(57)【要約】【課題】超音波検査において、母体内における胎児の向き等が自動的に特定されるようにする。【解決手段】胎児の腹部に対する計測により腹部基準点Ｐ１１が特定され、また胎児が向いている方向を表す向きベクトル１５６が特定される。胎児の頭部の計測において頭部基準点Ｐ２２が特定される。２つの基準点により体軸ベクトル１５４が特定される。参照画像の生成に対しては、胎児のサイズに応じた胎児モデルが選択され、その胎児モデルに対して体軸ベクトル１５４及び向きベクトル１５６に従った回転処理が適用される。回転処理後の胎児モデルが母体モデルに対して合成され、これにより参照画像が生成される。母体と走査面との位置関係を特定するため、プローブにはセンサユニットが設けられる。【選択図】図８
2015171476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母体内の胎児に対して超音波を送受波して受信信号を出力するプローブと、
前記母体に対する前記プローブの位置及び姿勢を表すプローブ座標情報を測定する測定手段と、
前記受信信号に基づいて前記胎児の断層画像を形成する断層画像形成手段と、
前記断層画像上においてユーザーにより指定された座標を示す指定座標情報に基づいて計測を実行する計測手段と、
前記プローブ座標情報及び前記指定座標情報に基づいて、前記母体に対する胎児の空間的状態を判定する判定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記胎児における複数の部位に対して複数の計測が実行され、
前記判定手段は前記各部位の計測時における前記プローブ座標情報及び前記指定座標情報に基づいて前記母体に対する胎児の空間的状態を判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記胎児における頭部及び腹部に対して頭部計測及び腹部計測が実行され、
前記判定手段は、
前記頭部計測時の指定座標情報に基づいて頭部基準点を演算する頭部基準点演算部と、
前記腹部計測時の指定座標情報に基づいて腹部基準点を演算する腹部基準点演算部と、
前記頭部基準点と前記腹部基準点とに基づいて、前記空間的状態として、前記胎児の体軸の方向を演算する体軸演算部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記判定手段は、前記頭部計測時の指定座標情報に基づいて特定される頭部横断線、並びに、前記腹部計測時に特定される長軸及び短軸からなる直交座標系、の内の少なくとも一方に基づいて、前記空間的状態として、前記胎児の正面側の方向を演算する方向演算手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記胎児の空間的状態を示す画像であって母体モデルと胎児モデルとを含む参照画像を生成する参照画像生成手段を含み、
前記参照画像生成手段は、前記体軸の方向及び前記胎児の正面側の方向に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデルの姿勢を定める、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、
前記判定手段は、
前記頭部横断線に基づいて前記胎児の頭部が向いている方向を演算する第１方向演算手段と、
前記腹部の直交座標系に基づいて前記胎児の体が向いている方向を演算する第２方向演算手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
母体モデルと胎児モデルとを含む参照画像を生成する参照画像生成手段を含み、
前記参照画像生成手段は、
前記胎児の空間的状態を示す画像であって前記体軸の方向及び前記胎児の体が向いている方向に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデル中の体の向きが定められ、
前記体軸及び前記胎児の頭部が向いている方向に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデル中の頭部の向きが定められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
演算部が、母体に対するプローブの位置及び姿勢を表すプローブ座標情報と、前記プローブにより得られた受信信号に基づいて形成された胎児の断層画像上においてユーザーにより指定された座標を示す指定座標情報と、に基づいて、前記母体内における胎児の空間的状態を判定する判定工程と、
画像生成部が、前記母体内における胎児の空間的状態に基づいて、前記母体モデルと前記胎児モデルとを含む参照画像を生成する生成工程と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、
前記判定工程は、
前記演算部が、前記胎児の頭部計測時のユーザー指定座標情報に基づいて頭部基準点を演算する工程と、
前記演算部が、前記胎児の腹部計測時のユーザー指定座標情報に基づいて腹部座標点を演算する工程と、
前記演算部が、前記頭部基準点と前記腹部基準点とに基づいて前記胎児の体軸を演算する工程と、
を含み、
前記生成工程では、前記体軸に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデルの向きが定められる、
ことを特徴とする超音波画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置及び超音波画像処理方法に関し、特に、超音波画像に基づく胎児の計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
妊婦に対しては定期的に超音波検査が実施される。各超音波検査では、一般に、母体内（子宮内）の胎児に対する超音波の送受波により胎児についての複数の断層画像が取得される。それらの断層画像に基づいて各種の計測が実施される。例えば、頭部の断面を表した断層画像上において、頭部の左右端点を検査者が指定することにより、それらの間の距離として、児頭大横径（BPD: bi-parietal diameter）が求められる。胎児の腹部の断層画像上において、腹部輪郭を楕円で近似することにより、腹囲長（AC: abdominal circumference）が求められる。その際には、ユーザーによって長軸の両端点及び短軸の両端点が指定される。また、大腿骨を表した断層画像上において、大腿骨が有する骨軸の両端点を指定することにより、大腿骨長（FL: femur length）が求められる。
【０００３】
胎児の超音波検査では、上記のような複数の計測の他、超音波画像の目視診断も実施される。その場合、母体内において、つまり子宮内において、胎児がどのような姿勢にあるのか（胎児の体がどの方向を向いているか等）が診断される。その診断結果は、カルテ、母子手帳、等に手書きのイラストその他の態様で記入される。
【０００４】
従来の超音波診断装置の中には、胎児のボディマーク（模擬図形）を画面上に表示可能なものがある。しかし、ボディマークの内容は一定であり、その向きを自由に変えることはできない。あるいは、従来において、ボディマークの内容は、実際の胎児の姿勢とは無関係に定められている。
【０００５】
特許文献１には、胎児ボディマークを表示することが可能な超音波診断装置が開示されている。この装置では、断層画像上において、頭部の座標及び臀部の座標を指定することにより、胎児のサイズが計測されている。これにより、胎児のサイズに対応する大きさを有する胎児ボディマークが生成されている。ユーザー操作により、その胎児ボディマークを回転させることも可能である。しかし、特許文献１に記載された超音波診断装置は、超音波画像と母体との空間的関係を特定する手段を備えていない。すなわち、母体（つまり子宮）に対する胎児の向きを特定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８７９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超音波検査時に母体に対する胎児の向き（例えば、体軸の方向、ボディが向いている方向、頭部が向いている方向）を特定することが望まれるが、従来の超音波診断装置はその要望に応える機能を具備していない。母体内における胎児の位置についても同様である。
【０００８】
本発明の目的は、超音波検査時に、母体に対する胎児の空間的状態を特定できるようにすることにある。あるいは、従来に比べてユーザーの負担を格別増大させることなく胎児の向きを特定できるようにすることにある。あるいは、母体に対する胎児の向きが反映された参照画像が生成されるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る超音波診断装置は、母体内の胎児に対して超音波を送受波して受信信号を出力するプローブと、前記母体に対する前記プローブの位置及び姿勢を表すプローブ座標情報を測定する測定手段と、前記受信信号に基づいて前記胎児の断層画像を形成する断層画像形成手段と、前記断層画像上においてユーザーにより指定された座標を示す指定座標情報に基づいて計測を実行する計測手段と、前記プローブ座標情報及び前記指定座標情報に基づいて、前記母体に対する胎児の空間的状態を判定する判定手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
胎児の超音波検査時においては、まず、母体に対するプローブの位置及び姿勢を調整することにより、胎児中の注目部位についての適正な断層画像が表示される。その時点でのプローブの位置及び姿勢がプローブ座標情報として測定される。例えば、プローブに設けられたセンサユニットからの出力信号に基づいてプローブ座標情報が生成される。なお、通常、超音波検査マニュアルに従って、所定の断層画像が得られるように、プローブの位置及び姿勢が調整される。その場合、断層画像上において自動的に上下左右を弁別することが可能である。
【００１１】
適正な断層画像が得られた後、胎児計測を行うためにその断層画像上においてユーザーによって１又は複数の座標が指定される。通常、複数の座標が指定される。それらの座標を直接的にユーザーが指定するようにしてもよいし、距離計測方向だけをユーザーが定めてエッジ検出等の適用により両端点の座標が自動的に演算されてもよい。指定座標情報は、断層画像上における１又は複数の座標を表す情報である。
【００１２】
以上のように得られたプローブ座標情報と指定座標情報とに基づいて母体に体する胎児の空間的状態が判定される。空間的状態の概念には、例えば、母体に対する胎児の正面側の向き、体の向き、及び、頭部の向きが含まれる。また、その概念には、背骨方向に相当する体軸の向きが含まれ、また、母体に対する胎児の位置が含まれる。目的や状況に応じて空間的状態の内容を定義するのが望ましい。
【００１３】
上記構成によれば、胎児の超音波検査時において計測を行うと、その計測の過程で入力された情報が胎児の空間的状態の特定に援用される。よって、その際においてユーザーの格別な負担は生じない。但し、断層画像の向き等がユーザーによって補助的に指定されてもよい。プローブ座標情報から母体とプローブとの空間的関係が特定される。プローブと断層画像（及び断層画像上の各位置）の空間的関係は既知である。よって、断層画像を表示した時点で、断層画像が母体のどの断面を示すものであるかを容易に特定でき、また断層画像上で指定された座標が母体のどの位置に相当するのかを容易に特定できる。本発明によれば、ユーザーによって入力された情報を胎児検査により活用することが可能である。母体に対する胎児の空間的状態は、望ましくは、模式的なイメージ、数値（各軸回りの角度）等で表現される。
【００１４】
望ましくは、前記胎児における複数の部位に対して複数の計測が実行され、前記判定手段は前記各部位の計測時における前記プローブ座標情報及び前記指定座標情報に基づいて前記母体に対する胎児の空間的状態を判定する。一般に胎児の超音波検査時においては、例えば、発育状態を調べるために、あるいは、体重を推定演算するために、胎児における複数の部位に対してサイズの計測が行われる。上記構成によれば、それらの計測時において入力された座標情報を活用できる。
【００１５】
望ましくは、前記胎児における頭部及び腹部に対して頭部計測及び腹部計測が実行され、前記判定手段は、前記頭部計測時の指定座標情報に基づいて頭部基準点を演算する頭部基準点演算部と、前記腹部計測時の指定座標情報に基づいて腹部基準点を演算する腹部基準点演算部と、前記頭部基準点と前記腹部基準点とに基づいて前記胎児の体軸の方向を演算する体軸演算部と、を含む。胎児の超音波検査時においては、一般に、頭部及び腹部が計測される。それを前提として、上記構成は、頭部基準点及び腹部基準点を自動的に内部的に設定し、それらを結ぶ（あるいは通過する）体軸を特定するものである。体軸はおおよそ背骨が伸びる方向に相当し、あるいは、ボディの中心線に相当する。頭部と腹部は空間的に区別できるので、体軸の向きの他、正負の方向を容易に特定することが可能である。つまり体軸を三次元ベクトルとして特定することが可能である。
【００１６】
望ましくは、前記判定手段は、前記頭部計測時の指定座標情報に基づいて特定される頭部横断線、並びに、前記腹部計測時に特定される長軸及び短軸からなる直交座標系、の内の少なくとも一方に基づいて、前記胎児の正面側の方向を演算する方向演算手段を含む。体軸によると、頭と体の位置関係を特定できるが、体や顔が向いている方向までを特定できない。上記構成によれば、１又は複数の計測時において指定された座標情報から胎児の正面側がどの方向であるのかが特定される。例えば、検査マニュアルに従って断層画像が表示される場合、一方側の指定座標が右側であり、他方側の指定座標が左側であることを容易に特定できるので、そのような背景則を前提として座標系を特定可能である。そのような特定を行えないような場合にはユーザーに対して右側等を指定させてもよい。
【００１７】
望ましくは、前記空間的状態を示す画像であって母体モデルと胎児モデルとを含む参照画像を生成する参照画像生成手段を含み、前記参照画像生成手段は、前記体軸の方向及び前記胎児の正面側の方向に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデルの姿勢を定める。この構成によれば、母体モデル（母体腹部や母体子宮等を示すマーク）の中に胎児モデル（胎児を示すマーク）を表示する場合に、母体に対する胎児の実際の空間的状態を表示内容に反映させることが可能である。向きの異なる複数の母体モデルを用意しておいて、それらを選択的に利用するようにしてもよい。例えば、胎児の顔が見えるように、胎児モデルを基準としつつ、それに対して母体モデルの向きを変更してもよい。
【００１８】
望ましくは、前記判定手段は、前記頭部横断線に基づいて前記胎児の頭部が向いている方向を演算する第１方向演算手段と、前記腹部の直交座標系に基づいて前記胎児の体が向いている方向を演算する第２方向演算手段と、を含む。この構成によれば、体の向きと頭部の向きとを独立して特定し、それらを参照画像に反映させることができる。よって、より実際の胎児状況を参照画像上に反映させることが可能である。
【００１９】
望ましくは、前記胎児の空間的状態を示す画像であって母体モデルと胎児モデルとを含む参照画像を生成する参照画像生成手段を含み、前記参照画像生成手段は、前記体軸の方向及び前記胎児の体が向いている方向に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデル中の体の向きを定め、前記体軸の方向及び前記胎児の頭部が向いている方向に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデル中の頭部の向きを定める。
【００２０】
本発明に係る超音波画像処理方法は、演算部が、母体に対するプローブの位置及び姿勢を表すプローブ座標情報と、前記プローブにより得られた受信信号に基づいて形成された胎児の断層画像上においてユーザーにより指定された座標を示す指定座標情報と、に基づいて、前記母体内における胎児の空間的状態を判定する判定工程と；画像生成部が、前記母体内における胎児の空間的状態に基づいて、前記母体モデルと前記胎児モデルとを含む産業画像を生成する生成工程と；を含むことを特徴とする。この方法は、超音波診断装置において実行され、また、超音波データを処理する情報処理装置上において実行される。判定工程及び生成工程は実質的に見てソフトウエアの機能として実現できる。例えば、演算部は情報処理プロセッサにより構成され、画像生成部は画像処理プロセッサにより構成される。ソフトウエアは可搬型の記憶媒体又はネットワークを介して超音波診断装置又は情報処理装置にインストールされる。
【００２１】
望ましくは、前記判定工程は、前記演算部が、前記胎児の頭部計測時のユーザー指定座標情報に基づいて頭部基準点を演算する工程と；前記演算部が、前記胎児の腹部計測時のユーザー指定座標情報に基づいて腹部座標点を演算する工程と；前記演算部が、前記頭部基準点と前記腹部基準点とに基づいて前記胎児の体軸を演算する工程と；を含み、前記生成工程では、前記体軸に基づいて前記母体モデルに対する前記胎児モデルの向きが定められる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、超音波検査時に母体に対する胎児の空間的状態を特定できる。あるいは、従来に比べてユーザーの負担を格別増大させることなく胎児の向きを特定できる。あるいは、母体に対する胎児の向きが反映された参照画像を自動的に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】胎児に対する複数種類の計測を説明するための図である。
【図３】児頭大横径（頭部大横径）の計測を説明するための図である。
【図４】腹囲長の計測を説明するための図である。
【図５】大腿骨長の計測を説明するための図である。
【図６】腹囲長の計測における自動的な前後左右の判定を説明するための図である。
【図７】腹囲長の計測におけるマニュアル指定による前後左右の判定を説明するための図である。
【図８】体軸ベクトル及び向きベクトルを示す図である。
【図９】第１実施形態に係る参照画像の生成方法を説明するための図である。
【図１０】検査レポートの一例を示す図である。
【図１１】参照画像の変形例を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態に係る参照画像の生成方法を示す図である。
【図１４】第２実施形態に係る参照画像の一例を示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は病院等の医療機関に設置され、生体に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。本実施形態に係る超音波診断装置は、特に、妊婦の定期的な超音波検査のための計測機能を備えている。
【００２５】
プローブ１０は超音波の送受波を行う超音波探触子である。プローブ１０の先端部内には複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられている。アレイ振動子は例えば１Ｄアレイ振動子である。２Ｄアレイ振動子が設けられてもよい。アレイ振動子によって超音波ビームＢが形成され、それを電子的に走査することにより走査面Ｓが形成される。図１において、ｒは深さ方向を示しており、θは電子走査方向を示している。本実施形態においては、複数の振動素子が円弧状に配列されている。これにより、いわゆるコンベックスタイプのプローブ１０が構成されている。
【００２６】
図１において、プローブ１０は母体１２の腹部表面上に当接されている。母体１２は子宮１４を有し、その中には胎児１６が存在している。母体１２内における胎児１６の位置及び姿勢は区々である。
【００２７】
プローブ１０には本実施形態においてセンサユニット１８が設けられている。具体的には、プローブ１０におけるプローブヘッドにおける所定位置にセンサユニット１８が設けられている。本実施形態においては、このセンサユニット１８を用いてプローブ１０についての三次元空間内での位置及び姿勢がリアルタイムで検出される。そのような検出に先立って所定のキャリブレーションが実行される。
【００２８】
送信部２０は、送信ビームフォーマーであり、送信時において送信部２０からアレイ振動子に対して複数の送信信号が並列的に供給される。これによりアレイ振動子により送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波されると、アレイ振動子から受信部２２に対して複数の受信信号が並列的に出力される。受信部２２は、複数の受信信号に対して整相加算処理を実行し、これにより整相加算後の受信信号すなわちビームデータを出力する。なお、プローブ１０は、プローブヘッド、プローブケーブル及びプローブコネクタにより構成されるものである。プローブヘッドは装置本体に対して自在に運動可能であり、そのプローブヘッドに対して上記のセンサユニット１８が設けられている。
【００２９】
受信部２２から出力されたビームデータは信号処理モジュール等を経由して画像形成部２４へ送られる。画像形成部２４は、本実施形態において、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）により構成されている。すなわち、画像形成部２４は、座標変換機能及び補間処理機能を備えている。画像形成部２４により、複数のビームデータに基づいてＢモード断層画像が形成される。その画像データが表示処理部２６へ送られている。胎児に対する計測時においては、その計測の目的に適合した断層画像が表示されるように、母体１２の体表面上においてプローブ１０の位置及び姿勢がユーザー（検査者）により調整される。ちなみに、超音波画像としては、上述したＢモード断層画像の他、二次元血流画像、三次元画像、Ｍモード画像、ドプラ波形等が知られている。それらに基づいて胎児の計測が実行されてもよい。
【００３０】
測位部２８は、センサユニット１８からの検出信号に基づいて、プローブ１０の位置及び姿勢を演算する機能を有する。すなわち、測位部２８及びセンサユニット１８により測位システムが構成されている。測位部２８においては、三次元空間における各軸上の座標及び各軸回りの角度が演算される。センサユニット１８を構成するセンサとして、加速度センサ、ジャイロセンサ、電磁波センサ、磁気センサ、等の各種センサをあげることが可能である。電磁波方式を採用する場合、測位用の電磁波を生成する電磁波発生器が設けられる。磁気方式を採用する場合、３次元磁場を生成する磁場発生器が設けられる。赤外線方式を採用することも可能であり、その場合には、プローブ１０に対して赤外線を反射する反射部材が設けられ、また、その反射部材に対して赤外線を照射する照射器及び反射部材からの光を受光する受光器（撮像器を含む）が設けられる。妊婦及び胎児に影響を与えない測位方式を採用するのが望ましい。いずれにしても、母体１２に対するプローブ１０の相対的な位置及び姿勢を計測するための構成を設けるのが望ましい。そのような構成によれば、母体１２に対する走査面Ｓの位置的関係が既知となり、走査面Ｓを表す断層画像上において座標を指定すると、その座標と母体１２との関係が既知となる。
【００３１】
なお、プローブの位置及び姿勢の検出に先立って、一般に、キャリブレーションが実行される。キャリブレーションとしては各種の手法を利用可能である。例えば、へその位置における垂直断面が画面上に表示されるように、プローブの位置及び姿勢を調整することによりキャリブレーションが実行されても良い。その場合において、垂直断面に相当する基準断層画像あるいは他のモダリティにより取得された断層画像が表示部４６に表示され、それとの対比において、リアルタイム断層画像を観察しながら、プローブ１０の位置及び姿勢が調整されてもよい。更には、走査面Ｓ上に母体１２内における基準部位が表れるようにし、その際において断層画像上において基準部位をマーキングすることによりキャリブレーションが実行されてもよい。測位部２８から演算部３２に対してプローブの位置及び姿勢を表すプローブ座標情報が出力されている。
【００３２】
演算部３２は、本実施形態において主制御部の一機能として構成されており、主制御部はＣＰＵ及び動作プログラムにより構成されるものである。演算部３２が有する複数の機能が図１において複数のブロックとして示されている。演算部３２は、グラフィックイメージ生成部３４、計測演算部３６、空間的状態解析部３８、参照画像生成部４０及び検査レポート生成部４２を備えている。
【００３３】
グラフィックイメージ生成部３４は、計測を実行する際において、Ｂモード断層画像上に表示される複数のマーカーや複数のライン等を生成するモジュールである。計測演算部３６は、計測を実行する際において、ユーザーにより指定された二点間の距離を演算する機能等を備えている。また、面積、体重等を演算する機能を備えている。
【００３４】
空間的状態解析部３８は、母体１２に対する胎児１６の位置及び姿勢を解析するモジュールである。特に、本実施形態においては空間的状態解析部３８が母体１２における胎児１６の向きを自動的に特定している。その際においては、胎児に対する複数の計測においてユーザーにより指定された複数の座標が参照されている。これについては後に詳述する。
【００３５】
本実施形態においては、従来同様に、胎児に対して複数の計測を実行すると、その過程においてユーザーにより入力された情報が空間的状態解析部３８において参照され、これにより胎児の向きが自動的に演算される。
【００３６】
参照画像生成部４０は、母体モデル及び胎児モデルからなる参照画像（ガイダンス像）を生成するモジュールである。本実施形態においては、上記のように胎児の向きが自動的に特定されており、参照画像の生成にあたっては、母体モデルにおいて実際の胎児の向きが反映されるように、胎児モデルの向きが自動的に調整されている。これにより、母体内における胎児の姿勢を再現することが可能である。しかも、その場合においてユーザーによる特別な入力は基本的に不要であり、従来同様の計測を行うだけでその結果として胎児の向きが反映された参照画像を得ることが可能である。これについては後に詳述する。
【００３７】
検査レポート生成部４２は、胎児に対する複数の計測の実行結果が表された検査レポート（電子データ）を生成するモジュールである。検査レポートには例えば複数の計測において参照された複数の断層画像が含まれてもよく、また上述のように生成された参照画像が含まれてもよい。参照画像が母子手帳その他に添付されてもよい。
【００３８】
以上の説明においては、母体１２に対する胎児１６の向きすなわち姿勢が解析されていた。本実施形態に係る超音波診断装置によれば、更に、母体１２に対する胎児１６の位置までを自動的に特定することが可能であり、そのような位置が反映された参照画像４０を生成することも可能である。すなわち、本実施形態においては、プローブ１０にセンサユニット１８が設けられ、プローブ１０の位置及び姿勢がリアルタイムで観測されているため、計測の実行時においてユーザーにより座標が指定されると、その指定された座標が母体１２におけるどの位置に相当するのかを自動的に判定することが可能である。
【００３９】
表示処理部２６は、画像合成機能、カラー演算機能等を有する。表示部４６には上述した断層画像等の超音波画像が表示される。また必要に応じて検査レポートが表示される。更に参照画像が単独で表示されるようにしてもよい。空間的状態解析部３８による解析結果が参照画像としてではなく例えば数値によって表現されてもよい。検査レポートが上述したように表示画面上に表示される他、印刷処理されてもよい。
【００４０】
入力部４４は本実施形態において操作パネルにより構成されている。操作パネルはキーボード、トラックボール、各種スイッチ等を備えるものである。ユーザーは、入力部４４を利用して動作モードの選択や、計測用マーカーの移動等を行える。
【００４１】
図２には、胎児に対する複数の計測の内容が示されている。胎児１６における頭部１６Ａに対しては一般に児頭大横径（ＢＰＤ）が計測される。その場合においては、推奨される検査方法を説明した検査ガイドラインに従って、頭部１６Ａの水平断面４８が表示されるように、プローブの位置及び姿勢が調整され、その上で、その断層画像上において左右の端点を指定することにより児頭大横径に相当する距離５０が計測される。なお、日本超音波医学会より「超音波胎児計測の標準化と日本人の基準値」が公示されており、そこに検査ガイドラインの一例が認められる。
【００４２】
胎児１６の腹部１６Ｂに対しては、腹部周囲長の計測が行われる。この場合においても、検査ガイドラインに従って、腹部における所定断面５２が画面上に表示され、そこにおいてユーザーにより長軸５４の両端及び短軸５６の両端が指定される。そして、腹部輪郭を楕円で近似することを前提として、長軸５４の長さ及び短軸５６の長さから、腹位長が演算される。更に、必要に応じて、大腿骨を表す断面５８が画面上に表示され、そこにおいて大腿骨の両端点を指定することにより大腿骨長が距離６０として計測される。これらの計測は、妊婦の定期的な超音波検査において一般的に行われるものであり、特に胎児の体重を推定等する場合において通常行われるものである。
【００４３】
図３には、児頭大横径（ＢＰＤ）の計測が具体的に示されている。断層画像６２上には頭部の断面６６が表れている。その断面６６は検査ガイドラインに従った所定の断面である。ちなみに、符号６４は電子走査の開始点側を示すマーカーを示しており、マーカー６４が存在する側が、アレイ振動子における一番目の素子が設けられている側に相当している。
【００４４】
頭部の断面６６上において、ユーザーにより正中線に直交する方向において左端点７０及び右端点７２の座標が指定される。その場合において、一方端側においては頭蓋骨の外側の座標が指定され、他方端側においては頭蓋骨の内側が指定される。このような２つの座標の指定により横断線１００が描かれ、その線上における２つの端点間の距離が自動的に計測される。その距離が児頭大横径である。
【００４５】
本実施形態では、横断線１００が定められると、２つの端点７０，７２の中間点が頭部基準点１０２として定められる。これは、後述するように、体軸を定義する際における一方側の基準点となるものである。なお、図３において、Ｆは、胎児を基準として見た場合における前側を示しており、Ｒは同じく右側を示しており、Ｌは同じく左側を示しており、Ｂは同じく後側を示している。検査ガイドラインに沿って断層画像を表示した場合、電子走査の方向が適正であれば、断層画像上において前後左右を特定することが可能である。
【００４６】
図４には腹部周囲長（ＡＣ）の計測が具体的に示されている。断層画像７４上には胎児腹部断面７６が表れている。その断面は検査ガイドラインに従った所定の断面である。その断面７６における輪郭線上にユーザーにより長軸及び短軸を指定するために４つの座標８０，８２，８６，８８が指定される。座標８０と座標８２とを結ぶ線分が短軸であり、座標８６と座標８８とを結ぶ線分が長軸８４である。そのような４つの座標の指定により腹部断面の輪郭９０が楕円として近似されることになる。それを前提として、長軸の長さ及び短軸の長さが自動的に演算され、それらの長さに従って腹囲長が自動的に計算される。本実施形態においては長軸８４と短軸７８との交点、すなわち中心点が腹部基準点１０４として定められる。その腹部基準点１０４は体軸を定義する際における２つ目の基準点をなすものである。
【００４７】
図５には、大腿骨長（ＦＬ）の計測が示されている。断層画像９２上には大腿骨の断面９４が表れている。大腿骨における左端及び右端９６，９８がユーザーにより指定されると、それらの間の距離９９として大腿骨長が自動的に演算される。
【００４８】
以上のような複数の計測、特に児頭大横径の計測及び腹部周囲長の計測を行うと、後に説明するように体軸（体軸ベクトル）を自動的に特定することが可能となる。また、検査ガイドラインに従って各計測において断面を表すようにすると、胎児における前後左右を認識することが可能となる。それについて図６を用いて説明する。
【００４９】
図６において、断層画像１０６上には腹部断面１０８が表され、その輪郭上に４つの座標１１０，１１２，１１４，１１６がユーザーにより指定され、それらによって長軸１２０及び短軸１１８が定義されている。そのような断面は検査ガイドラインに従ったものである。そのような前提の下では、符号１２４で示されているように、短軸における中心点すなわち腹部基準点１２２よりも上側を左と特定することが可能である。また、符号１２６で示されるように、長軸において腹部基準点１２２よりも左側を後と特定することが可能である。もちろん、左及び後ではなく、右及び前が特定されてもよいし、前後左右の内の１つだけが特定されてもよい。
【００５０】
一方、検査ガイドラインによって推奨される断面を描くことが困難なような場合には、以下に説明するように、ユーザーによって特定の方向を指定するようにしてもよい。例えば図７において、断層画像１２８上には、腹部断面１３０が表され、その輪郭上に４つの座標１３２，１３４，１３６，１３８が指定され、それらによって長軸１４２及び短軸１４０が特定されている。しかしながら、断面１３０の内容は、検査ガイドラインによって推奨される態様から大きくズレている。そのような場合には、例えば特定の座標１３６に対して、例えば符号１４６で示されるように、その属性としてマニュアルで方位を入力し、これによって胎児における前後左右が装置上において認識されるようにしてもよい。ちなみに、そのような入力が行われると、腹部基準点１４４との関係において、胎児における前後左右が特定されることになる。
【００５１】
図８には体軸ベクトル及び向きベクトルが示されている。図８においては、三次元空間がＸＹＺ座標系として表されている。Ｐ０が座標原点を表しており、Ｐ１が腹部断面を診断する場合におけるプローブ当接位置を示している。Ｐ２が頭部断面を診断する際におけるプローブの位置を示している。それらは具体的には６次元座標によって特定されるものである。
【００５２】
腹部の計測においては、所定の腹部断面１５０が走査面Ｓ１内に含まれるようにプローブの位置及び姿勢が調整される。その調整後の座標がＰ１である。腹部断面１５０上において長軸及び短軸が特定され、それらの交点として腹部基準点Ｐ１１が特定される。また、上述したように検査ガイドラインに従った断層像の表示により、あるいはマニュアルでの補助的な入力により、胎児における前後左右が自動的に特定され、その結果として胎児における正面の方向すなわち向きベクトル１５６が自動的に特定される。ここにおいて長さは特に重要ではなく、向きベクトル１５６は単位ベクトルであってもよい。向きベクトル１５６は、本実施形態において腹部断面１５０を含む走査面Ｓ１上に含まれるものである。
【００５３】
一方、頭部の計測においては所定の頭部断面１５２が含まれるように走査面Ｓ２が定められる。具体的には、プローブの位置及び姿勢が調整される。その調整後のプローブの位置がＰ２で表されている。具体的には、プローブの位置及び姿勢が六次元の座標値として特定される。頭部の計測においては、児頭大横径が演算され、その際における中点として頭部基準点Ｐ２２が特定される。
【００５４】
本実施形態では、腹部基準点Ｐ１１及び頭部基準点Ｐ２２を結ぶ方向として体軸ベクトル１５４が自動的に特定される。体軸ベクトル１５４において、その長さを胎児の長さに対応付けるようにしてもよい。そして、体軸ベクトル１５４の長さに従って後に説明する胎児モデルのサイズを調整するようにしてもよい。
【００５５】
図８に示す例においては、胎児の向きを代表するものとして向きベクトル１５６が求められていたが、更に胎児の顔の向きを表す向きベクトルが特定されてもよい。頭部の断面上において前後左右が特定できるならば、胎児の頭部が向いている方向を特定することは容易である。そのような独立した２つの向き計測によれば、胎児モデルの生成にあたって、ボディの向きと頭部の向きとを独立して設定できるという利点が得られる。よって、実際の胎児の状態に、より忠実な胎児モデルを生成することが可能である。
【００５６】
本実施形態においては、キャリブレーションの実行を前提として、プローブについての位置及び姿勢が観測されており、それはすなわち母体との関係におけるプローブの位置及び姿勢であるので、断層画像上において座標が指定されると、母体に対する座標としてそれを認識することが可能である。よって、参照画像の生成にあたって、実際の母体と胎児との位置関係を、母体モデルと胎児モデルの位置関係として、再現することが可能である。その場合において、ユーザーは従来同様の超音波計測を実施するだけでよいので、ユーザーにおいて格別な負担は生じない。
【００５７】
図９には、第１実施形態に係る参照画像の生成方法がブロック図として示されている。
【００５８】
三次元胎児モデルデータベース１５８内においては、各種のサイズをもった複数の三次元胎児モデルが格納されている。計測された児頭大横径、腹囲長、入力された週数、又は、演算された胎児体重に従って、複数の三次元胎児モデルの中から、計測対象となった胎児のサイズに適合する三次元胎児モデルが選択される。選択された胎児モデルが符号１６０で示されている。この場合において、体軸ベクトルの長さに従って三次元胎児モデルの選択が行われてもよい。
【００５９】
演算モジュール１６２においては、選択された胎児モデルに対する回転処理が実行される。その場合においては、３つの軸それぞれに対する回転処理が実行されることになる。すなわち、母体に対する胎児の向きが参照画像上においても再現されるように胎児モデルに対する回転処理が実行される。その際においては上述した体軸ベクトル及び向きベクトルが参照される。すなわち、それらのベクトルに従って個々の回転処理が行われることになる。
【００６０】
メモリ１６４上には母体モデルが格納されている。そこから読み出された母体モデルと、回転処理後の胎児モデルとがモジュール１６６上において合成処理される。これにより、実際の母体と胎児の位置関係が再現されるように、母体モデル上に胎児モデルが合成処理され、その結果として参照画像が生成されることになる。生成された参照画像が画面上に表示され、検査レポート内に組み込まれ、あるいは、必要に応じて外部へ出力される。
【００６１】
図１０には、検査レポートの一例が示されている。この例において、検査レポート１６８には被検者名等の事項を含む欄１７０が含まれている。また検査レポート１６８には複数の計測結果を表す複数の数値情報を含む欄１７２が含まれている。また検査レポート１６８には、複数の計測において取得された複数の断層画像１７４，１７６及び１７８が含まれている。それらの画像１７４，１７６及び１７８には複数のマーカーを含むグラフィックプレーンが合成されている。更に、本実施形態においては、検査レポート１６８内に参照画像１８０が含まれている。参照画像は母体モデル１８２と胎児モデル１８４とからなるものである。母体モデル１８２としては、本実施形態においては一種類のイメージが格納されているが、もちろん複数の母体モデルを用意しておいて、母体のサイズや形態に応じて適切な母体モデルを選択するようにしてもよい。
【００６２】
本実施形態においては、母体モデル１８２の中に胎児モデル１８４が表示される。この場合において、胎児モデル１８４の向きが実際の胎児の向きを再現するように胎児モデル１８４に対して回転処理が施される。すなわち各軸回りの回転角度が体軸ベクトル及び向きベクトルによって決定されている。その場合において、母体内における胎児の三次元位置が更に反映されるように、母体モデル１８２内に胎児モデル１８４を表すようにしてもよい。また、本実施形態においては、胎児モデル１８４のサイズが実際の胎児のサイズに合うように可変設定されている。符号１８６は、胎児モデル１８４における各軸回りの回転角度を数値として表示したものである。必要に応じて、そのような数値情報が画面レポート内に記入される。
【００６３】
以上のように、本実施形態によれば、母体と胎児との実際の位置関係が参照画像上において反映されるように、母体モデルに対して胎児モデルが合成されている。よって、参照画像それ自体が診断記録として非常に有用なものとなる。特に、医師において超音波診断画像に基づいて胎児の向きを特定し、それをマニュアルで入力するような手間が解消され、更により正確な向きの特定を行うことが可能であるので、臨床上貴重な情報を提供できるという利点が得られる。
【００６４】
本実施形態においては、母体モデルを静止モデルとした上で、胎児モデルに対して回転処理を適用したが、胎児の顔が正面に表れるように胎児モデルを表現した上で、母体と胎児との位置的関係が正しく表現されるように、母体モデルに対して必要な回転処理を施すようにしてもよい。また、正面から見た参照画像及び側面から見た参照画像の両方を表示するようにしてもよい。
【００６５】
図１１には参照画像の変形例が示されている。参照画像１８８は母体モデル１９０と胎児モデル１９２とを有する。胎児モデル１９２は複数の部分により構成され、具体的には頭部１９６、ボディ１９４及び脚部１９８を含んでいる。そしてそれらに対して計測が行われた断面が例えばグラフィック等により表現されている。このような表現により計測が行われた部位を明確に認識することが可能となる。
【００６６】
図１２には、上述した第１実施形態に係る参照画像の生成方法がフローチャートとして示されている。なお、スタート及びエンドの工程については図面簡略化のため図示省略されている。これについては後に説明する図１５においても同様である。
【００６７】
Ｓ１００においては、母体に対してプローブの位置及び姿勢を整合させるキャリブレーションが実行される。その上で、図示される例においては、腹部計測及び頭部計測が実行される。より詳しくは、Ｓ１０２においては腹部計測用の断層画像が画面上に表示される。すなわち、そのような適正な断層画像が表示されるようにプローブの位置及び姿勢が調整される。その上で、Ｓ１０４において、断層画像上において腹部輪郭を楕円で近似するために長軸及び短軸がユーザーにより指定される。具体的には、それらの軸を定義する４つの座標がユーザーにより指定される。すると、Ｓ１０６において自動的に腹囲長が演算される。
【００６８】
一方、Ｓ１０８においては、頭部計測用の断層画像が画面上に表示される。すなわちそのような適正な断層画像が表示されるように、プローブの位置及び姿勢がユーザーにより調整される。Ｓ１１０においては頭部の断層画像上において、右端及び左端が指定され、これによりＳ１１２において児頭大横径が演算される。
【００６９】
Ｓ１１４においては、腹部断層画像及び頭部断層画像の一方又は両方を用いて胎児における前後左右が特定される。この場合において、必要に応じてユーザーによる方向の指定が行われてもよい。
【００７０】
Ｓ１１６においては、腹部計測の際に入力された複数の座標に基づいて腹部基準位置（基準点）が特定され、その三次元座標が演算される。その場合においてはプローブの位置及び姿勢、並びに、断面上において指定された複数の座標が参照される。一方、Ｓ１１８においては、頭部断層画像上において指定された複数の座標に基づき頭部基準位置（基準点）が自動的に特定され、更にその三次元座標が演算される。この場合においても、プローブの位置及び姿勢を表す姿勢、並びに、断面上における複数の座標が参照される。Ｓ１２０においては、腹部基準位置及び頭部基準位置に基づいて胎児姿勢を表す体軸ベクトルが演算される。体軸ベクトルは、例えば腹部基準位置から頭部基準位置まで伸びるベクトルである。またＳ１２０においては、向きベクトルの演算も行われる。その際においては、Ｓ１１４において特定された前後左右が参照される。もちろん、Ｓ１１４において向きベクトルが事前に演算されていてもよい。
【００７１】
以上のように胎児姿勢が演算されると、Ｓ１２２においてはその胎児姿勢を表す胎児モデルが生成される。すなわち胎児の実際のサイズに従って選択された胎児モデルに対する回転処理が適用される。Ｓ１２４においては、母体モデルに対して回転処理後の胎児モデルが合成され、これにより参照画像が生成される。そして、Ｓ１２６においては、参照画像が必要に応じて記録あるいは表示される。更に参照画像を含む検査レポートが生成される。
【００７２】
次に、図１３乃至図１５を用いて第２実施形態に係る参照画像の生成方法について説明する。
【００７３】
図１３において、三次元胎児モデルデータベース２００は、図９に示した三次元モデルデータベースと同様のものである。入力される情報に従って複数の三次元胎児モデルの中から、実際の胎児サイズに適合する三次元胎児モデルが選択される。この第２実施形態においては、三次元胎児モデルにおいてボディと頭部とを独立して回転処理させることが可能である。
【００７４】
演算器２０２においては、胎児モデルに対する全体的な回転処理が実施される。すなわち、ボディの向きベクトルすなわち頭部外の胎児姿勢を示す情報に従って、胎児モデルに対する全体的な回転処理が行われる。図示される例においては、この段階において、頭部部分も回転処理される。
【００７５】
その上で、演算器２０４においては、頭部の向きベクトルに従って、すなわち頭部姿勢に従って、胎児モデルの内で頭部部分に対する部分的な回転処理が適用される。すなわち頭部の向きが正しくなるようにその部分だけが回転処理される。その上で、演算器２０８において、メモリ２６から読み出された母体モデル２０６に対して、上述した回転処理が施された胎児モデルが合成処理される。その場合においても、必要に応じて、母体における胎児の位置が参照され、実際の胎児の位置が反映されるように合成処理が実行される。
【００７６】
図１４には、第２実施形態に係る参照画像の一例が示されている。参照画像２１０は母体モデル２１２及び胎児モデル２１４を含むものである。胎児モデル２１４はボディ１１６と頭部２１８とを有しており、それぞれに対して独立して向きを設定することが可能である。図示の例においては、体軸ベクトル２２０が表され、またそれに伴って、ボディの向きベクトル２２２と頭部の向きベクトル２２４が表されている。すなわちボディ１１６と頭部２１８とで独立して向きを定めることができる。このような参照画像の生成によれば、実際の胎児の様子をより忠実に反映させた胎児モデルを表示できるという利点が得られる。
【００７７】
図１５には、第２実施形態に係る参照画像の生成方法がフローチャートとして示されている。なお、図１２に示した同様の工程には同一符号を付し、その説明を省略する。図１５において、Ｓ１０２〜Ｓ１０６において、腹部計測が実行され、その上でＳ１３０において、ボディの向きベクトルを特定するために前後左右が特定される。一方、Ｓ１０８〜Ｓ１１２においては頭部の計測が実行され、その上でＳ１３２において頭部の向きベクトルを特定するために頭部について前後左右が特定される。
【００７８】
Ｓ１３４においては、胎児姿勢が演算される。この場合においては、体軸ベクトルの他に、ボディの向きベクトル、及び、頭部の向きベクトル、の２つの向きベクトルが演算される。そして、Ｓ１３６においては、以上のように特定された胎児姿勢を表す胎児モデルが生成される。その場合においては、ボディの向きベクトルに従って胎児モデル全体に対する回転処理が実行される。その上で、Ｓ１３８において、胎児モデルにおける頭部の部分だけが頭部の向きベクトルに従って回転処理される。すなわち頭部の向きが修正される。その結果、Ｓ１２４において参照画像を生成した場合、上述したように、胎児モデルにおいてボディの向きと頭部の向きとを独立して表現することができるという利点が得られる。
【００７９】
上記実施形態においては、腹部の計測及び頭部の計測を利用して体軸ベクトル等が特定されていたが、他の部位に対する計測を用いて体軸ベクトル等が特定されてもよい。胎児の場合においては、個々の胎児毎に計測が実行されるため、その結果として個々の胎児毎に体軸ベクトル等が自動的に特定されることになる。この場合において、検証画像の生成にあたっては、個々の胎児毎に参照画像を生成してもよいが、複数の胎児モデルが単一の母体モデルに表現された参照画像が生成されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０  プローブ、１２  母体、１６  胎児、１８  センサユニット、２８  測位部、３８  空間的状態解析部、４０  参照画像生成部、４２  検査レポート生成部。
【図１】
2015171476.tif 000003
【図２】
2015171476.tif 000004
【図３】
2015171476.tif 000005
【図４】
2015171476.tif 000006
【図５】
2015171476.tif 000007
【図６】
2015171476.tif 000008
【図７】
2015171476.tif 000009
【図８】
2015171476.tif 000010
【図９】
2015171476.tif 000011
【図１０】
2015171476.tif 000012
【図１１】
2015171476.tif 000013
【図１２】
2015171476.tif 000014
【図１３】
2015171476.tif 000015
【図１４】
2015171476.tif 000016
【図１５】
2015171476.tif 000017