JP4322305B1 - 内臓脂肪肥満検査装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】測定時刻の異なる複数のエコー画像の肥満度合いを比較する場合に、内臓脂肪肥満の度合いの正確な比較結果を容易に把握する。
【解決手段】過去の腹部エコー画像と現在の腹部エコー画像とを並べて表示して内臓脂肪肥満の度合いを比較する場合、対応する特徴点を指定することにより、指定された特徴点と、内臓脂肪肥満の度合いを算出する際の基準位置との位置関係が同一となるように現在の腹部エコー画像における基準位置を修正する。つまり、特徴点８１、８２と基準位置（所定幅Ｘの開始点）との距離が同じオフセット量αとなるように現在の腹部エコー画像の基準位置を設定する。そして、修正された腹部エコー画像に基づいて内臓脂肪肥満の度合い、つまり断面面積比積Ｂ／Ａを算出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内臓脂肪による肥満度合いを検査する内臓脂肪肥満検査装置およびプログラムに関する。

近年の研究によれば、内臓に付着する内臓脂肪量が多いと、脳卒中、心臓病等の生活習慣病を発病するおそれが高いことが明らかになりつつある。そこで、簡単に内臓脂肪量を測る方法が求められており、超音波を用いてエコー画像を得、そのエコー画像を解析する方法が公知となっている（非特許文献１、特許文献１）。

このような内臓脂肪肥満を改善するために各種の健康指導が行われる。そして、この健康指導の結果により内臓脂肪肥満が改善されているか否かを定期的に確認する必要がある。このような内臓脂肪の肥満度合いの変化を把握しようとする場合、過去に測定されたエコー画像と、現在のエコー画像とを比較して経過を観察することが行われる。

しかし、エコー画像を得るための測定位置が毎回同じになるように測定したとしても、常に全く同じ位置の測定を行うことは困難である。そのため、測定位置のずれにより得られるエコー画像も微妙に変化してしまい、エコー画像に基づいて内臓脂肪の肥満度合いを算出したとしても、その値が正確な変化を示すものではない可能性もある。

Suzuki R et al.,「Abdominal wall fat index, estimated by ultrasonography, for assessment of the ratio of visceral fat to subcutaneous fat in the abdomen」,The Journal of Medicine 309-314,September 1993 特開２００５−１５２６０５号公報

上記従来の測定方法では、測定時刻の異なる複数のエコー画像の肥満度合いを比較しようとした場合、測定位置のずれにより正確な比較結果を得ることができない可能性があった。

本発明は、測定時刻の異なる複数のエコー画像の肥満度合いを比較する場合に、内臓脂肪肥満の度合いの正確な比較結果を容易に把握することができる内臓脂肪肥満検査装置およびプログラムを提供することを目的としている。

本発明の内臓脂肪肥満検査装置は、超音波プローブと、
前記超音波プローブにより検出された腹部エコー画像を画像処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段の処理結果を格納する格納手段と、
前記格納手段に格納されている過去の腹部エコー画像と、該過去の腹部エコー画像が測定された際の測定位置と略同一な測定位置において測定され、前記画像処理手段により画像処理された現在の腹部エコー画像とを比較して表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された過去の腹部エコー画像と、前記画像処理手段により画像処理された現在の腹部エコー画像とにおける共通の特徴的な部位を指示するための指示手段と、
前記現在の腹部エコー画像における前記指示手段により指示された特徴的な部位と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、前記過去の腹部エコー画像における位置関係と同じとなるように、前記現在の腹部エコー画像の基準位置を修正する修正手段と、
前記修正手段により基準位置が修正された現在の腹部エコー画像に基づいて内臓脂肪による肥満度合いを算出する算出手段とを有する。

本発明によれば、指示手段により指示された特徴的な部位と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、過去の腹部エコー画像と現在の腹部エコー画像との間で同じとなるように、修正手段により現在の腹部エコー画像の基準位置の修正が行われるため、測定時刻の異なる複数のエコー画像に基づいて肥満度合いを比較する場合でも、内臓脂肪肥満の度合いの正確な比較結果を容易に把握することができる。

また、好ましくは、前記算出手段は、所定幅内における皮下脂肪の厚さの最低値と腹膜前脂肪の厚さの最大値との比により内臓脂肪の度合いを算出する。

また、好ましくは、前記算出手段は、所定幅内における皮下脂肪の断面面積と腹膜前脂肪の断面面積の比により内臓脂肪の度合いを算出する。

また、好ましくは、前記表示手段は、前記算出手段により算出された内臓脂肪による肥満度合いを表示する。

[プログラム]
本発明のプログラムは、超音波プローブにより検出された腹部エコー画像を画像処理するステップと、
格納されていた過去の腹部エコー画像と、該過去の腹部エコー画像が測定された際の測定位置と略同一な測定位置において測定された現在の腹部エコー画像とを比較して表示するステップと、
表示された過去および現在の腹部エコー画像における共通の特徴的な部位の指示を入力するステップと、
前記現在の腹部エコー画像における指示された特徴的な部位と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、前記過去の腹部エコー画像における位置関係と同じとなるように、前記現在の腹部エコー画像の基準位置を修正するステップと、
基準位置が修正された現在の腹部エコー画像に基づいて内臓脂肪による肥満度合いを算出するステップとをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、超音波プローブにより検出された腹部エコーを画像処理して解析し、内臓脂肪による肥満度合いを自動的に算出することができるようにしたので、簡易、且つ正確に内臓脂肪による肥満度合いを検査することができる。

以下、本発明の一実施形態の内臓脂肪肥満検査装置について説明する。

図１において、内臓脂肪肥満検査装置１０の概略が示されている。内臓脂肪肥満検査装置１０は、図１に示されるように、超音波プローブ１２と、検査装置本体１４と、例えばパーソナルコンピュータ１６とを有する。なお、検査装置本体１４とパーソナルコンピュータ１６とは一体の装置として構成してもよい。

超音波プローブ１２は、図２に示すように、上面が人体の胸骨１８の下端に当接するように例えば直線状に形成され、側面上部が人体の肋軟骨２０ａ、２０ｂに当接するように斜めの曲線状に形成されている。超音波プローブ１２は、多数の素子２２を有し、この多数の素子２２は、胸骨１８の下端から所定距離Ｈ（例えば５ｃｍ）下方に中心がくるように、体軸と平行な直線状に並べられて設けられている。したがって、図２に示すように、超音波プローブ１２を人体の胸骨１８下端と肋軟骨２０ａ、２０ｂとに当てるように押し付けることにより多数の素子２２を所定の位置（例えば胸骨１８の下端から５ｃｍの位置）に設定することができ、この部分のエコー画像を得ることができる。

検査装置本体１４は、超音波駆動検出部２４と、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２６と、データ通信部２８と、制御部３０とを有する。制御部３０は、超音波駆動検出部２４、Ａ／Ｄ変換器２６、データ通信部２８をそれぞれ制御する。超音波駆動検出部２４は、制御部３０の制御に基づいて前述した超音波プローブ１２の各素子２２に超音波振動を与える。また、この超音波駆動検出部２４は、各素子２２に伝播されたエコー画像を検出する。Ａ／Ｄ変換器２６は、超音波駆動検出部２４により検出されたアナログのエコー画像を多値のデジタル画像（濃淡を含んだデジタル画像）に変換する。そして、データ通信部２８は、制御部３０の制御に基づいてデジタル化されたエコー画像をパーソナルコンピュータ１６に送る。

パーソナルコンピュータ１６は、上記検査装置本体１４のデータ通信部２８から送られたエコー画像を受信し、ソフトウエアにより画像処理を実施し、内臓脂肪肥満の度合いを算出し、算出された内臓脂肪による肥満度合いをディスプレイに表示する。

次に、図１中のパーソナルコンピュータ１６の機能構成を図３に示す。パーソナルコンピュータ１６は、図３に示されるように、画像処理部３１と、格納部３２と、特徴点指示部３３と、算出部３４と、修正部３５と、表示部３６とから構成されている。

画像処理部３１は、超音波プローブ１２により検出され検査装置本体１４のデータ通信部２８から送信されてきた腹部エコー画像を画像処理する。格納部３２は、画像処理部３１の処理結果を格納する。

データ通信部２８から送信されてくる腹部エコー画像は、濃淡を含んだデジタル画像である。そのため、画像処理部３１では、まず入力されたエコー画像に対してノイズを除去する。ノイズ除去の際には、周囲の画像に対して濃度差が所定値よりも大きい画素を抽出し、該画素を周囲の画素値データに置き換える等により行われる。次に、ノイズ除去が行われた後のエコー画像は、白黒の二値画像に変換される。二値画像への変換は、所定の閾値で入力画像を白黒に分けるフィルタにより実施される。これにより皮下脂肪部分と腹膜前脂肪部分とは黒となり、両者の間で白線（Linea alba)が白となる。さらに黒部分又は白部分の輪郭を抽出する輪郭抽出処理を実施する。輪郭抽出処理は、例えばパターンマッチングにより白と黒、又は黒と白との境界部分を抽出することにより行われる。そして、輪郭部分を直線近似し、図４に示すような画像を得ることができる。なお、図４は、上記の処理により得られる画像を説明するための概略図であり実際に得られる画像とは異なる。

図４では、得られた画像中に内臓脂肪肥満度合いを判定するための所定幅Ｘが示されており、この所定幅Ｘ内の皮下脂肪部分の領域がＡとして表現され、腹膜前脂肪部分の領域がＢとして表現されている。

表示部３６は、例えば図５に示すような方法により、格納部３２に格納されている過去の腹部エコー画像と、画像処理部３１により画像処理された現在の腹部エコー画像とを比較して表示する。この現在の腹部エコー画像は、格納部３２に格納されている過去の腹部エコー画像が測定された際の測定位置と略同一な測定位置、つまり略同一な走査面において測定され腹部エコー画像である。

特徴点指示部３３は、表示部３６に表示された過去の腹部エコー画像と、画像処理部３１により画像処理された現在の腹部エコー画像とにおける共通の特徴的点（特徴的な部位）を指示する。例えば、ユーザは、マウス等のポインティングデバイスにより腹部エコー画像中の特徴点を選択し、ダブルクリック等によりその特徴点を確定することにより共通する特徴的な部位を指示する。図５に示した表示例では、過去の腹部エコー画像において特徴点８１が指示され、現在の腹部エコー画像では、特徴点８２が指示されている。

過去の腹部エコー画像と現在の腹部エコー画像における共通な特徴点としては、例えば、腹膜と肝臓の先端が接触する位置等の、腹部エコー画像中において位置の対応関係が明確に分かるような部位を選択するようにする。どの部位を特徴点とすべきかは各個人により異なるため、腹部エコー画像を見て最も良いと思われる部位を特徴点として選択するようにする。

修正部３５は、画像処理部３１により画像処理された現在の腹部エコー画像において特徴点指示部３３により指示された特徴点と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、過去の腹部エコー画像における位置関係と同じとなるように、画像処理部３１により画像処理された現在の腹部エコー画像の基準位置を修正する。

図５に示した表示例では、過去の腹部エコー画像中に指示された特徴点８１と基準位置（所定幅Ｘの開始点）との距離がオフセット量αとして記憶される。そのため、現在の腹部エコー画像中における基準位置（所定幅Ｘの開始点）は、特徴点８２からオフセット量αだけ離れた位置に設定される。つまり、修正部３５は、特徴点８１、８２と基準位置（所定幅Ｘの開始点）との距離がそれぞれ同じオフセット量αとなるように現在の腹部エコー画像の基準位置を修正する。

この結果、現在および過去の腹部エコー画像中において、特徴点８１、８２と基準位置の位置関係は、それぞれ、お互いに同一な位置関係となる。そのため、現在と過去の腹部エコー画像を測定する際の位置がずれてしまった場合でも、指示された特徴点を基準として所定幅Ｘの位置が設定される。

なお、図５に示した表示例では、内臓脂肪肥満度合いを算出する際の基準位置として、所定幅Ｘの開始点を用いた場合が示されているが、この基準位置はどのような箇所に設定してもよい。例えば、所定幅Ｘの終了点や、所定幅Ｘの中央点等の他の箇所を基準位置としても良い。

算出部３４は、修正部３５により基準位置が修正された腹部エコー画像に基づいて内臓脂肪による肥満度合いを算出する。具体的には、算出部３４は、所定幅内における皮下脂肪の断面面積と腹膜前脂肪の断面面積の比により内臓脂肪の度合いを算出する。

具体的には、算出部３４は、図４に示すように、腹部垂直方向の所定幅Ｘに属する皮下脂肪の断面面積Ａと、同じく所定幅Ｘに属する断面面積Ｂとの面積を算出し、Ｂ／Ａを算出する。それぞれの断面面積Ａ及びＢはそれぞれ直線に囲まれた部分の面積であるので、容易に算出することができる。

この面積算出の具体的な方法としては、面積を算出しようとする領域中に含まれる画素数を算出し、この算出された画素数に、予め測定された１画素あたりの面積を乗算することにより求められる。つまり、予め腹部エコー画像中の１画素が、実際の断面図上においてどのような面積に相当するのかを測定しておき、測定しようとする領域中に含まれる画素数にこの１画素あたりの面積を算出することにより面積が計算される。ただし、上記のように皮下脂肪の断面面積と腹膜前脂肪の断面面積の比を算出する場合には、１画素あたりの面積を使用せずに、単に画素数の比を計算するだけでよい。

また、図４に示すＳminは、皮下脂肪厚の最低値を示し、Ｐmaxは腹膜前脂肪厚の最大値を示す。Ｓminは、皮膚からの黒画素数が最も少ない断面方向ラインの黒画素数であり、Ｐmaxは腹膜からの黒の画素数が最も多い断面方向ラインの黒画素数である。ここで、Ｐmax／ＳminをＡＦＩ（Abdominal wall Fat Index：腹壁脂肪指数）と定義し、上記断面面積比Ｂ／Ａの替わりにＡＦＩを内臓脂肪肥満の度合いとしてもよい。つまり、算出部３４は、所定幅Ｘ内における皮下脂肪の厚さの最低値Ｓminと腹膜前脂肪の厚さの最大値Ｐmaxとの比により内臓脂肪の度合いを算出するようにしてもよい。このＡＦＩも実際の内臓脂肪肥満の度合いとよく相関するが、上記断面面積比Ｂ／Ａは広い部分の脂肪データが反映されるので、より内臓脂肪肥満の度合いと相関する。

なお、上記断面面積比Ｂ／Ａ又はＡＦＩの値を性別、年齢等により補正し、この補正された値に基づいて内臓脂肪肥満度を表示するようにしてもよい。

そして、表示部３６は、過去の腹部エコー画像と修正部３５により基準位置が修正された腹部エコー画像とともに、算出部３４により算出された内臓脂肪による肥満度合いを表示する。

次に、本実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０の動作を図面を参照して詳細に説明する。

図６において、上記パーソナルコンピュータ１６による処理を説明するためのフローチャートが示されている。まず、画像処理部３１は、検査装置本体１４のデータ通信部２８から送られたエコー画像を入力する（ステップＳ１０１）。次に、画像処理部３１は、ステップＳ１０１で入力されたエコー画像に画像処理を施す（ステップＳ１０２）。

次に、格納部３２に格納されている過去の腹部エコー画像の中から、今回取得されたエコー画像と対応するエコー画像が読み出される（ステップＳ１０３）。そして、画像処理部３１により画像処理された現在の腹部エコー画像と、格納部３２から読み出された過去の腹部エコー画像は、表示部３６に表示される（ステップＳ１０４）。このようにして表示された現在および過去の腹部エコー画像の一例を図７に示す。図７に示す例では、２００７年１月２３日に測定された過去の腹部エコー画像と、２００７年４月２５日に取得された現在の腹部エコー画像とが比較できるように並べて表示されている。

次に、この表示部３４による表示を参照したユーザは、２つの腹部エコー画像の基準位置がずれていると判断した場合、特徴点指示部３３により対応する特徴点を指示する（ステップＳ１０５）。例えば、図８に示すように、２００７年１月２３日に取得された過去の腹部エコー画像中の部位と、２００７年４月２５日に取得された腹部エコー画像中の対応する部位とを指示する。この図８では、２００７年１月２３日に取得された過去の腹部エコー画像中に特徴点７１が指示され、２００７年４月２５日に取得された現在の腹部エコー画像中に特徴点７２が指示されている。

すると、修正部３５は、２つの腹部エコー画像中において、指示された２つの特徴点７１、７２と基準位置（所定幅Ｘの開始点）との位置関係が同一となるように、つまり特徴点７１、７２と基準位置との距離が同じオフセット量αとなるように、現在の腹部エコー画像の基準位置を修正する（ステップＳ１０６）。このようにして基準位置が修正された後の表示部３４における表示内容の一例を図９に示す。図９に示す例では、２つの腹部エコー画像において、特徴点指示部３３により指定された特徴点７１、７２に基づいて所定幅Ｘの設定が行われていることがわかる。

なお、本実施形態では、現在の腹部エコー画像の基準位置を修正する場合を用いて説明しているが、過去の腹部エコー画像の基準位置を修正して、指示された特徴的な部位と基準位置との位置関係が、過去の腹部エコー画像と現在の腹部エコー画像との間で同じとなるようにしても良い。

そして、算出部３４は、修正部３５により基準位置の修正が行われた後の腹部エコー画像に基づいて、内臓脂肪肥満の度合いを算出する（ステップＳ１０７）。なお、ここでは、算出部３４は、所定幅Ｘ内における皮下脂肪の断面面積Ａと腹膜前脂肪の断面面積Ｂとの比Ｂ／Ａを演算する。そして、表示部３４は、修正部３５により基準位置が修正された後の腹部エコー画像とともに、ステップＳ１０７において算出された断面面積比Ｂ／Ａを内臓脂肪度合いとしてディスプレイに表示し、処理を終了する（ステップＳ１０８）。この表示は、数値やグラフによって行うことができ、標準値や被検者の過去のデータと比較するようにしてもよい。さらに内臓脂肪肥満度として「問題あり」、「問題なし」等で表示することもできる。

本実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０によれば、修正部３５により今回測定された現在の腹部エコー画像の基準位置が修正されるので、現在と過去という測定時刻の異なる２つの腹部エコー画像の肥満度合いを比較する場合に、内臓脂肪肥満の度合いの正確な比較結果を得ることが可能となる。

図７に示した表示例では、現在と過去の腹部エコー画像において基準位置がずれてしまっているため、今回の測定結果における内臓脂肪肥満の度合い、つまり断面面積比Ｂ／Ａ＝１．２となっていて、前回（２００７年１月２３日）の測定結果における断面面積比Ｂ／Ａ＝１．１よりも悪化しているように思われる。しかし、図９に示した表示例のように、基準位置を修正すると、断面面積比Ｂ／Ａ＝１．０と変更されるため、内臓脂肪肥満は改善されていることを確認することができる。

このように、本実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０によれば、異なる測定時刻の腹部エコー画像の度合いを比較する場合でも、特徴点指示部３３により指示された特徴点と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、過去の腹部エコー画像と現在の腹部エコー画像との間で同じとなるように、修正部３５により基準位置の修正が行われる。そのため、本実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０によれば、測定時刻の異なる複数のエコー画像に基づいて肥満度合いを比較する場合でも、内臓脂肪肥満の度合いの正確な比較結果を容易に把握することができる。

なお、本実施形態では、現在の腹部エコー画像と過去の腹部エコー画像の内臓脂肪肥満の度合いを比較しているが、２つの過去の腹部エコー画像の内臓脂肪肥満の度合いを比較するような場合、つまり測定時刻の異なる２つの腹部エコー画像の内臓脂肪肥満度合いを比較するような場合でも本発明は適用することができるものである。

本発明の一実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０の超音波プローブ１２を人体の胸下部分に押し当てた状態を示す正面図である。 図１中のパーソナルコンピュータ１６の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０を用いて取得したエコー画像を画像処理したものを示す画面図である。 表示部３６により表示される過去および現在の腹部エコー画像の模式的に示した図の一例である。 本発明の一実施形態の内臓脂肪肥満検査装置１０における制御処理を示すフローチャートである。 現在および過去の腹部エコー画像が表示部３４に表示された場合の一例を示す図である。 現在および過去の腹部エコー画像において、対応する特徴点を指示した場合の様子を示す図である 基準位置が修正された後の表示部３４における表示内容の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 内臓脂肪肥満検査装置
１２ 超音波プローブ
１４ 検査装置本体
１６ パーソナルコンピュータ
１８ 胸骨
２０ａ、２０ｂ 肋軟骨
２２ 素子
２４ 超音波駆動検出部
２６ Ａ／Ｄ変換器
２８ データ通信部
３０ 制御部
３１ 画像処理部
３２ 格納部
３３ 特徴点指示部
３４ 算出部
３５ 修正部
３６ 表示部
７１、７２ 特徴点
８１、８２ 特徴点

Claims (5)

1. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブにより検出された腹部エコー画像を画像処理する画像処理手段と、
   前記画像処理手段の処理結果を格納する格納手段と、
   前記格納手段に格納されている過去の腹部エコー画像と、該過去の腹部エコー画像が測定された際の測定位置と略同一な測定位置において測定され、前記画像処理手段により画像処理された現在の腹部エコー画像とを比較して表示する表示手段と、
   前記表示手段に表示された過去の腹部エコー画像と、前記画像処理手段により画像処理された現在の腹部エコー画像とにおける共通の特徴的な部位を指示するための指示手段と、
   前記現在の腹部エコー画像における前記指示手段により指示された特徴的な部位と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、前記過去の腹部エコー画像における位置関係と同じとなるように、前記現在の腹部エコー画像の基準位置を修正する修正手段と、
   前記修正手段により基準位置が修正された現在の腹部エコー画像に基づいて内臓脂肪による肥満度合いを算出する算出手段と、
   を有する内臓脂肪肥満検査装置。
2. 前記算出手段は、所定幅内における皮下脂肪の厚さの最低値と腹膜前脂肪の厚さの最大値との比により内臓脂肪の度合いを算出する請求項１記載の内臓脂肪肥満検査装置。
3. 前記算出手段は、所定幅内における皮下脂肪の断面面積と腹膜前脂肪の断面面積の比により内臓脂肪の度合いを算出する請求項１記載の内臓脂肪肥満検査装置。
4. 前記表示手段は、前記算出手段により算出された内臓脂肪による肥満度合いを表示する請求項１から３のいずれか１項記載の内臓脂肪肥満検査装置。
5. 超音波プローブにより検出された腹部エコー画像を画像処理するステップと、
   格納されていた過去の腹部エコー画像と、該過去の腹部エコー画像が測定された際の測定位置と略同一な測定位置において測定された現在の腹部エコー画像とを比較して表示するステップと、
   表示された過去および現在の腹部エコー画像における共通の特徴的な部位の指示を入力するステップと、
   前記現在の腹部エコー画像における指示された特徴的な部位と内臓脂肪肥満による肥満度合いを算出する際の基準位置との位置関係が、前記過去の腹部エコー画像における位置関係と同じとなるように、前記現在の腹部エコー画像の基準位置を修正するステップと、
   基準位置が修正された現在の腹部エコー画像に基づいて内臓脂肪による肥満度合いを算出するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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