(57)【要約】      （修正有）【課題】母体内における胎児の正確な向きを簡単に把握可能な超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置は、超音波プローブ１と、前記超音波プローブ１が押し当てられている位置を中心に超音波画像を生成可能な画像処理部５と、胎児の向きを特定可能な胎児体内の部位の形状に基づくパターンを記憶するパターン記憶部１１と、前記超音波画像に対して前記パターンを照合させることで前記胎児の向きを特定するパターン認識部１２と、を備える。【選択図】図１
2014124269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブと、
前記超音波プローブが押し当てられている位置を中心に超音波画像を生成可能な画像処理部と、
胎児の向きを特定可能な胎児体内の部位の形状に基づくパターンを記憶するパターン記憶部と、
前記超音波画像に対して前記パターンを照合させることで前記胎児の向きを特定するパターン認識部と、
を備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波画像を描出する表示部を備え、
前記パターン認識部によって特定された前記胎児の向きを前記表示部にガイド情報を表示させるガイド表示設定部を備えた請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記胎児の向きを特定可能な胎児体内の部位は棘突起である請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記パターン認識部は、前記表示部に描出されている前記超音波画像がＡＣ計測を行うときの断面画像であることを判断し、前記ＡＣ計測を行うときの断面画像であった場合は前記超音波画像に対して前記パターンを照合させる請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記パターン設定部は、前記胎児の腹部断面画像において前記棘突起の先端が前記胎児の背部に向かって長くなるような第一のパターンと前記棘突起部分の先端が前記胎児の腹部に向かって短くなるような第二のパターンとを記憶しており、
前記パターン認識部は、所定の方向に超音波による走査線を振ったときの前記超音波画像が第一のパターンと第二のパターンのうちどちらのパターンに該当するかによって胎児の向きを特定する請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記ガイド情報は、前記胎児の向きを示すマーカあるいはボディマークである請求項２乃至４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
胎児の臓器あるいは骨の名称と形状を記憶し、前記表示部に描出されている前記超音波画像において前記臓器あるいは前記骨の形状に該当する像があった場合は、対応する前記臓器あるいは前記骨の名称をアノテーションとして前記表示部に表示させるアノテーション設定部を備えた請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記パターン認識部によるパターンの照合と、前記パターン照合に係る前記超音波画像の収集はバックグラウンドで行う請求項1乃至７のうちいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は無侵襲な診断装置として、幅広い範囲における検査に使用されている。特に、周産期における超音波診断装置を使用したルーチン検査は、全国の医療施設で実施されている検査である。
【０００３】
通常、超音波診断装置の超音波プローブを母体の腹部にあてることで胎児の超音波画像を取得する。特に、胎児の腹部断面における超音波画像は、胎児異常の有無を判断するのに非常に有用である。従来の超音波診断装置では、胎児の腹部断面画像における腹部大動脈、肝内臍静脈、胃胞といった血管や内臓の位置関係から、母体内における胎児の向きを判断していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１を始めとする従来の技術では、胎児の内臓の位置が内臓錯位によって反転している場合、胎児の腹部断面における超音波診断画像のみから母胎における胎児の正確な向きを判断するのは困難である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、母胎における胎児の正確な向きを簡単に把握可能な超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、前記超音波プローブが押し当てられている位置を中心に超音波画像を生成可能な画像処理部と、胎児の向きを特定可能な胎児体内の部位の形状に基づくパターンを記憶するパターン記憶部と、前記超音波画像に対して前記パターンを照合させることで前記胎児の向きを特定するパターン認識部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態における超音波診断装置のブロック図。
【図２】本実施形態における脊椎の側面図。
【図３】本実施形態における胎児の腹部の断面図。
【図４】図３の断面を表す側面図。
【図５】本実施形態における二次元超音波画像の平面図１。
【図６】本実施形態における二次元超音波画像の平面図２。
【図７】本実施形態のフロー図。
【図８】本実施形態における母体と超音波プローブの位置関係図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態における超音波診断装置のブロック図である。本超音波診断装置は、超音波プローブ１、送信部３、受信部４、画像処理部５、表示部７、操作部８、システム制御部９を備える。
【００１１】
本実施形態において超音波プローブ１は、二次元に振動子が多数配列された二次元アレイプローブ、あるいは一次元に多数配列された振動子をその配列方向に対して垂直な方向に機械的に振ることができるメカ４Ｄプローブである。各振動子は、送信部３からの駆動パルスに基づいて超音波を発生し、被検体からの反射波をエコー信号に変換する。
【００１２】
送信部３は、各振動子に対して駆動パルスをレート毎に送信する。システム制御部９は、駆動させる必要がある振動子を特定し、それらの振動子に対して送信される駆動パルスを遅延させるための遅延時間を計算する。送信部３は、システム制御部９が計算した遅延時間だけ各駆動パルスを遅延させる。遅延した各駆動パルスは各振動子に送信される。一方、システム制御部９は、駆動させる必要が無い振動子に対しては、駆動パルスが送信されないように設定する。上記操作によって、指向性のある送信ビームが生成される。
【００１３】
受信部４は、各振動子が反射波を受信することで得たエコー信号を増幅する。受信部４は、送信部が駆動パルスに与えた遅延時間と同じ時間だけ、増幅されたエコー信号を遅延させる。受信部４は、上記処理後の各エコー信号を足し合わせ、足し合わされたエコー信号に対して包絡線検波処理を施すことで、受信信号を生成する。
【００１４】
画像処理部５は、図示しない画像生成部、図示しない計測処理部、図示しないデータ保管部を有する。図示しない画像生成部は、受信信号の所定断層に係る二次元分布或いは所定領域に関する三次元分布を用いて、二次元超音波画像あるいは三次元超音波画像を生成する。また、画像生成部は、三次元超音波画像の生成に必要なボリュームデータを用いて、所望の断面に対応するＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｌａｎａｒ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像を生成する。
【００１５】
図示しない計測処理部は、生成した画像やボリュームデータを用いて臓器の内径や容積等を計測する。また、図示しない計測処理部は、計測結果に基づいて、臓器の内径や容積等の画像付帯情報を生成する。
【００１６】
図示しないデータ保管部は、画像生成部が生成した画像及び計測処理部が生成した画像付帯情報を保管する。
【００１７】
画像処理部５は、システム制御部９からの指示に従って、画像あるいは画像付帯情報を表示部７に送信する。
【００１８】
表示部７は、画像処理部５から送られてきた画像や画像付帯情報を表示する。また、オペレータの操作に必要となる所定の操作画面を表示する。
【００１９】
操作部８は、オペレータからの各種指示を行うための操作手段（マウスやトラックボール、キーボードなど）を有する。操作部８は、システム制御部９を介して、送信部３及び画像処理部５へ指示を送る。
【００２０】
システム制御部９は、上記した機能の他に、パターン記憶部１１、パターン認識部１２、ガイド表示設定部１３、アノテーション設定部１４を有する。
【００２１】
図２は脊椎の側面図である。図２に示すように脊椎は棘突起１００を有しており、棘突起１００の背部方向の先端は、必ず足部を向いて形成されている。すなわち、棘突起１００の向きがわかれば、母胎における胎児の頭部、足部、腹部、背部の向きがわかり、間接的に左右足部の向きもわかる。
【００２２】
パターン記憶部１１には、骨や内臓といった胎児の身体内の部位の形状がパターンとして登録されている。本実施形態においてパターン記憶部１１は、胎児の腹部断面におけるパターンとして、棘突起１００の形状に係るパターンを登録しているものとする。以下、このパターンについて説明する。
【００２３】
図３と図４は、胎児腹部の三次元超音波画像を複数の断面で切り分けたときの二次元超音波画像と、図３の各断面を表す脊椎の側面図である。図３における画像Ａ〜Ｅは、図４の直線Ａ〜Ｅを通る断面にそれぞれ対応する。画像Ａは、図４における棘突起１００の先端１００ａを通った断面の画像であり、胎児の背部の境界際に先端１００ａの一部が小さく描出されている。画像Ｂは、図４における棘突起１００の先端１００ｂを通った断面の画像であり、先端１００ｂの一部が小さく描出されている。画像Ｃは、図４における先端１００ｂを通った断面の画像であることは画像Ｂと同じだが、先端１００ｂが画像Ｂのときよりも胎児の背部方向に長くなって描出されている。画像Ｄは、図４における先端１００ｂと先端１００ｃを通った断面の画像である。この画像では、先端１００ｂが画像Ｃのときよりも胎児の背部方向に長くなっているものの途中で切れて描出されており、一方で、先端１００ｃについては小さく描出されている。画像Ｅは、図４における先端１００ｃを通った断面の画像であり、先端１００ｃの一部が画像Ｄのときよりも背部方向に伸びて描出されている。
【００２４】
図３の画像Ｂと画像Ｃを比較してわかるように、胎児の腹部の断面画像を胎児の頭部方向から順に連続して表示した場合、棘突起１００の先端１００ｂが次第に長くなるように描出されていることがわかる。この描出の規則性を第一のパターンとする。逆に、胎児の腹部の断面画像を胎児の足部方向から順に連続して表示した場合は、棘突起１００の先端１００ｂが次第に短くなるように描出されることがわかる。この描出の規則性を第二のパターンとする。
【００２５】
パターン認識部１２は、パターン記憶部に登録されているパターンの中から、診断位置に対応したパターンを選択する。本実施形態では、上記第一のパターン及び第二のパターンを選択する。パターン認識部１２は、第一のパターン及び第二のパターンに基づいて胎児の足部及び頭部の向きを判断する。なお具体的な判断方法については後述する。パターン認識部１２は、この判断した結果をガイド表示設定部１３に通知する。
【００２６】
図５は、表示部７に表示される胎児の腹部断面における二次元超音波画像である。図５には、胃胞１０１、臍静脈１０２、脊椎１０３が描出されている。図５における臍静脈１０２及び脊椎１０３の位置関係から、胎児の腹部及び背部の向きは判明する。一方で、パターン認識部１２からの通知によって、胎児の頭部及び足部の向きは既に判明している。これらの情報によって、間接的に胎児の左右側部方向が判明する。ガイド表示設定部１３は、この間接的に判明した胎児の左右側部方向を図５に示すようなＲｉｇｈｔ、Ｌｅｆｔのマーカ２０１を用いてガイドする。なお、ここでは図５の奥行き方向は胎児の頭部方向、上方向が胎児の左側部、下方向が胎児の右側部である。
【００２７】
また、上記のようにＲｉｇｈｔ及びＬｅｆｔのマーカ２０１を用いる以外に、図６のようにボディマーク２０３を用いて胎児の向きをガイドすることもできる。図６は、本実施形態におけるボディマーク２０３を用いたガイド表示である。ボディマーク２０３においては、表示部７に描出されている二次元超音波画像が、胎児の足部方向と頭部方向のどちらの方向から見た図であるかを、矢印Ｇなどを使って表現する。オペレータは表示部７に描出されている二次元超音波画像とボディマーク２０３、ボディマーク２０３の矢印を見ることで、胎児の腹部方向、背部方向、頭部方向、足部方向、右側部方向、左側部方向を把握することができる。
【００２８】
なお、これらのガイド表示は、図５及び図６のように超音波画像内に表示しても良いが、画像外の空きスペースに表示させても良い。これによって、超音波画像の視認性を低めずに、胎児の向きを把握することができる。
【００２９】
アノテーション設定部１４には、オペレータによってあらかじめ胎児の骨や臓器の名称と形状が設定されており、設定された骨や臓器の形状と類似する形状の像が超音波画像に描出されていれば、対応する骨や臓器の名称を当該像の周辺に表示する。例えば、胃胞１０１の名称と形状があらかじめアノテーション設定部１４に設定されている場合、図５や図６に示すように胃胞の形状と類似する像に対して「Ｓｔｏｍａｃｈ」のアノテーション２０２を表示する。通常、アノテーション設定部１４は、設定されている形状と類似する像が超音波画像に描出された場合は、自動的にアノテーション２０２を表示させる。また、アノテーション２０２は、操作部８あるいは表示部７に表示された操作画面を介して、オペレータの任意で表示／非表示の設定が行える。
【００３０】
図７は、本実施形態のフロー図である。
【００３１】
Ｓ１において、オペレータは診断を開始する。
【００３２】
Ｓ２において、オペレータは超音波プローブ１を母体の腹部に押し当て、表示部７に二次元超音波画像を描出させる。また、アノテーション設定部１４は、自身に設定されている骨や臓器が二次元超音波画像として描出されたと判断した場合、該当する骨や臓器に対応するアノテーション２０２を表示部７に表示させる。オペレータは、二次元超音波画像とアノテーション２０２から、ＡＣ（Ａｂｄｏｍｉｎａｌ  Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）計測を行うときの断面を探す。ＡＣ計測とは、胎児の腹部大動脈に直交する断面で、腹壁から脊柱までの距離の１／３〜１／４の長さだけ腹壁から離れた位置に臍静脈１０２が描出され、同時に胃胞１０１も描出されているときの断面における周囲長の計測のことである。なお、このＡＣ計測は、通常の胎児発育計測の際に頻繁に利用される計測手技である。
【００３３】
Ｓ３においてオペレータは、表示部７が表示している二次元超音波画像がＡＣ計測を行うときの断面画像であると判断した場合、操作部８を介して、マーカ２０１あるいはボディマーク２０３によるガイド表示をシステム制御部９に要求する。
【００３４】
オペレータによるガイド表示要求があった場合、システム制御部９は、超音波プローブ１が二次元アレイプローブだった場合は、現在超音波プローブ１が押し当てられている位置を中心として電子的に走査線を振るように送信部３に指示を送り、メカ４Ｄプローブだった場合は、現在超音波プローブ１が押し当てられている位置を中心として機械的に走査線を振るように送信部３に指示を送る。Ｓ４に示した通り、画像処理部５は、受信部４から得た受信信号に基づいて三次元超音波画像を生成する。また、この三次元超音波画像はバックグラウンドで生成され、表示部７には依然としてＳ３の時点における二次元超音波画像が表示され続ける。なお、超音波プローブ１が、単に振動子が一次元的に配列されているだけの一次元アレイプローブであった場合、オペレータが手動で走査線を振ることで三次元超音波画像を生成することも当然可能である。
【００３５】
システム制御部９は、Ｓ５に示す通り、現在描出されている二次元超音波画像が胎児のＡＣ計測を行うときの断面であるかを判断する。システム制御部９は、例えば図５のように胃胞１０１、臍静脈１０２、脊椎１０３のアノテーション２０２が表示されており、臍動脈１０２の位置が上記したＡＣ計測を行う断面であることの条件を満たしていることを判断基準として上記判断を行う。システム制御部９が、現在描出されている二次元超音波画像はＡＣ計測を行う断面画像ではないと判断した場合、Ｓ３で行ったガイド表示要求は無効となり、オペレータはＳ２に戻ってＡＣ計測を行うときの断面を新たに探す。
【００３６】
一方、システム制御部９が、現在描出されている二次元超音波画像はＡＣ計測を行うときの断面画像であると判断した場合、Ｓ６に示す通り、パターン記憶部１１にあらかじめ登録されているパターンの中から前述の棘突起１００に係る２種類のパターンが自動的に選択される。
【００３７】
Ｓ７において、パターン認識部１２は、画像処理部５が生成していた三次元超音波画像と選択された前述した２種類のパターンとのマッチングをバックグラウンドで行う。
【００３８】
図８（ａ）は本実施形態における母体と超音波プローブ１の正面図であり、図８（ｂ）は本実施形態における母体と超音波プローブ１の側面図である。図８におけるｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は、それぞれ右側部方向、腹部方向、頭部方向に対応しており、超音波プローブ１は、母体に対してｙ方向の逆の方向に押し当てられている。なお、Ｓ３における二次元超音波画像は、図８（ｂ）の直線Ｆを通る断面画像であり、例えば超音波プローブから出た超音波ビームをｘ方向あるいはｘ方向の逆の方向に電子的に振ることで得られる。一方、Ｓ４に示すような三次元超音波画像は、例えば、上記断面を超音波プローブ１の設置部分を中心にｚ方向あるいはｚ方向の逆の方向に電子的に振ることで得られた二次元超音波画像を積み重ねることで得られる。なお、ここでは、図８（ｂ）に示すようにｚ方向に上記断面を傾けたときの角度をθとする。
【００３９】
例えば、図８（ｂ）におけるθを大きくするにつれて、二次元超音波画像中の棘突起１００の先端部分が、胎児の背部方向に長くなる規則性がパターン認識部１２によって認識されたとする。その場合、前述した２種類のパターンのうち「胎児の腹部の断面画像を胎児の頭部方向から順に連続して表示した場合、棘突起１００の先端１００ｂが次第に長くなるように描出されている」というパターン、即ち、第一のパターンに当てはまり、パターン認識部１２はｚ方向が胎児の足部方向であると判断する。逆に、図８（ｂ）におけるθを大きくするにつれて、二次元超音波画像中の棘突起１００の先端部分が、胎児の腹部方向に短くなる規則性がパターン認識部１２によって認識されたとする。その場合、前述した２種類のパターンのうち「胎児の腹部の断面画像を胎児の足部方向から順に連続して表示した場合は、棘突起１００の先端１００ｂが次第に短くなるように描出される」というパターン、即ち、第二のパターンに当てはまり、パターン認識部１２は、ｚ方向が胎児の頭部方向であると判断する。
【００４０】
なお、胎児の脊椎の方向と母体の脊椎の方向が直交している場合などにおいても、図８（ｂ）の直線Ｆを通る断面がＡＣ計測を行う断面になる超音波プローブ１を母体に接触させ、その断面と直交する方向を図８におけるｚ方向及びｚ方向と逆の方向とみなすことで母胎における胎児の向きを把握することができる。
【００４１】
Ｓ８において、ガイド表示設定部１３は、マッチングの結果に基づいて、マーカ２０１あるいはボディマーク２０３によって、胎児の向きを表示部７にガイド表示する。
【００４２】
Ｓ９において、診断を終了する。
【００４３】
前述したようにＡＣ計測は胎児の発育計測の際に頻繁に行われる計測手技である。本実施形態においてオペレータは、ＡＣ計測を行う断面を見つけさえすれば良いので、超音波診断装置の使用に不慣れなオペレータであっても容易に胎児の正確な向きを把握することができる。更にその結果、診断時間の短縮も期待できる。
【００４４】
変形例の一つとして、アノテーション設定部１４が、ＡＣ計測を行う断面になった場合にのみアノテーション２０２を表示させても良い。この場合、表示部に表示されている断面画像がＡＣ計測を行う断面画像であることをオペレータが認識しやすくなり、より簡単な操作で胎児の正確な向きを把握することができる。
【００４５】
また、超音波画像中に描出される棘突起１００の形状を用いたパターンは、棘突起１００の中の一本の先端部分の特徴に基づく規則性だけでなく、複数の先端部分に基づく規則性でも良い。
【００４６】
本実施形態においては、超音波画像中に描出される棘突起１００の先端部分の形状から母胎における胎児の正確な向きを把握する方法を記述したが、パターンによって胎児の向きを特定できるような構造を有する部位、例えば脳室などであれば十分に適用が可能である。なお、脳室のパターンを登録し、脳室の超音波画像から胎児の向きを判断する場合、脳室の形状や大きさが妊娠週数によって変化することに注意しなければならない。この場合、各妊娠週数に対応したパターンをパターン記憶部１１にあらかじめ登録しておき、実際の妊娠週数のパターンだけでなく、前後数週のパターンを用いてパターンのマッチングを行う。
【００４７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・超音波プローブ
３・・・送信部
４・・・受信部
５・・・画像処理部
７・・・表示部
８・・・操作部
９・・・システム制御部
１１・・・パターン記憶部
１２・・・パターン認識部
１３・・・ガイド表示設定部
１４・・・アノテーション設定部
１００・・・棘突起
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ・・・先端
１０１・・・胃胞
１０２・・・臍静脈
１０３・・・脊椎
２０１・・・マーカ
２０２・・・アノテーション
２０３・・・ボディマーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014124269.tif 000007
【図６】
2014124269.tif 000008
【図７】
2014124269.tif 000009
【図８】
2014124269.tif 000010