(57)【要約】  超音波観測装置は、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置であって、時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出し、前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出し、各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出し、前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されているプロセッサを備える。これにより、ユーザが観察に有用な画像を選択する精度が高い超音波観測装置を提供する。
2020189774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出し、
前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出し、
各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出し、
前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されているプロセッサを備えることを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記コントラストは、各領域を含む所定の範囲内の前記相関値の最大値と最小値との比であることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記コントラストの分布に基づいて、多重反射領域を検知し、前記多重反射領域の大きさに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、超音波画像内に表示される前記超音波振動子である振動子領域を中心として、前記コントラストが閾値より大きい領域を連続させて形成される領域を前記多重反射領域として検知するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記相関値に基づいて、時系列に沿って前後する超音波画像間において被写体が動いた量である動き量を算出するように構成されているとともに、前記コントラストと前記コントラストの分布と前記動き量とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記コントラストの分布に基づいて、各超音波画像内における所定の領域の前記コントラストが大きい超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、時系列に沿って前後する前記超音波画像間において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎に相関値を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、プロセッサにより、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出する相関値算出ステップと、
前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、
各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出する分布算出ステップと、
前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択する画像選択ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１０】
超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出する相関値算出ステップと、
前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、
各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出する分布算出ステップと、
前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択する画像選択ステップと、
を超音波観測装置のプロセッサに実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、被検体内に挿入する挿入部の先端に配置された超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて被検体断面の走査像である超音波画像を生成する超音波観測装置が用いられている。この超音波観測装置では、表示装置が被検体画像をライブ表示している最中にユーザが所望のタイミングの画像を指定して表示させるフリーズ機能を有するものが知られている。さらに、常に一定期間の被検体画像を一時記憶しておき、ユーザがフリーズスイッチを押した時点で一時記憶されている画像から相対的に動きによるブレが少ない画像をフリーズ画像として選択するプリフリーズ機能を有するものも知られている。【０００３】
プリフリーズ機能により動きが少ない画像を選択する技術として、超音波画像内の動きの情報に基づいてフリーズ画像を選択する超音波観測装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３１１００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、特許文献１の技術では、被検体内に存在する超音波強反射体（超音波振動子の外装や空気等）を原因とする多重反射の影響が表れた画像が、動きが少ない画像と判定され、医師等のユーザが観察に有用な画像が選択されない場合があった。また、特許文献１の技術では、穿刺針を含む画像等のユーザが観察に有用な画像を選択できなかった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザが観察に有用な画像を選択する精度が高い超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラム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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置であって、時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出し、前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出し、各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出し、前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されているプロセッサを備えることを特徴とする。【０００８】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記コントラストは、各領域を含む所定の範囲内の前記相関値の最大値と最小値との比であることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記プロセッサは、前記コントラストの分布に基づいて、多重反射領域を検知し、前記多重反射領域の大きさに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする。【００１０】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記プロセッサは、超音波画像内に表示される前記超音波振動子である振動子領域を中心として、前記コントラストが閾値より大きい領域を連続させて形成される領域を前記多重反射領域として検知するように構成されていることを特徴とする。【００１１】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記プロセッサは、前記相関値に基づいて、時系列に沿って前後する超音波画像間において被写体が動いた量である動き量を算出するように構成されているとともに、前記コントラストと前記コントラストの分布と前記動き量とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする。【００１２】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記プロセッサは、前記コントラストの分布に基づいて、各超音波画像内における所定の領域の前記コントラストが大きい超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする。【００１３】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記プロセッサは、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする。【００１４】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記プロセッサは、時系列に沿って前後する前記超音波画像間において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎に相関値を算出するように構成されていることを特徴とする。【００１５】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置の作動方法は、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、プロセッサにより、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出する相関値算出ステップと、前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出する分布算出ステップと、前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択する画像選択ステップと、を含むことを特徴とする。【００１６】
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置の作動プログラムは、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出する相関値算出ステップと、前記複数の領域において算出された前記相関値の比であるコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、各超音波画像内における前記コントラストの分布を算出する分布算出ステップと、前記コントラストと前記コントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択する画像選択ステップと、を超音波観測装置のプロセッサに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ユーザが観察に有用な画像を選択する精度が高い超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備える超音波診断システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、相関値を算出するために画像に設定される測定領域（ブロック）を示す図である。
【図３】図３は、相関値を算出する様子を表す図である。
【図４】図４は、超音波観測装置が超音波画像を選択する処理の概要を表すフローチャートである。
【図５】図５は、超音波画像内に設定されたブロックの一例を表す図である。
【図６】図６は、図５に示すブロックＢｍｎにおける最小相関値の算出位置を中心とした相関値の分布を表す図である。
【図７】図７は、図５に示すブロックＢｘｙにおける最小相関値の算出位置を中心とした相関値の分布を表す図である。
【図８】図８は、図２に示す超音波画像における多重反射領域を表す図である。
【図９】図９は、穿刺針が含まれる超音波画像を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明に係る超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラムの実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラム一般に適用することができる。
【００２０】
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備える超音波診断システムの構成を示すブロック図である。図１に示す超音波診断システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。
【００２２】
超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、被検体内に挿入される挿入部の先端に配置されている。超音波振動子２１は、超音波振動子２１の走査面が内視鏡の挿入部の挿入方向に沿って配置されているラジアル型であるが、コンベックス型、又はリニア型であってもよい。また、超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
【００２３】
超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系及び撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、又は呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。
【００２４】
超音波観測装置３は、超音波振動子２１が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する。超音波観測装置３は、送受信部３１と、制御部（プロセッサ）３２と、フレームメモリ３３と、入力部３４と、記憶部３５と、を備える。
【００２５】
送受信部３１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形及び送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信する。
【００２６】
送受信部３１が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子２１におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。
【００２７】
送受信部３１は、制御部３２が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２に対して送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３２へ送信する機能も有する。
【００２８】
制御部（プロセッサ）３２は、超音波診断システム１全体を制御する。制御部ｗ３２は、演算及び制御機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や各種演算回路等を用いて実現される。制御部３２は、記憶部３５が記憶、格納する情報を記憶部３５から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。
【００２９】
制御部（プロセッサ）３２は、加算整相部３２ａと、信号処理部３２ｂと、スキャンコンバーター３２ｃと、画像処理部３２ｄと、ブロック設定部３２ｅと、相関値算出部３２ｆと、動き量算出部３２ｇと、コントラスト算出部３２ｈと、分布算出部３２ｉと、多重反射検知部３２ｊと、画像選択部３２ｋと、を有する。ただし、制御部３２と、加算整相部３２ａ〜画像選択部３２ｋとのいずれかを別のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。
【００３０】
加算整相部３２ａは、送受信部３１からエコー信号を受信してデジタルの高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成、出力する。加算整相部３２ａは、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）補正を行い、増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、信号処理部３２ｂへ出力する。なお、超音波内視鏡２が複数の素子をアレイ状に設けた超音波振動子２１を電子的に走査させる構成を有する場合、加算整相部３２ａは、複数の素子に対応したビーム合成用の多チャンネル回路を有する。
【００３１】
信号処理部３２ｂは、送受信部３１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。信号処理部３２ｂは、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖｃで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部３２ｂは、生成したＢモード用受信データを、画像処理部３２ｄへ出力する。
【００３２】
スキャンコンバーター３２ｃは、信号処理部３２ｂから受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成する。具体的には、スキャンコンバーター３２ｃは、Ｂモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。
【００３３】
画像処理部３２ｄは、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像である超音波画像を含むＢモード画像データ（以下、単に画像データともいう）を生成する。画像処理部３２ｄは、スキャンコンバーター３２ｃからフレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
【００３４】
画像処理部３２ｄは、信号処理部３２ｂからのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。
【００３５】
図２は、相関値を算出するために画像に設定される測定領域（ブロック）を示す図である。図２に示すように、ブロック設定部３２ｅは、最新の超音波画像である超音波画像ＩＭｎ上にＢ１１〜Ｂｐｑまでの縦ｐ×横ｑ（ｐ，ｑは２以上の自然数）のブロックを格子状に設定する。図２の略中央には、超音波画像内に表示される超音波振動子２１である振動子領域Ｔが含まれている。なお、ここでは振動子領域Ｔが超音波画像の中央に位置するラジアル型の超音波振動子２１を用いる例を説明するが、超音波振動子２１は、コンベックス型やリニア型であってもよい。
【００３６】
相関値算出部３２ｆは、時系列に沿って前後する（以下、本実施の形態では、例として時系列に沿って隣接する）各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎にブロックマッチング法を用いて相関値を算出する。具体的には、相関値算出部３２ｆは、例えば、ブロックマッチング法を用いて、相関値の一種である画素値の差分絶対値和（ＳＡＤ：Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）値を算出する。
【００３７】
図３は、相関値を算出する様子を表す図である。図３は、図２のブロックＢｍｎの動き量を算出する様子を表す図である。図３に示すように、相関値算出部３２ｆは、超音波画像ＩＭｎに設定されたブロックＢｍｎと同位置であって、１つ前の超音波画像ＩＭｎ−１に設定されたブロックＢｍｎの外周に設定されたサーチ領域ＳＡに含まれるブロックＢｍｎ’を図３に示す矢印に沿って順次相関値の算出位置として複数の位置を設定し、設定したブロックＢｍｎ’とブロックＢｍｎとの類似度を示す相関値ＳＡＤを順次算出する。なお、ここではブロックマッチング法における相関値としてＳＡＤを利用したが、その他の相関値（例えばＳＳＤ：Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を用いてもよい。
【００３８】
動き量算出部３２ｇは、相関値ＳＡＤに基づいて、時系列に沿って前後（隣接）する超音波画像間において被写体が動いた量である動き量を算出する。具体的には、動き量算出部３２ｇは、フレームメモリ３３が記憶する複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像ＩＭｎに写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る被写体に対して動いた量である動き量を算出する。動き量算出部３２ｇは、相関値算出部３２ｆがサーチ領域ＳＡに含まれる全ての算出位置におけるブロックの相関値ＳＡＤを算出すると、ブロックＢｍｎの中心から最も相関値ＳＡＤが小さいブロック中心までのベクトルを動き量として算出する。そして、動き量算出部３２ｇは、各ブロックの動き量の算出を繰り返し、超音波画像ＩＭｎ内の全てのブロックの動き量を算出する。最後に、動き量算出部３２ｇは、複数のブロックの動き量の統計値（平均値、最頻値等）から、画像全体の動きを示すフレーム動き量を算出する。
【００３９】
コントラスト算出部３２ｈは、各ブロックＢｍｎごとに相関値ＳＡＤに関するコントラストを算出する。コントラストは、ここでは、上述したサーチ領域ＳＡの所定の範囲内の相関値ＳＡＤの最大値と最小値との比とする（ただし、コントラストについては他の定義もあり、それらを用いても良い）。具体的には、コントラスト算出部３２ｈは、サーチ領域ＳＡにおいて相関値ＳＡＤが最も小さい算出位置を中心とした所定の範囲内（例えば上下左右各５つ離れた算出位置までを含む範囲内）の相関値ＳＡＤの最大値と最小値との比をコントラストとして算出する。なお、コントラスト算出部３２ｈは、超音波画像のレンジに応じて、コントラストを算出する所定の範囲の大きさを変更してもよい。例えば、コントラスト算出部３２ｈは、超音波画像のレンジが大きい（広い範囲を撮像した）場合に、所定の範囲を狭く設定する。レンジが大きい場合には、後述する多重反射のパターンが細かくなるためである。
【００４０】
分布算出部３２ｉは、各超音波画像内におけるコントラストの分布を算出する。具体的には、分布算出部３２ｉは、コントラスト算出部３２ｈが算出した各ブロックのコントラスト値と超音波画像ＩＭｎにおける位置とを関連づける。
【００４１】
多重反射検知部３２ｊは、分布算出部３２ｉが算出したコントラストの分布に基づいて、多重反射領域を検知する。多重反射領域とは、超音波振動子２１の外装等の強反射体の影響により、超音波画像において、図２の振動子領域Ｔの外周に見られるような輝度の高低のパターンが表れる領域である。多重反射検知部３２ｊは、振動子領域Ｔを中心として、コントラストが閾値より大きい領域を連続させて形成される領域を多重反射領域として検知する。閾値は、例えば超音波画像のコントラストの平均値であるが、中央値や最頻値等の統計値であってもよく、予め設定された値やユーザが設定した値であってもよい。
【００４２】
画像選択部３２ｋは、コントラストとコントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択する。具体的には、画像選択部３２ｋは、多重反射検知部３２ｊが検知した多重反射領域の大きさに基づいて、超音波画像を選択する。また、画像選択部３２ｋは、コントラストとコントラストの分布と動き量とに基づいて、超音波画像を選択してもよい。画像選択部３２ｋは、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、コントラストとコントラストの分布とに基づいて、超音波画像を選択する。
【００４３】
フレームメモリ３３は、例えばリングバッファを用いて実現され、画像処理部３２ｄにより生成された一定量（所定フレーム数Ｎ）の超音波画像を時系列に沿って記憶する。容量が不足すると（所定のフレーム数のＢモード画像データを記憶すると）、最も古いＢモード画像データを最新のＢモード画像データで上書きすることで、最新の超音波画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。フレームメモリ３３は、図１に示すように、最新の超音波画像であるｎ番目のフレーム（ｎは２以上の自然数）の超音波画像ＩＭｎから所定のフレーム数遡った複数の超音波画像（ＩＭｎ−１，ＩＭｎ−２，ＩＭｎ−３，・・・）を記憶する。さらに、フレームメモリ３３は、相関値算出部３２ｆが算出した相関値と、動き量算出部３２ｇが算出した動き量と、コントラスト算出部３２ｈが算出したコントラストと、分布算出部３２ｉが算出したコントラストの分布とを超音波画像に関連づけて記憶する。
【００４４】
入力部３４は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける。入力部３４は、プリフリーズ機能によりフリーズ画像を表示装置４に表示させる指示入力であるフリーズ指示信号の入力を受け付ける。
【００４５】
記憶部３５は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
【００４６】
以上の構成を有する記憶部３５は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現される。
【００４７】
次に、超音波診断システム１が超音波画像を選択する処理を説明する。図４は、超音波観測装置が超音波画像を選択する処理の概要を表すフローチャートである。図４に示すように、超音波内視鏡２が出力して送受信部３１が受信したエコー信号に、加算整相部３２ａ、信号処理部３２ｂ、スキャンコンバーター３２ｃ、及び画像処理部３２ｄが所定の信号処理を施し、超音波画像ＩＭｎを生成する（ステップＳ１）。
【００４８】
続いて、ブロック設定部３２ｅは、超音波画像ＩＭｎに格子状のブロックを設定する（ステップＳ２）。
【００４９】
そして、相関値算出部３２ｆは、超音波画像ＩＭｎに設定された各ブロックの相関値ＳＡＤを算出する（ステップＳ３）。
【００５０】
さらに、動き量算出部３２ｇは、相関値ＳＡＤに基づいて隣接する超音波画像間の動き量を算出する（ステップＳ４）。
【００５１】
また、コントラスト算出部３２ｈは、相関値ＳＡＤに関するコントラストを算出する（ステップＳ５）。図５は、超音波画像内に設定されたブロックの一例を表す図である。図５に示す超音波画像ＩＭｎ内に設定されたブロックＢｍｎとブロックＢｘｙとにおけるコントラストについて説明する。
【００５２】
ブロックＢｍｎは、輝度の高い白い部分と輝度の低い黒い部分とが振動子領域Ｔを中心に周期的に連続する多重反射の影響を強く受けた領域である。図６は、図５に示すブロックＢｍｎにおける最小相関値の算出位置を中心とした相関値の分布を表す図である。図６に示す相関値ＳＡＤは、各領域が類似しているほど小さい値になる。ブロックＢｍｎでは、多重反射の影響により最小相関値の算出位置から離れると相関値が急激に大きくなる。その結果、ブロックＢｍｎでは、コントラスト＝最大値Ａ１／最小値Ａ２が大きい。
【００５３】
一方、ブロックＢｘｙは、多重反射の影響を受けていない領域である。図７は、図５に示すブロックＢｘｙにおける最小相関値の算出位置を中心とした相関値の分布を表す図である。図７に示すように、ブロックＢｘｙでは、最小相関値の算出位置から離れると相関値が徐々に大きくなる。その結果、ブロックＢｘｙでは、コントラスト＝最大値Ａ３／最小値Ａ４が小さい。
【００５４】
その後、分布算出部３２ｉは、超音波画像ＩＭｎ内におけるコントラストの分布を算出する（ステップＳ６）。
【００５５】
そして、多重反射検知部３２ｊは、分布算出部３２ｉが算出したコントラストの分布に基づいて、多重反射領域を検知する（ステップＳ７）。図８は、図２に示す超音波画像における多重反射領域を表す図である。図８に示すように、多重反射検知部３２ｊは、振動子領域Ｔを中心として、コントラストが閾値より大きい領域を連続させて形成される領域Ｂ１を多重反射領域として検知する。具体的には、多重反射検知部３２ｊは、振動子領域Ｔを中心として、コントラストが閾値より大きい領域を上下左右の４方向に連続させて形成される領域Ｂ１を多重反射領域として検知する。一方、多重反射検知部３２ｊは、コントラストが閾値より大きくても、振動子領域Ｔから連続していない領域Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３は多重反射領域としては検知しない。なお、多重反射検知部３２ｊは、振動子領域Ｔを中心として、コントラストが閾値より大きい上下左右斜めの８方向に連続させて形成される領域として、領域Ｂ１及び領域Ｂ２３を多重反射領域として検知してもよい。
【００５６】
制御部３２は、フリーズ指示信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ８）。具体的には、制御部３２は、入力装置から入力部３４にフリーズを指示する所定の指示入力があったか否かを判定する。
【００５７】
制御部３２が、フリーズ指示信号が入力されていないと判定した場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、処理が継続される。
【００５８】
一方、制御部３２が、フリーズ指示信号が入力されたと判定した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、画像選択部３２ｋは、フリーズ画像として表示装置４に表示させる超音波画像を選択する（ステップＳ９）。具体的には、画像選択部３２ｋは、多重反射検知部３２ｊが算出した多重反射領域が小さく、かつ動き量算出部３２ｇが算出した動き量が小さい超音波画像をフリーズ画像として選択する。
【００５９】
そして、表示装置４は、超音波観測装置３からの入力に基づいて、フリーズ画像を表示する（ステップＳ１０）。
【００６０】
以上説明したように、超音波観測装置３によれば、画像選択部３２ｋが多重反射領域の小さい超音波画像を選択するため、多重反射の影響を大きく受けている超音波画像がフリーズ画像に選択されることが防止されている。従って、超音波観測装置３は、ユーザが観察に有用な画像を選択する精度が高い超音波観測装置である。
【００６１】
また、画像選択部３２ｋは、動き量が小さい画像を選択するため、被検体を撮像した際の動きが大きい画像がフリーズ画像として選択されることが防止されている。
【００６２】
なお、時系列に沿って前後するとは、複数の超音波画像において、２つの超音波画像に設定される時系列的な表示順序がそれぞれすぐ近くの順番（例えば隣接する順番）になっていることであり、時系列に沿って隣接するとは、例えば超音波画像ＩＭｎとＩＭｎ−１のように時系列的に直接隣り合うことに限定されるものではなく、例えば超音波画像ＩＭｎとＩＭｎ−２との関係のように、時系列的に１個から所定の数個の画像をおいて前後に近隣すること（先隣、幾つか先の隣）も含む。
【００６３】
（変形例１）
画像選択部３２ｋは、コントラストの分布に基づいて、各超音波画像内における所定の領域のコントラストが大きい超音波画像を選択してもよい。具体的には、画像選択部３２ｋは、コントラスト及びコントラストの分布に基づいて、穿刺針を含む超音波画像を選択する。
【００６４】
図９は、穿刺針が含まれる超音波画像を表す図である。図９に示すように、コンベックス型の超音波振動子２１を備える超音波内視鏡２を用いる場合、穿刺針Ｎは超音波内視鏡２の挿入部の基端側に対応する方向から超音波画像の中心部に向かって超音波画像内に写り込む。超音波画像に写る穿刺針Ｎは、輝度が大きい領域となる。その結果、超音波画像に写る穿刺針Ｎの辺縁では、相関値ＳＡＤに関するコントラストが大きい。
【００６５】
画像選択部３２ｋは、穿刺針Ｎの基端側、すなわち超音波画像の右上の予め設定した位置において、コントラストが大きい画像を選択する。その結果、画像選択部３２ｋは、穿刺針Ｎが写った画像を選択することができ、ユーザは穿刺針Ｎが写った画像を選択的に閲覧することができる。
【００６６】
（変形例２）
画像選択部３２ｋは、空気等の観察を阻害する構造物が所定量以上写った画像を除外した超音波画像を選択してもよい。超音波画像に写る空気は、輝度が極めて小さい領域となる。その結果、超音波画像に写る空気の辺縁では、相関値に関するコントラストが大きい。画像選択部３２ｋは、例えば、コントラストが大きい領域が所定量以上である超音波画像を空気が写る領域が多い超音波画像として除外した超音波画像を選択してもよい。また、画像選択部３２ｋは、コントラストが大きい領域の位置を考慮して空気が写る超音波画像を除外してもよい。
【００６７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  超音波診断システム
２  超音波内視鏡
３  超音波観測装置
４  表示装置
２１  超音波振動子
３１  送受信部
３２  制御部
３２ａ  加算整相部
３２ｂ  信号処理部
３２ｃ  スキャンコンバーター
３２ｄ  画像処理部
３２ｅ  ブロック設定部
３２ｆ  相関値算出部
３２ｇ  動き量算出部
３２ｈ  コントラスト算出部
３２ｉ  分布算出部
３２ｊ  多重反射検知部
３２ｋ  画像選択部
３３  フレームメモリ
３４  入力部
３５  記憶部
【図１】
2020189774.tif 000003
【図２】
2020189774.tif 000004
【図３】
2020189774.tif 000005
【図４】
2020189774.tif 000006
【図５】
2020189774.tif 000007
【図６】
2020189774.tif 000008
【図７】
2020189774.tif 000009
【図８】
2020189774.tif 000010
【図９】
2020189774.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月16日(2021.7.16)
【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】
超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎に相関値を算出し、
前記複数の領域において算出された前記相関値に基づいてコントラストを算出し、
各超音波画像内における前記コントラストの位置の分布を算出し、
前記コントラストと前記コントラストの位置の分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されているプロセッサを備えることを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記コントラストは、各領域を含む所定の範囲内の前記相関値の最大値と最小値との比であることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記コントラストの位置の分布に基づいて、多重反射領域を検知し、前記多重反射領域の大きさに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、超音波画像内に表示される前記超音波振動子である振動子領域を中心として、前記コントラストが閾値より大きい領域を連続させて形成される領域を前記多重反射領域として検知するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記相関値に基づいて、時系列に沿って前後する超音波画像間において被写体が動いた量である動き量を算出するように構成されているとともに、前記コントラストと前記コントラストの位置の分布と前記動き量とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記コントラストの位置の分布に基づいて、各超音波画像内における所定の領域の前記コントラストが大きい超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、前記コントラストと前記コントラストの位置の分布とに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、時系列に沿って前後する前記超音波画像間において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎に相関値を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
前記プロセッサは、前記コントラストの位置の分布において、前記コントラストが閾値より大きい領域を連続させて形成される領域の大きさに基づいて、超音波画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、プロセッサにより、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎に相関値を算出する相関値算出ステップと、
前記複数の領域において算出された前記相関値に基づいてコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、
各超音波画像内における前記コントラストの位置の分布を算出する分布算出ステップと、
前記コントラストと前記コントラストの位置の分布とに基づいて、超音波画像を選択する画像選択ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１１】
超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
時系列に沿って前後する各超音波画像において、各超音波画像内に設定される複数の領域毎に相関値を算出する相関値算出ステップと、
前記複数の領域において算出された前記相関値に基づいてコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、
各超音波画像内における前記コントラストの位置の分布を算出する分布算出ステップと、
前記コントラストと前記コントラストの位置の分布とに基づいて、超音波画像を選択する画像選択ステップと、
を超音波観測装置のプロセッサに実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【国際調査報告】
2020189774.tif 000012
2020189774.tif 000013
2020189774.tif 000014
2020189774.tif 000015