(57)【要約】【課題】穿刺針の先端位置をより正確に把握することができる超音波画像診断装置及び超音波画像生成方法を提供する。【解決手段】評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、評価情報生成部２０５ｂによって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する。表示強調部２０５ｆは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調する。速度演算部２０５ｅは、穿刺針の先端の移動速度を演算する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、速度演算部２０５ｅによって求められた穿刺針の先端の移動速度に基づいて穿刺針の先端の位置を検出する。【選択図】図３
2014212922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示部と、
複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成部と、
前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出部と、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置に対応する前記超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調部と、
前記穿刺針の先端の移動速度を演算する速度演算部と、
を備え、
前記穿刺針位置検出部は、前記速度演算部によって求められた穿刺針の先端の移動速度に基づいて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項２】
前記速度演算部は、前記穿刺針の先端の加速度を演算し、
前記穿刺針位置検出部は、前記速度演算部によって求められた穿刺針の先端の移動速度と加速度とに基づいて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
【請求項３】
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置の履歴情報を保存する履歴保存部を備え、
前記速度演算部は、前記履歴保存部に保存された穿刺針の先端の位置の履歴情報に基づいて前記穿刺針の先端の移動速度を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置。
【請求項４】
前記評価情報生成部は、前記複数フレームの超音波画像データ間の差分信号を得ることにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項５】
前記評価情報生成部は、前記複数フレームの超音波画像データ間で画素毎に相関係数を算出し、該算出した画素毎の相関係数を示す信号を得ることにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項６】
前記評価情報生成部は、複数フレームの超音波画像データ間の画素毎の時間方向分散を分析することにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置。
【請求項７】
前記穿刺針位置検出部は、直前のフレームにおいて検出された穿刺針の先端の位置から所定範囲において前記穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項８】
前記穿刺針位置検出部は、穿刺針の先端の位置の履歴に基づいて前記穿刺針の先端の直線軌道を求め、該直線軌道周辺において前記穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項９】
前記穿刺針位置検出部は、前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報からパーティクルフィルターを用いて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項１０】
前記表示強調部は、前記先端画像の輝度を上昇させることにより強調表示を行うことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項１１】
前記表示強調部は、前記先端画像の表示色を変更することにより強調表示を行うことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項１２】
穿刺針の先端の位置の履歴に基づいて、前記穿刺針の先端の軌跡を表示する軌跡表示部を備えたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
【請求項１３】
前記軌跡表示部は、前記穿刺針の先端の位置の履歴に基づいて最小二乗直線を求め、該最小二乗直線に基づいて前記穿刺針の先端の軌跡を表示することを特徴とする請求項１２に記載の超音波画像診断装置。
【請求項１４】
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示部と、
複数フレームの超音波画像データのそれぞれについて最新フレームの超音波画像データとの大域的なマッチングを行って前記最新フレームの超音波画像データに対する相関を求め、該相関が所定の閾値であって、且つ、時間的に最も古く生成された超音波画像データを対象画像データとして決定する対象画像決定部と、
前記対象画像決定部によって決定された対象画像データと前記最新フレームの超音波画像データとからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成部と、
前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出部と、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調部と、
を備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項１５】
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示部と、
複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成部と、
前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出部と、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置に対応する前記超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調部と、
を備え、
前記評価情報生成部は、複数フレームの超音波画像データ間の画素毎の時間方向分散を分析することにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項１６】
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子から出力された受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップにおいて生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示ステップと、
複数の時系列フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成ステップと、
前記評価情報生成ステップにおいて生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出ステップと、
前記穿刺針位置検出ステップにおいて検出された穿刺針の先端の位置に対応する前記超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調ステップと、
前記穿刺針の先端の移動速度を演算する速度演算ステップと、
を含み、
前記穿刺針位置検出ステップは、前記速度演算ステップにおいて求められた穿刺針の先端の移動速度に基づいて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする超音波画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像診断装置及び超音波画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体内に穿刺針を挿入して組織や体液を採取し、これを診断する生体組織診断（バイオプシー）が行われている。この場合、生体内の所定の組織等を採取する際に、誤って別の位置に穿刺針を穿刺してしまわないように、アタッチメントやガイドを備えた超音波探触子に穿刺針を取り付け、医師等の操作者は、超音波探触子にて取得した生体内の超音波画像データから超音波画像を表示するとともに、これを見ながら穿刺位置を確認し、穿刺針の穿刺を実施する。
【０００３】
穿刺を実施する際には、操作者は、確実に目的部位まで穿刺針を到達させるため、超音波画像を見ながら予め決められた刺入経路通りに穿刺針を刺入させる。
このような穿刺術を行う場合には、目的部位まで穿刺針を到達させ、そこから余分な液体を抜いたり、注液したりする等を行う必要があるため、モニター上で穿刺針、特にその先端部を確実に、また適切に確認できることが重要である。
【０００４】
このような状況に鑑み、従来の超音波画像診断装置では、複数の時系列フレームのエコー信号から時系列フレーム間の差分エコー信号を生成し、これに基づいて穿刺針の先端候補を検出し、その先端候補の部分を強調して表示するようにしたものがある。また、この超音波画像診断装置では、過去に検出された先端候補に基づいて複数の先端候補から絞り込みを行っている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、操作者は、超音波画像における穿刺針の位置を確認しながら、穿刺針の刺入を行うが、穿刺針の刺入速度は操作者の技量や状況に応じてまちまちであり、また変化もするため、上記特許文献１に記載の発明のように、単に過去に検出された先端候補に基づいて穿刺針の先端位置を特定する方法だと、穿刺針がその先どれだけ進むのかについて予測することができないため、複数の先端候補から何れが真の穿刺針の先端の位置であるかについて判断するのが困難であり、超音波画像における穿刺針の先端位置の把握を十分に行うことができなかった。
【０００７】
本発明の課題は、穿刺針の先端位置をより正確に把握することができる超音波画像診断装置及び超音波画像生成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波画像診断装置において、
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示部と、
複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成部と、
前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出部と、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置に対応する前記超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調部と、
前記穿刺針の先端の移動速度を演算する速度演算部と、
を備え、
前記穿刺針位置検出部は、前記速度演算部によって求められた穿刺針の先端の移動速度に基づいて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波画像診断装置において、
前記速度演算部は、前記穿刺針の先端の加速度を演算し、
前記穿刺針位置検出部は、前記速度演算部によって求められた穿刺針の先端の移動速度と加速度とに基づいて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置において、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置の履歴情報を保存する履歴保存部を備え、
前記速度演算部は、前記履歴保存部に保存された穿刺針の先端の位置の履歴情報に基づいて前記穿刺針の先端の移動速度を演算することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記評価情報生成部は、前記複数フレームの超音波画像データ間の差分信号を得ることにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記評価情報生成部は、前記複数フレームの超音波画像データ間で画素毎に相関係数を算出し、該算出した画素毎の相関係数を示す信号を得ることにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置において、
前記評価情報生成部は、複数フレームの超音波画像データ間の画素毎の時間方向分散を分析することにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記穿刺針位置検出部は、直前のフレームにおいて検出された穿刺針の先端の位置から所定範囲において前記穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記穿刺針位置検出部は、穿刺針の先端の位置の履歴に基づいて前記穿刺針の先端の直線軌道を求め、該直線軌道周辺において前記穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記穿刺針位置検出部は、前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報からパーティクルフィルターを用いて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記表示強調部は、前記先端画像の輝度を上昇させることにより強調表示を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記表示強調部は、前記先端画像の表示色を変更することにより強調表示を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
穿刺針の先端の位置の履歴に基づいて、前記穿刺針の先端の軌跡を表示する軌跡表示部を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の超音波画像診断装置において、
前記軌跡表示部は、前記穿刺針の先端の位置の履歴に基づいて最小二乗直線を求め、該最小二乗直線に基づいて前記穿刺針の先端の軌跡を表示することを特徴とする。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、超音波画像診断装置において、
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示部と、
複数フレームの超音波画像データのそれぞれについて最新フレームの超音波画像データとの大域的なマッチングを行って前記最新フレームの超音波画像データに対する相関を求め、該相関が所定の閾値であって、且つ、時間的に最も古く生成された超音波画像データを対象画像データとして決定する対象画像決定部と、
前記対象画像決定部によって決定された対象画像データと前記最新フレームの超音波画像データとからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成部と、
前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出部と、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調部と、
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５に記載の発明は、超音波画像診断装置において、
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示部と、
複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成部と、
前記評価情報生成部によって生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出部と、
前記穿刺針位置検出部によって検出された穿刺針の先端の位置に対応する前記超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調部と、
を備え、
前記評価情報生成部は、複数フレームの超音波画像データ間の画素毎の時間方向分散を分析することにより前記動き評価情報を生成することを特徴とする。
【００２３】
請求項１６に記載の発明は、超音波画像表示方法において、
駆動信号によって穿刺針が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する超音波探触子から出力された受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップにおいて生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する表示ステップと、
複数の時系列フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する評価情報生成ステップと、
前記評価情報生成ステップにおいて生成された動き評価情報から穿刺針の先端の位置を検出する穿刺針位置検出ステップと、
前記穿刺針位置検出ステップにおいて検出された穿刺針の先端の位置に対応する前記超音波画像における先端画像の表示を強調する表示強調ステップと、
前記穿刺針の先端の移動速度を演算する速度演算ステップと、
を含み、
前記穿刺針位置検出ステップは、前記速度演算ステップにおいて求められた穿刺針の先端の移動速度に基づいて穿刺針の先端の位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、穿刺針の先端位置をより正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】超音波画像診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】超音波画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】画像処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】差分信号による動き評価情報の生成方法について説明する図である。
【図５】相関係数による動き評価情報の生成方法について説明する図である。
【図６】時間方向分散による動き評価情報の生成方法について説明する図である。
【図７】時間方向分散による動き評価情報の生成方法の他の例について説明する図である。
【図８】履歴情報に基づいて穿刺針の先端を検出する方法について説明する図である。
【図９】パーティクルフィルターを用いて穿刺針の先端の位置を検出する方法について説明する図である。
【図１０】尤度関数について説明する図である。
【図１１】穿刺針先端を示す画像について説明する図である。
【図１２】穿刺針先端の強調表示について説明する図である。
【図１３】画像データ生成処理について説明するフローチャートである。
【図１４】画像処理部の他の例を示すブロック図である。
【図１５】動き評価情報の生成について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態に係る超音波画像診断装置２０は、図１及び図２に示すように、超音波画像診断装置本体２１と超音波探触子２２とを備えている。超音波探触子２２は、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波画像診断装置本体２１は、超音波探触子２２とケーブル２３を介して接続され、超音波探触子２２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。
【００２８】
超音波探触子２２は、圧電素子からなる振動子２２ａを備えており、この振動子２２ａは、例えば、方位方向に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、例えば、１９２個の振動子２２ａを備えた超音波探触子２２を用いている。なお、振動子２２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子２２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２２について、リニア走査方式の電子スキャンプローブを採用したが、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用してもよく、また、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。
【００２９】
また、超音波探触子２２の側部には、方位方向に穿刺針２４の被検体への刺入を案内するアタッチメント２５が設けられている。アタッチメント２５は、穿刺針２４の刺入角度が規定されるように刺入の案内を行い、また、刺入角度を可変することができる。
なお、本実施の形態において、アタッチメント２５を設けず、例えば、超音波探触子２２に穿刺針２４の刺入角度をガイドするガイド溝を設けるようにしてもよい。  
【００３０】
超音波画像診断装置本体２１は、例えば、図２に示すように、操作入力部２０１と、送信部２０２と、受信部２０３と、画像生成部２０４と、画像処理部２０５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）２０６と、表示部２０７と、制御部２０８とを備えて構成されている。
【００３１】
操作入力部２０１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部２０８に出力する。
【００３２】
送信部２０２は、制御部２０８の制御に従って、超音波探触子２２にケーブル２３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部２０２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備えている。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、駆動信号の送信タイミングを振動子２２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。
このように構成された送信部２０２は、制御部２０８の制御に従って、駆動信号を供給する複数の振動子２２ａを、超音波の送受信毎に所定数ずらしながら順次切り替え、出力の選択された複数の振動子２２ａに対して駆動信号を供給することによりスキャンを行う。
【００３３】
受信部２０３は、制御部２０８の制御に従って、超音波探触子２２からケーブル２３を介して電気信号の受信信号を受信する回路である。受信部２０３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２２ａ毎に対応した個別経路毎に、予め設定された所定の増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。
【００３４】
画像生成部２０４は、受信部２０３からの音線データに対して包絡線検波処理や対数増幅などを実施し、ゲインの調整等を行って輝度変換することにより、Ｂモード画像データを生成する。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。画像生成部２０４にて生成されたＢモード画像データは、画像処理部２０５に送信される。
【００３５】
画像処理部２０５は、画像生成部２０４から出力されたＢモード画像データをフレーム単位で画像メモリー部２０５ａ（図３参照）に記憶する。フレーム単位での画像データを超音波画像データ、あるいはフレーム画像データということがある。画像処理部２０５は、画像メモリー部２０５ａに記憶した超音波画像データを適宜読み出してＤＳＣ２０６に出力する。
【００３６】
また、画像処理部２０５は、図３に示すように、画像メモリー部２０５ａ、評価情報生成部２０５ｂ、穿刺針位置検出部２０５ｃ、履歴保存部２０５ｄ、速度演算部２０５ｅ、表示強調部２０５ｆ及び軌跡表示部２０５ｇを備えている。
【００３７】
画像メモリー部２０５ａは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成されている。画像メモリー部２０５ａは、約１０秒分の超音波画像データを保持可能な大容量メモリーにより構成されており、例えば、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）方式により、直近１０秒分の超音波画像データが保持される。
【００３８】
評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動き評価情報を生成する。動き評価情報の生成方法は、例えば、以下に説明する何れの方法も適用することができる。なお、動き評価情報を生成するにあたり、複数フレームの超音波画像データの相関を求めて画像のずれを検出し、そのずれを補正する体動補正処理を行うようにしてもよい。
【００３９】
［差分信号による動き評価情報の生成方法］
図４に示す例は、複数フレームの超音波画像データ間の差分信号を得ることにより動き評価情報を生成するものである。
具体的には、最新フレームの超音波画像Ａと１フレーム前の超音波画像Ｂとの画素毎の差分を表す差分信号Ｃを得る。この差分信号Ｃが動き評価情報となる。差分信号Ｃは、フレーム間の画素値の差分の絶対値が小さいほど値が０に近似する。すなわち、差分信号の値が０から離れているほど動きがあったと評価することができる。
【００４０】
［相関係数による動き評価情報の生成方法］
図５に示す例は、複数フレームの超音波画像データの間で画素毎の相関係数を得ることにより動き評価情報を生成するものである。
具体的には、最新フレームの超音波画像Ａにおける注目画素（ｘ，ｙ，ｔ）を中心とした所定サイズの関心領域ａを設定するとともに、１フレーム前の超音波画像Ｂにおける注目画素（ｘ，ｙ，ｔ−１）を中心とした所定サイズの関心領域ｂを設定する。そして、下記式（１）により、注目画素（ｘ，ｙ）における相関係数Ｅ（ｘ，ｙ，ｔ）を求める。なお、下記式（１）において、（ｉ，ｊ）は関心領域内の画素の座標を示している。
【数１】
2014212922.tif 000003
相関係数Ｅ（ｘ，ｙ，ｔ）は、０から１．０の間の値を取る。すなわち、フレーム間の画素の相関が低いほど動きがあったと評価することができる。この相関係数Ｅ（ｘ，ｙ，ｔ）は、画素毎に求める。このようにして生成された相関係数の情報Ｄが動き評価情報となる。
【００４１】
［時間方向分散による動き評価情報の生成方法］
図６に示す例は、複数フレームの超音波画像データ間の画素毎の時間方向分散を分析することにより動き評価情報を生成するものである。
具体的には、最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）、１フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−１）・・・（ｋ−１）フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−（ｋ−１））及びｋフレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−ｋ）について画素値の分散を画素毎に求める。例えば、各フレームの超音波画像データのそれぞれについて、ある座標（ｘ，ｙ）の画素値を抽出してその平均を求める。そして、各フレームの超音波画像データにおける座標（ｘ，ｙ）の各画素について、その平均との偏差を二乗和によってそれぞれ求め、これらの総和を求めることにより時間方向分散値を得る。また、時間方向分散値に対して更に追加の演算を行った値など、時間方向分散値が決まれば一義的に決まる値（例えば、標準偏差）を動き評価情報として用いることもできる。ｋフレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−ｋ）から最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）にかけて画素値の変化が大きいほど、時間方向分散値は大きくなる。この時間方向分散値は、画素毎に求める。このようにして生成された時間方向分散の情報Ｆが動き評価情報となる。また、動き量が大きいほど時間方向分散値の高い範囲が大きくなるので、穿刺針２４の刺入速度を容易に認識することができ、また、穿刺針２４の動きを容易に予測することが可能となる。
この方法においては、時間方向分散を分析するにあたり、使用する超音波画像データの数（フレーム数）を任意に設定することができるが、フレーム数が多いほど穿刺針２４の検出感度を向上させることができる。
また、フレームレートに応じてフレーム数を設定するようにしてもよい。具体的には、例えば、下記式（２）のようにしてフレーム数ＦＮを決定するようにしてもよい。下記式（２）において、ＦＰＳはフレームレートを示し、ＦＮＢはフレームレートが３０［ｆｐｓ］のときにおいて時間方向分散を分析する際に使用する超音波画像データの数を示している。
ＦＮ＝ＦＰＳ／３０＊ＦＮＢ・・・（２）
したがって、フレームレートが高い場合には、フレーム間の超音波画像データの相違は微小となるので、多くのフレーム数の超音波画像データを用いることにより穿刺針２４の先端の検出精度を高めることができる。一方、フレームレートが低い場合には、フレーム間の超音波画像データの相違は大きいので、少ないフレーム数の超音波画像データを用いることにより処理速度を向上させることができるようになる。
【００４２】
なお、時間方向分散値の求め方は上述したものに限定されず、例えば、図７に示すように、複数フレームの超音波画像データから時系列的に連続する２つのフレームの超音波画像データ間の差分信号をそれぞれ取得し、これらの時間方向分散を分析して動き評価情報を生成することによっても同様の結果を得ることができる。
具体的には、最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）と１フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−１）との画素毎の差分を表す差分信号Ｆ（ｔ）、１フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−１）と２フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−２）との画素毎の差分を表す差分信号Ｆ（ｔ−１）・・・（ｋ−２）フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−（ｋ−２））と（ｋ−１）フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−（ｋ−１））との画素毎の差分を表す差分信号Ｆ（ｔ−（ｋ−２））及び（ｋ−１）フレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−（ｋ−１））とｋフレーム前の超音波画像データＩ（ｔ−ｋ）との画素毎の差分を表す差分信号Ｆ（ｔ−（ｋ−１））について差分信号の時間方向分散値を画素毎に求める。例えば、各差分信号のそれぞれについて、ある座標（ｘ，ｙ）の信号値を抽出してその平均を求める。そして、各差分信号における座標（ｘ，ｙ）の各信号値について、その平均との偏差を二乗和によってそれぞれ求め、これらの総和を求めることにより時間方向分散値を得る。差分信号の値の変動が大きいほど、時間方向分散値は大きくなる。このようにして生成された時間方向分散の情報Ｇが動き評価情報となる。
【００４３】
穿刺針位置検出部２０５ｃは、評価情報生成部２０５ｂによって生成された動き評価情報から穿刺針２４の先端の位置を検出するものである。穿刺針２４の先端の位置の検出は、例えば、以下に説明する何れの方法も適用することができる。
【００４４】
第１の方法は、上述した動き評価情報の示す値（例えば、差分信号の値や相関係数）が所定の条件を満たす部分を穿刺針２４の先端の位置として検出するものである。例えば、評価情報の示す値として差分信号の値を用いる場合には、差分信号の値が所定値以上となる部分を穿刺針２４の先端の位置として検出すればよく、評価情報の示す値として相関係数を用いる場合には、相関係数が所定値以下となる部分を穿刺針２４の先端の位置として検出すればよい。これによれば、簡易な方法にて穿刺針２４の先端の位置を検出することができる。但し、体動やノイズ等の影響により、複数の位置を穿刺針の先端として検出してしまうことがある。その場合には、以下に示す方法により検出精度を高めることができる。
【００４５】
第２の方法は、動き評価情報に基づく穿刺針２４の先端の検出を、過去のフレーム（例えば、１フレーム前）の超音波画像データにおいて検出した穿刺針２４の先端の位置から所定範囲の領域において行うものである。過去のフレームの超音波画像データにおいて検出した穿刺針２４の先端の位置の情報は、履歴保存部２０５ｄに保存された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報から得ることができる。これによれば、実際の穿刺針２４から離れた位置を穿刺針の先端として検出してしまうことがなくなるので、検出精度を高めることができる。
【００４６】
第３の方法は、後述するようにして履歴保存部２０５ｄに保存された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報に基づいて穿刺針２４の先端の直線軌道を求め、この直線軌道周辺において動き評価情報の示す値に基づく穿刺針２４の先端の検出を行うものである。直線軌道は、例えば、最小二乗直線により求めることができる。より具体的には、例えば、図８に示すように、履歴情報から過去のフレームの超音波画像データにおける穿刺針２４の検出位置がＰ１〜Ｐ３であった場合、これらの検出位置Ｐ１〜Ｐ３から最小二乗直線を演算し、直線軌道Ｓを求める。動き評価情報の示す値が所定値以上である点が複数（Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃ）あった場合、このうち、直線軌道Ｓの周辺にあるのは点Ｐ４ａであるので、この点Ｐ４ａが穿刺針２４の先端として検出される。
【００４７】
第４の方法は、上述したようにして生成された動き評価情報についてパーティクルフィルターを用いて穿刺針２４の先端の位置を検出するものである。以下、図９を参照しながら具体的に説明する。
【００４８】
図９（ａ）は、穿刺針２４が刺入される前の超音波画像を表している。また、図９（ｅ）は、図９（ａ）に示される超音波画像に係る超音波画像データとその１フレーム前に取得された超音波画像データとの差分信号により生成された動き評価情報を示している。なお、差分信号に変えて相関係数により生成された動き評価情報であってもよい。
【００４９】
最初に、図９（ａ）に示す穿刺針挿入領域ＡＲ１に相当する図９（ｅ）に示す動き評価情報の領域について、多数のパーティクルＰＴが一様に配置された針信号検出ゲートＧＴ１を設定する初期化処理を行う。この針信号検出ゲートＧＴ１は、穿刺針挿入領域ＡＲ１に穿刺針２４が進入するのを精度よく検出するためのフィルターである。なお、本実施の形態では、針信号検出ゲートＧＴ１を左側端に１か所のみ設けるようにしたが、配置される位置はこれに限定されず、穿刺針２４が進入する可能性のある位置に配置されているのが好ましい。また、針信号検出ゲートＧＴ１を設けないようにしてもよい。
【００５０】
次に、各パーティクルＰＴを、予め定められた状態遷移モデルに基づいて移動させる予測処理を行う。この状態遷移モデルは、例えば、穿刺針２４の概略動作である。
【００５１】
次に、各パーティクルＰＴについて矩形を作成し、作成した矩形内の画素値を取得する観測処理を行う。
【００５２】
次に、各パーティクルＰＴについて尤度を計算し、算出した尤度から重みを求める尤度計算処理を行う。尤度は、パーティクルＰＴの状態から推定した画素値と観測処理によって取得した画素値とを比較し、推定した画素値の観測処理によって得られた画素値に対する尤もらしさを示すものである。尤度は、例えば、図１０に示すような尤度関数Ｑ（ｖ）を用いて、動き評価情報の示す値から求めることができる。
【００５３】
次に、尤度計算処理において算出された各パーティクルＰＴの尤度を重みとした重み付き平均を求める。そして、重み付き平均が所定の閾値以上であるか否かを判定し、重み付き平均が閾値以上でない場合には、穿刺針２４の進入を検出しないとして針信号検出ゲートＧＴ１を設定した状態で上述した初期化処理を実行する。
一方、穿刺針２４が進入して、図９（ｂ）に示すように穿刺針画像ＮＤが超音波画像内に表れると、重み付き平均が閾値以上となる。その場合には、図９（ｆ）に示すように、針信号検出ゲートＧＴ１の設定を解除するとともに、パーティクルＰＴの重心座標を取得することにより、対象物体としての穿刺針２４の先端の中心位置を推定する対象推定処理を行う。このパーティクルＰＴの重心座標は履歴として保持される。
【００５４】
次に、各パーティクルＰＴの尤度に基づいて、尤度の高いパーティクルＰＴを確率的に多く発生させるとともに、尤度の低いパーティクルＰＴを消滅させる選択処理を行う。すると、図９（ｆ）に示すように、尤度が高いパーティクルＰＴほど選択されやすくなるため多くのパーティクルＰＴが集合することとなる。その後は、上述した処理を繰り返すことにより、図９（ｃ）に示すように、穿刺針画像ＮＤが移動すると、図９（ｇ）に示すようにパーティクルＰＴの集合がこれを追跡するようになる。
【００５５】
その後、穿刺針２４が被検体内で停止し、動き評価情報において穿刺針２４を検出できなくなった場合には、図９（ｄ）に示すように、穿刺針２４の先端が停止したと推定される位置を中心とした穿刺針存在推定領域ＡＲ２に相当する、図９（ｈ）に示す動き評価情報の領域について、方形状の針信号検出ゲートＧＴ２を再設定する。この針信号検出ゲートＧＴ２は、例えば、パーティクルＰＴの重心座標の履歴に基づいてその形状と位置が設定される。具体的には、パーティクルＰＴの重心座標の履歴から穿刺針画像ＮＤの進行方向と位置が推定できるので、針信号検出ゲートＧＴ２の中心位置と、その形状の傾きを求めることができる。また、針信号検出ゲートＧＴ２の幅を、パーティクルＰＴの重心座標の履歴から算出された穿刺針画像ＮＤの移動速度から設定するようにしてもよい。これにより、穿刺針２４が再度移動した場合に、これを精度よく検出することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、パーティクルＰＴの重心座標の履歴から直近に取得した複数（例えば、５点）の重心座標を抽出し、これに基づいて近似直線を得ることができる。この近似直線は、例えば、最小二乗直線により求めることができる。そして、この近似直線と、上述の複数の重心座標との相関係数を求め、相関が高いか否かを判定する。相関が高い場合には、穿刺針２４の刺入角度、穿刺針２４の先端の深さ等の穿刺情報を保持することにより、例えば、その情報を表示部２０７に表示させることができる。
【００５７】
第５の方法は、後述するようにして速度演算部２０５ｅによって演算された穿刺針２４の先端の移動速度から過去のフレーム（例えば、１フレーム前）の超音波画像データにおいて検出した穿刺針２４の先端の位置からの移動量を求め、この移動量から推測される領域において、動き評価情報の示す値に基づく穿刺針２４の先端の検出を行うものである。穿刺針２４の先端の移動速度に加えて加速度を演算し、移動速度と加速度に基づいて移動量を求めてもよい。より具体的には、例えば、図８に示すように、履歴情報から過去のフレームの超音波画像データにおける穿刺針２４の検出位置がＰ１〜Ｐ３であった場合、速度演算部２０５ｅにより、Ｐ１からＰ２への移動量からＰ１とＰ２との間における穿刺針２４の移動速度が求められ、Ｐ２からＰ３への移動量からＰ２とＰ３との間における穿刺針２４の移動速度が求められる。そして、これらの移動速度の差分から加速度が求められる。そして、穿刺針位置検出部２０５ｃは、Ｐ２とＰ３との間における穿刺針２４の移動速度と加速度からＰ３からの穿刺針２４の先端の移動量を求める。動き評価情報の示す値が所定値以上である点が複数（Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃ）あった場合、このうち、求められた移動量だけＰ３から離間した位置にあるのは点Ｐ４ａであるので、この点Ｐ４ａが穿刺針２４の先端として検出される。これによれば、穿刺針２４の先端の移動先を精度よく推測することができるので、穿刺針２４の先端の検出精度を高めることができる。なお、この第５の方法は、上述した第１〜第４の方法と組み合わせて実施することにより、より穿刺針２４の先端の検出精度を高めることができる。
【００５８】
第６の方法は、過去のフレーム（例えば、１フレーム前）における穿刺針２４の先端の移動量に基づき、過去のフレームの超音波画像データにおいて検出された穿刺針２４の先端の位置から当該移動量だけ離れた位置において動き評価情報の示す値に基づく穿刺針２４の先端の検出を行うものである。この場合において、例えば、オプティカルフローによって移動量を求めることができる。この方法によれば、穿刺針２４の移動量（移動速度）に応じて検出範囲が変更されるので、穿刺針２４の先端の移動速度を考慮した検出を行うことができ、検出精度を高めることができる。
【００５９】
履歴保存部２０５ｄは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報を保存する。
【００６０】
速度演算部２０５ｅは、上述したようにして、履歴保存部２０５ｄに保存された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報に基づいて穿刺針２４の移動速度を演算する。
【００６１】
表示強調部２０５ｆは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針２４の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調するように超音波画像データの補正を行う。
具体的には、まず、上述のようにして生成された動き評価情報に対し、穿刺針位置検出部２０５ｃによる穿刺針２４の先端の位置の検出情報に基づいて、検出された穿刺針２４の先端の位置以外の部分についてフィルター処理を行う。そして、フィルター処理された動き評価情報に対し、例えば、ＬＵＴ（Look Up Table）等のテーブルを用いて、図１１（ａ）に示すような穿刺針先端信号強調係数に変換する。そして、図１１（ｂ）に示すような最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）に対してこの穿刺針先端信号強調係数を乗じると、図１１（ｃ）に示すような、穿刺針先端を示す画像（穿刺針先端画像）Ｈの画像データが得られる。その後、図１２（ａ）に示される穿刺針先端画像Ｈの画像データを、図１２（ｂ）に示される最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）に加算すると、図１２（ｃ）に示すような、穿刺針の先端が強調された超音波画像Ｊの画像データが生成される。
【００６２】
なお、本実施の形態において、穿刺針の先端部分の輝度を上昇することにより穿刺針の先端の強調表示を行う際に、穿刺針の先端の移動速度に応じて強調する度合いを変更するようにしてもよく、例えば、穿刺針の移動中は強調の度合いを小さくし、穿刺針の停止中は強調の度合いを大きくするようにしてもよい。このようにすることで、穿刺針２４の挙動を認識することができ、穿刺針２４の先端をより認識しやすくすることができるようになる。
【００６３】
また、穿刺針先端部分の表示色を変更することにより穿刺針の先端の強調表示を行うようにしてもよい。このとき、穿刺針の先端の移動速度に応じて表示色を変更するようにしてもよく、例えば、穿刺針の移動中は赤色で表示し、穿刺針の停止中は青色で表示するようにしてもよい。
【００６４】
軌跡表示部２０５ｇは、履歴保存部２０５ｄにて保存された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報に基づいて、穿刺針２４の先端の軌跡を表示するように制御を行う。具体的には、履歴保存部２０５ｄに保存された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報から複数の位置の履歴を抽出し、これに基づいて、例えば、最小二乗直線により移動軌跡を算出する。そして、軌跡表示部２０５ｇは、算出された移動軌跡が超音波画像に表示されるように超音波画像データに移動軌跡を示すデータを合成する。これにより、穿刺針２４の先端の移動先を予測することができるので、穿刺針２４の先端をより認識しやすくすることができるようになる。なお、操作入力部２０１の操作に応じて移動軌跡を表示させないようにしてもよい。また、軌跡表示部２０５ｇを備えない構成であってもよい。
【００６５】
図２に示すように、ＤＳＣ２０６は、画像処理部２０５より受信した超音波画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部２０７に出力する。
【００６６】
表示部２０７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置が適用可能である。表示部２０７は、ＤＳＣ２０６から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波画像の表示を行う。
【００６７】
制御部２０８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波画像診断装置２０の各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリー等により構成され、超音波画像診断装置２０に対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００６８】
次に、以上のように構成された超音波画像診断装置２０の制御部２０８にて実行される画像データ生成処理の一例について図１３を参照しながら説明する。この画像データ生成処理は、医師や技師等の操作者による所定の検査実施操作に応じて実行される。
【００６９】
まず、制御部２０８は、画像処理部２０５の評価情報生成部２０５ｂに動き評価情報を生成させ、これを穿刺針位置検出部２０５ｃに出力させる（ステップＳ１０１）。
【００７０】
続いて、制御部２０８は、動き評価情報から穿刺針２４の先端の位置を検出する（ステップＳ１０２）。なお、本実施の形態では、上述したように、履歴保存部２０５ｄから穿刺針２４の先端の位置の履歴情報を読み出し、これに基づいて速度演算部２０５ｅにて穿刺針２４の先端の移動速度を演算し、この結果に基づき、動き評価情報から穿刺針２４の先端の位置を検出するようにすることができる。
【００７１】
制御部２０８は、ステップＳ１０２において穿刺針２４の先端の位置を検出できたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。制御部２０８は、穿刺針２４の先端の位置を検出できたと判定したときは（ステップＳ１０３：Ｙ）、表示強調部２０５ｆにより動き評価情報を穿刺針先端信号強調係数に変換する処理を行った後（ステップＳ１０４）、穿刺針の先端が強調された超音波画像の画像データを生成し、生成した超音波画像データに基づいて超音波画像が表示されるように制御する（ステップＳ１０５）。
【００７２】
一方、制御部２０８は、穿刺針２４の先端の位置を検出できたと判定しないときは（ステップＳ１０３：Ｎ）、穿刺針の先端の強調を行わない通常の超音波画像が表示されるように制御する（ステップＳ１０６）。
【００７３】
制御部２０８は、画像データ生成処理を継続するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。すなわち、制御部２０８は、超音波画像の表示を継続して行うか否かを判定する。制御部２０８は、画像データ生成処理を継続すると判定したときは（ステップＳ１０７：Ｙ）、ステップＳ１０１の処理を実行する。一方、制御部２０８は、画像データ生成処理を継続すると判定しないときは（ステップＳ１０７：Ｎ）、この処理を終了する。
【００７４】
次に、本実施の形態の他の例について、図１４を参照しながら説明する。図１４に示される例において、画像処理部２０５Ａは、履歴保存部２０５ｄ、速度演算部２０５ｅ及び軌跡表示部２０５ｇを備えておらず、対象画像決定部２０５ｈを備えている点で、図３を参照して上述した画像処理部２０５とは異なっている。以下の説明では、上述した画像処理部２０５とは異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００７５】
対象画像決定部２０５ｈは、画像メモリー部２０５ａに記憶された複数フレームの超音波画像データのそれぞれについて最新フレームの超音波画像データとの大域的なマッチングを行って最新フレームの超音波画像データに対する相関を求め、相関が所定の閾値以上であって、且つ、時間的に最も古く生成された超音波画像データを対象画像データとして決定する。
具体的には、例えば、図１５に示すように、最新フレームの１フレーム前からｋフレーム前までの各超音波画像データＩ（ｔ−１）〜Ｉ（ｔ−ｋ）について、それぞれ最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）との大域的なマッチングを行って相関を求める。これにより、各超音波画像データＩ（ｔ−１）〜Ｉ（ｔ−ｋ）のそれぞれについて、最新フレームの超音波画像データＩ（ｔ）との類似度を判定することができる。体動等により、大きく画像が変化していれば、類似度は低くなる。そして、最新フレームの１フレーム前からｋフレーム前までの超音波画像データＩ（ｔ−１）〜Ｉ（ｔ−ｋ）のうち、相関が所定の閾値以上であって、且つ、時間的に最も古く生成された超音波画像データＸを対象画像データとして決定する。
【００７６】
評価情報生成部２０５ｂは、上述のようにして決定した対象画像データと最新フレームの超音波画像データとで上述した要領で差分信号又は相関係数を得て動き評価情報を生成する。
【００７７】
本実施の形態によれば、穿刺針２４の先端の移動量の大きい動き評価情報を得ることができるようになるので、穿刺針２４の先端の検出を容易にすることができる。また、最新フレームの超音波画像データと一定以上の類似度である超音波画像データを用いて動き評価情報を生成するので、体動等の影響による穿刺針２４の先端の検出性の低下を低減することができる。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、超音波探触子２２は、駆動信号により穿刺針２４が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する。画像生成部２０４及び画像処理部２０５は、超音波探触子２２から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する。表示部２０７は、画像生成部２０４及び画像処理部２０５によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する。評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、評価情報生成部２０５ｂによって生成された動き評価情報から穿刺針２４の先端の位置を検出する。表示強調部２０５ｆは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針２４の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調する。速度演算部２０５ｅは、穿刺針２４の先端の移動速度を演算する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、速度演算部２０５ｅによって求められた穿刺針２４の先端の移動速度に基づいて穿刺針２４の先端の位置を検出する。その結果、穿刺針の先端の移動速度により穿刺針の先端がどこに移動するかについての予測を精度よく行うことができるので、穿刺針の先端位置をより正確に把握することができる。
【００７９】
また、本実施の形態によれば、速度演算部２０５ｅは、穿刺針２４の先端の加速度を演算する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、速度演算部２０５ｅによって求められた穿刺針２４の先端の移動速度と加速度とに基づいて穿刺針２４の先端の位置を検出する。その結果、穿刺針の先端の移動速度と加速度とにより穿刺針の先端がどこに移動するのかについての予測をより精度よく行うことができるので、穿刺針の先端位置をより正確に把握することができる。
【００８０】
また、本実施の形態によれば、履歴保存部２０５ｄは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報を保存する。速度演算部２０５ｅは、履歴保存部２０５ｄに保存された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報に基づいて穿刺針２４の先端の移動速度を演算する。その結果、体動や穿刺針以外の物体の移動あるいはノイズ等の影響がなく、穿刺針の先端の検出精度をより高めることができるようになる。
【００８１】
また、本実施の形態によれば、評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データ間の差分信号を得ることにより動き評価情報を生成する。その結果、簡便な方法にて動き評価情報を生成することができるので、処理負担を軽減することができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データ間で画素毎に相関係数を算出し、算出した画素毎の相関係数を示す信号を得ることにより動き評価情報を生成する。その結果、穿刺針の先端を良好に検出することができる動き評価情報を生成することができるようになる。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、穿刺針位置検出部２０５ｃは、直前のフレームにおいて検出された穿刺針２４の先端の位置から所定範囲において穿刺針２４の先端の位置を検出する。その結果、体動や穿刺針以外の物体を穿刺針として誤検出するのを抑制することができ、穿刺針の先端の検出精度をより高めることができるようになる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、穿刺針位置検出部２０５ｃは、穿刺針２４の先端の位置の履歴に基づいて穿刺針２４の先端の直線軌道を求め、直線軌道周辺において穿刺針２４の先端の位置を検出する。その結果、穿刺針の移動方向を予測しながら穿刺針の先端を検出することができるので、穿刺針の先端の検出精度をより高めることができるようになる。
【００８５】
また、本実施の形態によれば、穿刺針位置検出部２０５ｃは、評価情報生成部２０５ｂによって生成された動き評価情報からパーティクルフィルターを用いて穿刺針の先端の位置を検出する。その結果、穿刺針の先端を追跡することにより、穿刺針の先端の位置を予測することが可能となるので、穿刺針の先端の検出精度をより高めることができるようになる。
【００８６】
また、本実施の形態によれば、表示強調部２０５ｆは、先端画像の輝度を上昇させることにより強調表示を行う。その結果、穿刺針の先端の視認性を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施の形態によれば、表示強調部２０５ｆは、先端画像の表示色を変更することにより強調表示を行う。その結果、穿刺針の先端の視認性を向上させることができる。
【００８８】
また、本実施の形態によれば、軌跡表示部２０５ｇは、穿刺針２４の先端の位置の履歴に基づいて、穿刺針２４の先端の軌跡を表示する。その結果、穿刺針の動きを予測しながら穿刺針の刺入操作を行うことができるようになり、穿刺針の操作の正確性を向上させることができる。
【００８９】
また、本実施の形態によれば、軌跡表示部２０５ｇは、穿刺針２４の先端の位置の履歴に基づいて最小二乗直線を求め、この最小二乗直線に基づいて穿刺針２４の先端の軌跡を表示する。その結果、穿刺針の動きをより高い精度で予測することができるようになり、穿刺針の操作の正確性を向上させることができる。
【００９０】
また、本実施の形態によれば、超音波探触子２２は、駆動信号により穿刺針２４が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する。画像生成部２０４及び画像処理部２０５は、超音波探触子２２から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する。表示部２０７は、画像生成部２０４及び画像処理部２０５によって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する。評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、評価情報生成部２０５ｂによって生成された動き評価情報から穿刺針２４の先端の位置を検出する。表示強調部２０５ｆは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針２４の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調する。評価情報生成部２０５ｂは、複数フレームの超音波画像データ間の画素毎の時間方向分散を分析することにより動き評価情報を生成する。その結果、穿刺針の移動速度を容易に認識することができ、また、穿刺針の動きを容易に予測することができるようになるので、穿刺針の先端位置をより正確に把握することができるようになる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、超音波探触子２２は、駆動信号により穿刺針２４が刺入された被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号を出力する。画像生成部２０４及び画像処理部２０５Ａは、超音波探触子２２から出力された受信信号に基づいてフレーム毎の超音波画像データを生成する。表示部２０７は、画像生成部２０４及び画像処理部２０５Ａによって生成された超音波画像データに基づいて超音波画像を表示する。対象画像決定部２０５ｈは、複数フレームの超音波画像データのそれぞれについて最新フレームの超音波画像データとの大域的なマッチングを行って最新フレームの超音波画像データに対する相関を求める。対象画像決定部２０５ｈは、この相関が所定の閾値であって、且つ、時間的に最も古く生成された超音波画像データを対象画像データとして決定する。評価情報生成部２０５ｂは、対象画像決定部２０５ｈによって決定された対象画像データと最新フレームの超音波画像データとからフレーム間の動きの評価を示す動き評価情報を生成する。穿刺針位置検出部２０５ｃは、評価情報生成部２０５ｂによって生成された動き評価情報から穿刺針２４の先端の位置を検出する。表示強調部２０５ｆは、穿刺針位置検出部２０５ｃによって検出された穿刺針２４の先端の位置に対応する超音波画像における先端画像の表示を強調する。その結果、穿刺針の先端の移動量の大きい動き評価情報を得ることができるようになるので、穿刺針の先端の検出を容易にすることができるようになる。また、最新フレームの超音波画像データと一定以上の類似度である超音波画像データを用いて動き評価情報を生成するので、体動等の影響による穿刺針の先端の検出性の低下を低減することができるようになる。
【００９２】
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る超音波画像診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。超音波画像診断装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
【００９３】
また、本実施の形態では、履歴保存部２０５ｄに記憶された穿刺針２４の先端の位置の履歴情報に基づいて穿刺針２４の先端の移動速度を演算するようにしたが、例えば、複数の動き評価情報に基づいて穿刺針２４の先端の移動速度を演算するようにしてもよい。
【００９４】
また、本実施の形態では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も適用される。
【符号の説明】
【００９５】
２０  超音波画像診断装置
２２  超音波探触子
２４  穿刺針
２０４  画像生成部
２０５  画像処理部
２０５Ａ  画像処理部
２０５ａ  画像メモリー部
２０５ｂ  評価情報生成部
２０５ｃ  穿刺針位置検出部
２０５ｄ  履歴保存部
２０５ｅ  速度演算部
２０５ｆ  表示強調部
２０５ｇ  軌跡表示部
２０５ｈ  対象画像決定部
２０７  表示部
２０８  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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