JP6020467B2 - 超音波診断装置および輪郭抽出方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置および輪郭抽出方法に関する。

従来、被検体の診断画像に基づいて血管の輪郭を抽出し、抽出した輪郭をユーザが補正する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００８−１６１６８８号公報

しかしながら、従来技術では、血管輪郭の補正が必要な全ての診断画像に対して手動で輪郭補正を行う。そのため、補正に長時間を要するという問題がある。

そこで、本発明は、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行う超音波診断装置を提供する。

本発明の一態様に係る超音波診断装置は、空間的に連続する位置から取得された複数の超音波画像のそれぞれに含まれる器官の像から前記器官の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、前記輪郭抽出部が抽出した前記輪郭のうちユーザが手動補正を行う対象である前記輪郭を含む手動補正対象画像を、前記複数の超音波画像の中から指定するための指定情報と、前記手動補正の内容を示す補正情報とを、前記ユーザから受け付ける指定部と、前記指定部が受け付けた前記指定情報により指定される前記手動補正対象画像に対して、前記輪郭抽出部が抽出した前記輪郭を前記補正情報に基づいて補正する輪郭補正部とを備え、前記輪郭抽出部は、さらに、前記輪郭補正部が補正した後の前記手動補正対象画像に含まれる前記輪郭を示す情報に基づいて前記複数の超音波画像のうち前記手動補正対象画像と異なる画像である対象画像に含まれる新たな輪郭を抽出する。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明の超音波診断装置は、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行うことができる。

図１は、実施の形態１にかかる超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１にかかる超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、ステップＳ１０５の処理のフローチャートである。 図４は、内膜と外膜との両境界に対する処理のフローチャートである。 図５Ａは、内膜と外膜との自動補正時の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆの生成方法を示す第１のフローチャートである。 図５Ｂは、内膜と外膜との自動補正時の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆの生成方法を示す第２のフローチャートである。 図６は、手動補正の例を説明する図である。 図７Ａは、内膜の自動補正処理の例を示す第１の説明図である。 図７Ｂは、内膜の自動補正処理の例を示す第２の説明図である。 図８は、実施の形態１にかかる超音波診断装置の効果の説明図である。 図９は、実施の形態２にかかる超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、３次元像を生成、表示するまでの一連の流れを示す説明図である。 図１１は、実施の形態２にかかる超音波診断装置の第１の応用例を示す説明図である。 図１２は、実施の形態２にかかる超音波診断装置の第２の応用例を示す説明図である。 図１３は、実施の形態２にかかる超音波診断装置の第３の応用例を示す説明図である。 図１４は、実施の形態３において想定する状況の説明図である。 図１５は、実施の形態３にかかる超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図１６は、実施の形態３にかかる超音波診断装置の補正情報と指定情報との説明図である。 図１７は、実施の形態３にかかる合流処理のフローチャートである。 図１８は、実施の形態３にかかる合流処理の説明図である。 図１９は、実施の形態３にかかる血管の抽出処理の説明図である。 図２０は、動脈の血管壁の構造の説明図である。 図２１は、プラークによる内中膜の肥厚の説明図である。 図２２は、プラークの３次元形状の説明図である。 図２３は、想定技術における超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図２４は、想定技術における超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 図２５は、想定技術における超音波診断装置の問題の説明図である。 図２６は、血管画像診断方法を、フレキシブルディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを用いて、コンピュータシステムにより実施する場合の説明図である。 図２７は、超音波診断装置の例である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、超音波画像の輪郭抽出方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。

生体の画像診断装置として、エックス線診断装置、ＭＲ（磁気共鳴）診断装置、又は、超音波診断装置などが普及している。その中でも、超音波診断装置は、非侵襲性や実時間性などの利点を有するので、検診も含めて広く診断に利用されている。超音波診断装置の診断部位は、心臓、血管、肝臓又は乳房など多岐に渡る。特に、近年、動脈硬化のリスク判定を目的とした頚動脈診断が注目されている。

図２０の（ａ）は動脈の血管壁の構造を示す。血管壁は、内膜、中膜及び外膜の３層から構成される。そして、動脈硬化の進展に伴い、主に内膜と中膜とが肥厚する。超音波による頚動脈診断では、超音波診断装置は、図２０の（ｂ）に示す内膜境界と外膜境界とを検出することで、内膜と中膜とを合わせた内中膜の厚みを測定する。内中膜の厚みが一定値を超えた場合、内中膜の厚みが一定値を超えた部分（プラークと呼ばれる）の大きさによっては、投薬による治療、又は、外科的にプラークを剥離する方法による治療が必要となる。そのため、内中膜の厚みを正確に測定することが重要である。

図２１と図２２とを参照してプラークについて説明する。

図２１の（ａ）は、内中膜が肥厚していない正常な例を示し、図２１の（ｂ）は、内中膜の肥厚の進展によりプラークが形成された例を示す。プラーク、又は、プラークの前段階である内中膜の肥厚を診断する際は、検査者（ユーザ）は、超音波診断装置の超音波プローブを、頚動脈の広範囲に渡ってスキャンしながら内中膜の厚みを測定する。

図２２は、プラークの３次元形状の説明図である。図２２の（ａ）は、ｚ軸方向に走行する血管を、血管の走行方向に平行な平面で切った状態を示し、黒く塗り潰した領域にプラークが存在する。図２２の（ｂ）は、プラークの短軸断面（血管の走行方向に垂直な断面）を示す。図２２の（ｃ）は、プラークの長軸断面（血管の走行方向に平行な断面）を示す。

図２３は、想定技術における超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

図２３は、頚動脈における内中膜の厚みを測定する超音波診断装置２３００の構成を示すブロック図である。図２３に示されるように、超音波診断装置２３００は、輪郭抽出部２３０１、指定部２３０２、手動補正部２３０３、補正後輪郭メモリ２３０４、及び、表示部２３０５を備える。

超音波診断装置２３００は、超音波プローブにより血管をスキャンして得られる複数の超音波画像から、自動的に血管輪郭を抽出するとともに、自動的に抽出した血管輪郭をユーザが手動で補正する機能を備える。

輪郭抽出部２３０１は、空間的に連続する複数の超音波画像から血管の輪郭を抽出し、輪郭抽出結果を表示部２３０５に入力する。

表示部２３０５は、自動的に抽出した血管輪郭を、超音波画像に重畳して表示する。ユーザは、自動的に抽出した血管輪郭の補正が必要かどうかを表示部２３０５の出力により確認し、補正が必要と判断した場合には、指定部２３０２により、補正対象となる超音波画像を指定する。また、表示部２３０５は、手動補正部２３０３による補正後の血管輪郭を表示する。

手動補正部２３０３は、指定部２３０２により指定された超音波画像の血管輪郭をユーザの入力に基づいて補正し、補正結果を補正後輪郭メモリ２３０４に格納する。

図２４は、超音波診断装置２３００の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２４０１において、輪郭抽出部２３０１は、超音波画像から血管輪郭を自動的に抽出する。

ステップＳ２４０２において、指定部２３０２は、自動的に抽出した血管輪郭をユーザが参照した結果に基づいて、輪郭を手動で補正する超音波画像を選択する。

ステップＳ２４０３において、手動補正部２３０３は、指定部２３０２が選択した超音波画像の血管輪郭を、ユーザの入力に基づいて補正する。また、手動補正が必要な全ての超音波画像についての補正が完了するまでステップＳ２３０２及びステップＳ２３０３の処理を繰り返す。

しかしながら、超音波診断装置２３００は、血管輪郭の補正が必要な全てのフレーム（個々の超音波画像を指す）について、手動補正（ユーザに入力に基づいた輪郭補正）を行う必要がある。その際、血管の輪郭は空間的に隣接するフレーム間で連続的に変化することが多いため、自動的に輪郭抽出を行う際に、あるフレームで輪郭抽出に失敗すると近接フレームにおいても失敗する可能性が高い。その結果、多くのフレームについて手動補正が必要となり、補正に長時間を要するという問題がある。

図２５は、超音波診断装置２３００における問題の説明図である。図２５の（ａ）は、血管輪郭の補正が必要と判断されたフレームであり、空間的に連続する複数のフレームが選択されている。これら全てのフレームに対して、診断を行う医師又は技師（ユーザ）は、図２５の（ｂ）に示す手動補正処理を繰り返し行うことになるので、医師などの負担が大きいという問題がある。

そこで、本発明は、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行う超音波診断装置を提供する。

上記の問題を解決するために、本発明の一態様に係る超音波診断装置は、空間的に連続する位置から取得された複数の超音波画像のそれぞれに含まれる器官の像から前記器官の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、前記輪郭抽出部が抽出した前記輪郭のうちユーザが手動補正を行う対象である前記輪郭を含む手動補正対象画像を、前記複数の超音波画像の中から指定するための指定情報と、前記手動補正の内容を示す補正情報とを、前記ユーザから受け付ける指定部と、前記指定部が受け付けた前記指定情報により指定される前記手動補正対象画像に対して、前記輪郭抽出部が抽出した前記輪郭を前記補正情報に基づいて補正する輪郭補正部とを備え、前記輪郭抽出部は、さらに、前記輪郭補正部が補正した後の前記手動補正対象画像に含まれる前記輪郭を示す情報に基づいて前記複数の超音波画像のうち前記手動補正対象画像と異なる画像である対象画像に含まれる新たな輪郭を抽出する。

これによれば、超音波診断装置は、複数の超音波画像のうち、ユーザの指定に基づいて器官の輪郭（器官輪郭）を補正（手動補正）した超音波画像の補正結果に基づいて、他の超音波画像における器官輪郭を抽出することができる。これにより、ユーザにより手動補正された結果を反映して、他の超音波画像における器官輪郭の抽出を行うことができる。つまり、従来であれば、ユーザは、複数の超音波画像のそれぞれに対して手動補正を行う作業の手間と、その作業のための時間とが必要であったが、本発明により、その手間と時間とが軽減される。よって、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行うことができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記輪郭補正部が補正した後の前記手動補正対象画像に含まれる前記輪郭を示す情報を初期輪郭として探索処理を行い、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出するとしてもよい。

これによれば、超音波診断装置は、ユーザにより手動補正された器官輪郭を、上記の他の超音波画像における器官輪郭の抽出を行う際の初期輪郭として用いることで、より正確な器官輪郭を抽出することができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像に隣接する画像である前記対象画像に対して前記探索処理を行い、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出するとしてもよい。

これによれば、手動補正の対象の画像に近い位置から取得された画像に対して、手動補正の結果を反映して器官輪郭の抽出を行うことができる。手動補正の対象の画像に近い位置から取得された画像に含まれる器官輪郭は、手動補正の対象の画像に含まれる器官輪郭に類似した形状となることが多いので、このようにすることで、より正確な器官輪郭を抽出することができる。

言い換えれば、本発明の一態様にかかる超音波診断装置は、空間的に連続する複数の超音波画像から自動的に抽出された器官輪郭を補正する際に、１枚のフレームの器官輪郭を補正すると、隣接フレームの器官輪郭を自動的に抽出することにより補正することができ、補正に係る時間を大幅に削減できる。よって、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行うことができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記器官の像から抽出した前記器官の輪郭の形状に対して、前記探索処理により得られた輪郭の形状が所定以上変化した場合に、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出するとしてもよい。

これによれば、手動補正の結果を反映して新たな器官輪郭の抽出を行った結果、当該抽出により、最初に抽出された器官輪郭に対して所定以上大きく器官輪郭が変化した場合に、抽出された新たな器官輪郭を抽出結果とする。また、当該抽出の結果、器官輪郭が所定以上変化しなかった場合には、当該抽出を行う前の器官輪郭を抽出結果とする。これにより、最初に抽出された器官輪郭と新たに抽出された器官輪郭とのずれが大きい画像に対してのみ、新たに抽出された器官輪郭を抽出結果とすることができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、さらに、前記対象画像に対する前記探索処理により得られた前記新たな輪郭を示す情報を初期輪郭情報として、前記複数の超音波画像のうちの画像であって、前記手動補正対象画像及び前記対象画像とは異なる新たな対象画像に対して、前記新たな対象画像に含まれる前記輪郭を探索する探索処理を行い、当該探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出するとしてもよい。

これによれば、複数の超音波画像のうち、手動補正の結果を反映した補正結果に基づいて、さらに他の超音波画像における器官輪郭を抽出することができる。よって、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行うことができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記複数の超音波画像のうち、前記対象画像に隣接する画像である前記新たな対象画像に対して前記探索処理を行い、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出するとしてもよい。

これによれば、超音波診断装置による補正の対象の画像に近い位置から取得された画像に対して、当該補正の結果を反映して器官輪郭の抽出を行うことができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像に近い画像から順に、当該画像を前記新たな対象画像として前記探索処理を行い、当該探索処理は、直前の探索処理によって抽出された前記器官の輪郭を示す情報を初期輪郭として行われるとしてもよい。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記器官の像から抽出した前記器官の輪郭の形状に対して、当該探索処理により得られた輪郭の形状が所定以上変化しなくなるまで探索処理を行うとしてもよい。

これによれば、手動補正の対象となった画像から近い画像から順に器官輪郭の抽出を行い、当該抽出の結果を順次手動補正の対象となった画像から遠いほうの画像へ行うことができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記器官の輪郭として、血管膜の輪郭を抽出するとしてもよい。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記器官の輪郭として、血管膜の内膜又は外膜の輪郭を抽出するとしてもよい。

これによれば、超音波診断装置は、血管輪郭、又は、血管の内膜の輪郭若しくは外膜の輪郭を補正することができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像が取得された位置に近い位置から取得された画像から順に、当該画像を前記新たな対象画像として前記探索処理を行い、当該探索処理は、当該探索処理により得られた前記内膜の輪郭と前記外膜の輪郭との間の距離が閾値以下となるまで行われるとしてもよい。

これによれば、当該抽出により得られる血管膜の厚さが閾値以上の範囲のみ、つまり、プラークの部分のみを、新たな血管輪郭の抽出の対象とすることができる。

また、例えば、前記超音波診断画像は、さらに、前記複数の超音波画像のそれぞれに対して前記輪郭抽出部が抽出した前記器官の輪郭を、超音波画像が取得された位置に基づいて統合することで、前記器官の３次元像を生成する３次元像生成部を備えるとしてもよい。

これによれば、超音波診断装置が補正した後の血管輪郭を組み合わせて、血管の３次元像を生成することができる。ユーザは、血管の３次元形状を見ることにより、より直感的に器官の輪郭を捉えることができる。

また、例えば、前記指定部は、前記手動補正対象画像に含まれる前記器官の像の輪郭を示す追加輪郭情報を、前記補正情報として前記ユーザから受け付け、前記輪郭補正部は、前記手動補正対象画像において前記補正情報に基づいて前記輪郭を形成することで前記補正を行うとしてもよい。

これによれば、超音波診断装置により最初に抽出されなかった血管輪郭を、ユーザの指定により新たに形成することができる。

また、例えば、前記輪郭抽出部は、さらに、前記補正又は形成後の複数の前記輪郭が互いに重なり合う場合に、重なり合った複数の前記輪郭を統合することで１つの輪郭を形成し、形成した前記輪郭を前記新たな輪郭として抽出するとしてもよい。

これによれば、ユーザの指定により新たに形成された血管輪郭が、他の血管輪郭と重なり合う場合に、それらの血管を１つの血管と捉えて血管輪郭を形成することができる。

また、例えば、前記指定部は、前記器官の像を１つ含む画像である第一画像、及び、前記器官の像を２つ含む画像である第二画像を前記手動補正対象画像として指定するための前記指定情報と、前記第一画像に含まれる１つの前記器官の像の輪郭、及び、前記第二画像に含まれる２つの前記器官の像の輪郭を示す前記追加輪郭情報を前記補正情報として受け付け、前記輪郭補正部は、前記第一画像及び前記第二画像のそれぞれにおいて、前記補正情報に基づいて前記輪郭を形成することで前記補正を行うとしてもよい。

これによれば、ユーザの指定により、超音波診断装置により抽出されなかったＹ字形状の血管輪郭を新たに形成することができる。

また、本発明の一態様にかかる輪郭抽出方法は、超音波診断装置における輪郭抽出方法であって、空間的に連続する位置から取得された複数の超音波画像のそれぞれに含まれる器官の像から前記器官の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、前記輪郭抽出ステップで抽出した前記輪郭に対してユーザが手動補正を行う対象である前記輪郭を含む手動補正対象画像を、前記複数の超音波画像の中から指定するための指定情報と、前記手動補正の内容を示す補正情報とを、前記ユーザから受け付ける指定ステップと、前記指定ステップで受け付けた前記指定情報により指定される前記手動補正対象画像に対して、前記輪郭抽出ステップで抽出した前記輪郭を前記補正情報に基づいて補正する輪郭補正ステップとを含み、前記輪郭抽出ステップでは、さらに、前記輪郭補正ステップで補正した後の前記手動補正対象画像に含まれる前記輪郭を示す情報に基づいて前記複数の超音波画像のうち前記手動補正対象画像と異なる画像である対象画像に含まれる新たな輪郭を抽出する。

これにより、上記超音波診断装置と同様の効果を奏する。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
実施の形態１の超音波診断装置および方法について、図面を参照しながら説明する。実施の形態１の超音波診断装置１は、空間的に連続する超音波画像から自動的に抽出した血管の輪郭（血管輪郭）を補正する際に、１枚のフレームを手動で補正すると、近接する複数のフレームの血管輪郭を新たに抽出することにより、自動的に補正するという特徴を有する。なお、血管は、器官の一例であり、血管の輪郭は、器官の輪郭の一例である。

図１は、超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、超音波診断装置１は、輪郭抽出部１０１、指定部１０２、手動補正部１０３、対象設定部１０４、補正情報生成部１０５、補正後輪郭メモリ１０６、および、表示部１０７を備える。

輪郭抽出部１０１は、空間的に連続する複数の超音波画像から、血管の補正前輪郭ｐｒｅＥｄｉｔを抽出する。輪郭抽出は、設定した初期輪郭を基点として、血管の内膜境界又は外膜境界に達するまで、順次、輪郭を更新することで行われる。初期輪郭とは、血管の大まかな位置と形状とを示すものである。初期輪郭は、超音波により取得した血流情報、あるいは、空間的に隣接するフレームの輪郭抽出結果に基づいて設定してもよいし、ユーザによる血管内の領域の指定に基づいて設定してもよい。ここで、血流情報としては、超音波画像装置により取得したカラーフロー、パワードプラの情報、又は、パルスドプラの情報を使うことができる。一般に、初期輪郭が正しい輪郭に近いほど、輪郭抽出の結果、より正しい輪郭が得られる。

輪郭抽出部１０１は、例えば、パワードプラの信号強度が閾値以上である領域を血流の存在領域とみなすことで、初期輪郭を設定する。そして、輪郭抽出部１０１は、このように設定した初期輪郭から、ＳＮＡＫＥ又はレベルセット法などの動的輪郭法によって血管の輪郭を探索する。具体的には、輪郭抽出部１０１は、血管の輪郭として血管の内膜の輪郭又は外膜の輪郭を探索する。なお、必ずしも動的輪郭法を用いる必要はない。例えば、輪郭抽出部１０１は、初期輪郭から内側又は外側に向かってエッジを探索することで輪郭抽出を行ってもよい。この場合、反復的な輪郭の更新は不要である。また、初期輪郭は、例えば、輪郭内の１点を示すなど輪郭の位置を示す情報でもよい。

表示部１０７は、輪郭抽出部１０１が抽出した輪郭を表示する。表示部１０７は、例えば、補正前輪郭ｐｒｅＥｄｉｔを超音波画像に重畳するなどして抽出した輪郭を表示する。ユーザは、輪郭抽出部１０１が抽出した血管輪郭を補正するかどうかを表示部１０７の表示により確認し、補正が必要と判断した場合には、輪郭抽出部１０１が抽出した血管輪郭を補正（手動補正）する。以下では、手動補正を行う際の各機能ブロックの機能について説明する。

指定部１０２は、血管輪郭を手動補正するフレーム（手動補正対象画像）を指定するための指定情報と、当該フレームに対する補正の内容を示す補正情報とを、ユーザから受け付ける。

手動補正部１０３は、指定部１０２がユーザから受け付けた指定情報により指定されるフレームの血管輪郭を、ユーザから受け付けた補正情報に基づいて補正し、補正結果を補正後輪郭メモリ１０６に格納する。また、手動補正部１０３は、手動補正したフレームの識別情報を対象設定部１０４に入力する。

対象設定部１０４は、手動補正したフレームの近傍で、輪郭の補正（新たな血管輪郭の抽出）を行うフレーム（対象画像）を決定し、その識別情報ｉｄｘを補正情報生成部１０５に入力する。

補正情報生成部１０５は、識別情報ｉｄｘに対応するフレームの輪郭補正時に用いる初期情報である補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆを生成し、輪郭抽出部１０１に入力する。

輪郭抽出部１０１は、補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆに基づいて、識別情報ｉｄｘに対応するフレームの血管輪郭を抽出し、補正後輪郭ｐｏｓｔＥｄｉｔとして補正後輪郭メモリ１０６に保存する。

表示部１０７は、補正後輪郭メモリ１０６を参照して補正後の輪郭情報を表示する。

ここで、初期輪郭の形状が正しい輪郭形状と近いほど、輪郭抽出によって正しい輪郭を検出することが容易になる。手動補正結果を利用することにより、正しい輪郭形状に近い初期輪郭を設定できる。よって、輪郭抽出の精度が向上し、結果として正しい輪郭形状が得られる。

図２は、超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、輪郭抽出部１０１は、入力された複数の超音波画像から血管輪郭を自動的に抽出する。

ステップＳ１０２において、指定部１０２は、ステップＳ１０１で輪郭抽出部１０１が抽出したフレーム毎の血管輪郭を参照して、輪郭を手動補正するフレーム（手動補正対象画像）を指定するための指定情報と、当該フレームに対する補正情報とをユーザから受け付ける。

ステップＳ１０３において、手動補正部１０３は、ユーザから受け付けた補正情報に基づいて、輪郭を手動補正する。

続いて、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの各ステップにおいて、ステップＳ１０３で手動補正したフレームの近接フレームの血管輪郭を自動的に補正する。以下で各ステップについて具体的に説明する。

ステップＳ１０４において、対象設定部１０４は、血管輪郭を自動補正（新たな血管輪郭の抽出）を行うフレームである自動補正対象フレーム（対象画像）を決定する。対象設定部１０４は、自動補正対象フレームを、例えば、手動補正フレームに対して空間的に近いフレームから順に決定する。なお、対象設定部１０４は、自動補正対象フレームを、入力された複数の超音波画像のいずれかに決定してもよい。また、対象設定部１０４は、自動補正対象フレームを、入力された複数の超音波画像のうち、手動補正フレームが取得された位置からの距離が所定値以内の位置から取得された超音波画像に決定してもよい。

ステップＳ１０５において、補正情報生成部１０５は、手動補正結果、又は、既に自動補正された輪郭に基づいて、自動補正対象フレームに対応する補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆを生成する。

ステップＳ１０６において、輪郭抽出部１０１は、補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆに基づいて、自動補正対象フレームの輪郭抽出を行い、自動補正後の輪郭形状を算出する。

ステップＳ１０１及びステップＳ１０６の輪郭抽出においては、少なくとも初期輪郭情報が異なるが、その他のパラメータを異なる値にしてもよい。例えば、輪郭の検出に超音波のＢモード画像の輝度情報を用いる場合、輪郭付近における輝度の変化量を閾値処理し、更に、周辺輪郭との連続性などを考慮して輪郭を検出する。自動編集時には、補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆにより示される初期輪郭の近傍に実際の輪郭が存在する可能性が高いため、当該領域の輝度分布に基づいて輪郭付近における輝度変化量を推定し、推定値を輪郭検出に用いることができる。なお、実際の輪郭とは、超音波画像上において正しく血管の輪郭を示している輪郭のことである。

ステップＳ１０７において、対象設定部１０４は、自動補正の前後における輪郭形状の変化量が閾値以下であるかどうかを判定する。この判定において、輪郭形状の変化量が閾値以下であれば自動補正を終了する。一方、この判定において、輪郭形状の変化量が閾値を越える場合は、後続フレームについても自動補正が必要と判断し、再びステップＳ１０４に処理を移す。ステップＳ１０７における終了判定は、自動編集フレームが所定の枚数に達したかどうかなど、他の条件に基づいてもよい。なお、予め輪郭抽出された超音波画像を入力としてもよい。このとき、超音波画像と予め抽出された輪郭形状情報とが入力されるため、ステップＳ１０１における自動輪郭抽出処理は不要となる。なお、ステップＳ１０７の処理は必須ではない。つまり、単にステップＳ１０７の判定を行わないようにしてもよい。この場合、超音波診断装置１は、手動補正された１枚の超音波画像の手動補正結果に基づいて、他の１枚の超音波画像において新たな血管輪郭の抽出を行う。また、ステップＳ１０７の判定の代わりに、取得された超音波画像のすべてに対して、新たな血管輪郭の抽出が行われたかどうかを判定するようにしてもよい。この場合、超音波診断装置１は、手動補正された１枚の超音波画像の手動補正結果に基づいて、他のすべての超音波画像において新たな血管輪郭の抽出を行う。

なお、図２のフローチャートでは、手動補正フレームに対して、血管の走行方向を基準として前後どちらかの向きに順に自動補正を実行する方法について説明した。この方法を、前後のそれぞれの向きに自動補正を実行するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理を、血管の走行方向を基準として前後のそれぞれの向きに対して実行し、それぞれの向きに対して、自動補正の前後における輪郭形状の変化量が閾値以下となるまで後続フレームに対する自動補正を繰り返し行う。

図３は、ステップＳ１０５の処理のフローチャートである。

ステップＳ１０５１において、補正情報生成部１０５は、自動補正対象フレームの直前のフレームが手動補正フレームであるかどうかを判定する。自動補正対象フレームの直前のフレームが手動補正フレームであると判定された場合には、手動補正フレームの輪郭を補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆとして設定する（ステップＳ１０５２）。自動補正対象フレームの直前のフレームが手動補正フレームでないと判定された場合には、直前フレームの輪郭の自動補正結果を補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆとして設定する（ステップＳ１０５３）。ステップＳ１０５２及びステップＳ１０５３では、手動補正フレーム、又は、直前フレームの自動補正結果をそのまま用いる代わりに、例えば、フレーム間での動き情報に基づいて輪郭位置を移動させる、又は、拍動に基づくフレーム間での血管壁の変形を考慮するなどしてもよい。

なお、複数のフレームに対して手動補正を行ってもよい。このとき、手動補正フレームが取得された位置の間の距離が近い場合には、それぞれの手動補正フレームからの自動補正の範囲がオーバーラップすることがある。例えば、１０フレーム目と１５フレーム目とのそれぞれを手動補正し、手動補正されたフレームそれぞれの前後３フレームを自動補正する際には、それぞれのフレームの自動補正の範囲に１２フレーム目及び１３フレーム目が含まれる。このように、手動補正フレームからの自動補正の範囲がオーバーラップする場合には、それぞれの手動補正フレームから得られる自動補正結果を、それぞれの手動補正フレームからの空間的な距離などに応じて重み付けしてもよい。

また、手動補正フレームの設定には特に制限を設けないが、補正が必要なフレームが空間的に連続する際には、当該フレーム群の中心付近のフレームを選択するようにしてもよい。なぜなら、手動補正フレームに近いフレームのほうが自動補正の精度が高いためである。また、空間的に連続する補正が必要なフレーム群において、複数フレームを手動補正することで、自動補正の更なる精度向上が見込める。

以上では、血管の内膜（以降、単に内膜とよぶ）と、血管の外膜（以降、単に外膜とよぶ）とを区別せずに、血管輪郭の抽出と補正とについて説明した。例えば、腹部大動脈の動脈硬化診断では、外膜の外周径のみを測定することが多いので、外膜の外周輪郭のみを抽出した後で、補正してもよい。一方で、頚動脈の動脈硬化診断では内中膜の厚みの測定が必要であり、内膜境界と外膜境界（外膜の内周境界）とをともに抽出した後で、補正してもよい。

図４は、内膜と外膜との両境界に対する処理のフローチャートである。

ステップＳ１１１において、輪郭抽出部１０１は、入力の超音波画像から内膜、および、外膜の輪郭を抽出する。ここで、輪郭抽出部１０１は、内膜と外膜とで異なる手法で輪郭抽出を行ってもよい。例えば、超音波画像においては内膜の描出が不明瞭であることが多いので、輪郭抽出部１０１は、外膜の輪郭抽出結果に対して所定の厚さだけ内側に移動した点を内膜輪郭とする。また、輪郭抽出部１０１は、内膜輪郭と外膜輪郭との手動補正結果から内中膜の厚みを決定した後、隣接フレームにおいて内中膜の厚みが徐々に減衰するように伝搬させてもよい。例えば、輪郭抽出部１０１は、ガウス関数などを用いて隣接フレームにおける厚みを決定することができる。ここで、内中膜の厚みは、外膜又は内膜の頂点毎など複数位置において設定される。さらに、複数フレームを手動補正した際に、隣接する手動補正済みのフレームにおける内中膜の厚みを伝搬させ、両者がオーバーラップする場合には重み付けを行ってもよい。

ステップＳ１１２において、超音波診断装置１は、内膜と外膜との輪郭抽出結果を参照し、手動補正対象フレームを選択するとともに、内膜輪郭と外膜輪郭とのそれぞれについて補正するかどうかを決定する。

ステップＳ１１３において、超音波診断装置１は、ユーザの指定に従い手動補正対象フレームの内膜、又は、外膜の輪郭を手動補正する。

続いて、ステップＳ１１４からステップＳ１１７において内膜又は外膜の輪郭を補正する。この補正処理は、基本的には、図２のフローチャートと同様の処理を内膜と外膜とのそれぞれに対して行うように拡張したものであるが、自動補正の終了条件、及び、補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆの生成方法が異なる。これらの相違点について詳細に説明する。

まず、ステップＳ１１７において、超音波診断装置１は、自動補正の終了判定を行う。超音波診断装置１は、内膜と外膜とのうち、ステップＳ１１２において補正すると決定したほうの輪郭から、補正後の内中膜の厚みを算出する。次に、超音波診断装置１は、算出された内中膜の厚みが閾値以下であるか否かを判定し、内中膜の厚みが閾値以下であれば自動補正を終了し、内中膜の厚みが閾値を超える場合はステップＳ１１４に戻る。厚みは、血管膜の全周における厚みの最大値を用いることができる。また、厚みは、内中膜の全体的な肥厚の程度を見たいケースなどでは、全周における厚みの平均値又は中間値などの指標を用いてもよい。また、内中膜の厚みの閾値は、医学的に、プラーク又は内中膜の肥厚と判定される厚みに基づいて設定する。なお、内中膜の厚みに基づいて終了判定を行う際には、内膜と外膜との両方が自動補正済みであることが望ましい。従って、ステップＳ１１７の判定時に、内膜と外膜との両方が自動補正済みである場合には内中膜の厚みに基づいて判定し、内膜又は外膜のいずれか一方のみが自動補正済みである場合には、図２のステップＳ１０７での終了判定で用いた方法で判定してもよい。

このようにすることで、プラーク部位に含まれるフレームを手動補正して、その前後のフレームを自動補正することで、プラーク部位全体の輪郭を補正することができる。一般的に、プラーク部位の内膜輪郭は境界が不明瞭であり、検出が困難であるので、内膜輪郭が正しく検出されないケースが頻発する。本手法によれば、プラーク部位全体の輪郭を補正することができるので有効である。

なお、ステップＳ１１１の輪郭抽出において、内中膜の肥厚がない正常領域を、内中膜が肥厚した状態と誤検出した場合には、内中膜の厚みが実際の厚みよりも大きく検出される。その場合には、補正時に厚みを減少させるようにしてもよい。この場合には、上述したステップＳ１１７の終了判定の代わりに、図２のステップＳ１０７での終了判定で用いた方法を用いてもよい。また、上述したステップＳ１１７の終了判定と、図２のステップＳ１０７での終了判定で用いた方法とを併用してもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、ステップＳ１１５における内膜と外膜との自動補正時の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆの生成方法を示すフローチャートである。ここでは、図５Ａと図５Ｂの２種類の方法について順に説明する。

まず、図５Ａのフローチャートについて説明する。

ステップＳ１１５１において、内膜を自動補正するかどうかを判定する。補正すると判定した場合にはステップＳ１１５２に進み、補正しないと判定した場合にはステップＳ１１５３に進む。

ステップＳ１１５２において、補正済みの内膜の輪郭形状に基づいて、内膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆを生成する。

ステップＳ１１５３において、外膜を自動補正するかどうかを判定する。補正すると判定した場合にはステップＳ１１５４に進み、補正しないと判定した場合には処理を終了する。

ステップＳ１１５４において、補正済みの外膜の輪郭形状に基づいて、外膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆを生成する。

次に、図５Ｂのフローチャートについて説明する。

ステップＳ１１５ａにおいて、内膜を自動補正するかどうかを判定する。補正すると判定した場合にはステップＳ１１５ｂに進み、補正しないと判定した場合はステップＳ１１５ｃに進む。

ステップＳ１１５ｂにおいて、補正済みの内膜の輪郭形状に基づいて、内膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆを生成する。

ステップＳ１１５ｃにおいて、外膜を自動補正するかどうかを判定し、補正すると判定した場合にはステップＳ１１５ｄに進み、補正しないと判定した場合には処理を終了する。

ステップＳ１１５ｄにおいて、ステップＳ１１５ａにおいて内膜を補正すると判定したかどうかを判定し、補正すると判定したと判定した場合はステップＳ１１５ｅに進み、そうでなければステップＳ１１５ｆに進む。

ステップＳ１１５ｅにおいて、内膜の補正情報に基づいて、外膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆを生成する。例えば、内膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆを外膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆとして用いる。また、ステップＳ１１５ｅの実施前に、内膜輪郭の自動補正を終了しておき、自動補正後の内膜輪郭を外膜の補正初期輪郭ｅｄｉｔＩｎｆとして用いてもよい。

ステップＳ１１５ｆにおいて、補正済みの外膜の輪郭形状に基づき、外膜の補正初期情報ｅｄｉｔＩｎｆを生成する。

なお、図５Ｂのフローにおいて、内膜と外膜とを入れ替えた構成としてもよい。

図６は、手動補正の例を説明する図である。図６の（ａ）は、補正前の内膜と外膜との輪郭形状を示す。図６の（ｂ）は、内膜の頂点１から頂点３までの３つの頂点を手動補正により補正した後の輪郭形状を示す。

手動補正の際に、ユーザがタッチペン、タッチパネル、又は、マウスカーソルなどのユーザインタフェースを用いて、輪郭上に設定した複数の頂点を移動させることにより、補正後の輪郭形状を形成する。形成された輪郭形状を示す頂点の情報、又は、形成された輪郭形状そのものを補正情報とよぶ。

なお、ユーザが頂点を移動させて補正するのではなく、ユーザがフリーハンドで輪郭をトレースすることにより補正後の輪郭形状を形成するようにしてもよい。

なお、図６では、内膜と外膜それぞれ８点を補正時に用いる頂点として示しているが、補正時に用いる頂点よりも多くの数の頂点を用いて輪郭形状を生成してもよいし、少ない数の頂点を用いて輪郭形状を生成してもよい。

補正時に用いる頂点を補正用頂点と呼び、補正用頂点以外の頂点を非補正用頂点と呼ぶことにすると、補正用頂点から非補正用頂点の位置を補間生成することができる。例えば、隣接する補正用頂点からそれぞれ１つの非補正用頂点の位置を補間生成することで、合計１６点の頂点が得られ、これらを用いて輪郭形状を生成することができる。さらに、補正用頂点の手動補正後の位置に基づいて初期輪郭を生成し、輪郭抽出処理を実行することで、非補正用頂点の位置を決定してもよい。このとき、輪郭抽出処理において補正用頂点の位置は更新しない。

図７Ａ及び図７Ｂは、内膜の自動補正の処理の例を示す説明図である。

図７Ａは、フレームＮを手動補正した際に、近接フレームが自動補正される様子を示す図である。フレームＮの前後の両方の向きに対して、それぞれ４枚ずつのフレーム（Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３、及び、Ｎ＋４）の血管輪郭が自動補正される。

図７Ｂは、自動補正されるフレームにおける、補正前後の輪郭形状を示す図である。図７Ｂの（ａ）は、フレームＮの血管輪郭の手動補正結果を示す。図７Ｂの（ｂ）と図７Ｂの（ｃ）とは、それぞれ、フレームＮ＋１の自動補正前と自動補正後との輪郭形状を示す。フレームＮ＋１の内膜輪郭は、フレームＮの内膜輪郭の手動補正結果を初期輪郭として輪郭抽出される。図７Ｂの（ｄ）と図７Ｂの（ｅ）とは、それぞれ、フレームＮ＋２の自動補正前と自動補正後との輪郭形状を示す。フレームＮ＋２の内膜輪郭は、フレームＮ＋１の内膜輪郭の自動補正結果を初期輪郭として輪郭抽出される。このように、既に手動補正又は自動補正された輪郭形状に基づいて、後続フレームの輪郭が自動補正される。

図８は、本実施の形態にかかる超音波診断装置１の効果の説明図である。図８の（ａ）は、手動補正の対象フレームの選択例を示し、図８の（ｂ）は、選択されたフレームの手動補正例を示す。図８の（ｃ）は、手動補正フレームの近接フレームが自動補正される様子を示す。結果として、従来の超音波診断装置１７００とは異なり、補正が必要な全フレームを手動補正する必要がなく、１枚のフレームを手動補正すれば近接フレームの血管輪郭は自動的に補正される。従って、輪郭の補正に係る時間が大幅に削減できる。また、手動補正においては、抽出された輪郭に、検査者ごとのばらつきが生じやすいが、本実施の形態のように自動的に補正することで、ばらつきが少ない安定した輪郭抽出結果が得られるという利点がある。

以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置によれば、超音波診断装置は、複数の超音波画像のうち、ユーザの指定に基づいて器官の輪郭（器官輪郭）を補正（手動補正）した超音波画像の補正結果に基づいて、他の超音波画像における器官輪郭を抽出することができる。これにより、ユーザにより手動補正された結果を反映して、他の超音波画像における器官輪郭の抽出を行うことができる。つまり、従来であれば、ユーザは、複数の超音波画像のそれぞれに対して手動補正を行う作業の手間と、その作業のための時間とが必要であったが、本発明により、その手間と時間とが軽減される。よって、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行うことができる。

また、超音波診断装置は、ユーザにより手動補正された器官輪郭を、上記の他の超音波画像における器官輪郭の抽出を行う際の初期輪郭として用いることで、より正確な器官輪郭を抽出することができる。

また、手動補正の対象の画像に近い位置から取得された画像に対して、手動補正の結果を反映して器官輪郭の抽出を行うことができる。手動補正の対象の画像に近い位置から取得された画像に含まれる器官輪郭は、手動補正の対象の画像に含まれる器官輪郭に類似した形状となることが多いので、このようにすることで、より正確な器官輪郭を抽出することができる。

また、手動補正の結果を反映して新たな器官輪郭の抽出を行った結果、当該抽出により、最初に抽出された器官輪郭に対して所定以上大きく器官輪郭が変化した場合に、抽出された新たな器官輪郭を抽出結果とする。また、当該抽出の結果、器官輪郭が所定以上変化しなかった場合には、当該抽出を行う前の器官輪郭を抽出結果とする。これにより、最初に抽出された器官輪郭と新たに抽出された器官輪郭とのずれが大きい画像に対してのみ、新たに抽出された器官輪郭を抽出結果とすることができる。

また、複数の超音波画像のうち、手動補正の結果を反映した補正結果に基づいて、さらに他の超音波画像における器官輪郭を抽出することができる。よって、短時間で複数の診断画像に対して、より正確に器官の輪郭の抽出を行うことができる。

また、超音波診断装置による補正の対象の画像に近い位置から取得された画像に対して、当該補正の結果を反映して器官輪郭の抽出を行うことができる。

また、手動補正の対象となった画像から近い画像から順に器官輪郭の抽出を行い、当該抽出の結果を順次手動補正の対象となった画像から遠いほうの画像へ行うことができる。

また、超音波診断装置は、血管輪郭、又は、血管の内膜の輪郭若しくは外膜の輪郭を補正することができる。

また、当該抽出により得られる血管膜の厚さが閾値以上の範囲のみ、つまり、プラークの部分のみを、新たな血管輪郭の抽出の対象とすることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の超音波診断装置および方法について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態の超音波診断装置２は、各超音波画像における補正前あるいは補正後の血管輪郭に基づいて、血管の３次元像を構築し、表示する点において超音波診断装置１と異なる。以下では、３次元像の構築に関わる各機能について説明する。その他の機能については超音波診断装置１と同一であるので、同一符号を付記して説明を省略する。

図９は、本実施の形態にかかる超音波診断装置２の構成を示すブロック図である。図９に示されるように、超音波診断装置２は、輪郭抽出部１０１、指定部１０２、手動補正部１０３、対象設定部１０４、補正情報生成部１０５、補正後輪郭メモリ２０２、３次元像生成部２０１、および、表示部２０３を備える。

３次元像生成部２０１は、補正前輪郭ｐｒｅＥｄｉｔ、及び、補正前輪郭ｐｒｅＥｄｉｔの位置と向きとを示す位置情報ｌｏｃＩｎｆに基づいて血管の３次元像３ｄＩｍｇを生成する。位置情報ｌｏｃＩｎｆは、超音波画像を取得する際に、超音波画像の取得時刻と同期して、又は、取得時刻に近い時刻に取得される。例えば、位置情報ｌｏｃＩｎｆは、超音波画像を取得する超音波プローブの位置や向きを、磁気センサ、加速度センサ、ジャイロ、又は、カメラなどを用いて計測される。このとき、超音波プローブは、２次元画像を取得できる２Ｄプローブであってもよいし、３次元像を取得できる３Ｄプローブであってもよい。さらに、超音波プローブは、３Ｄプローブの中でも、プローブ内で超音波素子を揺動させながら２次元の超音波画像を連続的にスキャンする揺動プローブであってもよいし、超音波素子が２次元的に配置されたマトリクスプローブであってもよい。超音波プローブとして３Ｄプローブを用いる場合、プローブ自体の位置情報に加えて、超音波画像の取得時刻におけるスキャン面の位置と向きとを考慮して、最終的な位置情報が決定される。

また、センサ等の外部手段により位置情報を取得しない場合でも３次元像を生成することが可能である。例えば、プローブを等速で一方向に移動しながら超音波画像をスキャンすれば、超音波画像間の相対的な位置関係は一定となるため、精度は低下するものの、３次元像が生成できる。また、観察対象の形状がモデル化できる場合は、モデルに合致するように３次元像を生成してもよい。一例として、頚動脈は一般的にＹ字型をしているため、３次元形状がＹ字型となるように血管輪郭を配置できる。これらの場合においては、外部手段から取得した情報ではなく、スキャン時の条件、又は、形状モデルに基づいて、位置情報ｌｏｃＩｎｆを決定する。

なお、血管輪郭の補正後は、補正後輪郭ｐｏｓｔＥｄｉｔに基づいて３Ｄ像を再生成してもよい。また、補正後輪郭ｐｏｓｔＥｄｉｔは、一旦、補正後輪郭メモリ２０２に格納されてもよい。補正後輪郭ｐｏｓｔＥｄｉｔと補正前輪郭ｐｒｅＥｄｉｔでは、位置情報ｌｏｃＩｎｆは同一である。

表示部２０３は、３次元像生成部２０１が生成した３次元像３ｄＩｍｇを表示する。

図１０は、３次元像３ｄｉｍｇを生成し、表示するまでの一連の流れを示す説明図である。図１０の（ａ）は入力された超音波画像であり、これらの超音波画像から血管の輪郭を抽出する（図１０の（ｂ））。次に、位置情報に基づいて血管輪郭を３次元空間上に配置し（図１０の（ｃ））、生成された３次元像を表示する（図１０の（ｄ））。

図１１は、本実施の形態にかかる超音波診断装置２の第１の応用例を示す説明図である。図１１の（ａ）は、血管輪郭の編集画面を示す。図１１の（ａ）では、超音波診断装置２は、超音波のＢモード画像１１０１に、頚動脈の内膜および外膜輪郭の自動抽出結果を重畳表示する。さらに、超音波診断装置２は、超音波のＢモード画像１１０１の拡大画像１１０２を表示してもよい。

ユーザは、本画面上で、内膜又は外膜の輪郭を必要に応じて補正する。補正は、フリーハンド、又は、図６で説明した輪郭の代表点を、ユーザの操作により画面上で移動することにより行う。図１１の（ｂ）は、血管輪郭の３次元像の表示例を示す。図１１の（ｂ）の例は、頚動脈をスキャンした例であり、Ｙ字型をした頚動脈の３次元像が表示される。３次元像に重畳表示した四角形の枠１１０４は、図１１の（ａ）に示される超音波画像のスキャン位置を示す仮想プレーンである。つまり、図１１の（ｂ）の仮想プレーンにより示される位置で頚動脈をスキャンした超音波画像が、図１１の（ａ）に表示される。ここで、仮想プレーンを移動させることにより、画面左に表示される超音波画像を切替える、又は、超音波画像の下に配置したスライドバー１１０３などにより超音波画像を切替えてもよい。

図１２は、本実施の形態にかかる超音波診断装置２の第２の応用例を示す説明図である。図１２は、内中膜が肥厚した部位を、超音波画像上、又は、３次元像上に示している。図１２の（ａ）は、超音波画像において、内中膜の肥厚部をハイライトしている。また、図１２（ｂ）は、３次元像において、内中膜の肥厚部をハイライトしている。特に、図１２の（ｂ）のように、３次元像において内中膜の肥厚部をハイライトすることで、ユーザは疾患部位を容易に把握することができる。また、３次元像においてハイライトされた部位まで仮想プレーンを移動し、移動先の位置での超音波画像を観察するなどの使い方も可能である。

図１３は、本実施の形態にかかる超音波診断装置２の第３の応用例を示す説明図である。図１３では、輪郭補正時の操作性を向上させるために、超音波画像を閲覧する際には図１３の（ａ）に示すように全体像を示し、血管輪郭の補正時には図１３の（ｂ）に示すように血管領域を拡大表示する。また、３次元像としては、図１３の（ｃ）に示すような血管輪郭を俯瞰した像だけでなく、内膜境界や内中膜の肥厚を分かりやすく表示するために、血管輪郭の縦割り像や断面像を表示してもよい。また、３次元像の表示には、サーフェス・レンダリング又はボリュームレンダリングなど、一般的な技術を適用できる。

なお、図１１から図１３で説明した応用例において、３次元像に関わる部分以外は、超音波診断装置１でも実現可能である。

なお、内膜輪郭と外膜輪郭との間で、又は、輪郭の補正前と補正後との間で、輪郭の表示色などを変更することにより、形状又はステータスの視認性を向上させるようにしてもよい。また、ユーザが輪郭を自動補正するかどうかを設定することが可能となるようにしてもよい。

また、手動編集および自動編集後の輪郭頂点の位置を別途保存しておき、同一の入力超音波画像を再度診断する際には、前回の編集情報を反映した輪郭を表示するなどしてもよい。また、プラークの経年変化の観察など、同一領域を何度も観察する際には、前回観察時のプラーク形状を表示して比較できるようにしてもよい。

以上では、診断部位として主に頚動脈について説明したが、本発明の超音波診断装置および方法は、他の血管にも適用可能である。例えば、動脈硬化の頻発部位である、腹部大動脈や下肢動脈、堆骨動脈、鎖骨下動脈などにも適用できる。更には、原理的には任意の管状の臓器に適用可能である。

また、対象となる入力画像についても、超音波画像に限定されるものではなく、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）などにより取得した画像でもよい。また、ＣＴやＭＲＩは３次元像が容易に得られるため、これらのモーダルで取得した血管の３次元形状に対して超音波画像をマッピングして超音波の３次元像を構築してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置によれば、超音波診断装置が補正した後の血管輪郭を組み合わせて、血管の３次元像を生成することができる。ユーザは、血管の３次元形状を見ることにより、より直感的に器官の輪郭を捉えることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の超音波診断装置および方法について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態の超音波診断装置３は、各超音波画像における補正後の血管輪郭が複数存在し、それらが互いに重なり合っているときに、重なり合っている複数の血管輪郭を統合して１つの血管輪郭とする点において超音波診断装置１と異なる。以下では、血管輪郭の統合に関わる各機能について説明する。その他の機能については超音波診断装置１と同一であるので、同一符号を付記して説明を省略する。

図１４は、実施の形態３において想定する状況の説明図である。図１４の（ａ）は、血管１、血管２及び血管３からなる、分岐を有する形状の血管（Ｙ字形状の血管）を示す図である。このようなＹ字形状の血管は、例えば、人間の頚動脈などに存在する。このようなＹ字形状の血管において、超音波診断装置により取得される断面１４０１の超音波画像は、図１４の（ｂ）のようになる。断面１４０１は、血管１及び血管２の２つの血管を含むが、図１４の（ｂ）の超音波画像において血管の輪郭を取得すると、２つの血管のうちの一方だけの輪郭が検出される場合がある。このように検出された輪郭を用いて血管の形状を形成すると、例えば、図１４の（ｃ）のように、分岐点から先の血管１の形状が欠落したものとなる。

本実施の形態における超音波診断装置によれば、このように輪郭が検出されなかった（輪郭の検出に失敗した）血管を含む、正しい血管の形状を取得することができる。

図１５は、本実施の形態にかかる超音波診断装置３の構成を示すブロック図である。図１５に示されるように、超音波診断装置３は、指定部１０２Ａと手動補正部１０３Ａとを備える。また、超音波診断装置３は、輪郭抽出部１０１の内部に、合流判定部１０１Ａを有する。輪郭抽出部１０１を除く機能ブロックは、超音波診断装置１と同様であるので、説明を省略する。

指定部１０２Ａは、血管輪郭を手動補正するフレーム（手動補正対象画像）を指定するための指定情報と、当該フレームに対する補正の内容を示す補正情報とを、ユーザから受け付ける。ここで、指定部１０２Ａは、輪郭抽出部１０１で抽出されなかった血管の輪郭を示す情報を、補正情報として受け付ける。例えば、図１４の（ｂ）の例において、指定部１０２Ａは、「未検出の輪郭」と記載した輪郭の情報を補正情報として受け付ける。

手動補正部１０３Ａは、指定部１０２Ａがユーザから受け付けた指定情報により指定されるフレームの血管輪郭を、ユーザから受け付けた補正情報に基づいて補正し、補正結果を補正後輪郭メモリ１０６に格納する。また、手動補正部１０３Ａは、手動補正したフレームの識別情報を対象設定部１０４に入力する。ここで、手動補正部１０３Ａは、補正情報に含まれる、輪郭抽出部１０１で抽出されなかった血管の輪郭を示す情報に基づいて、当該血管の輪郭を形成することにより、補正する。

合流判定部１０１Ａは、輪郭抽出部１０１が抽出した輪郭を取得し、その輪郭が複数あり、しかも、複数の輪郭が互いに重なり合っている場合に、重なり合った複数の輪郭を統合することにより１つの輪郭を形成する。そして、形成した輪郭を、補正後輪郭ｐｏｓｔＥｄｉｔとして補正後輪郭メモリ１０６に保存する。

図１６は、本実施の形態にかかる超音波診断装置３の補正情報と指定情報との説明図である。指定部１０２Ａは、超音波画像において輪郭抽出部１０１で抽出されたかった血管の輪郭を、追加する輪郭として含む補正情報をユーザから受け付ける（図１６の（ａ））。また、指定部１０２Ａは、血管輪郭を手動補正するフレーム（手動補正対象画像）を指定するための指定情報をユーザから受け付ける。（図１６の（ｂ））。これらの補正情報と指定情報とを用いて、実施の形態１と同様に血管の輪郭を補正する。

図１７は、実施の形態３にかかる合流処理のフローチャートである。

ステップＳ１７０１において、合流判定部１０１Ａは、超音波画像に複数の血管の輪郭が含まれているかどうかを判定する。ここで、複数の血管とは、指定部１０２Ａがユーザから受け付けた補正情報に基づいて追加される血管を含む。複数の血管の輪郭が含まれていると判定した場合には、ステップＳ１７０２へ進む。複数の血管の輪郭が含まれていない判定した場合には、合流処理を終了する。

ステップＳ１７０２において、合流判定部１０１Ａは、複数の血管の輪郭のうち、互いに重なり合う輪郭があるかどうかを判定する。互いに重なり合う輪郭があると判定した場合には、ステップＳ１７０３へ進む。互いに重なり合う輪郭がないと判定した場合には、合流処理を終了する。

ステップＳ１７０３において、合流判定部１０１Ａは、互いに重なり合っている複数の血管の輪郭を統合することにより、１つの輪郭を生成する。

図１８は、本実施の形態にかかる合流処理の説明図である。

図１８に示されるフレーム１８０１、１８０２、１８０３、１８０３Ａ、１８０４及び１８０５は、空間的に連続する位置から取得された超音波画像である。また、図１８では、これらのフレームに含まれる血管の輪郭を、模式的に表している。超音波診断装置３は、フレーム１８０１から１８０５へ向かって、輪郭の補正を行う。

フレーム１８０１及び１８０２のそれぞれには、血管１の輪郭と、血管２の輪郭とが存在している。また、血管１の輪郭と、血管２の輪郭とは、互いに重なり合うことなく存在している。これらのフレームに対して、超音波診断装置３が上記の合流判定を行うと、ステップＳ１７０２で互いに重なり合う輪郭がないと判定するので、合流処理を終了する。

フレーム１８０３には、血管１の輪郭と、血管２の輪郭とが、互いに重なり合うようにして存在している。このフレームに対して、超音波診断装置３が上記の合流判定を行うと、ステップＳ１７０３において、重なり合っている血管１及び血管２の輪郭を統合し、１つの輪郭を生成する。生成された輪郭を、フレーム１８０３Ａに示す。なお、例えば、輪郭内の面積に対する重なり領域の面積の割合が閾値を超えた場合に合流したと判定するとしてもよい。

フレーム１８０４には、血管１の輪郭と、血管２の輪郭とが、フレーム１８０３よりも大きく重なるように、互いに重なり合うようにして存在している。超音波診断装置３は、上記のとおりフレーム１８０３Ａの１つの輪郭を生成した後であるので、フレーム１８０３Ａの１つの輪郭を初期輪郭として探索処理を行うことにより、血管輪郭を生成する。

フレーム１８０５には、血管３の輪郭が存在している。超音波診断装置３は、フレーム１８０４の１つの輪郭を初期輪郭として探索処理を行うことにより、血管輪郭を生成する。

以上のようにして、超音波診断装置３は、血管１及び血管２の２つの輪郭が存在している超音波画像１８０１から、血管３の１つの輪郭が存在している超音波画像１８０５までに渡って、血管輪郭を正しく生成することができる。

上記の血管輪郭の生成と合流とを応用することにより、ユーザにより指定された輪郭情報を用いてＹ字形状の血管を抽出することができる。

図１９は、実施の形態３にかかる血管の抽出処理の説明図である。

図１９の（ａ）は、複数の超音波画像におけるＹ字形状の血管の輪郭を、ユーザにより指定された３つの血管の輪郭から生成する例を示す。ユーザは、複数の超音波画像を閲覧し、Ｙ字形状の血管のうち、位置１９０１、１９０２及び１９０３で示される血管輪郭を指定する。なお、人間における頚動脈のように、Ｙ字形状の血管が存在するおおまかな位置はわかっているので、ユーザは、Ｙ字形状の血管の分岐部分を含むように複数の超音波画像を取得することができる。

超音波診断装置３は、位置１９０１、１９０２及び１９０３のそれぞれから、血管の走行方向の前後のそれぞれの向きに、血管輪郭の生成を行う。なお、例えば、最初に位置１９０１及び１９０３のそれぞれから血管輪郭の生成を行い、その後に、位置１９０２からの血管輪郭の生成を行う場合に、合流処理が行われる。ここで、位置１９０１、１９０２及び１９０３のそれぞれは、血管の分岐部に近い位置に設定されるほど、正確にＹ字形状の血管の輪郭を正確に生成することができる。

図１９の（ｂ）は、複数の超音波画像におけるＹ字形状の血管の輪郭を、特定の超音波画像において、ユーザにより指定された３つの血管の輪郭から生成する例を示す。特定の超音波画像とは、複数の超音波画像のうち、血管の走行方向において端部の超音波画像のことである。この場合にも、血管輪郭の生成の処理と、合流処理とは、図１９の（ａ）の場合と同様に行われる。図１９の（ｂ）の方法では、ユーザが超音波画像を指定する必要がないので、ユーザの手間を少なくすることができる。

以上のように、本実施の形態に係る超音波診断装置によれば、超音波診断装置により最初に抽出されなかった血管輪郭を、ユーザの指定により新たに形成することができる。

また、ユーザの指定により新たに形成された血管輪郭が、他の血管輪郭と重なり合う場合に、それらの血管を１つの血管と捉えて血管輪郭を形成することができる。

また、ユーザの指定により、超音波診断装置により抽出されなかったＹ字形状の血管輪郭を新たに形成することができる。

（実施の形態４）
上記各実施の形態で示した輪郭抽出方法を実現するためのプログラムを、フレキシブルディスク等の記録媒体に記録するようにすることにより、上記実施の形態で示した処理を、独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。

図２６は、上記各実施の形態の輪郭抽出方法を、フレキシブルディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを用いて、コンピュータシステムにより実施する場合の説明図である。

図２６の（ｂ）は、フレキシブルディスクの正面からみた外観、断面構造、及びフレキシブルディスクを示し、図２６の（ａ）は、記録媒体本体であるフレキシブルディスクの物理フォーマットの例を示している。フレキシブルディスクＦＤはケースＦ内に内蔵され、該ディスクの表面には、同心円状に外周からは内周に向かって複数のトラックＴｒが形成され、各トラックは角度方向に１６のセクタＳｅに分割されている。従って、上記プログラムを格納したフレキシブルディスクでは、上記フレキシブルディスクＦＤ上に割り当てられた領域に、上記プログラムが記録されている。

また、図２６の（ｃ）は、フレキシブルディスクＦＤに上記プログラムの記録再生を行うための構成を示す。輪郭抽出方法を実現する上記プログラムをフレキシブルディスクＦＤに記録する場合は、コンピュータシステムＣｓから上記プログラムをフレキシブルディスクドライブを介して書き込む。また、フレキシブルディスク内のプログラムにより輪郭抽出方法を実現する上記輪郭抽出方法をコンピュータシステム中に構築する場合は、フレキシブルディスクドライブによりプログラムをフレキシブルディスクから読み出し、コンピュータシステムに転送する。

なお、上記説明では、記録媒体としてフレキシブルディスクを用いて説明を行ったが、光ディスクを用いても同様に行うことができる。また、記録媒体はこれに限らず、ＩＣカード、ＲＯＭカセット等、プログラムを記録できるものであれば同様に実施することができる。

なお、図１の超音波診断装置のブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサーで実現してもよい。例えば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのグラフィクス処理用の専用回路が使用できる。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

また、図１の超音波診断装置の各手段は、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークを介して接続してもよい。例えば、ネットワーク上のサーバや蓄積デバイスに保持された超音波画像を読み込む構成などが可能である。さらに、各手段の機能追加などをネットワーク経由で行ってもよい。

また、上記各実施の形態における超音波診断装置は、例えば、図２７に示される超音波診断装置３として実現される。

本発明に係る超音波診断装置および輪郭抽出方法によれば、空間的に連続する複数枚の超音波画像から自動的に抽出した血管膜の輪郭を補正する際に、ユーザが１枚の画像の輪郭を手動で補正すると、手動補正結果に基づいて近接する超音波画像の輪郭を自動的に補正することで、血管輪郭の補正に要する時間を大幅に低減できる。ゆえに、本発明に係る超音波診断装置および方法は、動脈硬化など血管膜の厚みの測定が必要な診断における検査時間を低減できることから、特に医療診断機器産業において特に高い利用可能性をもつ。

１、２、３、１７００、２３００ 超音波診断装置
１０１、１７０１、２３０１ 輪郭抽出部
１０１Ａ 合流判定部
１０２、１０２Ａ、１７０２、２３０２ 指定部
１０３、１０３Ａ、１７０３、２３０３ 手動補正部
１０４ 対象設定部
１０５ 補正情報生成部
１０６、２０２、１７０４、２３０４ 補正後輪郭メモリ
１０７、２０３、１７０５、２３０５ 表示部
２０１ ３次元像生成部
１１０１ Ｂモード画像
１１０２ 拡大画像
１１０３ スライドバー
１１０４ 枠

Claims (15)

1. 空間的に連続する位置から取得された複数の超音波画像のそれぞれに含まれる器官の像から前記器官の輪郭を抽出する輪郭抽出部と、
   前記輪郭抽出部が抽出した前記輪郭のうちユーザが手動補正を行う対象である前記輪郭を含む手動補正対象画像を、前記複数の超音波画像の中から指定するための指定情報と、前記手動補正の内容を示す補正情報とを、前記ユーザから受け付ける指定部と、
   前記指定部が受け付けた前記指定情報により指定される前記手動補正対象画像に対して、前記輪郭抽出部が抽出した前記輪郭を前記補正情報に基づいて補正する輪郭補正部とを備え、
   前記輪郭抽出部は、さらに、
   前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像に隣接する画像を対象画像とし、前記対象画像に対して、前記輪郭補正部が補正した後の前記手動補正対象画像に含まれる前記輪郭を示す情報を初期輪郭として探索処理を行い、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出する
   超音波診断装置。
2. 前記輪郭抽出部は、
   前記器官の像から抽出した前記器官の輪郭の形状に対して、前記探索処理により得られた輪郭の形状が所定以上変化した場合に、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出する
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記輪郭抽出部は、さらに、
   前記対象画像に対する前記探索処理により得られた前記新たな輪郭を示す情報を初期輪郭情報として、前記複数の超音波画像のうちの画像であって、前記手動補正対象画像及び前記対象画像とは異なる新たな対象画像に対して、前記新たな対象画像に含まれる前記輪郭を探索する探索処理を行い、当該探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出する
   請求項１又は４に記載の超音波診断装置。
4. 前記輪郭抽出部は、
   前記複数の超音波画像のうち、前記対象画像に隣接する画像である前記新たな対象画像に対して前記探索処理を行い、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出する
   請求項５に記載の超音波診断装置。
5. 前記輪郭抽出部は、
   前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像に近い画像から順に、当該画像を前記新たな対象画像として前記探索処理を行い、
   当該探索処理は、直前の探索処理によって抽出された前記器官の輪郭を示す情報を初期輪郭として行われる
   請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
6. 前記輪郭抽出部は、
   前記器官の像から抽出した前記器官の輪郭の形状に対して、当該探索処理により得られた輪郭の形状が所定以上変化しなくなるまで探索処理を行う
   請求項７に記載の超音波診断装置。
7. 前記輪郭抽出部は、
   前記器官の輪郭として、血管膜の輪郭を抽出する
   請求項１、４〜８のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
8. 前記輪郭抽出部は、
   前記器官の輪郭として、血管膜の内膜又は外膜の輪郭を抽出する
   請求項１、４〜９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
9. 前記輪郭抽出部は、
   前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像が取得された位置に近い位置から取得された画像から順に、当該画像を前記新たな対象画像として前記探索処理を行い、
   当該探索処理は、当該探索処理により得られた前記内膜の輪郭と前記外膜の輪郭との間の距離が閾値以下となるまで行われる
   請求項１０に記載の超音波診断装置。
10. 前記超音波診断装置は、さらに、
    前記複数の超音波画像のそれぞれに対して前記輪郭抽出部が抽出した前記器官の輪郭を、超音波画像が取得された位置に基づいて統合することで、前記器官の３次元像を生成する３次元像生成部を備える
    請求項１、４〜１１のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
11. 前記指定部は、
    前記手動補正対象画像に含まれる前記器官の像の輪郭を示す追加輪郭情報を、前記補正情報として前記ユーザから受け付け、
    前記輪郭補正部は、
    前記手動補正対象画像において前記補正情報に基づいて前記輪郭を形成することで前記補正を行う
    請求項１、４〜１２のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
12. 前記輪郭抽出部は、さらに、
    前記補正又は形成後の複数の前記輪郭が互いに重なり合う場合に、重なり合った複数の前記輪郭を統合することで１つの輪郭を形成し、形成した前記輪郭を前記新たな輪郭として抽出する
    請求項１３に記載の超音波診断装置。
13. 前記指定部は、
    前記器官の像を１つ含む画像である第一画像、及び、前記器官の像を２つ含む画像である第二画像を前記手動補正対象画像として指定するための前記指定情報と、前記第一画像に含まれる１つの前記器官の像の輪郭、及び、前記第二画像に含まれる２つの前記器官の像の輪郭を示す前記追加輪郭情報を前記補正情報として受け付け、
    前記輪郭補正部は、
    前記第一画像及び前記第二画像のそれぞれにおいて、前記補正情報に基づいて前記輪郭を形成することで前記補正を行う
    請求項１３又は１４に記載の超音波診断装置。
14. 超音波診断装置における輪郭抽出方法であって、
    空間的に連続する位置から取得された複数の超音波画像のそれぞれに含まれる器官の像から前記器官の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、
    前記輪郭抽出ステップで抽出した前記輪郭に対してユーザが手動補正を行う対象である前記輪郭を含む手動補正対象画像を、前記複数の超音波画像の中から指定するための指定情報と、前記手動補正の内容を示す補正情報とを、前記ユーザから受け付ける指定ステップと、
    前記指定ステップで受け付けた前記指定情報により指定される前記手動補正対象画像に対して、前記輪郭抽出ステップで抽出した前記輪郭を前記補正情報に基づいて補正する輪郭補正ステップとを含み、
    前記輪郭抽出ステップでは、さらに、
    前記複数の超音波画像のうち、前記手動補正対象画像に隣接する画像を対象画像とし、前記対象画像に対して前記輪郭補正ステップで補正した後の前記手動補正対象画像に含まれる前記輪郭を示す情報を初期輪郭として探索処理を行い、前記探索処理により得られた輪郭を前記新たな輪郭として抽出する
    輪郭抽出方法。
15. 請求項１６に記載の輪郭抽出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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