(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受するプローブと、
プローブを送信制御して超音波の受信信号を得る送受信部と、
超音波の受信信号に基づいて胎児の心臓を含む超音波画像を形成する画像形成部と、
超音波画像内において胎児の心臓に関する計測点の動きを追跡する追跡処理部と、
を有し、
前記追跡処理部は、追跡期間内において複数態様の追跡処理を実行し、複数態様の追跡処理により得られる複数の追跡結果に基づいて、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記追跡処理部は、前記追跡期間内において時間経過の順方向の追跡処理と逆方向の追跡処理を実行し、順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を総合して、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記追跡処理部は、胎児の心臓の拡張収縮運動において周期的に現れる特徴時相から特徴時相までを前記追跡期間とし、当該追跡期間内において、一方の特徴時相を起点として他方の特徴時相へ向かう順方向の追跡処理と、他方の特徴時相を起点として一方の特徴時相へ向かう逆方向の追跡処理と、を実行し、起点となる特徴時相からの時間的距離に応じた割合で順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を重みづけ加算することにより、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記追跡処理部は、前記追跡期間内において自己相関による追跡処理と相互相関による追跡処理を実行し、自己相関による追跡結果と相互相関による追跡結果を総合して、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記追跡処理部は、胎児の心臓の拡張収縮運動において周期的に現れる拡張末期と収縮末期が含まれる前記追跡期間内において自己相関と相互相関による追跡処理を実行するにあたり、拡張末期を起点とする追跡処理において時間的に収縮末期よりも拡張末期に近いほど自己相関の割合を大きくし、収縮末期を起点とする追跡処理において時間的に拡張末期よりも収縮末期に近いほど自己相関の割合を大きくし、自己相関による追跡結果と相互相関による追跡結果を重みづけ加算することにより、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記追跡処理部は、計測点とその補助点からなる複数の追跡点について、前記追跡期間内において各追跡点ごとに追跡処理を実行し、複数の追跡点から得られる複数の追跡結果に基づいて、前記追跡期間内における計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記追跡処理部は、複数の追跡点から得られる複数の追跡結果を利用した動的計画法により計測点の動きを追跡する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
超音波画像内において胎児の心臓に設定された２つの計測点について各計測点ごとに動きを追跡し、胎児の心拍の少なくとも１周期に亘って、２つの計測点間の距離に係る時間的な変化を導出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波診断装置において、
胎児の心臓に設定された前記２つの計測点間の距離に係る時間的な変化に基づいて、当該胎児の心臓に係るＦＳ値を算出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胎児を診断する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、生体内における組織等の診断のために利用されており、特に胎児などの診断において極めて有用な装置である。ところが、胎児そのものは比較的小さく、その心臓も非常に小さいために、超音波診断装置による胎児の心臓に係る診断は極めて難しい。例えば、超音波診断装置のＭモード計測やドプラ計測において、極めて小さい心臓にカーソル等を適切に設定することが難しい。こうした事情から、超音波診断装置による胎児の診断に関する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、身体の変動情報が差し引かれた心臓の運動情報に基づいて胎児の心拍情報を得ることができる画期的な技術が提案されている。
【０００３】
ところで、例えば、妊娠の中期から後期における胎児の診断における指標として、心臓の左室内径短縮率（ＦＳ：Fractional Shortening）が知られている。超音波診断装置において、例えばＭモード機能を利用することにより心臓のＦＳを計測することができる。しかし、Ｍモードにおける計測ラインはプローブに対して通常は固定的であるのに対し、例えば、胎児の心臓は、胎児の体動や母体の呼吸や脈拍などの影響により、プローブに対して動いてしまう場合があり、Ｍモードによる高精度なＦＳ計測が困難であった。
【０００４】
また、超音波画像を利用した画像の追跡技術（トラッキング技術）を利用し、胎児の心臓の動きを追跡しつつＦＳ計測を行おうとしても、例えば乳頭筋や僧帽弁などの動きの影響により、ＦＳ計測において必要な計測箇所を高精度に追跡することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９８６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した背景技術に鑑みて成されたものであり、その目的は、胎児の心臓に関する計測点の動きを追跡するにあたり追跡の精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、プローブを送信制御して超音波の受信信号を得る送受信部と、超音波の受信信号に基づいて胎児の心臓を含む超音波画像を形成する画像形成部と、超音波画像内において胎児の心臓に関する計測点の動きを追跡する追跡処理部と、を有し、前記追跡処理部は、追跡期間内において複数態様の追跡処理を実行し、複数態様の追跡処理により得られる複数の追跡結果に基づいて、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、ことを特徴とする。
【０００８】
上記装置において、追跡処理部は、追跡期間内で複数態様の追跡処理を実行する。複数態様の追跡処理は、互いに処理の態様が異なることが望ましい。例えば、追跡処理における時間方向や相関演算などを互いに異ならせた複数態様の追跡処理が望ましい。
【０００９】
上記装置によれば、複数態様の追跡処理により得られる複数の追跡結果に基づいて計測点の動きが追跡されるため、例えば、複数態様の追跡処理のうち追跡の状況に応じた好適な態様を重視することにより、計測点の動きに関する追跡の精度が向上する。
【００１０】
望ましい具体例において、前記追跡処理部は、前記追跡期間内において時間経過の順方向の追跡処理と逆方向の追跡処理を実行し、順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を総合して、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましい具体例において、前記追跡処理部は、胎児の心臓の拡張収縮運動において周期的に現れる特徴時相から特徴時相までを前記追跡期間とし、当該追跡期間内において、一方の特徴時相を起点として他方の特徴時相へ向かう順方向の追跡処理と、他方の特徴時相を起点として一方の特徴時相へ向かう逆方向の追跡処理と、を実行し、起点となる特徴時相からの時間的距離に応じた割合で順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を重みづけ加算することにより、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましい具体例において、前記追跡処理部は、前記追跡期間内において自己相関による追跡処理と相互相関による追跡処理を実行し、自己相関による追跡結果と相互相関による追跡結果を総合して、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい具体例において、前記追跡処理部は、胎児の心臓の拡張収縮運動において周期的に現れる特徴時相から特徴時相までを前記追跡期間とし、時間的に特徴時相に近いほど自己相関の割合を大きくして自己相関による追跡結果と相互相関による追跡結果を重みづけ加算することにより、当該追跡期間内における計測点の動きを追跡する、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましい具体例において、前記追跡処理部は、計測点とその補助点からなる複数の追跡点について、前記追跡期間内において各追跡点ごとに追跡処理を実行し、複数の追跡点から得られる複数の追跡結果に基づいて、前記追跡期間内における計測点の動きを追跡することを特徴とする。
【００１５】
望ましい具体例において、前記追跡処理部は、複数の追跡点から得られる複数の追跡結果を利用した動的計画法により計測点の動きを追跡する、ことを特徴とする。
【００１６】
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、超音波画像内において胎児の心臓に設定された２つの計測点について各計測点ごとに動きを追跡し、胎児の心拍の少なくとも１周期に亘って、２つの計測点間の距離に係る時間的な変化を導出する、ことを特徴とする。
【００１７】
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、胎児の心臓に設定された前記２つの計測点間の距離に係る時間的な変化に基づいて、当該胎児の心臓に係るＦＳ値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、胎児の心臓に関する計測点の動きを追跡するにあたり追跡の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。
【図２】心拍計測部において得られる心拍波形の具体例を示す図である。
【図３】追跡点設定部により設定される複数の追跡点の具体例を示す図である。
【図４】各追跡点に関する追跡処理の具体例を説明するための図である。
【図５】複数の補助点を利用した計測点の追跡の具体例を説明するための図である。
【図６】順方向と逆方向の追跡結果を合成する具体例を示す図である。
【図７】自己相関と相互相関の追跡結果を合成する具体例を示す図である。
【図８】左室内径短縮率（ＦＳ）の算出例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。プローブ１０は、胎児を含む診断領域に超音波を送受する超音波探触子である。プローブ１０は、超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部１２により送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が診断領域から超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部１２へ出力され、送受信部１２が受信ビームを形成して受信信号（エコーデータ）を得る。なお、超音波の送受において送信開口合成等の技術が利用されてもよい。
【００２１】
画像形成部２０は、送受信部１２から得られる受信信号に基づいて超音波画像の画像データを形成する。画像形成部２０は、受信信号に対して、必要に応じて、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行うことにより、例えば、胎児を映し出した断層画像（Ｂモード画像）の画像データを各フレームごとに（各時相ごとに）複数フレームに亘って形成する。
【００２２】
画像形成部２０において形成された断層画像の画像データは、例えばシネメモリに一時的に記憶される。シネメモリは画像形成部２０が備えていてもよいし、画像形成部２０の外部に設けられてもよい。また、画像形成部２０において形成された画像データ、例えばシネメモリに記憶された画像データは、表示処理部７０において表示処理され、その画像データに対応した断層画像が表示部７２に表示される。
【００２３】
心拍計測部３０と追跡点設定部４０と追跡処理部５０は、画像形成部２０において形成された画像データ、例えばシネメモリに記憶された画像データを処理対象とする。心拍計測部３０は、画像データに基づいて胎児の心拍（心臓の拡張収縮運動）を計測する。追跡点設定部４０は、断層画像の画像データ内に、胎児の心臓に関する計測において必要な複数の追跡点を設定する。追跡処理部５０は、画像データの複数フレームに亘って各追跡点の動きを追跡する。
【００２４】
ＦＳ計測部６０は、複数の追跡点に関する追跡結果に基づいて、胎児の心臓に関する診断の指標となる左室内径短縮率（ＦＳ：Fractional Shortening）を算出する。算出されたＦＳは、表示処理部７０を介して表示部７２に表示される。なお、心拍計測部３０と追跡点設定部４０と追跡処理部５０とＦＳ計測部６０における処理については後にさらに詳述する。
【００２５】
制御部９０は、図１の超音波診断装置内を全体的に制御する。制御部９０による全体的な制御には、操作デバイス８０を介してユーザから受け付けた指示も反映される。
【００２６】
図１に示す構成（符号を付された各部）のうち、送受信部１２，画像形成部２０，心拍計測部３０，追跡点設定部４０，追跡処理部５０，ＦＳ計測部６０，表示処理部７０の各部は、例えば、電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、上記各部に対応した機能の少なくとも一部をコンピュータにより実現してもよい。つまり、上記各部に対応した機能の少なくとも一部が、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現されてもよい。
【００２７】
表示部７２の好適な具体例は、液晶ディスプレイ等であり、操作デバイス８０は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、その他のスイッチ類等のうちの少なくとも一つにより実現できる。そして、制御部９０は、例えば、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現することができる。
【００２８】
図１の超音波診断装置の全体構成は以上のとおりである。次に、当該超音波診断装置における処理の具体例について説明する。なお、図１に示した構成（符号を付した各部）については、以下の説明において図１の符号を利用する。
【００２９】
図２は、心拍計測部３０において得られる心拍波形の具体例を示す図である。図２には横軸を時間軸（複数フレームに亘る画像データのフレーム番号）とし、縦軸に振幅である平均輝度を示した心拍波形が図示されている。
【００３０】
図２の心拍波形を得るにあたり、まず、断層画像の画像データ内において胎児の心臓に対して関心領域が設定される。例えば、操作デバイス８０を介して入力されるユーザ操作に応じて関心領域が設定される。ユーザは、例えば、表示部７２に映し出される断層画像を見ながら、例えば胎児の心臓（特に心臓壁）が含まれるように、操作デバイス８０を操作して関心領域の位置や大きさを設定する。なお、図１の超音波診断装置が、断層画像内の画像状態を解析して胎児の心臓に関心領域を設定してもよい。
【００３１】
関心領域は、胎児の心臓の動きが検出され易い箇所に設定されることが望ましい。具体的には、例えば、比較的高い輝度となる胎児の心臓部分が含まれるように、特に望ましくは心臓壁が含まれるように、ユーザが関心領域の位置や大きさを指定する。また、図１の超音波診断装置が、例えば二値化処理等の画像解析処理により、比較的高い輝度となる胎児の心臓部分を判定し、関心領域の位置や大きさを決定してもよい。なお、胎児の心臓の動きが検出され易い他の箇所に関心領域が設定されてもよい。
【００３２】
関心領域が設定されると、心拍計測部３０は、関心領域内の画像データに基づいて胎児の心拍波形を生成する。心拍計測部３０は、例えば、関心領域内の画像データに基づいてその関心領域内における平均輝度（輝度値の平均）を算出し、シネメモリから得られる複数フレームに亘って、つまり複数の時刻に亘って平均輝度を算出することにより、図２に示す心拍波形を生成する。
【００３３】
胎児の心臓は周期的に拡張収縮運動するため、平均輝度が拡張収縮運動に伴って変化して、例えば図２に示す具体例のような心拍波形が得られる。例えば、心臓壁が含まれるように関心領域が設定されていると、心臓の収縮に伴って関心領域内における心筋の割合が高くなるため平均輝度が大きくなり、心臓の拡張に伴って関心領域内における心腔の割合が高くなるため平均輝度が小さくなる。これにより、図２に示す具体例のように、平均輝度を周期的に変化させ、周期的に拡張末期ＥＤと収縮末期ＥＳを繰り返す心拍波形が得られる。
【００３４】
なお、平均輝度に代えて、画像データの時相間（フレーム間）における相関値から心拍波形が生成されてもよい。また、関心領域を複数のブロックに分割し、各ブロックごとに心拍波形を形成して、複数のブロックに対応した複数の心拍波形の中から、信頼性の高い心拍波形が選択されてもよい。
【００３５】
図３は、追跡点設定部４０により設定される複数の追跡点の具体例を示す図である。図３には、断層画像内における胎児の心臓（例えば左室の内腔部分）が図示されている。図１の超音波診断装置は、胎児の心臓に係る各種の計測機能を備えており、特に、左室内径短縮率（ＦＳ）の計測において好適な機能を備えている。ＦＳ計測においては、心臓（例えば左室）に対して、２つの計測点Ａ，Ｂが設定される。
【００３６】
２つの計測点Ａ，Ｂは、例えば、操作デバイス８０を介して入力されるユーザ操作に応じて設定される。ユーザは、例えば、表示部７２に映し出される断層画像を見ながら、ＦＳ計測を行いたい２箇所の位置を指定する。追跡点設定部４０は、ユーザにより指定された２箇所のうちの一方箇所に計測点Ａを設定して他方箇所に計測点Ｂを設定する。
【００３７】
計測点Ａと計測点Ｂは、それぞれ、心臓の内膜面（心臓壁と内腔の境界面）に設定されることが望ましい。例えば、図１の超音波診断装置が、二値化処理等の画像解析処理により、断層画像内で心臓の内膜面を検出し、ユーザによる指定を省略して又はユーザにより指定された位置を修正して、計測点Ａと計測点Ｂの位置を決定してもよい。なお、胎児の心臓の動きが好適に検出され易い他の箇所に計測点Ａと計測点Ｂが設定されてもよい。
【００３８】
２つの計測点Ａ，Ｂが設定されると、追跡点設定部４０は、計測点Ａ，Ｂのそれぞれの周辺に複数の補助点を設定する。例えば、図３に示すように、複数フレームに亘って各フレームごとに、計測点Ａの近傍に複数の補助点（ａ１〜ａ４）が設定され、計測点Ｂの近傍に複数の補助点（ｂ１〜ｂ４）が設定される。
【００３９】
追跡点設定部４０は、例えば、計測点Ａと計測点Ｂを通る直線ＡＢに対して垂直な計測点Ａを通る直線上に複数の補助点（ａ１〜ａ４）を設定する。計測点Ａから各補助点までの距離や、計測点Ａと複数の補助点（ａ１〜ａ４）からなる複数点の間隔は、予め設定された値が利用されてもよいし適宜に調整されてもよい。なお、計測点Ａを通り内膜面にほぼ平行な（例えば内膜面に対応した境界線に外接する）直線上に複数の補助点（ａ１〜ａ４）が設定されてもよい。
【００４０】
また、追跡点設定部４０は、例えば、直線ＡＢに対して垂直な計測点Ｂを通る直線上に複数の補助点（ｂ１〜ｂ４）を設定する。計測点Ｂから各補助点までの距離や、計測点Ｂと複数の補助点（ｂ１〜ｂ４）からなる複数点の間隔は、予め設定された値が利用されてもよいし適宜に調整されてもよい。なお、計測点Ｂを通り内膜面にほぼ平行な（例えば内膜面に対応した境界線に外接する）直線上に複数の補助点（ｂ１〜ｂ４）が設定されてもよい。
【００４１】
計測点Ａとそれに対応した複数の補助点（ａ１〜ａ４）が設定され、計測点Ｂとそれに対応した複数の補助点（ｂ１〜ｂ４）が設定されると、それら全点（図３の具体例においては１０点）が追跡点とされ、追跡処理部５０により各追跡点の動きが追跡される。
【００４２】
各追跡点に関する追跡処理においては、各追跡点ごとにテンプレートが設定される。例えば、図３において、黒丸で示される各追跡点を取り囲む実線の矩形がテンプレートの具体例である。テンプレートのサイズは、例えばＭ×Ｎ（Ｍ，Ｎは共に自然数）つまり横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素とされる。
【００４３】
図４は、各追跡点に関する追跡処理の具体例を説明するための図である。図４には、複数の追跡点のうちの代表例として計測点Ａに関する追跡処理の具体例が図示されており、基準フレームｆ内の計測点Ａに関する移動先が探索フレームｆ＋１内で探索される。図４の具体例において、基準フレームｆと探索フレームｆ＋１は、互いに時間的に（時相的に）隣接するフレームである。なお、基準フレームｆに代えて、例えば、拡張末期または収縮末期などの特徴時相のフレームが基準とされてもよい。
【００４４】
図４に示す具体例では、基準フレームｆ内の座標（３，３）、つまりＸ座標が３でＹ座標が３の位置に計測点Ａがある。例えば、図４において座標（３，３）に対応した実線で囲まれた矩形の領域の中心に計測点Ａがあり、その矩形の領域が計測点Ａのテンプレートに相当する。
【００４５】
さらに、探索フレームｆ＋１内において、例えば、計測点Ａに対応した領域（Ａ）を含むように探索領域が設定される。図４に示す具体例では、探索フレームｆ＋１内においてＸ座標が１〜５でＹ座標が１〜５までの領域が探索領域となる。なお、探索領域の設定には、公知の様々な手法を利用することができる。もちろん、探索フレームｆ＋１の画像全体を探索領域としてもよい。
【００４６】
追跡処理部５０は、探索フレームｆ＋１の探索領域内において、計測点Ａのテンプレートを移動させつつ、各移動位置において、基準フレームｆのテンプレート内における複数画素と、探索フレームｆ＋１の各移動位置における複数画素とに基づいて、相関演算を行い相関の評価値を算出する。例えば、図４に示す具体例において、探索フレームｆ＋１内の各座標ごとに評価値が算出され、探索フレームｆ＋１の探索領域内における評価値の分布を示した評価値マップが形成される。
【００４７】
相関の評価値は、画像データ間の相関関係の程度（類似の程度）を示す数値であり、図４の具体例において、評価値は負（マイナス）の数値であり、評価値が小さいほど（絶対値が大きいほど）類似の程度が大きいことを示している。なお、図４に示す評価値は、あくまでも具体例の一つに過ぎず、評価値を算出するにあたっては、相関演算に係る各種の公知の数式等を利用することができる。
【００４８】
追跡処理部５０は、複数の追跡点の各々について、図４を利用して説明した追跡処理を実行し、各追跡点ごとに探索フレームｆ＋１における評価値マップを得る。つまり、計測点Ａに係る評価値マップ（図４）と同様に、各補助点（ａ１〜ａ４）ごとに評価値マップが算出され、さらに、計測点Ｂに係る評価値マップと各補助点（ｂ１〜ｂ４）ごとの評価値マップも算出される。
【００４９】
そして、追跡処理部５０、計測点Ａの動きを追跡するにあたり、計測点Ａに係る評価値マップに加え、複数の補助点（ａ１〜ａ４）に係る評価値マップを利用し、計測点Ｂの動きを追跡するにあたり、計測点Ｂに係る評価値マップに加え、複数の補助点（ｂ１〜ｂ４）に係る評価値マップを利用する。
【００５０】
図５は、複数の補助点を利用した計測点の追跡の具体例を説明するための図である。図５には、２つの計測点Ａ，Ｂのうちの代表例として、計測点Ａに関する追跡の具体例が図示されている。
【００５１】
追跡処理部５０、計測点Ａの動きを追跡するにあたり、計測点Ａに係る評価値マップに加え、複数の補助点（ａ１〜ａ４）に係る評価値マップを利用する。図５には、同じ探索フレーム（例えば図４の探索フレームｆ＋１）における計測点Ａの評価値マップと、複数の補助点（ａ１〜ａ４）の評価値マップの具体例が図示されている。
【００５２】
各追跡点の評価値マップは、その追跡点の移動先（探索フレームにおける位置）を知る上での指標となる。例えば、図５に示す具体例において、計測点Ａの評価値マップは、座標（２，４）つまりＸ座標が２でＹ座標が４の位置において最小であり、計測点Ａの移動先が座標（２，４）である可能性が高いことを示している。ところが、この評価値マップは、計測点Ａのみから相関演算により得られた値であるため、例えば計測点Ａに偶然に一致（近似）する画像箇所において評価値が最小となる場合があり、計測点Ａの真の移動先を検出できずに移動先を誤検出する可能性がある。
【００５３】
そこで、追跡処理部５０は、誤検出の可能性を抑えるために、望ましくは誤検出が生じないようにするために、計測点Ａに対応した複数の補助点（ａ１〜ａ４）に係る評価値マップを利用する。つまり、複数の補助点（ａ１〜ａ４）は、計測点Ａの近傍に設定され、計測点Ａに酷似した動きとなる蓋然性が高いため、計測点Ａの移動先を検出するにあたり複数の補助点（ａ１〜ａ４）の移動先を参照する。
【００５４】
具体的には、計測点Ａの評価値マップと複数の補助点（ａ１〜ａ４）の評価値マップが加算処理され、計測点Ａに係る総合評価値マップが算出される。計測点Ａと複数の補助点（ａ１〜ａ４）は、実空間内において互いに異なる位置にあるものの（図３参照）、評価値マップの加算においては、計測点Ａと複数の補助点（ａ１〜ａ４）が互いに同じ位置で重ね合わされる。
【００５５】
例えば、計測点Ａの評価値マップの中心位置（移動前の計測点Ａの位置）、つまり図５の具体例において座標（３，３）の位置に、各補助点（ａ１〜ａ４）に係る評価値マップの中心位置（移動前の各補助点の位置）が重なるように、各補助点（ａ１〜ａ４）の評価値マップが平行移動され、複数の評価値マップ（図５の具体例において５つの評価値マップ）が重ね合される。そして、各座標ごとに、計測点Ａの評価値と複数の補助点（ａ１〜ａ４）の評価値が加算され、各座標ごとに加算後の評価値を示した総合評価値マップが得られる。
【００５６】
図５に示される計測点Ａのみの評価値マップは、座標（２，４）において最小であるのに対し、複数の補助点（ａ１〜ａ４）の動きを参照した総合的評価マップにおける計測点Ａの移動先は座標（４，２）であることを示している。つまり、図５の具体例において、計測点Ａのみの評価値マップでは、計測点Ａの移動先を座標（２，４）であると誤検出してしまう可能性があるのに対し、総合評価値マップにおいて、計測点Ａの動きに酷似している蓋然性が高い複数の補助点（ａ１〜ａ４）の動きが参照され、計測点Ａの本来の移動先と考えられる座標（４，２）が検出できる。
【００５７】
また、計測点Ａの評価値マップと複数の補助点（ａ１〜ａ４）の評価値マップを加算するにあたり、動的計画法を利用することが望ましい。動的計画法を利用する場合、例えば以下に説明する処理が行われる。
【００５８】
動的計画法においては、例えば補助点ａ４，補助点ａ２，計測点Ａ，補助点ａ１，補助点ａ３の順（図３に示す配列順）に評価値マップが加算される。
【００５９】
例えば、補助点ａ４の評価値マップと補助点ａ２の評価値マップの加算において、補助点ａ２の評価値マップの座標（４，２）すなわちＸ座標が４でＹ座標が２の位置を注目点とした場合に、動的計画法を利用しない前述の処理では、補助点ａ２の評価値マップの座標（４，２）の評価値に、補助点ａ４の評価値マップにおける同じ座標（４，２）の評価値が単純に加算されていた。
【００６０】
これに対し、動的計画法を利用した処理では、補助点ａ２の評価値マップの座標（４，２）を注目点とした場合に、この注目点を含む近傍範囲、例えば、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて座標（４，２）を中心として＋１から−１の範囲、具体的にはＸ軸の座標が３〜５でＹ軸の座標が１〜３の範囲を探索範囲として補助点ａ４の評価値マップが探索され、補助点ａ４の探索範囲において最良の評価値（最も小さい評価値）が補助点ａ２の注目点における評価値に加算される。
【００６１】
補助点ａ２の座標（４，２）を注目点とした場合における加算処理の具体例について上述したが、補助点ａ２の評価値マップ内における全座標について各座標を注目点として、上述した加算処理が実行される。これにより、補助点ａ４の評価値マップと補助点ａ２の評価値マップが加算され、補助点ａ２の評価値マップが加算後の評価値に更新される。
【００６２】
次に、更新された補助点ａ２の評価値マップと計測点Ａの評価値マップが加算される。この加算においても、上述した具体例が適用される。つまり、計測点Ａの評価値マップ内における全座標について各座標が注目点とされ、注目点を含む探索範囲において補助点ａ２の評価値マップが探索され、探索範囲において最良の評価値（更新後における最も小さい評価値）が計測点Ａの注目点における評価値に加算される。これにより、更新された補助点ａ２の評価値マップと計測点Ａの評価値マップが加算され、計測点Ａの評価値マップが加算後の評価値に更新される。
【００６３】
また、更新された計測点Ａの評価値マップと補助点ａ１の評価値マップが上述した具体例に従って加算されて補助点ａ１の評価値マップが更新され、さらに、更新された補助点ａ１の評価値マップと補助点ａ３の評価値マップが上述した具体例に従って加算されて補助点ａ３の評価値マップが更新される。
【００６４】
こうして得られた補助点ａ３の更新後の評価値マップは、補助点ａ４，補助点ａ２，計測点Ａ，補助点ａ１，補助点ａ３の評価値マップの中の最適な評価値を辿ったものと言える。そして、補助点ａ３の更新後の評価値マップの中で最良の評価値（更新後における最も小さい評価値）の座標が補助点ａ３の選択点とされる。
【００６５】
補助点ａ３の選択点が決定されると、次に、補助点ａ１の選択点が決定される。前述の加算処理では、補助点ａ３の選択点における更新後の評価値を得る際に、その選択点（注目点）を含む探索範囲において補助点ａ１の評価値マップが探索されていた。そこで、補助点ａ３の選択点を含む探索範囲において補助点ａ１の評価値マップが探索され、探索範囲において最良の評価値（更新後における最も小さい評価値）が補助点ａ１の選択点とされる。
【００６６】
補助点ａ１の選択点が決定されると、計測点Ａ，補助点ａ２，補助点ａ４の順に次々に選択点が決定される。つまり、補助点ａ１の選択点を含む探索範囲において計測点Ａの評価値マップが探索され、探索範囲において最良の評価値（更新後における最も小さい評価値）が計測点Ａの選択点とされる。また、計測点Ａの選択点を含む探索範囲において補助点ａ２の評価値マップが探索され、探索範囲において最良の評価値（更新後における最も小さい評価値）が補助点ａ２の選択点とされる。さらに、補助点ａ２の選択点を含む探索範囲において補助点ａ４の評価値マップが探索され、探索範囲において最良の評価値（更新後における最も小さい評価値）が補助点ａ４の選択点とされる。
【００６７】
なお、上述した具体例では、補助点ａ４，補助点ａ２，計測点Ａ，補助点ａ１，補助点ａ３の順に評価値マップを加算し、補助点ａ３，補助点ａ１，計測点Ａ，補助点ａ２，補助点ａ４の順に選択点を決定しているが、これとは逆に、補助点ａ３，補助点ａ１，計測点Ａ，補助点ａ２，補助点ａ４の順に評価値マップを加算し、補助点ａ４，補助点ａ２，計測点Ａ，補助点ａ１，補助点ａ３の順に選択点を決定してもよい。
【００６８】
こうして、動的計画法により、計測点Ａと複数の補助点（ａ１〜ａ４）の各々についての選択点が決定される。そして、例えば、計測点Ａの選択点における座標が、計測点Ａの移動先（移動後の座標）とされる。なお、計測点Ａと複数の補助点（ａ１〜ａ４）に係る複数の選択点に基づいて、計測点Ａの移動先が決定されてもよい。例えば、計測点Ａと複数の補助点（ａ１〜ａ４）に係る複数の選択点に関する平均位置（Ｘ軸とＹ軸のそれぞれに関する座標値の平均値）を計測点Ａの移動先としてもよい。
【００６９】
また、動的計画法により得られた計測点Ａの選択点に基づいて、計測点Ａの当初の評価値マップ（加算処理により更新される前の評価値マップ）により得られた計測点Ａの移動先が妥当性か否かを判断して、計測点Ａの真の移動先を決定してもよい。例えば、動的計画法により得られた計測点Ａの選択点を含む近傍範囲、具体的にはＸ方向とＹ方向のそれぞれについて選択点の座標を中心として＋１から−１の範囲を探索範囲とし、計測点Ａの当初の評価値マップが探索される。そして、計測点Ａの当初の評価値マップのみから得られる計測点Ａの移動先（図５の具体例においては座標（２，４））が探索範囲内にあればその移動先を計測点Ａの真の移動先とし、探索範囲内になければ動的計画法により得られた計測点Ａの選択点を真の移動先とする。なお、計測点Ａの当初の評価値マップのみから得られる移動先が探索範囲内にない場合に、その移動先と選択点に基づいて計測点Ａの真の移動先を決定してもよい。例えば、計測点Ａの当初の評価値マップのみから得られた移動先と、動的計画法により得られた計測点Ａの選択点の平均位置（中点）を計測点Ａの真の移動先としてもよい。
【００７０】
追跡処理部５０は、例えば図４，図５を利用して説明した処理により、探索フレームｆ＋１内における計測点Ａの位置を検出すると、次の時相のフレームｆ＋２を探索フレームとして例えば図４，図５を利用して説明した処理を実行し、フレームｆ＋２における計測点Ｂの位置を検出する。こうして、追跡処理部５０は、例えば、シネメモリに記憶された画像データの複数フレームに亘って計測点Ａの動きを追跡し、さらに、計測点Ａの追跡と同様な処理により、複数フレームに亘って計測点Ｂの動きも追跡する。
【００７１】
また、追跡処理部５０は、複数フレームに亘って計測点Ａと計測点Ｂの動きを追跡するにあたり、例えば、１心拍に対応した期間内において、複数態様の追跡処理により得られる複数の追跡結果に基づいて、その期間内における計測点Ａと計測点Ｂの動きを追跡するようにしてもよい。例えば、追跡処理部５０は、１心拍に対応した期間内において、時間経過の順方向の追跡処理と逆方向の追跡処理を実行し、順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を総合して、その期間内における計測点Ａと計測点Ｂの動きを追跡してもよい。
【００７２】
図６は、順方向と逆方向の追跡結果を合成する具体例を示す図である。図６には、心拍計測部３０において形成される心拍波形の具体例（図２参照）が図示されている。心拍計測部３０は、平均輝度を周期的に変化させる心拍波形内において、平均輝度が極大となる収縮末期ＥＳの時相と平均輝度が極小となる拡張末期ＥＤの時相を検出する。
【００７３】
追跡処理部５０は、例えば、拡張末期ＥＤの時相または収縮末期ＥＳの時相により特定される１心拍の期間内において、順方向と逆方向の追跡処理を実行する。図６には、拡張末期ＥＤ１から収縮末期ＥＳ１を経て次の拡張末期ＥＤ２までの１心拍の期間を処理対象とする具体例が図示される。
【００７４】
追跡処理部５０は、まず、拡張末期ＥＤ１のフレーム内における計測点Ａについて、拡張末期ＥＤ２のフレーム内における計測点Ａの対応位置を導出する。例えば拡張末期ＥＤ１における計測点Ａに対応したテンプレートを利用した相関演算に基づくパターンマッチングにより、拡張末期ＥＤ２のフレーム内において計測点Ａに対応した位置を特定する。なお、計測点Ａに関する複数の補助点（ａ１〜ａ４）の動きを参照した処理により（図５参照）、拡張末期ＥＤ２のフレーム内における計測点Ａの位置が特定されてもよい。
【００７５】
続いて、追跡処理部５０は、拡張末期ＥＤ１における計測点Ａの動きを順方向に追跡する。つまり、拡張末期ＥＤ１から収縮末期ＥＳ１を経て拡張末期ＥＤ２に向かう時間方向で、複数時相に亘って、つまり複数フレームに亘って、拡張末期ＥＤ１における計測点Ａの動きが追跡される。
【００７６】
さらに、追跡処理部５０は、拡張末期ＥＤ２における計測点Ａの動きを逆方向に追跡する。つまり、拡張末期ＥＤ２から収縮末期ＥＳ１を経て拡張末期ＥＤ１に向かう時間方向で、複数時相に亘って、つまり複数フレームに亘って、拡張末期ＥＤ２における計測点Ａの動きが追跡される。
【００７７】
なお、追跡処理部５０は、計測点Ａの動きを順方向と逆方向に追跡するにあたり、計測点Ａに関する複数の補助点（ａ１〜ａ４）の動きを参照した処理により（図５参照）、各フレーム内における計測点Ａの位置を追跡することが望ましい。
【００７８】
そして、追跡処理部５０は、追跡の起点となる拡張末期ＥＤ１（または拡張末期ＥＤ２）からの時間的距離に応じた割合で、順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を重みづけ加算することにより、拡張末期ＥＤ１から拡張末期ＥＤ２までの１心拍の期間における計測点Ａの動きを追跡する。
【００７９】
例えば、複数時相（複数フレーム）に亘って、各時相（各フレーム）ごとに、順方向の追跡結果である計測点Ａの座標値と、逆方向の追跡結果である計測点Ａの座標値とを重みづけ加算して、その時相（そのフレーム）における計測点Ａの合成後の座標値が算出される。つまり、ｘ座標に関する重みづけ加算により合成後のｘ座標が算出され、ｙ座標に関する重みづけ加算により合成後のｙ座標が算出される。図６には、その重みづけ加算における重みづけ係数の具体例が図示されている。
【００８０】
図６＜Ａ＞のリニア関数は、拡張末期ＥＤ１（または拡張末期ＥＤ２）からの時間的距離に応じて重みづけ係数をリニア関数により変化させる具体例を示している。つまり、拡張末期ＥＤ１における順方向の重みづけ係数が最大値１となり、拡張末期ＥＤ１から時間的に離れるに従って順方向の重みづけ係数が直線的に減少し、拡張末期ＥＤ２における順方向の重みづけ係数が最小値０となる。一方、逆方向の重みづけ係数は、最大値１から順方向の重みづけ係数を差し引いた値となる。
【００８１】
図６＜Ａ＞のリニア関数により、拡張末期ＥＤ１に近いほど順方向の追跡結果を尊重して、拡張末期ＥＤ２に近いほど逆方向の追跡結果を尊重しつつ、計測点Ａを追跡することができる。
【００８２】
また、図６＜Ｂ＞のシグモイド関数は、拡張末期ＥＤ１（または拡張末期ＥＤ２）からの時間的距離に応じて重みづけ係数をシグモイド関数により変化させる具体例を示している。つまり、拡張末期ＥＤ１における順方向の重みづけ係数が最大値１となり、拡張末期ＥＤ１から時間的に離れるに従って順方向の重みづけ係数がシグモイド関数に従って曲線的に減少し、拡張末期ＥＤ２における順方向の重みづけ係数が最小値０となる。一方、逆方向の重みづけ係数は、最大値１から順方向の重みづけ係数を差し引いた値となる。
【００８３】
図６＜Ｂ＞のシグモイド関数によれば、リニア関数との比較において、拡張末期ＥＤ１の近傍における順方向の追跡結果がさらに尊重され、拡張末期ＥＤ２の近傍における逆方向の追跡結果がさらに尊重される。なお、シグモイド関数の曲率は適宜に調整されることが望ましい。
【００８４】
追跡処理部５０は、計測点Ｂについても、上述した計測点Ａと同様な順方向と逆方向の追跡処理を行い、順方向の追跡結果と逆方向の追跡結果を重みづけ加算することにより、拡張末期ＥＤ１から拡張末期ＥＤ２までの１心拍の期間における計測点Ｂの動きを追跡する。
【００８５】
また、追跡処理部５０は、例えば１心拍に対応した期間内において、自己相関による追跡処理と相互相関による追跡処理を実行し、自己相関による追跡結果と相互相関による追跡結果を総合して、その期間内における計測点Ａと計測点Ｂの動きを追跡してもよい。
【００８６】
図７は、自己相関と相互相関の追跡結果を合成する具体例を示す図である。図７には、心拍計測部３０において形成される心拍波形の具体例（図２参照）が図示されている。
【００８７】
追跡処理部５０は、例えば、拡張末期ＥＤの時相または収縮末期ＥＳの時相により特定される１心拍の期間内において、自己相関と相互相関の追跡処理を実行する。図７は、拡張末期ＥＤ１から収縮末期ＥＳ１を経て次の拡張末期ＥＤ２までの１心拍の期間を処理対象とする具体例が示されている。
【００８８】
追跡処理部５０は、拡張末期ＥＤ１における計測点Ａの動きを順方向（図６参照）に追跡するにあたり、自己相関と相互相関の両演算を利用する。自己相関においては、拡張末期ＥＤ１におけるフレームが基準とされ、拡張末期ＥＤ１における計測点Ａのテンプレートを利用した相関演算により、各フレーム（探索フレーム）内において計測点Ａに対応した位置が特定される。これに対し、相互相関においては、互いに隣接するフレームｆとフレームｆ＋１について、フレームｆにおける計測点Ａのテンプレートを利用した相関演算により、フレームｆ＋１（探索フレーム）内において計測点Ａに対応した位置が特定される。
【００８９】
なお、追跡処理部５０は、計測点Ａの動きを自己相関と相互相関を利用して追跡するにあたり、計測点Ａに関する複数の補助点（ａ１〜ａ４）の動きを参照した動的計画法に基づく処理により（図５参照）、各フレーム内における計測点Ａの位置を追跡することが望ましい。例えば、自己相関を利用した追跡では、自己相関の演算に基づいて相関の評価値（図４参照）が算出され、相互相関を利用した追跡では、相互相関の演算に基づいて相関の評価値が算出される。
【００９０】
そして、追跡処理部５０は、拡張末期ＥＤ１（または拡張末期ＥＤ２）からの時間的距離に応じた割合で、自己相関の追跡結果と相互相関の追跡結果を重みづけ加算することにより、拡張末期ＥＤ１から拡張末期ＥＤ２までの１心拍の期間における計測点Ａの動きを追跡する。
【００９１】
例えば、複数時相（複数フレーム）に亘って、各時相（各フレーム）ごとに、自己相関の追跡結果である計測点Ａの座標値と、相互相関の追跡結果である計測点Ａの座標値とを重みづけ加算して、その時相（そのフレーム）における計測点Ａの合成後の座標値が算出される。つまり、ｘ座標に関する重みづけ加算により合成後のｘ座標が算出され、ｙ座標に関する重みづけ加算により合成後のｙ座標が算出される。図７には、その重みづけ加算における自己相関の重みづけ係数の具体例が図示されている。
【００９２】
図７に示す自己相関の重みづけ係数の具体例では、拡張末期ＥＤ１（または拡張末期ＥＤ２）からの時間的距離に応じて自己相関の重みづけ係数をリニアに変化させている。つまり、拡張末期ＥＤ１における自己相関の重みづけ係数が最大値１となり、拡張末期ＥＤ１から時間的に離れるに従って自己相関の重みづけ係数が直線的に減少し、収縮末期ＥＳ１において自己相関の重みづけ係数が最小値０となる。また、収縮末期ＥＳ１から拡張末期ＥＤ２に近づくに従って自己相関の重みづけ係数が直線的に増加し、拡張末期ＥＤ２において自己相関の重みづけ係数が最大値１となる。なお、相互相関の重みづけ係数は、最大値１から自己相関の重みづけ係数を差し引いた値となる。
【００９３】
図７に示す自己相関の重みづけ係数により、拡張末期ＥＤ１または拡張末期ＥＤ２に近いほど自己相関の追跡結果を尊重して、拡張末期ＥＤ１または拡張末期ＥＤ２から離れるほど、相互相関の追跡結果を尊重しつつ、計測点Ａを追跡することができる。
【００９４】
なお、収縮末期ＥＳを起点として収縮末期ＥＳから計測点Ａの動きを自己相関と相互相関により追跡する場合には、起点となる収縮末期ＥＳに近いほど自己相関の追跡結果を尊重して、収縮末期ＥＳから離れるほど、つまり拡張末期ＥＤに近いほど、相互相関の追跡結果を尊重すればよい。
【００９５】
また、追跡処理部５０は、拡張末期ＥＤ２における計測点Ａの動きを逆方向（図６参照）に追跡する場合にも、自己相関と相互相関の両演算を利用する。自己相関においては、拡張末期ＥＤ２におけるフレームが基準とされ、拡張末期ＥＤ２における計測点Ａのテンプレートを利用した相関演算により、各フレーム（探索フレーム）内において計測点Ａに対応した位置が特定される。相互相関においては、互いに隣接するフレームｆとフレームｆ＋１について、フレームｆ＋１における計測点Ａのテンプレートを利用した相関演算により、フレームｆ（探索フレーム）内において計測点Ａに対応した位置が特定される。
【００９６】
さらに、追跡処理部５０は、計測点Ｂについても、上述した計測点Ａと同様な自己相関と相互相関の追跡処理を行い、自己相関の追跡結果と相互相関の追跡結果を重みづけ加算することにより、拡張末期ＥＤ１から拡張末期ＥＤ２までの１心拍の期間における順方向と逆方向の計測点Ｂの動きを追跡する。
【００９７】
追跡処理部５０により、少なくとも１心拍の期間において、望ましくは複数の心拍に亘り計測点Ａと計測点Ｂの動きが追跡されると、ＦＳ計測部６０において、胎児の心臓に関する診断の指標となる左室内径短縮率（ＦＳ：Fractional Shortening）が算出される。
【００９８】
図８は、左室内径短縮率（ＦＳ）の算出例を説明するための図である。ＦＳ計測部６０は、計測点Ａと計測点Ｂの追跡結果に基づいて、複数の時相に亘って各時相ごとに計測点Ａと計測点Ｂの間の距離（２点間距離）を算出する。
【００９９】
図８には、複数の時相に亘る２点間距離の変化波形が図示されている。胎児の心臓は周期的に拡張収縮運動するため、計測点Ａと計測点Ｂ（図３参照）が拡張収縮運動に伴って変化し、図８に示す具体例のような２点間距離の変化波形が得られる。つまり、心臓の収縮に伴って２点間距離が小さくなるため、収縮末期において２点間距離が極小値であるＬＶＤｓｎとなり、心臓の拡張に伴って２点間距離が大きくなるため、拡張末期において２点間距離が極大値であるＬＶＤｄｎとなる。これにより、図８に示す具体例のように、２点間距離を周期的に変化させ、周期的にＬＶＤｓｎとＬＶＤｄｎを繰り返す変化波形が得られる。
【０１００】
ＦＳ計測部６０は、計測点Ａと計測点Ｂの２点間距離に基づいて、次式により左室内径短縮率（ＦＳ）を算出する。また、数１式の結果に１００（パーセント）を乗算することにより、％ＦＳ（パーセントＦＳ）が算出されてもよい。
【０１０１】
＜数１＞ＦＳ＝（ＬＶＤｄｎ−ＬＶＤｓｎ）／ＬＶＤｄｎ
【０１０２】
ＦＳ計測部６０において算出されたＦＳ（％ＦＳ）は、表示処理部７０を介して表示部７２に表示される。なお、心拍波形（図２）や２点間距離の変化波形（図８）を表示部７２に表示するようにしてもよい。
【０１０３】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  プローブ、１２  送受信部、２０  画像形成部、３０  心拍計測部、４０  追跡点設定部、５０  追跡処理部、６０  ＦＳ計測部、７０  表示処理部、７２  表示部、８０  操作デバイス、９０  制御部。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図６】
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