JP2019092543A - 超音波診断装置、医用画像診断装置、及び医用画像生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像診断に適した超音波画像等の医用画像を提供する。【解決手段】超音波診断装置は、取得手段１８Ｂと、画像生成手段１８Ｃとを有する。取得手段は、所定の輝度レンジで表現された第１の超音波画像を取得する。画像生成手段は、所定の輝度レンジ内であって、かつ、輝度レンジより狭い可変輝度レンジを設定し、第１の超音波画像において可変輝度レンジ内の輝度値を第１の輝度値に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値に置換した第２の超音波画像を生成する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、医用画像診断装置、及び医用画像生成プログラムに関する。

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子（圧電振動子）を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、反射波に基づくエコー信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

従来の超音波診断装置では、臓器等の構造を把握するために、エコー信号に基づいてＢモード処理した超音波画像であるＢモード画像が利用されている。Ｂモード画像は、所謂白黒画像であり、輝度値の差異によって構造物の違いを表現する画像である。Ｂモード画像では、組織の違いにより音波の反射具合が異なることを利用しているため、大きく組織性状の異なる部分に関しては明瞭に境界等を描出できる。一方で、Ｂモード画像では、腫瘍等の中には音響的に正常な部位と差が出にくい構造物を、検診等で見落とす可能性があるという問題がある。

Ｂモード画像のこのような問題は古いから知られており、超音波診断装置の製造社は、各社ともその改善を検討している。上述の問題を解決するため、一般的には、過去の検査結果に基づく学習（過去の検査結果から統計的に類似例との相関）等を行う。そのため、最終的に見逃しリスクを回避するか否かは、超音波診断装置や医療機関等で行われた検査の数に依存することになり、画像診断の結果にばらつきが生じる。

特開２００２−１７６８５号公報

本発明が解決しようとする課題は、画像診断に適した超音波画像等の医用画像を提供することである。

実施形態に係る超音波診断装置は、取得手段と、画像生成手段とを有する。取得手段は、所定の輝度レンジで表現された第１の超音波画像を取得する。画像生成手段は、所定の輝度レンジ内であって、かつ、輝度レンジより狭い可変輝度レンジを設定し、第１の超音波画像において可変輝度レンジ内の輝度値を第１の輝度値に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値に置換した第２の超音波画像を生成する。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。 図２は、実施形態に係る超音波診断装置の機能を示すブロック図。 図３は、実施形態に係る超音波診断装置の第１の動作をフローチャートとして示す図。 図４は、実施形態に係る超音波診断装置による第ｎフレームに係るライブ画像の単独表示例を示す模式図。 図５（Ａ）は、実施形態に係る超音波診断装置における可変輝度レンジを示す図であり、図５（Ｂ）は、実施形態に係る超音波診断装置による第ｎフレームに係る二値画像の例を示す模式図。 図６は、実施形態に係る超音波診断装置による第ｎフレームに係るライブ画像及び二値画像の並列表示例を示す模式図。 図７は、実施形態に係る超音波診断装置による第ｎフレームに係るライブ画像及び二値画像の並列表示例を示す模式図。 図８は、実施形態に係る超音波診断装置の第２の動作をフローチャートとして示す図。 図９は、実施形態に係る超音波診断装置の第３の動作をフローチャートとして示す図。 図１０は、実施形態に係る医用画像診断装置の構成を示す概略図。 図１１は、実施形態に係る医用画像診断装置の機能を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら、超音波診断装置、医用画像診断装置、及び医用画像生成プログラムの実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置１０を示す。また、図１は、超音波プローブ２０、入力手段（例えば、入力回路）３０、及び表示手段（例えば、ディスプレイ）４０を示す。なお、超音波診断装置１０に、超音波プローブ２０、入力回路３０、及びディスプレイ４０の少なくとも１個を加えた装置を超音波診断装置と称する場合もある。以下の説明では、超音波診断装置１０の外部に、超音波プローブ２０、入力回路３０、及びディスプレイ４０の全てが備えられる場合について説明する。

超音波診断装置１０は、送受信手段（例えば、送受信回路）１１、Ｂモード処理手段（例えば、Ｂモード処理回路）１２、ドプラ処理手段（例えば、ドプラ処理回路）１３、第１画像生成手段（例えば、第１画像生成回路）１４、画像記憶手段（例えば、画像メモリ）１５、表示制御手段（例えば、表示制御回路）１６、ネットワーク接続手段（例えば、ネットワーク接続回路）１７、処理手段（例えば、処理回路）１８、及び記憶手段（例えば、記憶回路）１９を備える。回路１１〜１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ:Application Specific Integrated Circuit）等によって構成されるものである。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、回路１１〜１４の機能の全部又は一部は、処理回路１８がプログラムを実行することで実現されるものであってもよい。

送受信回路１１は、送信回路及び受信回路（図示省略）を有する。送受信回路１１は、処理回路１８による制御の下、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信回路１１が超音波診断装置１０に設けられる場合について説明するが、送受信回路１１は、超音波プローブ２０に設けられても良いし、超音波診断装置１０及び超音波プローブ２０の両方に設けられても良い。

送信回路は、パルス発生器、送信遅延回路、及びパルサ回路等を有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波プローブ２０の超音波振動子から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波振動子に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。

受信回路は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器、及び加算器等を有し、超音波振動子が受信したエコー信号を受け、このエコー信号に対して各種処理を行ってエコーデータを生成する。アンプ回路は、エコー信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理されたエコー信号の加算処理を行ってエコーデータを生成する。加算器の加算処理により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

Ｂモード処理回路１２は、処理回路１８による制御の下、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅、及び包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（２次元又は３次元データ）を生成する。このデータは、一般に、Ｂモードデータと呼ばれる。

ドプラ処理回路１３は、処理回路１８による制御の下、受信回路から受信したエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動態情報を多点について抽出したデータ（２次元又は３次元データ）を生成する。このデータは、一般に、ドプラデータと呼ばれる。

第１画像生成回路１４は、処理回路１８による制御の下、超音波プローブ２０が受信したエコー信号に基づいて、所定の輝度レンジで表現された第１の超音波画像を画像データとして生成する。例えば、第１画像生成回路１４は、第１の超音波画像として、Ｂモード処理回路１２によって生成された２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、第１画像生成回路１４は、第１の超音波画像として、ドプラ処理回路１３によって生成された２次元のドプラデータから移動態情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。

画像メモリ１５は、１フレーム当たり２軸方向に複数のメモリセルを備え、それを複数フレーム分備えたメモリである２次元画像メモリを含む。画像メモリ１５としての２次元画像メモリは、処理回路１８の制御による制御の下、第１画像生成回路１４によって生成された１フレーム、又は、複数フレームに係る第１の超音波画像を２次元画像データとして記憶する。

第１画像生成回路１４は、処理回路１８による制御の下、画像メモリ１５としての２次元画像メモリに配列された第１の超音波画像に対し、必要に応じて補間処理を行う３次元再構成を行うことで、画像メモリ１５としての３次元画像メモリ内に第１の超音波画像を３次元画像データ（「ボリュームデータ」とも呼ばれる）として生成する。補間処理方法としては、公知の技術が用いられる。

画像メモリ１５は、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向）に複数のメモリセルを備えたメモリである３次元画像メモリを含む場合もある。画像メモリ１５としての３次元画像メモリは、処理回路１８の制御による制御の下、第１画像生成回路１４によって生成された第１の超音波画像を３次元画像データとして記憶する。

表示制御回路１６は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）及びＶＲＡＭ（Video RAM）等を含む。表示制御回路１６は、処理回路１８の制御による制御の下、処理回路１８から表示出力要求のあった第１の超音波画像（例えば、ライブ画像）や、後述する第２の超音波画像（例えば、二値画像）をディスプレイ４０に表示させる。

ネットワーク接続回路１７は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続回路１７は、この各種プロトコルに従って、超音波診断装置１０と、外部の医用画像管理装置５０及び医用画像診断装置６０等の他の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続等を適用することができる。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線の病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワーク等を含む。

また、ネットワーク接続回路１７は、非接触無線通信用の種々のプロトコルを実装しても良い。この場合、超音波診断装置１０は、例えば超音波プローブ２０と、ネットワークを介さず直接にデータ送受信することができる。

処理回路１８は、専用又は汎用のＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processor unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：simple programmable logic device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）等が挙げられる。

また、処理回路１８は、単一の回路によって構成されても良いし、複数の独立した回路要素の組み合わせによって構成されても良い。後者の場合、記憶回路１９は回路要素ごとに個別に設けられても良いし、単一の記憶回路１９が複数の回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであっても良い。

記憶回路１９は、ＲＡＭ（random access memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。記憶回路１９は、ＵＳＢ（universal serial bus）メモリ及びＤＶＤ（digital video disk）等の可搬型メディアによって構成されても良い。記憶回路１９は、処理回路１８において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（operating system）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ４０への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路３０によって行うことができるＧＵＩ（graphical user interface）を含めることもできる。

超音波プローブ２０は、被検体（例えば、受診者）に対して超音波の送受波を行う。超音波プローブ２０は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受波を行うものであり、１次元（１Ｄ）又は２次元（２Ｄ）に配列された複数個の微小な振動子（圧電素子）をその先端部に有している。この振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、又、受信時には反射波を電気信号（受信信号）に変換する機能を有している。

超音波プローブ２０は小型、軽量に構成されており、ケーブル（又は無線通信）を介して超音波診断装置１０に接続される。超音波プローブ２０の種類としては、１Ｄアレイプローブや、メカ４Ｄプローブや、２Ｄプローブ等が挙げられる。１Ｄアレイプローブは、複数の振動子が１次元的に配列された構成を有する。ここで、１Ｄアレイプローブは、エレベーション方向に少数の振動子が配列された構成も含む。

入力回路３０は、例えばキーボード、タッチパネル、フリーズボタン、及びテンキー等の一般的な入力装置により構成される。入力回路３０は、操作者による操作に対応した操作入力信号を処理回路１８に出力する。

ディスプレイ４０は、例えば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等の一般的な表示出力装置により構成される。ディスプレイ４０は、処理回路１８の制御に従って各種情報を表示する。

また、図１は、超音波診断装置１０の外部機器である医用画像管理装置５０及び医用画像診断装置６０を示す。医用画像管理装置５０は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）サーバであり、ネットワークＮを介してデータ送受信可能に超音波診断装置１０等の機器に接続される。医用画像管理装置５０は、超音波診断装置１０によって生成された第１及び第２の超音波画像等の医用画像をＤＩＣＯＭファイルとして管理する。

医用画像診断装置６０は、ネットワークＮを介してデータ送受信可能に超音波診断装置１０や医用画像管理装置５０等の機器に接続される。医用画像診断装置６０としては、例えば、超音波診断装置１０以外の画像生成装置（例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置）や、ＤＩＣＯＭビューアや、一般的なパーソナルコンピュータや、超音波診断装置１０によって生成された第１及び第２の超音波画像等の医用画像に対して各種画像処理を施すワークステーションや、タブレット端末等の携帯型情報処理端末等が挙げられる。

続いて、超音波診断装置１０の機能について説明する。

図２は、超音波診断装置１０の機能を示すブロック図である。

処理回路１８は、記憶回路１９に記憶された、又は、処理回路１８内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、撮像制御手段（例えば、撮像制御機能）１８Ａ、取得手段（例えば、取得機能）１８Ｂ、及び第２画像生成手段（例えば、第２画像生成機能）１８Ｃとして機能する。以下、機能１８Ａ〜１８Ｃがソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、機能１８Ａ〜１８Ｃの全部又は一部は、超音波診断装置１０にＡＳＩＣ等の回路として設けられるものであっても良い。

撮像制御機能１８Ａは、回路等１１〜１７，１９の処理動作を統括的に制御して超音波の送受信によるライブ撮像（「ライブスキャン」とも呼ばれる）を実行させることで、第１の超音波画像（例えば、ライブ画像）の生成と、第１の超音波画像の画像メモリ１５への記憶とを制御する機能である。ここで、第１の超音波画像は、所定の輝度レンジ（例えば、輝度階調「０〜２５５」）によって表現された画像である。

取得機能１８Ｂは、撮像制御機能１８Ａの制御により第１画像生成回路１４によって生成され画像メモリ１５に記憶された第１の超音波画像を画像メモリ１５から取得する、つまり、第１の超音波画像を画像メモリ１５から読み出す機能である。

第２画像生成機能１８Ｃは、取得機能１８Ｂによって取得された第１の超音波画像を表現する所定の輝度レンジ内であって、かつ、当該輝度レンジより狭い輝度レンジ（以下、「可変輝度レンジ」という）を設定する機能である。また、第２画像生成機能１８Ｃは、第１の超音波画像において可変輝度レンジ内の輝度値を第１の輝度値に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値に置換した第２の超音波画像（例えば、二値画像）を生成する機能である。第２画像生成機能１８Ｃは、第１の超音波画像の全領域又は一部領域（例えば、関心領域）について、第２の超音波画像を生成する。

第２画像生成機能１８Ｃは、第１の超音波画像と、それに基づく第２の超音波画像とを関連付けて記憶回路１９に記憶させる機能を含むこともできる。また、第２画像生成機能１８Ｃは、第１の超音波画像と、それに基づく第２の超音波画像とを表示制御回路１６を介してディスプレイ４０に表示させる機能を含むこともできる。

なお、機能１８Ａ〜１８Ｃの機能の詳細については、図３〜図９を用いて後述する。

続いて、超音波診断装置１０の動作について説明する。

図３は、超音波診断装置１０の第１の動作をフローチャートとして示す図である。図３において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。図３に示すフローチャートは、腹部の集団検診等の場合に採用されるライブ撮像を想定したものである。

撮像制御機能１８Ａは、入力回路３０からの入力、又は、外部機器からの検査オーダの内容に従って、受診者の撮像部位を設定する（ステップＳＴ１）。ステップＳＴ１によって腹部が設定された場合、超音波プローブ２０の操作により、受診者の肝臓、胆臓、膵臓、脾臓、及び腎臓が表れるＢモードのライブ画像が生成及び表示されることになる。

撮像制御機能１８Ａは、入力回路３０からの入力に従って、回路等１１〜１７，１９の処理動作を統括的に制御して超音波プローブ２０に対して超音波の送受信を開始させ、Ｂモードのライブ画像の生成及び表示、つまり、ライブ撮像を開始させる（ステップＳＴ２）。

撮像制御機能１８Ａは、回路等１１〜１７，１９の処理動作を統括的に制御して、第１の超音波画像として、第ｎ（ｎ＝１，２，…）フレームに係るＢモードのライブ画像を生成して画像メモリ１５に記憶させる（ステップＳＴ３）。撮像制御機能１８Ａは、表示制御回路１６を制御して、ステップＳＴ３によって生成された第ｎフレームに係るライブ画像をディスプレイ４０に表示させる（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ３によって生成される第ｎフレームに係るライブ画像は、所定の輝度レンジによって表現された画像である。

図４は、超音波診断装置１０による第ｎフレームに係るライブ画像の単独表示例を示す模式図である。

図４の上段は、ライブ画像上における５個の組織を模擬した５個の円を示す。また、図４の下段は、ライブ画像上における１個の組織を模擬した１個の円を示す。

血管腫や嚢胞、結石のような組織であれば、正常な組織との輝度値の差が大きくなるため、超音波プローブ２０の操作者や画像診断を行う診断者は、図４に示すＢモードのライブ画像から容易にその組織の存在（例えば、上段の５個の円）を認識できる。しかし、脂肪肝等の肝実質の場合や、腫瘍の大きさ等の理由から、腫瘍と実質部とで大きな音響特性の差が出ない場合には、超音波プローブ２０の操作者や診断者は、Ｂモードのライブ画像から腫瘍の存在（例えば、下段の１個の円）を認識することが困難である。

特に集団検診の場合、短時間で多くの受診者に対応する必要があり１人当たりの検査時間は短くなるので、図４に示すＢモードのライブ画像上で輝度値に明確な差が無い組織の認識は容易ではない。そこで、超音波診断装置１０は、図３に示すステップＳＴ８，ＳＴ９において、第２の超音波画像を生成して超音波プローブ２０の操作者や診断者に提供する。

図３の説明に戻って、撮像制御機能１８Ａは、第ｎフレームに係るライブ画像の表示のフリーズ指示を受け付けたか否かを判断する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５の判断にてＹＥＳ、即ち、第ｎフレームに係るライブ画像の表示のフリーズ指示を受け付けたと判断された場合、撮像制御機能１８Ａは、第ｎフレームに係るライブ画像の表示をフリーズする（ステップＳＴ６）。ここで、超音波プローブ２０の操作者は、連続的に表示される複数のライブ画像を観察しながら怪しい何かを見つけた場合には、入力回路３０のフリーズボタンを押圧することで、処理回路１８に第ｎフレームに係るライブ画像のフリーズ指示を行うことができる。

一方で、ステップＳＴ５の判断にてＮＯ、即ち、第ｎフレームに係るライブ画像の表示のフリーズ指示を受け付けていないと判断された場合、ステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ６に続き、取得機能１８Ｂは、ステップＳＴ３によって画像メモリ１５に記憶され、フリーズされた第ｎフレームに係るライブ画像を画像メモリ１５から取得する（ステップＳＴ７）。第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ７によって取得された第ｎフレームに係るライブ画像に基づいて、第２の超音波画像として、第ｎフレームに係る多値画像、例えば、二値画像を生成する（ステップＳＴ８）。多値画像は、二値画像に限定されるものではなく、三値画像等であっても良い。以下、多値画像が二値画像である場合を例にとって説明する。

ステップＳＴ８によって生成される第ｎフレームに係る二値画像は、フリーズされた第ｎフレームに係るライブ画像に基づいて生成された画像であり、第ｎフレームに係るライブ画像において可変輝度レンジ内の輝度値を有する画素の輝度値を第１の輝度値（例えば、「白色」相当）に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値（例えば、「黒色」相当）に置換した画像である。

第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ７によって画像メモリ１５から取得された第ｎフレームに係るライブ画像と、ステップＳＴ８によって生成された第ｎフレームに係る二値画像とを関連付けて記憶回路１９に記憶させると共に、表示制御回路１６を制御して、ステップＳＴ８によって生成された第ｎフレームに係る二値画像をディスプレイ４０に表示させる（ステップＳＴ９）。

ここで、ステップＳＴ９において、第２画像生成機能１８Ｃは、例えば、二値画像を含むＤＩＣＯＭファイルのプライベートタグに、対応するライブ画像の識別子を記述することで、ライブ画像及び二値画像を関連付けて記憶回路１９に記憶させることができる。第２画像生成機能１８Ｃは、関連付けられたライブ画像及び二値画像を医用画像管理装置５０に送ることで、医師等の診断者は、医用画像診断装置６０としてのＤＩＣＯＭビューアでライブ画像を閲覧する際に、ライブ画像と共に、関連付けられた二値画像を表示して画像診断を行うことができる。即ち、第２画像生成機能１８Ｃによる二値画像の提供は、ＤＩＣＯＭビューアで行われる超音波画像による画像診断の精度を向上させることができる。

図５（Ａ）は、超音波診断装置１０における可変輝度レンジを示す図である。図５（Ｂ）は、超音波診断装置１０による第ｎフレームに係る二値画像の例を示す模式図である。

図５（Ａ）は、第ｎフレームに係るライブ画像を表現する所定の輝度レンジＲと、輝度レンジＲ内であって、かつ、輝度レンジＲより狭い可変輝度レンジＲ１とを示す可変輝度レンジ情報Ｖを示す。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す輝度レンジ情報Ｖの可変輝度レンジＲ１に従って、フリーズされたライブ画像（図４に図示）から生成された二値画像を示す。二値画像は、フリーズされたライブ画像に対して、可変輝度レンジＲ１内の輝度値を「白色」に相当する輝度値に置換する一方で、それ以外の輝度値を「黒色」に相当する輝度値に置換した場合の画像である。

例えば、フリーズされたライブ画像が表現される輝度レンジの輝度階調を「０〜２５５」とする場合、可変輝度レンジＲ１内の輝度値「１００〜１１０」のみを高輝度値（例えば、輝度値「２５５」）に置換し、それ以外の輝度値「０〜９９」及び「１１１〜２５５」を低輝度値（例えば、輝度値「０」）に置換することで二値画像が生成される。図５（Ｂ）に示すように、二値画像上にはライブ画像の一部の組織だけが「白色」で表現されることになる。

ここで、ライブ画像のフレーム単位でｍ（ｍ＝１，２，…）個の可変輝度レンジＲ１が設定されることで、フリーズされた１個のライブ画像に対して、ｍ個の二値画像が生成される。例えば、ｍ＝１、つまり、ライブ画像のフレーム単位で１個の可変輝度レンジＲ１が設定されることで、フリーズされた１個のライブ画像に対して、１個の二値画像が生成されて表示される（図６に図示）。また、例えば、ｍ＝６、つまり、ライブ画像のフレーム単位で６個の可変輝度レンジＲ１が設定されることで、フリーズされた１個のライブ画像に対して、６個の二値画像が生成されて切り替え表示される（図７（Ａ）〜（Ｆ）に図示）。

図６は、超音波診断装置１０による第ｎフレームに係るライブ画像及び二値画像の並列表示例を示す模式図である。

図６は、図４に示す第ｎフレームに係るライブ画像の単独表示においてフリーズ指示がなされた直後の並列表示例を示す。図６の左側は、フリーズされた第ｎフレームに係るライブ画像を示し、同右側は、左側のライブ画像に基づいて生成された１個の二値画像を示す。また、二値画像の周辺には、二値画像の生成に寄与した可変輝度レンジＲ１を示す可変輝度レンジ情報Ｖを表示することもできる。

また、第２画像生成機能１８Ｃは、ｍ個、例えば６個の可変輝度レンジＲ１を設定することもできる。

図７（Ａ）〜（Ｆ）のそれぞれは、超音波診断装置１０による第ｎフレームに係るライブ画像及び二値画像の並列表示例を示す模式図である。

図７（Ａ）〜（Ｆ）は、図６の変形例である。図７（Ａ）は、図４に示す第ｎフレームに係るライブ画像の単独表示においてフリーズ指示がなされた直後の並列表示例を示す。また、図４に示す第ｎフレームに係るライブ画像の単独表示においてフリーズ指示がなされると、図７（Ａ）〜（Ｆ）が順に切り替え表示され、必要に応じて表示がループされる。また、第２画像生成機能１８Ｃは、切り替え表示している間に入力回路３０から切り替えの停止指示を受け付けると、切り替えを停止させることも可能である。ここで、超音波プローブ２０の操作者は、切り替え表示される６個の二値画像を観察しながら怪しい何かを見つけた場合には、入力回路３０の切り替えの停止指示ボタンを押圧することで、処理回路１８に二値画像の切り替え停止指示を行うことができる。

図７（Ａ）は、第ｎフレームに係るライブ画像と、６個の二値画像の中の第１の二値画像とを示す。第１の二値画像は、可変輝度レンジ情報Ｖに示すように、ライブ画像において最小輝度値側の輝度レンジ内の輝度値を有する画素が高輝度化された画像である。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）と同様の第ｎフレームに係るライブ画像と、６個の二値画像の中の第２の二値画像とを示す。第２の二値画像は、可変輝度レンジ情報Ｖに示すように、ライブ画像において最小輝度値側から２番目の輝度レンジ内の輝度値を有する画素が高輝度化された画像である。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）と同様の第ｎフレームに係るライブ画像と、６個の二値画像の中の第３の二値画像とを示す。第３の二値画像は、可変輝度レンジ情報Ｖに示すように、ライブ画像において最小輝度値側から３番目の輝度レンジ内の輝度値を有する画素が高輝度化された画像である。

図７（Ｄ）は、図７（Ａ）と同様の第ｎフレームに係るライブ画像と、６個の二値画像の中の第４の二値画像とを示す。第４の二値画像は、可変輝度レンジ情報Ｖに示すように、ライブ画像において最大輝度値側から３番目の輝度レンジ内の輝度値を有する画素が高輝度化された画像である。

図７（Ｅ）は、図７（Ａ）と同様の第ｎフレームに係るライブ画像と、６個の二値画像の中の第５の二値画像とを示す。第５の二値画像は、可変輝度レンジ情報Ｖに示すように、ライブ画像において最大輝度値側から２番目の輝度レンジ内の輝度値を有する画素が高輝度化された画像である。

図７（Ｆ）は、図７（Ａ）と同様の第ｎフレームに係るライブ画像と、第６の二値画像とを示す。第６の二値画像は、可変輝度レンジ情報Ｖに示すように、ライブ画像において最大輝度値側の輝度レンジ内の輝度値を有する画素が高輝度化された画像である。

ここで、第２画像生成機能１８Ｃは、可変輝度レンジＲ１の設定、つまり、可変輝度レンジＲ１の数（ｍ）や輝度値幅について、任意に設定することができる。例えば、第２画像生成機能１８Ｃは、図５（Ａ）に示す可変輝度レンジＲ１を、輝度値幅「１０」の輝度値「０〜９」、「１０〜１９」、…、「２５０〜２５５」と設定することができる。元々想定している状況は、ｍ個の二値画像の切り替え表示（図７（Ａ）〜（Ｆ）に図示）により、超音波プローブ２０の操作者に、ライブ画像上の正常組織に埋もれた異常組織の存在の可能性を視認させることである。よって、ｍ個の可変輝度レンジＲ１によりｍ個の二値画像の切り替え表示を行うと、正常組織と思われていた部分の中に、他の部分とは僅かに異なる輝度値の特性を持つ組織を表示上分離できる。その結果、超音波プローブ２０の操作者は、分離された組織が何であるかは分からなくとも、フリーズされたライブ画像に、再度検査するべき組織が隠れていることをｍ個の二値画像で認識できる。

なお、ステップＳＴ１によって設定される撮像部位によりライブ画像の視認性は変わることから、第２画像生成機能１８Ｃは、可変輝度レンジＲ１の輝度値幅や、切り替え表示の順番（輝度値「１００〜１０９」を先に表示するのか、輝度値「１５０〜１５９」を先に表示するのか）については、撮像部位ごとの初期設定を行うことが望ましい。また、例えば、ｍ個の可変輝度レンジＲ１の輝度値幅を「１０」と固定すると、輝度値の差が「５」である２個の組織が同一輝度値に置換される可能性がある。そのため、第２画像生成機能１８Ｃは、ライブ撮像中に、超音波プローブ２０の操作者により、予め設定された可変輝度レンジＲ１の輝度値幅を任意に変更することができる。

また、第２画像生成機能１８Ｃは、可変輝度レンジＲ１の輝度値幅を「１０」とする場合、ライブ撮像中に輝度値が重ならないように、可変輝度レンジＲ１の輝度値を「０〜９」、「１０〜１９」、…と設定しても良いし、輝度値が一部重なるように、可変輝度レンジＲ１の輝度値を「０〜９」、「５〜１４」、「１０〜１９」、…と設定しても良い。

さらに、第２画像生成機能１８Ｃは、ｍ個の二値画像の切り替え表示の切り替えを、最低輝度値側の二値画像から最高輝度値側の二値画像まで自動的に切り替わるようにしても良いし、超音波プローブ２０の操作者により手動的に切り替えわるようにしても良い。ｍ個の二値画像の切り替え表示の切り替えを自動的に行う場合、第２画像生成機能１８Ｃは、切り替え表示の切り替えのタイミングを、０．５秒間隔程度とすれば良い。また、第２画像生成機能１８Ｃは、切り替え表示の切り替え速度を、低速から高速まで自由に変更することで、検査の内容や、超音波プローブ２０の操作者の技量等に合わせて最適化できる。

このように、図６及び図７（Ａ）〜（Ｆ）の表示例によれば、ライブ撮像中に、可変輝度レンジＲ１内であるか否かに基づいて、目的組織を認識する上でコントラストに優れた画像を提供することができる。目的組織の輝度値の範囲が予め分かっている場合、当該輝度値の範囲を可変輝度レンジＲ１として設定することで、目的組織を視認するためのコントラストに優れた画像を提供することができる。

図３の説明に戻って、第２画像生成機能１８Ｃは、フリーズ解除指示を受け付けるまで待機する（ステップＳＴ１０）。フリーズ解除指示を受け付けると、第２画像生成機能１８Ｃは、並列表示（図６及び図７）を単独表示（図４に図示）に切り替えると共に、第１の超音波画像として、第ｎフレームの次のフレームに係るライブ画像を生成するか否か、つまり、ライブ撮像の終了指示を受け付けたか否かを判断する（ステップＳＴ１１）。

ステップＳＴ１１の判断にてＹＥＳ、即ち、ライブ撮像の終了指示を受け付けたと判断された場合、撮像制御機能１８Ａは、ライブ撮像を終了させる（ステップＳＴ１２）。一方で、ステップＳＴ１１の判断にてＮＯ、即ち、ライブ撮像の終了指示を受け付けていないと判断された場合、撮像制御機能１８Ａは、回路等１１〜１７，１９の処理動作を統括的に制御して、第１の超音波画像として、第ｎフレームの次のフレームに係るライブ画像を生成して画像メモリ１５に記憶させる（ステップＳＴ３）。

以上のように、超音波診断装置１０によると、ライブ撮像中に、第ｎフレームに係るライブ画像の表示のフリーズ状態で二値画像、つまり、１個の二値画像（図６に図示）、又は、複数の二値画像（図７（Ａ）〜（Ｆ）に図示）をディスプレイ４０に表示させることで、過去の検査結果に基づく学習に因らず、画像診断に適した超音波画像を提供することができる。

なお、超音波診断装置１０によるライブ撮像中に第２の超音波画像を生成して表示するものとして説明した。しかしながら、その場合に限定されるものではない。既に収集済みの１フレームに係る第１の超音波画像に基づいて第２の超音波画像を生成することもできるし（後述する図８）、既に収集済みの複数フレームに係る第１の超音波画像から選択された画像に基づいて第２の超音波画像を生成することもできる（後述する図９）。

図８は、超音波診断装置１０の第２の動作をフローチャートとして示す図である。図８において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。図８に示すフローチャートは、既に収集済みの１フレームに係る第１の超音波画像に基づく診断の場合を想定している。

取得機能１８Ｂは、画像メモリ１５に記憶された第１の超音波画像を画像メモリ１５から取得する（ステップＳＴ２１）。第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ２１によって取得された第１の超音波画像に関する撮像部位を特定する（ステップＳＴ２２）。第１の超音波画像が対象とする撮像部位に関する情報は、第１の超音波画像を含むＤＩＣＯＭファイルに予め記述されている。

第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ２１によって取得された第１の超音波画像に基づいて、第２の超音波画像を生成する（ステップＳＴ２３）。ステップＳＴ２３の動作は、図３に示すステップＳＴ８の動作と同等であるので説明を省略する。また、第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ２１によって画像メモリ１５から取得された第１の超音波画像と、ステップＳＴ２３によって生成された第２の超音波画像とを関連付けて記憶回路１９に記憶させると共に、表示制御回路１６を制御して、ステップＳＴ２３によって生成された第２の超音波画像をディスプレイ４０に表示させる（ステップＳＴ２４）。ステップＳＴ２４の動作は、図３に示すステップＳＴ９の動作と同等であるので説明を省略する。

以上のように、超音波診断装置１０によると、ライブ撮像終了後に、二値画像、つまり、１個の二値画像（図６に図示）、又は、複数の二値画像（図７（Ａ）〜（Ｆ）に図示）をディスプレイ４０に表示させることで、過去の検査結果に基づく学習に因らず、画像診断に適した超音波画像を提供することができる。

図９は、超音波診断装置１０の第３の動作をフローチャートとして示す図である。図９において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。図８に示すフローチャートは、既に収集済みの複数フレームに係る第１の超音波画像に基づく診断の場合を想定している。

取得機能１８Ｂは、画像メモリ１５に記憶された複数フレームに係る第１の超音波画像を取得する（ステップＳＴ３１）。第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ３１によって取得された複数フレームに係る第１の超音波画像に関する撮像部位を特定する（ステップＳＴ３２）。複数フレームに係る第１の超音波画像が対象とする撮像部位に関する情報は、第１の超音波画像を含むＤＩＣＯＭファイルに予め記述されている。

第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ３１によって取得された複数フレームに係る第１の超音波画像から、第ｎフレームに係る第１の超音波画像を選択する（ステップＳＴ３３）。ステップＳＴ３３において、第２画像生成機能１８Ｃは、複数フレームに係る第１の超音波画像を順にディスプレイ４０表示（再生）し、入力回路３０を用いた入力信号に基づいて、第ｎフレームに係る第１の超音波画像を選択する。

第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ３３によって選択された第ｎフレームに係る第１の超音波画像に基づいて、第２の超音波画像を生成する（ステップＳＴ３４）。ステップＳＴ３４の動作は、図３に示すステップＳＴ８の動作と同等であるので説明を省略する。また、第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ３３によって選択された第１の超音波画像と、ステップＳＴ３４によって生成された第２の超音波画像とを関連付けて記憶回路１９に記憶させると共に、表示制御回路１６を制御して、ステップＳＴ３４によって生成された第ｎフレームに係る第２の超音波画像をディスプレイ４０に表示させる（ステップＳＴ３５）。ステップＳＴ３５の動作は、図３に示すステップＳＴ９の動作と同等であるので説明を省略する。

第２画像生成機能１８Ｃは、入力回路３０からの指示に従って、再度、第１の超音波画像の選択を行わないか否かを判断する（ステップＳＴ３６）。ステップＳＴ３６の判断にてＹＥＳ、即ち、再度、第１の超音波画像の選択を行わないと判断される場合、第２画像生成機能１８Ｃは、動作を終了する。一方で、ステップＳＴ３６の判断にてＮＯ、即ち、再度、第１の超音波画像の選択を行うと判断される場合、第２画像生成機能１８Ｃは、ステップＳＴ３１によって取得された複数フレームに係る第１の超音波画像から、第ｎフレームに係る第１の超音波画像を選択する（ステップＳＴ３３）。

以上のように、超音波診断装置１０によると、ライブ撮像終了後に、二値画像、つまり、１個の二値画像（図６に図示）、又は、複数の二値画像（図７（Ａ）〜（Ｆ）に図示）をディスプレイ４０に表示させることで、過去の検査結果に基づく学習に因らず、画像診断に適した超音波画像を提供することができる。

ここまで、超音波診断装置１０が第１の超音波画像に基づいて第２の超音波画像を生成して表示する例について説明したが、その場合に限定されるものではない。超音波診断装置１０以外の画像生成装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置及びＭＲＩ装置）や、一般的なパーソナルコンピュータや、ワークステーションや、タブレット端末等の携帯型情報処理端末等の医用画像診断装置６０が、第１の医用画像に基づいて第２の医用画像を生成して表示しても良い。

図１０は、実施形態に係る医用画像診断装置の構成を示す概略図である。

図１０は、実施形態に係る医用画像診断装置６０、例えばワークステーションを示す。ワークステーション６０は、処理手段（例えば、処理回路）６１、記憶手段（記憶回路）６２、入力手段（例えば、入力回路）６３、表示制御手段（表示制御回路）６４、及び表示手段（例えば、ディスプレイ）６５を備える。

処理回路６１は、図１に示す処理回路１８と同等の構成を有するものであるので、構成の説明を省略する。記憶回路６２は、図１に示す記憶回路１９と同等の構成を有するものであるので、構成の説明を省略する。入力回路６３は、図１に示す入力回路３０と同等の構成を有するものであるので、構成の説明を省略する。表示制御回路６４は、図１に示す表示制御回路１６と同等の構成を有するものであるので、構成の説明を省略する。ディスプレイ６５は、図１に示すディスプレイ４０と同等の構成を有するものであるので、構成の説明を省略する。

図１１は、ワークステーション６０の機能を示すブロック図である。

処理回路６１は、記憶回路６２に記憶された、又は、処理回路６１内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、取得手段（例えば、取得機能）６１Ｂ及び第２画像生成手段（例えば、第２画像生成機能）６１Ｃとして機能する。以下、機能６１Ｂ，６１Ｃがソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、機能６１Ｂ，６１Ｃの全部又は一部は、ワークステーション６０に回路等のハードウェアとして設けられるものであっても良い。

取得機能６１Ｂは、取得機能１８Ｂ（図２に図示）と同様に、記憶回路６２に記憶された第１の医用画像（例えば、第１の超音波画像）を記憶回路６２から取得する、つまり、第１の医用画像を記憶回路６２から読み出す機能である。

第２画像生成機能６１Ｃは、第２画像生成機能１８Ｃ（図２に図示）と同様に、可変輝度レンジを設定し、第２の医用画像（例えば、第２の超音波画像）を生成する機能である。第２画像生成機能６１Ｃは、第１の医用画像の全領域又は一部領域（例えば、関心領域）について、第２の医用画像を生成する。

なお、機能６１Ｂ，６１Ｃの機能の詳細については、図８，図９を用いて説明したとおりであるので説明を省略する。

以上のように、ワークステーション６０等の医用画像診断装置によると、撮像終了後に、二値画像、つまり、１個の二値画像（図６に図示）、又は、複数の二値画像（図７（Ａ）〜（Ｆ）に図示）をディスプレイ４０に表示させることで、過去の検査結果に基づく学習に因らず、画像診断に適した医用画像を提供することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、画像診断に適した超音波画像等の医用画像を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 超音波診断装置
１８，６１ 処理回路
１８Ａ 撮像制御機能
１８Ｂ，６１Ｂ 取得機能
１８Ｃ，６１Ｃ 第２画像生成機能
２０ 超音波プローブ
４０，６５ ディスプレイ
６０ 医用画像診断装置

Claims (11)

1. 所定の輝度レンジで表現された第１の超音波画像を取得する取得手段と、
   前記所定の輝度レンジ内であって、かつ、前記輝度レンジより狭い可変輝度レンジを設定し、前記第１の超音波画像において前記可変輝度レンジ内の輝度値を第１の輝度値に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値に置換した第２の超音波画像を生成する画像生成手段と、
   を有する超音波診断装置。
2. 超音波プローブを制御し、ライブ撮像を実行させる撮像制御手段を更に有し、
   前記画像生成手段は、前記第１の超音波画像を表示部に表示させ、前記第１の超音波画像の表示のフリーズ指示を受け付けると、前記フリーズ指示により表示された第１の超音波画像に基づいて、前記第２の超音波画像を生成する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記画像生成手段は、前記フリーズ指示により表示された第１の超音波画像に基づいて、前記第２の超音波画像として、１個の可変輝度レンジに対応する１個の第２の超音波画像を生成する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記画像生成手段は、前記フリーズ指示により表示された第１の超音波画像に基づいて、前記第２の超音波画像として、複数の可変輝度レンジに対応する複数の第２の超音波画像を生成する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記画像生成手段は、前記第１の超音波画像の表示のフリーズ指示を受け付けると、前記第１の超音波画像の表示のフリーズ解除指示を受け付けるまでの間、前記複数の第２の超音波画像を表示部に切り替え表示させる、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記画像生成手段は、前記複数の第２の超音波画像を前記表示部に切り替え表示している間に切り替えの停止指示を受け付けると、前記切り替えを停止させる、
   請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記画像生成手段は、前記第１の超音波画像の表示のフリーズ指示を受け付けると、前記第１の超音波画像の単独表示を、前記第１の超音波画像及び前記第２の超音波画像の並列表示に切り替える一方、前記第１の超音波画像の表示のフリーズ解除指示を受け付けると、前記第１の超音波画像及び前記第２の超音波画像の並列表示を、前記第１の超音波画像の単独表示に切り替える、
   請求項２乃至６のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記画像生成手段は、撮像部位に応じて前記可変輝度レンジを設定する、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記画像生成手段は、前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを関連付けて記憶部に記憶させる、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 所定の輝度レンジで表現された第１の医用画像を取得する取得手段と、
    前記所定の輝度レンジ内であって、かつ、前記輝度レンジより狭い可変輝度レンジを設定し、前記第１の医用画像において前記可変輝度レンジ内の輝度値を第１の輝度値に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値に置換した第２の医用画像を生成する画像生成手段と、
    有する医用画像診断装置。
11. コンピュータに、
    所定の輝度レンジで表現された第１の医用画像を取得する機能と、
    前記所定の輝度レンジ内であって、かつ、前記輝度レンジより狭い可変輝度レンジを設定し、前記第１の医用画像において前記可変輝度レンジ内の輝度値を第１の輝度値に置換し、それ以外の輝度値を第２の輝度値に置換した第２の医用画像を生成する機能と、
    を実現させる医用画像生成プログラム。