JP2018157982A - Ultrasonic diagnosis apparatus and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct an inclination of the ellipse so that an inclination of an ellipse corresponding to an annular part of a fetus becomes close to the inclination of the annular part.SOLUTION: An ellipse corresponding to an annular part of a fetus (e.g., head part of the fetus) is computed based on a tomographic image acquired by the transmission and reception of an ultrasonic wave to and from the fetus in a mother's body. An angle correction part 138 computes an evaluation value in a reference area in each position and at each rotation angle in one axis direction while moving the center of the ellipse in the one axis direction (e.g., short axis direction) of the ellipse, and while rotating the reference area extending in the other axis direction (e.g., long axis direction) of the ellipse around the center after the movement, and corrects the angle of the ellipse with respect to the annular part using the evaluation value.SELECTED DRAWING: Figure 19

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、胎児の計測に関する技術である。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique related to fetal measurement.

超音波診断装置を用いて胎児の頭部や腹部等が計測される場合がある。その計測においては、計測精度を高めるために、計測対象の部位(例えば頭部や腹部)の位置や領域を正確に検出できることが望ましい。   In some cases, the head or abdomen of a fetus is measured using an ultrasonic diagnostic apparatus. In the measurement, in order to increase the measurement accuracy, it is desirable that the position and region of the measurement target region (for example, the head and the abdomen) can be accurately detected.

胎児頭部の計測においては、断層画像を極座標変換し、極座標変換後の画像に対して動的計画法を適用することで胎児頭部に近似する楕円を演算し、その楕円を用いて計測を行う場合がある(例えば特許文献1)。   In the measurement of the fetal head, the tomographic image is converted into polar coordinates, and an ellipse that approximates the fetal head is calculated by applying dynamic programming to the image after the polar coordinate conversion, and measurement is performed using the ellipse. There are cases where it is performed (for example, Patent Document 1).

国際公開第2016/190256号International Publication No. 2016/190256

上記のように、胎児頭部に対応する楕円を演算し、その楕円を用いて胎児頭部を計測する場合がある。その楕円を用いた計測の精度を高めるために、胎児頭部の傾きに楕円の傾きを一致させることが望ましい。このことは、胎児腹部を計測する場合についても言えることであり、胎児腹部の計測精度を高めるために、胎児腹部に対応する楕円の傾きを胎児腹部の傾きに一致させることが望ましい。   As described above, an ellipse corresponding to the fetal head may be calculated and the fetal head may be measured using the ellipse. In order to increase the accuracy of measurement using the ellipse, it is desirable to match the inclination of the ellipse with the inclination of the fetal head. This is also true for the case where the fetal abdomen is measured. In order to improve the measurement accuracy of the fetal abdomen, it is desirable to match the inclination of the ellipse corresponding to the fetal abdomen with the inclination of the fetal abdomen.

本発明の目的は、胎児の環状部位に対応する楕円の傾きがその環状部位の傾きに近くなるように、楕円の傾きを補正することにある。   An object of the present invention is to correct the inclination of the ellipse so that the inclination of the ellipse corresponding to the fetal annular part is close to the inclination of the annular part.

本発明は、母体内の胎児に対して超音波を送受波することで得られた断層画像に基づいて、前記胎児の環状部位に対応する楕円を演算する楕円演算手段と、前記楕円演算手段によって演算された前記楕円の中心を前記楕円の一方軸方向に移動させながら、かつ、前記楕円の他方軸方向に延びる参照エリアを移動後の中心で回転させながら、前記一方軸方向の各位置及び各回転角度において、前記参照エリア内の評価値を演算し、前記評価値を用いて、前記環状部位に対する前記楕円の角度を補正する角度補正手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置である。   The present invention provides an ellipse calculation means for calculating an ellipse corresponding to the fetal ring part based on a tomographic image obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to a fetus in a mother body, and the ellipse calculation means. While moving the calculated center of the ellipse in one axial direction of the ellipse and rotating the reference area extending in the other axial direction of the ellipse at the center after the movement, each position in the one axial direction and each An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an angle correction unit that calculates an evaluation value in the reference area at a rotation angle and corrects an angle of the ellipse with respect to the annular portion using the evaluation value. is there.

前記角度補正手段は、前記各位置及び前記各回転角度において得られた前記評価値と前記評価値の分散とに基づいて、前記楕円の角度を補正してもよい。   The angle correction unit may correct the angle of the ellipse based on the evaluation value obtained at each position and each rotation angle and the variance of the evaluation value.

前記角度補正手段は、前記一方軸方向に前記楕円の中心を移動させ、その移動先の位置にて、前記参照エリアを回転させ、前記各回転角度における前記参照エリア内の輝度値の総和を前記評価値として演算し、前記一方軸方向の位置毎に、前記各回転角度における前記参照エリア内の前記輝度値の総和を演算し、前記一方軸方向の位置毎に、前記各回転角度における前記輝度値の総和の分散を演算し、分散が最も大きい前記一方軸方向の位置を決定し、その位置において最も輝度値の総和が大きい回転角度を決定し、その回転角度に前記楕円の角度を補正してもよい。   The angle correction means moves the center of the ellipse in the one axial direction, rotates the reference area at the position of the movement destination, and calculates a sum of luminance values in the reference area at each rotation angle. Calculated as an evaluation value, calculates the sum of the luminance values in the reference area at each rotation angle for each position in the one axial direction, and calculates the luminance at each rotation angle for each position in the one axial direction. Calculate the variance of the sum of the values, determine the position in the one axial direction where the variance is the largest, determine the rotation angle at which the sum of the luminance values is the largest at that position, and correct the ellipse angle to that rotation angle May be.

前記角度補正手段は、前記一方軸方向への前記楕円の中心の移動量に応じた重み付け処理を、前記輝度値の総和の分散に適用してもよい。   The angle correction means may apply a weighting process according to the amount of movement of the center of the ellipse in the one axial direction to the variance of the sum of the luminance values.

前記角度補正手段は、前記一方軸方向の各位置における分散が予め定められた閾値以下となる場合、前記楕円の中心を移動させなかった場合に輝度値の総和が最も大きくなる回転角度に前記楕円の角度を補正してもよい。   The angle correction means is configured such that when the variance at each position in the one axial direction is equal to or less than a predetermined threshold, the ellipse is rotated at a rotation angle at which the sum of luminance values is maximized when the center of the ellipse is not moved. The angle may be corrected.

前記環状部位は前記胎児の頭部であり、前記一方軸方向は前記楕円の短軸方向であり、前記他方軸方向は前記楕円の長軸方向であり、前記角度補正手段は、前記評価値に基づいて、前記胎児の頭部の正中線が延在する方向を演算することで、前記楕円の角度を補正してもよい。   The annular part is the head of the fetus, the one axial direction is the minor axis direction of the ellipse, the other axial direction is the major axis direction of the ellipse, and the angle correction means Based on this, the angle of the ellipse may be corrected by calculating the direction in which the midline of the fetal head extends.

前記断層画像に対してテンプレートマッチングを適用することで、前記胎児の環状部位の中心位置の候補を演算する位置演算手段と、前記中心位置の候補を極座標系の原点として用いて前記断層画像を極座標変換する変換手段と、前記極座標変換後の画像から経路を探索する探索手段と、前記経路を逆変換する逆変換手段と、を更に含み、前記楕円演算手段は、逆変換後の経路に対応する楕円を、前記環状部位に対応する楕円として演算してもよい。   By applying template matching to the tomographic image, position calculation means for calculating a candidate for the center position of the fetal annular region, and using the center position candidate as the origin of the polar coordinate system, the tomographic image is converted into polar coordinates. The image processing apparatus further includes conversion means for converting, search means for searching for a route from the image after the polar coordinate conversion, and inverse conversion means for inversely converting the route, wherein the ellipse computing means corresponds to the route after inverse conversion. The ellipse may be calculated as an ellipse corresponding to the annular portion.

また、本発明は、コンピュータを、母体内の胎児に対して超音波を送受波することで得られた断層画像に基づいて、前記胎児の環状部位に対応する楕円を演算する楕円演算手段、前記楕円演算手段によって演算された前記楕円の中心を前記楕円の一方軸方向に移動させながら、かつ、前記楕円の他方軸方向に延びる参照エリアを移動後の中心で回転させながら、前記一方軸方向の各位置及び各回転角度において、前記参照エリア内の評価値を演算し、前記評価値を用いて、前記環状部位に対する前記楕円の角度を補正する角度補正手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。   Further, the present invention provides an ellipse computing means for computing an ellipse corresponding to the fetal annular region based on a tomographic image obtained by transmitting and receiving ultrasound to a fetus in the mother body, While moving the center of the ellipse calculated by the ellipse calculation means in one axial direction of the ellipse and rotating the reference area extending in the other axial direction of the ellipse at the center after the movement, A program that calculates an evaluation value in the reference area at each position and each rotation angle, and functions as an angle correction unit that corrects the angle of the ellipse with respect to the annular portion using the evaluation value. It is.

本発明によれば、胎児の環状部位に対応する楕円の傾きを、その環状部位の傾きに近づけることが可能となる。   According to the present invention, the inclination of the ellipse corresponding to the fetal annular part can be brought close to the inclination of the annular part.

第1実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment. 位置演算部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a position calculating part. 領域演算部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an area | region calculating part. Bモード断層画像を示す図である。It is a figure which shows a B mode tomographic image. テンプレートを示す図である。It is a figure which shows a template. エッジ強調画像を示す図である。It is a figure which shows an edge emphasis image. 極座標変換によって生成された展開画像を示す図である。It is a figure which shows the expansion | deployment image produced | generated by polar coordinate conversion. マスクが適用された展開画像を示す図である。It is a figure which shows the expansion | deployment image to which the mask was applied. マスクが適用された展開画像を示す図である。It is a figure which shows the expansion | deployment image to which the mask was applied. 経路探索処理を説明するための画像を示す図である。It is a figure which shows the image for demonstrating a route search process. 探索マップを示す図である。It is a figure which shows a search map. 経路探索処理を説明するための画像を示す図である。It is a figure which shows the image for demonstrating a route search process. 逆変換によって生成された経路線を示す図である。It is a figure which shows the route line produced | generated by reverse conversion. 楕円を示す図である。It is a figure which shows an ellipse. Bモード断層画像の一部と楕円の軸を示す図である。It is a figure which shows a part of B mode tomographic image, and the axis | shaft of an ellipse. Bモード断層画像の一部と楕円の軸を示す図である。It is a figure which shows a part of B mode tomographic image, and the axis | shaft of an ellipse. 変形例1に係る展開画像を示す図である。It is a figure which shows the expansion | deployment image which concerns on the modification 1. FIG. 変形例2に係るBモード断層画像を示す図である。It is a figure which shows the B mode tomographic image which concerns on the modification 2. 第2実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the ultrasound diagnosing device which concerns on 2nd Embodiment. 胎児頭部の正中線と胎児頭部に近似する楕円の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ellipse which approximates the midline of a fetal head and a fetal head. 胎児頭部の正中線と胎児頭部に近似する楕円の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ellipse which approximates the midline of a fetal head and a fetal head. 胎児頭部の正中線と胎児頭部に近似する楕円の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ellipse which approximates the midline of a fetal head and a fetal head. 輝度値総和の分散の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of dispersion | distribution of a luminance value sum total. 輝度値総和の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of a luminance value sum total. 第3実施形態に係るテンプレートを示す図である。It is a figure which shows the template which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るエッジ強調画像を示す図である。It is a figure which shows the edge emphasis image which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るマスクが提供された展開画像を示す図である。It is a figure which shows the expansion | deployment image by which the mask which concerns on 3rd Embodiment was provided.

<第1実施形態>
以下、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図1には、第1実施形態に係る超音波診断装置が示されている。図1は、その全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療分野において用いられ、超音波の送受波により生体内の組織の画像を形成する機能を備えている。一例として、画像化の対象となる組織は胎児である。もちろん、他の組織が画像化されてもよい。
<First Embodiment>
Hereinafter, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration. This ultrasonic diagnostic apparatus is used in the medical field and has a function of forming an image of a tissue in a living body by transmitting and receiving ultrasonic waves. As an example, the tissue to be imaged is a fetus. Of course, other tissues may be imaged.

プローブ10は超音波を送受波する送受波器である。プローブ10は、例えば1Dアレイ振動子を有している。1Dアレイ振動子は、複数の振動素子が一次元的に配列されて形成されたものである。1Dアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、それが繰り返し電子走査される。これにより、電子走査毎に生体内に走査面が形成される。走査面は、二次元エコーデータ取込空間に相当する。プローブ10は、1Dアレイ振動子の替りに、複数の振動素子が二次元的に配列されて形成された2Dアレイ振動子を有していてもよい。2Dアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、それが繰り返し電子走査されると、電子走査毎に二次元エコーデータ取込空間としての走査面が形成され、超音波ビームが二次元的に走査されると、三次元エコーデータ取込空間としての三次元空間が形成される。走査方式として、セクタ走査、リニア走査、コンベックス走査等が用いられる。胎児の超音波診断を行う場合には、プローブ10が母体の腹部表面上に当接され、その状態において超音波の送受波が行われる。   The probe 10 is a transducer that transmits and receives ultrasonic waves. The probe 10 has, for example, a 1D array transducer. The 1D array vibrator is formed by arranging a plurality of vibration elements in a one-dimensional manner. An ultrasonic beam is formed by the 1D array transducer and is repeatedly electronically scanned. Thereby, a scanning surface is formed in the living body for each electronic scanning. The scanning plane corresponds to a two-dimensional echo data capturing space. The probe 10 may have a 2D array transducer in which a plurality of transducer elements are two-dimensionally arranged instead of the 1D array transducer. When an ultrasonic beam is formed by the 2D array transducer and repeatedly scanned electronically, a scanning surface as a two-dimensional echo data capturing space is formed for each electronic scan, and the ultrasonic beam is scanned two-dimensionally. As a result, a three-dimensional space is formed as a three-dimensional echo data capturing space. As the scanning method, sector scanning, linear scanning, convex scanning, or the like is used. When performing ultrasonic diagnosis of the fetus, the probe 10 is brought into contact with the surface of the abdomen of the mother, and ultrasonic waves are transmitted and received in this state.

送受信部12は、送信ビームフォーマ及び受信ビームフォーマとして機能する。送信時において、送受信部12は、プローブ10に含まれる複数の振動素子に対して一定の遅延関係をもった複数の送信信号を供給する。これにより、超音波の送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がプローブ10により受波され、これによりプローブ10から送受信部12へ複数の受信信号が出力される。送受信部12は、複数の受信信号に対して整相加算処理を適用することで、受信ビームを形成する。そのビームデータが信号処理部14に出力される。すなわち、送受信部12は、各振動素子から得られる受信信号に対して、各振動素子に対する遅延処理条件に従って遅延処理を施し、複数の振動素子から得られる複数の受信信号を加算処理することで受信ビームを形成する。遅延処理条件は、受信遅延データ(遅延時間)によって規定される。複数の振動素子に対応する受信遅延データセット(遅延時間のセット)は制御部30から供給される。なお、超音波の送受波において、送信開口合成等の技術が利用されてもよい。また、送受信部12は、パラレル受信処理を実行してもよい。   The transmission / reception unit 12 functions as a transmission beamformer and a reception beamformer. At the time of transmission, the transmission / reception unit 12 supplies a plurality of transmission signals having a certain delay relationship to the plurality of vibration elements included in the probe 10. Thereby, an ultrasonic transmission beam is formed. At the time of reception, a reflected wave from the living body is received by the probe 10, whereby a plurality of reception signals are output from the probe 10 to the transmission / reception unit 12. The transmission / reception unit 12 forms a reception beam by applying a phasing addition process to a plurality of reception signals. The beam data is output to the signal processing unit 14. That is, the transmission / reception unit 12 performs a delay process on the reception signal obtained from each vibration element in accordance with the delay processing condition for each vibration element, and adds a plurality of reception signals obtained from the plurality of vibration elements to receive the signal. Form a beam. The delay processing condition is defined by reception delay data (delay time). A reception delay data set (a set of delay times) corresponding to a plurality of vibration elements is supplied from the control unit 30. It should be noted that techniques such as transmission aperture synthesis may be used in ultrasonic transmission / reception. Further, the transmission / reception unit 12 may execute parallel reception processing.

送受信部12の作用により、超音波ビーム(送信ビーム及び受信ビーム)が電子的に走査され、これにより、走査面が形成される。走査面は複数のビームデータに相当し、それらは受信フレームデータ(RF信号フレームデータ)を構成する。なお、各ビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。超音波ビームの電子走査を繰り返すことにより、時間軸上に並ぶ複数の受信フレームデータが送受信部12から出力される。それらが受信フレーム列を構成する。   The ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) is electronically scanned by the action of the transmission / reception unit 12, thereby forming a scanning plane. The scanning plane corresponds to a plurality of beam data, which constitute reception frame data (RF signal frame data). Each beam data is composed of a plurality of echo data arranged in the depth direction. By repeating the electronic scanning of the ultrasonic beam, a plurality of reception frame data arranged on the time axis are output from the transmission / reception unit 12. They constitute a received frame sequence.

なお、送受信部12の作用により超音波ビームが二次元的に電子走査されると、三次元エコーデータ取込空間が形成され、その三次元エコーデータ取込空間からエコーデータ集合体としてのボリュームデータが取得される。超音波ビームの電子走査を繰り返すことにより、時間軸上に並ぶ複数のボリュームデータが送受信部12から出力される。それらがボリュームデータ列を構成する。   When the ultrasonic beam is electronically scanned two-dimensionally by the action of the transmitting / receiving unit 12, a three-dimensional echo data capturing space is formed, and volume data as an echo data aggregate is formed from the three-dimensional echo data capturing space. Is acquired. By repeating the electronic scanning of the ultrasonic beam, a plurality of volume data arranged on the time axis are output from the transmission / reception unit 12. They constitute a volume data string.

信号処理部14は、送受信部12から出力されるビームデータに対して、検波、対数圧縮等の信号処理を適用するモジュールである。信号処理後のビームデータはメモリに格納されてもよい。もちろん、そのような信号処理が適用されていないビームデータがメモリに格納され、ビームデータの読み出し時に、上記の処理が適用されてもよい。   The signal processing unit 14 is a module that applies signal processing such as detection and logarithmic compression to the beam data output from the transmission / reception unit 12. The beam data after signal processing may be stored in a memory. Of course, beam data to which such signal processing is not applied may be stored in the memory, and the above processing may be applied when reading the beam data.

DSC(デジタルスキャンコンバータ)16は、コンバート機能(座標変換機能及び補間処理機能等)を備えたモジュールであり、信号処理部14から出力された受信フレーム列に基づいて組織表示フレーム列を生成する。個々の組織表示フレーム列はBモード断層画像のデータである。組織表示フレーム列は、表示処理部18を介してモニタ等の表示部20に表示される。これにより、リアルタイムでBモード断層画像が動画像として表示される。   The DSC (digital scan converter) 16 is a module having a conversion function (such as a coordinate conversion function and an interpolation processing function), and generates a tissue display frame sequence based on the received frame sequence output from the signal processing unit 14. Each tissue display frame sequence is data of a B-mode tomographic image. The tissue display frame sequence is displayed on the display unit 20 such as a monitor via the display processing unit 18. As a result, the B-mode tomographic image is displayed as a moving image in real time.

表示処理部18は、断層画像等に対して必要なグラフィックデータをオーバーレイ処理し、これにより表示画像を生成する。この画像データは表示部20に出力され、表示モードに従った表示態様で1又は複数の画像が並べて表示される。   The display processing unit 18 overlays necessary graphic data on the tomographic image and the like, thereby generating a display image. This image data is output to the display unit 20, and one or a plurality of images are displayed side by side in a display mode according to the display mode.

表示部20は例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスにより構成されている。表示部20は複数の表示デバイスにより構成されてもよい。   The display unit 20 is configured by a display device such as a liquid crystal display. The display unit 20 may be configured by a plurality of display devices.

画像処理部22は、Bモード断層画像(組織表示フレーム)に基づいて胎児の環状部位の位置や領域を検出し、その検出結果に基づいて環状部位を計測する機能を備えている。環状部位は、エッジ部分を有する環状の組織であり、例えば頭部や腹部である。なお、画像処理部22は、二次元の走査面から得られたBモード断層画像を対象として処理を行ってもよいし、三次元空間から得られたボリュームデータにおける任意の断面に対応するデータに基づいて生成された二次元のBモード断層画像を対象にして処理を行ってもよい。   The image processing unit 22 has a function of detecting the position and region of the fetal annular region based on the B-mode tomographic image (tissue display frame) and measuring the annular region based on the detection result. The annular portion is an annular tissue having an edge portion, for example, the head or abdomen. Note that the image processing unit 22 may perform processing on a B-mode tomographic image obtained from a two-dimensional scanning plane, or may process data corresponding to an arbitrary cross section in volume data obtained from a three-dimensional space. Processing may be performed on a two-dimensional B-mode tomographic image generated based on the target.

画像処理部22は、例えば、位置演算部24と領域演算部26と計測部28とを含む。   The image processing unit 22 includes, for example, a position calculation unit 24, a region calculation unit 26, and a measurement unit 28.

位置演算部24は、Bモード断層画像に対してテンプレートマッチングを適用することで、胎児の環状部位(例えば胎児頭部や腹部)の位置の候補を演算する。例えば、位置演算部24は、胎児の環状部位の中心位置の候補を演算する。その中心位置の候補は、後述する領域演算部26にて用いられる。   The position calculation unit 24 calculates candidates for the position of the fetal annular region (for example, fetal head or abdomen) by applying template matching to the B-mode tomographic image. For example, the position calculation unit 24 calculates a candidate for the center position of the fetal annular region. The candidate for the center position is used in the area calculation unit 26 described later.

領域演算部26は、位置演算部24によって演算された中心位置の候補を用いてBモード断層画像を座標変換し、座標変換後の画像に基づいて胎児の環状部位の領域を演算する。領域演算部26は、例えば、その環状部位に近似する楕円を演算する。   The region calculation unit 26 performs coordinate conversion of the B-mode tomographic image using the center position candidate calculated by the position calculation unit 24, and calculates the region of the fetal annular region based on the image after coordinate conversion. For example, the region calculation unit 26 calculates an ellipse that approximates the annular portion.

計測部28は、領域演算部26によって演算された環状部位の領域(例えば、環状部位に近似する楕円)と、Bモード断層画像と、を用いて胎児の環状部位を計測する。例えば、胎児の頭部が環状部位として撮影されて胎児の頭部を表わすBモード断層画像が生成されると、計測部28は、Bモード断層画像に基づいて胎児の頭部を計測する。胎児の腹部が環状部位として撮影されて胎児の腹部を表わすBモード断層画像が生成されると、計測部28は、Bモード断層画像に基づいて胎児の腹部を計測する。   The measuring unit 28 measures the annular part of the fetus using the region of the annular part (for example, an ellipse that approximates the annular part) calculated by the region calculator 26 and the B-mode tomographic image. For example, when the B-mode tomographic image representing the head of the fetus is generated by photographing the fetal head as an annular part, the measurement unit 28 measures the fetal head based on the B-mode tomographic image. When the fetal abdomen is imaged as an annular part and a B-mode tomographic image representing the fetal abdomen is generated, the measuring unit 28 measures the fetal abdomen based on the B-mode tomographic image.

制御部30は、図1に示す各構成の動作制御を行う機能を備えている。制御部30は、Bモード断層画像上に関心領域(ROI)を設定する関心領域設定部を含んでいてもよい。   The control unit 30 has a function of performing operation control of each component shown in FIG. The control unit 30 may include a region of interest setting unit that sets a region of interest (ROI) on the B-mode tomographic image.

制御部30には入力部32が接続されている。入力部32は、一例として、トラックボール、キーボード、各種のボタン、各種のツマミ、等の入力デバイスを含む操作パネルにより構成されている。ユーザは入力部32を用いて、走査面の位置、断面の位置、関心領域に関する情報、等を指定又は入力することができる。   An input unit 32 is connected to the control unit 30. As an example, the input unit 32 includes an operation panel including input devices such as a trackball, a keyboard, various buttons, and various knobs. The user can use the input unit 32 to specify or input the position of the scanning plane, the position of the cross section, information on the region of interest, and the like.

上述した超音波診断装置においてプローブ10以外の構成は、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェア資源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、プローブ10以外の構成は、例えばコンピュータによって実現されてもよい。つまり、コンピュータが備えるCPUやメモリやハードディスク等のハードウェア資源と、CPU等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、プローブ10以外の構成の全部又は一部が実現されてもよい。当該プログラムは、CDやDVD等の記録媒体を経由して、又は、ネットワーク等の通信経路を経由して、図示しない記憶装置に記憶される。別の例として、プローブ10以外の構成は、DSP(Digital Signal Processor)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等により実現されてもよい。もちろん、GPU(Graphics Processing Unit)等が用いられてもよい。   In the above-described ultrasonic diagnostic apparatus, the configuration other than the probe 10 can be realized by using hardware resources such as a processor and an electronic circuit, and a device such as a memory can be used as necessary in the realization. Good. The configuration other than the probe 10 may be realized by a computer, for example. That is, all or part of the configuration other than the probe 10 may be realized by cooperation of hardware resources such as a CPU, a memory, and a hard disk included in the computer and software (program) that defines the operation of the CPU and the like. . The program is stored in a storage device (not shown) via a recording medium such as a CD or DVD, or via a communication path such as a network. As another example, the configuration other than the probe 10 may be realized by a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like. Of course, a GPU (Graphics Processing Unit) or the like may be used.

以下、第1実施形態に係る超音波診断装置について詳しく説明する。第1実施形態では、胎児の環状部位は胎児頭部であり、胎児頭部に対して超音波が送受波されることで、胎児頭部を表わすBモード断層画像が生成されるものとする。   Hereinafter, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described in detail. In the first embodiment, the annular part of the fetus is the fetal head, and a B-mode tomographic image representing the fetal head is generated by transmitting and receiving ultrasonic waves to the fetal head.

以下、図2を参照して位置演算部24について詳しく説明する。図2には、位置演算部24の構成が示されている。位置演算部24は、テンプレート生成部34と、エッジ強調画像生成部36と、マッチング処理部38と、を含む。   Hereinafter, the position calculator 24 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows the configuration of the position calculation unit 24. The position calculation unit 24 includes a template generation unit 34, an edge enhanced image generation unit 36, and a matching processing unit 38.

テンプレート生成部34は、マッチング処理部38によるマッチング処理に用いられるテンプレートを生成する。テンプレートは、例えば円環状(リング状)の形状を有する。テンプレート生成部34は、例えば、胎児の妊娠日数GDに基づく大きさ(つまり直径及び幅)を有する円環状のテンプレートを生成する。具体的には、テンプレート生成部34は、妊娠日数GDに基づいて児頭大横径(BPD:Biparietal Diameter)の平均値(統計値)と、そのばらつき(例えば標準偏差SD)と、を演算し、BPD平均値(統計値)を直径として有し、標準偏差SDを幅として有する円環状のテンプレートを生成する。BPD平均値(統計値)と標準偏差SDは、統計的に以下の式によって演算される。
BPD平均値(統計値)=−18.3+3.85×10−1GD+1.06×10−3GD−3.70×10−6GD
SD=1.73+7.96×10−3GD
The template generation unit 34 generates a template used for matching processing by the matching processing unit 38. The template has, for example, an annular shape (ring shape). For example, the template generation unit 34 generates an annular template having a size (that is, a diameter and a width) based on the fetal pregnancy days GD. Specifically, the template generation unit 34 calculates an average value (statistical value) of a child's large lateral diameter (BPD: Biparetal Diameter) and its variation (for example, standard deviation SD) based on the number of days of pregnancy GD. An annular template having a BPD average value (statistical value) as a diameter and a standard deviation SD as a width is generated. The BPD average value (statistical value) and the standard deviation SD are statistically calculated by the following formula.
BPD average value (statistical value) = − 18.3 + 3.85 × 10 −1 GD + 1.06 × 10 −3 GD 2 −3.70 × 10 −6 GD 3
SD = 1.73 + 7.96 × 10 −3 GD

上記のBPD平均値及び標準偏差SDを求めるための式は、統計的に求められた式であり、例えば、母体の国籍等によって変わり得る。   The above formula for obtaining the BPD average value and the standard deviation SD is a formula obtained statistically, and can vary depending on, for example, the nationality of the mother.

妊娠日数を示す情報は、医師等のユーザによって超音波診断装置に入力されてもよいし、他の装置から超音波診断装置に入力されてもよい。   Information indicating the number of days of pregnancy may be input to the ultrasonic diagnostic apparatus by a user such as a doctor, or may be input to the ultrasonic diagnostic apparatus from another apparatus.

エッジ強調画像生成部36は、Bモード断層画像に対してフィルタを適用することで、環状部位としての胎児頭部のエッジ部分(頭蓋骨に相当する部分)が強調されたエッジ強調画像を生成する。フィルタとしては、例えば、DoGフィルタ(Difference Of Gaussianフィルタ)が用いられる。DoGフィルタを用いることで、互いに異なる「ぼけ」を有する画像の差分が演算され、これにより、周囲に対して高輝度又は低輝度な部分が抽出される。例えば、頭蓋骨のような周囲に対して高輝度な部分を抽出することが可能となる。   The edge-enhanced image generation unit 36 applies an filter to the B-mode tomographic image, thereby generating an edge-enhanced image in which the edge part of the fetal head as an annular part (the part corresponding to the skull) is emphasized. For example, a DoG filter (Difference Of Gaussian filter) is used as the filter. By using the DoG filter, a difference between images having different “blurs” is calculated, thereby extracting a portion having high or low luminance with respect to the surroundings. For example, it is possible to extract a portion with high brightness with respect to the surroundings such as a skull.

なお、DoGフィルタを適用すると、値として正の値と負の値が得られるが、正の値のみを使用するために、負の値をゼロ(0)にする。また、DoGフィルタを適用すると、Bモード断層画像自体のエッジ部分(画像の縁の部分)も強調されてしまうため、その部分をマスク処理(例えば、輝度値を0にする処理)してもよい。別の例として、Dogフィルタを適用することで得られた値の絶対値を採用してもよいし、得られた値に−1を乗算し、負の値をゼロにしてもよい(つまり、実質的に元の負の値を用いてもよい)。   Note that, when the DoG filter is applied, a positive value and a negative value are obtained. However, in order to use only a positive value, the negative value is set to zero (0). In addition, when the DoG filter is applied, the edge portion (the edge portion of the image) of the B-mode tomographic image itself is also emphasized, so that portion may be masked (for example, processing for setting the luminance value to 0). . As another example, the absolute value of the value obtained by applying the Dog filter may be adopted, or the obtained value may be multiplied by −1 to make the negative value zero (ie, The original negative value may be used).

エッジ強調画像生成部36は、後述するマッチング処理部38による処理の効率化のために、処理対象のBモード断層画像のサイズを縮小した上でDoGフィルタを適用することで、エッジ強調画像を生成してもよい。   The edge-enhanced image generating unit 36 generates an edge-enhanced image by applying a DoG filter after reducing the size of the B-mode tomographic image to be processed in order to improve the processing efficiency of the matching processing unit 38 described later. May be.

具体的には、エッジ強調画像生成部36は、係数が1:4:6:4:1となる5tapのバイノミアルフィルタをBモード断層画像に二次元的に適用し、その適用後の画像に対して、2階ダウンサンプリングした第1画像と、その画像を1段階ダウンサンプリングした後、1段階アップサンプリングした第2画像を生成し、第1画像と第2画像との差分を演算する。これにより、DoGフィルタが適用された画像、つまり、エッジ強調画像が生成される。なお、上記の例は一例であり、フィルタの種類や係数、各種サンプリング処理の手順や回数は、上記の例に限定されるものではない。   Specifically, the edge-enhanced image generation unit 36 applies a 5 tap binomial filter having a coefficient of 1: 4: 6: 4: 1 to the B-mode tomographic image two-dimensionally, and an image after the application. On the other hand, the first image down-sampled on the second floor and the second image down-sampled by one step are generated, and the difference between the first image and the second image is calculated. Thereby, an image to which the DoG filter is applied, that is, an edge enhanced image is generated. In addition, said example is an example and the kind of filter, a coefficient, and the procedure and frequency | count of various sampling processes are not limited to said example.

マッチング処理部38は、エッジ強調画像生成部36によって生成されたエッジ強調画像に対して、テンプレート生成部34によって生成されたテンプレートを用いたマッチング処理を適用することで、胎児頭部の位置の候補、具体的には、胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補を演算する。マッチング処理部38は、エッジ強調画像上においてテンプレートの位置を変えながら、各位置におけるテンプレートと胎児頭部像(頭蓋骨像)との相似度を演算する。マッチング処理部38は、その相似度が最大となるテンプレートの位置を特定し、その位置におけるテンプレートの中心位置を、胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補として特定する。なお、マッチング処理部38は、エッジ強調画像を用いずに、元々のBモード断層画像に対してテンプレートをマッチングさせることで、胎児頭部の中心位置を演算してもよい。この場合、エッジ強調画像生成部36は、位置演算部24に含まれていなくてもよい。   The matching processing unit 38 applies a matching process using the template generated by the template generating unit 34 to the edge enhanced image generated by the edge enhanced image generating unit 36, so that the fetal head position candidate is applied. Specifically, a candidate for the center position of the fetal head (skull) is calculated. The matching processing unit 38 calculates the similarity between the template and the fetal head image (skull image) at each position while changing the position of the template on the edge enhanced image. The matching processing unit 38 specifies the position of the template that maximizes the similarity, and specifies the center position of the template at that position as a candidate for the center position of the fetal head (skull). Note that the matching processing unit 38 may calculate the center position of the fetal head by matching the template with the original B-mode tomographic image without using the edge-enhanced image. In this case, the edge enhanced image generation unit 36 may not be included in the position calculation unit 24.

以上のようにして、胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補が演算される。このようにして演算された中心位置の候補は、領域演算部26にて行われる座標変換に用いられる。   In this manner, the candidate for the center position of the fetal head (skull) is calculated. The candidate of the center position calculated in this way is used for coordinate conversion performed by the area calculation unit 26.

以下、図3を参照して領域演算部26について詳しく説明する。図3には、領域演算部26の構成が示されている。領域演算部26は、変換部40、マスク設定部42、探索部44、逆変換部46、楕円演算部48、妥当性判定部50、中心部マスク部52、終了判定部54及び中心更新部56を含む。   Hereinafter, the region calculation unit 26 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows the configuration of the area calculation unit 26. The area calculation unit 26 includes a conversion unit 40, a mask setting unit 42, a search unit 44, an inverse conversion unit 46, an ellipse calculation unit 48, a validity determination unit 50, a center mask unit 52, an end determination unit 54, and a center update unit 56. including.

変換部40は、位置演算部24によって演算された胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補を極座標系の原点として用いて、Bモード断層画像を極座標変換する。極座標変換は、その中心位置の候補を原点として、例えば縦軸をその中心位置の候補からの距離(動径r)、横軸を角度(偏角θ)として座標を変換する処理である。つまり、座標変換後の極座標系は、胎児頭部の中心位置の候補を原点して有する極座標系である。この変換処理によって、Bモード断層画像は、中心位置の候補を原点として展開され、これにより、展開画像(極座標系で表された画像)が生成される。第1実施形態では、位置演算部24によって演算された中心位置の候補(テンプレートマッチングによって得られた中心位置の候補)を用いることで、胎児頭部の中心位置により近い位置を用いて極座標変換を行うことが可能となり、後述する経路探索処理及び楕円演算の精度が向上する。以下では、極座標変換後の画像を「展開画像」と称することとする。   The conversion unit 40 performs polar coordinate conversion of the B-mode tomographic image using the candidate for the center position of the fetal head (skull) calculated by the position calculation unit 24 as the origin of the polar coordinate system. Polar coordinate conversion is a process of converting coordinates with the center position candidate as the origin, for example, with the vertical axis as the distance (radial radius r) from the center position candidate and the horizontal axis as the angle (deflection angle θ). That is, the polar coordinate system after the coordinate conversion is a polar coordinate system having a candidate for the center position of the fetal head as the origin. By this conversion processing, the B-mode tomographic image is developed with the center position candidate as the origin, and thereby a developed image (an image expressed in a polar coordinate system) is generated. In the first embodiment, by using the center position candidate (center position candidate obtained by template matching) calculated by the position calculation unit 24, polar coordinate conversion is performed using a position closer to the center position of the fetal head. This makes it possible to improve the accuracy of route search processing and ellipse calculation described later. Hereinafter, the image after the polar coordinate conversion is referred to as a “development image”.

マスク設定部42は、展開画像(極座標変換後の画像)に対して、極座標系の偏角θ方向の特定領域において動径r方向に延在するマスクを設定する。そのマスクが設定された領域は、後述する動的計画法を用いた経路探索処理が行われない領域である。別の例として、マスクが設定された領域内の輝度値が0(ゼロ)に設定され、動的計画法を用いた探索処理によって、マスクが設定された領域の情報から経路が探索されないようにしてもよい。特定領域は、例えば、胎児頭部(頭蓋骨)に対して超音波ビームが平行に送受波される部分を含む領域である。超音波ビームが平行に送受波される部分の輝度値は、他の部分の輝度値よりも低くなり易く、ノイズが発生し易い。そのノイズの影響によって、後述する経路探索処理にて誤探索が発生する可能性がある。特定領域にマスクを設定することで、ノイズの影響を除去して、誤探索の発生を抑制又は防止することが可能となる。例えば、通常、胎児頭部の前面及び後面に相当する部分にてノイズが発生し易いため、その部分にマスクが設定される。   The mask setting unit 42 sets a mask extending in the radial direction r in the specific region in the polar angle θ direction of the polar coordinate system with respect to the developed image (image after polar coordinate conversion). The area where the mask is set is an area where route search processing using dynamic programming described later is not performed. As another example, the luminance value in the area where the mask is set is set to 0 (zero), and the route is not searched from the information of the area where the mask is set by the search process using dynamic programming. May be. The specific region is, for example, a region including a portion where an ultrasonic beam is transmitted / received in parallel to the fetal head (skull). The luminance value of the portion where the ultrasonic beam is transmitted / received in parallel is likely to be lower than the luminance value of the other portion, and noise is likely to occur. Due to the influence of the noise, an erroneous search may occur in a route search process described later. By setting a mask in a specific area, it is possible to remove or eliminate the influence of noise and suppress or prevent the occurrence of erroneous search. For example, normally, noise is likely to occur at portions corresponding to the front and rear surfaces of the fetal head, and therefore a mask is set at those portions.

探索部44は、展開画像(極座標変換後の画像)に対して経路探索処理を適用することで、展開画像から経路を探索する。この経路が、胎児頭部のエッジ部分(頭蓋骨に相当する部分)の候補に相当する。探索部44は、例えば、展開画像に対して動的計画法を適用することで経路を探索する。このとき、探索部44は、展開画像において、マスクが設定された領域を探索領域から除外し、マスクが設定されていない領域を対象として動的計画法を適用することで経路を探索する。また、探索部44は、展開画像においてマスクが設定された領域内の経路(例えば直線状の経路)を推定する。例えば、マスクが設定されていない複数の領域の間にマスクが設定されている領域が存在する場合、探索部44は、マスクが設定されていない複数の領域内の複数の経路同士を、マスクが設定されている領域にて推定された直線状の経路によって結ぶことで、展開画像から全体の経路を演算する。   The search unit 44 searches for a route from the developed image by applying route search processing to the developed image (image after polar coordinate conversion). This path corresponds to a candidate for an edge portion of the fetal head (a portion corresponding to the skull). For example, the search unit 44 searches for a route by applying dynamic programming to the developed image. At this time, in the developed image, the search unit 44 excludes the region where the mask is set from the search region, and searches for the route by applying the dynamic programming to the region where the mask is not set. In addition, the search unit 44 estimates a route (for example, a straight route) in an area where a mask is set in the developed image. For example, when there is a region where a mask is set between a plurality of regions where a mask is not set, the search unit 44 may replace a plurality of routes in a plurality of regions where a mask is not set with each other. The whole route is calculated from the developed image by connecting with a straight route estimated in the set region.

逆変換部46は、探索部44によって探索された経路を元の画像空間(座標変換前の画像空間)に逆変換する。   The inverse transform unit 46 inversely transforms the route searched by the search unit 44 into the original image space (image space before coordinate conversion).

楕円演算部48は、逆変換部46によって得られた逆変換後の経路と、Bモード断層画像と、を用いて、胎児頭部を近似した楕円を演算する。これにより、その楕円の中心位置、短軸の長さ、長軸の長さ及び傾きが、近似楕円のパラメータとして得られる。以下、楕円演算部48によって演算された楕円(胎児頭部に近似した楕円)を「近似楕円」と称することとする。   The ellipse computing unit 48 computes an ellipse that approximates the fetal head using the post-inversion path obtained by the inverse transformation unit 46 and the B-mode tomographic image. Thereby, the center position of the ellipse, the length of the minor axis, the length of the major axis and the inclination are obtained as parameters of the approximate ellipse. Hereinafter, an ellipse calculated by the ellipse calculation unit 48 (an ellipse approximated to the fetal head) is referred to as an “approximate ellipse”.

妥当性判定部50は、楕円演算部48によって求められた近似楕円の妥当性を判定する。妥当性の判定には、楕円の長軸の長さと短軸の長さとの比が利用される。妥当性判定部50は、楕円演算部48によって求められた近似楕円の長軸の長さと短軸の長さとの比が、予め定められた許容範囲内に含まれる場合、妥当性があると判定し、その比が許容範囲に含まれない場合、妥当性がないと判定する。なお、楕円の妥当性判定には、楕円の大きさ、位置、角度等の中の少なくとも1つが用いられてもよいし、それらの中の複数の組み合わせが用いられてもよい。   The validity determination unit 50 determines the validity of the approximate ellipse obtained by the ellipse calculation unit 48. For the determination of validity, the ratio between the length of the major axis of the ellipse and the length of the minor axis is used. The validity determination unit 50 determines that there is validity when the ratio between the length of the long axis and the length of the short axis of the approximate ellipse obtained by the ellipse calculation unit 48 is within a predetermined allowable range. If the ratio is not within the allowable range, it is determined that the ratio is not valid. In addition, for the validity determination of the ellipse, at least one of the size, position, angle, etc. of the ellipse may be used, or a plurality of combinations among them may be used.

中心部マスク部52は、妥当性判定部50によって妥当性がないと判定された場合に、展開画像に対し、原点から予め定められた範囲内にマスクを設定する。探索部44は、そのマスクが設定された展開画像を対象として再度探索を行う。胎児頭部が表されたBモード断層画像には、正中線と呼ばれる高輝度領域が存在し、経路探索処理にて、その高輝度領域が経路として誤探索される可能性がある。つまり、経路探索処理では、胎児の頭蓋骨に相当する経路を探索することを目的としているところ、正中線を通る経路を誤探索する可能性がある。正中線は、Bモード断層画像の中心部分に表されていると想定されるため、その中心部分に対応する範囲にマスクを設定して経路探索処理からその範囲を除外することで、正中線の影響に起因する誤探索を抑制又は防止することが可能となる。なお、中心部マスク部52が設けられずに、マスク設定部42が、展開画像において原点から予め定められた範囲内にマスクを設定してもよい。この場合、マスク設定部42は、妥当性判定部50による判定結果によらずに、マスクを設定してもよい。   The center mask unit 52 sets a mask within a predetermined range from the origin for the developed image when the validity determination unit 50 determines that there is no validity. The search unit 44 searches again for the developed image in which the mask is set. In the B-mode tomographic image showing the fetal head, there is a high luminance region called a midline, and the high luminance region may be erroneously searched as a route in the route search process. That is, in the route search process, the purpose is to search for a route corresponding to the fetal skull, but there is a possibility that a route passing through the midline may be erroneously searched. Since the median line is assumed to be represented in the central portion of the B-mode tomographic image, by setting a mask in the range corresponding to the central portion and excluding the range from the route search process, the median line It becomes possible to suppress or prevent erroneous search due to the influence. Note that the mask setting unit 42 may set the mask within a predetermined range from the origin in the developed image without providing the center mask unit 52. In this case, the mask setting unit 42 may set a mask regardless of the determination result by the validity determination unit 50.

終了判定部54は、領域演算部26の各部の処理の終了を判定する。例えば、変換部40から中心更新部56までの一連の処理が予め定められた回数(例えば3回)行われた場合、終了判定部54は、処理が終了したと判定する。予め定められた回数の処理が実行されていない場合、変換部40から中心更新部56までの一連の処理が実行される。また、楕円演算部48によって求められた近似楕円の位置、大きさ、角度等のパラメータの変動が小さくなった場合(例えば、予め定められた許容範囲内に含まれる場合)、終了判定部54は、処理が終了したと判定してもよい。   The end determination unit 54 determines the end of processing of each unit of the region calculation unit 26. For example, when a series of processing from the conversion unit 40 to the center update unit 56 is performed a predetermined number of times (for example, 3 times), the end determination unit 54 determines that the processing is ended. When the predetermined number of processes has not been executed, a series of processes from the conversion unit 40 to the center update unit 56 are executed. Further, when the variation of the parameters such as the position, size, and angle of the approximate ellipse obtained by the ellipse calculation unit 48 becomes small (for example, when included in a predetermined allowable range), the end determination unit 54 , It may be determined that the processing is completed.

上記の処理をまとめると以下のようになる。変換部40から妥当性判定部50までの処理が実行され、妥当性判定部50によって妥当性があると判定された場合、終了判定部54による判定が行われる。妥当性判定部50によって妥当性がないと判定された場合、中心部マスク部52による処理を経て、探索部44から楕円演算部48までの処理が実行され、妥当性判定部50の処理を飛ばして、終了判定部54による判定が行われる。上記一連の処理が予め定められた回数実行されていない場合、中心更新部56による処理が行われる。上記の一連の処理を1セットとして、そのセットを予め定められた回数実行する。   The above processing is summarized as follows. When the processing from the conversion unit 40 to the validity determination unit 50 is executed and the validity determination unit 50 determines that there is validity, the determination by the end determination unit 54 is performed. When the validity determination unit 50 determines that there is no validity, the processing from the search unit 44 to the ellipse calculation unit 48 is executed through the processing by the center mask unit 52, and the processing of the validity determination unit 50 is skipped. Thus, determination by the end determination unit 54 is performed. When the series of processes has not been executed a predetermined number of times, the process by the center update unit 56 is performed. The series of processes described above is set as one set, and the set is executed a predetermined number of times.

中心更新部56は、終了判定部54によって終了判定がなされなかった場合、楕円演算部48によって求められた近似楕円の中心位置を、変換部40による極座標変換における極座標系の新たな原点として更新する。以降、変換部40から終了判定部54までの一連の処理が実行される。このとき、変換部40は、楕円演算部48によって求められた近似楕円の中心位置(更新された中心位置)を極座標系の新たな原点として用いて、Bモード断層画像を極座標変換する。これにより、胎児頭部の中心位置により近い位置を用いて極座標変換を行うことが可能となり、経路探索処理及び楕円演算の精度が向上する。   If the end determination is not made by the end determination unit 54, the center update unit 56 updates the center position of the approximate ellipse obtained by the ellipse calculation unit 48 as a new origin of the polar coordinate system in the polar coordinate conversion by the conversion unit 40. . Thereafter, a series of processing from the conversion unit 40 to the end determination unit 54 is executed. At this time, the conversion unit 40 performs polar coordinate conversion of the B-mode tomographic image using the center position (updated center position) of the approximate ellipse obtained by the ellipse calculation unit 48 as a new origin of the polar coordinate system. Thereby, polar coordinate conversion can be performed using a position closer to the center position of the fetal head, and the accuracy of the route search process and the ellipse calculation is improved.

終了判定部54によって終了判定がなされた場合、計測部28は、その終了判定の時点で得られた近似楕円とBモード断層画像とを用いて、胎児頭部を計測する。   When the end determination is made by the end determination unit 54, the measurement unit 28 measures the fetal head using the approximate ellipse and the B-mode tomographic image obtained at the time of the end determination.

以下、図4を参照して、第1実施形態に係る超音波診断装置によって生成されたBモード断層画像について詳しく説明する。図4には、そのBモード断層画像が示されている。Bモード断層画像58には、胎児頭部像60が表されている。例えば、胎児頭部がBモード断層画像に表されるように、プローブ10の位置や角度等がユーザによって調整される。図4において、ハッチングが施された領域は高輝度(エコー)領域を示している。測定に適したBモード断層画像58では、超音波ビームが反射し易い像の上部62、下部64及び正中線66が描出され易く、それらの部分の輝度が高くなり易い。それら以外の組織68においても輝度が高くなる場合がある。一方、超音波ビームが反射し難い像の側面70,72(通常の超音波診断では、胎児頭部の前面及び後面に相当する面)(例えば、超音波ビームが平行に送受波される部分を含む領域)は描出され難く、それらの部分の輝度は低くなり易い。計測部28は、このようなBモード断層画像58から、例えば、正中線66に直交方向の長さに相当する児頭大横径(BPD:Biparietal Diameter)、児頭前後径(OFD:Occipital-Frontal Diameter)、児頭周囲長(HC:Head Circumference)、等を計測することができる。もちろん、これら以外のパラメータが計測されてもよい。   Hereinafter, the B-mode tomographic image generated by the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 shows the B-mode tomographic image. In the B-mode tomographic image 58, a fetal head image 60 is represented. For example, the position and angle of the probe 10 are adjusted by the user so that the fetal head is represented in the B-mode tomographic image. In FIG. 4, the hatched area represents a high luminance (echo) area. In the B-mode tomographic image 58 suitable for measurement, the upper part 62, the lower part 64, and the midline 66 of the image in which the ultrasonic beam is easily reflected are easily drawn, and the brightness of these parts is likely to be high. In other tissues 68, the luminance may increase. On the other hand, the side surfaces 70 and 72 (surfaces corresponding to the front and rear surfaces of the fetal head in normal ultrasound diagnosis) (for example, the portion where the ultrasound beam is transmitted and received in parallel) The region including the image is difficult to draw, and the luminance of those portions tends to be low. From such a B-mode tomographic image 58, the measuring unit 28, for example, has a large lateral diameter (BPD) equivalent to the length in the direction perpendicular to the median line 66, and a longitudinal dimension (OFD). Frontal Diameter (HC), Head Circumference (HC), etc. can be measured. Of course, parameters other than these may be measured.

以下、図5を参照して、テンプレート生成部34によって生成されるテンプレートについて詳しく説明する。図5には、テンプレートの一例が示されている。   Hereinafter, the template generated by the template generation unit 34 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 shows an example of a template.

テンプレート74は、テンプレート生成部34によって生成された円環状の形状を有するテンプレート(ドーナツ型のテンプレート)である。テンプレート74の形状は、胎児頭部(頭蓋骨)を仮定した形状であり、円環の内部76は、頭蓋骨の内部を仮定した領域である。頭蓋骨は円に近い楕円の形状を有していると仮定できるため、テンプレートマッチングでは、全体形状が円形のテンプレート74が用いられる。テンプレートマッチングを行う段階においては、胎児頭部の向き(回転角度)が判明していない。それ故、楕円のような方向性を持ったテンプレートを用いるよりも、方向性を有さない円形のテンプレート74を用いた方が、胎児頭部の中心位置の検出精度が向上し得る。   The template 74 is a template (doughnut-type template) having an annular shape generated by the template generation unit 34. The shape of the template 74 is a shape assuming the fetal head (skull), and the inside 76 of the ring is a region assuming the inside of the skull. Since it can be assumed that the skull has an elliptical shape close to a circle, a template 74 having a circular overall shape is used in template matching. At the stage of template matching, the orientation (rotation angle) of the fetal head is not known. Therefore, the detection accuracy of the center position of the fetal head can be improved by using the circular template 74 having no directionality rather than using the template having the directionality such as an ellipse.

例えば、テンプレート74の中心位置Oからテンプレート74の環状部分の中心位置までの長さが、テンプレート74の半径に相当し、その半径の2倍の長さがテンプレート74の直径Aに相当する。直径Aは、妊娠日数を用いて演算されたBPD平均値(統計値)である。テンプレート74の幅B、つまり、環状部分の幅Bは、妊娠日数を用いて演算されたBPD平均値の標準偏差SDである。このように、テンプレート74は、妊娠日数から推定された大きさが反映されたテンプレートである。このような特徴を有するテンプレート74は、実際の頭蓋骨の大きさや形状を反映したテンプレートであるため、テンプレート74を用いてテンプレートマッチングを行うことで、頭蓋骨の中心位置により近い位置がその中心位置の候補として検出され易くなる。   For example, the length from the center position O of the template 74 to the center position of the annular portion of the template 74 corresponds to the radius of the template 74, and the length twice the radius corresponds to the diameter A of the template 74. The diameter A is a BPD average value (statistical value) calculated using the number of days of pregnancy. The width B of the template 74, that is, the width B of the annular portion is the standard deviation SD of the BPD average value calculated using the number of gestational days. Thus, the template 74 is a template that reflects the size estimated from the number of days of pregnancy. Since the template 74 having such characteristics reflects the actual size and shape of the skull, by performing template matching using the template 74, a position closer to the center position of the skull is a candidate for the center position. Are easily detected.

以下、図6を参照して、マッチング処理部38によるマッチング処理について詳しく説明する。図6には、エッジ強調画像の一例が示されている。   Hereinafter, the matching process performed by the matching processing unit 38 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 shows an example of the edge enhanced image.

エッジ強調画像78はエッジ強調画像生成部36によって生成された画像である。つまり、エッジ強調画像78は、図4に示されているBモード断層画像58に対してDoGフィルタを適用することで生成された画像である。エッジ強調画像78においては、胎児の頭蓋骨に相当する部分等が強調されている。   The edge enhanced image 78 is an image generated by the edge enhanced image generation unit 36. That is, the edge enhanced image 78 is an image generated by applying a DoG filter to the B-mode tomographic image 58 shown in FIG. In the edge-enhanced image 78, a portion corresponding to a fetal skull is emphasized.

マッチング処理部38は、このエッジ強調画像78に対して、テンプレート74を用いたマッチング処理を適用することで、胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補を演算する。具体的には、マッチング処理部38は、エッジ強調画像78上で、矢印80で示すように、テンプレート74の位置を変えながら、各位置におけるテンプレート74と胎児頭部像(頭蓋骨像)との相似度を演算する。これにより、相似度の二次元マップ(相似度マップ)が生成される。相似度は、以下に示す式(1)によって演算される。
The matching processing unit 38 applies a matching process using the template 74 to the edge-enhanced image 78 to calculate a candidate for the center position of the fetal head (skull). Specifically, the matching processing unit 38 resembles the template 74 and the fetal head image (skull image) at each position while changing the position of the template 74 on the edge enhanced image 78 as indicated by an arrow 80. Calculate the degree. As a result, a two-dimensional map of similarity (similarity map) is generated. The similarity is calculated by the following equation (1).

ここで、I(i,j)は、エッジ強調画像78(DoG画像)の輝度(0〜255)である。T(x,y)は、テンプレート74の輝度(0又は1)である。   Here, I (i, j) is the luminance (0 to 255) of the edge enhanced image 78 (DoG image). T (x, y) is the brightness (0 or 1) of the template 74.

マッチング処理部38は、上記の相似度マップに対してフィルタ処理を適用してもよい。例えば、2種類のフィルタが用いられる。第1フィルタは、例えば、(5×5)、σ=2.0のガウシアンフィルタであり、第2フィルタは、例えば、画像の横×縦サイズの半分の大きさを有するガウシアンフィルタである。第1フィルタは、局所的な高輝度値を取り除き、周辺領域も高輝度値を有する領域から候補が検出されるように、周辺領域を平滑化するためのフィルタである。第2フィルタは、Bモード断層画像の特性として観察対象がBモード断層画像の中心に近い位置に配置されていると仮定した場合に、Bモード断層画像の端部から候補が検出され難いように、Bモード断層画像の中心部分に若干の重み付けを行うフィルタである。もちろん、これらのフィルタが適用されなくてもよい。   The matching processing unit 38 may apply a filter process to the similarity map. For example, two types of filters are used. The first filter is, for example, a (5 × 5), σ = 2.0 Gaussian filter, and the second filter is, for example, a Gaussian filter having a size that is half the horizontal × vertical size of the image. The first filter is a filter for removing the local high luminance value and smoothing the peripheral region so that the candidate is detected from the region having the high luminance value in the peripheral region. Assuming that the observation target is arranged at a position close to the center of the B-mode tomographic image as a characteristic of the B-mode tomographic image, the second filter makes it difficult for a candidate to be detected from the end of the B-mode tomographic image. , A filter that slightly weights the central portion of the B-mode tomographic image. Of course, these filters may not be applied.

マッチング処理部38は、上記の相似度マップにおいて、相似度が最大となる位置を、胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補として検出する。この中心位置の候補が、後述する極座標変換にて用いられる。   The matching processing unit 38 detects a position having the maximum similarity as a candidate for the center position of the fetal head (skull) in the similarity map. This center position candidate is used in polar coordinate conversion described later.

以下、図7から図15を参照して、領域演算部26による処理について詳しく説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 7 to 15, the processing by the region calculation unit 26 will be described in detail.

図7には、極座標変換によって生成された展開画像の一例が示されている。展開画像82は、変換部40による極座標変換よって生成された画像である。具体的には、展開画像82は、マッチング処理部38によって得られた胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補を用いて、図4に示されているBモード断層画像58を極座標変換することで生成された画像である。横軸は、極座標系の角度θ(偏角θ)を示しており、縦軸は、極座標系の距離r(動径r)を示している。展開画像82の原点(θ=0、r=0)は、マッチング処理部38によって得られた胎児頭部(頭蓋骨)の中心位置の候補に対応する位置である。展開画像82中の像84は、Bモード断層画像58に表された上部62、下部64及び正中線66に対応する像であり、像86は、Bモード断層画像58に表された組織68に対応する像である。   FIG. 7 shows an example of a developed image generated by polar coordinate conversion. The developed image 82 is an image generated by polar coordinate conversion by the conversion unit 40. Specifically, the developed image 82 is obtained by performing polar coordinate conversion on the B-mode tomographic image 58 shown in FIG. 4 using the candidate for the center position of the fetal head (skull) obtained by the matching processing unit 38. It is the image produced | generated by. The horizontal axis indicates the angle θ (deflection angle θ) of the polar coordinate system, and the vertical axis indicates the distance r (radial radius r) of the polar coordinate system. The origin (θ = 0, r = 0) of the developed image 82 is a position corresponding to the candidate for the center position of the fetal head (skull) obtained by the matching processing unit 38. An image 84 in the developed image 82 is an image corresponding to the upper part 62, the lower part 64, and the median line 66 represented in the B-mode tomographic image 58, and the image 86 is formed on the tissue 68 represented in the B-mode tomographic image 58. Corresponding image.

図8には、マスクが適用された展開画像の一例が示されている。展開画像82には、マスク設定部42によってマスク88が設定されている。例えば、展開画像82において、角度θが90°の位置と−90°の位置に、角度θ方向へ±45°の幅を持ったマスク88が設定されている。もちろん、その角度の幅は一例に過ぎず、他の値が用いられてもよいし、ユーザによってその幅を変更できるようにしてもよい。マスク88は、距離r=0の位置から距離r方向に延在する形状を有している。角度θが±90°の位置は、通常、胎児頭部の前面及び後面に対応する位置であり、その部分には超音波ビームが平行に送受波され易いため、その部分が描出され難い。その部分が経路探索の対象領域に含まれていると、経路探索処理にて誤探索が発生する可能性がある。また、頭蓋骨が描出され難い部分の付近に、輝度が高い他の組織が描出されていると、経路探索処理にて誤探索が発生する可能性がある。これに対処するために、頭蓋骨が描出され難い部分(角度θが±90°の位置)に、角度θ方向に幅を持ったマスク88を設定する。これにより、その部分が経路探索の領域から除外されるので、誤探索の発生を抑制又は防止することができる。例えば、角度θが±90°の付近に、図7に示されている像86が存在すると、その像86の部分が経路として抽出され、頭蓋骨以外の部分が経路として抽出される可能性がある。マスクを設定することで、そのような誤探索を防止できる。   FIG. 8 shows an example of a developed image to which a mask is applied. A mask 88 is set in the developed image 82 by the mask setting unit 42. For example, in the developed image 82, a mask 88 having a width of ± 45 ° in the angle θ direction is set at a position where the angle θ is 90 ° and a position where the angle θ is −90 °. Of course, the width of the angle is merely an example, and other values may be used, or the width may be changed by the user. The mask 88 has a shape extending in the direction of the distance r from the position where the distance r = 0. The position where the angle θ is ± 90 ° is usually a position corresponding to the front surface and the rear surface of the fetal head, and since the ultrasonic beam is easily transmitted and received in parallel in that portion, it is difficult to depict that portion. If that portion is included in the route search target area, there is a possibility that an erroneous search will occur in the route search processing. In addition, if another tissue with high luminance is drawn near the portion where the skull is difficult to be drawn, there is a possibility that a false search may occur in the route search process. In order to cope with this, a mask 88 having a width in the angle θ direction is set in a portion where the skull is difficult to be drawn (position where the angle θ is ± 90 °). As a result, the portion is excluded from the route search area, so that occurrence of erroneous search can be suppressed or prevented. For example, when the image 86 shown in FIG. 7 exists in the vicinity of the angle θ of ± 90 °, a portion of the image 86 may be extracted as a route, and a portion other than the skull may be extracted as a route. . By setting a mask, such an erroneous search can be prevented.

以下、探索部44による経路探索処理について詳しく説明する。図9には、展開画像82が示されている。探索部44は、展開画像82から経路上の輝度値の総和が最大となるような経路を探索する。輝度値の総和が最大となるような経路の探索にはどのような手法を用いてもよいが、探索部44は、一例として動的計画法を用いて経路を探索する。このとき、探索部44は、マスク88が設定されている領域を経路探索領域から除外して経路を探索する。図9において実線で表示された経路90が、動的計画法を適用することで探索された経路である。経路90は像84に沿っている。また、探索部44は、マスク88が設定されている領域における経路92を推定する。探索部44は、例えば、動的計画法によって探索された複数の経路90の端部同士を、直線状の経路92(破線で示す経路)によって結ぶことで、全体の経路を演算する。経路92は、マスク88が設定された領域内の直線状の経路である。なお、探索された経路が元の画像空間(座標変換前の画像空間)において閉曲線となるように、探索部44は、展開画像82の左右端部においてr座標が近接するような経路を探索してもよい。   Hereinafter, the route search process by the search unit 44 will be described in detail. FIG. 9 shows a developed image 82. The search unit 44 searches the developed image 82 for a route that maximizes the sum of luminance values on the route. Any method may be used to search for a route that maximizes the sum of luminance values, but the search unit 44 searches for a route using dynamic programming as an example. At this time, the search unit 44 searches the route by excluding the region where the mask 88 is set from the route search region. A route 90 indicated by a solid line in FIG. 9 is a route searched by applying dynamic programming. The path 90 is along the image 84. In addition, the search unit 44 estimates the route 92 in the area where the mask 88 is set. For example, the search unit 44 calculates the entire route by connecting end portions of the plurality of routes 90 searched by the dynamic programming method with a linear route 92 (route indicated by a broken line). The path 92 is a linear path in the area where the mask 88 is set. Note that the search unit 44 searches for a route in which the r coordinate is close at the left and right ends of the developed image 82 so that the searched route becomes a closed curve in the original image space (image space before coordinate conversion). May be.

以下、図10から図12を参照して、動的計画法について説明する。図10,12には、経路探索処理を説明するための画像が示されている。図11には、探索マップの一例が示されている。   Hereinafter, dynamic programming will be described with reference to FIGS. 10 to 12. 10 and 12 show images for explaining the route search processing. FIG. 11 shows an example of a search map.

まず、図10に示すように、探索部44は、注目画素94の左側に配置された3個の画素96の中で、最大の輝度値を有する画素のその輝度値を注目画素94に加算する。探索部44は、この工程を画像の上端から下端に向けて行い、次に、画像の左端から右端に向けて行うことで、二次元の探索マップを生成する。探索マップにおいて、輝度が高い部分ほど輝度値の総和が大きい領域に対応している。   First, as illustrated in FIG. 10, the search unit 44 adds the luminance value of the pixel having the maximum luminance value to the target pixel 94 among the three pixels 96 arranged on the left side of the target pixel 94. . The search unit 44 performs this process from the upper end to the lower end of the image, and then performs the process from the left end to the right end of the image, thereby generating a two-dimensional search map. In the search map, the higher luminance corresponds to the region where the sum of the luminance values is larger.

図11には、上記のようにして得られた探索マップの一例が示されている。探索部44は、探索マップの右端から最大輝度の画素98を検出する。   FIG. 11 shows an example of the search map obtained as described above. The search unit 44 detects the pixel 98 having the maximum luminance from the right end of the search map.

次に、図12に示すように、探索部44は、現在の画素100(上記の画素98)の左側に配置された3個の画素102の中で最大の輝度値を有する画素を選択し、この工程を画像の左端まで行う。探索部44は、経路が画像の左端に到達した後、探索開始点のr座標と探索終了点のr座標とを比較し、その差が大きい場合(例えば差が閾値以上の場合)、探索マップの右端から2番目に高い輝度値を有する画素を探索開始点として選択し、再度探索を行う。探索部44は、探索開始点と探索終了点との差が予め定められた許容範囲内に含まれるまで、この処理を繰り返す。   Next, as illustrated in FIG. 12, the search unit 44 selects a pixel having the maximum luminance value among the three pixels 102 arranged on the left side of the current pixel 100 (the pixel 98 described above), This process is performed to the left end of the image. After the route reaches the left end of the image, the search unit 44 compares the r coordinate of the search start point and the r coordinate of the search end point, and if the difference is large (for example, if the difference is greater than or equal to the threshold), the search map A pixel having the second highest luminance value from the right end of is selected as a search start point, and the search is performed again. The search unit 44 repeats this process until the difference between the search start point and the search end point is included within a predetermined allowable range.

探索部44は、上記の処理によって、輝度値の総和が最大となる経路を探索する。なお、探索部44は、輝度値以外のパラメータとして、輝度の勾配情報、エッジ量、エントロピー、尤度、Hog、SaliencyMap、L1,L2ノルム等のパラメータ群の中から選択された少なくとも1つのパラメータや、選択された複数のパラメータの組み合わせを用いて、経路を探索してもよい。また、使用されるパラメータによっては、最大化ではなく最小化又は最適化が行われる場合がある。また、探索マップの生成方向は、上述した例とは逆の方向であってもよい。   The search unit 44 searches for a route having the maximum sum of luminance values by the above processing. The search unit 44 uses at least one parameter selected from parameter groups such as luminance gradient information, edge amount, entropy, likelihood, Hog, SaliencyMap, L1, and L2 norms as parameters other than the luminance value. The route may be searched using a combination of a plurality of selected parameters. Also, depending on the parameters used, minimization or optimization may be performed instead of maximization. Further, the direction in which the search map is generated may be the opposite direction to the above-described example.

上記のように探索部44によって経路が探索されると、逆変換部46は、その経路を元の画像空間(座標変換前の画像空間)に逆変換する。図13には、逆変換によって生成された経路線104が示されている。なお、図13には、図4に示されている座標変換前のBモード断層画像58も示されており、経路線104は、そのBモード断層画像58上に重畳して示されている。   When the route is searched by the search unit 44 as described above, the inverse transform unit 46 inversely transforms the route into the original image space (image space before coordinate transformation). FIG. 13 shows a route line 104 generated by inverse transformation. FIG. 13 also shows the B-mode tomographic image 58 before coordinate conversion shown in FIG. 4, and the route line 104 is shown superimposed on the B-mode tomographic image 58.

逆変換によって経路線104が生成されると、楕円演算部48は、その経路線104とBモード断層画像58とを用いて、胎児頭部を近似した楕円(近似楕円)を演算する。以下、この処理について詳しく説明する。まず、楕円演算部48は、経路線104上の全画素の中で、より高輝度な一定割合の画素(例えば50%の画素)を抽出する。この抽出処理は、経路上に存在する画素の中で頭蓋骨上に存在する画素を抽出して使用することで、楕円近似の精度を高めるためである。次に、楕円演算部48は、抽出された画素群の中から5点以上の候補点を無作為に選択し、これらの候補点群に楕円を当てはめる。楕円の当てはめ方法として、例えば、ハフ変換、最小二乗法、多項式を用いた最適化法、等を用いることができる。図14には、候補点群に当てはめられた楕円106が示されている。次に、楕円演算部48は、その当てはめによって演算された楕円と、抽出された画素群(経路線104上の全画素から抽出された画素群)と、の距離を演算し、その距離が予め定められた閾値以内の画素の数(例えば、その距離が5画素以内の画素の数)を、楕円上画素数として演算する。楕円演算部48は、これらの処理を予め定められた回数(例えば100回)行い、楕円上画素数が最大となった楕円を、胎児頭部を近似した楕円(近似楕円)として採用する。これにより、その近似楕円の中心位置、短軸の長さ、長軸の長さ、及び、角度が特定される。   When the route line 104 is generated by the inverse transformation, the ellipse computing unit 48 computes an ellipse (approximate ellipse) that approximates the fetal head using the route line 104 and the B-mode tomographic image 58. Hereinafter, this process will be described in detail. First, the ellipse calculation unit 48 extracts a certain percentage of pixels with higher luminance (for example, 50% of pixels) among all the pixels on the route line 104. This extraction process is for increasing the accuracy of the ellipse approximation by extracting and using pixels existing on the skull among the pixels existing on the path. Next, the ellipse calculation unit 48 randomly selects five or more candidate points from the extracted pixel group, and applies an ellipse to these candidate point groups. As an ellipse fitting method, for example, a Hough transform, a least square method, an optimization method using a polynomial, or the like can be used. FIG. 14 shows an ellipse 106 applied to the candidate point group. Next, the ellipse calculation unit 48 calculates the distance between the ellipse calculated by the fitting and the extracted pixel group (the pixel group extracted from all the pixels on the route line 104). The number of pixels within a predetermined threshold (for example, the number of pixels having a distance within 5 pixels) is calculated as the number of pixels on the ellipse. The ellipse calculation unit 48 performs these processes a predetermined number of times (for example, 100 times), and adopts the ellipse having the maximum number of pixels on the ellipse as an ellipse that approximates the fetal head (approximate ellipse). Thereby, the center position of the approximate ellipse, the length of the short axis, the length of the long axis, and the angle are specified.

妥当性判定部50は、上記のようにして楕円演算部48によって採用された近似楕円の妥当性を判定する。妥当性判定部50は、その近似楕円の長軸の長さと短軸の長さとの比が、予め定められた許容範囲内に含まれる場合、妥当性があると判定し、その比が許容範囲内に含まれない場合、妥当性がないと判定する。妥当性がないと判定された場合、探索部44は、再度探索を行う。   The validity determination unit 50 determines the validity of the approximate ellipse adopted by the ellipse calculation unit 48 as described above. When the ratio between the length of the major axis and the length of the minor axis of the approximate ellipse is included within a predetermined allowable range, the validity determination unit 50 determines that there is validity, and the ratio is within the allowable range. If it is not included, it is determined that there is no validity. When it is determined that there is no validity, the search unit 44 searches again.

終了判定部54によって、処理が終了したと判定されていない場合、つまり、予め定められた回数の処理が実行されていない場合、中心更新部56は、楕円演算部48によって採用された近似楕円の中心位置を、変換部40による極座標変換における極座標系の新たな原点として更新する。予め定められた回数の処理が実行された場合、例えば、最後の処理で得られた近似楕円を、計測部28による計測用の楕円として採用してもよいし、楕円の位置、大きさ、角度等のパラメータの変動が最小になった楕円を、計測用の楕円として採用してもよい。   When it is not determined by the end determination unit 54 that the process has been completed, that is, when the predetermined number of times of processing has not been executed, the center update unit 56 calculates the approximate ellipse employed by the ellipse calculation unit 48. The center position is updated as a new origin of the polar coordinate system in the polar coordinate conversion by the conversion unit 40. When the predetermined number of processes are executed, for example, the approximate ellipse obtained in the last process may be adopted as an ellipse for measurement by the measurement unit 28, or the position, size, and angle of the ellipse. An ellipse having the smallest parameter variation such as the above may be adopted as a measurement ellipse.

以下、図15及び図16を参照して、計測部28による処理について詳しく説明する。図15及び図16には、Bモード断層画像58の一部と楕円の軸が示されている。図15に示すように、上記の処理によって、胎児頭部に近似した楕円(近似楕円)(計測用の楕円)の短軸108と長軸110が求められる。計測部28は、近似楕円の短軸108と、胎児の頭蓋骨像(上部62と下部64)の外側及び内側と、の交点112,114,116,118を検出する。胎児頭部の計測方法として、上部外側と下部内側との間の長さを計測する場合と、上部外側と下部外側との間の長さを計測する場合と、があるためである。例えば勾配を用いることで交点が検出される。勾配の算出として、例えば、差分値やSobelフィルタ、ラプラシアンフィルタ、ブリューイットフィルタ等を用いることができる。   Hereinafter, the process performed by the measurement unit 28 will be described in detail with reference to FIGS. 15 and 16. 15 and 16 show a part of the B-mode tomographic image 58 and the axis of the ellipse. As shown in FIG. 15, the short axis 108 and the long axis 110 of an ellipse (approximate ellipse) approximated to the fetal head (measurement ellipse) are obtained by the above processing. The measuring unit 28 detects intersections 112, 114, 116, and 118 between the short axis 108 of the approximate ellipse and the outside and inside of the fetal skull image (upper 62 and lower 64). This is because fetal head measurement methods include measuring the length between the upper outer side and the lower inner side and measuring the length between the upper outer side and the lower outer side. For example, the intersection is detected by using a gradient. As the calculation of the gradient, for example, a difference value, a Sobel filter, a Laplacian filter, a Breutit filter, or the like can be used.

以下、図16を参照して、一例として、Sobelフィルタを用いた場合について説明する。計測部28は、近似楕円(計測用の楕円)の短軸108を延長した直線120上に探索範囲を設定する。その探索範囲は、上部外側の探索範囲122、上部内側の探索範囲124、下部内側の探索範囲126、及び、下部外側の探索範囲128を含む。次に、計測部28は、図16において黒丸にて示す各点での勾配強度を演算し、各探索範囲内において勾配強度が最大となる点を上記の交点として検出する。これにより、探索範囲122内にて交点112が検出され、探索範囲124内にて交点114が検出され、探索範囲126内にて交点116が検出され、探索範囲128内にて交点118が検出される。   Hereinafter, a case where a Sobel filter is used will be described as an example with reference to FIG. The measurement unit 28 sets a search range on a straight line 120 obtained by extending the short axis 108 of the approximate ellipse (measurement ellipse). The search range includes an upper outer search range 122, an upper inner search range 124, a lower inner search range 126, and a lower outer search range 128. Next, the measurement unit 28 calculates the gradient strength at each point indicated by a black circle in FIG. 16, and detects the point at which the gradient strength is maximum within each search range as the intersection point. Thus, the intersection 112 is detected in the search range 122, the intersection 114 is detected in the search range 124, the intersection 116 is detected in the search range 126, and the intersection 118 is detected in the search range 128. The

また、計測部28は、複数方向について上記の処理を行うことで、図15に示されている胎児頭部(頭蓋骨)の外周楕円130を演算してもよい。この場合、計測部28は、外周楕円130の周囲長を頭部周囲長HCとして演算し、長軸110の長さを児頭前後径OFDとして演算してもよい。   Moreover, the measurement part 28 may calculate the outer periphery ellipse 130 of the fetal head (skull) shown by FIG. 15 by performing said process about multiple directions. In this case, the measurement unit 28 may calculate the circumference of the outer periphery ellipse 130 as the head circumference HC and calculate the length of the long axis 110 as the head front-rear diameter OFD.

計測部28によって胎児頭部が計測された場合、例えば、表示部20に計測結果が表示される。   When the fetal head is measured by the measuring unit 28, for example, the measurement result is displayed on the display unit 20.

以上のように、第1実施形態においては、胎児頭部(頭蓋骨)の形状に近似するテンプレートを用いたマッチング処理を行うことで、胎児頭部の中心位置の候補が得られる。その中心位置の候補を用いて極座標変換を行うことで、より正確な中心位置が反映された極座標変換が可能となるので、極座標変換によって生成された展開画像を用いた経路探索処理の精度、つまり、楕円近似の精度が向上する。胎児頭部(頭蓋骨)により近似した楕円が得られるため、その楕円を用いた胎児頭部の計測精度が向上する。このように、第1実施形態では、極座標変換後の画像に対する経路探索処理の精度を高めるために、その経路探索処理を前提とした極座標変換の前処理として、テンプレートマッチングによって胎児頭部の中心位置の候補を演算する。   As described above, in the first embodiment, the candidate for the center position of the fetal head can be obtained by performing the matching process using the template that approximates the shape of the fetal head (skull). By performing polar coordinate conversion using the center position candidate, polar coordinate conversion that reflects the more accurate center position becomes possible, so the accuracy of the route search processing using the developed image generated by polar coordinate conversion, that is, The accuracy of elliptical approximation is improved. Since an ellipse approximated by the fetal head (skull) is obtained, the measurement accuracy of the fetal head using the ellipse is improved. As described above, in the first embodiment, in order to improve the accuracy of the route search processing for the image after the polar coordinate conversion, as a pre-processing of the polar coordinate conversion based on the route search processing, the center position of the fetal head is obtained by template matching. The candidate is computed.

(変形例1)
以下、図17を参照して変形例1について説明する。図17には、展開画像の一例が示
されている。図17に示されている展開画像82は、図8に示されている展開画像82と同じ画像である。
(Modification 1)
Hereinafter, Modification 1 will be described with reference to FIG. FIG. 17 shows an example of a developed image. The developed image 82 shown in FIG. 17 is the same image as the developed image 82 shown in FIG.

変形例1では、マスク設定部42は、展開画像82にマスクを設定する替わりに、展開画像82に対して重み付け処理を適用する。例えば、展開画像82において、角度θが90°の位置と−90°の位置に、角度θ方向へ±45°の幅を持った重み付け領域132が設定されている。重み付け領域132は、距離r=0の位置から距離r方向に延在する形状を有する。重み付け領域132内においては、±90°の位置における重み係数が最も小さく設定されており、±90°の位置から角度θ方向に離れた位置ほど、大きい重み係数が割り当てられている。マスク設定部42は、展開画像82の各画素の輝度値に重み係数を乗算し、探索部44は、その重み係数が乗算された輝度値を用いて経路探索処理を行う。これにより、頭蓋骨が検出され難い部分の輝度値は、経路探索処理にて用いられ難くなるため、その部分のノイズの影響を抑制又は防止することが可能となる。なお、マスク設定部42は、展開画像82の全体に対して重み付け処理を行ってもよい。この場合も、±90°の位置における重み係数が最も小さく設定されており、±90°の位置から角度θ方向に離れる位置ほど、大きい重み係数が割り当てられる。   In the first modification, the mask setting unit 42 applies weighting processing to the developed image 82 instead of setting a mask on the developed image 82. For example, in the developed image 82, weighted regions 132 having a width of ± 45 ° in the angle θ direction are set at a position where the angle θ is 90 ° and a position where the angle θ is −90 °. The weighting region 132 has a shape extending in the distance r direction from the position where the distance r = 0. In the weighting area 132, the weighting coefficient at the position of ± 90 ° is set to be the smallest, and the larger the weighting coefficient is assigned to the position away from the position of ± 90 ° in the angle θ direction. The mask setting unit 42 multiplies the luminance value of each pixel of the developed image 82 by a weight coefficient, and the search unit 44 performs a route search process using the luminance value multiplied by the weight coefficient. As a result, the luminance value of the portion where the skull is difficult to be detected becomes difficult to be used in the route search process, so that the influence of noise in that portion can be suppressed or prevented. Note that the mask setting unit 42 may perform weighting processing on the entire developed image 82. Also in this case, the weighting coefficient at the position of ± 90 ° is set to be the smallest, and a larger weighting coefficient is assigned to a position away from the position of ± 90 ° in the angle θ direction.

(変形例2)
以下、図18を参照して変形例2について説明する。図18には、Bモード断層画像の一例が示されている。図18に示されているBモード断層画像58は、図4に示されているBモード断層画像58と同じ画像である。
(Modification 2)
Hereinafter, Modification 2 will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows an example of a B-mode tomographic image. The B-mode tomographic image 58 shown in FIG. 18 is the same image as the B-mode tomographic image 58 shown in FIG.

変形例2にでは、マスク設定部42は、プローブ10の種類に応じたマスクを展開画像に設定する。プローブ10の種類によって超音波ビームの送受波方向が変わるため、マスク設定部42は、その送受波方向に応じたマスクを展開画像に設定する。マスク設定部42は、例えば、位置演算部24によって演算された楕円中心位置の候補を基準位置として、矢印134で示す超音波ビームの送受波方向に直交する方向を含み、予め定められた幅を有する領域136に、マスクを設定する。実際には、極座標変換によって生成された展開画像において、その領域136に対応する領域にマスクが設定される。そのような領域136においては、胎児の頭蓋骨に対して超音波ビームが平行に送受波され易いため、頭蓋骨が描出され難い。この領域136にマスクを設定することで、その領域136におけるノイズに起因する経路の誤探索を抑制又は防止することが可能となる。プローブ10の種類によって領域136の位置及び大きさが変わるため、マスク設定部42は、プローブ10の種類に応じて領域136の位置及び大きさを変える。   In the second modification, the mask setting unit 42 sets a mask corresponding to the type of the probe 10 in the developed image. Since the transmission / reception direction of the ultrasonic beam varies depending on the type of the probe 10, the mask setting unit 42 sets a mask corresponding to the transmission / reception direction in the developed image. The mask setting unit 42 includes, for example, a direction that is orthogonal to the transmission / reception direction of the ultrasonic beam indicated by the arrow 134 and has a predetermined width with the ellipse center position candidate calculated by the position calculation unit 24 as a reference position. A mask is set in the area 136 having the mask. Actually, a mask is set in a region corresponding to the region 136 in the developed image generated by polar coordinate conversion. In such a region 136, since the ultrasonic beam is easily transmitted and received in parallel with the fetal skull, it is difficult to depict the skull. By setting a mask in this area 136, it is possible to suppress or prevent an erroneous search for a route due to noise in the area 136. Since the position and size of the region 136 change depending on the type of the probe 10, the mask setting unit 42 changes the position and size of the region 136 according to the type of the probe 10.

例えば、各プローブ10の種類に対応する領域136の位置及び大きさを示すマスク情報が、超音波診断装置に予め記録されている。プローブ10が超音波診断装置本体に接続されると、マスク設定部42は、プローブ10からプローブの種類を示す情報を取得し、その種類に関連付けられたマスク情報を取得し、マスク情報に従って展開画像にマスクを設定する。   For example, mask information indicating the position and size of the region 136 corresponding to the type of each probe 10 is recorded in advance in the ultrasonic diagnostic apparatus. When the probe 10 is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body, the mask setting unit 42 acquires information indicating the type of probe from the probe 10, acquires mask information associated with the type, and develops an image according to the mask information. Set the mask to.

<第2実施形態>
以下、図19を参照して、本発明の第2実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図19には、第2実施形態に係る超音波診断装置が示されている。図19は、その全体構成を示すブロック図である。
Second Embodiment
Hereinafter, with reference to FIG. 19, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 19 shows an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment. FIG. 19 is a block diagram showing the overall configuration.

第2実施形態に係る超音波診断装置は、第1実施形態に係る超音波診断装置の画像処理部22の替わりに画像処理部22Aを含む。画像処理部22Aは、画像処理部22に含まれる構成に加えて、更に角度補正部138を含む。角度補正部138以外の構成は、第1実施形態に係る超音波診断装置の構成と同じであるため、以下では、角度補正部138について説明し、それ以外の構成の説明は省略する。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment includes an image processing unit 22A instead of the image processing unit 22 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. In addition to the configuration included in the image processing unit 22, the image processing unit 22 </ b> A further includes an angle correction unit 138. Since the configuration other than the angle correction unit 138 is the same as the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment, the angle correction unit 138 will be described below, and the description of the other configuration will be omitted.

角度補正部138は、領域演算部26によって演算された胎児頭部(頭蓋骨)に近似する楕円(近似楕円)の角度を補正する。図4に示すように、胎児頭部が表されたBモード断層画像には、胎児頭部の前後方向に延在する正中線66と呼ばれる高輝度領域が描出される。胎児頭部の計測精度を高めるためには、胎児頭部に近似する楕円(近似楕円)の長軸と正中線が同一方向になることが望ましい。そこで、角度補正部138は、胎児頭部に近似する楕円(近似楕円)の長軸方向と正中線の方向とが一致するように、近似楕円の角度を補正する。以下、角度補正部138による角度補正処理について詳しく説明する。   The angle correction unit 138 corrects the angle of the ellipse (approximate ellipse) that approximates the fetal head (skull) calculated by the region calculation unit 26. As shown in FIG. 4, in the B-mode tomographic image showing the fetal head, a high-luminance region called a median line 66 extending in the front-rear direction of the fetal head is depicted. In order to increase the measurement accuracy of the fetal head, it is desirable that the major axis of the ellipse (approximate ellipse) approximating the fetal head and the midline are in the same direction. Therefore, the angle correction unit 138 corrects the angle of the approximate ellipse so that the major axis direction of the ellipse that approximates the fetal head (approximate ellipse) matches the direction of the midline. Hereinafter, the angle correction process by the angle correction unit 138 will be described in detail.

図20には、胎児頭部の正中線と胎児頭部に近似する楕円(近似楕円)の一例が示されている。高輝度領域140は、胎児頭部の正中線を表わす像(図4中の正中線66)に相当する。近似楕円142は、上述した第1実施形態の処理によって演算された胎児頭部に近似する楕円である。短軸直線144は、近似楕円142の短軸を延長した直線であり、長軸直線146は、近似楕円142の長軸を延長した直線である。中心位置148は、近似楕円142の中心位置である。   FIG. 20 shows an example of the midline of the fetal head and an ellipse that approximates the fetal head (approximate ellipse). The high-intensity region 140 corresponds to an image representing the midline of the fetal head (the midline 66 in FIG. 4). The approximate ellipse 142 is an ellipse that approximates the fetal head calculated by the processing of the first embodiment described above. The short axis straight line 144 is a straight line obtained by extending the short axis of the approximate ellipse 142, and the long axis straight line 146 is a straight line obtained by extending the long axis of the approximate ellipse 142. The center position 148 is the center position of the approximate ellipse 142.

まず、角度補正部138は、短軸直線144上に中心位置148の移動範囲150を設定する。移動範囲150は、短軸方向に中心位置148が移動可能な範囲である。移動範囲150の短軸方向の長さは、例えば予め定められた長さ2Lであり、移動範囲150は、移動前の中心位置148を基準として、短軸方向に±Lの範囲に設定されている。長さLは、例えば近似楕円142の短軸の長さのa%(例えば2.5%)である。処理の効率化のために、移動範囲150の長さが規定されている。もちろん、移動範囲150は、近似楕円142の短軸の全範囲に設定されてもよい。   First, the angle correction unit 138 sets the movement range 150 of the center position 148 on the short axis straight line 144. The movement range 150 is a range in which the center position 148 can move in the minor axis direction. The length of the movement range 150 in the minor axis direction is, for example, a predetermined length 2L, and the movement range 150 is set to a range of ± L in the minor axis direction with respect to the center position 148 before movement. Yes. The length L is a% (for example, 2.5%) of the length of the short axis of the approximate ellipse 142, for example. In order to improve processing efficiency, the length of the movement range 150 is defined. Of course, the movement range 150 may be set to the entire short axis range of the approximate ellipse 142.

次に、角度補正部138は、長軸直線146上に参照エリア152を設定する。参照エリア152は、長軸方向に延在して長さMを有すると共に、短軸方向に幅Wを有する長方形状の形状を有する。長さMは、例えば近似楕円142の長軸の長さのb%(例えば80%)である。もちろん、長さMは、近似楕円142の長軸の長さ自体であってもよい。幅Wは、例えばc個の画素分の長さ(例えば5個の画素分の長さ)である。もちろん、幅Wは、1画素分の長さであってもよい。   Next, the angle correction unit 138 sets the reference area 152 on the long axis straight line 146. The reference area 152 has a rectangular shape extending in the long axis direction and having a length M and a width W in the short axis direction. The length M is, for example, b% (for example, 80%) of the length of the long axis of the approximate ellipse 142. Of course, the length M may be the length of the major axis of the approximate ellipse 142 itself. The width W is, for example, the length of c pixels (for example, the length of 5 pixels). Of course, the width W may be the length of one pixel.

次に、角度補正部138は、移動範囲150内において中心位置148を移動させながら、かつ、長軸方向に延びる参照エリア152を、移動後の中心位置148にて移動後の中心位置148を回転中心として、移動後の長軸直線146を基準として回転角度±αの範囲内で回転させながら、移動範囲150内の各位置及び各回転角度において、参照エリア152内の評価値を演算する。評価値は、例えば、参照エリア152内の輝度値の総和である。回転角度αは、例えば20°である。もちろん、この回転角度αの値は一例に過ぎず、別の値が用いられてもよいし、角度補正部138は、回転角度±90°の範囲(つまり、全回転角度の範囲)にわたって参照エリア152を回転させてもよい。角度補正部138は、移動範囲150内において、予め定められた画素数分ずつ(例えば1画素分ずつ)中心位置148を移動させながら、かつ、回転角度±αの範囲内にて、予め定められた各度ずつ(例えば1°ずつ)参照エリア152を回転させながら、参照エリア152内の評価値を演算する。もちろん、その移動量(画素数)は一例に過ぎず、他の移動量が用いられてもよい。また、その角度は一例に過ぎず、他の角度が用いられてもよい。   Next, the angle correction unit 138 rotates the center position 148 after moving the reference area 152 extending in the long axis direction at the center position 148 after moving while moving the center position 148 within the movement range 150. The evaluation value in the reference area 152 is calculated at each position and each rotation angle within the movement range 150 while rotating within the range of the rotation angle ± α with the long-axis straight line 146 after movement as a reference. The evaluation value is, for example, the sum of luminance values in the reference area 152. The rotation angle α is, for example, 20 °. Of course, the value of the rotation angle α is merely an example, and another value may be used, and the angle correction unit 138 has a reference area over a range of rotation angle ± 90 ° (that is, a range of all rotation angles). 152 may be rotated. The angle correction unit 138 moves within the moving range 150 by a predetermined number of pixels (for example, one pixel at a time) while moving the center position 148 and within a range of the rotation angle ± α. Further, the evaluation value in the reference area 152 is calculated while rotating the reference area 152 by each degree (for example, by 1 °). Of course, the movement amount (number of pixels) is merely an example, and other movement amounts may be used. Moreover, the angle is only an example, and other angles may be used.

角度補正部138は、各位置及び各回転角度において得られた輝度値総和と、その輝度値総和の分散と、を用いて、胎児頭部(頭蓋骨)に対する近似楕円142の角度を補正する。具体的には、角度補正部138は、移動範囲150内の位置毎に、各回転角度における参照エリア152内の輝度値総和を演算し、移動範囲150内の位置毎に、各回転角度における輝度値総和の分散を演算する。次に、角度補正部138は、分散が最も大きい位置を決定し、その位置において最も輝度値総和が大きい回転角度を決定し、その回転角度に近似楕円142の角度を補正する。   The angle correction unit 138 corrects the angle of the approximate ellipse 142 with respect to the fetal head (skull) using the luminance value sum obtained at each position and each rotation angle and the variance of the luminance value sum. Specifically, the angle correction unit 138 calculates the luminance value sum in the reference area 152 at each rotation angle for each position in the movement range 150, and the luminance at each rotation angle for each position in the movement range 150. Calculate the variance of the sum of values. Next, the angle correction unit 138 determines a position having the largest variance, determines a rotation angle having the largest sum of luminance values at the position, and corrects the angle of the approximate ellipse 142 to the rotation angle.

以下、具体例を挙げつつ、角度補正部138による角度補正処理について更に詳しく説明する。   Hereinafter, the angle correction processing by the angle correction unit 138 will be described in more detail with specific examples.

図20には、中心位置148が移動する前の状態の近似楕円142が示されている。このときの中心位置148は、移動範囲150内の初期位置(位置A1)に配置されている。角度補正部138は、中心位置148が位置A1に配置されている状態で、参照エリア152を、長軸直線146を基準として回転角度±αの範囲内(例えば回転角度φ1〜φnの範囲内)で回転させながら、各回転角度において、参照エリア152内の輝度値総和を演算する。これにより、位置A1において、回転角度φ1〜φnのそれぞれについての輝度値総和T1〜Tnが得られる。角度補正部138は、位置A1で得られた輝度値総和T1〜Tnの分散S1を演算する。   FIG. 20 shows an approximate ellipse 142 in a state before the center position 148 moves. The center position 148 at this time is arranged at an initial position (position A1) within the movement range 150. The angle correction unit 138 moves the reference area 152 within the range of the rotation angle ± α with respect to the long-axis straight line 146 (for example, within the range of the rotation angles φ1 to φn) with the center position 148 disposed at the position A1. , The luminance value sum in the reference area 152 is calculated at each rotation angle. Thereby, the luminance value sum total T1 to Tn for each of the rotation angles φ1 to φn is obtained at the position A1. The angle correction unit 138 calculates the variance S1 of the luminance value sums T1 to Tn obtained at the position A1.

次に、角度補正部138は、移動範囲150内において中心位置148を短軸直線144に沿って移動させる。図21には、中心位置148が移動した後の状態の近似楕円142が示されている。このとき、中心位置148は、移動範囲150内の位置A2に配置されているものとする。角度補正部138は、中心位置148が位置A2に配置されている状態で、参照エリア152を、長軸直線146を基準として回転角度±αの範囲内(回転角度φ1〜φnの範囲内)で回転させながら、各回転角度において、参照エリア152内の輝度値総和を演算する。これにより、位置A2において、回転角度φ1〜φnのそれぞれについての輝度値総和T1〜Tnが得られる。角度補正部138は、位置A2で得られた輝度値総和T1〜Tnの分散S2を演算する。   Next, the angle correction unit 138 moves the center position 148 along the short axis straight line 144 within the movement range 150. FIG. 21 shows the approximate ellipse 142 after the center position 148 has moved. At this time, the center position 148 is assumed to be disposed at a position A2 within the movement range 150. The angle correction unit 138 moves the reference area 152 within the range of the rotation angle ± α with respect to the long axis straight line 146 (within the range of the rotation angles φ1 to φn) with the center position 148 disposed at the position A2. While rotating, the luminance value total in the reference area 152 is calculated at each rotation angle. Thereby, the luminance value sum total T1 to Tn for each of the rotation angles φ1 to φn is obtained at the position A2. The angle correction unit 138 calculates the variance S2 of the luminance value sums T1 to Tn obtained at the position A2.

例えば、移動範囲150内に位置A1〜Anが設定されている場合、角度補正部138は、中心位置148を位置A1〜Anのそれぞれに移動させ、位置A1〜Anのそれぞれにおいて上記の処理を行うことで、位置A1〜Anのそれぞれにおいて輝度値総和T1〜Tnと分散とを演算する。これにより、位置A1〜Anにおける分散S1〜Snが得られる。   For example, when the positions A1 to An are set in the movement range 150, the angle correction unit 138 moves the center position 148 to each of the positions A1 to An, and performs the above processing at each of the positions A1 to An. Thus, the luminance value sum totals T1 to Tn and the variance are calculated at each of the positions A1 to An. Thereby, dispersion | distribution S1-Sn in position A1-An is obtained.

角度補正部138は、位置A1〜Anで得られた分散S1〜Snの中で最も大きい分散を特定する。例えば、分散Scが、分散S1〜Snの中で最も大きい分散であるとする。次に、角度補正部138は、その分散Scが得られた移動範囲150内の位置(位置Acと称する)を特定する。次に、角度補正部138は、その位置Acにて得られた輝度値総和T1〜Tnの中で最も大きい輝度値総和(輝度値総和Tcと称する)を特定する。角度補正部138は、その輝度値総和Tcが得られた回転角度(回転角度φcと称する)を特定する。これにより、分散Scが得られた位置Ac、そのAcにて輝度値総和Tcが得られた回転角度φcが特定される。   The angle correction unit 138 specifies the largest variance among the variances S1 to Sn obtained at the positions A1 to An. For example, it is assumed that the variance Sc is the largest variance among the variances S1 to Sn. Next, the angle correction unit 138 specifies a position (referred to as position Ac) within the movement range 150 where the variance Sc is obtained. Next, the angle correction unit 138 specifies the largest luminance value total (referred to as luminance value total Tc) among the luminance value totals T1 to Tn obtained at the position Ac. The angle correction unit 138 specifies a rotation angle (referred to as a rotation angle φc) from which the luminance value total Tc is obtained. As a result, the position Ac at which the variance Sc is obtained, and the rotation angle φc at which the luminance value total Tc is obtained at that Ac are specified.

角度補正部138は、上記の回転角度φcに近似楕円142の長軸の角度を合わせる。つまり、角度補正部138は、近似楕円142を回転させることで、近似楕円142の長軸の傾きを、回転角度φcを有する直線の傾きに一致させる。これにより、近似楕円142の角度が補正される。図22には、角度が補正された状態の近似楕円142が示されている。短軸直線153は、角度補正された状態の近似楕円142の短軸を延長した直線であり、長軸直線154は、角度補正された状態の近似楕円142の長軸を延長した直線である。長軸直線154の傾きは、回転角度φcを有する直線の傾きに一致している。図22に示すように、角度補正された近似楕円142の長軸(長軸直線154)は、正中線を表わす高輝度領域140に平行又はほぼ平行(角度差が僅か)に配置されている。   The angle correction unit 138 matches the angle of the major axis of the approximate ellipse 142 with the rotation angle φc. In other words, the angle correction unit 138 rotates the approximate ellipse 142 so that the inclination of the major axis of the approximate ellipse 142 matches the inclination of the straight line having the rotation angle φc. Thereby, the angle of the approximate ellipse 142 is corrected. FIG. 22 shows an approximate ellipse 142 with the angle corrected. The short axis straight line 153 is a straight line obtained by extending the short axis of the approximate ellipse 142 in the angle corrected state, and the long axis straight line 154 is a straight line obtained by extending the long axis of the approximate ellipse 142 in the angle corrected state. The inclination of the long-axis straight line 154 matches the inclination of the straight line having the rotation angle φc. As shown in FIG. 22, the major axis (major axis straight line 154) of the approximated ellipse 142 whose angle has been corrected is arranged in parallel or substantially in parallel (the angular difference is slight) to the high luminance region 140 representing the midline.

輝度値総和T1〜Tnの分散が大きいということは、輝度値総和T1〜Tnのばらつきが大きいことを示している。参照エリア152が正中線と一致するほど輝度値総和が大きくなり、参照エリア152が正中線に一致しないほど輝度値総和は小さくなる。ある位置Axにおける輝度値総和の分散が小さい(ばらつきが小さい)ということは、その位置Axでの回転角度φ1〜φnの範囲内において、輝度値総和T1〜Tnのばらつきが小さいということを示している。仮に、位置Axでの回転角度φ1〜φnの範囲内に正中線の一部又は全部が含まれている場合、参照エリア152が正中線と交差する回転角度においては輝度値総和が大きくなり(交差する領域が広いほど輝度値総和は大きくなる)、参照エリア152が正中線と交差しない回転角度では輝度値総和が小さくなると推測されるため、輝度値総和の分散が大きくなると推測される。一方、回転角度φ1〜φnの範囲内に正中線が存在していない場合、各回転角度での輝度値総和が小さくなると推測されるため、輝度値総和T1〜Tnのばらつき、つまり分散が小さくなると推測される。このように、ある位置Axにおける回転角度φ1〜φnの範囲内に正中線の一部又は全部が含まれている場合、その範囲内で得られた輝度値総和T1〜Tnの分散は大きくなると推測される。このことから、輝度値総和T1〜Tnの分散が大きくなる位置Axにおける回転角度φ1〜φnの範囲内に、正中線が存在する可能性が高いと推測できる。   The large dispersion of the luminance value sums T1 to Tn indicates that the variation of the luminance value sums T1 to Tn is large. The luminance value sum increases as the reference area 152 matches the midline, and the luminance value sum decreases as the reference area 152 does not match the midline. The fact that the variance of the luminance value summation at a certain position Ax is small (the variation is small) indicates that the variation of the luminance value summations T1 to Tn is small within the range of the rotation angles φ1 to φn at that position Ax. Yes. If a part or all of the midline is included in the range of the rotation angles φ1 to φn at the position Ax, the luminance value sum is large at the rotation angle at which the reference area 152 intersects the midline (intersection). The larger the area to be, the larger the luminance value sum), and it is presumed that the luminance value sum is reduced at a rotation angle at which the reference area 152 does not intersect the median line. On the other hand, when there is no median line within the range of the rotation angles φ1 to φn, it is estimated that the luminance value sum at each rotation angle is small, and therefore when the variation of the luminance value sums T1 to Tn, that is, the variance is small. Guessed. Thus, when a part or all of the median line is included in the range of the rotation angles φ1 to φn at a certain position Ax, the variance of the luminance value sums T1 to Tn obtained within the range is estimated to be large. Is done. From this, it can be estimated that there is a high possibility that a midline exists in the range of the rotation angles φ1 to φn at the position Ax where the dispersion of the luminance value sums T1 to Tn becomes large.

また、参照エリア152が正中線と一致するほど、輝度値総和が大きくなるため、輝度値総和T1〜Tnの分散が大きくなる位置Axにおける回転角度φ1〜φnの範囲内において輝度値総和が最大となる回転角度が、正中線が延在する方向の角度により近い角度であると推測できる。   Further, since the luminance value total increases as the reference area 152 matches the midline, the luminance value total becomes maximum within the range of the rotation angles φ1 to φn at the position Ax where the variance of the luminance value totals T1 to Tn increases. It can be estimated that the rotation angle is closer to the angle in the direction in which the median line extends.

上記のことをまとめると、輝度値総和T1〜Tnの分散が最大となる位置Acにおいて輝度値総和が最大となる回転角度φcが、正中線が延在する方向であると推測され、角度補正部138は、近似楕円の角度を、その回転角度に一致させる。これにより、近似楕円の角度が補正され、近似楕円の傾きが胎児頭部(頭蓋骨)の傾きに近くなる。   Summarizing the above, it is estimated that the rotation angle φc at which the luminance value sum is maximum at the position Ac where the variance of the luminance value sums T1 to Tn is maximum is the direction in which the median line extends, and the angle correction unit 138 makes the angle of the approximate ellipse coincide with the rotation angle. Thereby, the angle of the approximate ellipse is corrected, and the inclination of the approximate ellipse is close to the inclination of the fetal head (skull).

図23には、各位置における輝度値総和T1〜Tnの分散が示されている。横軸は、短軸方向の位置(+L〜−Lの範囲内の位置)を示しており、縦軸は、短軸方向の各位置における輝度値総和T1〜Tnの分散を示している。例えば分散曲線156が得られた場合、その分散曲線156において分散が最大となる位置Acが特定される。   FIG. 23 shows the variance of the luminance value sums T1 to Tn at each position. The horizontal axis indicates the position in the short axis direction (position within the range of + L to -L), and the vertical axis indicates the variance of the luminance value sums T1 to Tn at each position in the short axis direction. For example, when the dispersion curve 156 is obtained, a position Ac at which the dispersion is maximum in the dispersion curve 156 is specified.

図24には、位置Acにおける輝度値総和T1〜Tnが示されている。横軸は、回転角度(+α〜−αの範囲)を示しており、縦軸は、輝度値総和を示している。例えば、位置Acにて輝度値総和曲線160が得られた場合、その輝度値総和曲線160において輝度値総和が最大となる回転角度φcが特定される。この回転角度φcが、正中線が延在する方向の角度であると推測され、角度補正部138は、近似楕円の角度を回転角度φcに補正する。   FIG. 24 shows the luminance value sums T1 to Tn at the position Ac. The horizontal axis indicates the rotation angle (range of + α to −α), and the vertical axis indicates the total luminance value. For example, when the luminance value total curve 160 is obtained at the position Ac, the rotation angle φc at which the luminance value total is maximum in the luminance value total curve 160 is specified. The rotation angle φc is estimated to be an angle in the direction in which the median line extends, and the angle correction unit 138 corrects the angle of the approximate ellipse to the rotation angle φc.

以上のように、第2実施形態によれば、胎児頭部の正中線が延在する方向が検出され、近似楕円の長軸の方向がその正中線が延在する方向と一致するように、近似楕円の角度が補正される。そのため、近似楕円の傾きが胎児頭部(頭蓋骨)の傾きに近くなるので、胎児頭部の計測精度が更に向上する。   As described above, according to the second embodiment, the direction in which the midline of the fetal head extends is detected, and the direction of the long axis of the approximate ellipse coincides with the direction in which the midline extends. The angle of the approximate ellipse is corrected. Therefore, since the inclination of the approximate ellipse is close to the inclination of the fetal head (skull), the measurement accuracy of the fetal head is further improved.

なお、角度補正部138は、分散曲線156に対して、短軸方向の位置に応じた重み付けを行ってもよい。角度補正部138は、例えば、移動前の元々の中心位置148(位置A1)から離れた位置ほど重み係数を小さくして、重み係数を分散曲線156に乗算し、重み付け処理された分散曲線において分散が最大となる位置Acを特定してもよい。つまり、角度補正部138は、中心位置148の移動量に応じた重み付け処理を分散曲線に適用する。移動前の中心位置148は、胎児頭部の中心位置に近い位置であると評価されているため、移動前の中心位置148に近い位置ほど、正中線の方向がより精度高く検出される可能性がある。そこで、移動前の中心位置148に近い位置ほど重み係数を大きくすることで、正中線の方向がより精度高く検出され得る。   The angle correction unit 138 may weight the dispersion curve 156 according to the position in the minor axis direction. For example, the angle correction unit 138 decreases the weighting coefficient toward a position farther from the original center position 148 (position A1) before the movement, multiplies the weighting coefficient by the dispersion curve 156, and distributes the weighted dispersion in the dispersion curve. The position Ac that maximizes may be specified. That is, the angle correction unit 138 applies weighting processing according to the movement amount of the center position 148 to the dispersion curve. Since the center position 148 before movement is evaluated to be closer to the center position of the fetal head, the position of the midline may be detected with higher accuracy as the position is closer to the center position 148 before movement. There is. Therefore, by increasing the weighting coefficient closer to the center position 148 before movement, the direction of the median line can be detected with higher accuracy.

また、図23に示されている分散曲線158のように、分散の最大値が予め定められた閾値Sth以下となる場合、角度補正部138は、その最大値が得られた位置Acにて得られた輝度値総和T1〜Tnを用いずに、初期の位置A1(移動していない中心位置148)において得られた輝度値総和T1〜Tnの中で最大の輝度値総和が得られた回転角度に、近似楕円の角度を補正してもよい。   Also, as in the dispersion curve 158 shown in FIG. 23, when the maximum value of the dispersion is less than or equal to the predetermined threshold value Sth, the angle correction unit 138 obtains the position Ac at which the maximum value was obtained. The rotation angle at which the maximum luminance value sum was obtained among the luminance value sums T1 to Tn obtained at the initial position A1 (the center position 148 not moved) without using the obtained luminance value sums T1 to Tn. In addition, the angle of the approximate ellipse may be corrected.

また、図24に示されている輝度値総和曲線162のように、分散が最大となる位置Acにて得られた輝度値総和T1〜Tnを示す輝度値総和曲線において、輝度値総和の最大値が予め定められた閾値Tth以下となる場合、角度補正部138は、近似楕円の角度を補正しなくてもよい。有意な回転角度が検出されなかったためである。   Further, in the luminance value summation curve indicating the luminance value summations T1 to Tn obtained at the position Ac at which the dispersion is maximum, as in the luminance value summation curve 162 shown in FIG. 24, the maximum value of the luminance value summation. Is equal to or less than a predetermined threshold Tth, the angle correction unit 138 does not have to correct the angle of the approximate ellipse. This is because a significant rotation angle was not detected.

なお、領域演算部26によって演算された近似楕円の中心位置が、胎児頭部の中心位置に近い位置であると推測されるため、角度補正部138は、近似楕円142の中心位置148を補正しない。図22に示す例では、近似楕円142の中心位置148は補正されておらず、角度補正された状態の近似楕円142の中心位置148は、角度補正される前の状態の近似楕円142の中心位置148と同じ位置である。これにより、胎児頭部の中心位置又はそこに近い位置に近似楕円142の中心位置148が配置された状態で、近似楕円142の傾きを胎児頭部の傾きに近づけることが可能となる。もちろん、角度補正部138は、中心位置148を補正してもよい。例えば、上記の位置Acを中心位置148として採用してもよい。   Note that the angle correction unit 138 does not correct the center position 148 of the approximate ellipse 142 because the center position of the approximate ellipse calculated by the region calculation unit 26 is estimated to be close to the center position of the fetal head. . In the example shown in FIG. 22, the center position 148 of the approximate ellipse 142 is not corrected, and the center position 148 of the approximate ellipse 142 in the angle-corrected state is the center position of the approximate ellipse 142 in the state before the angle correction. It is the same position as 148. Thereby, it is possible to make the inclination of the approximate ellipse 142 close to the inclination of the fetal head in a state where the center position 148 of the approximate ellipse 142 is arranged at or near the center position of the fetal head. Of course, the angle correction unit 138 may correct the center position 148. For example, the position Ac may be adopted as the center position 148.

上記の例では、輝度値総和が用いられているが、補正手法として、パターンマッチング、主成分分析による角度推定等が用いられてもよい。また、輝度値総和の分散が用いられているが、ばらつきを表わす指標として別の値(例えば標準偏差等)が用いられてもよい。また、分散を用いずに、輝度値総和の最大値を用いて角度補正を行ってもよい。   In the above example, the luminance value sum is used, but pattern matching, angle estimation by principal component analysis, or the like may be used as a correction method. Further, although the variance of the luminance value sum is used, another value (for example, standard deviation) may be used as an index representing variation. Further, angle correction may be performed using the maximum value of the luminance value sum without using variance.

なお、第2実施形態においては、第1実施形態に係る処理によって演算された近似楕円を対象としているが、角度補正部138による角度補正処理の対象となる楕円は、第1実施形態に係る処理以外の処理によって演算された楕円であってもよい。例えば、公知技術を適用することで胎児頭部に近似する楕円が演算された場合、その楕円を対象として角度補正処理を適用してもよい。この場合、画像処理部22Aは、位置演算部24及び領域演算部26を含んでいなくてもよく、角度補正部138は、これら以外の処理によって演算された楕円に角度補正処理を適用する。例えば、公知技術に係る楕円近似技術を適用することで近似楕円が得られた場合、角度補正部138は、その近似楕円に対して角度補正処理を適用することで、その近似楕円の角度を補正してもよい。   In the second embodiment, the approximate ellipse calculated by the process according to the first embodiment is targeted, but the ellipse that is the target of the angle correction process by the angle correction unit 138 is the process according to the first embodiment. It may be an ellipse calculated by other processing. For example, when an ellipse that approximates the fetal head is calculated by applying a known technique, angle correction processing may be applied to the ellipse. In this case, the image processing unit 22A may not include the position calculation unit 24 and the region calculation unit 26, and the angle correction unit 138 applies the angle correction process to the ellipse calculated by other processes. For example, when an approximate ellipse is obtained by applying an ellipse approximation technique according to a known technique, the angle correction unit 138 corrects the angle of the approximate ellipse by applying an angle correction process to the approximate ellipse. May be.

<第3実施形態>
以下、本発明の第3実施形態に係る超音波診断装置について説明する。第3実施形態では、胎児の環状部位は胎児の腹部であり、胎児腹部に対して超音波が送受波されることで、胎児腹部を表わすBモード断層画像が生成されるものとする。第3実施形態に係る超音波診断装置は、第1実施形態に係る超音波診断装と同じ構成を有する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, it is assumed that the fetal annulus is the fetal abdomen, and ultrasonic waves are transmitted to and received from the fetal abdomen to generate a B-mode tomographic image representing the fetal abdomen. The ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment has the same configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.

第3実施形態においても、第1実施形態と同様に、位置演算部24は、Bモード断層画像に対してテンプレートマッチングを適用することで、胎児腹部の位置の候補(例えば中心位置の候補)を演算する。領域演算部26は、位置演算部24によって演算された中心位置の候補を用いてBモード断層画像を極座標変換し、極座標変換後の画像(展開画像)に基づいて胎児腹部に近似する楕円(近似楕円)を演算する。計測部28は、その近似楕円を用いてBモード断層画像に基づいて胎児腹部を計測する。計測部28は、例えば、躯幹前後径(APTD:Antero Posterior Trunk Diameter)、躯幹横径(TTD:Transverse Trunk Diameter)、腹部周囲長(AC:Abdominal Circumference)、胎児躯幹面積(FTA:Fetal Trunk cross-sectional Area)、等のパラメータを計測することができる。もちろん、これら以外のパラメータが計測されてもよい。   Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the position calculation unit 24 applies a template matching to the B-mode tomographic image to obtain a fetal abdominal position candidate (for example, a center position candidate). Calculate. The region calculation unit 26 performs polar coordinate conversion on the B-mode tomographic image using the center position candidate calculated by the position calculation unit 24, and approximates the fetal abdomen based on the image (development image) after the polar coordinate conversion (approximation). Ellipse) is calculated. The measuring unit 28 measures the fetal abdomen based on the B-mode tomographic image using the approximate ellipse. The measurement unit 28 includes, for example, an anterior posterior trunk diameter (APTD), a transverse trunk diameter (TTD), an abdominal circumference (AC), a fetal trunk area (FTA). parameters such as sectional area) can be measured. Of course, parameters other than these may be measured.

以下、第3実施形態に係る超音波診断装置について詳しく説明する。   Hereinafter, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment will be described in detail.

テンプレート生成部34は、例えば、胎児の妊娠日数GDに基づく直径及び幅を有する円環状のテンプレートを生成する。具体的には、テンプレート生成部34は、妊娠日数GDに基づいて胎児腹部の直径Rの平均値(統計値)と、そのばらつき(例えば標準偏差SD)と、を演算し、直径Rの平均値(統計値)を直径Aとして有し、標準偏差SDを幅Bとして有する円環状のテンプレート(例えば図5に示されているテンプレート74)を生成する。胎児腹部の直径Rの平均値(統計値)として、例えば、躯幹横径(TTD:Transverse Trunk Diameter)の平均値(統計値)が用いられ、直径Rの平均値のばらつき(例えば標準偏差SD)として、TTD平均値(統計値)のばらつき(例えば標準偏差SD)が用いられてもよい。   For example, the template generation unit 34 generates an annular template having a diameter and a width based on the fetal pregnancy days GD. Specifically, the template generation unit 34 calculates the average value (statistical value) of the diameter R of the fetal abdomen and its variation (for example, standard deviation SD) based on the number of days of pregnancy GD, and calculates the average value of the diameter R. An annular template (for example, template 74 shown in FIG. 5) having (statistical value) as diameter A and standard deviation SD as width B is generated. As an average value (statistical value) of the diameter R of the fetal abdomen, for example, an average value (statistical value) of a transverse trunk diameter (TTD) is used, and a variation in the average value of the diameter R (eg, standard deviation SD) As such, a variation (for example, standard deviation SD) of the TTD average value (statistical value) may be used.

エッジ強調画像生成部36は、第1実施形態と同様に、例えばDoGフィルタをBモード断層画像に適用することで、胎児腹部のエッジが強調されたエッジ強調画像を生成する。   As in the first embodiment, the edge-enhanced image generation unit 36 applies, for example, a DoG filter to the B-mode tomographic image to generate an edge-enhanced image in which the edges of the fetal abdomen are enhanced.

なお、上記のDoGフィルタを用いた処理では、正の値を用いているが、胎児腹部は胎児頭部と比べて骨が少なく、エッジ部分の情報が極端には描出され難い。そのため、一部のエッジ部分が強い場合や、弱いエッジ部分が非常に多く存在すると、それらの部分の影響を受けて胎児腹部のエッジ部分が適切に描出され難くなる。そこで、エッジ強調画像生成部36は、DoGフィルタを適用することで得られた正の値の平均値を演算し、その平均値以上の輝度値を有する画素の値を「1」に設定し、その平均値未満の輝度値を有する画素の値を「0」に設定する。このように、エッジ強調画像生成部36は、DoGフィルタが適用された後の画像を2値化する。これにより、弱いエッジ部分が除去される。次に、エッジ強調画像生成部36は、2値化された画像に対して横方向にメディアンフィルタ(1×3)を適用することで、2値化処理にて生じた空洞部分を埋める。次に、エッジ強調画像生成部36は、メディアンフィルタが適用された画像の中心部分に重み付け処理を適用する。その重み付け関数は、例えば、画像中心の重み係数が1.0であり、画像端部に向かうに従って値が減少する関数(正規分布)である。これにより、画像のより中心付近に存在する円になりそうな部位を強調することが可能となる。   In the processing using the DoG filter, a positive value is used. However, the fetal abdomen has fewer bones than the fetal head, and information on the edge portion is extremely difficult to be drawn. For this reason, when some edge portions are strong or there are very many weak edge portions, the edge portions of the fetal abdomen are not easily depicted due to the influence of those portions. Therefore, the edge-enhanced image generation unit 36 calculates the average value of positive values obtained by applying the DoG filter, sets the value of a pixel having a luminance value equal to or higher than the average value to “1”, A value of a pixel having a luminance value less than the average value is set to “0”. As described above, the edge-enhanced image generation unit 36 binarizes the image after the DoG filter is applied. Thereby, weak edge portions are removed. Next, the edge-enhanced image generation unit 36 applies a median filter (1 × 3) in the horizontal direction to the binarized image to fill the hollow portion generated by the binarization process. Next, the edge-enhanced image generation unit 36 applies weighting processing to the central portion of the image to which the median filter is applied. The weighting function is, for example, a function (normal distribution) in which the weighting coefficient at the center of the image is 1.0 and the value decreases toward the end of the image. As a result, it is possible to emphasize a portion that is likely to be a circle existing near the center of the image.

マッチング処理部38は、第1実施形態と同様に、エッジ強調画像に対して、上記のテンプレートを用いたマッチング処理を適用することで、胎児腹部の位置の候補、具体的には、胎児腹部の中心位置の候補を演算する。   Similar to the first embodiment, the matching processing unit 38 applies the matching process using the template to the edge-enhanced image, so that the fetal abdominal position candidate, specifically, the fetal abdominal part can be detected. The center position candidate is calculated.

第3実施形態においても第1実施形態と同様に、変換部40による極座標変換、マスク設定部42によるマスク処理、探索部44による経路探索処理、逆変換部46による逆変換、及び、楕円演算部48による楕円演算処理が行われる。変換部40は、上記の胎児腹部の中心位置の候補を用いて、Bモード断層画像を極座標変換する。なお、妥当性判定部50による処理、及び、中心部マスク部52による処理が実行されてもよい。   Also in the third embodiment, as in the first embodiment, polar coordinate conversion by the conversion unit 40, mask processing by the mask setting unit 42, route search processing by the search unit 44, inverse conversion by the inverse conversion unit 46, and an ellipse calculation unit Ellipse calculation processing by 48 is performed. The conversion unit 40 performs polar coordinate conversion of the B-mode tomographic image using the above-described candidate for the center position of the fetal abdomen. In addition, the process by the validity determination part 50 and the process by the center part mask part 52 may be performed.

計測部28は、上記の処理によって得られた近似楕円とBモード断層画像とを用いて、胎児腹部を計測する。   The measuring unit 28 measures the fetal abdomen using the approximate ellipse and the B-mode tomographic image obtained by the above processing.

上記の例では、円環状のテンプレート74(図5参照)を用いてマッチング処理が行われているが、別の形状を有するテンプレートが用いられてもよい。胎児腹部は胎児頭部に比べて骨が少なく、エッジ部分の情報が極端には描出され難い。それに加えて、第1実施形態でも説明したように、Bモード断層画像にはエッジ部分が描出され難い部分が存在する(例えば、極座標系において偏角θ方向が±90°の領域)。その部分からの情報はノイズの可能性がある。   In the above example, the matching process is performed using the annular template 74 (see FIG. 5), but a template having a different shape may be used. The fetal abdomen has fewer bones than the fetal head, and the edge information is extremely difficult to depict. In addition, as described in the first embodiment, the B-mode tomographic image includes a portion where an edge portion is difficult to be drawn (for example, a region in which the declination θ direction is ± 90 ° in the polar coordinate system). Information from that part may be noise.

そこで、第3実施形態では、円環の一部が欠けた形状(円環の一部が切断された状態の形状)を有するテンプレートが用いられてもよい。図25には、そのテンプレートの一例が示されている。テンプレート164は、テンプレート生成部34によって生成されたテンプレートである。テンプレート164の形状は、胎児腹部を仮定した形状である。テンプレート164は、弧状の形状を有する上側アーチ部166と下側アーチ部168とを含む。上側アーチ部166と下側アーチ部168は、互いに逆向きに配置されている。上側アーチ部166の両端部と下側アーチ部168の両端部との間には、空間170,172が形成されている。空間170,172の位置は、Bモード断層画像においてエッジ部分が描出され難い部分、つまり、極座標系において偏角θ方向が±90°の領域に相当する。上側アーチ部166と下側アーチ部168とで囲まれた領域174は、胎児腹部の内部を仮定した領域である。胎児腹部は円に近い楕円の形状を有していると仮定できるため、テンプレートマッチングでは、その形状を模したテンプレート164が用いられる。テンプレート164を、空間170,172を含めて円環状の形状とみなした場合、その円環の直径Aは、妊娠日数を用いて演算された直径Rの平均値(統計値)(例えばTTD平均値(統計値))であり、円環の幅B、つまり、上側アーチ部166と下側アーチ部168の幅Bは、妊娠日数を用いて演算された直径R平均値(統計値)の標準偏差SDである。このように、テンプレート164は、妊娠日数から推定された大きさと、その大きさのばらつきと、が反映されたテンプレートである。また、テンプレート164においては、Bモード断層画像においてエッジ部分が描出され難い部分に空間170,172が形成されているため、マッチング処理においてノイズが検出され難くなる。このような特徴を有するテンプレート164は、実際の胎児腹部の大きさや形状を反映しつつ、ノイズが検出され難い形状を有するテンプレートであるため、テンプレート164を用いてテンプレートマッチングを行うことで、胎児腹部の中心位置により近い位置がその中心位置の候補として検出され易くなる。   Therefore, in the third embodiment, a template having a shape in which a part of the ring is missing (a shape in which a part of the ring is cut) may be used. FIG. 25 shows an example of the template. The template 164 is a template generated by the template generation unit 34. The shape of the template 164 is a shape assuming the fetal abdomen. Template 164 includes an upper arch portion 166 and a lower arch portion 168 having an arcuate shape. The upper arch portion 166 and the lower arch portion 168 are arranged in opposite directions. Spaces 170 and 172 are formed between both ends of the upper arch portion 166 and both ends of the lower arch portion 168. The positions of the spaces 170 and 172 correspond to portions where the edge portion is difficult to be drawn in the B-mode tomographic image, that is, regions where the declination θ direction is ± 90 ° in the polar coordinate system. A region 174 surrounded by the upper arch portion 166 and the lower arch portion 168 is a region assuming the inside of the fetal abdomen. Since it can be assumed that the fetal abdomen has an elliptical shape close to a circle, a template 164 simulating the shape is used in template matching. When the template 164 is regarded as an annular shape including the spaces 170 and 172, the diameter A of the ring is an average value (statistical value) of the diameter R calculated using the number of gestation days (for example, a TTD average value). (Statistical value)), and the width B of the annular ring, that is, the width B of the upper arch part 166 and the lower arch part 168, is the standard deviation of the diameter R average value (statistical value) calculated using the number of days of pregnancy. SD. Thus, the template 164 is a template that reflects the size estimated from the number of days of pregnancy and the variation in the size. Further, in the template 164, spaces 170 and 172 are formed in the portion where the edge portion is difficult to be drawn in the B-mode tomographic image, so that it is difficult to detect noise in the matching process. Since the template 164 having such characteristics reflects the actual size and shape of the fetal abdomen, the template 164 has a shape in which noise is difficult to be detected. It is easy to detect a position closer to the center position as a candidate for the center position.

以下、図26を参照して、テンプレート164を用いたマッチング処理について詳しく説明する。図26には、エッジ強調画像の一例が示されている。   Hereinafter, the matching process using the template 164 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 26 shows an example of the edge enhanced image.

例えば、胎児腹部がBモード断層画像に表されるように、プローブ10の位置や角度等がユーザによって調整されて、胎児腹部を表わすBモード断層画像が生成される。そのBモード断層画像からエッジ強調画像生成部36によってエッジ強調画像176が生成される。図26において、ハッチングが施された領域は高輝度領域を示している。胎児腹部は胎児頭部と比べて骨が少なく、エッジ強調画像176(Bモード断層画像)には、胎児腹部のエッジ部分が描出され難い。図26に示す例では、胎児腹部の一部(上部と下部)を表わす像178がエッジ強調画像176に表されているが、他の多くの組織も描出されているため、胎児頭部と比べて、胎児腹部の判別が困難となっている。また、上述したように、胎児腹部の側面(極座標系において偏角θ方向が±90°の領域)には超音波ビームが平行に送受波されるため、その部分が描出され難い。これに対処するために、Bモード断層画像に対してDoGフィルタ処理の他、メディアンフィルタ処理や重み付け処理が行われており、円に近い形状を有する領域が描出され易いようになっている。また、マッチング処理にてノイズが検出され難いように、テンプレート164が用いられる。   For example, the position and angle of the probe 10 are adjusted by the user so that the fetal abdomen is represented in the B-mode tomographic image, and a B-mode tomographic image representing the fetal abdomen is generated. The edge-enhanced image generation unit 36 generates an edge-enhanced image 176 from the B-mode tomographic image. In FIG. 26, the hatched area indicates a high luminance area. The fetal abdomen has fewer bones than the fetal head, and the edge portion of the fetal abdomen is hardly depicted in the edge-enhanced image 176 (B-mode tomographic image). In the example shown in FIG. 26, an image 178 representing a part (upper and lower) of the fetal abdomen is shown in the edge-enhanced image 176, but since many other tissues are also drawn, it is different from the fetal head. Therefore, it is difficult to distinguish the fetal abdomen. Further, as described above, since the ultrasonic beam is transmitted and received in parallel on the side surface of the fetal abdomen (the region where the declination θ direction is ± 90 ° in the polar coordinate system), it is difficult to depict that portion. In order to cope with this, median filter processing and weighting processing are performed on the B-mode tomographic image in addition to DoG filter processing, so that a region having a shape close to a circle can be easily drawn. Further, the template 164 is used so that noise is not easily detected in the matching process.

マッチング処理部38は、第1実施形態と同様に、エッジ強調画像176に対して、テンプレート164を用いたマッチング処理を適用することで、胎児腹部の中心位置の候補を演算する。具体的には、マッチング処理部38は、エッジ強調画像176上で、矢印180で示すように、テンプレート164の位置を変えながら、各位置におけるテンプレート164と胎児腹部像との相似度を演算する。これにより、相似度の二次元マップ(相似度マップ)が生成される。相似度は、上記の式(1)によって演算される。マッチング処理部38は、第1実施形態と同様に、2種類のフィルタを用いたフィルタ処理を行ってもよい。マッチング処理部38は、相似度マップにおいて、相似度が最大となる位置を、胎児腹部の中心位置の候補として検出する。この中心位置の候補が、極座標変換にて用いられる。   Similar to the first embodiment, the matching processing unit 38 applies a matching process using the template 164 to the edge-enhanced image 176 to calculate a fetus abdominal center position candidate. Specifically, the matching processing unit 38 calculates the similarity between the template 164 and the fetal abdomen image at each position while changing the position of the template 164 on the edge enhanced image 176 as indicated by an arrow 180. As a result, a two-dimensional map of similarity (similarity map) is generated. The similarity is calculated by the above equation (1). The matching processing unit 38 may perform filter processing using two types of filters, as in the first embodiment. The matching processing unit 38 detects a position where the similarity is maximum in the similarity map as a candidate for the center position of the fetal abdomen. This center position candidate is used in polar coordinate conversion.

領域演算部26は、上記の中心位置の候補を用いた極座標変換、マスク処理、経路探索処理、逆変換、及び、楕円演算処理を行うことで、胎児腹部に近似する楕円(近似楕円)を演算する。計測部28は、近似楕円とBモード断層画像とを用いて胎児腹部を計測する。   The region calculation unit 26 calculates an ellipse (approximate ellipse) that approximates the fetal abdomen by performing polar coordinate conversion, mask processing, route search processing, inverse conversion, and ellipse calculation processing using the center position candidates described above. To do. The measuring unit 28 measures the fetal abdomen using the approximate ellipse and the B-mode tomographic image.

以上のように、第3実施形態によれば、胎児腹部の形状に近似するテンプレートを用いたマッチング処理を行うことで、胎児腹部の中心位置の候補が得られる。その中心位置の候補を用いて極座標変換を行うことで、より正確な中心位置が反映された極座標変換が可能となるので、楕円近似の精度が向上する。これにより、胎児腹部により近似した楕円が得られるため、その楕円を用いた胎児腹部の計測精度が向上する。   As described above, according to the third embodiment, a candidate for the center position of the fetal abdomen can be obtained by performing the matching process using the template that approximates the shape of the fetal abdomen. By performing polar coordinate conversion using the center position candidate, polar coordinate conversion reflecting a more accurate center position is possible, and thus the accuracy of ellipse approximation is improved. Thereby, since the ellipse approximated by the fetal abdomen is obtained, the measurement accuracy of the fetal abdomen using the ellipse is improved.

上記のように、胎児腹部は胎児頭部に比べて骨が少なく、エッジ部分が描出され難い。そこで、マスク処理によって、展開画像において経路探索処理が適用される領域をより狭めてもよい。図27には、そのマスクが適用された展開画像の一例が示されている。展開画像182は、変換部40による極座標変換によって生成された画像である。具体的には、展開画像182は、マッチング処理部38によって得られた胎児腹部の中心位置の候補を用いて、Bモード断層画像を極座標変換することで生成された画像である。展開画像182の原点(θ=0、r=0)は、マッチング処理部38によって得られた胎児腹部の中心位置の候補に対応する位置である。展開画像182中の像184は、Bモード断層画像に表された像178に対応する像である。   As described above, the fetal abdomen has fewer bones than the fetal head, and the edge portion is difficult to depict. Therefore, the area to which the route search process is applied in the developed image may be narrowed by the mask process. FIG. 27 shows an example of a developed image to which the mask is applied. The developed image 182 is an image generated by polar coordinate conversion by the conversion unit 40. Specifically, the developed image 182 is an image generated by performing a polar coordinate conversion of the B-mode tomographic image using the fetus abdominal center position candidate obtained by the matching processing unit 38. The origin (θ = 0, r = 0) of the developed image 182 is a position corresponding to the candidate for the center position of the fetal abdomen obtained by the matching processing unit 38. An image 184 in the developed image 182 is an image corresponding to the image 178 represented in the B-mode tomographic image.

展開画像182には、マスク設定部42によってマスク186,188,190が設定されている。第1実施形態と同様に、展開画像182において、角度θが90°の位置と−90°の位置に、角度θ方向へ±45°の幅を持ったマスク186が設定されている。マスク186は、距離r=0の位置から距離r方向に延在する形状を有している。角度θが±90°の位置は、胎児腹部の側面に対応する位置であり、その部分には超音波ビームが平行に送受波され易いため、その部分が描出され難い。その部分が経路探索の対象領域に含まれていると、経路探索処理にて誤探索が発生する可能性がある。また、胎児腹部が描出され難い部分に、輝度が高い他の組織が描出されていると、経路探索処理にて誤探索が発生する可能性がある。これに対処するために、胎児腹部が描出され難い部分(角度θが±90°の位置)に、角度θ方向に幅を持ったマスク186を設定する。これにより、その部分が経路探索の領域から除外されるので、誤探索の発生を抑制又は防止することができる。   Masks 186, 188, and 190 are set in the developed image 182 by the mask setting unit 42. Similar to the first embodiment, in the developed image 182, a mask 186 having a width of ± 45 ° in the angle θ direction is set at a position where the angle θ is 90 ° and a position where the angle θ is −90 °. Mask 186 has a shape extending in the direction of distance r from the position where distance r = 0. The position where the angle θ is ± 90 ° is a position corresponding to the side surface of the fetal abdomen, and since the ultrasonic beam is easily transmitted and received in parallel in that portion, it is difficult to depict that portion. If that portion is included in the route search target area, there is a possibility that an erroneous search will occur in the route search processing. In addition, if another tissue having high luminance is depicted in a portion where the fetal abdomen is difficult to depict, an erroneous search may occur in the route search process. In order to cope with this, a mask 186 having a width in the direction of the angle θ is set in a portion where the fetal abdomen is difficult to be drawn (position where the angle θ is ± 90 °). As a result, the portion is excluded from the route search area, so that occurrence of erroneous search can be suppressed or prevented.

また、マスク設定部42は、妊娠日数から推定される胎児腹部の直径R平均値(統計値)に基づいて、胎児腹部のエッジ部分(境界)が存在しない可能性が高い範囲を推定し、その範囲にマスク188,190を設定する。マスク188は、距離r=0の位置から予め定められた範囲(距離a)内に設定されたマスク(0〜aの範囲に設定されたマスク)であり、マスク190は、胎児腹部のエッジ部分の外側と想定される範囲に設定されたマスク(R−aの範囲に設定されたマスク)である。このようにマスクを設定することで、胎児腹部のエッジ部分が存在しないと想定される領域からのノイズを除去して、誤探索の発生を抑制又は防止することができる。   Further, the mask setting unit 42 estimates a range where there is a high possibility that the edge part (boundary) of the fetal abdomen does not exist based on the mean diameter R (statistical value) of the fetal abdomen estimated from the number of days of pregnancy. Masks 188 and 190 are set in the range. The mask 188 is a mask set in a predetermined range (distance a) from the position where the distance r = 0 (mask set in the range 0 to a), and the mask 190 is an edge portion of the fetal abdomen. Is a mask set in a range assumed to be outside (a mask set in the range of Ra). By setting the mask in this way, it is possible to remove or eliminate noise from an area where it is assumed that there is no edge portion of the fetal abdomen, thereby suppressing or preventing the occurrence of a false search.

なお、マスク設定部42は、第1実施形態の変形例1と同様に、マスクを設定する替わりに、展開画像に対して重み付け処理を適用してもよいし、第1実施形態に係る変形例2と同様に、プローブ10の種類に応じたマスクを展開画像に設定してもよい。   Note that the mask setting unit 42 may apply weighting processing to the developed image instead of setting the mask, as in the first modification of the first embodiment, or the modification according to the first embodiment. Similar to 2, a mask corresponding to the type of the probe 10 may be set in the developed image.

第3実施形態に係る超音波診断装置は、第2実施形態に係る超音波診断装置と同じ構成を有してもよい。この場合、角度補正部138は、胎児腹部に近似する楕円の角度を補正する。例えば、胎児の背骨を基準として角度補正してもよい。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment may have the same configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment. In this case, the angle correction unit 138 corrects the angle of the ellipse that approximates the fetal abdomen. For example, the angle may be corrected based on the spine of the fetus.

第3実施形態にて用いられるテンプレート164は、第1実施形態にて用いられてもよい。上述したように、Bモード断層画像においては、胎児頭部の側面が描出され難く、胎児頭部の中心位置の候補の演算処理において、その部分に起因するノイズの影響を受ける場合がある。円環の一部が欠けたテンプレート164を用いることで、胎児頭部の側面におけるノイズの影響を低減することができるので、胎児頭部の中心位置の候補の検出精度が高くなる。また、図27に示されているマスク188,190が、第1実施形態に係る展開画像に設定されてもよい。   The template 164 used in the third embodiment may be used in the first embodiment. As described above, in the B-mode tomographic image, the side surface of the fetal head is hard to be drawn, and the computation processing of the candidate for the center position of the fetal head may be affected by noise caused by that portion. By using the template 164 lacking a part of the ring, the influence of noise on the side surface of the fetal head can be reduced, so that the detection accuracy of the candidate for the center position of the fetal head is increased. Also, the masks 188 and 190 shown in FIG. 27 may be set in the developed image according to the first embodiment.

22 画像処理部、24 位置演算部、26 領域演算部、28 計測部、34 テンプレート生成部、36 エッジ強調画像生成部、38 マッチング処理部、40 変換部、42 マスク設定部、44 探索部、46 逆変換部、48 楕円演算部、50 妥当性判定部、52 中心部マスク部、54 終了判定部、56 中心更新部、138 角度補正部。
22 image processing units, 24 position calculation units, 26 area calculation units, 28 measurement units, 34 template generation units, 36 edge-enhanced image generation units, 38 matching processing units, 40 conversion units, 42 mask setting units, 44 search units, 46 Inverse conversion unit, 48 ellipse calculation unit, 50 validity determination unit, 52 center mask unit, 54 end determination unit, 56 center update unit, 138 angle correction unit.

Claims (8)

母体内の胎児に対して超音波を送受波することで得られた断層画像に基づいて、前記胎児の環状部位に対応する楕円を演算する楕円演算手段と、
前記楕円演算手段によって演算された前記楕円の中心を前記楕円の一方軸方向に移動させながら、かつ、前記楕円の他方軸方向に延びる参照エリアを移動後の中心で回転させながら、前記一方軸方向の各位置及び各回転角度において、前記参照エリア内の評価値を演算し、前記評価値を用いて、前記環状部位に対する前記楕円の角度を補正する角度補正手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
Based on the tomographic image obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to the fetus in the mother body, an ellipse computing means for computing an ellipse corresponding to the annular part of the fetus,
While moving the center of the ellipse calculated by the ellipse calculating means in one axial direction of the ellipse and rotating the reference area extending in the other axial direction of the ellipse at the center after the movement, the one axial direction Angle correction means for calculating an evaluation value in the reference area at each position and each rotation angle, and correcting the angle of the ellipse with respect to the annular portion using the evaluation value;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記角度補正手段は、前記各位置及び前記各回転角度において得られた前記評価値と前記評価値の分散とに基づいて、前記楕円の角度を補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The angle correction means corrects the angle of the ellipse based on the evaluation value obtained at each position and each rotation angle and the variance of the evaluation value.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記角度補正手段は、前記一方軸方向に前記楕円の中心を移動させ、その移動先の位置にて、前記参照エリアを回転させ、前記各回転角度における前記参照エリア内の輝度値の総和を前記評価値として演算し、前記一方軸方向の位置毎に、前記各回転角度における前記参照エリア内の前記輝度値の総和を演算し、前記一方軸方向の位置毎に、前記各回転角度における前記輝度値の総和の分散を演算し、分散が最も大きい前記一方軸方向の位置を決定し、その位置において最も輝度値の総和が大きい回転角度を決定し、その回転角度に前記楕円の角度を補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The angle correction means moves the center of the ellipse in the one axial direction, rotates the reference area at the position of the movement destination, and calculates a sum of luminance values in the reference area at each rotation angle. Calculated as an evaluation value, calculates the sum of the luminance values in the reference area at each rotation angle for each position in the one axial direction, and calculates the luminance at each rotation angle for each position in the one axial direction. The variance of the sum of the values is calculated, the position in the one axial direction where the variance is the largest is determined, the rotation angle at which the sum of the luminance values is the largest is determined, and the angle of the ellipse is corrected to the rotation angle ,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項3に記載の超音波診断装置において、
前記角度補正手段は、前記一方軸方向への前記楕円の中心の移動量に応じた重み付け処理を、前記輝度値の総和の分散に適用する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3.
The angle correction means applies a weighting process according to the amount of movement of the center of the ellipse in the one axial direction to the variance of the sum of the luminance values.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項3又は請求項4に記載の超音波診断装置において、
前記角度補正手段は、前記一方軸方向の各位置における分散が予め定められた閾値以下となる場合、前記楕円の中心を移動させなかった場合に輝度値の総和が最も大きくなる回転角度に前記楕円の角度を補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3 or 4,
The angle correction means is configured such that when the variance at each position in the one axial direction is equal to or less than a predetermined threshold, the ellipse is rotated at a rotation angle at which the sum of luminance values is maximized when the center of the ellipse is not moved. Correct the angle of
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記環状部位は前記胎児の頭部であり、
前記一方軸方向は前記楕円の短軸方向であり、
前記他方軸方向は前記楕円の長軸方向であり、
前記角度補正手段は、前記評価値に基づいて、前記胎児の頭部の正中線が延在する方向を演算することで、前記楕円の角度を補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The annular portion is the fetal head;
The one axial direction is a minor axis direction of the ellipse,
The other axial direction is the major axis direction of the ellipse,
The angle correction means corrects the angle of the ellipse by calculating the direction in which the midline of the fetal head extends based on the evaluation value.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記断層画像に対してテンプレートマッチングを適用することで、前記胎児の環状部位の中心位置の候補を演算する位置演算手段と、
前記中心位置の候補を極座標系の原点として用いて前記断層画像を極座標変換する変換手段と、
前記極座標変換後の画像から経路を探索する探索手段と、
前記経路を逆変換する逆変換手段と、
を更に含み、
前記楕円演算手段は、逆変換後の経路に対応する楕円を、前記環状部位に対応する楕円として演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 6,
By applying template matching to the tomographic image, position calculating means for calculating a candidate for the center position of the fetal annular region,
Conversion means for converting the tomographic image into polar coordinates using the center position candidate as the origin of the polar coordinate system;
Search means for searching for a route from the image after the polar coordinate transformation;
Inverse transformation means for inversely transforming the path;
Further including
The ellipse calculation means calculates an ellipse corresponding to the path after inverse transformation as an ellipse corresponding to the annular portion,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
コンピュータを、
母体内の胎児に対して超音波を送受波することで得られた断層画像に基づいて、前記胎児の環状部位に対応する楕円を演算する楕円演算手段、
前記楕円演算手段によって演算された前記楕円の中心を前記楕円の一方軸方向に移動させながら、かつ、前記楕円の他方軸方向に延びる参照エリアを移動後の中心で回転させながら、前記一方軸方向の各位置及び各回転角度において、前記参照エリア内の評価値を演算し、前記評価値を用いて、前記環状部位に対する前記楕円の角度を補正する角度補正手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
Computer
Based on a tomographic image obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to the fetus in the mother's body, an ellipse calculation means for calculating an ellipse corresponding to the fetal ring part,
While moving the center of the ellipse calculated by the ellipse calculating means in one axial direction of the ellipse and rotating the reference area extending in the other axial direction of the ellipse at the center after the movement, the one axial direction Angle correction means for calculating an evaluation value in the reference area at each position and each rotation angle, and correcting the angle of the ellipse with respect to the annular portion using the evaluation value;
A program characterized by functioning as
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