JP6131990B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
胎児の発育状況の確認には、超音波画像から胎児の推定体重を算出する方法がよく知られている。具体的には、胎児の推定体重は、母体中の胎児の特定部位(頭部、腹部、大腿部)の長さを計測し、推定式に当てはめることで算出される。
ここで、BPD:児頭大横径(cm)、AC:腹部周囲長(cm)FL:大腿骨長(cm)であり、図16に示す部位の長さに相当する。なお、図16は、胎児の推定体重算出式に用いられる胎児の特定部位を示す図である。
この従来方法によれば、適切な計測画像(以下、計測基準画像と記載)を表示させた上で、BPDとACとFLとの長さを計測することで胎児の推定体重を得ることができる。
そして、得られた胎児の推定体重を統計的データと比較することで、胎児の発育状況を確認することができる。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、検査者依存性を少なくし、簡易な操作で高精度に胎児の推定体重算出を行うための適切な計測基準画像が得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
ここで、前記測定画像選択部は、前記3次元データから、閾値よりも大きい反射強度を有する前記反射波に対応する領域である高エコー領域を抽出する高エコー領域抽出部と、抽出した前記高エコー領域の3次元特徴に基づいて、前記3次元データを切断することで、前記3次元データを構成する複数の2次元断面を獲得する切断面獲得部と、前記複数の2次元断面のうちの一の2次元断面を、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定するために用いる測定基準画像として選択する基準画像選択部とを備えるとしてもよい。
なお、本発明は、装置として実現するだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを示す情報、データまたは信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データおよび信号は、CD−ROM等の記録媒体やインターネット等の通信媒体を介して配信してもよい。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における超音波診断装置の概略を示すブロック図である。
図1に示す超音波診断装置1は、超音波診断装置本体100と、プローブ101と、操作入力部110と、表示部111とで構成されている。
プローブ101は、超音波診断装置本体100に接続されており、超音波を送受信する超音波振動子が配列されている。プローブ101は、送受信部103の指示により超音波を送信し、被検体からの反射波(超音波反射信号)をエコー信号として受信する。プローブ101は、さらに、超音波振動子を走査方向の垂直方向に揺動させるモータを備えている。そのため、プローブ101を用いて被検体を走査すると、超音波振動子は揺動させながら被検体を走査するので、エコー信号から走査垂直方向における断層データを得ることができる。なお、プローブ101は、揺動機構を用いるものに限らない。例えば、超音波振動子がマトリックス上に配置された2次元アレイプローブの超音波振動子の駆動を用いてもよく、プローブ101を一定速度で平行移動させるものを用いてもよい。超音波を3次元的に送受信する手段があればよい。
送受信部103は、プローブ101の超音波振動子を駆動させて超音波を発生させる指示信号をプローブ101に送信し、また、プローブ101から超音波反射信号を受信する。
このようにして、高エコー領域抽出部106は、3Dデータから高エコー領域のデータを抽出することにより、結果として、高エコー領域(主に骨領域)の3次元特徴を抽出する。
図5は、胎児のBPDの計測に用いるべき計測断面の特徴を説明するための模式図である。
胎児のBPD(児頭大横径)を正確に計測するために、図5に示すような硬膜および透明中隔の配置を有する頭蓋骨の断面でBPDを計測することが好ましい。すなわち、頭蓋骨(硬膜)の正中面に垂直な断面であって、正中線が描かれており、描かれた正中線が透明中隔を横断している配置を示す断面で計測されることが好ましい。
なお、測定基準画像は、図5に示すように、描かれた正中線がさらに四丘体槽を横断している配置を示す切断断面画面であるとしてもよい。
図6は、胎児のACの計測に用いるべき計測断面の特徴を説明するための模式図である。
なお、高エコー領域として抽出できる脊椎により、切断面を選択するのが好ましいが、低エコー領域として抽出される腹部大動脈断により切断面を選択してもよい。
図7Aは、胎児のFLの計測に用いるべき計測断面の特徴を説明するための模式図である。図7Bは、胎児のFLの計測に用いると誤った長さを計測してしまう計測断面を模式的に示す図である。
したがって、測定基準画像選択部108は、切断面獲得部107が獲得した複数の切断面画像を評価し、このうちで最も図7Aに示す特徴に対応した輝度空間分布特徴を有する計測断面を測定基準画像として選択する。具体的には、測定基準画像選択部108は、切断面獲得部107が抽出した高エコー領域(棒状領域)を横断する切断面すなわち棒の長さ方向における切断面を測定基準画像として選択する。
操作入力部110は、操作者の指示が入力される。具体的には、操作入力部110は、ボタン、キーボード、マウスなどからなり、これらを通して検査者の指示を入力する。
測定算出部112は、選択された測定基準画像を用いて、被検体の部位の長さを測定し、測定した前記長さを用いて被検体の推定体重を算出する。具体的には、測定算出部112は、測定基準画像選択部108により選択された測定基準画像を用いて、被検体の部位の長さを測定する。測定算出部112は、測定した被検体の部位の長さから、被検体の推定体重を算出する。
以上のように実施の形態1における超音波診断装置1は構成される。
次に、図8を用いて、超音波診断装置1における測定基準画像選択処理について説明する。
まず、Bモード画像生成部104は、複数のBモード画像データを生成する(ステップS10)。
具体的には、送受信部103がプローブ101を通じて被検体に超音波を発信し、プローブ101を通じてその反射波を受信する。そして、Bモード画像生成部104は、送受信部103が受信した超音波反射信号をデータ処理することで、1枚のBモード画像を生成し、生成したBモード画像をデータ格納部109に保存する。このような処理を、超音波送受信方向を変えて行うことで、複数のBモード画像を生成し、生成した複数のBモード画像をデータ格納部109に保存する。なお、超音波送受信方向を変える手法としては、上述したように、プローブ101の揺動機構を用いるもの、2次元アレイプローブの超音波振動子の駆動によるもの、プローブ101を一定速度で平行移動させるもの、などがある。
次に、切断面獲得部107は、高エコー領域の3次元特徴に基づき、複数の切断面を獲得する(ステップS40)。具体的には、切断面獲得部107は、3Dデータ生成部105が生成した3Dデータと予め用意した特定部位の3次元の特徴を示すテンプレートデータと比較(マッチング)し、それらが一致する(類似度が高い)場合に、テンプレートデータに対応する3Dデータの領域(3Dデータの示す対象物)を切断領域と決定し、また、テンプレートデータから切断面の向き(切断面の法線方向)を決定する。そして、切断面獲得部107は、決定した切断領域において、決定した向きで複数の切断面(2次元画像)を獲得する。
具体的には、測定基準画像選択部108は、予め学習した、統計的に測定基準画像を特徴付ける輝度空間分布特徴と、切断面獲得部107が獲得した切断面の特徴とを比較することで、測定基準画像との類似度を測る。そして、測定基準画像選択部108は、切断面獲得部107が獲得した複数の切断面画像のうちで最も近しい輝度空間分布特徴を持つ切断面画像を、測定基準画像として選択する。
最後に、測定基準画像選択部108は、選択した測定基準画像をデータ格納部109へ格納する(ステップS80)。
なお、ステップS30において、検査者は、高エコー領域抽出部106が抽出した高エコー領域の3次元特徴(高エコー領域の3次元形状および配置情報)に基づき、被検体の部位を判断するとしてもよい。その場合、検査者は、操作入力部110を介して、切断面獲得部107に、例えば、3Dデータ生成部105が生成した3Dデータが例えば大腿部である等の特定部位のデータであること通知し、3Dデータ生成部105が生成した3Dデータと比較(マッチング)する予め特定部位の3Dデータを絞ればよい。このようにすれば、ステップS40においては、切断面獲得部107が行う処理の効率を高めることができる。また、ステップ50においては、測定基準画像選択部108が行う評価の効率を高めることができ、誤評価の可能性を減らすことができる。
続いて、超音波診断装置1の全処理すなわち、測定基準選択処理を含み超音波診断装置1が被検体の推定体重の算出を行うまでの処理について説明する。
まず、超音波診断装置1は、被検体に向けて送信した超音波の被検体からの反射波に基づいて、被検体の部位に対応する3次元データを生成する(S110)。具体的には、超音波診断装置1は、図8で説明したS10およびS20の処理を行うが、S10およびS20の処理については、上述したのでここでの説明を省略する。
ここで、図10は、本発明の実施の形態1における胎児の頭部に対する超音波診断装置の測定基準画像選択処理を示すフローチャートである。図11は、本発明の実施の形態1における胎児の腹部に対する超音波診断装置の測定基準画像選択処理を示すフローチャートである。図12は、本発明の実施の形態1における胎児の大腿部に対する超音波診断装置の測定基準画像選択処理を示すフローチャートである。図8と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
具体的には、測定算出部112は、選択された測定基準画像を用いて、被検体の部位の長さを測定し、測定した長さを用いて被検体の推定体重を算出する。
以上のようにして、超音波診断装置1は被検体の推定体重の算出を行う。
以上、本実施の形態によれば、検査者依存性を少なくし、簡易な操作で高精度に胎児の推定体重算出を行うことができる超音波診断装置を実現できる。
(実施の形態2)
図13は、本発明の実施の形態2における超音波診断装置の概略を示すブロック図である。図13において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図14は、本発明の実施の形態2における超音波診断装置の測定基準画像選択処理について説明するためのフローチャートである。図8と同じ要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図14において、図8との違いは、ステップS35が加わった点である。
例えば、切断面獲得部107は、被検体部位特定部212により、3Dデータの示す対象物に対応する被検体の部位が頭部であると特定された場合に、抽出された高エコー領域の3次元特徴から透明中隔に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、3Dデータの示す対象物を切断する2次元画像の向きを決定し、決定した向きで複数の2次元画像を獲得する。
以上、本実施の形態の超音波診断装置2によれば、測定基準画像選択部108は、評価を効率よく評価でき、誤評価の可能性を減らすことができる。それにより、超音波診断装置2は、さらに、高精度に計測に適した断面(測定基準画像)を選ぶことができる。
なお、本実施の形態において、被検体部位特定部212は高エコー領域の特徴から判定する構成としたが、操作入力部110から検査者が指示する構成としてもよい。つまり、被検体部位特定部212は、操作入力部110に入力された検査者(操作者)の指示に従って、3Dデータの示す対象物に対応する被検体の部位を特定するとしてもよい。その場合には、検査者の指示という1手間が増えるものの、被検体の部位を正しく決定できることで、より安定的に計測に適した測定基準画像を得ることができる。
なお、上記では、プローブ101と、超音波診断装置本体100とは独立して構成されているとして説明したが、それに限らない。プローブ101が、超音波診断装置本体100の一部または全部の構成を備えるとしてもよい。
また、上記では、測定算出部112は、測定基準画像選択部108により決定された測定基準画像を用いて測定し、測定した被検体の部位の長さから、被検体である胎児の推定体重を算出するとしたが、それに限らない。超音波診断装置本体100が測定算出部112と出力部113とを備えず、検査者が測定基準画像選択部108により決定された測定基準画像を用いて測定した被検体の部位の長さから別途算出するとしてもよい。
例えば、本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
100、200 超音波診断装置本体
101 プローブ
102 制御部
103 送受信部
104 Bモード画像生成部
105 3Dデータ生成部
106 高エコー領域抽出部
106a 測定画像選択部
107 切断面獲得部
108 測定基準画像選択部
109 データ格納部
110 操作入力部
111 表示部
112 測定算出部
113 出力部
212 被検体部位特定部
Claims (24)
- 被検体に向けて送信した超音波の前記被検体からの反射波に基づいて、前記被検体の骨領域を含む部位に対応する3次元データを生成する3次元データ生成部と、
前記反射波の強度分布の特徴に基づいて、前記3次元データの切断面であり、かつ、前記被検体の前記骨領域を含む一の2次元断面を、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定するために用いる測定基準画像として選択する測定画像選択部と、
選択された前記測定基準画像を用いて、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定する測定算出部とを備える超音波診断装置。 - 前記測定画像選択部は、前記3次元データから、閾値よりも大きい反射強度を有する前記反射波に対応する領域である高エコー領域を抽出し、前記高エコー領域の3次元特徴に基づいて、前記測定基準画像を選択する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記測定画像選択部は、前記3次元データから、閾値よりも大きい反射強度を有する前記反射波に対応する領域である高エコー領域を抽出する高エコー領域抽出部と、
抽出した前記高エコー領域の3次元特徴に基づいて、前記3次元データを切断することで、前記3次元データを構成する複数の2次元断面を獲得する切断面獲得部と、
前記複数の2次元断面のうちの一の2次元断面を、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定するために用いる測定基準画像として選択する基準画像選択部と、を備える請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記切断面獲得部は、前記抽出された高エコー領域の3次元形状と配置とに基づいて、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する請求項3に記載の超音波診断装置。
- さらに、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を特定する被検体部位特定部を備え、前記切断面獲得部は、前記被検体部位特定部により特定された部位に応じた3次元形状および配置を示す情報と、前記抽出された高エコー領域の3次元形状および配置とに基づいて、複数の2次元断面を獲得する請求項3または4に記載の超音波診断装置。
- 前記被検体部位特定部は、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を、頭部、腹部または大腿部と特定する請求項5に記載の超音波診断装置。
- さらに、操作者の指示が入力される操作入力部を備え、
前記被検体部位特定部は、前記操作入力部に入力された操作者の指示に従って、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を特定する請求項6に記載の超音波診断装置。 - 前記被検体部位特定部は、抽出された前記高エコー領域の3次元形状に基づいて、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を特定する請求項6に記載の超音波診断装置。
- 前記切断面獲得部は、前記被検体部位特定部により、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位が頭部であると特定された場合に、前記高エコー領域の3次元特徴から透明中隔に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する請求項7または8に記載の超音波診断装置。
- 前記切断面獲得部は、前記被検体部位特定部により、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位が腹部であると特定された場合に、前記高エコー領域の3次元特徴から脊椎に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する請求項7または8に記載の超音波診断装置。
- 前記切断面獲得部は、前記被検体部位特定部により、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位が大腿部であると特定された場合に、前記高エコー領域の3次元特徴から大腿骨に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する請求項7または8に記載の超音波診断装置。
- 前記基準画像選択部は、前記複数の2次元断面それぞれの輝度情報の空間分布の特徴と、予め設定された輝度情報の空間分布の特徴との類似度を評価することにより、前記複数の2次元断面のうちの一の2次元断面を、前記測定基準画像として選択する請求項3に記載の超音波診断装置。
- 被検体に向けて送信した超音波の前記被検体からの反射波に基づいて、前記被検体の前記骨領域を含む部位に対応する3次元データを生成する3次元データ生成ステップと、
前記反射波の強度分布の特徴に基づいて、前記3次元データの切断面であり、かつ、前記被検体の前記骨領域を含む一の2次元断面を、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定するために用いる測定基準画像として選択する測定画像選択ステップと、
前記測定画像選択ステップにおいて選択された前記測定基準画像を用いて、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定する測定算出ステップとを含む
画像処理方法。 - 前記測定画像選択ステップにおいて、前記3次元データから、閾値よりも大きい反射強度を有する前記反射波に対応する領域である高エコー領域を抽出し、前記高エコー領域の3次元特徴に基づいて、前記測定基準画像を選択する
請求項13に記載の画像処理方法。 - 前記測定画像選択ステップにおいて、前記3次元データから、閾値よりも大きい反射強度を有する前記反射波に対応する領域である高エコー領域を抽出し、
抽出した前記高エコー領域の3次元特徴に基づいて、前記3次元データを切断することで、前記3次元データを構成する複数の2次元断面を獲得し、
前記複数の2次元断面のうちの一の2次元断面を、前記被検体の前記骨領域を含む部位の長さを測定するために用いる測定基準画像として選択する
請求項13に記載の画像処理方法。 - 前記2次元断面の獲得では、前記抽出された高エコー領域の3次元形状と配置とに基づいて、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する
請求項15に記載の画像処理方法。 - さらに、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を特定する被検体部位特定ステップを有し、
前記2次元断面の獲得では、前記被検体部位特定ステップにより特定された部位に応じた3次元形状および配置を示す情報と、前記抽出された高エコー領域の3次元形状および配置とに基づいて、複数の2次元断面を獲得する
請求項15または16に記載の画像処理方法。 - 前記被検体部位特定ステップでは、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を、頭部、腹部または大腿部と特定する
請求項17に記載の画像処理方法。 - さらに、操作者の指示が入力される操作入力ステップを有し、
前記被検体部位特定ステップでは、前記操作入力ステップにおいて入力された操作者の指示に従って、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を特定する
請求項18に記載の画像処理方法。 - 前記被検体部位特定ステップでは、抽出された前記高エコー領域の3次元形状に基づいて、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位を特定する
請求項18に記載の画像処理方法。 - 前記2次元断面の獲得では、前記被検体部位特定ステップにより、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位が頭部であると特定された場合に、前記高エコー領域の3次元特徴から透明中隔に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する
請求項19または20に記載の画像処理方法。 - 前記2次元断面の獲得では、前記被検体部位特定部により、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位が腹部であると特定された場合に、前記高エコー領域の3次元特徴から脊椎に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する
請求項19または20に記載の画像処理方法。 - 前記2次元断面の獲得では、前記被検体部位特定ステップにより、前記3次元データに対応する前記被検体の前記骨領域を含む部位が大腿部であると特定された場合に、前記高エコー領域の3次元特徴から大腿骨に相当する領域を抽出し、抽出した当該領域に基づき、前記3次元データを切断する2次元断面の向きを決定し、決定した前記向きで複数の2次元断面を獲得する
請求項19または20に記載の画像処理方法。 - 前記測定基準画像の選択では、
前記複数の2次元断面それぞれと、前記測定基準画像が示す輝度情報の空間分布の特徴との類似度を評価することにより、前記複数の2次元断面のうちの一の2次元断面を、前記測定基準画像として選択する
請求項15に記載の画像処理方法。
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