JP6173686B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic diagnostic apparatus.
超音波診断装置は無侵襲な診断装置として、幅広い範囲における検査に使用されている。特に、周産期における超音波診断装置を使用したルーチン検査は、全国の医療施設で実施されている検査である。 An ultrasonic diagnostic apparatus is used as a non-invasive diagnostic apparatus for examinations in a wide range. In particular, the routine inspection using the ultrasonic diagnostic apparatus in the perinatal period is an inspection performed in medical facilities throughout the country.
通常、超音波診断装置の超音波プローブを母体の腹部にあてることで胎児の超音波画像を取得する。特に、胎児の腹部断面における超音波画像は、胎児異常の有無を判断するのに非常に有用である。従来の超音波診断装置では、胎児の腹部断面画像における腹部大動脈、肝内臍静脈、胃胞といった血管や内臓の位置関係から、母体内における胎児の向きを判断していた。 Usually, an ultrasonic image of a fetus is acquired by applying an ultrasonic probe of an ultrasonic diagnostic apparatus to the abdomen of the mother. In particular, an ultrasound image in the fetal abdominal section is very useful for determining the presence or absence of a fetal abnormality. In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the orientation of the fetus in the mother's body is determined from the positional relationship between blood vessels and internal organs such as the abdominal aorta, intrahepatic umbilical vein, and gastric vesicle in the fetal abdominal cross-sectional image.
しかし、特許文献1を始めとする従来の技術では、胎児の内臓の位置が内臓錯位によって反転している場合、胎児の腹部断面における超音波診断画像のみから母胎における胎児の正確な向きを判断するのは困難である。
However, in the conventional techniques including
本発明が解決しようとする課題は、母胎における胎児の正確な向きを簡単に把握可能な超音波診断装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of easily grasping an accurate orientation of a fetus in a mother's womb.
上記課題を解決するために、実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、前記超音波プローブが押し当てられている位置を中心に胎児の所定領域を含む超音波画像を生成可能な画像処理部と、前記所定領域に含まれる前記胎児の頭部から足部にかけて又は足部から頭部にかけての構造の基準を示す所定部位の頭部から足部に沿った方向又は足部から頭部に沿った方向について位置が異なる前記超音波画像を用いて、前記所定部位の長さの変化のパターンを認識し、前記胎児の向きを特定する認識部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment can generate an ultrasonic image including an ultrasonic probe and a predetermined region of the fetus centered on a position where the ultrasonic probe is pressed. a processing unit, the head from the direction or foot along the foot from a predetermined portion of the head showing the reference structure from the head of the fetus included in a predetermined region to the head from over the foot or feet A recognition unit for recognizing a pattern of a change in length of the predetermined part using the ultrasonic images having different positions in the direction along the direction of the fetus, and identifying the orientation of the fetus.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態における超音波診断装置のブロック図である。本超音波診断装置は、超音波プローブ1、送信部3、受信部4、画像処理部5、表示部7、操作部8、システム制御部9を備える。
FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus includes an
本実施形態において超音波プローブ1は、二次元に振動子が多数配列された二次元アレイプローブ、あるいは一次元に多数配列された振動子をその配列方向に対して垂直な方向に機械的に振ることができるメカ4Dプローブである。各振動子は、送信部3からの駆動パルスに基づいて超音波を発生し、被検体からの反射波をエコー信号に変換する。
In the present embodiment, the
送信部3は、各振動子に対して駆動パルスをレート毎に送信する。システム制御部9は、駆動させる必要がある振動子を特定し、それらの振動子に対して送信される駆動パルスを遅延させるための遅延時間を計算する。送信部3は、システム制御部9が計算した遅延時間だけ各駆動パルスを遅延させる。遅延した各駆動パルスは各振動子に送信される。一方、システム制御部9は、駆動させる必要が無い振動子に対しては、駆動パルスが送信されないように設定する。上記操作によって、指向性のある送信ビームが生成される。
The
受信部4は、各振動子が反射波を受信することで得たエコー信号を増幅する。受信部4は、送信部が駆動パルスに与えた遅延時間と同じ時間だけ、増幅されたエコー信号を遅延させる。受信部4は、上記処理後の各エコー信号を足し合わせ、足し合わされたエコー信号に対して包絡線検波処理を施すことで、受信信号を生成する。 The receiving unit 4 amplifies an echo signal obtained when each transducer receives a reflected wave. The receiver 4 delays the amplified echo signal by the same time as the delay time given to the drive pulse by the transmitter. The receiving unit 4 adds the echo signals after the above processing, and performs an envelope detection process on the added echo signals to generate a reception signal.
画像処理部5は、図示しない画像生成部、図示しない計測処理部、図示しないデータ保管部を有する。図示しない画像生成部は、受信信号の所定断層に係る二次元分布或いは所定領域に関する三次元分布を用いて、二次元超音波画像あるいは三次元超音波画像を生成する。また、画像生成部は、三次元超音波画像の生成に必要なボリュームデータを用いて、所望の断面に対応するMPR(Multi Planar Reconstruction)画像を生成する。
The
図示しない計測処理部は、生成した画像やボリュームデータを用いて臓器の内径や容積等を計測する。また、図示しない計測処理部は、計測結果に基づいて、臓器の内径や容積等の画像付帯情報を生成する。 A measurement processing unit (not shown) measures the inner diameter and volume of the organ using the generated image and volume data. A measurement processing unit (not shown) generates image supplementary information such as the inner diameter and volume of the organ based on the measurement result.
図示しないデータ保管部は、画像生成部が生成した画像及び計測処理部が生成した画像付帯情報を保管する。 A data storage unit (not shown) stores the image generated by the image generation unit and the image supplementary information generated by the measurement processing unit.
画像処理部5は、システム制御部9からの指示に従って、画像あるいは画像付帯情報を表示部7に送信する。
The
表示部7は、画像処理部5から送られてきた画像や画像付帯情報を表示する。また、オペレータの操作に必要となる所定の操作画面を表示する。
The
操作部8は、オペレータからの各種指示を行うための操作手段(マウスやトラックボール、キーボードなど)を有する。操作部8は、システム制御部9を介して、送信部3及び画像処理部5へ指示を送る。
The operation unit 8 has operation means (mouse, trackball, keyboard, etc.) for giving various instructions from the operator. The operation unit 8 sends instructions to the
システム制御部9は、上記した機能の他に、パターン記憶部11、パターン認識部12、ガイド表示設定部13、アノテーション設定部14を有する。
The
図2は脊椎の側面図である。図2に示すように脊椎は棘突起100を有しており、棘突起100の背部方向の先端は、必ず足部を向いて形成されている。すなわち、棘突起100の向きがわかれば、母胎における胎児の頭部、足部、腹部、背部の向きがわかり、間接的に左右足部の向きもわかる。
FIG. 2 is a side view of the spine. As shown in FIG. 2, the spine has a
パターン記憶部11には、骨や内臓といった胎児の身体内の部位の形状がパターンとして登録されている。本実施形態においてパターン記憶部11は、胎児の腹部断面におけるパターンとして、棘突起100の形状に係るパターンを登録しているものとする。以下、このパターンについて説明する。
In the pattern storage unit 11, the shape of a part in the fetal body such as a bone or a viscera is registered as a pattern. In this embodiment, the pattern memory | storage part 11 shall register the pattern which concerns on the shape of the
図3と図4は、胎児腹部の三次元超音波画像を複数の断面で切り分けたときの二次元超音波画像と、図3の各断面を表す脊椎の側面図である。図3における画像A〜Eは、図4の直線A〜Eを通る断面にそれぞれ対応する。画像Aは、図4における棘突起100の先端100aを通った断面の画像であり、胎児の背部の境界際に先端100aの一部が小さく描出されている。画像Bは、図4における棘突起100の先端100bを通った断面の画像であり、先端100bの一部が小さく描出されている。画像Cは、図4における先端100bを通った断面の画像であることは画像Bと同じだが、先端100bが画像Bのときよりも胎児の背部方向に長くなって描出されている。画像Dは、図4における先端100bと先端100cを通った断面の画像である。この画像では、先端100bが画像Cのときよりも胎児の背部方向に長くなっているものの途中で切れて描出されており、一方で、先端100cについては小さく描出されている。画像Eは、図4における先端100cを通った断面の画像であり、先端100cの一部が画像Dのときよりも背部方向に伸びて描出されている。
3 and 4 are a two-dimensional ultrasound image obtained by dividing a three-dimensional ultrasound image of the fetal abdomen by a plurality of sections, and a side view of the spine representing each section of FIG. Images A to E in FIG. 3 respectively correspond to cross sections passing through the straight lines A to E in FIG. An image A is an image of a cross section through the tip 100a of the
図3の画像Bと画像Cを比較してわかるように、胎児の腹部の断面画像を胎児の頭部方向から順に連続して表示した場合、棘突起100の先端100bが次第に長くなるように描出されていることがわかる。この描出の規則性を第一のパターンとする。逆に、胎児の腹部の断面画像を胎児の足部方向から順に連続して表示した場合は、棘突起100の先端100bが次第に短くなるように描出されることがわかる。この描出の規則性を第二のパターンとする。
As can be seen by comparing the image B and the image C in FIG. 3, when the cross-sectional images of the fetal abdomen are sequentially displayed from the head direction of the fetus, the tip 100b of the
パターン認識部12は、パターン記憶部に登録されているパターンの中から、診断位置に対応したパターンを選択する。本実施形態では、上記第一のパターン及び第二のパターンを選択する。パターン認識部12は、第一のパターン及び第二のパターンに基づいて胎児の足部及び頭部の向きを判断する。なお具体的な判断方法については後述する。パターン認識部12は、この判断した結果をガイド表示設定部13に通知する。
The
図5は、表示部7に表示される胎児の腹部断面における二次元超音波画像である。図5には、胃胞101、臍静脈102、脊椎103が描出されている。図5における臍静脈102及び脊椎103の位置関係から、胎児の腹部及び背部の向きは判明する。一方で、パターン認識部12からの通知によって、胎児の頭部及び足部の向きは既に判明している。これらの情報によって、間接的に胎児の左右側部方向が判明する。ガイド表示設定部13は、この間接的に判明した胎児の左右側部方向を図5に示すようなRight、Leftのマーカ201を用いてガイドする。なお、ここでは図5の奥行き方向は胎児の頭部方向、上方向が胎児の左側部、下方向が胎児の右側部である。
FIG. 5 is a two-dimensional ultrasound image of the fetal abdominal section displayed on the
また、上記のようにRight及びLeftのマーカ201を用いる以外に、図6のようにボディマーク203を用いて胎児の向きをガイドすることもできる。図6は、本実施形態におけるボディマーク203を用いたガイド表示である。ボディマーク203においては、表示部7に描出されている二次元超音波画像が、胎児の足部方向と頭部方向のどちらの方向から見た図であるかを、矢印Gなどを使って表現する。オペレータは表示部7に描出されている二次元超音波画像とボディマーク203、ボディマーク203の矢印を見ることで、胎児の腹部方向、背部方向、頭部方向、足部方向、右側部方向、左側部方向を把握することができる。
Further, in addition to using the right and left
なお、これらのガイド表示は、図5及び図6のように超音波画像内に表示しても良いが、画像外の空きスペースに表示させても良い。これによって、超音波画像の視認性を低めずに、胎児の向きを把握することができる。 These guide displays may be displayed in the ultrasonic image as shown in FIGS. 5 and 6, but may be displayed in an empty space outside the image. This makes it possible to grasp the orientation of the fetus without reducing the visibility of the ultrasonic image.
アノテーション設定部14には、オペレータによってあらかじめ胎児の骨や臓器の名称と形状が設定されており、設定された骨や臓器の形状と類似する形状の像が超音波画像に描出されていれば、対応する骨や臓器の名称を当該像の周辺に表示する。例えば、胃胞101の名称と形状があらかじめアノテーション設定部14に設定されている場合、図5や図6に示すように胃胞の形状と類似する像に対して「Stomach」のアノテーション202を表示する。通常、アノテーション設定部14は、設定されている形状と類似する像が超音波画像に描出された場合は、自動的にアノテーション202を表示させる。また、アノテーション202は、操作部8あるいは表示部7に表示された操作画面を介して、オペレータの任意で表示/非表示の設定が行える。
In the
図7は、本実施形態のフロー図である。 FIG. 7 is a flowchart of this embodiment.
S1において、オペレータは診断を開始する。 In S1, the operator starts diagnosis.
S2において、オペレータは超音波プローブ1を母体の腹部に押し当て、表示部7に二次元超音波画像を描出させる。また、アノテーション設定部14は、自身に設定されている骨や臓器が二次元超音波画像として描出されたと判断した場合、該当する骨や臓器に対応するアノテーション202を表示部7に表示させる。オペレータは、二次元超音波画像とアノテーション202から、AC(Abdominal Circumference)計測を行うときの断面を探す。AC計測とは、胎児の腹部大動脈に直交する断面で、腹壁から脊柱までの距離の1/3〜1/4の長さだけ腹壁から離れた位置に臍静脈102が描出され、同時に胃胞101も描出されているときの断面における周囲長の計測のことである。なお、このAC計測は、通常の胎児発育計測の際に頻繁に利用される計測手技である。
In S <b> 2, the operator presses the
S3においてオペレータは、表示部7が表示している二次元超音波画像がAC計測を行うときの断面画像であると判断した場合、操作部8を介して、マーカ201あるいはボディマーク203によるガイド表示をシステム制御部9に要求する。
In S <b> 3, when the operator determines that the two-dimensional ultrasonic image displayed on the
オペレータによるガイド表示要求があった場合、システム制御部9は、超音波プローブ1が二次元アレイプローブだった場合は、現在超音波プローブ1が押し当てられている位置を中心として電子的に走査線を振るように送信部3に指示を送り、メカ4Dプローブだった場合は、現在超音波プローブ1が押し当てられている位置を中心として機械的に走査線を振るように送信部3に指示を送る。S4に示した通り、画像処理部5は、受信部4から得た受信信号に基づいて三次元超音波画像を生成する。また、この三次元超音波画像はバックグラウンドで生成され、表示部7には依然としてS3の時点における二次元超音波画像が表示され続ける。なお、超音波プローブ1が、単に振動子が一次元的に配列されているだけの一次元アレイプローブであった場合、オペレータが手動で走査線を振ることで三次元超音波画像を生成することも当然可能である。
When there is a guide display request from the operator, the
システム制御部9は、S5に示す通り、現在描出されている二次元超音波画像が胎児のAC計測を行うときの断面であるかを判断する。システム制御部9は、例えば図5のように胃胞101、臍静脈102、脊椎103のアノテーション202が表示されており、臍動脈102の位置が上記したAC計測を行う断面であることの条件を満たしていることを判断基準として上記判断を行う。システム制御部9が、現在描出されている二次元超音波画像はAC計測を行う断面画像ではないと判断した場合、S3で行ったガイド表示要求は無効となり、オペレータはS2に戻ってAC計測を行うときの断面を新たに探す。
As shown in S <b> 5, the
一方、システム制御部9が、現在描出されている二次元超音波画像はAC計測を行うときの断面画像であると判断した場合、S6に示す通り、パターン記憶部11にあらかじめ登録されているパターンの中から前述の棘突起100に係る2種類のパターンが自動的に選択される。
On the other hand, when the
S7において、パターン認識部12は、画像処理部5が生成していた三次元超音波画像と選択された前述した2種類のパターンとのマッチングをバックグラウンドで行う。
In S7, the
図8(a)は本実施形態における母体と超音波プローブ1の正面図であり、図8(b)は本実施形態における母体と超音波プローブ1の側面図である。図8におけるx方向、y方向、z方向は、それぞれ右側部方向、腹部方向、頭部方向に対応しており、超音波プローブ1は、母体に対してy方向の逆の方向に押し当てられている。なお、S3における二次元超音波画像は、図8(b)の直線Fを通る断面画像であり、例えば超音波プローブから出た超音波ビームをx方向あるいはx方向の逆の方向に電子的に振ることで得られる。一方、S4に示すような三次元超音波画像は、例えば、上記断面を超音波プローブ1の設置部分を中心にz方向あるいはz方向の逆の方向に電子的に振ることで得られた二次元超音波画像を積み重ねることで得られる。なお、ここでは、図8(b)に示すようにz方向に上記断面を傾けたときの角度をθとする。
FIG. 8A is a front view of the mother body and the
例えば、図8(b)におけるθを大きくするにつれて、二次元超音波画像中の棘突起100の先端部分が、胎児の背部方向に長くなる規則性がパターン認識部12によって認識されたとする。その場合、前述した2種類のパターンのうち「胎児の腹部の断面画像を胎児の頭部方向から順に連続して表示した場合、棘突起100の先端100bが次第に長くなるように描出されている」というパターン、即ち、第一のパターンに当てはまり、パターン認識部12はz方向が胎児の足部方向であると判断する。逆に、図8(b)におけるθを大きくするにつれて、二次元超音波画像中の棘突起100の先端部分が、胎児の腹部方向に短くなる規則性がパターン認識部12によって認識されたとする。その場合、前述した2種類のパターンのうち「胎児の腹部の断面画像を胎児の足部方向から順に連続して表示した場合は、棘突起100の先端100bが次第に短くなるように描出される」というパターン、即ち、第二のパターンに当てはまり、パターン認識部12は、z方向が胎児の頭部方向であると判断する。
For example, it is assumed that the
なお、胎児の脊椎の方向と母体の脊椎の方向が直交している場合などにおいても、図8(b)の直線Fを通る断面がAC計測を行う断面になる超音波プローブ1を母体に接触させ、その断面と直交する方向を図8におけるz方向及びz方向と逆の方向とみなすことで母胎における胎児の向きを把握することができる。
Even when the direction of the spine of the fetus is orthogonal to the direction of the mother's spine, the
S8において、ガイド表示設定部13は、マッチングの結果に基づいて、マーカ201あるいはボディマーク203によって、胎児の向きを表示部7にガイド表示する。
In S8, the guide
S9において、診断を終了する。 In S9, the diagnosis is terminated.
前述したようにAC計測は胎児の発育計測の際に頻繁に行われる計測手技である。本実施形態においてオペレータは、AC計測を行う断面を見つけさえすれば良いので、超音波診断装置の使用に不慣れなオペレータであっても容易に胎児の正確な向きを把握することができる。更にその結果、診断時間の短縮も期待できる。 As described above, AC measurement is a measurement technique frequently performed during fetal growth measurement. In this embodiment, since the operator only has to find a cross section for performing AC measurement, even an operator unfamiliar with the use of the ultrasonic diagnostic apparatus can easily grasp the accurate orientation of the fetus. As a result, the diagnosis time can be shortened.
変形例の一つとして、アノテーション設定部14が、AC計測を行う断面になった場合にのみアノテーション202を表示させても良い。この場合、表示部に表示されている断面画像がAC計測を行う断面画像であることをオペレータが認識しやすくなり、より簡単な操作で胎児の正確な向きを把握することができる。
As one modified example, the
また、超音波画像中に描出される棘突起100の形状を用いたパターンは、棘突起100の中の一本の先端部分の特徴に基づく規則性だけでなく、複数の先端部分に基づく規則性でも良い。
Further, the pattern using the shape of the
本実施形態においては、超音波画像中に描出される棘突起100の先端部分の形状から母胎における胎児の正確な向きを把握する方法を記述したが、パターンによって胎児の向きを特定できるような構造を有する部位、例えば脳室などであれば十分に適用が可能である。なお、脳室のパターンを登録し、脳室の超音波画像から胎児の向きを判断する場合、脳室の形状や大きさが妊娠週数によって変化することに注意しなければならない。この場合、各妊娠週数に対応したパターンをパターン記憶部11にあらかじめ登録しておき、実際の妊娠週数のパターンだけでなく、前後数週のパターンを用いてパターンのマッチングを行う。
In the present embodiment, the method for grasping the accurate orientation of the fetus in the mother's fetus from the shape of the tip portion of the
以上、本発明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、発明の趣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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1・・・超音波プローブ
3・・・送信部
4・・・受信部
5・・・画像処理部
7・・・表示部
8・・・操作部
9・・・システム制御部
11・・・パターン記憶部
12・・・パターン認識部
13・・・ガイド表示設定部
14・・・アノテーション設定部
100・・・棘突起
100a、100b、100c・・・先端
101・・・胃胞
102・・・臍静脈
103・・・脊椎
201・・・マーカ
202・・・アノテーション
203・・・ボディマーク
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記超音波プローブが押し当てられている位置を中心に胎児の所定領域を含む超音波画像を生成可能な画像処理部と、
前記所定領域に含まれる前記胎児の頭部から足部にかけて又は足部から頭部にかけての構造の基準を示す所定部位の頭部から足部に沿った方向又は足部から頭部に沿った方向について位置が異なる前記超音波画像を用いて、前記所定部位の長さの変化のパターンを認識し、前記胎児の向きを特定する認識部と、
を備えた超音波診断装置。 An ultrasonic probe;
An image processing unit capable of generating an ultrasound image including a predetermined region of the fetus centering on a position where the ultrasound probe is pressed;
The direction from the head to the foot of the predetermined part or the direction from the foot to the head indicating the standard of the structure from the head to the foot or from the foot to the head included in the predetermined region Recognizing a pattern of a change in length of the predetermined part using the ultrasonic images having different positions with respect to the orientation of the fetus;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記認識部によって特定された前記胎児の向きを前記表示部にガイド情報を表示させるガイド表示設定部を備えた請求項1に記載の超音波診断装置。 A display unit for rendering the ultrasonic image;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a guide display setting unit that displays guide information on the display unit for the orientation of the fetus specified by the recognition unit.
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