(57)【要約】  超音波診断装置（１）は、超音波プローブ（１８）と、超音波プローブ（１８）から被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を取得する画像取得部（８）と、取得された超音波画像を表示する表示部（７）と、取得された超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、異物の周辺に位置する血管または神経からなる被検体の周辺組織とを検出する描出対象検出部（９）と、検出された異物と周辺組織とに基づいて、周辺組織を避けるように異物の摘出ルートを設定する異物摘出ルート設定部（１１）と、設定された摘出ルートをユーザに案内する異物摘出ルート案内部（１２）とを備える。
2020050017.tif 000002
【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前記超音波画像を表示する表示部と、  前記画像取得部により取得された前記超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、前記異物の周辺に位置する血管または神経からなる前記被検体の周辺組織とを検出する描出対象検出部と、  前記描出対象検出部により検出された前記異物と、前記周辺組織とに基づいて、前記周辺組織を避けるように前記異物の摘出ルートを設定する異物摘出ルート設定部と、  前記異物摘出ルート設定部により設定された前記摘出ルートをユーザに案内する異物摘出ルート案内部と  を備える超音波診断装置。
【請求項２】
前記異物摘出ルート案内部は、前記異物摘出ルート設定部により設定された前記摘出ルートを前記表示部に表示された前記超音波画像に重畳して表示させて、前記摘出ルートを前記ユーザに案内する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記異物が複数の断層画像により前記表示部に描出されるように前記超音波プローブの操作をユーザに案内するプローブ操作案内部と、  前記異物の前記複数の断層画像を表す複数フレームの超音波画像に基づいて、前記異物の３次元的な構造を取得する３次元構造取得部とを備え、  前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の位置と、前記異物の３次元的な構造と、前記周辺組織の位置とに基づいて、前記摘出ルートを設定する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記プローブ操作案内部は、前記異物が、前記異物の長軸に沿った第１の断層画像と、前記異物の短軸に沿った第２の断層画像により前記表示部に描出されるように、前記超音波プローブの操作を前記ユーザに案内し、  前記３次元構造取得部は、前記第１の断層画像を表す超音波画像と、前記第２の断層画像を表す超音波画像から、前記異物の３次元的な構造として前記異物の短軸に沿った長さを取得し、  前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の位置と、前記異物の短軸に沿った長さと、前記周辺組織の位置とに基づいて、前記摘出ルートを設定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記３次元構造取得部により取得された前記異物の前記短軸に沿った長さが定められた閾値以下の場合に、  前記異物摘出ルート設定部は、前記第１の断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記異物摘出ルート設定部は、前記第１の断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記３次元構造取得部により取得された前記異物の前記短軸に沿った長さが定められた閾値よりも大きい場合に、  前記プローブ操作案内部は、前記異物が、前記異物の長軸に沿った複数の断層画像により前記表示部に描出されるように、前記超音波プローブの操作を前記ユーザに案内し、  前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記３次元構造取得部は、前記複数の断層画像を表す複数の超音波画像に対して前記描出対象検出部により検出された前記異物の画像を合成することにより、前記異物の３次元モデルを取得し、  前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の位置と、前記３次元モデルの短軸に沿った長さと、前記周辺組織の位置とに基づいて、前記摘出ルートを設定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記３次元構造取得部により取得された前記３次元モデルの前記短軸に沿った長さが定めれた閾値以下の場合に、  前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の長軸に沿った断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の前記長軸に沿った断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記３次元構造取得部により取得された前記３次元モデルの前記短軸に沿った長さが定められた閾値よりも大きい場合に、  前記プローブ操作案内部は、前記異物が、前記異物の長軸に沿った複数の断層画像により前記表示部に描出されるように、前記超音波プローブの操作を前記ユーザに案内し、  前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項１２に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記描出対象検出部は、前記異物を摘出するための処置具を検出し、  前記異物摘出ルート案内部は、前記描出対象検出部により検出された前記処置具が、前記摘出ルートから外れた場合に、前記処置具の位置を修正するようにユーザに案内する請求項２〜１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記描出対象検出部により検出された前記異物および前記処置具の少なくとも一方を強調して前記表示部に表示させる強調部を備える請求項１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を取得し、  取得された前記超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、前記異物の周辺に位置する血管または神経からなる前記被検体の周辺組織とを検出し、  検出された前記異物と、前記周辺組織とに基づいて、前記周辺組織を避けるように前記異物の摘出ルートを設定し、  設定された前記摘出ルートをユーザに案内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、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、被検体の皮下に入り込んだ異物の摘出を行う際に用いられる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、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。超音波診断装置は、一般的に、複数の素子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、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が取得される。さらに、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生成する。【０００３】  このような超音波診断装置を用いて、被検体の皮下に入り込んだ異物を観察しながら、異物を摘出することが、一般的に行われている。このようにして被検体の皮下から異物を摘出する際には、通常、超音波画像を目視することにより異物の位置を把握し、異物を摘出するための処置具を適切に操作する必要があるため、専門の知識および熟練度が必要である。【０００４】  そこで、異物の摘出を容易に行うために、例えば、特許文献１に示すような超音波診断装置が開発されている。特許文献１に開示されている超音波診断装置は、処置具に設けられた位置センサからの位置情報に基づいて処置具の先端の位置を取得し、超音波画像における処置具の先端の位置を強調して表示させることにより、ユーザに処置具の先端の位置を把握させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２０４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特許文献１に開示されている超音波診断装置では、ユーザが超音波画像を目視することにより、被検体の皮下に入り込んだ異物の構造を把握し、異物を摘出するために適切な処置具の角度等を決定する必要があり、依然として、ユーザに専門の知識および熟練度が要求されるため、熟練度の低いユーザは、異物の摘出を行うことが困難であるという問題があった。【０００７】  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、ユーザの熟練度に関わらず異物の摘出を容易に行う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】
【０００８】  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表示する表示部と、画像取得部により取得された超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、異物の周辺に位置する血管または神経からなる被検体の周辺組織とを検出する描出対象検出部と、描出対象検出部により検出された異物と、周辺組織とに基づいて、周辺組織を避けるように異物の摘出ルートを設定する異物摘出ルート設定部と、異物摘出ルート設定部により設定された摘出ルートをユーザに案内する異物摘出ルート案内部とを備えることを特徴とする。【０００９】  異物摘出ルート案内部は、異物摘出ルート設定部により設定された摘出ルートを表示部に表示された超音波画像に重畳して表示させて、摘出ルートをユーザに案内することが好ましい。  この際に、異物が複数の断層画像により表示部に描出されるように超音波プローブの操作をユーザに案内するプローブ操作案内部と、異物の複数の断層画像を表す複数フレームの超音波画像に基づいて、異物の３次元的な構造を取得する３次元構造取得部とを備え、異物摘出ルート設定部は、異物の位置と、異物の３次元的な構造と、周辺組織の位置とに基づいて、摘出ルートを設定することが好ましい。【００１０】  また、プローブ操作案内部は、異物が、異物の長軸に沿った第１の断層画像と、異物の短軸に沿った第２の断層画像により表示部に描出されるように、超音波プローブの操作をユーザに案内し、３次元構造取得部は、第１の断層画像を表す超音波画像と、第２の断層画像を表す超音波画像から、異物の３次元的な構造として異物の短軸に沿った長さを取得し、異物摘出ルート設定部は、異物の位置と、異物の短軸に沿った長さと、周辺組織の位置とに基づいて、摘出ルートを設定することができる。【００１１】  ここで、３次元構造取得部により取得された異物の短軸に沿った長さが定められた閾値以下の場合に、異物摘出ルート設定部は、第１の断層画像において、異物が周辺組織を避けるように摘出ルートを設定することができる。  さらに、異物摘出ルート設定部は、第１の断層画像において、異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が周辺組織と離れている場合に、延長領域を摘出ルートとして設定し、延長領域が周辺組織と接触する場合に、異物の先端部を通り且つ周辺組織を避けるように、延長領域を傾斜させた傾斜領域を摘出ルートとして設定することができる。【００１２】  また、３次元構造取得部により取得された異物の短軸に沿った長さが定められた閾値よりも大きい場合に、プローブ操作案内部は、異物が、異物の長軸に沿った複数の断層画像により表示部に描出されるように、超音波プローブの操作をユーザに案内し、異物摘出ルート設定部は、複数の断層画像において、異物が周辺組織を避けるように摘出ルートを設定することができる。  さらに、異物摘出ルート設定部は、複数の断層画像において、異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が周辺組織と離れている場合に、延長領域を摘出ルートとして設定し、延長領域が周辺組織と接触する場��に、異物の先端部を通り且つ周辺組織を避けるように、延長領域を傾斜させた傾斜領域を摘出ルートとして設定することができる。【００１３】  また、３次元構造取得部は、複数の断層画像を表す複数の超音波画像に対して描出対象検出部により検出された異物の画像を合成することにより、異物の３次元モデルを取得し、異物摘出ルート設定部は、異物の位置と、３次元モデルの短軸に沿った長さと、周辺組織の位置とに基づいて、摘出ルートを設定することもできる。【００１４】  ここで、３次元構造取得部により取得された３次元モデルの短軸に沿った長さが定められた閾値以下の場合に、異物摘出ルート設定部は、異物の長軸に沿った断層画像において、異物が周辺組織を避けるように摘出ルートを設定することができる。  さらに、異物摘出ルート設定部は、異物の長軸に沿った断層画像において、異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が周辺組織と離れている場合に、延長領域を摘出ルートとして設定し、延長領域が周辺組織と接触する場合に、異物の先端部を通り且つ周辺組織を避けるように、延長領域を傾斜させた傾斜領域を摘出ルートとして設定することができる。【００１５】  また、３次元構造取得部により取得された３次元モデルの短軸に沿った長さが定められた閾値よりも大きい場合に、プローブ操作案内部は、異物が、異物の長軸に沿った複数の断層画像により表示部に描出されるように、超音波プローブの操作をユーザに案内し、異物摘出ルート設定部は、複数の断層画像において、異物が周辺組織を避けるように摘出ルートを設定することができる。  さらに、異物摘出ルート設定部は、複数の断層画像において、異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が周辺組織と離れている場合に、延長領域を摘出ルートとして設定し、延長領域が周辺組織と接触する場合に、異物の先端部を通り且つ周辺組織を避けるように、延長領域を傾斜させた傾斜領域を摘出ルートとして設定することができる。【００１６】  また、描出対象検出部は、異物を摘出するための処置具を検出し、異物摘出ルート案内部は、描出対象検出部により検出された処置具が、摘出ルートから外れた場合に、処置具の位置を修正するようにユーザに案内することができる。  さらに、描出対象検出部により検出された異物および処置具の少なくとも一方を強調して表示部に表示させる強調部を備えることができる。【００１７】  本発明の超音波診断装置の制御方法は、被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を取得し、取得された超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、異物の周辺に位置する血管または神経からなる被検体の周辺組織とを検出し、検出された異物と、周辺組織とに基づいて、周辺組織を避けるように異物の摘出ルートを設定し、設定された摘出ルートをユーザに案内することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によれば、超音波診断装置は、画像取得部により取得された超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、異物の周辺に位置する血管または神経からなる被検体の周辺組織とを検出する描出対象検出部と、描出対象検出部により検出された異物と、周辺組織とに基づいて、周辺組織を避けるように異物の摘出ルートを設定する異物摘出ルート設定部と、異物摘出ルート設定部により設定された摘出ルートをユーザに案内する異物摘出ルート案内部とを備えるため、ユーザの熟練度に関わらず異物の摘出を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】本発明の実施の形態１における受信回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１における画像生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。
【図５】異物の長軸像を模式的に表す図である。
【図６】異物の短軸像を模式的に表す図である。
【図７】短軸に沿った異物の長さが閾値以下の場合に、異物の摘出ルートを設定する動作を表すフローチャートである。
【図８】周辺組織と接触している延長領域を模式的に表す図である。
【図９】傾斜領域を模式的に表す図である。
【図１０】傾斜領域と周辺部位との距離を示す図である。
【図１１】周辺領域から離れた延長領域を模式的に表す図である。
【図１２】摘出ルートを案内する動作を表すフローチャートである。
【図１３】短軸に沿った異物の長さが閾値よりも大きい場合に、異物の摘出ルートを設定する動作を表すフローチャートである。
【図１４】超音波プローブを奥行き方向に移動させた場合の、周辺組織と接触した延長領域を模式的に表す図である。
【図１５】超音波プローブを奥行き方向に移動させた場合の傾斜領域を模式的に表す図である。
【図１６】超音波プローブを奥行き方向に移動させた場合の、周辺領域から離れた延長領域を模式的に表す図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  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１の構成を示す。図１に示すように、超音波診断装置１は、振動子アレイ２を備えており、振動子アレイ２に送信部３および受信部４がそれぞれ接続されている。受信部４には、画像生成部５、表示制御部６および表示部７が順次接続されている。ここで、送信部３、受信部４および画像生成部５により、画像取得部８が構成されている。また、画像生成部５に、描出対象検出部９が接続されており、描出対象検出部９に、３次元構造取得部１０が接続されている。また、描出対象検出部９および３次元構造取得部１０に、異物摘出ルート設定部１１が接続されている。また、描出対象検出部９および異物摘出ルート設定部１１に、異物摘出ルート案内部１２が接続されている。また、描出対象検出部９および３次元構造取得部１０に、プローブ操作案内部１３が接続されている。また、描出対象検出部９に、強調部１４が接続されている。また、異物摘出ルート案内部１２、プローブ操作案内部１３および強調部１４に、表示制御部６が接続されている。
【００２１】  さらに、表示制御部６、画像取得部８、描出対象検出部９、３次元構造取得部１０、異物摘出ルート設定部１１、異物摘出ルート案内部１２、プローブ操作案内部１３および強調部１４に、装置制御部１５が接続されており、装置制御部１５に、入力部１６および格納部１７が接続されている。ここで、装置制御部１５と格納部１７とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。  また、表示制御部６、画像取得部８、描出対象検出部９、３次元構造取得部１０、異物摘出ルート設定部１１、異物摘出ルート案内部１２、プローブ操作案内部１３、強調部１４および装置制御部１５により、プロセッサ１９が構成されている。
【００２２】  図１に示す超音波プローブ１８の振動子アレイ２は、１次元または２次元に配列された複数の振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信部３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。各振動子は、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およびＰＭＮ−ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛−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することにより構成される。
【００２３】  画像取得部８の送信部３は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部１５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２の複数の振動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を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ２の複数の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状また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。
【００２４】  送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ１８の振動子アレイ２に向かって伝搬する。このように振動子アレイ２に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信部４に出力する。
【００２５】  画像取得部８の受信部４は、装置制御部１５からの制御信号に従って、振動子アレイ２から出力される信号の処理を行う。図２に示すように、受信部４は、増幅部２０およびＡＤ（Analog Digital）変換部２１が直列接続された構成を有している。増幅部２０は、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部２１に送信する。ＡＤ変換部２１は、増幅部２０から送信された信号をデジタル化された受信信号に変換し、これらのデータを画像取得部８の画像生成部５に送出する。
【００２６】  画像取得部８の画像生成部５は、図３に示すように、信号処理部２２、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２３および画像処理部２４が直列接続された構成を有している。信号処理部２２は、装置制御部１５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、受信信号の各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１つの走査ラインに絞り込まれた音線信号が生成される。また、信号処理部２２は、生成された音線信号に対して、超音波が反射した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、被検体内の組織を表すＢモード画像信号を生成する。このように生成されたＢモード画像信号は、ＤＳＣ２３に出力される。
【００２７】  画像生成部５のＤＳＣ２３は、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ラスター変換して超音波画像を生成する。画像生成部５の画像処理部２４は、ＤＳＣ２３において得られた超音波画像に対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施した後、超音波画像を表示制御部６および描出対象検出部９に出力する。
【００２８】  プロセッサ１９の描出対象検出部９は、画像取得部８により取得された超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ木片、ガラス片、金属片等の異物、および、異物の周辺に位置する血管または神経からなる周辺組織を描出対象として検出する。また。描出対象検出部は、描出対象として、異物を摘出するための鉗子および穿刺針等の処置具を検出することもできる。より具体的には、描出対象検出部９は、例えば、典型的なパターンデータをテンプレートとして予め記憶しておき、画像内をテンプレートでサーチしながらパターンデータに対する類似度を算出し、類似度が閾値以上かつ最大となった場所に描出対象が存在するとみなすことにより、描出対象を検出することができる。
【００２９】  類似度の算出には、単純なテンプレートマッチングの他に、例えば、Csurka et al.: Visual Categorization with Bags of Keypoints, Proc. of ECCV Workshop on Statistical Learning in Computer Vision, pp.59-74 （2004）に記載されている機械学習手法、あるいは、Krizhevsk et al.: ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks, Advances in Neural Information Processing Systems 25, pp.1106-1114 （2012）に記載されているディープラーニングを用いた一般画像認識手法等を用いることができる。
【００３０】  プロセッサ１９の３次元構造取得部１０は、描出対象検出部９により異物が検出された複数の断層画像を表す複数フレームの超音波画像に基づいて、異物の３次元的な構造を取得する。例えば、３次元構造取得部１０は、異物の長軸に沿った断層画像と、異物の短軸に沿った断層画像とに基づいて、異物の３次元的な構造として、異物の長軸に沿った長さおよび短軸に沿った長さ等を計測することができる。
【００３１】  プロセッサ１９の異物摘出ルート設定部１１は、描出対象検出部９により検出された異物の位置と、周辺組織の位置と、３次元構造取得部１０により取得された異物の３次元的な構造に基づいて、異物を摘出するための摘出ルートを設定する。例えば、異物摘出ルート設定部１１は、異物の位置と、周辺組織の位置と、異物の短軸に沿った長さ等に基づいて、摘出ルートを設定することができる。異物摘出ルート設定部１１による摘出ルートの設定については、後に詳細に説明する。
【００３２】  プロセッサ１９の異物摘出ルート案内部１２は、異物摘出ルート設定部１１により設定された摘出ルートをユーザに案内する。例えば、異物摘出ルート案内部１２は、摘出ルートを、表示部７に表示された超音波画像に重畳して表示させて、摘出ルートをユーザに案内することができる。
【００３３】  プロセッサ１９の強調部１４は、描出対象検出部９により検出された描出対象を強調して表示部７に表示させる。例えば、強調部１４は、超音波画像内の異物、周辺組織、処置具等の色をそれぞれ異ならせて表示部７に表示させることができる。また、強調部１４は、例えば、超音波画像内の異物、周辺組織、処置具等に対していわゆる網掛け表示をすることもでき、異物、周辺組織、処置具等の輪郭を表す輪郭線を表示部７に表示させることもできる。
【００３４】  プロセッサ１９の装置制御部１５は、格納部１７等に予め記録されているプログラムおよび入力部１６を介したユーザの操作に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。  プロセッサ１９の表示制御部６は、装置制御部１５の制御の下、画像取得部８の画像生成部５により生成された超音波画像、異物摘出ルート設定部１１により設定された摘出ルート、異物摘出ルート案内部１２による案内、プローブ操作案内部１３による案内を、表示部７に表示させる。
【００３５】  超音波診断装置１の表示部７は、画像取得部８により生成された超音波画像、異物摘出ルート設定部１１により設定された摘出ルート、異物摘出ルート案内部１２による案内、プローブ操作案内部１３による案内等を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含む。  超音波診断装置１の入力部１６は、ユーザ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、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
【００３６】  格納部１７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、またはサーバ等を用いることができる。
【００３７】  なお、表示制御部６、画像取得部８、描出対象検出部９、３次元構造取得部１０、異物摘出ルート設定部１１、異物摘出ルート案内部１２、プローブ操作案内部１３、強調部１４および装置制御部１５を有するプロセッサ１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。
【００３８】  また、プロセッサ１９の表示制御部６、画像取得部８、描出対象検出部９、３次元構造取得部１０、異物摘出ルート設定部１１、異物摘出ルート案内部１２、プローブ操作案内部１３、強調部１４および装置制御部１５を部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。
【００３９】  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の動作を詳細に説明する。以下の動作説明においては、プロセッサ１９の画像取得部８により、順次、連続的に超音波画像が取得されて表示部７に表示され、被検体の皮下に入り込んだ異物の観察のため、ユーザにより超音波プローブ１８が移動されるものとする。
【００４０】  まず、ステップＳ１において、プローブ操作案内部１３は、異物を表示部７に描出する旨をユーザに案内する。図示しないが、プローブ操作案内部１３は、例えば、装置制御部１５の制御の下、異物を描出する旨を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示させることにより、ユーザへの案内を行うことができる。ユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を移動させる。この際に、画像取得部８は、順次、連続的に複数フレームの超音波画像を取得する。
【００４１】  次に、ステップＳ２において、描出対象検出部９は、画像取得部８により順次取得された複数フレームの超音波画像に対してそれぞれ画像解析を行い、描出対象として異物を検出する処理を行う。この際に、描出対象検出部９は、異物が検出されるまで、画像取得部８により順次取得される超音波画像毎に異物を検出する処理を行う。ステップＳ２において異物が検出されると、ステップＳ３に進む。  ステップＳ３において、プローブ操作案内部１３は、長軸に沿った異物の第１の断層画像、すなわち、異物の長軸像を表示部７に描出する旨をユーザに案内する。ユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を移動させる。
【００４２】  続くステップＳ４において、３次元構造取得部１０は、画像取得部８により順次取得された複数フレームの超音波画像に対してそれぞれ画像解析を行い、超音波画像に含まれている異物の長軸を検出する処理を行う。この際に、３次元構造取得部１０は、例えば図５に示すように、まず、超音波画像Ｕ内における異物ＦＭの慣性主軸Ａ１を検出し、検出された慣性主軸Ａ１に沿った異物ＦＭの長さＬ１を計測する。３次元構造取得部１０は、画像取得部８により順次取得される超音波画像Ｕに対して、それぞれ、慣性主軸Ａ１の検出と、長さＬ１の計測を行う。さらに、３次元構造取得部１０は、例えば、時系列に連続する複数フレームの超音波画像Ｕにおいて、慣性主軸Ａ１に沿った異物ＦＭの長さＬ１が最大となった状態で変化しないまま一定の時間が経過した場合に、そのときの慣性主軸Ａ１を異物ＦＭの長軸に決定し、この慣性主軸Ａ１を含む超音波画像Ｕを異物ＦＭの長軸像に決定する。
【００４３】  なお、この際に、３次元構造取得部１０は、例えば、異物ＦＭの長軸を検出する処理において計測された長さＬ１の最大値を保持しておき、長さＬ１の現在値と最大値とを表示部７に表示することができる。図５に示す例では、長さＬ１の現在値と最大値とを表すテキストを含んだ計測値パネルＰ１が、超音波画像Ｕに重畳して表示されている。  また、強調部１４は、超音波画像Ｕ内の異物ＦＭを強調して表示部７に表示させることができる。これにより、ユーザは、超音波画像Ｕ内の異物ＦＭを目視により容易に把握することができる。
【００４４】  次に、ステップＳ５において、プローブ操作案内部１３は、装置制御部１５の制御の下、短軸に沿った異物ＦＭの第２の断層画像、すなわち、異物ＦＭの短軸像を表示部７に描出する旨をユーザに案内する。例えば、プローブ操作案内部１３は、図５に示すように超音波画像Ｕに異物ＦＭの長軸像が描出されている状態から、超音波プローブ１８を９０度回転させることにより異物ＦＭの短軸像を描出する旨をユーザに案内する。これによりユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を回転させる。
【００４５】  続くステップＳ６において、３次元構造取得部１０は、画像取得部８により順次取得された複数フレームの超音波画像Ｕに対してそれぞれ画像解析を行い、超音波画像Ｕに含まれている異物ＦＭの短軸を検出する処理を行う。この際に、３次元構造取得部１０は、例えば図６に示すように、超音波画像Ｕの水平方向における異物ＦＭの長さＬ２を計測する。３次元構造取得部１０は、画像取得部８により順次取得される超音波画像Ｕに対して、それぞれ、異物ＦＭの長さＬ２を計測し、時系列に連続する複数フレームの超音波画像Ｕにおいて、異物ＦＭの長さＬ２が最大となった状態で変化しないまま一定の時間が経過した場合に、その長さＬ２を、異物ＦＭの短軸に沿った長さとして決定し、保持する。また、この際の超音波画像Ｕを、異物ＦＭの短軸像に決定する。
【００４６】  なお、この際に、３次元構造取得部１０は、例えば、異物ＦＭの短軸を検出する処理において計測された長さＬ２の最大値を保持しておき、長さＬ２の現在値と最大値とを表示部７に表示することができる。図６に示す例では、長さＬ２の現在値と最大値とを表すテキストを含んだ計測値パネルＰ２が、超音波画像Ｕに重畳して表示されている。
【００４７】  ステップＳ７において、プローブ操作案内部１３は、異物ＦＭの摘出ルートを設定するための超音波画像を表示部７に表示させるために、異物ＦＭの長軸像を表示部７に描出する旨をユーザに案内する。この際に、例えば、プローブ操作案内部１３は、図６に示すように超音波画像Ｕに異物ＦＭの短軸像が描出されている状態から、超音波プローブ１８を９０度回転させることにより、異物ＦＭの長軸像を描出する旨をユーザに案内する。これによりユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を回転させる。
【００４８】  ステップＳ８において、３次元構造取得部１０は、ステップＳ４と同様にして、超音波画像Ｕに含まれている異物ＦＭの長軸を検出する処理を行う。すなわち、画像取得部８により順次取得された超音波画像Ｕ毎に、異物ＦＭの慣性主軸Ａ１の検出と、検出された慣性主軸Ａ１に沿った異物ＦＭの長さＬ１を計測し、時系列に連続する複数フレームの超音波画像Ｕにおいて、慣性主軸Ａ１に沿った異物ＦＭの長さＬ１が最大となった状態で変化しないまま一定の時間が経過した場合に、そのときの慣性主軸Ａ１を異物ＦＭの長軸に決定し、この慣性主軸Ａ１を含む超音波画像Ｕを異物ＦＭの長軸像に決定する。
【００４９】  ステップＳ９において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ６で計測された、短軸に沿った異物ＦＭの長さが定められた閾値以下であるか否かを判定する。ここで、閾値は、例えば、８ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲に設定されることができる。短軸に沿った異物ＦＭの長さが閾値以下である場合には、ステップＳ１０に進む。  ステップＳ１０において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ８で決定された異物ＦＭの長軸像のみを用いて、異物ＦＭの摘出ルートを設定する。ここで、図７に示すフローチャートを用いて、ステップＳ１０の処理を詳細に説明する。図７に示すように、ステップＳ１０は、ステップＳ１３〜ステップＳ１８により構成されている。
【００５０】  まず、ステップＳ１３において、異物摘出ルート案内部１２は、異物ＦＭの摘出ルートを設定する旨をユーザに案内する。図示しないが、異物摘出ルート案内部１２は、例えば、異物ＦＭの摘出ルートを設定する旨を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示させることにより、ユーザへの案内を行う。
【００５１】  ステップＳ１４において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ８で得られた異物ＦＭの長軸像を用いて、図８に示すように、異物ＦＭの長軸Ａ２に沿って延びる摘出ルートを設定する。より具体的には、異物摘出ルート設定部１１は、異物ＦＭを長軸Ａ２に沿って延長した延長領域ＥＲ１を、異物ＦＭの摘出ルートとして設定する。延長領域ＥＲ１は、異物ＦＭの先端部Ｔから、超音波画像Ｕの上方すなわち被検体の体表に向かって延びており、異物ＦＭの幅に対応する幅Ｗ１を有している。
【００５２】  ステップＳ１５において、描出対象検出部９は、図８に示すように、異物ＦＭの長軸像に対して画像解析を行うことにより、異物ＦＭの周辺に位置する血管または神経からなる周辺組織Ｓ１を検出する処理を行う。  ステップＳ１６において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ１５で周辺組織Ｓ１が検出されたか否かを判定する。ステップＳ１６において、周辺組織Ｓ１が検出されたと判定された場合には、ステップＳ１７に進む。
【００５３】  ステップＳ１７において、異物摘出ルート設定部１１は、異物ＦＭの長軸像に基づいて、ステップＳ１４で設定された摘出ルートとステップＳ１５で検出された周辺組織Ｓ１とが互いに接触しているか否かを判定する。例えば、図８に示すように、摘出ルートである延長領域ＥＲ１と周辺組織Ｓ１とが互いに接触しており、ステップＳ１７で、摘出ルートと周辺組織Ｓ１とが互いに接触していると判定された場合には、ステップＳ１８に進む。
【００５４】  ステップＳ１８において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ１４で設定された摘出ルートを、周辺組織Ｓ１と接触しないように修正する。この際に、異物摘出ルート設定部１１は、図９に示すように、異物ＦＭの先端部Ｔを通り延長領域ＥＲ１を傾斜させた傾斜領域ＥＲ２を、異物ＦＭの摘出ルートとして設定する。傾斜領域ＥＲ２は、異物ＦＭの長軸Ａ２に対して、超音波画像Ｕの上方すなわち被検体の体表側に傾斜する中心軸Ａ３を有し、延長領域ＥＲ１の幅Ｗ１と同一の幅Ｗ２を有している。ここで、異物摘出ルート設定部１１は、例えば、図１０に示すように、傾斜領域ＥＲ２と周辺組織Ｓ１との距離が一定の距離Ｄだけ離れるように、摘出ルートを設定することができる。ここで、距離Ｄは、例えば、４ｍｍ〜５ｍｍの範囲で設定されることができる。  このようにして、異物ＦＭの摘出ルートが決定されると、ステップＳ１０の処理が完了する。
【００５５】  また、ステップＳ１６において、周辺組織Ｓ１が検出されていないと判定された場合には、ステップＳ１４で設定された延長領域がそのまま摘出ルートとして決定され、ステップＳ１０の処理が完了する。  また、ステップＳ１７において、図１１に示すように、ステップＳ１４で摘出ルートとして設定された延長領域ＥＲ３と周辺組織Ｓ１とが互いに接触していないと判定された場合にも、延長領域ＥＲ３がそのまま摘出ルートとして決定され、ステップＳ１０の処理が完了する。
【００５６】  このようにしてステップＳ１０の処理が完了すると、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、異物摘出ルート案内部１２は、ステップＳ１０で設定された異物ＦＭの摘出ルートをユーザに案内する。ここで、図１２を用いて、ステップＳ１２の処理を詳細に説明する。図１２に示すように、ステップＳ１２は、ステップＳ１９〜ステップＳ２５により構成されている。
【００５７】  まず、ステップＳ１９において、異物摘出ルート案内部１２は、ステップＳ１０で設定された異物ＦＭの摘出ルートを、表示部７に表示されている超音波画像Ｕに重畳して表示する。  次に、ステップＳ２０において、異物摘出ルート案内部１２は、異物ＦＭを摘出する旨をユーザに案内する。例えば、図示しないが、異物摘出ルート案内部１２は、異物ＦＭを摘出する旨を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示することにより、ユーザへの案内を行うことができる。これによりユーザは、異物ＦＭを摘出するための処置具を被検体の皮下に挿入し、異物ＦＭの摘出操作を開始する。
【００５８】  続くステップＳ２１において、描出対象検出部９は、超音波画像Ｕに対して画像解析を行うことにより、超音波画像Ｕに含まれる処置具を検出する処理を行う。  ステップＳ２２において、異物摘出ルート案内部１２は、ステップＳ２１で処置具が検出されたか否かを判定する。ステップＳ２２において処置具が検出されていないと判定された場合には、ステップＳ２１に戻り、描出対象検出部９により、新たに処置具を検出する処理が行われる。このように、ステップＳ２２において処置具が検出されたと判定されるまで、ステップＳ２１およびステップＳ２２が繰り返される。
【００５９】  ステップＳ２２において処置具が検出されたと判定された場合には、処置具が被検体の皮下に挿入されたと判断されて、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において、描出対象検出部９は、超音波画像Ｕに対して画像解析を行って、超音波画像Ｕに含まれる異物ＦＭと処置具の両方を検出する処理を行う。
【００６０】  ここで、異物ＦＭの摘出が完了していない状態では、異物ＦＭと処置具の少なくとも一方が被検体の皮下に存在しているため、異物ＦＭと処置具の少なくとも一方がステップＳ２２で検出される。一方、異物ＦＭの摘出が完了した状態では、異物ＦＭと処置具の双方が被検体の体外に存在しているため、異物ＦＭと処置具がどちらもステップＳ２２で検出されない。そのため、ステップＳ２４において、異物摘出ルート案内部１２は、異物ＦＭの摘出が完了したか否かを判断するために、ステップＳ２３で異物ＦＭと処置具がどちらも検出されていないか否かを判定する。ステップＳ２４において異物ＦＭと処置具のどちらか一方が検出されたと判定された場合には、ステップＳ２３に戻り、描出対象検出部９により、異物ＦＭおよび処置具の検出が新たに行われる。このように、ステップＳ２４において異物ＦＭと処置具がどちらも検出されていないと判定されるまで、ステップＳ２３およびステップＳ２４の処理が繰り返される。
【００６１】  ここで、強調部１４は、ステップＳ２３で検出された異物ＦＭおよび処置具を強調して、表示部７に表示されている超音波画像Ｕに重畳して表示することができる。これにより、ユーザは、超音波画像Ｕを目視して、異物ＦＭと処置具の位置を容易に把握することができるため、処置具の操作をより精確に行うことができる。
【００６２】  ステップＳ２４において、異物ＦＭと処置具がどちらも検出されていないと判定された場合には、処置具により異物ＦＭが被検体の皮下から摘出されたと判断されて、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において、異物摘出ルート案内部１２は、異物ＦＭの摘出が完了した旨をユーザに案内する。図示しないが、例えば、異物摘出ルート案内部１２は、異物の摘出が完了した旨を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示させることにより、ユーザへの案内を行うことができる。  このように、異物摘出ルート案内部１２によれば、ユーザにより異物ＦＭの摘出がなされる際に、周辺組織Ｓ１を避けるように設定された異物ＦＭの摘出ルートが、ユーザに案内されるため、ユーザは、熟練度に関わらず容易に異物ＦＭを摘出することができる。  これにより、ステップＳ１２の処理が完了し、超音波診断装置１の動作が終了する。
【００６３】  また、図４のステップＳ９において、ステップＳ６で計測された、短軸に沿った異物ＦＭの長さが定められた閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１１に進む。  ステップＳ１１において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ８で表示された異物ＦＭの長軸像の奥行き方向、すなわち、異物ＦＭの短軸に平行な方向において、異物ＦＭと周辺組織とが互いに接触しない摘出ルートを設定するために、異物ＦＭを含む複数フレームの超音波画像Ｕを用いて、異物ＦＭの摘出ルートを設定する。
【００６４】  ここで、図１３のフローチャートを用いてステップＳ１１の処理を詳細に説明する。図１３に示すフローチャートは、ステップＳ２６〜ステップＳ３５により構成されており、ステップＳ２６〜ステップＳ３１は、図７に示すステップＳ１３〜ステップＳ１８と同一である。  まず、ステップＳ２６において、異物摘出ルート案内部１２は、異物ＦＭの摘出ルートを設定する旨をユーザに案内する。
【００６５】  次に、ステップＳ２７において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ８で得られた異物ＦＭの長軸像を用いて、図８に示すように、異物ＦＭの長軸Ａ２に沿って延長した延長領域ＥＲ１を、異物ＦＭの摘出ルートとして設定する。  ステップＳ２８において、描出対象検出部９は、図８に示すように、異物ＦＭの長軸像に対して画像解析を行うことにより、異物ＦＭの周辺に位置する血管または神経からなる周辺組織Ｓ１を検出する処理を行う。
【００６６】  ステップＳ２９において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ２８で周辺組織Ｓ１が検出されたか否かを判定する。ステップＳ２９において、周辺組織Ｓ１が検出されたと判定された場合には、ステップＳ３０に進む。  ステップＳ３０において、異物摘出ルート設定部１１は、異物ＦＭの長軸像に基づいて、ステップＳ２６で設定された摘出ルートとステップＳ２８で検出された周辺組織Ｓ１とが互いに接触しているか否かを判定する。ステップＳ３０において、摘出ルートと周辺組織Ｓ１とが互いに接触していると判定された場合には、ステップＳ３１に進む。
【００６７】  ステップＳ３１において、異物摘出ルート設定部１１は、例えば図９に示すように、ステップＳ２７で設定された摘出ルートを、周辺組織Ｓ１と接触しないように修正する。このようにして摘出ルートが設定されると、ステップＳ３２に進む。  ここで、ステップＳ２９において、周辺組織Ｓ１が検出されていないと判定された場合に、ステップＳ２７で設定された延長領域がそのまま摘出ルートとして決定され、ステップＳ３２に進む。  また、ステップＳ３０において、図１１に示すように、ステップＳ２７で摘出ルートとして設定された延長領域ＥＲ３と周辺組織Ｓ１とが互いに接触していないと判定された場合にも、延長領域ＥＲ３がそのまま摘出ルートとして決定され、ステップＳ３２に進む。
【００６８】  ステップＳ３２において、異物摘出ルート設定部１１は、摘出ルートの変更がない状態で一定の時間が経過したか否かを判定する。ここで、摘出ルートの変更とは、複数フレームの超音波画像Ｕに対してステップＳ２７〜ステップＳ３１の処理がなされることにより、既に設定されている摘出ルートとは異なる新たな摘出ルートが設定されることをいう。ステップＳ２７〜ステップＳ３１で初めて異物ＦＭの摘出ルートが設定された場合には、摘出ルートの変更がなされておらず、一定の時間も経過していないため、摘出ルートの変更がない状態で一定の時間が経過していないとステップＳ３２で判定され、ステップＳ３３に進む。なお、一定の時間は、３秒〜５秒の範囲で設定されることが好ましい。
【００６９】  ステップＳ３３において、プローブ操作案内部１３は、超音波プローブ１８を、異物ＦＭの長軸に沿った複数の断層画像により前記異物が描出されるように、異物ＦＭの長軸像の奥行き方向に移動させる旨をユーザに案内する。これにより、ユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を移動させ、画像取得部８により、異物ＦＭの長軸に沿った複数の断層画像が取得される。
【００７０】  ステップＳ３４において、描出対象検出部９は、画像取得部８により取得された超音波画像に対して画像解析を行って、異物ＦＭの長軸に沿った断層画像に含まれる異物ＦＭを検出する。このようにして、ステップＳ３４の処理が完了すると、ステップＳ２７に戻る。
【００７１】  ステップＳ２７において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ３２における案内に従ってユーザにより超音波プローブ１８が移動された状態で、画像取得部８により新たに取得された超音波画像Ｕに基づいて、図１４に示すように、異物ＦＭの長軸Ａ４に沿って延びる延長領域ＥＲ４を摘出ルートとして設定する。ここで、異物ＦＭの長軸Ａ４は、図４に示すフローチャートにおけるステップＳ８で検出された異物ＦＭの長軸Ａ２と同一である。また、図１４に示す例では、延長領域ＥＲ４は、異物ＦＭの幅に対応する幅Ｗ３を有している。
【００７２】  続くステップＳ２８において、描出対象検出部９は、超音波画像Ｕに対して画像解析を行って、超音波画像Ｕに含まれる周辺組織を検出する。ここで、ステップＳ３２における案内に従ってユーザが超音波プローブ１８を移動させることにより、異物ＦＭの長軸像に対して奥行き方向に存在する複数の周辺組織が超音波画像Ｕに含まれることがある。図１４に示す例では、２つの周辺組織Ｓ２、Ｓ３が超音波画像Ｕに含まれており、これらの周辺組織Ｓ２、Ｓ３は、描出対象検出部９により検出される。
【００７３】  ステップＳ２９において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ２８で周辺組織が検出されたか否かを判定する。ステップＳ２９において周辺組織Ｓ２、Ｓ３が検出されたと判定された場合には、ステップＳ３０に進む。  ステップＳ３０において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ２７で設定された異物ＦＭの摘出ルートがステップＳ２８で検出された周辺組織Ｓ２、Ｓ３と互いに接触しているか否かを判定する。図１４に示すように、例えば、摘出ルートとして設定された延長領域ＥＲ４と周辺組織Ｓ２とが互いに接触しており、ステップＳ３０において摘出ルートと周辺組織Ｓ２とが互いに接触していると判定された場合には、ステップＳ３１に進む。
【００７４】  ステップＳ３１において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ２７で設定された摘出ルートを、周辺組織Ｓ２，Ｓ３と接触しないように修正する。この際に、異物摘出ルート設定部１１は、図１５に示すように、異物ＦＭの先端部Ｔを通り延長領域ＥＲ４を傾斜させた傾斜領域ＥＲ５を、異物ＦＭの摘出ルートとして設定する。傾斜領域ＥＲ５は、異物ＦＭの長軸Ａ４に対して被検体の体表側に傾斜する中心軸Ａ５を有し、延長領域ＥＲ４の幅Ｗ３と同一の幅Ｗ４を有している。ここで、異物摘出ルート設定部１１は、例えば、傾斜領域ＥＲ５と周辺領域Ｓ２、Ｓ３とが互いに離れ、且つ、傾斜領域ＥＲ５と最も近い周辺組織Ｓ２との距離が定められた距離Ｄだけ離れるように、摘出ルートを設定することができる。このようにして摘出ルートが修正されると、ステップＳ３２に進む。
【００７５】  ここで、ステップＳ２９において、周辺組織Ｓ２、Ｓ３が検出されていないと判定された場合には、ステップＳ２７で設定された延長領域がそのまま摘出ルートとして決定され、ステップＳ３２に進む。  また、ステップＳ３０において、図１６に示すように、ステップＳ２７で摘出ルートとして設定された延長領域ＥＲ６と周辺組織Ｓ２、Ｓ３とが互いに接触していないと判定された場合にも、延長領域ＥＲ６がそのまま摘出ルートとして決定され、ステップＳ３２に進む。
【００７６】  続くステップＳ３２において、異物摘出ルート設定部１１は、摘出ルートの変更がない状態で一定の時間が経過したか否かを判定する。このように、ステップＳ３２において、摘出ルートの変更がない状態で一定の時間が経過したと判定されるまで、ステップＳ２７〜ステップＳ３４の処理が繰り返される。ステップＳ３２において、摘出ルートの変更がない状態で一定の時間が経過したと判定された場合には、ステップＳ３５に進む。  ステップＳ３５において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ２７において最後に設定された摘出ルートを、異物ＦＭの摘出に実際に用いる摘出ルートとして決定する。これにより、ステップＳ１１の処理が完了する。
【００７７】  このように、短軸に沿った異物ＦＭの長さが閾値より大きい場合には、異物ＦＭの長軸像の奥行き方向に存在する周辺組織をも避けるように摘出ルートが設定されるため、異物ＦＭが摘出される際に、周辺組織を傷付けることなく、容易に異物ＦＭを摘出することができる。
【００７８】  続くステップＳ１２において、異物摘出ルート案内部１２は、ステップＳ１１で設定された摘出ルートをユーザに案内する。ステップＳ１１における案内が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。
【００７９】  以上から、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、異物摘出ルート設定部１１により、異物ＦＭの周辺に位置する周辺組織を避けるように、自動的に異物ＦＭの摘出ルートが設定され、異物摘出ルート案内部１２により、ユーザに摘出ルートが案内されるため、ユーザは、熟練度に関わらず異物ＦＭの摘出を容易に行うことができる。
【００８０】  なお、実施の形態１において、プローブ操作案内部１３は、テキストおよび画像等を表示部７に表示することにより、超音波プローブ１８の操作をユーザに案内しているが、ユーザへの案内方法は、これに限定されない。例えば、図示しない音声発生部を超音波診断装置１に設け、プローブ操作案内部１３は、音声発生部を介して音声により、ユーザへの案内を行うこともできる。
【００８１】  また、実施の形態１では、短軸に沿った異物ＦＭの長さが閾値以下の場合に、異物ＦＭ長軸像のみを用いて異物ＦＭの摘出ルートが設定され、短軸に沿った異物ＦＭの長さが閾値よりも大きい場合に、複数フレームの超音波画像を用いて異物ＦＭの摘出ルートが設定されているが、この閾値は、例えば入力部１６を介してユーザにより設定されることもできる。例えば、異物ＦＭの摘出に用いられる処置具の幅の１．５倍以上２倍以下の範囲で、閾値が設定されることができる。
【００８２】  また、異物摘出ルート案内部１２は、描出対象検出部９により検出された処置具の位置が、摘出ルートから外れた場合、すなわち、摘出ルートの外側に位置している場合に、処置具が摘出ルートから外れている旨をユーザに案内することができる。この際に、異物摘出ルート案内部１２は、例えば、処置具が摘出ルートから外れている旨を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示することにより、ユーザへの案内を行うことができる。また、超音波診断装置１に図示しない音声発生部を設け、異物摘出ルート案内部１２は、音声発生部を介して音声により、ユーザへの案内を行うこともできる。
【００８３】実施の形態２  実施の形態１において、プロセッサ１９の３次元構造取得部１０は、異物ＦＭの３次元的な構造として異物ＦＭの長軸に沿った長さＬ１と短軸に沿った長さＬ２を計測しているが、異物ＦＭの３次元的な構造として異物ＦＭの３Ｄモデル（3 dimensional model：３次元モデル）を構築することもできる。  そこで、図１７に示すフローチャートを用いて、実施の形態２における超音波診断装置１の動作を説明する。図１７のフローチャートは、ステップＳ４１〜ステップＳ５２により構成されているが、ステップＳ４１、ステップＳ４２、ステップＳ４７、ステップＳ５０〜ステップＳ５２は、図４のフローチャートにおけるステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ７、ステップＳ１０〜ステップＳ１２と、それぞれ同一である。
【００８４】  まず、ステップＳ４１において、プローブ操作案内部１３は、異物ＦＭを表示部７に描出する旨をユーザに案内する。これにより、ユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を移動させる。また、この際に、画像取得部８は、順次、連続的に超音波画像Ｕを取得する。  次に、ステップＳ４２において、描出対象検出部９は、画像取得部８により取得された超音波画像Ｕに対して画像解析を行い、描出対象として異物ＦＭを検出する処理を行う。この際に、描出対象検出部９は、異物ＦＭが検出されるまで、画像取得部８により順次取得される超音波画像Ｕ毎に異物ＦＭを検出する処理を行う。ステップＳ２において異物ＦＭが検出されると、ステップＳ４３に進む。
【００８５】  ステップＳ４３において、プローブ操作案内部１３は、複数の断層画像により異物ＦＭを描出する旨をユーザに案内する。この際に、例えば、プローブ操作案内部１３は、複数の断層画像により異物ＦＭを描出する旨を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示させることにより、ユーザへの案内を行うことができる。これにより、ユーザは、プローブ操作案内部１３の案内に従って超音波プローブ１８を移動させる。また、この際に、画像取得部８は、順次、連続的に超音波画像Ｕを取得する。
【００８６】  ステップＳ４４において、描出対象検出部９は、ステップＳ４２と同様にして、画像取得部８により順次取得された複数フレームの超音波画像Ｕに対して、それぞれ異物ＦＭを検出する。  ステップＳ４５において、３次元構造取得部１０は、画像取得部８により取得された、複数の断層画像を表す複数フレームの超音波画像Ｕに対してステップＳ４４で検出された異物ＦＭの画像を合成することにより、異物ＦＭの３Ｄモデルを構築する。
【００８７】  ステップＳ４６において、３次元構造取得部１０は、３Ｄモデルの更新がない状態で一定の時間が経過したか否かを判定する。ここで、３Ｄモデルの更新とは、複数フレームの超音波画像Ｕに対してステップＳ４４およびステップＳ４５の処理がなされることにより、既に構築された３Ｄモデルが、より高精度の３Ｄモデルに更新されることをいう。ステップＳ４５で初めて異物ＦＭの３Ｄモデルが構築された場合には、３Ｄモデルの更新がなされておらず、一定の時間も経過していないため、３Ｄモデルの更新がない状態で一定の時間が経過していないとステップＳ４６で判定されて、ステップＳ４４に戻る。ここで、一定の時間は、３秒〜５秒の範囲で設定されることが好ましい。
【００８８】  ステップＳ４４において、描出対象検出部９により、新たに異物ＦＭが検出され、ステップＳ４５において、３次元構造取得部１０により、ステップＳ４４で検出された異物ＦＭの画像に基づいて、３Ｄモデルの構築処理が行われる。このようにしてステップＳ４４〜ステップＳ４６の処理が繰り返されることにより、３Ｄモデルの精度が向上して３Ｄモデルの更新がなされなくなり、さらに一定の時間が経過した場合に、３Ｄモデルの更新がない状態で一定の時間が経過したとステップＳ４６で判定され、ステップＳ４７に進む。  ステップＳ４７において、プローブ操作案内部１３は、異物ＦＭの長軸像を表示部７に描出する旨をユーザに案内する。これによりユーザは、プローブ操作案内部１３による案内に従って超音波プローブ１８を移動させる。
【００８９】  ステップＳ４８において、３次元構造取得部１０は、画像取得部８により順次取得された複数フレームの超音波画像Ｕに対してそれぞれ画像解析を行い、超音波画像Ｕに含まれている異物ＦＭの長軸を検出する処理を行う。この際に、３次元構造取得部１０は、例えば図５に示すように、まず、超音波画像Ｕ内における異物ＦＭの慣性主軸Ａ１を検出し、検出された慣性主軸Ａ１に沿った異物ＦＭの長さＬ１を計測する。この際に、３次元構造取得部１０は、画像取得部８により順次取得される超音波画像Ｕに対して、それぞれ、慣性主軸Ａ１の検出と、長さＬ１の計測を行う。さらに、３次元構造取得部１０は、例えば、計測された長さＬ１が、ステップＳ４５で構築された３Ｄモデルの長軸に沿った長さに一定の係数を乗じた値よりも大きくなった場合に、そのときの慣性主軸Ａ１を異物ＦＭの長軸に決定し、この慣性主軸Ａ１を含む超音波画像Ｕを異物ＦＭの長軸像に決定する。ここで、３Ｄモデルの長軸に沿った長さに乗じる係数は、０．９〜１．０の範囲で設定されることが好ましく、例えば、０．９に設定される。
【００９０】  続くステップＳ４９において、異物摘出ルート設定部１１は、３Ｄモデルの短軸に沿った長さが定められた閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ４９で３Ｄモデルの短軸に沿った長さが閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ５０に進む。  ステップＳ５０において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ４８で異物ＦＭの長軸像に決定された１フレームの超音波画像Ｕを用いて異物ＦＭの摘出ルートを設定する。より具体的には、異物摘出ルート設定部１１は、図７のフローチャートにおけるステップＳ１３〜ステップＳ１８に従って、異物ＦＭの摘出ルートを設定する。
【００９１】  ステップＳ５０で異物ＦＭの摘出ルートが設定されると、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において、異物摘出ルート案内部１２は、ステップＳ５０で設定された異物ＦＭの摘出ルートをユーザに案内する。より具体的には、異物摘出ルート案内部１２は、図１２のフローチャートにおけるステップＳ１９〜ステップＳ２５に従って、ユーザに摘出ルートを案内する。このようにしてステップＳ５２の処理がなされると、超音波診断装置１の動作が終了する。
【００９２】  また、ステップＳ４９で３Ｄモデルの短軸に沿った長さが閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ５１に進む。  ステップＳ５１において、異物摘出ルート設定部１１は、ステップＳ４８で検出された異物ＦＭの長軸に平行な断層面を表す複数フレームの超音波画像を用いて異物の摘出ルートを設定する。より具体的には、異物摘出ルート設定部１１は、図１３のフローチャートにおけるステップＳ２６〜ステップＳ３５に従って、異物ＦＭの摘出ルートを設定する。
【００９３】  ステップＳ５１で異物ＦＭの摘出ルートが設定されると、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において、異物摘出ルート案内部１２は、ステップＳ５１で設定された異物ＦＭの摘出ルートをユーザに案内する。このようにしてステップＳ５２の処理がなされると、超音波診断装置１の動作が終了する。
【００９４】  以上のように、実施の形態２によれば、３次元構造取得部１０により、異物ＦＭの３次元的な構造として異物ＦＭの３Ｄモデルが構築される場合でも、実施の形態１と同様にして、異物摘出ルート設定部１１により、異物ＦＭの周辺に位置する周辺組織を避けるように、自動的に異物ＦＭの摘出ルートが設定され、異物摘出ルート案内部１２により、ユーザに摘出ルートが案内されるため、ユーザは、熟練度に関わらず異物ＦＭの摘出を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００９５】１  超音波診断装置、２  振動子アレイ、３  送信部、４  受信部、５  画像取得部、６  表示制御部、７  表示部７  画像取得部、９  描出対象検出部、１０  ３次元構造取得部、１１  異物摘出ルート設定部、１２  異物摘出ルート案内部、１３  プローブ操作案内部、１４  強調部、１５  装置制御部、１６  入力部、１７  格納部、１８  超音波プローブ、１９  プロセッサ、２０  増幅部、２１  ＡＤ変換部、２２  信号処理部、２３  ＤＳＣ、２４  画像処理部、Ａ１  慣性主軸、Ａ２，Ａ４  長軸、Ａ３，Ａ５  中心軸、Ｄ  距離、ＥＲ１，ＥＲ３，ＥＲ４，ＥＲ６  延長領域、ＥＲ２，ＥＲ５  傾斜領域、ＦＭ  異物、Ｌ１，Ｌ２  長さ、Ｐ１，Ｐ２  計測値パネル、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  周辺組織、Ｔ  先端部、Ｕ  超音波画像、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４  幅。
【図１】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月26日(2021.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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前記超音波画像を表示する表示部と、
前記画像取得部により取得された前記超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、前記異物の周辺に位置する血管または神経からなる前記被検体の周辺組織とを検出する描出対象検出部と、
前記描出対象検出部により検出された前記異物と、前記周辺組織とに基づいて、前記周辺組織を避けるように前記異物の摘出ルートを自動的に設定する異物摘出ルート設定部と、
前記異物摘出ルート設定部により設定された前記摘出ルートをユーザに案内する異物摘出ルート案内部と
を備える超音波診断装置。
【請求項２】
前記異物摘出ルート案内部は、前記異物摘出ルート設定部により設定された前記摘出ルートを前記表示部に表示された前記超音波画像に重畳して表示させて、前記摘出ルートを前記ユーザに案内する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記異物が複数の断層画像により前記表示部に描出されるように前記超音波プローブの操作をユーザに案内するプローブ操作案内部と、
前記異物の前記複数の断層画像を表す複数フレームの超音波画像に基づいて、前記異物の３次元的な構造を取得する３次元構造取得部とを備え、
前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の位置と、前記異物の３次元的な構造と、前記周辺組織の位置とに基づいて、前記摘出ルートを設定する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記プローブ操作案内部は、前記異物が、前記異物の長軸に沿った第１の断層画像と、前記異物の短軸に沿った第２の断層画像により前記表示部に描出されるように、前記超音波プローブの操作を前記ユーザに案内し、
前記３次元構造取得部は、前記第１の断層画像を表す超音波画像と、前記第２の断層画像を表す超音波画像から、前記異物の３次元的な構造として前記異物の短軸に沿った長さを取得し、
前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の位置と、前記異物の短軸に沿った長さと、前記周辺組織の位置とに基づいて、前記摘出ルートを設定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記３次元構造取得部により取得された前記異物の前記短軸に沿った長さが定められた閾値以下の場合に、
前記異物摘出ルート設定部は、前記第１の断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記異物摘出ルート設定部は、前記第１の断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記３次元構造取得部により取得された前記異物の前記短軸に沿った長さが定められた閾値よりも大きい場合に、
前記プローブ操作案内部は、前記異物が、前記異物の長軸に沿った複数の断層画像により前記表示部に描出されるように、前記超音波プローブの操作を前記ユーザに案内し、
前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記３次元構造取得部は、前記複数の断層画像を表す複数の超音波画像に対して前記描出対象検出部により検出された前記異物の画像を合成することにより、前記異物の３次元モデルを取得し、
前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の位置と、前記３次元モデルの短軸に沿った長さと、前記周辺組織の位置とに基づいて、前記摘出ルートを設定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記３次元構造取得部により取得された前記３次元モデルの前記短軸に沿った長さが定めれた閾値以下の場合に、
前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の長軸に沿った断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記異物摘出ルート設定部は、前記異物の前記長軸に沿った断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記３次元構造取得部により取得された前記３次元モデルの前記短軸に沿った長さが定められた閾値よりも大きい場合に、
前記プローブ操作案内部は、前記異物が、前記異物の長軸に沿った複数の断層画像により前記表示部に描出されるように、前記超音波プローブの操作を前記ユーザに案内し、
前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物が前記周辺組織を避けるように前記摘出ルートを設定する請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記異物摘出ルート設定部は、前記複数の断層画像において、前記異物を長軸方向に沿って延長した延長領域が前記周辺組織と離れている場合に、前記延長領域を前記摘出ルートとして設定し、前記延長領域が前記周辺組織と接触する場合に、前記異物の先端部を通り且つ前記周辺組織を避けるように前記延長領域を傾斜させた傾斜領域を前記摘出ルートとして設定する請求項１２に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記描出対象検出部は、前記異物を摘出するための処置具を検出し、
前記異物摘出ルート案内部は、前記描出対象検出部により検出された前記処置具が、前記摘出ルートから外れた場合に、前記処置具の位置を修正するようにユーザに案内する請求項２〜１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記描出対象検出部により検出された前記異物および前記処置具の少なくとも一方を強調して前記表示部に表示させる強調部を備える請求項１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を取得し、
取得された前記超音波画像に対して画像解析を行って、被検体の皮下に入り込んだ異物と、前記異物の周辺に位置する血管または神経からなる前記被検体の周辺組織とを検出し、
検出された前記異物と、前記周辺組織とに基づいて、前記周辺組織を避けるように前記異物の摘出ルートを自動的に設定し、
設定された前記摘出ルートをユーザに案内する超音波診断装置の制御方法。
【国際調査報告】
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