度越大的方式设定展开图像60的各像素值。
[0121]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，控制部41作为识别向量q，使用至少两个不同的向量来计算特征向量p的异常度，当作为检测用图像的各像素值而设定各像素p[z，θ]的rgb值时，根据使用彼此不同的向量计算出的异常度来设定r值、g值及b值中的至少两个。或者，也可以为，控制部41在作为检测用图像的各像素值而设定各像素p[z，θ]的rgb值时，根据行数据l[z，θ]的统计量来设定r值、g值及b值中的任意一个或两个，根据特征向
量p的异常度来设定r值、g值及b值中的剩余至少一个。例如，控制部41可以根据相当于特征向量p的异常度的余弦相似度来设定g值，根据相当于行数据l[z，θ]的统计量的、固定阈值以上的辉度值的标准偏差来设定r值，根据相当于行数据l[z，θ]的其他统计量的、固定阈值以上的辉度值在行中所占的比例来设定b值。
[0122]
根据该变形例，例如即便支架实际存在的行的辉度分布52、与用于检测支架的分类图案53的余弦相似度小，也能够运用行的统计量，将r值、g值以及b值中的至少一个设定为与支架对应的值。由此，能够通过最终获得的检测用图像更正确地区分颜色来显示检测对象物。
[0123]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，控制部41经由输入部44而受理在检测用图像中选择用户想要显示的位置的操作。在该情况下，控制部41是以选择的位置为中心的检测用图像经由输出部45显示于显示器16。或者控制部41可以经由输入部44受理选择z方向上的显示范围的操作。在该情况下，控制部41生成所选择的显示范围的检测用图像，使生成的检测用图像经由输出部45显示于显示器16。显示范围通过z方向上的位置、和以该位置为基准的z方向上的大小的组合而选择。
[0124]
上述那样地，在本实施方式中，诊断支援装置11的控制器41参照由一边在生物体组织的内部移动一边以放射线状发送超声波的超声波振子25观察生物体组织的截面所得到的结果，针对超声波振子25的移动位置z与超声波的发送方向的各个组合θ而生成表示来自存在于超声波的发送方向θ上的反射物的反射波的强度值的行数据l[z，θ]。控制部41生成如下检测用图像，该检测用图像包括与生成的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]，将与相同移动位置z的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿一个方向排列，将与相同发送方向θ的行数据l[z，θ]对应的像素p[z，θ]沿该一个方向的垂直方向排列，根据生成的行数据l[z，θ]的异常度而设定各像素值。
[0125]
根据本实施方式，能够根据由超声波观察生物体组织的截面所得到的结果，生成能够观察检测对象物的状态的图像。
[0126]
在本实施方式中，控制部41基于在进行成像芯的旋转以及移动的期间内获得的数据，导出由各个旋转角度的从旋转中心沿半径方向排列的多个辉度值构成的行数据。当将探头20的旋转角度θ、成像芯的移动位置z中的行数据定义为l[z，θ]时，控制部41对行数据l[z，θ]的图案进行分类，根据分类结果计算像素p[z，θ]，由此计算以z以及θ为双轴的二维图像数据。控制部41显示计算出的二维图像数据。
[0127]
根据本实施方式，针对全部行，求出用于识别血管的组成或支架的向量、和由行的数据构成的向量的相似度，将表示该相似度的数值作为辉度等的像素值来显示，由此能够使血管内的组成图案可视化。
[0128]
作为本实施方式的一个变形例，特征向量p也可以为从强度值分布a[z，θ]求出的、表示超声波的发送方向θ上的反射波的强度的频度分布f[z，θ]的向量。
[0129]
在该变形例的步骤s6中，如图10所示，诊断支援装置11的控制部41计算各行的辉度的频度分布54、与作为频度相对于辉度的图案的分类图案55的相似度。
[0130]
例如，控制部41将相当于由行数据l[1，1]所示的强度值分布a[1，1]的辉度分布52转换为辉度的频度分布54，进行该频度分布54、与预先定义的支架的分类图案55的相似度的计算。另外，控制部41将相当于由行数据l[1，2]所示的强度值分布a[1，2]的辉度分布52
转换为辉度的频度分布54，进行该频度分布54与支架的分类图案55的相似度的计算。同样地，控制部41将相当于由其他的行数据l[z，θ]所示的强度值分布a[z，θ]的辉度分布52转换为辉度的频度分布54，进行该频度分布54与支架的分类图案55的相似度的计算。
[0131]
本实施方式的一个变形例，也可以为，特征向量p为表示基于超声波振子25的移动位置z的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化的向量。
[0132]
在该变形例的步骤s6中，诊断支援装置11的控制部41计算截面图像50间的各行的辉度的变化量分布、与作为辉度相对于深度的变化量的图案的分类图案的相似度。
[0133]
例如，控制部41获取相当于由行数据l[1，1]所示的强度值分布a[1，1]的辉度分布52、与相当于由行数据l[2，1]所示的强度值分布a[2，1]的辉度分布52之差来计算辉度的变化量分布，进行该变化量分布、与预先定义的支架的分类图案的相似度的计算。另外，控制部41获取相当于由行数据l[2，1]所示的强度值分布a[2，1]的辉度分布52、与相当于由行数据l[3，1]所示的强度值分布a[3，1]的辉度分布52之差来计算辉度的变化量分布，进行该变化量分布、与预先定义的支架的分类图案的相似度的计算。同样地，控制部41在时间方向上取得由其他的行数据l[z，θ]所示的强度值分布a[z，θ]间的差来计算辉度的变化量分布，进行该变化量分布与支架的分类图案的相似度的计算。
[0134]
该变形例中的、表示基于超声波振子25的移动位置z的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化的向量是使用基于超声波振子25的移动位置z的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化而计算出的向量的一例。作为这种向量的其他例，也可以为，特征向量p代替直接使用基于超声波振子25的移动位置z的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化，作为前处理，以使基于超声波振子25的移动位置z的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化变小的方式进行过滤处理而将噪音去除后的数据。
[0135]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，特征向量p为表示基于超声波的发送方向θ的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化的向量。
[0136]
在该变形例的步骤s6中，诊断支援装置11的控制部41计算各行以及相邻的行间的各行的辉度的变化量分布、和作为辉度相对于深度的变化量的图案的分类图案的相似度。
[0137]
例如，控制部41获取相当于由行数据l[1，1]所示的强度值分布a[1，1]的辉度分布52、与相当于由行数据l[1，2]所示的强度值分布a[1，2]的辉度分布52之差来计算辉度的变化量分布，进行该变化量分布、与预先定义的支架的分类图案的相似度的计算。另外，控制部41获取相当于由行数据l[1，2]所示的强度值分布a[1，2]的辉度分布52、与相当于由行数据l[1，3]所示的强度值分布a[1，3]的辉度分布52之差来计算辉度的变化量分布，进行该变化量分布、与预先定义的支架的分类图案的相似度的计算。同样地，控制部41在空间方向上取得由其他的行数据l[z，θ]所示的强度值分布a[z，θ]间的差来计算辉度的变化量分布，进行该变化量分布与支架的分类图案的相似度的计算。
[0138]
该变形例中的表示基于超声波振子25的发送方向θ的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化的向量是使用基于超声波振子25的发送方向θ的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化而计算出的向量的一例。作为这种向量的其他例，也可以为，特征向量p代替直接使用基于超声波振子25的发送方向θ的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化，作为前处理，以使基于超声波振子25的发送方向θ的差异导致的强度值分布a[z，θ]的变化变小的方式进行过滤处理而将噪声去除的数据。
[0139]
上述那样地，作为本实施方式以及各变形例共通的原理，控制部41进行基于数据间距离的异常检测，由此检测举动与其他数据不同的数据，也就是说，与其他数据不相似的数据而作为异常值，用颜色表现数据间的距离的差异。
[0140]
作为第1步骤，控制部41从行数据l[z，θ]提取与识别对象关联的特征，生成特征向量p。
[0141]
作为从行数据l[z，θ]的特征提取方法，例如有以下方法。
[0142]
(1)计算强度值相对于深度的分布、具体地、各行的辉度分布52的方法
[0143]
(2)计算强度值相对于频度的分布、具体地、各行的辉度的频度分布54的方法
[0144]
(3)计算从时间方向上的与相邻信息的变化量求出的(1)或(2)的分布、具体地、截面图像50间的各行的辉度的变化量分布的方法
[0145]
(4)计算从空间方向上的与相邻信息的变化量求出的(1)或(2)的分布、具体地、各行以及相邻的行间的各行的辉度的变化量分布的方法
[0146]
(5)计算将血细胞干扰去除后的(1)、(2)、(3)或(4)的分布的方法
[0147]
(6)计算为了更加提高识别对象的视觉辨认性而进行画质调整后的(1)、(2)、(3)、(4)或(5)的分布的方法
[0148]
作为第2步骤，控制部41使用识别向量q，计算特征向量p相对于识别对象的异常度。
[0149]
作为识别向量q的生成方法，例如具有以下方法。
[0150]
·
作为各个识别对象的固定图案而保持识别向量q的方法
[0151]
·
使用用户所选择的“深度”或“强度值”来生成识别向量q的方法
[0152]
在特征向量p与支架的识别向量q相似的情况下为“正常”，也就是说计算出表示识别对象的异常度。在特征向量p与支架的识别向量q不相似的情况下为“异常”，也就是说计算出表示识别对象外的异常度。
[0153]
作为第3步骤，控制部41将行数据l[z，θ]的异常度向彩色图的各像素分配。
[0154]
如图9所示，“正常”，也就是说，计算出表示识别对象的异常度的情况下，像素强度被设定得大，强调显示。“异常”，也就是说，计算出表示识别对象外的异常度的情况下，像素强度被设定得小，抑制显示。
[0155]
识别对象不限于支架，也可以为导丝、血管壁、钙化病变或斑块等的其他因素。也可以并用相对于多个因素的异常度。
[0156]
也可以并用图像的辉度特征。例如，包含支架的行由于高辉度的成分变多，所以可以使用高辉度区域相对于行整体的比率。针对各行的辉度的频度分布，可以使用阈值以上的辉度值所占的比例。该阈值可以为固定值，也可以为用户输入值，或为行数据l[z，θ]的最频值、平均值、或离散等的统计值。
[0157]
也可以并用图像的统计量。例如，支架以及导丝由于在从辉度峰值的衰减中具有差异，所以可以使用行的高辉度区域的离散、或行的辉度分布52的近似曲线的倾斜。如图11所示，针对辉度的频度分布，可以使用阈值以上的关注区域内的辉度离散。该阈值可以为固定值，也可以为用户输入值，或为从行数据l[z，θ]的最频值、平均值、或离散等的统计性特征计算的值。如图12所示，也可以针对辉度分布求出近似曲线，使用从最大峰值通过的曲线的倾斜。
[0158]
作为本实施方式的一个变形例，可以根据高辉度区域的离散设定检测用图像的各像素的r值，根据相对于支架的异常度设定g值，根据高辉度区域的比率设定b值。
[0159]
作为本实施方式的一个变形例，也可以为，根据相对于支架的异常度来设定检测用图像的各像素的r值、g值及b值中的至少两个，同时对其分别适用上述的(1)以及(2)等的不同的特征提取方法。
[0160]
本发明并不限于上述实施方式。例如，也可以将框图中记载的多个框整合或将一个框分割。也可以为，代替按照记述以时序来执行流程图中所记载的多个步骤，而根据执行各步骤的装置的处理能力或根据需要，并列地或以不同顺序执行。另外，能够在不脱离本发明主旨的范围进行变更。
[0161]
附图标记说明
[0162]
10 诊断支援系统
[0163]
11 诊断支援装置
[0164]
12 线缆
[0165]
13 驱动单元
[0166]
14 键盘
[0167]
15 鼠标
[0168]
16 显示器
[0169]
17 连接端子
[0170]
18 小推车单元
[0171]
20 探头
[0172]
21 驱动轴
[0173]
22 管座
[0174]
23 护套
[0175]
24 外管
[0176]
25 超声波振子
[0177]
26 中继连接器
[0178]
31 扫描单元
[0179]
32 滑动单元
[0180]
33 底罩
[0181]
34 探头连接部
[0182]
35 扫描电机
[0183]
36 插入口
[0184]
37 探头夹持部
[0185]
38 滑动电机
[0186]
39 开关组
[0187]
41 控制部
[0188]
42 存储部
[0189]
43 通信部
[0190]
44 输入部
[0191]
45 输出部
[0192]
50 截面图像
[0193]
51 极坐标空间
[0194]
52 辉度分布
[0195]
53 分类图案
[0196]
54 频度分布
[0197]
55 分类图案
[0198]
60 检测用图像。