JP2018079000A - 超音波診断装置、及び画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示した本実施例の超音波診断装置100の画像処理部は、受信信号を用いて画像データを生成するデータ構成部と、データ構成部において生成された前記画像データを格納するデータメモリと、データメモリに格納された画像データを読み出し、計測に最適な断面画像を決定する計測断面決定部とを備え、上述のように送受信部の受信信号である整相信号からの画像化処理、及び心機能計測に最適な断面画像の選定処理を行う。
次に、上記ステップS301の、解剖学的情報抽出部201による解剖学的な情報の抽出の流れを説明する。本実施例においては、探触子110により心臓の短軸像を撮像した2次元断面画像を用いて説明する。
続いて、上記ステップS302の、比較対象群生成部202による比較のペアとする断面画像の比較対象群生成の流れを説明する。データメモリ172より読み出した複数枚の画像には、複数のviewが1枚以上、多くの場合は複数枚ずつ含まれている。心機能計測に用いる画像は各viewの画像として最もふさわしい画像であることが望ましい。データメモリ172より読み出した複数枚の画像群から、各viewの画像として最もふさわしい画像を1枚ずつ選定する手法として、画像の取得位置が解剖学的に隣り合う画像同士、または同一viewと考えられる画像同士でどちらがふさわしいかの比較を行う。これは、たとえば、MV viewとAP viewの画像を比較し、どちらがPM viewらしいかを比較することや、AP viewと考えられる画像同士でどちらがPM viewとして最もふさわしいかの比較など、効果的でない比較を避けることを目的としている。そのため、比較対象群生成部202は、断面画像の取得位置が解剖学的に隣り合う画像同士、または同一viewと考えられる画像同士だろう、という推定に基づいて比較のペアとする比較対象群を生成する。
<心腔の高さのみを用いる場合>
図6を用いて、解剖学的な情報として心腔の高さのみを用いる場合について説明する。同図では、データメモリ172より読み出した複数枚の画像は、10枚であるとし、1から10までの番号を付与している。図6に示すように、データメモリ172より読み出した複数枚の画像に対して、解剖学的情報抽出部201において算出した心腔の高さ情報を、複数枚の画像の中で最大値が1.0、最小値が0.0となる比率(心腔の高さの比率)に換算する。その後、換算した比率に基づき、区分を与える。たとえば、処理の対象である複数枚の画像の中に、AP viewおよびPM viewおよびMV viewが含まれている場合、各viewの解剖学的な位置関係を考慮すると、心腔の高さの比率が低い(浅い位置に心腔がある)画像が、AP viewである可能性が高くなる。反対に、心腔の高さの比率が高い(深い位置に心腔がある)画像が、PM viewまたはMV viewである可能性が高くなる。さらに、心腔の高さの比率が中程度である画像が、AP viewまたはPM viewである可能性が高くなる。よって、心腔の高さの比率が0.0から0.2となる画像群Layer A601からは、AP viewとして最適な画像を選定することを考え、Layer A601をAP view選定のための画像群とする。同様に、心腔の高さの比率が0.2から0.35となる画像群であるLayer B602からは、PM viewとして最適な画像を選定することを考え、Layer B602をPM view選定のための画像群とする。同様に、心腔の高さの比率が0.35から1.0となる画像群であるLayer C603からは、MV viewとして最適な画像を選定することを考え、Layer C603をMV view選定のための画像群とする。上述のAP view選定のための画像群と、PM view選定のための画像群と、MV view選定のための画像群と、が生成する比較対象群となる。なお、画像群をわける心腔の高さの比率の数値は、大規模に画像を収集し統計的に決定してもよい。
<心腔の高さと心腔内および周辺の構造物の特徴を用いる場合>
図7を用いて、解剖学的な情報として、心腔の高さと心腔内および周辺の構造物の特徴を用いる場合について説明する。同図では、データメモリ172より読み出した複数枚の画像は、10枚であるとし、1から10までの番号を付与している。図7に示すように、データメモリ172より読み出した複数枚の画像に対して、解剖学的情報抽出部201において算出した心腔の高さ情報を、複数枚の画像の中で最大値が1.0、最小値が0.0となる比率(心腔の高さの比率)に換算する。換算した比率に基づき、区分を与える。心腔の高さの比率を、5つの層に分け、その層に属する断面画像の識別結果から、各viewの選定のための断面画像群を生成する。心腔の高さの比率の5つの層は、図7に示すように、心腔の高さの比率が0.0から0.2となる画像群をLayer D701、心腔の高さの比率が0.2から0.35となる画像群をLayer E702、心腔の高さの比率が0.35から0.75となる画像群をLayer F703、心腔の高さの比率が0.75から0.9となる画像群をLayer G704、心腔の高さの比率が0.9から1.0となる画像群をLayer H705とした。なお、心腔の高さの比率を分ける層の数は5つでなく他の数であっても良い。
計測断面決定部173の比較部203は、比較対象群生成部202において決定した断面画像の比較対象群ごとに、適切な比較処理を行う。本実施例において比較対象群のなかでは、総当たりの比較となるようペアを作成する。比較処理では、2枚の断面画像において、それぞれDeep Learningなどの機械学習により抽出した画像の特徴量を用いる。画像の特徴量に対して、pointwise法やpairwise法、listwise法などを用いて算出した2つの画像の違いの定量値から、2つの断面画像間の関係性を学習させる、ランキング学習により比較器を生成する。たとえば、PM viewとMV viewの断面画像間の関係性を学習することで生成された比較器を、PM viewかMV viewのどちらかである2枚の画像に適用することで、2枚のうちどちらがPM viewらしいか、あるいはMV viewらしいかを算出可能となる。
比較結果判定部204は、比較部203において実施された比較結果である断面画像間の関係性を用いて、比較対象群生成部202にて決定した比較対象群によって異なる、計測に最適な断面画像を決定するための判定規則に基づき、計測に最適な断面画像を決定する。すなわち、比較結果判定部204は、比較部203で算出したスコアである断面画像間の関係性を用いて判定することにより、心機能計測に最適な画像を選定する。
以上の処理の後、選定した各viewの画像を表示部180に表示し、終了する。表示部180に表示される画面例を図11に示す。
本実施例のデータメモリ172は、1人の患者における3次元ボリュームデータが記憶されている。断面抽出部1201では、このボリュームデータを読み出し、ボリュームデータから計測に用いる画像の候補である複数枚の断面画像を抽出する。抽出の方法として、あらかじめ、心臓の特徴的な部位である弁や心尖部、血管などの特徴を学習させた機械学習による検出方法などが考えられる。検出した特徴に基づき、AP viewの画像と、PM viewの画像と、MV viewの画像を取得する。これら3枚の画像と、検出誤差を考慮し、それぞれ左心室401の軸方向に対してそれぞれ2mm離れた場所の断面画像を1枚ずつ取得した、各viewにおいて計3枚の断面画像を抽出する。抽出した合計9枚の画像の中から、計測断面決定部173により、計測に最適な断面画像を各viewにつき1枚ずつ選定し、表示部180にて表示する。
本実施例のデータメモリ172は、撮像した胎児の腹部周辺の3次元ボリュームデータを記憶し、断面抽出部1201は、この胎児の腹部周辺の3次元ボリュームデータを読み出し、このボリュームデータから任意の位置で複数の2次元断面画像を抽出する。
図2Aの解剖学的情報抽出部201は、断面抽出部1201により抽出された複数の断面画像が胎児のどの部位にあたるかを識別し、ボリュームデータにおける断面画像の抽出位置とその断面画像の種類を解剖学的情報として抽出する。
続いて、本実施例の構成において、比較対象群生成部202による比較のペアとする群の生成の流れを説明する。本実施例の比較対象群生成部200では、解剖学的な情報に基づき、検査対象の臓器を撮像した断面画像位置を中心に所定間隔で複数の断面画像を抽出し、当該複数の断面画像における総当たりの組み合わせとして比較対象群を生成する。
比較部203は、実施例1と同様の処理を行う。比較対象群生成部202において決定した比較対象群を用いて、比較結果を生成する。
比較結果判定部204は、実施例1と同様の処理を行う。比較部203が生成した比較結果を用いて、もっともAC計測断面らしい断面画像を選定する。
図15に表示部180に表示される画面例を示す。本図に示すように、表示画面1500上に、比較部203により選定されたAC計測断面1501と、選定されなかった候補断面を上位から順に3枚、候補断面1506、1508、1510として表示する。また、3次元ボリュームデータにおける各断面画像の空間的位置関係1511を表示する。ユーザが選定されたAC計測断面を確認しOKボタン1503を押下することで、腹部周囲長の計測処理を開始し、計測値1504を表示する。
101 検査対象
110 探触子
120 送信ビームフォーマ
130 D/Aコンバータ
140 A/Dコンバータ
150 ビームフォーマメモリ
160 受信ビームフォーマ
170 画像処理部
171 データ構成部
172 データメモリ
173 計測断面決定部
180 表示部
201 解剖学的情報抽出部
202 比較対象群生成部
203 比較部
204 比較結果判定部
205 CPU
206 ROM
207 RAM
208 記憶部
209 表示制御部
401 左心室
402 左心房
403 右心室
404 右心房
405 僧帽弁
407 僧帽弁を描出した断面
408 乳頭筋を描出した断面
409 心尖付近の左心室を描出した断面
601、602、603、701、702、703、704、705 Layer A、Layer B、Layer C、Layer D、Layer E、Layer F、Layer G、Layer H
801 テーブル
802 存在確率
901、902、903 AP view、PM view、MV view選定のための画像群
1100 表示画面
1101、1102、1103 選定したAP view、PM view、MV viewの画像
1104 心腔の高さの比率
1105、1308、1503 OKボタン
1106、1107、1108 AP view、PM view、MV viewにおける次点候補の画像
1121 再選択候補画像
1122 候補番号
1109、1110、1111、1123、1124、1125、1304、1305、1306 変更ボタン
1201 断面抽出部
1300 画面下部エリア
1301、1302、1303 AP view、PM view、MV viewの画像位置ライン
1307 確認画面
1400 心臓
1401 脊椎
1402 臍静脈
1403 腹部大動脈
1404 胃胞
1405 腹壁
1406 膀胱
1500 表示画面
1501 選択したAC断面画像
1502 断面位置調整スライダ
1504 計測値表示枠
1505、1507、1509 候補選択ボタン
1506、1508、1510 候補断面画像
1511 空間的位置関係
Claims (15)
- 検査対象に超音波を送信し、前記検査対象からの反射波を利用する超音波診断装置であって、
超音波を前記検査対象に送受信する送受信部と、
前記送受信部の受信信号に基づき画像データを生成し、計測に最適な断面画像を決定する画像処理部と、
前記画像処理部において決定した前記計測に最適な断面画像を表示する表示部と、を備え、
前記画像処理部は、前記計測に最適な断面画像を決定するために行う比較のための断面画像の比較対象群を生成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記画像処理部は、
前記受信信号を用いて、前記画像データを生成するデータ構成部と、
前記データ構成部において生成された前記画像データを格納するデータメモリと、
前記データメモリに格納された前記画像データから複数の断面画像を読み出し、前記計測に最適な断面画像を決定する計測断面決定部と、を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項2記載の超音波診断装置であって、
前記データメモリに格納される前記画像データは、3次元データであり、
前記画像処理部は、
前記データメモリより読み出した前記3次元データから複数の断面画像を抽出する断面抽出部を、更に備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項2記載の超音波診断装置であって、
前記計測断面決定部は、
前記画像データに対して、解剖学的な情報を抽出する解剖学的情報抽出部と、
前記解剖学的な情報を用いて、前記比較対象群を生成する比較対象群生成部と、
前記比較対象群ごとに比較処理を行う比較部と、
前記比較部が算出した断面画像間の関係性を用いて、前記計測に最適な断面画像を決定する比較結果判定部と、を備える
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記検査対象は心臓であり、
前記比較対象群生成部は、
前記解剖学的な情報として、前記解剖学的情報抽出部において抽出した前記心臓の心腔の高さを用いる、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記検査対象は心臓であり、
前記比較対象群生成部は、
前記解剖学的は情報として、前記解剖学的情報抽出部において抽出した前記心臓の心腔の高さ、及び心腔内および周辺の構造物の特徴を用いる、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記比較対象群生成部は、
前記解剖学的な情報に基づき、複数の断面画像を複数個の群に分けたのち、前記複数個の群に属する前記断面画像における総当たりの組み合わせとして前記比較対象群を生成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記比較対象群生成部は、
前記解剖学的な情報に基づき、前記検査対象の臓器を撮像した断面画像位置を中心に所定間隔で複数の断面画像を抽出し、当該複数の断面画像における総当たりの組み合わせとして前記比較対象群を生成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記比較結果判定部は、
前記断面画像間の関係性を用いて、前記比較対象群によって異なる判定規則に基づき、前記計測に最適な断面画像を選定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項9記載の超音波診断装置であって、
前記比較結果判定部は、
前記判定規則において、1枚の前記計測に最適な断面画像を決定する際に、複数の前記比較対象群において前記計測に最適な断面画像が異なる場合、前記解剖学的な情報抽出部において抽出した、断面画像がどの生体内または臓器の位置を撮像したものであるかの情報のうち少なくとも1つを用いる、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記表示部は、
前記計測断面決定部において決定した前記計測に最適な断面画像、3次元空間での前記断面画像の位置、並びに前記計測断面の位置を変更する位置調整スライダを表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項11記載の超音波診断装置であって、
前記表示部は、
前記計測断面決定部において決定した前記計測に最適な断面画像の候補断面を決定した計測断面らしさの順序で表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 画像処理装置であって、
検査対象に超音波を送受信して得られる受信信号に基づく画像データを格納する記憶部と、
前記記憶部に格納された前記画像データから複数の断面画像を読み出し、計測に最適な断面画像を決定する計測断面決定部と、を備え、
前記計測断面決定部は、前記計測に最適な断面画像を決定するために行う比較のための前記断面画像の比較対象群を生成する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項13記載の画像処理装置であって、
前記記憶部に格納される前記画像データは、3次元データであり、
前記記憶部より読み出した前記3次元データから前記複数の断面画像を抽出する断面抽出部を、更に備える、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項13記載の画像処理装置であって、
前記計測断面決定部は、
前記複数の断面画像に対して、解剖学的な情報を抽出する解剖学的情報抽出部と、
前記解剖学的な情報を用いて、前記複数の断面画像の前記比較対象群を生成する比較対象群生成部と、
前記比較対象群ごとに比較処理を行う比較部と、
前記比較部が算出した断面画像間の関係性を用いて、前記計測に最適な断面画像を決定する比較結果判定部と、を備える
ことを特徴とする画像処理装置。
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