(57)【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から被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って、超音波画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された超音波画像を解析する画像解析部と、
前記超音波プローブの動き量を検出する動き量検出部と、を備え、
前記画像解析部は、前記動き量検出部により検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行い、前記動き量検出部により検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画像解析部は、前記単フレームの超音波画像に対する画像解析として、単フレームの超音波画像に対するパターン認識又は画素値解析を含む画像解析を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記画像解析部は、前記複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、複数フレームの超音波画像に共通して含まれる特定のパターンの動きに対する解析を行う請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記画像解析部は、前記複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、前記画像取得部により時系列に取得された複数フレームの超音波画像に対してフレーム毎に画像解析を行って、それらの画像解析結果を統合する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記画像解析部における前記画像解析に結果に基づいて、前記画像解析が行われた超音波画像に含まれる被検体の部位を判別する部位判別部を更に有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記動き量検出部は、前記超音波プローブに取り付けられた動作センサを備え、
前記動作センサは、前記超音波プローブの加速度、角速度又は位置を検出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記動き量検出部は、前記超音波プローブから離れて設置された動作センサを備え、
前記動作センサは、前記超音波プローブの位置を検出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って、超音波画像を取得し、
取得された超音波画像を解析し、
前記超音波プローブの動き量を検出するに際し、
検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行い、検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
【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診断装置の制御方法に係り、特に、超音波画像が生成された被検体の部位を判別する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被検体に振動子アレイを当てて被検体の内部の画像を得るものとして、超音波診断装置が知られている。一般的な超音波診断装置は、複数の素子が配列された振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して素子データを取得する。更に、超音波診断装置は、得られた素子データを電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を得る。【０００３】
このような超音波診断装置においては、超音波プローブの動きを検出し、その検出結果を用いることにより、超音波診断を容易に、かつ迅速に行うことができるものがある。例えば、特許文献１には、超音波プローブの動きを検出し、その検出結果において、超音波プローブが静止していると判定された場合に、超音波画像の取得、診断部位の判別及び超音波画像の解析を行う超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−５０１６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、救急における外傷患者の初期診察のために複数の診断部位を連続的に診断するｅＦＡＳＴ（extended Focused Assessment with Sonography for Trauma）検査においては、複数の診断部位に対して超音波診断が迅速に行われることが要求される。そのため、例えば、ｅＦＡＳＴ検査においては、生成された超音波画像から得られるそれぞれの診断部位を判別するための情報量が少なく、診断部位を精緻に判別することが難しいという問題があった。
また、特許文献１に開示の技術では、超音波プローブが動いている場合には、診断部位の判別及び超音波画像の解析ができないという問題があった。更に、特許文献１に開示の技術では、診断部位に対して適切な画像解析方法を選択することが困難であるという問題があった。【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、超音波プローブの動きに基づいて画像の解析方法を選択し、診断部位を精緻に判別することができる超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って、超音波画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得された超音波画像を解析する画像解析部と、超音波プローブの動き量を検出する動き量検出部と、を備え、画像解析部は、動き量検出部により検出された超音波プローブの動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行い、動き量検出部により検出された超音波プローブの動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことを特徴とする。【０００８】
また、画像解析部は、単フレームの超音波画像に対する画像解析として、単フレームの超音波画像に対するパターン認識又は画素値解析を含む画像解析を行うことが好ましい。【０００９】
また、画像解析部は、複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、複数フレームの超音波画像に共通して含まれる特定のパターンの動きに対する解析を行うことが好ましい。【００１０】
もしくは、画像解析部は、複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、画像取得部により時系列に取得された複数フレームの超音波画像に対してフレーム毎に画像解析を行って、それらの画像解析結果を統合しても良い。【００１１】
また、画像解析部における画像解析の結果に基づいて、画像解析が行われた超音波画像に含まれる被検体の部位を判別する部位判別部を更に有することが好ましい。【００１２】
また、動き量検出部は、超音波プローブに取り付けられた動作センサを備え、動作センサは、超音波プローブの加速度、角速度又は位置を検出することが好ましい。【００１３】
もしくは、動き量検出部は、超音波プローブから離れて設置された動作センサを備え、動作センサは、超音波プローブの位置を検出しても良い。【００１４】
また、本発明の超音波診断装置の制御方法は、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って、超音波画像を取得し、取得された超音波画像を解析し、超音波プローブの動き量を検出するに際し、検出された超音波プローブの動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行い、検出された超音波プローブの動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波診断装置は、超音波プローブの動き量に基づいて、単フレームの超音波画像に対する画像解析又は複数フレームの超音波画像に対する画像解析を行う画像解析部を有するため、超音波プローブの動きに応じて、診断部位を精緻に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の受信回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１の画像生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の超音波診断装置の動作に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置１は、振動子アレイ２Ａを内蔵する超音波プローブ２を備え、超音波プローブ２に、画像取得部３を介して表示制御部８及び表示部９が順次接続されている。
【００１８】
画像取得部３は、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａに接続される受信回路５及び送信回路６と受信回路５に接続された画像生成部７とを有しており、表示制御部８は、画像生成部７に接続されている。また、画像生成部７は、画像解析部１２に接続されている。また、超音波プローブ２には、動作センサ１０が備えられ、動作センサ１０は、プローブ動き量算出部１１に接続されている。プローブ動き量算出部１１に画像解析部１２に接続されており、画像解析部１２に部位判別部１３が接続されている。また、動作センサ１０及びプローブ動き量算出部１１は、動き量検出部４を構成する。
更に、画像取得部３、表示制御部８、プローブ動き量算出部１１、画像解析部１２及び部位判別部１３に装置制御部１４が接続され、装置制御部１４に、操作部１５及び格納部１６がそれぞれ接続されている。なお、装置制御部１４と格納部１６とは、それぞれ双方向に情報を受け渡し可能に接続される。
【００１９】
図１に示す超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａは、１次元又は２次元に配列された複数の素子（超音波振動子）を有している。これらの素子は、それぞれ送信回路６から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各素子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子及びＰＭＮ−ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸−チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子を用いて構成される。
【００２０】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波状の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として、それぞれの振動子から受信回路５に出力される。
【００２１】
画像取得部３の受信回路５は、図２に示すように、増幅部１７とＡ／Ｄ（Analog/Digital：アナログ／デジタル）変換部１８が直列接続された構成を有している。受信回路５は、振動子アレイ２Ａの各素子から出力される受信信号を増幅部１７において増幅し、Ａ／Ｄ変換部１８においてデジタル化して得られた素子データを画像生成部７に出力する。
画像取得部３の送信回路６は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部１４からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ２Ａの複数の素子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の素子に供給する。
【００２２】
画像取得部３の画像生成部７は、図３に示すように、Ｂモード（Brightness mode：輝度モード）処理部１９と画像処理部２０とが順次直列に接続された構成を有している。
Ｂモード処理部１９は、装置制御部１４からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づき、設定された音速に従う各素子データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。更に、Ｂモード処理部１９は、音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。Ｂモード処理部１９において生成されたＢモード画像信号は、表示制御部８又は画像解析部１２に出力される。
画像処理部２０は、Ｂモード処理部１９において生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、Ｂモード画像信号に諧調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部８に出力する。
【００２３】
図１に示すように、超音波診断装置１の表示制御部８は、画像取得部３において取得されたＢモード画像信号に基づいて、表示部９に超音波診断画像を表示させる。
表示部９は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）等のディスプレイ装置を含んでおり、装置制御部１４の制御の下、超音波診断画像を表示する。
【００２４】
動き量検出部４の動作センサ１０は、超音波プローブ２に備えられ、超音波診断中にオペレータにより操作される超音波プローブ２の動作又は位置を電気信号として検出するものである。
動作センサ１０は、超音波プローブ２の動作又は位置を検出できるものであれば特に制限されないが、以下においては、動作センサ１０として超音波プローブ２の動作を検出する加速度センサを用いた場合について説明する。この際、動作センサ１０は、３次元空間内において互いに直交する３つの軸に沿った３成分の加速度を電気信号として検出する。更に、動作センサ１０が検出した信号は、動き量検出部４のプローブ動き量算出部１１に出力される。
【００２５】
動き量検出部４のプローブ動き量算出部１１は、動作センサ１０が検出した超音波プローブ２の動作を示す信号に基づいて、超音波診断中における超音波プローブ２の動きの指標である超音波プローブ２の動き量を算出する。例えば、動作センサ１０において得られた３次元空間内の加速度から、超音波画像のフレーム毎に周知の計算方法を用いて超音波プローブ２の姿勢角を算出した後に、超音波プローブ２の動き量として、算出された複数の姿勢角を用いてフレーム間における姿勢角の時間変化量を算出することができる。プローブ動き量算出部１１は、例えば、超音波プローブ２の姿勢角の時間変化量として、画像取得部３により時系列に取得された一定枚数の超音波画像毎に算出された姿勢角に対する標準偏差を算出することができる。この場合には、算出された複数の姿勢角が時系列に増加するのみであること又は時系列に減少するのみであることが好ましく、超音波プローブ２の動き量の算出に用いられる複数フレームの超音波画像間の取得時間間隔は、十分短いことが好ましい。
【００２６】
画像解析部１２は、画像取得部３の画像生成部７のＢモード処理部１９において生成されたＢモード画像信号に対する動き解析及びパターン認識等の画像解析を行い、その画像解析結果を部位判別部１３に出力する。更に、画像解析部１２は、動き量検出部４のプローブ動き量算出部１１により算出された超音波プローブ２の動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。また、画像解析部１２は、超音波プローブ２の動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。
部位判別部１３は、画像解析部１２における超音波画像の解析結果に基づいて、超音波画像に含まれる被検体の部位を判別し、装置制御部１４に対して判別した部位の情報を出力する。
【００２７】
装置制御部１４は、オペレータにより操作部１５を介して入力された指令に基づいて超音波診断装置１の各部の制御を行う。また、装置制御部１４は、超音波画像の取得の際の画像化条件を、部位判別部１３により判別された部位に適切な画像化条件に変更する。
操作部１５は、オペレータが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール及びタッチパネル等を備えて構成することができる。
格納部１６は、超音波診断装置１の動作プログラム等を格納するもので、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、又はサーバ等を用いることができる。
【００２８】
なお、画像取得部３の画像生成部７、表示制御部８、動き量検出部４のプローブ動き量算出部１１、画像解析部１２、部位判別部１３及び装置制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらを、デジタル回路を用いて構成しても良い。また、これらの画像生成部７、表示制御部８、プローブ動き量算出部１１、画像解析部１２、部位判別部１３及び装置制御部１４を、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵに統合させて構成することもできる。
【００２９】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、実施の形態１における超音波診断装置１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１において、定められた画像化条件の下、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａの複数の超音波振動子を用いた超音波ビームの送受信及び走査が画像取得部３の受信回路５及び送信回路６により行われる。この際に、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波振動子から受信信号が受信回路５に出力され、受信回路５の増幅部１７及びＡ／Ｄ変換部１８において受信信号の増幅及びＡ／Ｄ変換が行われて受信信号が生成される。また、超音波ビームの送受信及び走査が行われている際に、動き量検出部４の動作センサ１０は、オペレータにより走査されている超音波プローブ２の動作を電気信号として検出する。なお、ステップＳ１において用いられる、初期値として定められた画像化条件は、例えば、複数の診断部位に対して汎用な設定がなされた画像化条件である。このような、複数の診断部位に対して汎用な画像化条件は、例えば、ｅＦＡＳＴ検査等の連続診断において、複数の部位を迅速に診断できるように設定されることが多い。
更に、ステップＳ２において、受信信号が画像生成部７に入力され、画像生成部７のＢモード処理部１９においてＢモード画像信号が生成される。
【００３０】
ステップＳ３において、装置制御部１４は、被検体の各部位に対する超音波診断の開始から数えてＮフレーム目の超音波画像が取得されたか否かを判定する。ここで、Ｎは２以上の自然数である。ステップＳ３において、取得された超音波画像がＮフレーム未満であると判定された場合には、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１及びＳ２において超音波画像が再度取得される。
ステップＳ３においてＮフレーム目の超音波画像が取得されたと判定された場合には、ステップＳ４に進む。ステップＳ４において、動き量検出部４のプローブ動き量算出部１１は、動作センサ１０から入力された超音波プローブ２の動作を表す電気信号に基づいて、ステップＳ１において行われた超音波ビームの送受信又は走査の際の超音波プローブ２の姿勢角を算出した後、その姿勢角のフレーム間における時間変化量を算出する。例えば、プローブ動き量算出部１１は、まず、動作センサ１０により検出された、３次元空間内において互いに直交する３つの軸に沿った３成分の加速度から、公知の計算方法を用いて、複数フレームの超音波画像に対してフレーム毎に超音波プローブ２の姿勢角を算出することができる。プローブ動き量算出部１１は、次に、超音波プローブ２の動き量として、例えば、算出された複数の姿勢角の標準偏差を算出することができる。
【００３１】
ステップＳ５において、画像解析部１２は、ステップＳ４において算出された超音波プローブ２の動き量が、定められた閾値以上か否かを判定する。すなわち、ステップＳ５において、画像解析部１２は、超音波プローブ２の動き量に対して閾値を用いた判定を行うことにより、超音波診断の際にオペレータにより超音波プローブ２が動かされたか否かを判定する。なお、この閾値は、例えば、過去の診断又は予備試験等における超音波プローブ２の動き量に対して統計値を算出する等により決定されることができる。
【００３２】
ステップＳ５において、算出された超音波プローブ２の動き量が定められた閾値以上であると判定された場合には、ステップＳ６に進む。超音波診断の際に、オペレータによる超音波プローブ２の動きが多い場合には、超音波プローブ２の動きにより、複数フレームの超音波画像における心臓の拍動等の被検体の部位自体の動きが隠蔽される。そのため、ステップＳ６において、画像解析部１２は、画像取得部３において取得された複数フレームの超音波画像のうち単フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。単フレームの超音波画像に対する画像解析は、種々の方法を用いて行うことができるが、例えば、テンプレートマッチング等のパターン認識を行い、超音波画像に含まれる部位及び複数の部位のテンプレートとの類似度をスコアとして算出することができる。
【００３３】
ステップＳ６に続くステップＳ７において、部位判別部１３は、ステップＳ６における単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて、超音波画像に含まれる部位の判別を行う。例えば、ステップＳ６における単フレームの超音波画像に対する画像解析としてテンプレートマッチングが行われた場合には、算出された類似度のスコアが一定値以上であるか否かを判定することにより、部位の判定を行うことができる。
【００３４】
ステップＳ８において、装置制御部１４は、画像化条件を、部位判別部１３により判別された部位に適切な画像化条件に変更する。
続くステップＳ９において、画像取得部３の受信回路５及び送信回路６は、ステップＳ８において変更された画像化条件を用いて、部位判別部１３により判別された部位に対して、超音波ビームの送受信及び走査を行う。
更に、ステップＳ１０において、画像取得部３の画像生成部７は、ステップＳ８において変更された画像化条件を用いて受信回路５及び送信回路６により取得された受信信号からＢモード画像信号を生成する。
【００３５】
ステップＳ１１において、装置制御部１４は、現在超音波診断を行っている被検体の部位が変更されたか否かを判定する。例えば、診断部位が心臓から肺に移行すると、診断部位が変更されたと判定される。具体的には、一般に診断部位が変更される場合にはプローブが体表から離れて空中放射になるため、このような空中放射状態（反射信号が得られない状態）を検出することにより、診断部位の変更を判定することができる。ステップＳ１１において、診断部位が変更されていない、すなわち、同一の診断部位を診断していると判定された場合には、ステップＳ９に戻り、ステップＳ８において変更された画像化条件を用いた超音波画像の取得が再度行われる。一方、ステップＳ１１において、診断部位が変更されたと判定された場合には、ステップＳ１に戻る。その後、ステップＳ２を経てステップＳ３へ移行すると、新たな診断部位に対して取得された超音波画像がＮフレーム目であるか否かが判定される。
【００３６】
また、ステップＳ５において、ステップＳ４において算出された超音波プローブ２の動き量が定められた閾値未満であると判定された場合には、ステップＳ１２に進む。超音波診断の際に、オペレータによる超音波プローブ２の動きが少ない場合には、複数フレームの超音波画像における心臓の拍動等の被検体の部位自体の動きは、超音波プローブ２の動きに影響され難い。そのため、ステップＳ１２において、画像解析部１２は、画像取得部３において取得された複数フレーム、すなわち、Ｎフレームの超音波画像に対して画像解析を行う。複数フレームの超音波画像に対する画像解析は、種々の方法を用いて行うことができるが、例えば、オプティカルフローと呼ばれる時系列な画像解析の方法を用いることができる。オプティカルフローは、図示しないが、画像取得部３により取得された時系列順において隣接したフレームの超音波画像を用いて、それらの超音波画像に共通に含まれる同一部位における複数の特徴的なパターンに対して、各パターンの動く方向及び距離を、ベクトル等を用いてマッピングする手法である。画像解析部１２は、オプティカルフローにより超音波画像にマッピングされたベクトルの数（ベクトル数）を算出することができる。
【００３７】
ステップＳ１２に続くステップＳ７において、部位判別部１３は、ステップＳ１２における複数フレームの超音波画像に対する解析結果を用いて、超音波画像に含まれる部位を判別する。例えば、ステップＳ１２において、オプティカルフローを用いた画像解析が行われた場合には、ステップＳ１２において算出されたベクトル数に対して、一定値以上か否かを判定することにより、部位の判別をすることができる。このように、超音波プローブ２の動き量が少ない場合には、時系列の解析方法を用いて部位を判別することにより、例えば、心臓のような動きの多い部位と腹部のような動きの少ない部位とを容易に判別することができる。
【００３８】
以上のように、図１に示す本発明の超音波診断装置１によれば、超音波プローブ２の動き量を検出して、その動き量が定められた閾値以上か否かに基づいて単フレームの超音波画像に対する画像解析又は複数フレームの超音波画像に対する画像解析を行う。更に、超音波診断装置１は、画像解析の結果を用いて、超音波画像に含まれる部位を判別し、判別された部位に適した画像化条件を用いて再度超音波画像を取得する。このように、本発明の超音波診断装置１は、超音波プローブ２の動き量に基づいて、超音波画像に含まれる部位を判別するための画像解析方法を選択することができるため、迅速に部位の判別を行うことができ、かつ、部位の判別における精度を向上させることができる。
【００３９】
また、ステップＳ３において、被検体の各部位の超音波診断の開始から数えてＮフレーム目の超音波画像が取得されたか否かを判定する態様を説明したが、この判定の閾値であるフレーム数Ｎは、超音波診断装置１による診断が開始される前に、操作部１５を介してオペレータに入力されるものであっても良く、超音波診断装置１の動作プログラムに組み込まれていても良い。
【００４０】
また、ステップＳ３は、ステップＳ４に移行するためのトリガであるが、超音波プローブ２の動き量を算出するステップＳ４に移行するまでに２フレーム以上の超音波画像を取得するものであれば、ステップＳ３において行われる判定は、上述した例に限定されない。例えば、図示しないが、ステップＳ３において、装置制御部１４は、被検体の各部位に対する超音波診断の開始から定められた時間が経過したか否かを判定することができる。その場合には、超音波診断装置１は、定められた時間が経過するまでは、ステップＳ１〜ステップＳ３を繰り返すことにより超音波画像の取得が繰り返され、定められた時間が経過した場合に、ステップＳ４に移行する。なお、この定められた時間は、超音波診断装置１による診断が開始される前に、操作部１５を介してオペレータにより入力されるものであっても良く、超音波診断装置１の動作プログラムに組み込まれていても良い。
【００４１】
また、他の例として、図示しないが、ステップＳ３において、装置制御部１４は、被検体の各部位の超音波診断の開始から数えて定められたフレーム数の超音波画像が取得されたか否かを判定することができる。その場合には、超音波診断装置１は、被検体の各部位に対する超音波診断の開始から数えて、定められたフレーム数の超音波が取得されるまでは、ステップＳ１〜ステップＳ３を繰り返すことにより、超音波画像の取得が繰り返される。その後、ステップＳ３において、定められたフレーム数の超音波画像が取得されたと判定された場合に、ステップＳ４に移行する。なお、この定められたフレーム数は、超音波診断装置１による診断が開始される前に、操作部１５を介してオペレータにより入力されるものであっても良く、超音波診断装置１の動作プログラムに組み込まれていても良い。
【００４２】
また、動き量検出部４のプローブ動き量算出部１１における姿勢角の計算方法は、超音波プローブ２の姿勢角を計算することができれば、上述した方法には限定されない。例えば、図示しないが、プローブ動き量算出部１１において、動作センサ１０が検出した加速度を２回、一定の時間内において時間積分することにより算出した超音波プローブ２の位置情報に基づいて、超音波プローブ２の姿勢角を計算しても良い。
【００４３】
また、超音波プローブ２の動き量を検出する動作センサ１０として加速度センサを用いることを例示したが、動作センサ１０は、超音波プローブ２の動作又は位置を検出するものであれば、他のセンサが用いられても良い。このような動作センサ１０としては、例えば、加速度センサの他、ジャイロセンサ、磁気センサ又はＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）センサ等を用いることができる。また、これらのセンサは、超音波プローブ２に装着されていても良く、超音波プローブ２に内蔵されていても良い。
例えば、動作センサ１０として超音波プローブ２に取り付けられたジャイロセンサを用い、ジャイロセンサから得られる超音波プローブ２の角速度に基づいて、周知の計算方法から超音波プローブ２の姿勢角を検出することができる。また、例えば、動作センサ１０として磁気センサを用い、磁気センサにより検出された超音波プローブ２の位置情報に基づいて超音波プローブ２の姿勢角を検出しても良い。更に、例えば、動作センサ１０としてＧＰＳセンサを用い、ＧＰＳセンサから得られた超音波プローブ２の位置情報に基づいて超音波プローブ２の姿勢角を検出することができる。
【００４４】
また、動作センサ１０は、超音波プローブ２の動作又は位置を検出するものであれば、超音波プローブ２に装着又は内蔵されていなくても良く、超音波プローブ２から離れて設置されていても良い。このような動作センサ１０としては、例えば、図示しないが、周知のカメラ等を用いて、超音波プローブ２の位置情報を検出し、動作センサ１０は、検出された超音波プローブ２の位置情報に基づいて超音波プローブ２の姿勢角を検出しても良い。
【００４５】
また、超音波プローブ２の動き量の例として、超音波プローブ２の姿勢角の標準偏差を説明したが、一定時間内において姿勢角が変化した量、つまり、時系列順において隣接したフレームの超音波画像間に対する姿勢角の差を一定時間内において足し合わせたものを超音波プローブ２の動き量として用いても良い。
また、超音波プローブ２の動き量は、超音波プローブ２の動きを表すものであれば、超音波プローブ２の姿勢角を用いたものに限定されない。例えば、超音波プローブ２の動き量は、超音波プローブ２の移動距離であっても良い。
【００４６】
また、ステップＳ６における単フレームの超音波画像に対する画像解析は、例として説明したテンプレートマッチングに限定されるものではなく、例えば、画像解析部１２は、エッジ解析等の画素値解析、機械学習及び深層学習等の公知の解析方法を行うことができる。例えば、ステップＳ６における画像解析として、エッジ解析が行われる場合には、画像解析部１２は、超音波画像において特定の方向、例えば、斜め方向を向いたエッジ構造の画素の面積を算出することができる。その場合には、ステップＳ７において、部位判別部１３は、ステップＳ６において算出されたエッジ構造の面積が一定値以上か否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位を判定することができる。
【００４７】
また、ステップＳ６における単フレームの超音波画像に対する画像解析は、画像化条件及び超音波ビームの送受信の際の超音波プローブ２のぶれ等に起因して、画像解析が失敗する場合もある。そのために、ステップＳ１２において、画像解析部１２は、時系列に取得された複数フレームの超音波画像に対してフレーム毎に画像解析を行い、それらの複数の画像解析の結果を統合することができる。画像解析部１２は、複数の画像解析の結果を統合する方法として、種々の方法を用いることができる。例えば、画像解析部１２は、テンプレートマッチング等のパターン認識における類似度のスコア及びエッジ構造等に対する画素値解析における面積値のうち最大の値又は中央値等を最終的な画像解析の結果とすることができる。また、画像解析部１２は、画像解析の成功及び失敗を判断することもでき、例えば、複数の超音波画像に対して、パターン認識における類似度のスコア及び画素値解析における面積値等の画像解析の結果が算出できたものに一定値以上のスコアを付与し、かつ、画像解析の結果が算出できなかったものに一定値未満のスコアを付与することができる。更に、画像解析部１２は、付与された複数のスコアの平均値又は中央値が一定値以上であった場合には、複数の画像解析の結果を統合することができる。また、画像解析部１２により付与された複数のスコアの平均値又は中央値が一定値未満であった場合には、ステップＳ１に戻っても良いし、表示部９にエラー表示をさせた後、超音波診断装置１の動作を終了させても良い。
【００４８】
また、ステップＳ１２において説明したオプティカルフローを用いた画像解析においては、時系列順において隣接したフレームの超音波画像から算出した、特徴的なパターンの動きを表すベクトル数を算出するものとして説明した。ステップＳ１２においては、時系列に取得された複数の超音波画像を用いて、複数フレーム内にマッピングされたベクトル数を時間積分することもできる。すなわち、画像解析部１２は、例えば、時系列に取得されたＮ枚の超音波画像のうち、時系列順において互いに隣接したＮ−１組の超音波画像の対を用いてＮ−１組のベクトル数の時間変化を算出し、これらＮ−１組のベクトル数の時間変化を、第１フレームの超音波画像から第Ｎフレームの超音波画像までの時間を用いて積分することができる。この場合には、続くステップＳ７において、部位判別部１３は、ステップＳ１２において算出されたベクトル数の積分値が一定値以上か否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位を判別することができる。
【００４９】
また、ステップＳ１２において、画像解析部１２は、オプティカルフロー以外の画像解析を行っても良い。例えば、画像解析部１２は、複数フレームの超音波画像に共通して含まれる同一のエッジ構造の移動量を算出することができる。また、例えば、画像解析部１２は、複数フレームの超音波画像における共通した関心領域内の一定以上の輝度を有する構造に対して移動量を算出することができる。これらの場合には、続くステップＳ７において、部位判別部１３は、ステップＳ１２において算出された移動量が一定値以上か否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位を判定することができる。
また、画像解析部１２は、もちろん、以上に説明した画像解析の方法に限定されず、公知の画像解析方法を用いて、複数フレームの超音波画像に共通して含まれる部位の構造の移動量を算出しても良い。
【００５０】
また、画像取得部３の画像生成部７において、受信回路５から出力された受信信号からＢモード画像信号を生成したが、受信信号から、Ｂモード画像信号以外の画像信号が生成されても良い。例えば、図示しないが、受信信号から、Ｍモード（Motion mode：動きモード）画像信号、カラードプラ画像信号、弾性画像信号又は音速マップ信号が生成されるように、画像生成部７のＢモード処理部１９が、Ｍモード画像信号、カラードプラ画像信号、弾性画像信号又は音速マップ信号を生成する処理部に置換されても良い。
このように、受信信号からＢモード画像信号以外の画像信号が生成された場合には、それぞれの画像信号の種類に応じた画像解析を行っても良い。例えば、受信信号からＭモード画像信号が生成された場合には、画像解析部１２は、テンプレートマッチング、テクスチャ解析及び機械学習等を用いたパターン認識を行っても良く、オプティカルフローを用いた時系列の画像解析を行っても良い。
また、例えば、受信信号から、カラードプラ画像信号、弾性画像信号又は音速マップ信号が生成された場合には、画像解析部１２は、それぞれの画像信号に含まれる色情報の解析等を行うことができる。
【００５１】
また、以上において説明した超音波診断装置１は、小型のため、容易に携帯されて用いられる携帯型の超音波診断装置であっても良く、診察室等に備え付けて用いられる据置型の超音波診断装置であっても良い。
また、超音波プローブ２は、被検体に向けて超音波ビームを送受信できるものであれば特に限定されず、セクタ型、コンベックス型、リニア型及びラジアル型等の形態であっても良い。
【００５２】
以上、本発明に係る超音波診断装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変形を行っても良いのはもちろんである。また、以上において示した複数の例は、適宜組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  超音波診断装置、２  超音波プローブ、３  画像取得部、４  動き量検出部、５  受信回路、６  送信回路、７  画像生成部、８  表示制御部、９  表示部、１０  動作センサ、１１  プローブ動き量算出部、１２  画像解析部、１３  部位判別部、１４  装置制御部、１５  操作部、１６  格納部、１７  増幅部、１８  Ａ／Ｄ変換部、１９  Ｂモード処理部、２０  画像処理部。
【図１】
0006625760.tif 000002
【図２】
0006625760.tif 000003
【図３】
0006625760.tif 000004
【図４】
0006625760.tif 000005