(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超音波ビームの送受信を行い且つ前記超音波プローブから出力される受信信号に基づいて前記被検体を撮像することで超音波画像を生成する画像化部と、
前記画像化部により生成された前記超音波画像を用いて画像解析する画像解析部と、
前記超音波プローブに取り付けられ且つ前記超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力する動き検出センサと、
前記動き検出センサにより出力された前記検出信号を用いて、前記被検体の複数の検査部位のうち現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の前記超音波プローブの動き量を算出する動き量算出部と、
前記画像解析部による画像解析の結果および前記動き量算出部により算出された前記動き量に基づいて前記撮像検査部位を判別する部位判別部と
を備える超音波診断装置。
【請求項２】
前記部位判別部は、前記画像解析部による画像解析の結果および前記動き量算出部により算出された前記動き量を統合して前記撮像検査部位を判別する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記画像解析部は、前記超音波画像を用いて画像解析して前記超音波画像の特徴量を算出し、
前記部位判別部は、前記画像解析部により算出された前記特徴量および前記動き量算出部により算出された前記動き量を統合して前記撮像検査部位を判別する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記部位判別部は、さらに、前記動き量算出部により算出された前記動き量に基づいて、画像解析の対象となる前記複数の検査部位を絞り込み、
前記画像解析部は、前記部位判別部により絞り込まれた検査部位について画像解析し、
前記部位判別部は、前記画像解析部による画像解析の結果を用いて前記撮像検査部位を判別する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記部位判別部は、さらに、前記動き量算出部により算出された前記動き量に基づいて、前記複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定し、
前記画像解析部は、前記部位判別部により決定された解析順序に従って前記複数の検査部位について順々に画像解析し、
前記部位判別部は、前記画像解析部による画像解析の結果を用いて前記撮像検査部位を判別する請求項１または４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記被検体の複数の検査部位に対応し且つ前記動き量に関する複数の動き量基準値が予め保存された動き量基準値メモリをさらに備え、
前記部位判別部は、前記動き量基準値メモリから前記複数の動き量基準値を読み出し、読み出した前記複数の動き量基準値のそれぞれと、前記動き量算出部により算出された前記動き量とを比較し、比較した結果および前記画像解析部による画像解析の結果に基づいて前記撮像検査部位を判別する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
検査者あるいは被検体毎に前記超音波プローブの操作に関する情報が予め保存されたプローブ操作情報メモリをさらに備え、
前記部位判別部は、前記プローブ操作情報メモリから前記超音波プローブの操作に関する情報を読み出し、読み出した前記情報に基づいて前記複数の動き量基準値を修正し、修正した複数の動き量基準値のそれぞれと、前記動き量算出部により算出された前記動き量とを比較し、比較した結果および前記画像解析部による画像解析の結果に基づいて前記撮像検査部位を判別する請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記部位判別部により判別された前記撮像検査部位に対応する画像化条件を設定する画像化条件設定部をさらに備え、
前記画像化部は、前記画像化条件設定部により設定された前記画像化条件に従って前記超音波画像を生成する請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記動き検出センサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサあるいはＧＰＳセンサにより構成される請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波プローブから被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ前記超音波プローブから出力される受信信号に基づいて前記被検体を撮像することで超音波画像を生成し、
生成された前記超音波画像を用いて画像解析し、
前記超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力し、
出力された前記検出信号を用いて、前記被検体の複数の検査部位のうち現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の前記超音波プローブの動き量を算出し、
画像解析の結果および算出された前記動き量に基づいて前記撮像検査部位を判別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】
この発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、現在撮像されている検査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、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、アレイトランスデューサを内蔵した超音波プローブから被検体内に超音波ビームを操作し、被検体内からの超音波エコーを超音波プローブで受信して受信信号を出力し、この受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。【０００３】
このような超音波画像を用いて被検体の複数の検査部位を診断する場合には、それぞれの検査部位に対して診断に適した超音波画像を得るために、検査部位に応じてそれぞれ異なる適切な画像化条件を設定する必要がある。そこで、例えば、特許文献１には、生成された超音波画像からパターンマッチング処理により検査部位を自動的に判別し、判別結果に基づいて検査部位に適切な画像化条件を設定する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】特開平４−２２４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、検査部位の形状の差異、および、検査部位毎の超音波の通りやすさの差異によるダイナミックレンジあるいは輝度の差異等の様々な要因により超音波画像は変化するため、超音波画像による検査部位の判別だけでは、検査部位が誤って判別されるおそれがある。この場合、誤った判別結果に基づいて不適切な画像化条件が設定され、画質が低下した超音波画像が生成されることで、診断の妨げとなるおそれがある。【０００６】
この発明は、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、検査部位を正確に判別することができる超音波診断装置およ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】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ超音波プローブから出力される受信信号に基づいて被検体を撮像することで超音波画像を生成する画像化部と、画像化部により生成された超音波画像を用いて画像解析する画像解析部と、超音波プローブに取り付けられ且つ超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力する動き検出センサと、動作検出センサにより出力された検出信号を用いて、被検体の複数の検査部位のうち現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の超音波プローブの動き量を算出する動き量算出部と、画像解析部による画像解析の結果および動き量算出部により算出された動き量に基づいて撮像検査部位を判別する部位判別部とを備えるものである。【０００８】
部位判別部は、画像解析部による画像解析の結果および動き量算出部により算出された動き量を統合して撮像検査部位を判別するように構成することができる。
また、画像解析部は、超音波画像を用いて画像解析して超音波画像の特徴量を算出し、部位判別部は、画像解析部により算出された特徴量および動き量算出部により算出された動き量を統合して撮像検査部位を判別することが好ましい。【０００９】
また、部位判別部は、さらに、動き量算出部により算出された動き量に基づいて、画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込み、画像解析部は、部位判別部により絞り込まれた検査部位について画像解析し、部位判別部は、画像解析部による画像解析の結果を用いて撮像検査部位を判別するように構成することもできる。
あるいは、部位判別部は、さらに、動き量算出部により算出された動き量に基づいて、複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定し、画像解析部は、部位判別部により決定された解析順序に従って複数の検査部位について順々に画像解析し、部位判別部は、画像解析部による画像解析の結果を用いて撮像検査部位を判別するように構成することもできる。【００１０】
被検体の複数の検査部位に対応し且つ動き量に関する複数の動き量基準値が予め保存された動き量基準値メモリをさらに備え、部位判別部は、動き量基準値メモリから複数の動き量基準値を読み出し、読み出した複数の動き量基準値のそれぞれと、動き量算出部により算出された動き量とを比較し、比較した結果および画像解析部による画像解析の結果に基づいて撮像検査部位を判別することが好ましい。
検査者あるいは被検体毎に超音波プローブの操作に関する情報が予め保存されたプローブ操作情報メモリをさらに備え、部位判別部は、プローブ操作情報メモリから超音波プローブの操作に関する情報を読み出し、読み出した情報に基づいて複数の動き量基準値を修正し、修正した複数の動き量基準値のそれぞれと、動き量算出部により算出された動き量とを比較し、比較した結果および画像解析部による画像解析の結果に基づいて撮像検査部位を判別することがより好ましい。【００１１】
部位判別部により判別された撮像検査部位に対応する画像化条件を設定する画像化条件設定部をさらに備え、画像化部は、画像化条件設定部により設定された画像化条件に従って超音波画像を生成するように構成しても良い。
動き検出センサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサあるいはＧＰＳセンサにより構成されることが好ましい。【００１２】
この発明に係る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超音波ビームの送受信を行い且つ超音波プローブから出力される受信信号に基づいて被検体を撮像することで超音波画像を生成し、生成された超音波画像を用いて画像解析し、
超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力し、出力された検出信号を用いて、被検体の複数の検査部位のうち現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の超音波プローブの動き量を算出し、画像解析の結果および算出された動き量に基づいて撮像検査部位を判別するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ超音波プローブから出力される受信信号に基づいて被検体を撮像することで超音波画像を生成する画像化部と、画像化部により生成された超音波画像を用いて画像解析する画像解析部と、超音波プローブに取り付けられ且つ超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力する動き検出センサと、動作検出センサにより出力された検出信号を用いて、被検体の複数の検査部位のうち現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の超音波プローブの動き量を算出する動き量算出部と、画像解析部による画像解析の結果および動き量算出部により算出された動き量に基づいて撮像検査部位を判別する部位判別部とを備えるため、検査部位を正確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断の構成を示す図である。
【図２】受信部の構成を示す図である。
【図３】画像処理部の構成を示す図である。
【図４】超音波プローブを示す図である。
【図５】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図６】肺の超音波画像の一例である。
【図７】腹部の超音波画像の一例である。
【図８】心臓の超音波画像の一例である。
【図９】右腹部の超音波画像の一例である。
【図１０】特徴量の分布の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態４に係る超音波診断の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ１Ａを内蔵する超音波プローブ１を備え、この超音波プローブ１に送受信部２を介して画像生成部３が接続され、さらに、画像生成部３に表示制御部４を介して表示部５に接続されている。
【００１６】
送受信部２は、アレイトランスデューサ１Ａに接続された受信部６と送信部７と、これら受信部６および送信部７に接続された送受信制御部８を有している。画像生成部３は、画像処理部９と、画像処理部９に接続されたＤＳＣ（Digital Scan Converter）１０を有しており、表示制御部４は、ＤＳＣ１０に接続されている。また、ＤＳＣ１０には、画像解析部１１が接続され、画像解析部１１に部位判別部１２が接続されている。
送受信部２の送受信制御部８、および、画像生成部３の画像処理部９およびＤＳＣ１０に、画像化条件設定部１３が接続されている。
【００１７】
超音波プローブ１には、動き検出センサ１４が取り付けられ、動き検出センサ１４に動き量算出部１５が接続されている。そして、部位判別部１２は、動き量算出部１５にも接続されている。
表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３および動き量算出部１５に装置制御部１６が接続されている。さらに、装置制御部１６に、操作部１７、格納部１８および動き量基準値メモリ１９がそれぞれ接続されている。
【００１８】
超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａは、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信部７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。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、および、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００１９】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波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により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することにより電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００２０】
送受信部２は、設定された超音波ビーム走査条件に従って超音波ビームの送受信を行い、画像生成部３は、設定された超音波画像生成条件に従って超音波画像信号を生成するもので、これら送受信部２および画像生成部３により画像化部が構成されている。
送受信部２の受信部６は、図２に示されるように、増幅部２０とＡ／Ｄ（Analogue / Digital）変換部２１が順次直列に接続された構成を有している。受信部６は、アレイトランスデューサ１Ａの各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅部２０で増幅し、Ａ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換してデジタルの受信データを生成する。
送受信制御部８は、装置制御部１６から伝送される各種の制御信号に基づき、繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）間隔で被検体への超音波パルスの送信と被検体からの超音波エコーの受信が繰返し行われるように、受信部６および送信部７を制御する。
【００２１】
画像生成部３の画像処理部９は、図３に示されるように、ビームフォーマ２２と信号処理部２３が順次直列に接続された構成を有している。ビームフォーマ２２は、画像化条件設定部１３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いて設定される音速または音速の分布に従い、送受信部２の受信部６から出力された受信データにそれぞれ遅延を与えて加算することにより、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、整相加算された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。
【００２２】
信号処理部２３は、ビームフォーマ２２で生成された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をした後、包絡線検波処理を施し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより、被検体内の組織の断層画像情報である超音波画像信号を生成する。
なお、超音波画像として、例えば、Ｂモード（Brightness mode）画像、Ｍモード(Motion mode)画像、あるいは、カラードプラ画像等が挙げられる。また、音速の分布を示す音速マップ、あるいは、被検体内の組織の柔らかさ等を表す弾性の分布を示す弾性マップも超音波画像として挙げられる。
【００２３】
画像生成部３のＤＳＣ１０は、画像処理部９の信号処理部２３で生成された超音波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）する。
表示部５は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部４の制御の下で超音波画像を表示する。
【００２４】
画像解析部１１は、ＤＳＣ１０からの超音波画像を用いて画像解析する。例えば、超音波画像の輝度あるいはエッジ等の特徴量が算出される。また、Ｂモード画像信号あるいはＭモード画像信号を用いる場合は、機械学習、テンプレートマッチングおよびテクスチャ解析等の既知のパターン認識の手法に基づいて画像解析することもできる。さらに、カラードプラ画像信号、音速マップあるいは弾性マップを用いる場合は、色情報解析等の既知の手法に基づいて画像解析することもできる。
【００２５】
動き検出センサ１４は、超音波プローブ１に取り付けられており、超音波プローブ１が操作者により操作される際の超音波プローブ１の動きを検出し、超音波プローブ１の動きを検出信号として動き量算出部１５に出力する。この動き検出センサ１４は、超音波プローブ１の動きまたは位置を検出できるものであれば特に種類を限定されるものではなく、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、ＧＰＳセンサあるいはその他の動きを検出することができるセンサにより構成することができる。また、より正確に超音波プローブ１の動きを検出するために、これらのセンサのうち複数のセンサを組み合わせて用いても良い。
【００２６】
動き量算出部１５は、動き検出センサ１４からの検出信号を用いて、現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の超音波プローブ１の動き量をフレーム毎に算出し、部位判別部１２に出力する。具体的には、図４に示される超音波プローブ１の各方向の動き量を算出する。ここで、便宜上、図４に示される超音波プローブ１から超音波が出力される方向に沿う軸をＺ軸、Ｚ軸に交差する軸をＸ軸、さらに、Ｚ軸およびＸ軸に交差する軸をＹ軸と呼ぶこととする。また、Ｘ軸を中心とする回転方向（ピッチ）をピッチ方向ＰＴ、Ｙ軸を中心とする回転方向（ロール）をロール方向ＲＯ、さらに、Ｚ軸を中心とする回転方向（ヨー）をヨー方向ＹＷと呼ぶこととする。すなわち、動き量算出部１５は、現在撮像されている撮像検査部位を検査する際の超音波プローブ１について、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量、Ｚ軸に沿った方向の動き量、ロール方向ＲＯの動き量、ピッチ方向ＰＴの動き量およびヨー方向ＹＷの動き量を算出する。
【００２７】
動き量基準値メモリ１９は、超音波プローブ１の検査部位毎の動き量に関する複数の動き量基準値が予め保存されており、これら複数の動き量基準値は、被検体の複数の検査部位に対応している。例えば、一般的に、肺の検査の際は、超音波プローブ１はほとんど動かされず、腹部の検査の際は、広範囲を観察するために超音波プローブ１は大きく動かされる。このように、それぞれの検査部位毎に超音波プローブ１の動かされ方が異なっているため、それぞれの検査部位を検査する際の超音波プローブ１の動き量を予め想定し、動き量基準値とすることができる。そして、これらの基準値と超音波プローブ１の動き量を比較することで、どの検査部位の検査をする際の動き量であるか判断することができる。
【００２８】
被検体の検査部位としては、例えば、ｅＦＡＳＴ（extended Focused Assessment with Sonography for Trauma）検査を想定すると、肺、心臓、腹部および膀胱等を挙げることができる。なお、これら複数の検査部位以外の部位を検査部位に加えることもできる。ここで、被検体の複数の検査部位のうち、現在撮像されている検査部位を撮像検査部位と定義する。
【００２９】
部位判別部１２は、画像解析部１１による画像解析の結果と、動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量に基づいて、現在撮像されている撮像検査部位を判別し、部位判別の結果を装置制御部１６に出力する。
具体的には、部位判別部１２は、動き量基準値メモリ１９から複数の動き量基準値を読み出し、読み出した複数の動き量基準値のそれぞれと、動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量を比較する。そして、部位判別部１２は、この比較結果と、画像解析部１１による画像解析結果を組み合わせ、現在撮像されている撮像検査部位を判別する。このような部位判別を実施するには、例えば、ＳＶＭ（Support Vector Machine）、決定木あるいはその他の公知の判別アルゴリズムを用いることができる。
このように、部位判別部１２は、画像解析の結果と超音波プローブ１の動き量を統合して部位判別を実施することができる。
【００３０】
装置制御部１６は、部位判別部１２から出力された部位判別の結果を画像化条件設定部１３に出力する。
また、装置制御部１６は、操作者により操作部１７を介して入力された指令に基づいて、表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３および動き量算出部１５を制御する。
【００３１】
画像化条件設定部１３は、装置制御部１６により入力された部位判別の結果に基づいて、送受信部２および画像生成部３により構成される画像化部に対し、判別された撮像検査部位に適した画像化条件を設定する。この画像化条件は、送受信部２に対する超音波ビーム走査条件と画像生成部３に対する超音波画像生成条件により構成されている。
なお、画像化条件のうち、送受信部２に対する超音波ビーム走査条件としては、超音波ビームの送信周波数、焦点位置、表示深さ等が挙げられ、画像生成部３に対する超音波画像生成条件としては、音速、検波条件、ゲイン、ダイナミックレンジ、階調カーブ、スペックル抑制強度、エッジ強調度等を挙げることができる。
【００３２】
操作部１７は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１８は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）、ＭＴ（Magnetic Tape）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＳＤカード（Secure Digital Card）、ＣＦカード（Compact Flash Card）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus Memory）またはサーバー等の記録メディアを用いて構成することができる。
【００３３】
なお、送受信部２の送受信制御部８、画像生成部３、表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３、動き量算出部１５および装置制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）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で構成してもよい。また、これら送受信部２の送受信制御部８、画像生成部３、表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３、動き量算出部１５および装置制御部１６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。
【００３４】
次に、図５のフローチャートを参照して実施の形態１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１で、送受信部２により超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａの複数の超音波トランスデューサを用いた超音波ビームの送受信および走査が行われ、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信部６に出力され、受信部６で増幅およびＡ／Ｄ変換されて受信データが生成される。
次に、ステップＳ２で、受信データは画像生成部３に入力され、画像処理部９で受信フォーカス処理が行われた後にＤＳＣ１０で信号変換されて超音波画像信号が生成される。この超音波画像信号は、画像生成部３から表示制御部４に出力され、超音波画像が表示部５に表示される。また、この超音波画像信号は、画像解析部１１にも出力される。
【００３５】
ステップＳ３において、画像解析部１１により超音波画像信号の撮像検査部位が変更されたか否かが判断される。例えば、現在撮像されている撮像検査部位が肺から心臓に変更されると、撮像検査部位が変更されたと判断される。具体的には、一般に撮像検査部位が変更される場合には超音波プローブ１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）を検出することで、撮像検査部位の変更を判断することができる。あるいは、ステップＳ３において、最初に空中放射状態から被検体への接触状態に遷移したと判断されると、撮像検査部位の超音波画像を生成するためにステップＳ４に進む。
ステップＳ４とＳ５を経て、超音波画像が生成され、さらに、ステップＳ６で、超音波プローブ１に取り付けられた動き検出センサ１４により、操作者により撮像検査部位が検査される際の超音波プローブ１の動きが検出され、検出信号として動き量算出部１５に出力される。例えば、動き検出センサ１４として加速度センサが超音波プローブ１に取り付けられている場合、加速度が検出信号として動き量算出部１５に出力される。
そして、ステップＳ７において、ステップＳ４およびＳ５を経て生成された超音波画像のフレーム数Ｆが所定のフレーム数Ｆｓ以上となったか否かが判断される。このフレーム数Ｆが所定のフレーム数Ｆｓ以上となるまで、ステップＳ４〜Ｓ７が繰り返され、超音波画像が生成されると共に超音波プローブ１の動きが検出される。
【００３６】
ステップＳ７において、フレーム数Ｆが所定のフレーム数Ｆｓ以上となったと判断されると、続くステップＳ８で、動き量算出部１５により、超音波プローブ１の動き量が算出される。動き量算出部１５は、動き検出センサ１４から出力された加速度の検出信号が用いて、ピッチ方向ＰＴの回転角度であるピッチ角をフレーム毎に算出する。これにより、例えば、表１に示されるような算出結果が得られる。
【００３７】
【表１】
0006625759.tif 000002
【００３８】
表１において、最新のフレーム番号がＮであり、最も古いフレーム番号がＮ−４である。フレーム番号Ｎ−４のピッチ角は３３度であり、次のフレーム番号Ｎ−３のピッチ角は３３度であり、フレーム番号Ｎ−４からＮ−３にかけてピッチ角の変化は０度である。これらフレーム番号Ｎ−４からＮまでのピッチ角の変化の絶対値の合計値、すなわち、０＋２＋５＋２＝９度を超音波プローブ１の動き量とすることができる。なお、超音波プローブ１の動き量は、フレーム間のピッチ角の変化の絶対値の合計値に限られず、所定の期間におけるピッチ角の変化の絶対値の合計値であっても良い。
また、表２に示されるように、各フレームに重みづけをし、直近のフレームの重みを大きくして直近のフレームの重要度を上げても良い。
【００３９】
【表２】
0006625759.tif 000003
【００４０】
表２におけるフレーム番号Ｎ−４からＮまでのピッチ角の変化の絶対値の合計値は、（０×１）＋（２×２）＋（３×５）＋（２×４）＝２７度となり、この値を超音波プローブ１の動き量とすることもできる。
【００４１】
フレーム番号Ｎ−４からＮまでのピッチ角の変化の絶対値の合計値を算出すると、超音波プローブ１を小刻みに動かしている場合に、比較的大きい値が算出され易くなる。これに対して、フレーム番号Ｎ−４からＮまでのピッチ角の最大値と最小値の差を算出すると、超音波プローブ１を小刻みに動かしていても、比較的小さい値が算出され易くなる。表１および表２においては、フレーム番号Ｎ−４からＮまでのピッチ角の最大値と最小値の差は、３８−３１＝７度となり、この値を超音波プローブ１の動き量とすることもできる。
このように動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量は、部位判別部１２に出力される。
【００４２】
そして、ステップＳ９で、画像解析部１１により超音波画像が用いられ画像解析される。画像解析部１１は、画像生成部３から出力された超音波画像の輝度あるいはエッジ等の特徴量を算出する。例えば、画像生成部３から図６に示されるような超音波画像を表示するための超音波画像信号が画像解析部１１に出力されたとする。図６の超音波画像は、肺の超音波画像の一例である。
【００４３】
肺は空気に満たされており構造物が描出されにくいため、図６に示される中深部において、一般的に他の検査部位と比較して全体的に輝度が低くなる。このため、中深部における輝度の平均値を特徴量とすることができる。このとき、中深部全体の輝度の平均値を求めても良いし、深さ方向あるいは左右方向に関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）により分割して輝度の平均値を求めても良い。
【００４４】
また、肺は、中深部において構造物が描出されにくいため、一般的に他の部位と比較してエッジが少ない。このため、エッジを抽出した後、中深部のエッジ面積および強度を求めて特徴量とすることができる。このとき、上述したように関心領域により中深部を分割してエッジ面積および強度を求めても良い。
【００４５】
肺の超音波画像においては、胸膜が描出されるため、浅部に横方向のエッジが存在する。このため、エッジを抽出した後、浅部の横方向のエッジ面積および強度を求めて特徴量とすることができる。
画像解析部１１は、このように算出した超音波画像の特徴量を画像解析の結果として部位判別部１２に出力する。
【００４６】
続くステップＳ１０で、部位判別部１２により、現在撮像されている撮像検査部位が判別される。まず、部位判別部１２は、画像解析部１１から出力された画像解析の結果に基づいて肺と肺以外の検査部位を区別する。このとき、腹部検査中、走査断面によっては、肺と似通った構造が描出されるため、肺と腹部の区別をすることが困難となることがある。例えば、図７に示される腹部の超音波画像の一例は、図６に示した肺の超音波画像の一例と似通っている。
【００４７】
次に、部位判別部１２は、動き量基準値メモリ１９から、肺、心臓、腹部および膀胱の検査にそれぞれ対応する移動量基準値を読み出し、それぞれの移動量基準値と、動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量を比較する。上述したように、一般的に、肺の検査の際は、超音波プローブ１はほとんど動かされず、腹部の検査の際には、超音波プローブ１は大きく動かされる。このため、超音波プローブ１の動き量により、肺の検査であるか、あるいは腹部の検査であるかを判断することができる。さらに、表１に示した超音波プローブ１の動き量は９度であり、超音波プローブ１はほとんど動かされていない。これにより、部位判別部１２は、撮像検査部位が肺であると判別し、判別結果を装置制御部１６に出力する。
【００４８】
このように、画像解析部１１による画像解析の結果と、動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量を統合することで、画像解析の結果だけでは撮像検査部位を判別し難い状況であっても、正確に撮像検査部位を判別することができる。
【００４９】
そして、ステップＳ１１で、装置制御部１６を介して部位判別部１２による部位判別の結果が画像化条件設定部１３に出力される。画像化条件設定部１３は、部位判別の結果に応じた画像化条件を設定し、この画像化条件に基づいて送受信部２および画像生成部３を制御する。
【００５０】
その後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１およびＳ２で、画像化条件設定部１３により画像化条件が設定された状態で、超音波画像が生成され、この超音波画像が表示部５に表示される。ステップＳ３において部位判別部１２により撮像検査部位が変更されたと判断されるまで、ステップＳ１およびＳ２が繰り返され、撮像検査部位である肺の診断が継続される。
【００５１】
ステップＳ３において、撮像検査部位が変更されたと判断されると、ステップＳ４に進み、ステップＳ４〜Ｓ１１を経て、変更後の撮像検査部位に応じた画像化条件が設定され、ステップＳ１およびＳ２が繰り返されることで変更後の撮像検査部位の診断を継続することができる。
このように、画像解析の結果と超音波プローブの動き量を統合して現在撮像されている撮像検査部位を判別することで、撮像検査部位を正確に判別することができ、安定した品質の超音波画像を生成して撮像検査部位を診断することが可能となる。
【００５２】
なお、動き量算出部１５は、表１に示したようなピッチ方向ＰＴの超音波プローブ１の動き量だけでなく、Ｘ軸に沿った方向の動き量（移動距離）、Ｙ軸に沿った方向の動き量（移動距離）、Ｚ軸に沿った方向の動き量（移動距離）、ロール方向ＲＯの動き量（移動角度）およびヨー方向ＹＷの動き量（移動角度）を算出することもできる。また、これらの動き量を求めた上で、ロール方向ＲＯの動き量、ピッチ方向ＰＴの動き量およびロール方向ＲＯの動き量を合計し、超音波プローブ１がどれだけスウィングしたかの指標とすることができる。さらに、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量およびＺ軸に沿った方向の動き量を合計し、超音波プローブ１がどれだけスライドしたかの指標とすることもできる。
【００５３】
また、部位判別部１２は、検査部位毎の診断の特性および特徴に合わせて、動き量算出部１５が算出した各方向の超音波プローブ１の動き量のうち、どの方向の動き量を用いて部位判別を実施するかを検査部位毎に切り替えても良い。例えば、上述したように、一般的に、肺の検査の際は、超音波プローブ１はほとんど動かされない。これにより、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量、Ｚ軸に沿った方向の動き量、ロール方向ＲＯの動き量、ピッチ方向ＰＴの動き量およびヨー方向ＹＷの動き量がそれぞれ比較的小さいと考えられるため、これらの動き量を全て用いることができる。これに対して、心臓の検査の際は、一般的に操作者が超音波プローブ１を操作する際の癖および超音波画像の描出しやすさにより、操作者毎に各方向の動き量の変化にバラツキが生じやすいと考えられる。このため、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量およびＺ軸に沿った方向の動き量を用いることできる。
【００５４】
また、画像解析により算出された特徴量に加えて、動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量を特徴量として、撮像検査部位を判別することもできる。動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量は、そのまま特徴量とすることができる。あるいは、検査部位毎の超音波プローブ１の動き量の平均あるいは分散を求め、これに基づいて動き量を正規化して特徴量とすることもできる。
【００５５】
次に、例えば、図８に示されるような超音波画像が画像解析部１１に出力されたとする。図８の超音波画像は、心臓の超音波画像の一例である。
心臓は、図８に示されるように、中深部における心壁および中隔等により、斜め方向のエッジが多い。このため、エッジを抽出した後、中深部の斜め方向のエッジ面積および強度を求めることができる。なお、図８の超音波画像の右側にエッジが顕著に表れているため、中深部の右側に限定してエッジ面積および強度を求めても良い。
【００５６】
また、図８の超音波画像において、心壁および中隔は白色のエッジとして表示され、心壁および中隔の間には血液が存在するため、心壁および中隔の間は暗い領域として表示されている。これにより、白色のエッジと黒色の領域が相互に並んでパターンとして表示されている。このため、このパターンについてパターン認識を行ってスコアを求める、あるいは、輝度変化のプロファイルなどを取って輝度変化の度合いを数値化することにより、特徴量を求めることができる。
【００５７】
このように求めた特徴量に基づいて心臓と心臓以外の検査部位を区別する。このとき、腹部検査中の走査断面によっては、心臓と似通った構造が描出されるため、心臓と右腹部を区別し難いことがある。例えば、図９に示される右腹部の超音波画像の一例と、図８に示した心臓の超音波画像の一例を比較すると、どちらも中深部において斜め方向のエッジが多く、互いに似通っている。
一方、超音波プローブ１の動きに注目すると、一般的に心臓を検査する際は、超音波プローブ１はＸ軸に沿った方向、Ｙ軸に沿った方向およびＺ軸に沿った方向、すなわちスライドする方向には大きく動かされない。これに対し、上述したように、腹部を検査する際は、超音波プローブ１は大きく動かされる。
【００５８】
そこで、例えば、図１０に示されるように、縦軸を超音波プローブ１の動き量（特徴量）、さらに横軸を超音波画像の特徴量として、心臓と心臓以外の検査部位の特徴量の分布を求め、心臓と心臓以外の検査部位との間の境界Ｂを基準にして心臓と腹部を区別することができる。図１０では、超音波画像の特徴量として、例えば、中深部における斜め方向のエッジ強度および面積を用いることができる。また、超音波プローブ１の動き量として、例えば、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量およびＺ軸に沿った方向の動き量の合計を用いることができる。
【００５９】
また、心臓の検査と肺の検査について比較すると、上述したように、心臓を検査する際は、超音波プローブ１はＸ軸に沿った方向、Ｙ軸に沿った方向およびＺ軸に沿った方向には大きく動かされず、肺を検査する際には、超音波プローブ１はいずれの方向にも大きく動かされない。すなわち、超音波プローブ１の動き量だけでは、心臓と肺を区別することが困難となる。一方、図６に示したように、肺の超音波画像の一例には斜め方向のエッジがほとんど存在しないため、肺と心臓の超音波画像の特徴量は互いに異なる。このため、図１０に示した心臓と心臓以外の検査部位の特徴量の分布において、心臓と心臓以外の検査部位の間の境界Ｂを基準として、心臓と肺を区別することができる。
【００６０】
なお、図１０では超音波画像の特徴量として、中深部における斜め方向のエッジ強度および面積を用いていたが、さらに輝度を加えることもできる。また、超音波プローブ１の動き量として、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量およびＺ軸に沿った方向の動き量の合計を用いていたが、ピッチ方向ＰＴの動き量、ロール方向ＲＯの動き量およびヨー方向ＹＷの動き量をさらに加えることもできる。これにより、多次元における特徴量の分布を求めることができる。
【００６１】
実施の形態２
実施の形態１では、部位判別部１２は、画像解析の結果と超音波プローブ１の動き量を統合して部位判別を実施した。これに対し、実施の形態２では、部位判別部１２は、超音波プローブ１の動き量に基づいて、画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込む。
図５のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ７を経て超音波画像が生成されると共に超音波プローブ１の動きが検出され、ステップＳ８で、動き量算出部１５により、例えば、以下の表３に示されるような超音波プローブ１の動き量が算出されたとする。
【００６２】
【表３】
0006625759.tif 000004
【００６３】
表３に示される動き量は、上述したように所定のフレーム間における動き量の変化の絶対値の合計したものであり、さらに、この合計値を正規化したものである。このような動き量の算出結果が部位判別部１２に出力される。
【００６４】
続くステップＳ９で、画像解析部１１により超音波画像が用いられ画像解析される際に、部位判別部１２により画像解析の対象となる検査部位が絞り込まれる。部位判別部１２は、動き量基準値メモリ１９から複数の検査部位に対応する複数の動き量基準値を読み出し、これら複数の動き量基準値に基づいて、表３に示されるように超音波プローブ１の各方向の動き量に対して設定範囲を設ける。
【００６５】
上述したように、一般的に肺の検査の際には、超音波プローブ１はほとんど動かされない。このため、表３に示したように、各方向の動き量に対して０〜５という設定範囲を設け、各方向の動き量のうちいずれか１つでも動き量が設定範囲の上限値を超えた場合に、肺について画像解析をしないという判断をすることができる。表３では、Ｚ軸に沿った方向の動き量が６であり、設定範囲の上限値を超えているため、所定の期間において肺について画像解析が行われない。
【００６６】
ここで、肺について画像解析を行わない期間は、例えば、超音波プローブ１の動き量が算出されたフレームの間、動き量が算出されたフレームに対応する超音波画像が生成されてから一定期間が経過するまでの間、あるいは、動き量が算出されたフレームに対応する超音波画像が生成されてから現在撮像されている撮像検査部位の検査が終了するまでの間のいずれかに設定することができる。これらの期間の中から肺について画像解析を行わない期間を予め定めても良いし、超音波プローブ１の動き量と動き量に対する設定範囲がどれだけ乖離しているかに応じて切り替えても良い。
【００６７】
また、上述したように、一般的に心臓の検査の際には、操作者毎に各方向の動き量の変化にバラツキが生じやすい。さらに、肺の検査と比較して超音波プローブ１が大きく動かされると考えられる。このため、部位判別部１２は、複数の動き量基準値に基づいて、表４に示されるように、Ｘ軸に沿った方向の動き量、Ｙ軸に沿った方向の動き量およびＺ軸に沿った方向の動き量に対して０〜１０という設定範囲を設けることもできる。
【００６８】
【表４】
0006625759.tif 000005
【００６９】
表４では、Ｚ軸に沿った方向の動き量が６であり、設定範囲内であるため、心臓について画像解析が行われる。
さらに、一般的に膀胱の検査の際には、膀胱全体が見られるように、ピッチ方向ＰＴあるいはＹ軸に沿った方向に超音波プローブ１が大きく動かされる。このため、表５に示されるように、ピッチ方向ＰＴの動き量あるいはＹ軸に沿った方向の動き量に対して３０以上という設定範囲を設け、どちらの方向の動き量もこの設定範囲の下限値に達しなかった場合、膀胱について画像解析をしないという判断をすることができる。
【００７０】
【表５】
0006625759.tif 000006
【００７１】
表５では、ピッチ方向ＰＴの動き量が３であり、さらに、Ｙ軸に沿った方向の動き量が０であり、いずれの動き量も設定範囲の下限値に達していないため、所定の期間において膀胱についての画像解析は行われない。
このように、部位判別部１２により、超音波プローブ１の動き量に基づいて画像解析の対象となる複数の検査部位が絞り込まれ、検査部位の絞り込みの結果が画像解析部１１に出力される。
【００７２】
そして、画像解析部１１は、部位判別部１２により絞り込まれた複数の検査部位について画像解析して画像解析の結果を部位判別部１２に出力する。続くステップＳ１０で、部位判別部１２により画像解析の結果が用いられ、撮像検査部位が判別される。
このように、超音波プローブ１の動き量に基づいて画像解析の対象となる検査部位を絞り込むことで、一般的に処理負荷が高いとされる画像解析処理の回数を減らし、画像解析処理による処理負荷を効果的に低減することができる。
【００７３】
なお、部位判別部１２は、部位判別部１２により絞り込まれた検査部位についての画像解析の結果と、動き量算出部１５により算出された超音波プローブ１の動き量を統合して、現在撮像されている撮像検査部位を判別しても良い。検査部位を絞り込むことにより、画像解析処理により処理負荷を低減しつつ、正確に撮像検査部位を判別することができる。
また、検査部位を絞り込む際には、誤って検査部位が見落とされることを防止するため、動き量に対する設定範囲はある程度広めに設けられ、検査部位を十分に絞り込めないことがある。しかし、検査部位を十分に絞り込めなくても、画像解析の結果と超音波プローブ１の動き量を統合することで、正確に撮像検査部位を判別することができる。
【００７４】
実施の形態３
実施の形態１および２では、複数の検査部位について画像解析する解析順序は定められていなかったが、実施の形態３では、超音波プローブ１の動き量に基づいて、この解析順序を決定する。
図５のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ７を経て超音波画像が生成されると共に超音波プローブ１の動きが検出され、ステップＳ８で、動き量算出部１５により、例えば、以下の表６に示されるような超音波プローブ１の動き量が算出され、部位判別部１２に出力されたとする。
【００７５】
【表６】
0006625759.tif 000007
【００７６】
続くステップＳ９で、画像解析部１１により画像解析される際に、部位判別部１２により、複数の検査部位について画像解析する解析順序が決定される。部位判別部１２は、動き量基準値メモリ１９から複数の検査部位に対応する複数の動き量基準値を読み出し、これら複数の動き量基準値に基づいて、表６に示されるように超音波プローブ１の動き量に対して設定範囲を設ける。
【００７７】
上述したように、一般的に肺の検査の際には、超音波プローブ１はほとんど動かされない。このため、表６に示したように、各方向の動き量に対して０〜５という設定範囲を設け、各方向の動き量がこれらの設定範囲に収まっている場合に、肺について優先的に画像解析するという判断をすることができる。表３では、各方向の動き量が設定範囲内に収まっているため、肺について優先的に画像解析される。さらに、肺以外の検査部位に対応する動き量基準値に基づいて超音波プローブ１の動き量に対して設定範囲を設け、超音波プローブ１の動き量と比較することで、複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定され、決定された解析順序が画像解析部１１に出力される。
【００７８】
そして、画像解析部１１は、部位判別部１２により決定された解析順序に従って、複数の検査部位のうち肺について優先的に画像解析し、画像解析の結果を部位判別部１２に出力する。そして、ステップＳ１０で、部位判別部１２により画像解析の結果が用いられ、撮像検査部位が判別される。このとき、超音波プローブ１の動き量に基づいて撮像検査部位が肺である可能性が高いと部位判別部１２により予め判断されているため、撮像検査部位が肺であると判別される可能性が高い。
このように複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定することで、短時間で撮像検査部位を判別することができるため、実施の形態３に係る超音波診断装置の応答性能を向上することができる。
【００７９】
また、以下の表７および表８に示されるように、超音波プローブ１の動き量に対する設定範囲を、複数の検査部位の絞り込みと、複数の検査部位について画像解析する解析順序との２段階に設けることもできる。
【００８０】
【表７】
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【００８１】
【表８】
0006625759.tif 000009
【００８２】
例えば、表７に示されるような超音波プローブ１の動き量が算出された場合、Ｚ軸に沿った方向の動き量が６であり、解析順序に関する設定範囲の上限値を超えている。このため、この動き量に対応する検査部位についての画像解析は、他の検査部位についての画像解析の後にされる。また、例えば、図８に示されるような超音波プローブ１の動き量が算出された場合、Ｚ軸に沿った方向の動き量が２２であり、絞り込みに関する設定範囲の上限値を超えている。このため、この動き量に対応する検査部位について画像解析が行われない。
【００８３】
実施の形態４
実施の形態１〜３では、操作者あるいは被検体に関わらず超音波プローブ１の動き量と動き量基準値を比較していたが、実施の形態４では、操作者あるいは被検体毎に動き量基準値を修正し、超音波プローブ１の動き量と比較する。
図１１は、実施の形態４に係る超音波診断装置の構成を示している。実施の形態４の超音波診断装置は、図１に示した実施の形態１に係る超音波診断装置の構成において、さらに、プローブ操作情報メモリ３１を備え、プローブ操作情報メモリ３１は、装置制御部１６に接続されている。
【００８４】
プローブ操作情報メモリ３１は、操作者あるいは被検体毎の超音波プローブ１の操作に関する情報を予め保存している。超音波プローブ１を操作する際には、操作者毎に超音波プローブ１の操作の仕方、例えば、被検体への超音波プローブを当てる角度あるいは超音波プローブ１の動かし方等に特徴あるいは癖があることが考えられる。また、超音波プローブ１を操作する際には、被検体の体型、例えば、子供であるか大人であるかにより、超音波プローブ１の操作の仕方が変わることも考えられる。このため、操作者あるいは被検体毎に超音波プローブ１の操作に関する情報を予め収集することができる。
【００８５】
例えば、操作者が操作部１７を介して操作者あるいは被験者の情報を実施の形態４に係る超音波診断装置に入力し、入力された情報に基づいて部位判別部１２がプローブ操作情報メモリ３１から超音波プローブ１の操作に関する情報を読み出す。そして、部位判別部１２がこの情報に基づいて動き量基準値メモリ１９の複数の動き量基準値を修正し、修正した複数の動き量基準値と、超音波プローブ１の動き量を比較する。これにより、操作者あるいは被検体に応じて撮像検査部位を判別することができるため、部位判別の精度をより高めることが可能となる。
なお、入力された被検体の情報に対応する超音波プローブ１の操作に関する情報がプローブ操作情報メモリ３１に保存されていない場合は、体重、身長、性別あるいは体脂肪率等が共通する他の被検体の情報を用いても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１  超音波プローブ、１Ａ  アレイトランスデューサ、２  送受信部、３  画像生成部、４  表示制御部、５  表示部、６  受信部、７  送信部、８  送受信制御部、９  画像処理部１０  ＤＳＣ、１１  画像解析部、１２  部位判別部１２、１３  画像化条件設定部、１４  動き検出センサ、１５  動き量算出部１５、１６  装置制御部、１７  操作部、１８  格納部、１９  動き量基準値メモリ、２０  増幅部、２１  Ａ／Ｄ変換部、２２  ビームフォーマ、２３  信号処理部、３１  プローブ操作情報メモリ、Ｘ，Ｙ，Ｚ  軸、ＰＴ，ＲＯ，ＹＷ  方向、Ｂ  境界。
【図１】
0006625759.tif 000010
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006625759.tif 000018
【図１０】
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【図１１】
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