(57)【要約】【課題】検査者に格別の負担を生じさせずに、ビューが途中で切り替わる動画像から、ビューごとに診断対象候補となる部分動画像が選択されるようにする。【解決手段】フレーム列処理部３２は、心拍データに基づいてフレーム列を１心拍分ごとの部分フレーム列に分割する。また、フレーム列処理部３２は、各部分フレーム列においてＲ波時相で取得されたフレームを代表フレームとして選択する。判定値算出部３６は、代表フレームごとに、複数のビューに対応する複数の距離を判定値セットとして算出する。判定値セットは、代表フレームを取得した際のビュー（実施ビュー）がいずれのビューであるのかを示す情報である。複数の代表フレームについて算出された複数の判定値セット（マトリックス６２）に基づいて、ビューごとに、診断対象候補の部分フレーム列（動画像）が抽出される。【選択図】図１
2016097255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビューを切り換えながら連続的に取得された複数の部分フレーム列を含むフレーム列から、前記部分フレーム列ごとにそれを代表する代表フレームを選択する選択手段と、
前記代表フレームごとに、当該代表フレームを取得した際のビューと、複数の規定ビューとの関係を示す距離情報を算出する算出手段と、
前記複数の代表フレームについて算出された複数の距離情報に基づいて、前記複数の部分フレーム列の中から、前記規定ビューごとに診断対象候補となる部分フレーム列を特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記代表フレームごとに、前記距離情報として、複数の規定ビューに対応する複数の距離を算出し、
前記複数の代表フレームについて算出された複数の距離情報が距離マトリックスを構成し、
前記特定手段は、前記距離マトリックスに基づいて前記規定ビューごとに前記診断対象候補となる部分フレーム列を特定する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の超音波画像処理装置。
【請求項３】
前記特定手段は、
前記距離マトリックスにおいて前記規定ビューごとに最小距離を特定する最小距離特定手段と、
前記ビューごとに前記最小距離に対応する代表フレームを含む部分フレーム列を前記診断対象候補として特定する部分フレーム列特定手段と、
を含む、
ことを特徴とする、請求項２に記載の超音波画像処理装置。
【請求項４】
前記距離マトリックス上において前記規定ビューごとの距離列に対してソート処理を施し、前記規定ビューごとにソート処理後の距離列を求める手段と、
前記規定ビューごとに、前記ソート処理後の距離列に従って、代表フレーム表示順序を制御する手段と、
を含む、
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の超音波画像処理装置。
【請求項５】
ストレスエコー検査の各規定ステージにおいて前記距離マトリックスが構成され、規定ステージおよび規定ビューの組み合わせごとに前記診断対象候補となる部分フレーム列が特定され、
当該超音波画像処理装置は、さらに、
前記ストレスエコー検査における複数の規定ステージと複数の規定ビューの関係を示す二次元の表を表示する手段と、
前記二次元の表を構成する複数のセルの中で前記診断対象候補の部分フレーム列が特定された規定ステージおよび規定ビューの組み合わせに対応するセルが個別的に識別表示されるように処理する手段と、
を含む、
ことを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項６】
心拍周期に従って前記フレーム列を前記複数の部分フレーム列に分割する分割手段を含み、
前記選択手段は、前記部分フレーム列ごとに所定時相で取得されたフレームを代表フレームとして選択する、
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置。
【請求項７】
コンピュータを、
ビューを切り換えながら連続的に取得された複数の部分フレーム列を含むフレーム列から、前記部分フレーム列ごとにそれを代表する代表フレームを選択する選択手段と、
前記代表フレームごとに、当該代表フレームを取得した際のビューと、複数の規定ビューとの関係を示す距離情報を算出する算出手段と、
前記複数の代表フレームについて算出された複数の距離情報に基づいて、前記複数の部分フレーム列の中から、前記規定ビューごとに診断対象候補となる部分フレーム列を特定する特定手段と、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波画像処理装置およびプログラムに関し、特に、超音波の送受波により取得したフレーム列の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受波し、これにより得られたデータに基づいて超音波画像を形成する装置である。具体的には、例えば周知のＢモードにおいては、超音波ビームが繰り返し電子走査され、時系列順での受信フレーム列（受信フレームデータ列）が得られ、それに対する座標変換等の処理により表示フレーム列（表示フレームデータ列）が生成される。その表示フレーム列はＢモード動画像を構成するものであり、それが画面上にリアルタイムで表示される。なお、受信フレーム列は表示フレーム列の基礎をなすものであるから、それも動画像として観念され得る。
【０００３】
受信フレーム列または表示フレーム列は、必要に応じて、揮発性の記憶装置であるシネメモリに記憶される。フリーズ状態において、ユーザ操作に従い、シネメモリから読み出されたデータが動画像として画面上に再生表示される。そのような動画像に基づいて診断あるいは計測が実行される。リアルタイムで取得されるデータまたはシネメモリなどに格納されたデータを外部装置（例えばＰＣ）に転送することも可能である。外部装置において、受領したデータを再生することにより動画像が表示される。それに基づいて診断あるいは計測が実行される。なお、動画像のループ再生の他、フレーム単位でのコマ送り再生等が行われる場合もある。上記の超音波診断装置および外部装置はいずれも超音波画像処理装置として観念され得る。
【０００４】
ところで、複数のビュー（アングル）の超音波画像を対比しながら検査を行う場合がある。例えば、被検者に運動負荷あるいは薬物負荷を与えた状態において心臓を診断するストレスエコー検査においては、負荷段階（ステージ）毎に、プローブの当接位置や向きなどを変えることで、複数のビュー（例えば、傍胸骨長軸断面、四腔断面など）を表す複数の超音波画像（部分動画像）が順次取得され、それらに基づいて診断あるいは計測が実行される。具体的には、各ステージにおいて、ビューごとに複数心拍（例えば３、４心拍）にわたる動画像つまりフレーム列（受信フレーム列または表示フレーム列）が取得される。その上で、取得されたフレーム列の中から、ビューごとに、診断あるいは計測に用いる例えば１心拍分のフレーム列（部分フレーム列）が事後的に選択される。その上で、例えば、複数の組み合わせに対応する複数の部分フレーム列が同時並列的にループ再生される。再生された複数の動画像の内容を対比観察することによって、心臓の機能あるいは疾患が診断される。
【０００５】
特許文献１には、ストレスエコー検査において取得されたフレーム列に含まれる各部分フレーム列に対してユーザがランクを付し、当該ランクに基づいて、ステージとビューの組み合わせ毎に診断対象となる部分フレーム列を選択することが開示されている。これは用手的に診断対象を特定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０４７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したストレスエコー検査においては、ステージごとに、複数のビューに対応した複数のフレーム列を手早く取得することが望まれる。特に、被検者に負荷を加えた後（負荷直後ステージ）においては、早期に消失する心筋運動異常を見逃さないために、リアルタイム動作を維持しながら、複数のビューに対応した複数のフレーム列を迅速に連続的に取得する必要がある。その場合、取得されたフレーム列上においてビュー間の区切りを示すマーカーは存在しない。ビューごとに取得された複数心拍分のフレーム列は、例えば１心拍を単位として、複数の部分フレーム列により構成されるところ、その中には、診断対象になり得る最良の部分フレーム列、診断対象として次点候補になり得る部分フレーム列、診断対象としては不適な部分フレーム列、等が含まれている。
【０００８】
上記の状況下において、従来においては、ステージごとに、フレーム列を再生し、表示された一連の動画像を観察し、目視判断を行うことにより、ビューごとに診断対象となる動画像つまり部分フレーム列を順次特定していた。
【０００９】
上記のような目視判断による手法では、どうしても、検査者の負担が大きく、時間がかかってしまう。画像対比診断の開始が遅れてしまうという問題も生じる。また、その手法は、検査者の主観に依存するという面も指摘できる。それらの問題は、複数種類の動画像が不要なものを含めて連続的に取得される他の検査においても生じ得るものである。
【００１０】
本発明の目的は、検査者に格別な負担を要せずに、ビューが途中で切り替わるフレーム列から、ビューごとに診断対象候補となる部分フレーム列を選択することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超音波画像処理装置は、ビューを切り換えながら連続的に取得された複数の部分フレーム列を含むフレーム列から、前記部分フレーム列ごとにそれを代表する代表フレームを選択する選択手段と、前記代表フレームごとに、当該代表フレームを取得した際のビューと、複数の規定ビューとの関係を示す距離情報を算出する算出手段と、前記複数の代表フレームについて算出された複数の距離情報に基づいて、前記複数の部分フレーム列の中から、前記規定ビューごとに診断対象候補となる部分フレーム列を特定する特定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、フレーム列における個々の部分フレーム列から代表フレームが選択され、代表フレームごとに距離情報が演算される。距離情報は、代表フレームと複数の規定ビューとの関係を示す情報であり、換言すれば、代表フレームを取得した際のビュー（実施ビュー）が個々の規定ビューに該当する度合いあるいは確率を示す情報である。よって、複数の代表フレームについて算出された複数の距離情報を相互に比較すれば、ビューごとに、それに属する可能性の高い代表フレームつまり部分フレーム列を診断対象候補として選抜することが可能となる。例えば、ある代表フレームについて、最も距離が近いと評価された規定ビューが、当該代表フレームを取得した際のビューであると特定される。個々の部分フレーム列を構成するすべてのフレームについてそれが帰属するビューを判定することも可能であるかも知れないが、その場合には多大な演算を要する。これに対して、上記構成によれば、個々の部分フレーム列から選択された代表フレームについてビューを判定するだけでよいので、ビューを特定するに際しての演算量を大幅に低減できる。なお、部分フレーム列とは、例えば１心拍分の動画像を形成するフレーム列である。その場合、代表フレームは心拍周期の所定時相において取得されたフレームであることが好ましい。部分フレーム列から代表フレームとして１または複数のフレームが選択されてもよい。
【００１３】
望ましくは、前記算出手段は、前記代表フレームごとに、前記距離情報として、複数の規定ビューに対応する複数の距離を算出し、前記複数の代表フレームについて算出された複数の距離情報が距離マトリックスを構成し、前記特定手段は、前記距離マトリックスに基づいて前記規定ビューごとに前記診断対象候補となる部分フレーム列を特定する。
【００１４】
この構成において、距離マトリックスは、複数の規定ビューと複数の部分フレーム列との間の関係をテーブルとして示すものであり、そこにおいては規定ビューごとに複数の部分フレームについて算出された複数の距離（距離列）が対応付けられている。よって、距離マトリックス上において、規定ビューごとに、複数の距離を相互に容易に比較することが可能である。なお、個々の距離は、代表フレームを取得する際のビューが個々の規定ビューにどの程度近いのかを数値として示すものである。例えば、画像分類法として部分空間法が適用される場合、上記距離は入力画像と各部分空間との間において算出される距離である。画像分類法として単なる相関法が適用される場合、上記距離は相関値である。
【００１５】
望ましくは、前記特定手段は、前記距離マトリックスにおいて前記規定ビューごとに最小距離を特定する最小距離特定手段と、前記ビューごとに前記最小距離に対応する代表フレームを含む部分フレーム列を前記診断対象候補として特定する部分フレーム列特定手段と、を含む。ビューごとのフレーム列の中に、複数の部分フレーム列が存在している場合、基本的には、それらの中から当該ビューの診断対象候補として１つの部分フレーム列が特定される。但し、当該ビューの診断対象候補として複数の部分フレーム列が特定されてもよい。検査者の判断により、距離の大きさ順で、部分フレーム列単位で、診断対象候補を順次切り替えられるようにしてもよい。
【００１６】
望ましくは、前記距離マトリックス上において前記規定ビューごとの距離列に対してソート処理を施し、前記規定ビューごとにソート処理後の距離列を求める手段と、前記規定ビューごとに、前記ソート処理後の距離列に従って、代表フレーム表示順序を制御する手段と、を含む。距離の大小による距離列のソート処理は、複数の代表フレームつまり複数の部分クレーム列を診断対象候補として相応しい順に並び換える処理に相当するものである。通常、最小距離（最良距離）が算定された代表フレームを含む部分フレーム列が診断体操候補として自動的に選定されるが、上記構成によれば、検査者が自動的に選定された診断対象候補を棄却する場合等において、代表フレーム表示順序に従って複数の代表フレームを順次表示することが可能である。その場合、複数の部分フレーム列がそれぞれ動画像として順次表示されてもよい。これにより、ユーザの視覚的判断も考慮して診断に用いる部分フレーム列を選択することができる。その場合においても、距離の大小を基準として代表フレーム表示順序が自動的に決定されるから、ユーザの負担を軽減でき、その選択に係る時間を短縮化できる。
【００１７】
望ましくは、ストレスエコー検査の各規定ステージにおいて前記距離マトリックスが構成され、規定ステージおよび規定ビューの組み合わせごとに前記診断対象候補となる部分フレーム列が特定され、当該超音波画像処理装置は、さらに、前記ストレスエコー検査における複数の規定ステージと複数の規定ビューの関係を示す二次元の表を表示する手段と、前記二次元の表を構成する複数のセルの中で前記診断対象候補の部分フレーム列が特定された規定ステージおよび規定ビューの組み合わせに対応するセルが個別的に識別表示されるように処理する手段と、を含む。上記構成によれば、取り込み工程の完了後に、ステージ（規定ステージ）とビュー（規定ビュー）の組み合わせごとに、診断対象候補が既に特定されているのか否かを迅速に確認することができる。つまり、そのような特定に失敗した組み合わせがあればそれを迅速に特定することが可能である。
【００１８】
望ましくは、心拍周期に従って前記フレーム列を前記複数の部分フレーム列に分割する分割手段を含み、前記選択手段は、前記部分フレーム列ごとに所定時相で取得されたフレームを代表フレームとして選択する。心拍周期は例えば心電信号から得られ、これ以外にも動画像解析等によって得ることが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ビューが途中で切り替わる動画像から、ビューごとに診断対象候補となる部分動画像を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る超音波診断装置の構成概略図である。
【図２】算出された判定値の例を示す図である。
【図３】図２の一部抽出図である。
【図４】表示画面の例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る超音波診断装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、超音波診断装置１０が心臓のストレスエコー検査に用いられる例について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る超音波画像処理装置としての超音波診断装置１０の構成概略図である。超音波診断装置１０は、一般に病院などの医療機関に設置され、被検体に対して超音波診断を実行する医療上の機器である。
【００２３】
プローブ１２は、被検体に対して超音波の送受波を行う超音波探触子である。プローブ１２は複数の振動子からなる振動子アレイを有している。複数の振動子には、送受信部１４からの複数の送信信号が供給される。これにより超音波ビームが形成される。振動子アレイを構成する複数の振動素子は送受波領域からの反射エコーを受信し、これにより複数の受信信号が送受信部１４へ出力される。
【００２４】
プローブ１２は、検査者によって保持、操作される可動体である。検査対象としての心臓の様々なビューを表す超音波画像を形成するために、検査者により、被検体胸部表面上における様々な位置に様々な角度でプローブが当てられる。例えば、心臓の傍胸骨長軸断面の超音波画像を取得する場合、プローブ１２は、被検体の第３あるいは第４肋間胸骨左縁で胸骨に対して約６０度の方向に当接させられる。また、心臓の傍胸骨短軸断面の超音波画像を取得する場合、プローブ１２は、傍胸骨長軸断面が取得される位置において、傍胸骨長軸断面が取得される角度から９０度時計方向に回転させた角度で当接させられる。なお、ストレスエコー検査においては、主に、心エコーの標準断面である、傍胸骨長軸断面、傍胸骨短軸断面、心尖部２腔断面、心尖部３腔断面（心尖部長軸断面）、および、心尖部４腔断面の５つのビューを表す５つの超音波画像（動画像）が取得される。
【００２５】
送受信部１４は、送信時において、プローブ１２が有する複数の振動子に対して、それらを励振する複数の送信信号を送る。一方、送受信部１４は、受信時において、複数の振動子から出力された複数の受信信号を整相加算処理してビームデータを形成する。超音波ビームの電子走査に伴って、複数のビームデータが順次出力される。１回の電子走査当たり、１フレーム分の複数のビームデータが得られる。各ビームデータは、深さ方向に並ぶ複数の反射エコー信号により構成される。上記のように、送受信部１４は、送信ビームフォーマと受信ビームフォーマの機能を備えている。
【００２６】
送受信部１４から出力される受信フレーム列（受信フレームデータ列）は、本実施形態において、画像形成部１８へ出力される他、シネメモリ１６にも出力されている。まず後者について説明すると、シネメモリ１６は例えばリングバッファ構造を備え、そこには時系列順で入力される各受信フレームが順次格納される。つまり、常に最新から過去一定期間に亘る受信フレーム列が格納される。通常、受信フレームを構成する個々のビームデータにはフレーム番号およびビーム番号が付与され、これによって個々のビームデータが管理される。本実施形態では、シネメモリ上において、個々の受信フレームの取得時相と後述する心電信号の時相との関係を特定する情報も管理されている。
【００２７】
ユーザによりストア指示を受けると、シネメモリ１６に記憶されている受信フレーム列が不揮発性の記憶部２４へ転送される。なお、ストレスエコー検査においては、例えば、個々のステージの取り込み完了後にストア指示が入力される。但し、ストア操作を経ることなく、例えば個々のステージの取り込み完了後のフリーズ操作に連動して受信フレーム列の転送、保存が行われてもよく、あるいは、そのフリーズ操作の時点で、後述する画像分類処理を自動的に起動し、その処理結果を転送、保存するようにしてもよい。シネメモリに代えて必要なフレーム列の取り込みを行う画像メモリを利用してもよく、以下に説明する画像形成部１８の後段にシネメモリを設けるようにしてもよい。
【００２８】
画像形成部１８は、例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）であり、送受信部１４からの受信フレーム列を表示フレーム列に変換するものである。それは具体的には座標変換機能、補間処理機能などを備えている。図示の構成例では、シネメモリ１６から読み出された受信フレーム列、および記憶部２４から読み出された受信フレーム列を画像形成部１８に送ることが可能である。本実施形態では、画像形成部１８は超音波画像としてＢモード画像を形成する。具体的には、既に言及したように、画像形成部１８は、受信フレーム列に基づいて表示フレーム列（Ｂモード動画像）を形成する。超音波画像の種類として、被検体内の血流運動が示される二次元血流画像（カラードプラ画像）などが形成されてもよい。
【００２９】
表示処理部２０は、画像形成部１８が形成したＢモード画像を表示部２２に表示させる処理を行う。例えば、それはグラフィック画像の合成機能、カラー処理機能などを備える。ストレスエコー検査においては、超音波画像の表示態様は、後述する判定値算出部３６あるいは心拍フレーム列抽出部３８の処理結果に応じて変更される。表示処理部２０は、超音波診断装置１０内における処理結果、例えば心拍フレーム列抽出部３８によって特定されたビューを示す表示（これについても後述する）などを表示部２２に表示させる処理を行う。表示部２２は、例えば液晶ディスプレイなどで構成される。
【００３０】
記憶部２４は、不揮発性であり、例えばハードディスク、ＲＯＭ、またはＲＡＭなどで構成される。記憶部２４には、超音波診断装置１０の各構成要素を動作させるためのプログラムが記憶される。また、ユーザによりストア指示を受けた場合にシネメモリ１６から転送されてくる受信フレーム列を記憶する。さらに、記憶部２４は、超音波診断装置１０の演算結果などが記憶される。なお、記憶部２４に記憶される基準データ群３４については後述する。
【００３１】
制御部２６は、例えばＣＰＵまたはマイクロプロセッサなどのハードウェア、あるいはＣＰＵまたはマイクロ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。制御部２６は、超音波診断装置１０の各構成要素の制御を行う。入力部２８は、ボタン、スイッチ、トラックボールなどを含み、ユーザの指示を制御部２６へ入力するためのものである。ユーザは、入力部２８を用いてストア開始および停止の指示などを制御部２６へ入力する。
【００３２】
心電計３０は、被検体の心臓の拍動の様子を示す心拍データを出力する。例えば、心電計３０は電極を有しており、当該電極を被検体に取り付けることで被検体の心起電力を計測する。計測された起電力を示す心電信号が心拍データとして出力される。心拍データは、フレームデータと対応づけられてシネメモリ１６に記憶される。また、ストア指示によりフレームデータとともに記憶部２４へ記憶される。
【００３３】
フレーム列処理部３２は、心拍データに基づいて、画像形成部１８が形成した受信フレーム列を複数の部分フレーム列に分割する。また、フレーム列処理部３２は、心拍データに基づいて、部分フレーム列ごとに代表フレームを特定する。フレーム列処理部３２の処理の詳細については後述する。
【００３４】
記憶部２４に記憶される基準データ群３４は、各規定ビューの標準的な画像を示すデータである。本実施形態では、基準データ群３４は、傍胸骨長軸断面の標準画像である基準データ（ＰＬＡＸ）３４ａ、傍胸骨短軸断面の標準画像である基準データ（ＰＳＡＸ）３４ｂ、心尖部２腔断面の標準画像である基準データ（Ａ２ＣＨ）３４ｃ、心尖部３腔断面の標準画像である基準データ（Ａ３ＣＨ）３４ｄ、および心尖部４腔断面の標準画像である基準データ（Ａ４ＣＨ）３４ｅの５つの基準データを含む。
【００３５】
後述の判定値算出部３６により、各代表フレームと各基準データとの距離が算出される。本実施形態においては、当該判定値の算出に部分空間法が用いられる。したがって、基準データとして、例えば規定ビューの複数の標準画像から主成分分析などにより算出された部分空間が記憶される。あるいは、判定値の算出に単純に画像比較などを行う場合には、基準データとして単に各規定ビューの標準画像が記憶されるようにしてもよい。
【００３６】
判定値算出部３６は、基準データ群３４に含まれる各基準データと代表フレームとの関係を示す距離情報を算出する。各基準データと代表フレームとの関係とは、具体的には、代表フレームと各基準データとしての各部分空間との距離である。すなわち、距離情報は代表フレームが各規定ビューとどの程度類似しているか（類似度）を示す指標である。判定値算出部３６の処理の詳細については図２を用いて後述する。
【００３７】
心拍フレーム列抽出部３８は、判定値算出部３６が算出した距離情報に基づいて、画像形成部１８が形成したフレーム列から、ビューごとに診断対象候補となる部分フレーム列としての心拍フレーム列を抽出する。心拍フレーム列抽出部３８の処理の詳細については図２および図３を用いて後述する。
【００３８】
本実施形態では、超音波画像処理装置として超音波診断装置１０が用いられているが、超音波画像処理装置としては、超音波診断装置１０以外のコンピュータ、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いることが可能である。この場合は、当該コンピュータは、超音波診断装置で形成されたフレーム列を受け取って上記の処理を行う。
【００３９】
なお、図１に示す各構成（符号を付した各部）のうち、送受信部１４、画像形成部１８、表示処理部２０、フレーム列処理部３２、判定値算出部３６、および心拍フレーム列抽出部３８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が、ＣＰＵやプロセッサやメモリなどのハードウェアと、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。
【００４０】
以上のような構成により、超音波診断装置１０においてＢモード画像が形成される。具体的には、ストレスエコー検査が開始されると、まずステージ１（安静時）において、プローブ１２の位置や角度を変えながら、すなわちビューを切り替えながら被検体の心臓に対して超音波ビームが電子走査される。その結果、複数のビューそれぞれにつき３、４心拍分のビュー別フレーム列が形成され、それらを含んだステージフレーム列が形成される。本実施形態では、各ステージフレーム列は、傍胸骨長軸断面、傍胸骨短軸断面、心尖部２腔断面、心尖部３腔断面、および心尖部４腔断面に対応する複数のビュー別フレーム列を含んでいる。同様に、ステージ２（ピーク負荷時）およびステージ３（リカバリ時）においてもステージフレーム列が形成される。
【００４１】
以下、ステージフレーム列から診断対象候補としての心拍データ列の抽出処理の詳細について説明する。
【００４２】
フレーム列処理部３２は、心拍データに基づいて、画像形成部１８により形成されたステージフレーム列を部分フレーム列としての複数の心拍フレーム列に分割する。本実施形態では、Ｒ波のタイミングで取得されたフレームデータから形成されるフレーム（Ｒ波フレーム）から次のＲ波フレームの１つ前のフレームまでのフレーム列を心拍フレーム列となる。したがって、ステージフレーム列が１心拍単位で複数の心拍フレーム列として分割される。なお、複数心拍分のフレーム列を単位として分割するようにしてもよい。
【００４３】
また、フレーム列処理部３２は、心拍フレーム列ごとに、代表フレームを選択する。本実施形態では、フレーム列処理部３２は、心拍データに基づいて、特定の心拍時相において取得されたフレームデータから形成されたフレームを代表フレームとして選択する。具体的には、Ｒ波が検出されたタイミング（すなわち拡張末期）において取得されたフレームデータから形成されたフレームを代表フレームとして選択する。
【００４４】
判定値算出部３６は、フレーム列処理部３２により選択された代表フレームと、基準データ群３４に含まれる各基準データそれぞれとの距離（すなわち代表フレームと各規定ビューとの類似度）を示す判定値セットを算出する。本実施形態では、基準データ群３４は５つの基準データを含んでいるため、判定値算出部３６は、１つの代表フレームに対して５つの判定値を算出する。なお、基準データ群３４に含まれる各基準データは、代表フレームの時相に対応したデータが用意される。判定値の算出方法としては、上述の通り部分空間法が用いられる。すなわち、各代表フレームから抽出された特徴量と、各規定ビューを示す各部分空間との距離を示す値が判定値として算出される。本実施形態においては、代表フレームと基準データとの距離が小さい程判定値が大きくなる。
【００４５】
基準データとして標準画像が用意された場合は、代表フレームと各規定ビューとの標準画像の類似度が判定値として算出されてもよい。この場合は、代表フレームと各規定ビューの類似度を例えばパターンマッチング法などを用いて算出する。
【００４６】
各代表フレームについて、各基準データとの距離を示す判定値セットが算出されることで、各代表フレームのビューを特定することが可能である。具体的には、ある代表フレームについて算出された判定値セットに含まれる各判定値を比較することで、代表フレームと最も類似度が大きい基準データが特定される。そして、特定された基準データが示すビューが当該代表フレームのビューであると特定できる。
【００４７】
本実施形態では、特定された代表フレームのビューをもって、当該代表フレームを含む心拍フレーム列のビューとみなす。フレーム列に含まれる全てのフレームに対して各基準データとの類似度を示す判定値セットを算出し、各フレームのビューを特定した上で、各ビューの診断対象候補の心拍フレーム列を抽出することも理論上では可能ではある。しかし、全てのフレームについて判定値の算出あるいはその比較を行うと演算量が膨大となってしまい、現実的には実施が難しい。そこで、本実施形態では、所定の長さの心拍フレーム列ごとに代表フレームを選択し、当該代表フレームのビューを特定することをもって、当該代表フレームを含む心拍フレーム列のビューを特定している。これにより、演算量を低減させている。
【００４８】
なお、判定値算出部３６は、全ての代表フレームについて判定値セットを算出しなくてもよい。例えば、ビューの変更中などに取得された心拍フレームを識別し、このような心拍フレーム列の代表フレームについては判定値セットを算出しないようにしてもよい。この場合、判定値算出部３６は、各心拍フレーム列において、最初のフレームと最後のフレームについて画像認識処理を行い、両フレームが同じビューであるか否かを判定する。最初のフレームと最後のフレームにおいてビューが異なる場合は、当該心拍フレーム列内においてビューが途中で変わったことを示している。したがって、このような心拍フレーム列は、ビューの変更中あるいはプローブの移動中などに取得された心拍フレームであると判断できるため、当該心拍フレーム列の代表フレームについては、判定値セットを算出しなくてもよい。
【００４９】
図２は、判定値算出部３６により算出された判定値の例を示す図である。図２には、フレーム列処理部３２によりステージフレーム列から選択された複数の代表フレームを取得時系列順に左から並べた代表フレーム列６０が示されている。代表フレーム列６０には、ビューごとに取得された複数の代表フレームが含まれている。例えば、代表フレーム６４ａ〜６４ｃは傍胸骨長軸断面のフレームであり、代表フレーム６６および７０はプローブの回転中あるいは移動中に取得されたフレームであり、代表フレーム６８ａ〜６８ｃは傍胸骨短軸断面のフレームである。図２に示されるのは代表フレーム列６０の一部であり、実際には代表フレーム列６０には、心尖部２腔断面のフレーム、心尖部３腔断面のフレーム、および心尖部４腔断面のフレームも含まれている。
【００５０】
判定値算出部３６は、各代表フレームについて、各基準データとの距離を示す判定値セットを算出する。これにより、図２に示すようなマトリックス６２が構成される。マトリックス６２の各行は、各基準データ（各規定ビュー）に対応しており、例えば第１行目には各代表フレームと基準データ（ＰＬＡＸ）３４ａとの距離を示す評価値が示されている。上述のとおり、本実施形態では、規定ビューとの類似度が大きい程判定値も大きくなる。判定値としては、０から１（完全同一の場合）までの値を取り得る。
【００５１】
心拍フレーム列抽出部３８は、マトリックス６２を行方向に参照することで、各基準データとの距離が最も小さい、すなわち各規定ビューと最も類似している代表フレームを特定することができる。例えば、行７０ａに含まれる判定値のうち最大値が代表フレーム６４ｂとの間で算出された「０．８８７」である場合、代表フレーム列６０に含まれる代表フレームのうち、基準データ（ＰＬＡＸ）３４ａとの距離が最も小さい代表フレームは代表フレーム６４ｂであると特定できる。したがって、この場合、心拍フレーム列抽出部３８は、傍胸骨長軸断面の診断対象候補の心拍フレーム列として代表フレーム６４ｂが含まれる心拍フレームを抽出する。
【００５２】
同様にして、心拍フレーム列抽出部３８は、列７０ｂに含まれる各判定値を参照し、そのうちの最大の判定値「０．８８９」を特定する。これにより、基準データ（ＰＳＡＸ）３４ｂとの距離が最も小さい代表フレームは代表フレーム６８ｂであると特定し、これを含む心拍フレームを傍胸骨短軸断面の診断対象候補の心拍フレーム列として抽出する。
【００５３】
また、心拍フレーム列抽出部３８は、各代表フレームのビューを特定することで、診断対象候補の心拍フレームを複数特定するようにしてもよい。この場合、心拍フレーム列抽出部３８は、マトリックス６２を列方向に参照する。例えば、列７２ａに含まれる各判定値（つまり代表フレーム６４ａと各基準データとの間で算出された判定値）を参照すると、基準データ（ＰＬＡＸ）３４ａとの距離を示す判定値が「０．８６６」となっており、これが代表フレーム６４ａについて算出された判定値セットの中での最大値となっている。したがって、心拍フレーム列抽出部３８は、代表フレーム６４ａのビューを傍胸骨長軸断面であると特定する。同様にして、代表フレーム６４ｂおよび６４ｃのビューも傍胸骨長軸断面であると特定される。このように、傍胸骨長軸断面のビューと特定された代表フレームが複数特定された場合は、各代表フレームを含む複数の心拍フレーム列を傍胸骨長軸断面の診断対象候補として特定してもよい。
【００５４】
なお、列７２ｂを参照すると、代表フレーム６６と各基準データとの間で算出された判定値のうち最大の判定値は、基準データ（ＰＳＡＸ）３４ｂとの間で算出された判定値「０．００３」である。しかし、当該判定値は非常に小さい値となっており、代表フレーム６６を傍胸骨短軸断面のフレームであると特定するのは適切ではない。したがって、判定値算出部３６は、ある代表フレームと各基準データとの間で算出された判定値セットのうち最大の判定値が所定値（例えば０．７００など）未満である場合には、当該代表フレームのビューを「その他のビュー」、すなわちとして特定する。この処理により、代表フレームのビューの誤判定の可能性を低減させる。
【００５５】
ビューの誤判定の可能性を低減させる手法としては、その他の方法を採用してもよい。例えば、ある代表フレームと各基準データとの間で算出された判定値のうち最大の判定値と２番目に大きい判定値との差が所定値未満である場合に、当該代表フレームのビューを「その他のビュー」として特定する、などの方法であってもよい。
【００５６】
図３は、図２の一部抽出図である。図３に示される通り、本例では、傍胸骨長軸断面であると判定された代表フレームが３つ存在する。この場合、判定値算出部３６は、基準データ（ＰＬＡＸ）３４ａと傍胸骨長軸断面グループに含まれる代表フレーム６４ａ、６４ｂ、６４ｃとの間で算出された判定値セット７０ｃをソートする。そして、表示処理部２０は、ソートされた判定値セットに基づいた順序において各代表フレーム６４ａ、６４ｂ、６４ｃを含む３つの心拍フレーム列を表示部２２に表示させる。具体的には、代表フレーム６４ｂを含む動画像、代表フレーム６４ａを含む動画像、代表フレーム６４ｃを含む動画像の順に表示される。これにより、好適にユーザが表示された複数の心拍フレーム列の中から診断対象の心拍フレームを選択することができる。
【００５７】
図４は、診断対象候補の心拍フレーム列などが表示される表示画面の例を示す図である。表示処理部２０は、心拍フレーム列抽出部３８により診断対象候補の心拍フレーム列が特定されると、当該心拍フレーム列の代表フレームを画面上部左に拡大表示させる。本例では、診断対象候補として代表フレーム６４ｂが表示される。画面上の同部分に代表フレーム６４ｂを含む心拍フレーム列を連続的に切り替え表示して動画像としてループ再生するようにしてもよい。また、ユーザの指示に従って動画像と静止画の切り替えが可能であってもよい。
【００５８】
画面下部には、取得された複数の心拍フレーム列が取得時系列順にサムネイル表示されている。画面下部には取得された代表フレーム列６０（図２参照）に含まれる一部の代表フレームであり、スクロールボタン８２ａおよび８２ｂ、あるいはスライダ８４により代表フレーム列６０の表示範囲を切り替えることができる。図４には、代表フレーム列６０の一部として、代表フレーム６４ａ、代表フレーム６４ｂ、および代表フレーム６４ｃが表示されている。サムネイルについても、各代表フレームを含むフレーム列を連続的に切り替え表示して動画像としてループ再生されてもよい。また、ユーザの指示に従って動画像と静止画の切り替えが可能であってもよい。サムネイル表示において、診断対象候補として選出された代表フレーム６４ｂには、そのことを示す枠８６が表示される。
【００５９】
ユーザは、診断対象候補として特定された代表フレーム６４ｂあるいはそれを含む心拍フレーム列（心拍動画像）を目視して、当該心拍フレーム列が診断対象の動画像として適切であるか否かを判断する。適切でない場合には、サムネイル表示から他の心拍フレームを診断対象の動画像として選択することができる。ユーザによる指示がなければ、診断対象候補として特定された心拍フレーム列がそのまま診断対象の心拍フレーム列として決定されてよい。
【００６０】
画面上部右には、ストレスエコーの各ステージを行とし、各ビューを列とする表８８が表示される。表８８は、診断対象候補の心拍フレーム列が抽出されたステージとビューの組み合わせを識別するために表示される。表８８には、ストレスエコー検査の安静時（ＢＡＳＥ）、ピーク負荷時（ＰＥＡＫ）、およびリカバリ時（ＲＥＣＯ）の各ステージにおいて、診断対象候補の心拍フレーム列が抽出されたビューが示される。例えば安静時において、ユーザにより各ビューのフレームを含むステージフレーム列が取得され、当該ステージフレーム列について判定値算出部３６あるいは心拍フレーム列抽出部３８などにより上述の処理が行われ、傍胸骨長軸断面の診断対象候補の心拍フレーム列が抽出されると、ＢＡＳＥ行ＰＬＡＸ列のセル８８ａに識別指標としてのチェック印が表示される。同様に、安静時において傍胸骨短軸断面、心尖部２腔断面、心尖部３腔断面（心尖部長軸断面）、および心尖部４腔断面の診断対象候補の心拍フレーム列が抽出されると、対応するセルにチェック印が表示される。なお、取得されたステージフレーム列がいずれのステージのフレーム列であるかを示す情報は、ユーザによって入力される。表８８により、ユーザは、診断対象候補の心拍フレーム列が抽出されたステージとビューの組み合わせを一目で把握することができる。
【００６１】
図５は、本実施形態に係る超音波診断装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。図1を参照しつつ図５のフローチャートを説明する。
【００６２】
ステップＳ１０において、ストレスエコー検査が開始されると、各ステージにおいて、ユーザは、プローブ１２の位置あるいは角度を変えながらプローブ１２を被検体に当接し、複数のビューにおいて取得される複数のフレームからなるステージフレームデータ列が取得される。各ステージフレームデータ列は、ユーザのストア指示により記憶部２４に記憶される。
【００６３】
画像形成部１８は、記憶部２４にストアされた個々のステージフレームデータ列に基づいて、複数のステージフレーム列を形成する。以後、１つのステージフレーム列に対する処理について説明する。
【００６４】
ステップＳ１２において、フレーム列処理部３２は、心拍データに基づいて、形成されたステージフレーム列を複数の心拍フレーム列に分割する。具体的には、Ｒ波フレームから次のＲ波フレームまでの間のフレーム列を１つの心拍フレーム列とする。
【００６５】
ステップＳ１４において、判定値算出部３６は、１つの代表フレームについて、複数の基準データそれぞれとの距離を示す判定値セットを算出する。
【００６６】
ステップＳ１６において、判定値算出部３６は、全ての代表フレームについての判定値セットが算出されたか否かを判定する。全ての代表フレームについての判定値セットが算出されていない場合、ステップＳ１４に戻り、他の代表フレームについてステップＳ１４からＳ１６までの処理を行う。各代表フレームについて判定値セットが算出されることで、マトリックス６２（図２参照）が構築される。
【００６７】
ステップＳ１８において、心拍フレーム列抽出部３８は、マトリックス６２に基づいて、各基準データとの距離が最も小さい代表フレームを特定する。そして、規定ビューごとに、特定された代表フレームを含む心拍フレーム列を診断対象候補として特定する。
【００６８】
ステップＳ２０において、表示処理部２０は、ステージとビューを各次元とする２次元の表を表示させ、診断対象候補の心拍フレーム列が抽出されたステージとビューの組み合わせに対応するセルに識別指標であるチェック印を表示させる。
【００６９】
ステップＳ１２〜Ｓ２０までの処理をストレスエコー検査の各ステージに対応するステージフレーム列に対して実行する。
【００７０】
以上の処理により、複数のビューで取得されたフレームを含むステージフレーム列から、ビューごとに診断対象候補となる心拍フレーム列を特定することができる。この処理がステージフレーム列ごとに行われるため、ストレスエコー検査の各ステージにおいて、各ビューの診断対象候補の心拍フレーム列が特定される。これにより、ユーザは容易に診断に用いる心拍フレーム列を選択することが可能になる。また、ユーザの主観によらない診断対象動画像の選択が可能になる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  超音波診断装置、１２  プローブ、１４  送受信部、１６  シネメモリ、１８  画像形成部、２０  表示処理部、２２  表示部、２４  記憶部、２６  制御部、２８  入力部、３０  心電計、３２  フレーム列処理部、３４  基準データ群、３６  判定値算出部、３８  心拍フレーム列抽出部。
【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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