JP2024053759A - 超音波画像処理装置、超音波診断装置、超音波画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】腹腔内の胎児の向きを容易に推定できるようにする。【解決手段】実施形態の超音波画像処理装置は、第１取得部と、生成部と、第２取得部と、検出部と、推定部と、を持つ。第１取得部は、超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得する。生成部は、前記取得部により取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成する。第２取得部は、光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び前記母体を含む光学画像を取得する。検出部は、前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出する。推定部は、前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する。【選択図】図１

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波画像処理装置、超音波診断装置、超音波画像処理方法、及びプログラムに関する。

例えば、産科では、周産期における超音波診断装置を用いた検査が行われる。超音波診断装置を用いた検査では、例えば、超音波プローブを母体の腹部に当接させて胎児の超音波画像を取得する。取得された超音波画像は、例えば、モニタに表示されて産科医や妊婦に対して示される。

胎児の超音波画像をモニタに表示する際に、母体の腹腔内における胎児の向きボディマークを用いて示すことがある。ボディマークは、胎児の向きに合わせて向きを変えて表示される。胎児の向きは、例えば、スキャンして得られる超音波画像から生成される複数の断面像と超音波画像を取得したときに超音波プローブの位置に基づいて、産科医等の自らの経験などにより推定される。

このため、産科医は、胎児の向きを推定するために多大な負担を強いられることがある。さらに、胎児の向きを示す際に、複数の向きを示したボディマークの中から、適切な向きを示すボディマークを選択することとなると、ボディマークを選択するための負担も大きくなる。

特開２０１５－１７１４７６号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題は、腹腔内の胎児の向きを容易に推定できるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態の超音波画像処理装置は、第１取得部と、生成部と、第２取得部と、検出部と、推定部と、を持つ。第１取得部は、超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得する。生成部は、前記取得部により取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成する。第２取得部は、光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び前記母体を含む光学画像を取得する。検出部は、前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出する。推定部は、前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する。

実施形態の超音波診断装置１の構成例を示すブロック図。 ディスプレイ１０４に表示される画像の一例を示す図。 向きが異なる複数のボディマークＧＡ３０の一例を示す図。 超音波画像処理装置１００の処理の一例を示すフローチャート。 胎児Ｂの向きを推定する工程の一例を説明する図。 胎児Ｂの向きを推定する工程の一例を説明する図。 超音波画像処理装置１００の処理の一例を示すフローチャート。 ３次元方向の胎児の向きを表現するボディマークＧＡ６０の例を示す図。 ディスプレイ１０４に表示される画像の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら、実施形態の超音波画像処理装置、超音波診断装置、超音波画像処理方法、及びプログラムについて説明する。実施形態において、超音波診断装置は、超音波画像処理装置を含む。超音波診断装置は、例えば、産科医（以下、ユーザ）妊婦を検診する検査室に設置される。

図１は、実施形態の超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。実施形態の超音波診断装置１は、例えば、超音波画像処理装置１００と、超音波プローブ１０１と、光学カメラ１０２と、入力インターフェース１０３と、ディスプレイ１０４と、を備える。超音波プローブ１０１、光学カメラ１０２、入力インターフェース１０３、及びディスプレイ１０４は、超音波画像処理装置１００に接続されている。

超音波プローブ１０１は、超音波の送受信を実行する。例えば、超音波プローブ１０１は、妊婦の母体（以下、被検体）Ｐの体表面（例えば、腹部）に接触され、被検体Ｐの子宮内の胎児の少なくとも一部を含む領域に対して、超音波の送受信を実行する。超音波プローブ１０１は、複数の圧電振動子を有する。

圧電振動子は、電気信号（パルス電圧）と機械振動（音による振動）とを相互に変換する圧電効果を有する圧電素子である。圧電振動子は、超音波画像処理装置１００により供給される駆動信号（電気信号）に基づいて、超音波を発生させる。発生した超音波は、被検体Ｐ内の音響インピーダンスの不整合面で反射され、組織内の散乱体によって散乱された成分等を含む反射波信号（電気信号）として圧電振動子により受信される。超音波プローブ１０１は、受信した反射波信号を超音波画像処理装置１００に送信する。

超音波プローブ１０１は、どのような形態の超音波プローブであってもよい。超音波プローブ１０１は、例えば、所定方向に１次元で配列された複数の圧電振動子を有する１Ｄアレイプローブであってもよいし、複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２Ｄアレイプローブであってもよい。超音波プローブ１０１は、１次元で配列された複数の圧電振動子が機械的に揺動することで３次元領域を走査するメカニカル４Ｄプローブなどでもよい。

光学カメラ１０２は、例えば、検査室内において、超音波プローブ１０１と被検体Ｐを撮像可能な位置に設けられる。光学カメラ１０２は、例えば、被検体Ｐが搭乗する寝台や検査室の天井などに固定される形で設けられる。光学カメラ１０２は、寝台や検査室の天井に設けられた可動装置により撮像位置を調整可能な状態で設けられていてもよい。

光学カメラ１０２は、例えば、レンズと、イメージセンサ、増幅器、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器等を備える。レンズは、光を屈折させて集束させるための光学素子である。レンズは、標準レンズである。レンズは、標準レンズよりも画角が広いいわゆる広角レンズでもよい。

イメージセンサは、対物光学系を介して、超音波プローブ及び被検体Ｐを含む画像（光学画像）を撮像し、出力ビデオ信号を生成して増幅器に出力する。増幅器は、イメージセンサにより出力される出力ビデオ信号を増幅させる。Ａ／Ｄ変換器は、増幅器により増幅されたアナログビデオ信号をデジタル信号に変換する。光学カメラ１０２は、撮像した光学画像をデジタル信号として超音波画像処理装置１００に送信する。

入力インターフェース１０３は、ユーザによる各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を超音波画像処理装置１００に出力する。例えば、入力インターフェース１０３は、マウスやキーボード、タッチパネル、ドラッグボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。入力インターフェース１０３は、筐体に設けられてもよい。また、入力インターフェース１０３は、超音波画像処理装置１００の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）により実現されてもよい。

なお、本明細書において入力インターフェースはマウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

ディスプレイ１０４は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ１０４は、超音波画像処理装置１００により生成された医用画像（超音波画像）や、ユーザによる各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）画像等を表示する。超音波画像は、２次元の超音波画像であってもよいし、３次元の超音波画像であってもよい。

ディスプレイ１０４は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ１０４は、デスクトップ型でもよいし、超音波画像処理装置１００の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）であってもよい。

超音波画像処理装置１００は、例えば、送受信回路１１０と、ドプラ信号処理回路１２０と、Ｂモード処理回路１３０と、画像処理回路１４０と、メモリ１５０と、制御回路１６０と、を備える。送受信回路１１０、ドプラ信号処理回路１２０、Ｂモード処理回路１３０、画像処理回路１４０、メモリ１５０、及び制御回路１６０は、通信可能に互いに接続される。

送受信回路１１０ は、超音波プローブ１０１による超音波の送信を制御する。例えば、送受信回路１１０は、制御回路１６０の指示に基づいて、振動子ごとに所定の送信遅延時間が付与されたタイミングで超音波プローブ１０１に上述の駆動信号（駆動パルス）を印加する。送受信回路１１０は、駆動信号を印加することにより、超音波がビーム状に集束された超音波ビームを超音波プローブ１０１に送信させる。

送受信回路１１０は、超音波プローブ１０１による反射波信号の受信を制御する。反射波信号は、上述のように、超音波プローブ１０１から送信された超音波が被検体Ｐの体内組織で反射された信号である。送受信回路１１０は、例えば、制御回路１６０の指示に基づいて、超音波プローブ１０１が受信した反射波信号に所定の遅延時間を与えて加算処理を行う。

送受信回路１１０が加算処理を行うことにより、反射波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。送受信回路１１０は、加算処理後の反射波信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。

送受信回路１１０は、Ｉ信号及びＱ信号（以下、ＩＱ信号）を反射波信号として、ドプラ信号処理回路１２０及びＢモード処理回路１３０に送信する。送受信回路１１０は、加算処理後の反射波信号を、ＲＦ（Radio Frequency）信号に変換した上で、ドプラ信号処理回路１２０及びＢモード処理回路１３０に送信してもよい。反射波信号となるＩＱ信号やＲＦ信号は、位相情報を含む。

Ｂモード処理回路１３０は、送受信回路１１０により生成された反射波信号に対して各種の信号処理を行う。Ｂモード処理回路１３０は、送受信回路１１０により送信された反射波信号に対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、Ｂモードデータを生成する。Ｂモードデータは、サンプル点（観測点）ごとの信号強度が輝度の明るさで表現されるデータである。Ｂモード処理回路１３０は、生成したＢモードデータを画像処理回路１４０に送信する。Ｂモードデータは、反射波信号に基づく反射波情報の一例である。

また、Ｂモード処理回路１３０は、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行うための信号処理を実行する。ハーモニックイメージングとしては、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ： Contrast Harmonic Imaging）や組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging）が知られている。また、コントラストハーモニックイメージングや組織ハーモニックイメージングには、スキャン方式として、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）、「Pulse Subtraction法」や「Pulse Inversion法」と呼ばれる位相変調（ＰＭ： Phase Modulation）、及び、ＡＭとＰＭとを組み合わせることで、ＡＭの効果及びＰＭの効果の双方が得られるＡＭＰＭ等が知られている。

ドプラ信号処理回路１２０は、送受信回路１１０により生成された反射波信号に基づいて、移動体のドプラ効果に基づく運動情報を走査領域内の各サンプル点で抽出したデータを、ドプラデータとして生成する。移動体の運動情報とは、移動体の平均速度、分散値、パワー値等の情報である。移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。ドプラ信号処理回路１２０は、生成したドプラデータを画像処理回路に送信する。

例えば、移動体が血流である場合、血流の運動情報は、血流の平均速度、分散値、パワー等の情報（血流情報）である。血流情報は、例えば、カラードプラ法により得られる。カラードプラ法では、まず、超音波の送受信が同一の走査線上で複数回行われ、次に、Ｍ ＴＩ（ Moving Target Indicator）フィルタを用いて、同一位置（同一サンプル点）の反射波データのデータ列を表す信号に対して特定の周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号を減衰させる。

すなわち、静止している組織、或いは、動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ成分）を抑制させる。これにより、反射波データのデータ列を表す信号から、血流に関する血流信号が抽出される。そして、カラードプラ法では、抽出した血流信号から、血流の平均速度、分散値、パワー等の血流情報を推定し、推定した血流情報をドプラデータとして生成する。ドプラデータは、反射波信号に基づく反射波情報の一例である。

画像処理回路１４０は、超音波画像の生成処理や、超音波画像に対する各種の画像処理等を行う。画像処理回路１４０は、例えば、第１取得機能１４１と、第２取得機能１４２と、生成機能１４３と、検出機能１４４と、推定機能１４５と、表示制御機能１４６と、を備える。

これらの構成要素は、例えば、ハードウェアプロセッサ（コンピュータ）がメモリ１５０に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ））等の回路（circuitry）を意味する。メモリ１５０にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。

この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。画像処理回路１４０が有する各構成要素は、分散化されて複数のハードウェアにより実現されてもよい。

第１取得機能１４１は、超音波プローブ１０１により送信される反射波信号に基づく反射波情報、例えば、送受信回路１１０やドプラ信号処理回路１２０により送信されるＢモードデータやドプラデータを取得する。画像処理回路１４０は、送受信回路１１０、ドプラ信号処理回路１２０、Ｂモード処理回路１３０を含み、第１取得機能１４１は、反射波信号を反射波情報として直接取得するようにしてもよい。第１取得機能１４１は、第１取得部の一例である。

第２取得機能１４２は、光学カメラ１０２によりデジタル信号として送信される光学画像を取得する。第２取得機能１４２は、第２取得部の一例である。

生成機能１４３は、例えば、Ｂモード処理回路１３０により生成され、第１取得機能１４１により取得された２次元のＢモードデータに基づいて、反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、生成機能１４３は、ドプラ信号処理回路１２０により生成され、第１取得機能１４１により取得された２次元のドプラデータに基づいて、血流情報が映像化された２次元ドプラ画像データを生成する。

２次元ドプラ画像データは、血流の平均速度を表す速度画像データ、血流の分散値を表す分散画像データ、血流のパワーを表すパワー画像データ、または、これらを組み合わせた画像データである。生成機能１４３は、ドプラ画像データとして、血流の平均速度、分散値、パワー等の血流情報がカラーで表示されるカラードプラ画像データを生成したり、１つの血流情報がグレースケールで表示されるドプラ画像データを生成したりする。

ここで、生成機能１４３は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像を生成する。具体的には、生成機能１４３は、超音波プローブ１０１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことにより、胎児の向きの検出用の超音波画像や表示用の超音波画像を生成する。生成機能１４３は、生成部の一例である。

検出機能１４４は、第２取得機能１４２により取得された光学画像に基づいて、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置関係、例えば、位置及び向きを検出する。検出機能１４４は、例えば、パターンマッチングなどの処理により、光学カメラ１０２に対する被検体Ｐ及び超音波プローブ１０１のそれぞれの位置及び向きを検出する。検出機能１４４は、検出した光学カメラ１０２に対する被検体Ｐ及び超音波プローブ１０１のそれぞれの位置及び向きに基づいて、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置及び向きを検出する。検出機能１４４は、検出部の一例である。

推定機能１４５は、生成機能１４３により生成された超音波画像及び検出機能１４４により検出された被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の向きに基づいて、被検体Ｐ内の胎児の位置及び向きを推定する。被検体Ｐ内の胎児の位置は、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置に基づいて推定されてもよい。推定機能１４５により用いられる超音波画像は、胎児の向きの検出用の超音波画像である。推定機能１４５は、例えば、胎児の向きとして、被検体Ｐの正面から見た際の胎児の向き、いわば２次元方向の胎児の向きを推定する。

推定機能１４５は、ユーザが検診を開始する前に、ボディマークの向きを決定するために胎児の向きを推定する。推定機能１４５は、ユーが検診を行っている間、ボディマークの向きを調整するために、胎児の向きを推定する。推定機能１４５は、検診中のどのようなタイミングでボディマークの向きを調整するために胎児の向きを推定しもよい。推定機能１４５は、例えば、検診中の一定間隔で胎児の向きを推定してもよいし、入力インターフェース１０３を介したユーザの指示があった場合に胎児の向きを推定してもよい。推定機能１４５は、推定部の一例である。

表示制御機能１４６は、生成機能１４３により生成された超音波画像をディスプレイ１０４に表示させる。表示制御機能１４６は、超音波画像とともに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等を合わせてディスプレイ１０４に表示させる。超音波画像とともに表示されるボディマークの向きは、推定機能１４５により推定された胎児の向きを示すように調整される。表示制御機能１４６は、表示制御部の一例である。

図２は、ディスプレイ１０４に表示される画像の一例を示す図である。図２に示す画像は、例えば、推定機能１４５により胎児の向きが推定された後、ユーザによる被検体Ｐの検診の際にディスプレイ１０４に表示される画像である。ディスプレイ１０４には、左から順に、胎児位置指定画像ＧＡ１０、超音波画像ＧＡ２０、及びボディマークＧＡ３０が表示されている。

胎児位置指定画像ＧＡ１０は、模擬母体画像ＧＡ１１と、胎児位置画像ＧＡ１２とを含む。模擬母体画像ＧＡ１１は、被検体Ｐの腹腔を模した模式画像である。模擬母体画像ＧＡ１１は、被検体Ｐの実際の体形によらず、標準的な人体を模して予め作成された画像である。胎児位置画像ＧＡ１２は、推定機能１４５により推定された被検体Ｐ内の胎児の位置を示す画像である。胎児位置画像ＧＡ１２は、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置に基づいて生成された胎児位置を示す画像である。

超音波画像ＧＡ２０は、表示用の超音波画像であり、ユーザが被検体Ｐの腹部に超音波プローブ１０１を接触させているときに、リアルタイムで生成機能１４３により生成される超音波画像である。ボディマークＧＡ３０は、胎児の実際の体形によらず、標準的な胎児を模して予め作成された２次元画像である。ボディマークＧＡ３０の向きは、推定機能１４５により推定された向きである。

図３は、向きが異なる複数のボディマークＧＡ３０の一例を示す図である。図３の左上に示すボディマークＧＡ３０は、胎児の向きが被検体Ｐの向きと一致している場合に、ディスプレイ１０４に表示されるボディマークである。図３の左下に示すボディマークＧＡ３０は、胎児の向きが被検体Ｐの向きから天地反転している場合に、ディスプレイ１０４に表示されるボディマークである。

図３の右上に示すボディマークＧＡ３０は、胎児の向きが被検体Ｐの向きから被検体Ｐを正面視して時計回りに９０度回転している場合に、ディスプレイ１０４に表示されるボディマークである。図３の右下に示すボディマークＧＡ３０は、胎児の向きが被検体Ｐの向きから被検体Ｐを正面視して反時計回りに９０度回転している場合に、ディスプレイ１０４に表示されるボディマークである。

メモリ１５０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などである。メモリ１５０は、例えば、Ｂモード画像データやドプラ画像データ等の画像データを記憶する。メモリ１５０は、Ｂモードデータやドプラデータ等の画像データを記憶してもよい。メモリ１５０に記憶されたデータは、例えば、診断の後にユーザ等によって呼び出すことが可能となっている。

メモリ１５０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、ユーザの所見等）や、診断プロトコル、模擬母体画像や各種ボディマーク等の各種データを記憶する。メモリ１５０が記憶するデータは、図示しないインターフェース部を介して、外部装置へ転送することができる。外部装置は、例えば、画像診断を行う医師等が使用するＰＣ（Personal Computer）や、ＣＤやＤＶＤ等の記憶媒体、プリンター等である。メモリ１５０は、超音波画像処理装置１００がネットワーク上でアクセス可能であれば、超音波画像処理装置１００に内蔵されていなくてもよい。

制御回路１６０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、制御回路１６０は、入力インターフェース１０３を介して入力された各種設定要求や、メモリ１５０から読み込んだ各種制御プログラムおよび各種データに基づき、送受信回路１１０、ドプラ信号処理回路１２０、Ｂモード処理回路１３０、画像処理回路１４０等における処理を制御する。

次に、超音波画像処理装置１００における処理について説明する。図４は、超音波画像処理装置１００の処理の一例を示すフローチャートである。図４に示す処理は、被検体Ｐが検査室に入室した後、超音波画像ＧＡ２０をディスプレイ１０４に表示させる前に、胎児の向きを推定して、ボディマークＧＡ３０の向きを決定してディスプレイ１０４に表示させる処理である。

ボディマークＧＡ３０の向きを決定するため、ユーザは、超音波プローブ１０１を被検体Ｐに接触させ、超音波プローブ１０１は、超音波信号を超音波画像処理装置１００に送信する。超音波画像処理装置１００は、ドプラ信号処理回路１２０及びＢモード処理回路１３０において、超音波プローブ１０１により送信された反射波信号に基づいて、ドプラデータ及びＢモードデータを生成する。

超音波画像処理装置１００における画像処理回路１４０は、まず、ドプラ信号処理回路１２０及びＢモード処理回路１３０により生成されて送信されたドプラデータ及びＢモードデータを第１取得機能１４１により取得する（ステップＳ１０１）。続いて、第２取得機能１４２は、光学カメラ１０２により送信される光学画像を取得する（ステップＳ１０３）。

続いて、生成機能１４３は、第１取得機能１４１により取得されたドプラデータ及びＢモードデータに基づいて、超音波画像を生成する（ステップＳ１０５）。続いて、生成機能１４３は、生成した超音波画像のうち、例えば、胎児の頭部の断面に相当する第１断面を特定する（ステップＳ１０７）。生成機能１４３は、さらに、生成した超音波画像のうち、例えば、胎児の腹部の断面に相当する第２断面を特定する（ステップＳ１０９）。第１断面及び第２断面は、パターンマッチングなどの処理により特定される。第１断面及び第２断面は、超音波画像における特定の２つの断面に一例である。

続いて、検出機能１４４は、第２取得機能１４２により取得された光学画像に基づいて、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置関係（位置及び向き）を検出する（ステップＳ１１１）。続いて、推定機能１４５は、生成機能１４３により特定された第１断面及び第２断面と、検出機能１４４により検出された被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置関係に基づいて、胎児の向きを推定する（ステップＳ１１３）。

推定機能１４５は、例えば、第１断面及び第２断面の位置関係に基づいて、胎児の向きを推定する。ここで、推定機能１４５により胎児の向きの推定について説明する。図５及び図６は、胎児Ｂの向きを推定する工程の一例を説明する図である。まず、生成機能１４３は、胎児Ｂの頭部に相当する図５の中図に示す第１断面画像ＧＡ５１をパターンマッチングなどにより特定する。

続いて、推定機能１４５は、第１断面画像ＧＡ５１を特定した超音波画像を撮像した際の被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置関係に基づいて、図５の左図に示す被検体Ｐにおける第１断面画像ＧＡ５１に対応する第１断面Ｃ１を特定する。第１断面Ｃ１の位置及び傾きから、胎児Ｂの向きは、図５の右上図または右下図に示す向きのいずれかであることが特定される。

続いて、推定機能１４５は、図６の中図に示す第２断面画像ＧＡ５２をパターンマッチングなどにより特定する。続いて、推定機能１４５は、第２断面画像ＧＡ５２を特定した超音波画像を撮像した際の被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置関係に基づいて、図６の左図に示す被検体Ｐにおける第２断面画像ＧＡ５２に対応する第２断面Ｃ２を特定する。続いて、推定機能１４５は、第１断面Ｃ１と第２断面Ｃ２の位置関係に基づいて、胎児Ｂの向きは、図６の右下図に示す向きではなく、右上図に示す向きであると推定する。

図４に戻り、表示制御機能１４６は、胎児の向きを推定した後、ディスプレイ１０４における図２に示す位置に胎児位置指定画像ＧＡ１０及びボディマークＧＡ３０を表示させる（ステップＳ１１５）。こうして、超音波画像処理装置１００は、図４に示す処理を終了する。表示制御機能１４６は、この段階では、図２に示す超音波画像ＧＡ２０の表示は行わず、ユーザが検診を開始して超音波プローブ１０１を被検体Ｐに接触させた後に超音波画像ＧＡ２０の表示を開始する。

続いて、ユーザが検診を開始した後における超音波画像処理装置１００の処理について説明する。図７は、超音波画像処理装置１００の処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、ユーザが検診を開始した後における超音波画像処理装置１００の処理である。

ユーザが検診を開始して、超音波プローブ１０１を被検体Ｐに接触させると、超音波プローブ１０１は、反射波信号を送信する。超音波画像処理装置１００は、送信された反射波信号に基づいて、ドプラ信号処理回路１２０及びＢモード処理回路１３０において、ドプラデータ及びＢモードデータを生成する。第１取得機能１４１は、ドプラ信号処理回路１２０及びＢモード処理回路１３０において生成されたドプラデータ及びＢモードデータを取得する（ステップＳ２０１）。

続いて、生成機能１４３は、第１取得機能１４１により取得されたドプラデータ及びＢモードデータに基づいて、超音波画像を生成する（ステップＳ２０３）。続いて、表示制御機能１４６は、生成機能１４３により生成された超音波画像ＧＡ２０をディスプレイ１０４に表示させる（ステップＳ２０５）。ディスプレイ１０４に表示される超音波画像ＧＡ２０を見ながら、ユーザ及び被検体Ｐは、胎児の成長具合などを確認する。

続いて、推定機能１４５は、胎児の向きを推定するタイミングとなったか否かを判定する（ステップＳ２０７）。胎児の向きを推定するタイミングとなっていないと判定した場合、推定機能１４５は、処理をステップＳ２０１に戻す。胎児を推定するタイミングとなったと判定した場合、推定機能１４５は、胎児の向きを再度推定する処理を実行する（ステップＳ２０９）。胎児の向きを再度推定する処理は、例えば、図４に示すフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１１３に示す処理である。

推定機能１４５は、胎児の向きを推定する処理を実行した結果、胎児の向きが変化しているか否かを判定する（ステップＳ２１１）。胎児の向きが変化していないと判定した場合、推定機能１４５は、処理をステップＳ２１５に進める。胎児の向きが変化している推定機能１４５が判定した場合、表示制御機能１４６は、推定機能１４５による胎児の向きの推定結果に基づいて、ボディマークＧＡ３０の向きを調整する（ステップＳ２１３）。

続いて、表示制御機能１４６は、ユーザによる検診が終了したか否かを判定する（ステップＳ２１５）。ユーザによる検診が終了していないと判定した場合、表示制御機能１４６は、処理をステップＳ２０１に戻す。ユーザによる検診が終了したと表示制御機能１４６が判定した場合、超音波画像処理装置１００は、図７に示す処理を終了する。

実施形態の超音波診断装置１は、超音波画像及び被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の位置関係に基づいて、被検体Ｐ内の胎児の向きを推定する。このため、腹腔内の胎児の向きを容易に推定することができる。また、実施形態の超音波診断装置１は、推定した胎児の向きに応じた向きを示すボディマークをディスプレイ１０４に表示させる。このため、ディスプレイ１０４表示させるためのボディマークの向きを容易に決定することができる。

上記実施形態の超音波診断装置１では、被検体Ｐ内の胎児の２次元方向の向きを推定するが、超音波診断装置１は、被検体Ｐ内の胎児の３次元方向の向きを推定してもよい。この場合、表示制御機能１４６は、胎児の３次元方向の向きを表現するボディマークをディスプレイ１０４に表示させてもよい。

図８は、３次元方向の胎児の向きを表現するボディマークＧＡ６０の例を示す図である。例えば、図８の左上図には、２次元画像において胎児を３次元的に表現したボディマークＧＡ６０を示す。図８の左下図に示すボディマークＧＡ６０は、図８の左上図に示すボディマークＧＡ６０が表示される場合の胎児の向きを、Ｘ軸回りに回転させたボディマークである。図８の右図に示すボディマークＧＡ６０は、図８の左上に示すボディマークＧＡ６０が表示される場合の胎児の向きを、Ｙ軸回りに回転させたボディマークである。このように、超音波診断装置１は、３次元方向の胎児の向きを推定して、ディスプレイ１０４に表示させてもよい。

上記実施形態の超音波診断装置１において、表示制御機能１４６は、胎児位置指定画像ＧＡ１０と、超音波画像ＧＡ２０、ボディマークＧＡ３０とをディスプレイ１０４に並べて表示させる。これに対して、表示制御機能１４６は、超音波画像ＧＡ２０を他の態様で表示させてもよく、例えば、光学カメラ１０２で撮像した被検体Ｐの画像（以下、被写体画像）とともに超音波画像ＧＡ２０をディスプレイ１０４に表示させてもよい。

図９は、ディスプレイ１０４に表示される画像の一例を示す図である。図９において、ディスプレイ１０４には、光学画像に含まれる被写体画像ＧＡ７０及び超音波画像ＧＡ２０が並んで表示される。光学画像には、母体の画像が含まれる。このとき、表示制御機能１４６は、被写体画像ＧＡ７０にボディマークＧＡ３０を重畳表示させている。このように、被写体画像ＧＡ７０にボディマークＧＡ３０が重畳表示されるようにしてもよい。ボディマークＧＡ３０は、被写体画像ＧＡ７０に重畳表示されることなく、ディスプレイ１０４に独立して表示されてもよい。

上記の実施形態において、推定機能１４５は、超音波画像等に基づいて、被検体Ｐ内における胎児の大きさを推定してもよい。この場合、表示制御機能１４６は、推定された胎児の大きさに応じたボディマークＧＡ３０をディスプレイ１０４に表示させてもよい。例えば、表示制御機能１４６は、胎児が大きいほど大きい（表示面積が広い）ボディマークＧＡ３０をディスプレイ１０４に表示させてもよい。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得する第１取得部と、前記取得部により取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成する生成部と、光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び母体を含む光学画像を取得する第２取得部と、前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出する検出部と、前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する推定部と、を持つことにより、腹腔内の胎児の向きを容易に推定することができる。

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同様に、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ものである。

１…超音波診断装置
１００…超音波画像処理装置
１０１…超音波プローブ
１０２…光学カメラ
１０３…入力インターフェース
１０４…ディスプレイ
１１０…送受信回路
１２０…ドプラ信号処理回路
１３０…Ｂモード処理回路
１４０…画像処理回路
１４１…第１取得機能
１４２…第２取得機能
１４３…生成機能
１４４…検出機能
１４５…推定機能
１４６…表示制御機能
１５０…メモリ
１６０…制御回路
Ｂ…胎児
Ｃ１…第１断面
Ｃ２…第２断面
ＧＡ１０…胎児位置指定画像
ＧＡ１１…模擬母体画像
ＧＡ１２…胎児位置画像
ＧＡ２０…超音波画像
ＧＡ３０，ＧＡ６０…ボディマーク
ＧＡ５１…第１断面画像
ＧＡ５２…第２断面画像
ＧＡ７０…被写体画像

Claims (10)

1. 超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得する第１取得部と、
   前記第１取得部により取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成する生成部と、
   光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び母体を含む光学画像を取得する第２取得部と、
   前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出する検出部と、
   前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する推定部と、を備える、
   超音波画像処理装置。
2. 推定された前記胎児の向きに応じた向きを示すボディマークを表示装置に表示させる表示制御部を備える、
   請求項１に記載の超音波画像処理装置。
3. 前記表示制御部は、前記光学画像に含まれる前記母体の画像に前記ボディマークを重畳表示させる、
   請求項２に記載の超音波画像処理装置。
4. 前記表示制御部は、前記ボディマークを、前記母体の腹腔の模式画像とともに前記表示装置に表示させる、
   請求項２に記載の超音波画像処理装置。
5. 前記推定部は、前記母体の検診中に、前記胎児の向きを再度推定する、
   請求項１に記載の超音波画像処理装置。
6. 前記推定部は、前記母体内の胎児の３次元方向の向きを推定する、
   請求項１に記載の超音波画像処理装置。
7. 前記推定部は、前記超音波画像における特定の２つの断面の前記位置関係に基づいて、前記胎児の向きを推定する、
   請求項１に記載の超音波画像処理装置。
8. 超音波信号を送受信する超音波プローブと、
   画像処理回路と、を備え、
   前記画像処理回路は、超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得する第１取得部と、
   前記第１取得部により取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成する生成部と、
   光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び母体を含む光学画像を取得する第２取得部と、
   前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出する検出部と、
   前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する推定部と、を備える、
   超音波診断装置。
9. コンピュータが、
   超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得し、
   取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成し、
   光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び母体を含む光学画像を取得し、
   前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出し、
   前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する、
   超音波画像処理方法。
10. コンピュータに、
    超音波プローブにより送信される反射波信号に基づく反射波情報を取得し、
    取得された反射波情報に基づいて、超音波画像を生成し、
    光学カメラにより撮像された前記超音波プローブ及び母体を含む光学画像を取得し、
    前記光学画像に基づいて、前記母体に対する前記超音波プローブの位置関係を検出し、
    前記超音波画像及び前記位置関係に基づいて、前記母体内の胎児の向きを推定する、ことを行わせる、
    プログラム。

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