(57)【要約】【課題】  超音波プローブによってスキャンが行われた領域の位置情報を蓄積し、未検査領域を特定してこれを表示することのできる超音波診断支援システムを提供する。【解決手段】  本発明の超音波診断支援システム１は、センサが固定された超音波プローブ２と、センサのデータを受信して超音波プローブ２の位置姿勢を算出する位置測定部１２と、算出された位置姿勢データから超音波プローブ２がスキャンした領域を特定する画像処理部１３とを備えている。画像処理部１３は、超音波プローブ２の位置姿勢から断層画像が作成された領域即ちスキャン済み領域を特定し、これをセンサ座標系に対応する３次元のボクセルの中に蓄積していくことにより、超音波プローブ２の動作と対応するスキャン済み領域及び未スキャン領域のデータを随時更新してモニタに最新の情報を表示する。【選択図】  図１
2009225905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面に当接して移動しながら超音波を送受波する超音波プローブと、
超音波プローブの受波信号から超音波断層像を作成して記憶する断層像作成手段とを備えた超音波診断支援システムであって、
前記超音波プローブの位置と姿勢を測定するセンサと、
前記センサにより測定された位置と姿勢の情報を用いて、前記超音波プローブがスキャンしたスキャン済み領域と、未スキャン領域とを識別する手段と、
スキャン済み領域と、未スキャン領域とを可能に三次元表示する表示手段とを備えていることを特徴とする超音波診断支援システム。
【請求項２】
超音波プローブが検査対象の生体から離れている時と、超音波プローブが生体に当接している時とで、超音波プローブの位置と姿勢の情報の記録方法を変更するスイッチ手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断システム。
【請求項３】
超音波プローブの現在位置から、未スキャン領域までの移動をガイドするガイド手段を更に備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断支援システム。
【請求項４】
超音波断層像の中にマーキングを行うことのできるマーキング手段とを更に備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波診断支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を対象となる生体の特定の部分に送受波することによって、対象の内部の状態を画像化し、その画像を読影することによって病変の有無を診断するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、乳癌の早期発見を主目的とする乳房の診断を支援するための技術として、超音波による乳房の断層像撮影技術が知られている。超音波による断層像を撮像する方法の１つとして、小型の超音波プローブを操作者が手で保持し、被検者の体表面に当接させた状態で、超音波を送受波することによって断層像を得る方法がある。撮像された体内の断層像は、その場で表示装置に表示されて診断に供される他、その撮像の位置情報と共に、記憶装置に保存されたり、写真として保存されたりする。
【０００３】
癌のような病変を早期発見するためには、診断の対象となる部分の状態をくまなく診断することが有効であり、そのためには、断層像を撮像した位置を把握することが必須となる。特許文献１には、撮像の位置情報を得るために超音波プローブに三次元の位置センサを装着して、超音波プローブの位置と姿勢を計測しつつ被検体に超音波を送受波する超音波診断装置が開示されている。特許文献１の超音波診断装置は、位置センサの出力値に基づいて、現在超音波プローブがスキャンを行っている位置を、ボディーマークに対するプローブマークの位置として画面上に表示する。一方で、プローブマークが表示されているその同一画面上に、超音波によって得られた断層画像を表示する。
【０００４】
特許文献２には、超音波プローブで得られる断層像の表示方法についての技術が開示されている。特許文献２の技術は、超音波プローブが生体に接している場合には、超音波の送受波の結果得られる生体の断層画像を表示装置に順次更新しつつ表示し、超音波プローブが生体から離れたことが検出されると、表示する画像の更新を停止して、最後に撮影された生体の断層画像を表示する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、乳房の超音波計測装置において、操作者が断層像を取得した位置を入力しておくことで、断層像を撮像した位置を記録する技術が開示されている。特許文献３の技術では、断層像の位置の記録のために、診断部位の全体像であるボディーマークの上に、超音波画像を取得した位置を示すプローブマークを付すことで撮像位置の記録を残している。
【特許文献１】特開２００１−１７４３３号公報
【特許文献２】特開平０９−２３８９４４号公報
【特許文献３】特開２００７−２３６８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波による検診や診断においては、検査対象領域を漏れなく撮像して、その部分の状態を検査することが好ましく、断層像を確認していない未走査領域を残さない技術が求められている。がしかし、従来の手動による超音波プローブの操作では、断層像とその撮影位置を関連づけて表示し画像として記録する技術が開示されている一方で、どの部分のスキャンが終了しており、未スキャン領域がどこに存在しているかを、検診や診断中に確認する技術はこれまで知られていなかった。このため、検診の現場では、検査時に使用するゼリーの塗布状況から、どの領域を走査したかを推定していた。又、未スキャン領域を確認すべき超音波プローブの操作者は、一般に表示装置に撮像された断層像を表示しながらスキャンをおこなっているため、未スキャン領域を見落とす可能性が排除しきれなかった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、超音波プローブによってスキャンが行われた領域の位置情報を蓄積し、未検査領域を特定してこれを表示することのできる超音波診断支援システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、生体の表面に当接して移動しながら超音波を送受波する超音波プローブと、
超音波プローブの受波信号から超音波断層像を作成して記憶する断層像作成手段とを備えた超音波診断支援システムに関する。本発明の超音波診断支援システムは、超音波プローブの位置と姿勢を測定するセンサと、センサにより測定された位置と姿勢の情報を用いて、前記超音波プローブがスキャンしたスキャン済み領域と、未スキャン領域とを識別する手段と、スキャン済み領域と、未スキャン領域とを可能に三次元表示する表示手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の超音波診断支援システムは、超音波プローブが検査対象の生体から離れている時と、超音波プローブが生体に当接している時とで、超音波プローブの位置と姿勢の情報の記録方法を変更するスイッチ手段を更に備えていることを特徴とする。
を特徴とする。
【００１０】
本発明の超音波診断支援システムは、超音波プローブの現在位置から、未スキャン領域までの移動をガイドするガイド手段を更に備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の超音波診断支援システムは、超音波断層像の中にマーキングを行うことのできるマーキング手段とを更に備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超音波診断支援システムは、超音波プローブがスキャンしたスキャン済み領域と未スキャン領域とを識別し、これらの領域を三次元表示する手段を備えていることにより、操作者が、超音波プローブによるスキャンを実施しつつ、未スキャン領域を確認することが可能である。その結果、断層画像による診断の必要な領域をくまなく撮像することが可能となり、病変部の発見の機会を増大させることができる。
【００１３】
本発明の超音波診断支援システムのスイッチ手段は、超音波プローブが検査対象の生体から離れるときと、超音波プローブが生体に当接しているときとで、位置と姿勢の記録方法を変更することで、スキャン済み領域に本来含まれるべきではない領域を除外することが可能となり、より正確にスキャン済み領域と未スキャン領域とを表示することが可能となる。
【００１４】
本発明の超音波診断支援システムのガイド手段によって、操作者は、一層容易に未スキャン領域に超音波プローブを当接させて検査を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の超音波診断支援システムのマーキング手段によって、操作者は、撮像時に病変が疑わしい領域を発見した場合に、その画像上の位置にマーキングを行うことが可能となる。このようなマーキングは、保存された断層画像を医師が読影を行う際の非常に有効な支援となる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の超音波診断支援システムを、乳房の超音波診断に適用した実施例を、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（第１実施例）  図１は、本発明の第１実施例の超音波乳房診断支援システム１の構成を模式的に示す図である。本実施例においては、超音波を約６センチメートルの幅で送受波することのできる超音波プローブ２の所定の位置に、位置と姿勢の計測のための図示されないセンサが固定されている。
【００１８】
センサは、磁気を利用して位置と姿勢を計測するセンサであって、被検者の近くに配置された磁界発生源が発生する磁力を計測して、３次元の位置の座標（ｘ、ｙ、ｚ）と姿勢（Ｐｉｔｃｈ,Ｙａｗ,Ｒｏｌｌ）のデータとで成る６自由度の位置のデータを出力する。
【００１９】
本実施例の超音波乳房診断支援システム１は、センサのデータを受信して他の処理部に送信する送受信部１１と、送受信部１１からセンサのデータを受信して超音波プローブ２の位置姿勢を算出する位置測定部１２と、超音波プローブ２の算出された位置姿勢データから超音波プローブ２がスキャンした領域を特定する画像処理部１３と、画像処理部１３が特定した領域をモニタ２０に表示する処理を行うモニタ制御部１４とを備えている。これらは、コンピュータ１０に実行可能なプログラムの形で記憶されている。
【００２０】
超音波プローブ２には、検査対象の乳房をスキャンしていない場合には超音波プローブ２の位置姿勢の算出を位置測定部１２に停止させる指示を出し、超音波プローブが乳房をスキャンしている場合には超音波プローブ２の位置姿勢の算出を位置測定部１２に指示するスイッチ手段３が設けられている。スイッチ手段３の切り替えは、操作者が手動で行うことができる。操作者は、超音波プローブ２が乳房から離れている場合に加えて、検査中のゼリー塗布などの作業中においても、超音波プローブ２の位置姿勢の算出を停止することができる。又、このスイッチ手段３は、操作者の入力が必要なスイッチに代えて、圧力センサで代用することができる。
【００２１】
コンピュータ１０は、記憶部１５と、超音波プローブ２の受波信号から超音波断層画像を作成する断層画像作成手段１６とを含んでいる。断層画像作成手段１６は、作成した断層画像に、画像作成に使用された受波信号の受信時刻と、その時刻における超音波プローブ２の位置姿勢のデータを関連づけて記憶部１５に保存することができる。
【００２２】
乳房とその周辺の断層画像を撮影するとき、操作者はまず位置測定部１２が超音波プローブの位置姿勢の算出を開始するようにスイッチ手段３を切り替える。そして操作者は、図１に示すように、被検者の乳房とその周辺部に超音波プローブ２を当接させつつ移動させることにより、スキャンを行う。送受信部１１は、センサが出力する位置のデータを受信する。位置測定部１２は、送受信部１１が受けとったセンサの位置のデータから、センサ座標系で定義されるセンサの位置姿勢を特定し、更にセンサと超音波プローブ２の既知の位置関係から超音波プローブ２の位置姿勢のデータを算出する。
【００２３】
画像処理部１３は、位置測定部１２が算出した超音波プローブ２の位置姿勢のデータと、超音波プローブ２が送受波する超音波の到達予想範囲に基づいて、超音波プローブ２によって断層像が作成された領域を精度高く算出する。図２に、超音波プローブ２の位置姿勢と、超音波による断層像が作成される領域４との関係を模式的に示す。断層像が作成された領域をセンサ座標系の空間に投影することで、断層像が作成された領域即ちスキャン済み領域が特定される。画像処理部１３は、得られたスキャン済み領域のデータを、記憶部１５に確保されているセンサ座標系に対応する３次元のボクセルの中に順次加算して蓄積していくことにより、超音波プローブ２の動作と対応するスキャン済み領域のデータを随時更新する。
【００２４】
センサ座標系内で、スキャン済み領域に取り囲まれていたり、スキャン済み領域に挟まれているにもかかわらず、超音波の送受波が推定されない領域が残された場合、画像処理部１３は、この領域を未スキャン領域と判断する。本実施形態における画像処理部１３は、体積にして２０立方センチメートル以上のまとまった領域がある場合にこれを未スキャン領域として特定している。
【００２５】
画像処理部１３は、随時更新されているスキャン済領域の外表面のデータから、検査対象の乳房の全体形状をスプライン曲面で近似する。そして、乳房全体におけるスキャン領域と未スキャン領域のデータを、識別可能に三次元表示するための画像データを作成する。画像処理部１３が、スキャン済領域と未スキャン領域とを検査対象の乳房の形状を近似した等高線図の上に識別可能に表示させる画像の例を図３に示す。この画像は、モニタ制御部１４がモニタ２０に表示させることができる。未スキャン領域２４は、スキャン済領域２２に比較して強調して表示される。
【００２６】
操作者が超音波プローブ２で乳房をスキャンしている間、画像処理部１３は常にスキャン済領域と未スキャン領域を表示する画像を更新し続けており、モニタ制御部１４は、最新の画像が常にモニタ２０に表示されるようにその表示を随時更新し続ける。操作者はこのモニタ２０の表示を確認しつつ、未スキャン領域が残らないように確実に超音波プローブ２によるスキャンを行うことができる。操作者は、乳房とその周辺のスキャンが必要な領域のスキャンを全て完了すると、コンピュータ１０の入力手段から、検査の終了を入力する。
【００２７】
操作者が超音波プローブ２で乳房をスキャンしている間、断層画像作成手段１６は、超音波プローブ２の受波信号に基づいて断層画像を作成し続ける。そして、作成した断層画像に、受波信号の受信時刻と、その時刻における超音波プローブ２の位置姿勢のデータを関連づけ、時系列で順次記憶部１５に保存していく。ここでもし、作成した断層画像に、関連づける位置姿勢のデータがない場合は、この断層画像は操作者が検査対象の乳房をスキャンしていなかった時の画像であるとして、記憶部１５への保存は行わない。
【００２８】
本実施例の超音波乳房診断支援システム１は、一人の被験者について乳房とその周辺のスキャンが完了した後、断層画像作成手段１６が記憶部１５に順次保存した断層画像を、その測定箇所を示す画像と共に時系列でモニタ２０に表示させて確認することが可能である。表示画面３０の一例を図４に示す。表示画面３０の左下には、スプライン曲面でモデル化した被検者の乳房の全体図３２が表示されており、そこに断層画像の撮影位置を示すプローブマーク３３が表示される。表示画面３０の中央には、スキャン開始から超音波プローブ２の超音波の送受波によって得られた断層画像３１が、撮影時刻順に順次表示される。断層画像３１が撮影順に順次表示されるのに対応して、プローブマーク３３の位置も、順次断層画像３１の撮影位置に対応して変化する。
【００２９】
表示画面３０の断層画像３１の下には、スキャンに要した時間全体を１本の時間軸で表示する表示ツールが配置されている。この表示ツール上には、時刻を指定可能なスイッチが配置されており、コンピュータ１０の入力手段によってスイッチを移動させることにより、断層画像３１の表示の早送りや確認のための繰り返し表示が可能となる。
【００３０】
超音波乳房診断支援システム１は、順次表示される断層画像３１が、乳房の診断に供するために充分な画質を備えている適切な画像であるか否かを判断する判断手段を備えることができる。この判断手段は、断層画像３１が適切な画像でない場合には警告を発することができる。超音波乳房診断支援システム１の操作者は、判断手段から警告が発せられた場合、画像の左下に表示されている乳房の全体図３２とそのプローブマーク３３を参考にして、再度必要箇所のスキャンを行うことができる。
【００３１】
本実施例の超音波乳房診断支援システム１のコンピュータ１０は、超音波プローブ２の現在位置から、最も近い未スキャン領域までの必要移動量を計算し、音声発生装置で必要移動量をガイドするガイド手段を更に備えることができる。音声によるガイドによって、操作者は、一層効率よく超音波プローブ２の移動を行うことができる。
【００３２】
更に、本実施例の超音波乳房診断支援システム１は、断層画像作成手段１６が作成した超音波断層画像に操作者がマーキングする手段を付与することができる。この場合、モニタ制御部１４は、スキャン済領域と未スキャン領域とを識別可能に表示する画像と、同一のタイムスタンプを有する超音波断層画像とを、同時に表示する。操作者は、超音波断層画像を確認し、異常が疑われる部位を見つけた場合に超音波断層画像上にマーキングを施すことができる。マーキング手段としては、コンピュータ１０の通常のキーボードやマウスを用いることができる。マーキングが付されて保存された乳房の超音波断層画像は、診断の際に、医師によって再表示されて、改めて読影が行われる。マーキングがなされていることで、読影時に医師の注意が喚起されてより信頼性の高い診断支援を行うことが可能となる。
【００３３】
（第２実施例）  図５は、本発明の第２実施例の超音波乳房診断支援システム４０の構成を模式的に表す図である。第１実施例と同一の構成を有するものについては、同一符号を付与して重複説明を割愛する。本実施例の超音波乳房診断支援システム４０は、送受信部１１と、位置測定部１２と、画像処理部１３と、モニタ制御部１４と、断層画像作成手段１６に加えて、画像処理部１３が合成した画像から病変に関連した部位を自動的に検出しマーキングする病変検出処理部４２と、病変検出処理部４２がマーキングした位置の良悪性を鑑別して、悪性の可能性のある部分の情報を出力する鑑別処理部４３とを備えている。これらは、コンピュータ４１に実行可能なプログラムの形で記憶されている。
【００３４】
本実施例における超音波プローブ２には、その位置姿勢を計測するセンサが着脱自在に固定される。センサが固定されている場合、病変検出処理部４２は、断層画像作成手段１６が作成した断層画像の画素値を解析して、周囲とは画素値の異なる部分等、病変との関連の高い画像特性を有する部分とを自動的に検出し、病変に関連する部分としてマーキングを施す。ここでいうマーキングとは、検出した病変に関連する部分の位置の情報を乳房の断層画像の追加情報として記憶部１５に記憶することである。
【００３５】
鑑別処理部４３は、病変検出処理部４２がマーキングを施した断層画像について、病変が疑われる部分の縦横比、大きさ、明瞭さ、周辺部との境界の形状、周辺画像の状態等の種々の特性について詳細な解析を行う。そして解析データからマーキングした部分の良悪性を鑑別し、悪性の可能性を数値として算出し、マーキングの情報と関連づけて記憶部１５に記憶する。特に悪性の可能性が高い断層画像が得られている場合には、断層画像に注意を喚起する表示を追加する。そして結果をモニタ２０に表示する際に、その画像３１の被検者の乳房の全体図３２にマーキング位置を表示し、警告メッセージを表示して、操作者に注意を喚起することができる。
【００３６】
本実施例に於いて、超音波プローブ２から位置姿勢を計測するセンサが外されている場合には、位置測定部１２と画像処理部１３はその処理を一時停止する。又、断層画像作成手段１６は、断層画像を作成した後、撮像時刻と位置姿勢のデータを断層画像に関連づける処理を行わずに、作成順に画像を記憶部１５に保存する。ここで、病変検出処理部４２と鑑別処理部４３は、保存される断層画像に対して、病変に関連する部分のマーキングと両悪性の可能性の鑑別を順次行う。悪性の可能性が高い部分が断層画像の中に得られた場合には、鑑別処理部４３は、直ちにモニタ制御部１４を経由してモニタ２０にマーキングを施した断層画像と、警告メッセージとを表示させることができる。超音波乳房診断支援システム４０の操作者は、警告メッセージを認識すると、特にその位置の画像を繰り返し撮像して保存し、詳細な検討を行うことが可能である。
【００３７】
以上、最良の実施形態に基づいて本発明の構成を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体的な形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、スキャンの対象となるのは、乳房だけではなく、肝臓や脾臓と言った内臓について、これを体表面からスキャンし、スキャン済み領域と未スキャン領域を表示ずることが可能である。コンピュータ１０の構成と、画像の表示方法についてはその操作性を損なわない範囲で如何様にも変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例の超音波乳房診断支援システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】第１実施例の超音波プローブ２の位置姿勢と、超音波による断層画像が作成される領域４との関係を模式的に示す図である。
【図３】第１実施例の画像処理部１３が、スキャン済領域と未スキャン領域とを乳房の近似形状の上に識別可能に表示するために作成した画像を模式的に示す図である。
【図４】第１実施例のスキャン結果を表示する画面３０を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例の超音波乳房診断支援システムの構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，４０    超音波乳房診断支援システム
２    プローブ
３    スイッチ
４    断層画像が作成される領域
１０，４１    コンピュータ
１１    送受信部
１２    位置測定部
１３    画像処理部
１４    モニタ制御部
１５    記憶部
２０    モニタ
２２    スキャン済領域
２４    未スキャン領域
３０    表示画面
３１    断層画像
３２    乳房の全体図
３３    プローブマーク
４２    病変検出処理部
４３    鑑別処理部
【図１】
2009225905.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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