JP5820962B1 - 超音波観測装置、超音波観測システム、超音波観測装置の作動方法 - Google Patents

Abstract

超音波信号に基づき被検体の変位を計測する変位計測部（２１）と、計測した変位に基づいて弾性画像を生成する弾性画像生成部（２２）と、生成された１つ以上の弾性画像を記憶するメモリ部（２４）と、適正画像判定用の適正画像判定領域をＲＯＩのサイズに応じて弾性画像に設定する判定領域設定部（２５）と、適正画像判定領域の領域特性を算出する特性算出部（２６）と、領域特性に基づいて弾性画像が適正画像であるか否かを判定する適正画像判定部（２７）と、を有する超音波観測装置（１）。

Description

本発明は、超音波を送受信して得られる超音波信号に基づき弾性画像を含む画像を生成する超音波観測装置、超音波観測システム、超音波観測装置の作動方法に関する。

圧迫力により生じる生体組織の歪み量から、生体組織の硬さあるいは軟らかさを表す弾性画像を生成する超音波観測装置が実用化されている。

こうした超音波観測装置において取得された一連の画像は、画像メモリなどに一旦記憶される。そして、画像メモリに記憶された一連の画像の中から、弾性情報を計算するための画像やカルテ保存用の画像として適正な画像を、ユーザが選択するようになっている。

ところで、弾性画像観察モードに設定されている際に、画像中における歪み量が所定の閾値よりも大きい領域を色付けして表示することが行われる場合があるが、全てのフレーム画像に色付けがなされるとは限らない。従って、ユーザが適正な画像を選択する場合には、色付けがなされたフレーム画像だけでなく、色付けされていないフレーム画像も含めて探す必要があり、適正画像の選択に非常に手間がかかっている。

こうした点に対応するために、例えば、ＷＯ２０１１／０１０６２６号公報には、生体への圧迫状態に基づいて、適正な画像を自動で抽出する技術が開示されている。該公報において抽出に用いる基準は、変位の平均値、弾性情報の平均値、圧力の変位、ビームライン方向の圧力のばらつきなどとなっている。

また、日本国特開２０１２−２１３５４５号公報には、クオリティが高い３次元弾性画像を提供するために、ノイズ画像を含む複数の２次元弾性画像によって構成された弾性ボリュームデータをノイズボリュームとして判定し、ノイズボリュームと判定された弾性ボリュームデータによる３次元弾性画像を非表示にする超音波診断装置が記載されている。

さらに、日本国特開２００５−１１８１５２号公報には、質の高い弾性画像を提供するために、歪み弾性画像（弾性フレームデータ）の生成過程で利用される各種データ（圧力データ、変位フレームデータ、弾性フレームデータ）に基づいて、関心領域（ＲＯＩ）内の各計測点について画像表示する価値を評価し、無益な情報と有益な情報とを識別して、無益な情報を最終的に画像として残さない（マスキングして隠す）ようにする技術が記載されている。

しかしながら、上記ＷＯ２０１１／０１０６２６号公報に記載された超音波診断装置では、例えば下記の理由（１）、（２）により、適正な画像を描出することができないことがある。

（１）超音波内視鏡等の体腔内プローブのような小型のプローブの場合には、プローブの曲率半径が小さいために、弾性画像表示用のＲＯＩ（Region of Interest：関心領域）サイズが大きいと、全てのビームライン方向の圧力が均一にならない。

（２）超音波内視鏡等の体腔内プローブのような場合には、術者の圧迫によって変位を生じさせることが困難であり、生体の変位として拍動や脈動による変位を利用することになるために、拍動や脈動などの変位源のある方向しか安定した圧力を得られない。

また、日本国特開２０１２−２１３５４５号公報や日本国特開２００５−１１８１５２号公報に記載の技術でも、同様の課題を考慮したものとはなっていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＲＯＩサイズに依ることなく、適正な画像を自動で抽出することができる超音波観測装置、超音波観測システム、超音波観測装置の作動方法を提供することを目的としている。

本発明のある態様による超音波観測装置は、被検体へ送信して反射された超音波から生成された超音波信号に基づき超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記被検体へ送信する前記超音波を生成するための駆動信号を送信する送信部と、前記被検体により反射された前記超音波から生成された前記超音波信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した前記超音波信号に基づき前記被検体の変位を計測する変位計測部と、前記変位計測部で計測した変位に基づいて弾性画像を生成する弾性画像生成部と、前記弾性画像生成部で生成された１つ以上の前記弾性画像を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された１つ以上の前記弾性画像の中から適正な画像を判定するための適正画像判定領域を、関心領域であるＲＯＩのサイズに応じて設定する判定領域設定部と、前記適正画像判定領域の領域特性を算出する特性算出部と、前記領域特性に基づいて前記適正画像判定領域が設定された前記弾性画像が適正な画像であるか否かを判定する適正画像判定部と、を有している。

本発明のある態様による超音波観測システムは、前記超音波観測装置と、前記送信部からの前記駆動信号を受けて前記超音波を前記被検体へ送信し、前記被検体により反射された前記超音波を受けて前記超音波信号を生成し前記受信部へ送信する超音波プローブと、を有している。

本発明のある態様による超音波観測装置の作動方法は、被検体へ送信して反射された超音波から生成された超音波信号に基づき超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、送信部が、前記被検体へ送信する前記超音波を生成するための駆動信号を送信するステップと、受信部が、前記被検体により反射された前記超音波から生成された前記超音波信号を受信するステップと、変位計測部が、前記受信部で受信した前記超音波信号に基づき前記被検体の変位を計測するステップと、弾性画像生成部が、前記変位計測部で計測した変位に基づいて弾性画像を生成するステップと、記憶部が、前記弾性画像生成部で生成された１つ以上の前記弾性画像を記憶するステップと、判定領域設定部が、前記記憶部に記憶された１つ以上の前記弾性画像の中から適正な画像を判定するための適正画像判定領域を、関心領域であるＲＯＩのサイズに応じて設定するステップと、特性算出部が、前記適正画像判定領域の領域特性を算出するステップと、適正画像判定部が、前記領域特性に基づいて前記適正画像判定領域が設定された前記弾性画像が適正な画像であるか否かを判定するステップと、を有している。

本発明の実施形態１における超音波観測システムの構成を示すブロック図。 上記実施形態１において、ＲＯＩにおける歪み量が所定値以上である領域が表示される様子を示す図。 上記実施形態１において、ＲＯＩに対する変位源の位置の例を示す図。 上記実施形態１において、ＲＯＩの中心角が所定の閾値よりも大きい場合に設定される適正画像判定領域の例を示す図。 上記実施形態１において、ＲＯＩの中心角が所定の閾値以下である場合に設定される適正画像判定領域の例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を順次スキャンする際の第１の位置の例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を順次スキャンする際の第２の位置の例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を順次スキャンする際の第３の位置の例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を固定値分割する例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を変動値分割する際の第１の分割例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を変動値分割する際の第２の分割例を示す図。 上記実施形態１のＲＯＩにおいて適正画像判定領域を変動値分割する際の第３の分割例を示す図。 上記実施形態１の超音波観測システムにおける弾性画像抽出処理を示すフローチャート。 上記実施形態１における単一領域処理を示すフローチャート。 上記実施形態１における順次スキャン処理を示すフローチャート。 上記実施形態１における固定値分割処理を示すフローチャート。 上記実施形態１における変動値分割処理を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１から図１７は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は超音波観測システムの構成を示すブロック図である。

この超音波観測システムは、被検体へ超音波を送信し、被検体により反射された超音波を受信する体腔内プローブ２と、受信した超音波から得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成する超音波観測装置１と、を備えている。

体腔内プローブ２は、体腔内へ挿入して用いるための超音波プローブであって、多数の振動素子を配列して構成された超音波振動子を備え、超音波振動子の超音波送受信面から被検体へ超音波を送信し、被検体により反射された超音波を超音波振動子の超音波送受信面で受信して、受信した超音波から超音波信号を生成する。この体腔内プローブ２は、具体的には、コンベックス型の超音波プローブ、あるいはラジアル型の超音波プローブなどとして構成されている。

超音波観測装置１は、送信部１１と、送受信切替部１４と、受信部１５と、整相加算部１６と、信号処理部１７と、変位計測部２１と、弾性画像生成部２２と、メモリ部２４と、判定領域設定部２５と、特性算出部２６と、適正画像判定部２７と、画像表示部３１と、を備えている。

送信部１１は、被検体へ送信する超音波を生成するための駆動信号を送信するものであって、送信波形生成部１２と、送信遅延部１３と、を含んでいる。

送信波形生成部１２は、超音波振動子を構成する各振動素子を駆動するための信号波形を生成して駆動信号として出力するものである。

送信遅延部１３は、送信波形生成部１２により生成された駆動信号を遅延させることにより、超音波振動子を構成する各振動素子の駆動タイミングを調節するものである。これにより、超音波振動子から送信される超音波ビームの焦点と方向が制御され、超音波を所望の位置（深度）に収束させることができる。

送受信切替部１４は、例えば、超音波の送受波を行うための複数の振動素子を順次選択するマルチプレクサを含み、送信部１１からの駆動信号を超音波振動子へ送信すると共に、超音波振動子からの超音波信号（エコー信号）を受信部１５へ送信する。

受信部１５は、送受信切替部１４からの超音波信号を受信して、例えば増幅やデジタル信号への変換などの処理を行う。

整相加算部１６は、超音波信号を遅延させて位相を合わせてから加算する。

信号処理部１７は、整相加算部１６からの超音波信号に座標変換や補間処理を行って、超音波画像を表示用画像として作成する。

変位計測部２１は、整相加算部１６からの超音波信号に基づき、被検体の変位を計測する。

弾性画像生成部２２は、歪み計算部２３を備えている。この歪み計算部２３は、変位計測部２１により計測された変位に基づき、弾性画像表示用の関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）（図２〜図１２のＲＯＩ３４参照）の歪み量を計算する。そして、弾性画像生成部２２は、歪み計算部２３により計算された歪み量に基づき、被検体の弾性率を演算する。この弾性画像生成部２２は、被検体の各座標毎に弾性率を演算するために、演算結果は２次元座標上に弾性率が分布する弾性画像となる。弾性画像生成部２２による弾性画像の生成は、例えばフレーム毎に行われ、１つ以上の弾性画像が生成される。弾性画像生成部２２は、さらに、変位計測部２１で計測した変位に基づいてＲＯＩ３４の歪み量を計算し、歪み量が所定値以上となる弾性画像の画素に色付けを行う。

メモリ部２４は、弾性画像生成部２２により生成された１つ以上の弾性画像を一時的に記憶する記憶部である。

判定領域設定部２５は、メモリ部２４に記憶された１つ以上の弾性画像の中から適正な画像を判定するための適正画像判定領域３７（図４〜図１２等参照）を、ＲＯＩ３４のサイズに応じて設定する。

特性算出部２６は、判定領域設定部２５により設定された適正画像判定領域３７の領域特性を算出する。具体的に、特性算出部２６は、例えば、変位計測部２１により計測された適正画像判定領域３７の変位の平均値と、変位の分散と、変位の偏差と、弾性画像生成部２２により算出された適正画像判定領域３７の弾性情報の平均値と、弾性情報の分散と、弾性情報の偏差と、の内の少なくとも１つを、領域特性として算出する。また、特性算出部２６は、適正画像判定領域３７の、色付き画素数と、色付き画素の合計面積と、適正画像判定領域３７全体の画素数に対する色付き画素数の割合と、適正画像判定領域３７全体の面積に対する色付き画素の合計面積の割合と、の内の少なくとも１つを、領域特性として算出しても良い。

なお、超音波プローブである体腔内プローブ２に、超音波を送受する超音波送受信面の圧力を検出するための圧力検出部をさらに設けて、特性算出部２６が、圧力検出部の検出結果に基づき得られた、適正画像判定領域３７の、圧力の平均値と、圧力の変化率と、圧力の分散と、圧力の偏差と、の内の少なくとも１つを、領域特性として算出するようにしても構わない。

適正画像判定部２７は、特性算出部２６により算出された領域特性に基づいて、適正画像判定領域３７が適正領域であるか否かを判定する。さらに、適正画像判定部２７は、適正領域でない場合には、必要に応じて判定領域設定部２５に適正画像判定領域３７を再設定させる。こうして、弾性画像のＲＯＩ３４に設定された適正画像判定領域３７の少なくとも１つが適正領域である場合に、適正画像判定部２７は、適正画像判定領域３７が設定された弾性画像が適正な画像であると判定するようになっている。

画像表示部３１は、モニタ等の表示装置を有して構成されており、信号処理部１７からの表示用画像を表示する。すなわち、画像表示部３１は、超音波診断モードにおいては、超音波画像を表示する。また、画像表示部３１は、弾性画像観察モードにおいては、弾性画像生成部２２からの弾性画像を表示するか、または、弾性画像を超音波画像に重畳して表示する。ここに、画像表示部３１は、弾性画像を表示する際には、必要に応じて、さらに適正画像判定部２７からの適正画像判定領域３７を弾性画像に重畳して表示する。

図２は、ＲＯＩ３４における歪み量が所定値以上である領域が表示される様子を示す図、図３はＲＯＩ３４に対する変位源の位置の例を示す図である。

図示のように、画像表示部３１の画面３２には、体腔内プローブ２自体の位置を画像として示すプローブ画像３３と、弾性画像表示用のＲＯＩ３４と、が表示されている。ここで、図２にプローブ画像３３として示されている体腔内プローブ２は、プローブの曲率半径Ｒが例えば１０mm以下となっていて、曲率半径Ｒが比較的小さいものであるとする。さらに、ＲＯＩ３４は、中心角が例えば概略１８０°になっているものとする。

このとき、ＲＯＩ３４において、歪み量が所定値以上となる画素で構成される領域３５が、例えば図２に示すように表示される。この領域３５は、弾性画像生成部２２により例えば特定色に色付けした画像として生成されて画像表示部３１に表示され、他の部分に対して容易に識別可能となっている。従って、図２に示す例では、弾性画像のＲＯＩ３４内に、色付けされた領域と、色付けされていない領域と、が存在することになる。

このような画像を見て、診断や画像の保存に適した適正な画像であるか否かをユーザが判断する際に、ＲＯＩ３４全体に対して一部分しか色付けされていないために、適正な画像でないと判断することもあると想定される。

しかし、超音波プローブが体腔内へ挿入して用いる体腔内プローブ２である場合には、弾性画像を生成するために、拍動や脈動による生体の変位を利用することになる。例えば、図３に示す位置に脈動源や拍動源などの変位源３６が存在する場合に、ＲＯＩ３４内において適度な圧力を受けて歪み量が所定値以上となるのは、図２に示す領域３５のみであり、それ以外の領域に所定値以上の歪み量が生じることはない。このように、体腔内プローブ２の曲率半径Ｒが小さい場合や、ＲＯＩ３４の中心角が広い場合には、ＲＯＩ３４全体が色付け表示されることは期待できない。

従って、この場合には、図２に示す画像は適正な画像であると判断されるべきである。そこで本実施形態においては、以下に説明するように、弾性画像表示用のＲＯＩ３４のサイズに応じて適正な画像であることを判定するための領域を設定し、設定した領域内の領域特性を算出し、算出した特性に応じて適正な画像であるか否かを判定するようにしている。

このような超音波観測システムにおいて弾性画像を生成する作用について、図１３を参照して説明する。図１３は超音波観測システムにおける弾性画像抽出処理を示すフローチャートである。

超音波観測システムが図示しないメイン処理を実行している最中に弾性画像観察モードに設定されると、この弾性画像抽出処理が開始される。

するとまず、送信部１１から体腔内プローブ２へ超音波信号を送信する。これにより体腔内プローブ２から被検体へ向けて超音波が送信される。体腔内プローブ２は、被検体により反射された超音波を受信して、超音波信号（エコー信号）を生成し、超音波観測装置へ送信する。

超音波観測装置では、送受信切替部１４を介して超音波信号（エコー信号）を受信部１５で受信し、整相加算部１６および変位計測部２１で処理を行った後に、歪み計算部２３でＲＯＩ３４の歪み量を座標位置毎に計算し、計算された歪み量に基づき弾性画像生成部２２が弾性画像を生成する。このような弾性画像の取得が例えばフレーム単位で行われ、これにより、１枚以上の弾性画像が取得される（ステップＳ１）。

こうして取得された１枚以上の弾性画像は、メモリ部２４に保存される（ステップＳ２）。

その後、メモリ部２４に保存されている弾性画像の中から、第１の弾性画像が選択される（ステップＳ３）。

すると、選択された弾性画像のＲＯＩ３４のサイズ（このＲＯＩ３４のサイズは、例えばユーザにより設定可能であり、ユーザ設定がない場合には所定サイズに設定される）が所定の閾値以下であるか否かを判定領域設定部２５が判定する（ステップＳ４）。ここでは、ＲＯＩ３４のサイズとして例えばＲＯＩ３４の中心角を判定するものとし、このＲＯＩ３４の中心角が所定の閾値以下であるか否かを判定領域設定部２５が判定する。なお、判定に用いる閾値は、変位源３６の大きさ等に応じて適切に定めると良い。

ここで、図４は、ＲＯＩ３４の中心角が所定の閾値よりも大きい場合に設定される適正画像判定領域３７の例を示す図、図５は、ＲＯＩ３４の中心角が所定の閾値以下である場合に設定される適正画像判定領域３７の例を示す図である。

上述したように、ＲＯＩ３４の中心角が大きいと変位源３６からの圧力がＲＯＩ３４全体に適切に及ぶのは難しいが、中心角が小さければＲＯＩ３４全体に適切な圧力が加わるようになると考えられる。

そこで、ステップＳ４において、弾性画像表示用のＲＯＩ３４の中心角が所定の閾値以下であると判定された第１の場合には、単一領域処理を行う（ステップＳ５）。この単一領域処理は、後で図１４を参照して説明するように、ＲＯＩ３４全体を適正画像判定領域３７に設定する処理である。

一方、ステップＳ４において、ＲＯＩ３４の中心角が所定の閾値よりも大きいと判定された第２の場合には、後でステップＳ７、ステップＳ９、またはステップＳ１０において説明するように、ＲＯＩ３４内の一部である部分領域を適正画像判定領域３７に設定する。

具体例を挙げれば、閾値を６０°とする場合に、図４に示すようにＲＯＩ３４の中心角が約１８０°（つまり６０°よりも大きい）である場合には、ＲＯＩ３４内の一部の領域のみを適正画像判定領域３７とし、図５に示すようにＲＯＩ３４の中心角が約３０°（つまり６０°以下）である場合には、ＲＯＩ３４全体を適正画像判定領域３７とする。

ステップＳ４において、ＲＯＩ３４の中心角が所定の閾値よりも大きいと判定された場合には、さらに、部分領域を順次スキャンする設定がなされているか否かを判定する（ステップＳ６）。

ここで、順次スキャンが設定されていると判定された場合には、順次スキャン処理を行う（ステップＳ７）。この順次スキャン処理は、後で図１５を参照して説明するように、判定領域設定部２５が、全ての移動位置における部分領域によってＲＯＩ３４全体が覆われるように部分領域を基準位置からオフセット量ずつ順次移動させ、各移動位置における部分領域のそれぞれを適正画像判定領域３７に設定する処理である。

また、ステップＳ６において、順次スキャンが設定されていないと判定された場合には、部分領域の固定値分割が設定されているか否かを判定する（ステップＳ８）。

ここで、固定値分割が設定されていると判定された場合には、固定値分割処理を行う（ステップＳ９）。この固定値分割処理は、後で図１６を参照して説明するように、判定領域設定部２５が、ＲＯＩ３４全体を複数の部分領域に分割して、部分領域のそれぞれを適正画像判定領域３７に設定する処理であって、ＲＯＩ３４全体の部分領域への分割数を固定値に基づき設定する処理である。

一方、ステップＳ８において、固定値分割が設定されていないと判定された場合には、変動値分割処理を行う（ステップＳ１０）。この変動値分割処理は、後で図１７を参照して説明するように、判定領域設定部２５が、ＲＯＩ３４全体を複数の部分領域に分割して、部分領域のそれぞれを適正画像判定領域３７に設定する処理であって、ＲＯＩ３４全体の部分領域への分割数を、下限値以上、上限値以下の間で変化させることを、適正画像判定部２７により適正な領域であると判定される適正画像判定領域３７が発見されるまで行う処理である。

こうして、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ９、またはステップＳ１０の何れかの処理を行った場合には、メモリ部２４に未処理の他の弾性画像があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

そして、他の弾性画像があると判定された場合には、未処理の弾性画像の中から次の弾性画像を選択して（ステップＳ１２）からステップＳ４へ行って、上述したような処理を繰り返して行う。

また、ステップＳ１１において、未処理の弾性画像がないと判定された場合には、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ９、またはステップＳ１０の処理結果に基づいて、メモリ部２４に記憶されている弾性画像の中に適正画像が存在するか否かを判定する（ステップＳ１３）。

そして、このステップＳ１３において、適正画像が存在すると判定された場合には適正画像を全て抽出して例えば画像表示部３１に表示してから（ステップＳ１４）、また、適正画像が存在しないと判定された場合にはそのまま、この弾性画像抽出処理から図示しないメイン処理へリターンする。

次に、図１４は単一領域処理を示すフローチャートである。

図１３のステップＳ５においてこの処理に入ると、図５を参照して上述したように、弾性画像表示用のＲＯＩ３４全体を適正画像判定領域３７に設定する（ステップＳ２１）。

続いて、適正画像判定領域３７の領域特性を算出し（ステップＳ２２）、算出した領域特性に基づき、設定された適正画像判定領域３７が適正領域であるか否かを判定して（ステップＳ２３）、この処理から図１３に示す処理にリターンする。

図１５は、順次スキャン処理を示すフローチャートである。

図１３のステップＳ７においてこの処理に入ると、まず、所定角度（例えば、ステップＳ４において閾値となった角度と同一の６０°）の適正画像判定領域３７を、弾性画像表示用のＲＯＩ３４内の基準位置に設定する（ステップＳ３１）。

続いて、適正画像判定領域３７の領域特性を算出し（ステップＳ３２）、算出した領域特性に基づき、設定された適正画像判定領域３７が適正領域であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。

そして、ＲＯＩ３４内に、適正領域であるか否かをまだ判定していない領域があるか否かを判定して（ステップＳ３４）、未判定領域があると判定された場合には、ＲＯＩ３４内において適正画像判定領域３７を所定のオフセット量（例えば、オフセット角度３０°）だけ移動して新たな適正画像判定領域３７を設定し（ステップＳ３５）、ステップＳ３２へ戻って上述した処理を行う。

これにより、図６〜図８に示すように、適正画像判定領域３７がＲＯＩ３４内を順に例えば３０°ずつ移動する順次スキャンが行われる。ここに、図６はＲＯＩ３４において適正画像判定領域３７を順次スキャンする際の第１の位置の例を示す図、図７はＲＯＩ３４において適正画像判定領域３７を順次スキャンする際の第２の位置の例を示す図、図８はＲＯＩ３４において適正画像判定領域３７を順次スキャンする際の第３の位置の例を示す図である。

こうしてＲＯＩ３４の一端から他端までのスキャンが実施されて、ステップＳ３４において未判定領域がないと判定された場合には、この処理から図１３に示す処理にリターンする。

図１６は、固定値分割処理を示すフローチャートである。

図１３のステップＳ９においてこの処理に入ると、まず、弾性画像表示用のＲＯＩ３４を、固定値に基づき部分領域に分割する（ステップＳ４１）。ここに固定値は、例えば、部分領域のサイズ（部分領域の角度）、あるいは分割数である。

例えば、ＲＯＩ３４の中心角θが６０°よりも大きい（θ≦６０°の場合にはステップＳ５の単一領域処理となるため）ことを想定した上で、固定値を部分領域の角度６０°に設定する。この場合に、ＲＯＩ３４の中心角θが例えば１８０°であると、図９に示すようにＲＯＩ３４全体が３つの部分領域に分割され、それぞれの部分領域が第１〜第３の適正画像判定領域３７ａ〜３７ｃに順に設定される。図９は、ＲＯＩ３４において適正画像判定領域を固定値分割する例を示す図である。このような部分領域の角度を固定値とするケースでは、分割数はＲＯＩ３４の中心角θに応じて異なる（例えば、中心角θが１２０°の場合には分割数は２などとなる）。

また、固定値を分割数３とした場合に、ＲＯＩ３４は、上述と同様に、図９に示すような３つの部分領域に分割（好ましい分割例としては等分割）される。このとき、分割数はＲＯＩ３４の中心角θの大きさに応じた固定値として与えるようにすると良い。例えば、中心角θが、６０°＜θ≦１２０°のときに固定値を２、１２０°＜θ≦１８０°のときに固定値を３、とする等である。

続いて、分割された部分領域の内の第１の部分領域を適正画像判定領域３７（例えば第１の適正画像判定領域３７ａ）に設定して、（ステップＳ４２）、適正画像判定領域３７の領域特性を算出し（ステップＳ４３）、算出した領域特性に基づき、設定された適正画像判定領域３７が適正領域であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

そして、ＲＯＩ３４内に、未処理の部分領域（適正領域であるか否かをまだ判定していない部分領域）があるか否かを判定して（ステップＳ４５）、未処理の部分領域があると判定された場合には、次の部分領域を新たな適正画像判定領域３７に設定し（ステップＳ４６）、ステップＳ４３へ戻って上述した処理を行う。

こうして、ステップＳ４５において未処理の部分領域がないと判定された場合には、この処理から図１３に示す処理にリターンする。

図１７は、変動値分割処理を示すフローチャートである。

図１３のステップＳ１０においてこの処理に入ると、まず、分割数を示す変数ｎに、分割数の下限値ｎｉを初期値として設定する（ステップＳ５１）。ここに、下限値ｎｉは、例えば２である（分割数を１とする場合は、ステップＳ５の単一領域処理となるために、ここでは下限値の好適例を２としている）。

次に、弾性画像表示用のＲＯＩ３４をｎ個の部分領域に分割（好ましい分割例としては等分割）して（ステップＳ５２）、分割された部分領域の内の第１の部分領域を適正画像判定領域３７に設定する（ステップＳ５３）。

続いて、適正画像判定領域３７の領域特性を算出し（ステップＳ５４）、算出した領域特性に基づき、設定された適正画像判定領域３７が適正領域であるか否かを判定する（ステップＳ５５）。

そして、処理対象の弾性画像が適正な画像であるか否かを、ステップＳ５５において適正画像判定領域３７が適正領域と判定されたか否かによって判定する（ステップＳ５６）。

ここで、処理対象の弾性画像が適正な画像でないと判定された場合には、ＲＯＩ３４内に、未処理の部分領域（適正領域であるか否かをまだ判定していない部分領域）があるか否かを判定して（ステップＳ５７）、未処理の部分領域があると判定された場合には、次の部分領域を新たな適正画像判定領域３７に設定し（ステップＳ５８）、ステップＳ５４へ戻って上述した処理を行う。

一方、ステップＳ５７において未処理の部分領域がないと判定された場合には、分割数を示す変数ｎを１つ増加させてから（ステップＳ５９）、ｎが分割数の上限値ｎｆよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６０）。

ここでｎが分割数の上限値ｎｆ以下であると判定された場合には、ステップＳ５２へ戻って、新たに設定された分割数ｎに基づく処理を上述したように行う。

これにより、図１０〜図１２に示すように、適正画像判定領域３７の数が、図１０に示す２つ（３７ａ，３７ｂ）、図１１に示す３つ（３７ａ〜３７ｃ）、図１２に示す４つ（３７ａ〜３７ｄ）、のように順次増加する変動値分割が行われる。ここに、図１０はＲＯＩ３４において適正画像判定領域３７を変動値分割する際の第１の分割例を示す図、図１１はＲＯＩ３４において適正画像判定領域３７を変動値分割する際の第２の分割例を示す図、図１２はＲＯＩ３４において適正画像判定領域３７を変動値分割する際の第３の分割例を示す図である。

また、ステップＳ６０においてｎが上限値ｎｆよりも大きいと判定された場合、またはステップＳ５６において処理対象の弾性画像が適正な画像であると判定された場合には、この処理から図１３に示す処理にリターンする。

なお、ここでは分割数ｎを下限値ｎｉから上限値ｎｆまで変化させたが、上限値ｎｆから下限値ｎｉまで変化させても良いし、これらの例に限らず、下限値ｎｉ以上、上限値ｎｆ以下の間で適宜の順序で変化させても構わない。

なお、（１）図１３のステップＳ４においてＲＯＩ３４のサイズと比較する閾値、（２）図１５のステップＳ３１における適正画像判定領域３７の角度およびステップＳ３５におけるオフセット量、（３）図１６のステップＳ４１における固定値、（４）図１７のステップＳ５１における下限値ｎｉおよびステップＳ６０における上限値ｎｆは、設計値に基づいて自動的に設定するようにしても良いし、ユーザが手動で設定するようにしても構わない。このとき、（２）、（３）、および（４）については、さらに、ＲＯＩ３４の中心角の大きさに応じた所定値を与えるテーブルを判定領域設定部２５あるいは適正画像判定部２７等が予め記憶しておき、ユーザ等により設定されたＲＯＩ３４の中心角の大きさに基づいて、テーブルを参照して各値を決定するようにしても良い。

また、上述では、ステップＳ５の単一領域処理、ステップＳ７の順次スキャン、ステップＳ９の固定値分割、ステップＳ１０の変動値分割の何れの処理を行うかを自動的に設定したが、ユーザが手動で選択することができるようにしても勿論構わない。

さらに、上述した各処理において、適正画像判定領域３７が適正領域であると判定した場合には、適正画像判定部２７が、さらに、適正領域であると判定した領域を弾性画像に重畳して画像表示部３１に表示させユーザに明示するようにしても良い。この場合には、適正画像判定部２７が、適正であると判定した適正画像判定領域３７を弾性画像に重畳して表示するための信号を生成して、画像表示部３１へ送信する。

そして、上述では体腔内プローブ２を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、体外式の超音波プローブであっても構わない。そして、体外式の超音波プローブ、具体的にリニア型の超音波プローブである場合には、図１３のステップＳ４においてＲＯＩ３４のサイズと比較する閾値を、例えば、直線スキャン方向の長さとすれば良い。

このような実施形態１によれば、適正画像判定領域３７をＲＯＩ３４のサイズに応じて設定し、適正画像判定領域３７の領域特性に基づいて弾性画像が適正な画像であるか否かを判定するようにしたために、ＲＯＩ３４のサイズに依ることなく、適正な画像を自動で抽出することが可能となる。

また、ＲＯＩ３４のサイズが、閾値以下の場合にはＲＯＩ３４全体を適正画像判定領域３７に設定し、閾値よりも大きい場合には部分領域を適正画像判定領域３７に設定するようにしたために、変位源３６の大きさに応じて適切な判定を行うことが可能となる。

さらに、順次スキャンを行う場合には、ＲＯＩ３４に対する変位源３６の位置に依存することなく、適切な判定が可能となる。

そして、固定値分割を行う場合には、適正画像判定領域３７を移動する処理を要することなく、変位源３６の位置に依存しない適切な判定が可能となる。

一方、変動値分割を行う場合には、変位源３６からの圧力を受ける領域の大きさが変化するのに対応することが可能となる。

また、適正画像判定領域３７の、変位の平均値と、分散と、偏差と、弾性情報の平均値と、分散と、偏差と、の内の少なくとも１つを領域特性として算出する場合には、変位または弾性情報に応じた適切な判定が可能となる。

さらに、適正画像判定領域３７の、色付き画素数と、色付き画素の合計面積と、適正画像判定領域３７全体の画素数に対する色付き画素数の割合と、適正画像判定領域３７全体の面積に対する色付き画素の合計面積の割合と、の内の少なくとも１つを領域特性として算出する場合には、色付き画素を利用した適切な判定が可能となる。

そして、適正画像判定領域３７の、圧力の平均値と、圧力の変化率と、圧力の分散と、圧力の偏差と、の内の少なくとも１つを領域特性として算出する場合には、圧力に応じた適切な判定が可能となる。

加えて、適正であると判定した適正画像判定領域３７を弾性画像に重畳して表示するようにしたために、弾性画像が適正画像であると判定される元となった適正画像判定領域３７を、ユーザが容易に確認することが可能となる。

なお、上述では主として超音波観測装置を備える超音波観測システムについて説明したが、超音波観測装置または超音波観測システムを上述したように作動させる作動方法であっても良いし、コンピュータに超音波観測装置または超音波観測システムを上述したように作動させるための処理プログラム、該処理プログラムを記録するコンピュータにより読み取り可能な一時的でない記録媒体、等であっても構わない。

また、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１４年８月２５日に日本国に出願された特願２０１４−１７０７５２号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (13)

1. 被検体へ送信して反射された超音波から生成された超音波信号に基づき超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
   前記被検体へ送信する前記超音波を生成するための駆動信号を送信する送信部と、
   前記被検体により反射された前記超音波から生成された前記超音波信号を受信する受信部と、
   前記受信部で受信した前記超音波信号に基づき前記被検体の変位を計測する変位計測部と、
   前記変位計測部で計測した変位に基づいて弾性画像を生成する弾性画像生成部と、
   前記弾性画像生成部で生成された１つ以上の前記弾性画像を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された１つ以上の前記弾性画像の中から適正な画像を判定するための適正画像判定領域を、関心領域であるＲＯＩのサイズに応じて設定する判定領域設定部と、
   前記適正画像判定領域の領域特性を算出する特性算出部と、
   前記領域特性に基づいて前記適正画像判定領域が設定された前記弾性画像が適正な画像であるか否かを判定する適正画像判定部と、
   を有することを特徴とする超音波観測装置。
2. 前記判定領域設定部は、前記ＲＯＩのサイズが閾値以下である第１の場合には前記ＲＯＩ全体を前記適正画像判定領域に設定し、前記ＲＯＩのサイズが前記閾値よりも大きい第２の場合には前記ＲＯＩの一部である部分領域を前記適正画像判定領域に設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
3. 前記判定領域設定部は、前記第２の場合には、全ての移動位置における前記部分領域によって前記ＲＯＩ全体が覆われるように前記部分領域を基準位置からオフセット量ずつ順次移動させ、各移動位置における前記部分領域のそれぞれを前記適正画像判定領域に設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
4. 前記判定領域設定部は、前記第２の場合には、前記ＲＯＩ全体を複数の前記部分領域に分割して、前記部分領域のそれぞれを前記適正画像判定領域に設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
5. 前記ＲＯＩ全体の前記部分領域への分割数は、固定値に基づき設定されることを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
6. 前記判定領域設定部は、前記ＲＯＩ全体の前記部分領域への分割数を、下限値以上、上限値以下の間で変化させることを、前記適正画像判定部により適正な領域であると判定される適正画像判定領域が発見されるまで行うことを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
7. 前記適正画像判定部は、前記領域特性に基づいて前記適正画像判定領域が適正であるか否かを判定し、１つ以上の前記適正画像判定領域が適正であると判定した場合に、前記適正画像判定領域を設定した前記弾性画像が適正な画像であると判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
8. 前記特性算出部は、前記変位計測部により計測された前記適正画像判定領域の変位の平均値と、前記変位の分散と、前記変位の偏差と、前記弾性画像生成部により算出された前記適正画像判定領域の弾性情報の平均値と、前記弾性情報の分散と、前記弾性情報の偏差と、の内の少なくとも１つを、前記領域特性として算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
9. 前記弾性画像生成部は、さらに、前記変位計測部で計測した変位に基づいて前記ＲＯＩの歪み量を計算し、前記歪み量が所定値以上となる前記弾性画像の画素に色付けを行い、
   前記特性算出部は、前記適正画像判定領域の、色付き画素数と、前記色付き画素の合計面積と、前記適正画像判定領域全体の画素数に対する前記色付き画素数の割合と、前記適正画像判定領域全体の面積に対する前記色付き画素の合計面積の割合と、の内の少なくとも１つを、前記領域特性として算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
10. 前記適正画像判定部は、さらに、適正であると判定した前記適正画像判定領域を前記弾性画像に重畳して表示するための信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
11. 請求項１に記載の超音波観測装置と、
    前記送信部からの前記駆動信号を受けて前記超音波を前記被検体へ送信し、前記被検体により反射された前記超音波を受けて前記超音波信号を生成し前記受信部へ送信する超音波プローブと、
    を有することを特徴とする超音波観測システム。
12. 前記超音波プローブは、前記超音波を送受する超音波送受信面の圧力を検出するための圧力検出部をさらに備え、
    前記特性算出部は、前記圧力検出部の検出結果に基づき得られた、前記適正画像判定領域の、圧力の平均値と、前記圧力の変化率と、前記圧力の分散と、前記圧力の偏差と、の内の少なくとも１つを、前記領域特性として算出することを特徴とする請求項１１に記載の超音波観測システム。
13. 被検体へ送信して反射された超音波から生成された超音波信号に基づき超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    送信部が、前記被検体へ送信する前記超音波を生成するための駆動信号を送信するステップと、
    受信部が、前記被検体により反射された前記超音波から生成された前記超音波信号を受信するステップと、
    変位計測部が、前記受信部で受信した前記超音波信号に基づき前記被検体の変位を計測するステップと、
    弾性画像生成部が、前記変位計測部で計測した変位に基づいて弾性画像を生成するステップと、
    記憶部が、前記弾性画像生成部で生成された１つ以上の前記弾性画像を記憶するステップと、
    判定領域設定部が、前記記憶部に記憶された１つ以上の前記弾性画像の中から適正な画像を判定するための適正画像判定領域を、関心領域であるＲＯＩのサイズに応じて設定するステップと、
    特性算出部が、前記適正画像判定領域の領域特性を算出するステップと、
    適正画像判定部が、前記領域特性に基づいて前記適正画像判定領域が設定された前記弾性画像が適正な画像であるか否かを判定するステップと、
    を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。

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