JP6598539B2 - 医用画像診断装置、医用画像処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置、医用画像処理装置及びプログラムに関する。

超音波診断装置は、心臓の機能で重要とされている左心室の駆出率の計測に利用される場合がある。駆出率は心臓の収縮末期と拡張末期における心室の容積から比率を算出するものである。この計測を実施する場合、例えば、心臓の特定の断面の画像が一定時間安定的に描出されていることや、ＥＣＧ波形や心拍数（ＨＲ：Heart Rate）などを確認して心拍の周期が一定時間安定していることが前提条件となる。

国際公開第０４／１１２５６８号 国際公開第０５／００２４４６号 国際公開第１２／０２９６１６号

本発明が解決しようとする課題は、精度の高い計測を簡便に行うことができる医用画像診断装置、医用画像処理装置及びプログラムを提供することである。

実施形態の医用画像診断装置は、画像生成部と、判定部とを備える。画像生成部は、被検体を走査して得られた信号から画像を生成する。判定部は、前記被検体の生体信号が所定の基準を満たすか否かの判定を実行する第１の判定処理を実行し、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された場合、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された前記生体信号に対応する前記被検体を略同一時相で走査して生成された画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する第２の判定処理を実行する。判定部は、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定されなかった場合前記第２の判定処理を実行しない。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態を説明するための図（１）である。 図３Ａは、第１の実施形態を説明するための図（２）である。 図３Ｂは、第１の実施形態を説明するための図（３）である。 図４は、第１の実施形態を説明するための図（４）である。 図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理手順を示すフローチャートである。 図６Ａは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（１）である。 図６Ｂは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（２）である。 図７Ａは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（３）である。 図７Ｂは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（４）である。 図８は、第１の実施形態の変形例を説明するための図（５）である。 図９は、第２の実施形態を説明するための図である。 図１０は、第３の実施形態を説明するための図である。 図１１は、第３の実施形態の変形例１を説明するための図である。 図１２は、第３の実施形態の変形例２を説明するための図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る医用画像診断装置、医用画像処理装置及びプログラムを説明する。なお、実施形態では、医用画像診断装置の一例として超音波診断装置について説明する。また、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１と、入力装置１２と、ディスプレイ１３と、心電計１４と、装置本体１００とを備える。超音波プローブ１１は、後述する装置本体１００が備える送受信回路１１０と通信可能に接続される。また、入力装置１２、ディスプレイ１３、及び心電計１４は、装置本体１００が備える各種の回路と通信可能に接続される。

超音波プローブ１１は、被検体Ｐの体表面に接触され、超音波の送受信を行う。例えば、超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子を有する。これら複数の圧電振動子は、送受信回路１１０から供給される駆動信号に基づいて、超音波を発生させる。発生した超音波は、被検体Ｐの体内組織において反射され、反射波信号として複数の圧電振動子にて受信される。超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子にて受信した反射波信号を、送受信回路１１０へ送る。超音波プローブ１１は、被検体Ｐを走査する走査部の一例である。

なお、第１の実施形態は、超音波プローブ１１は、被検体Ｐ内の２次元領域を走査（２次元走査）する１Ｄアレイプローブであっても、被検体Ｐ内の３次元領域を走査（３次元走査）するメカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブであっても適用可能である。

入力装置１２は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等に対応する。入力装置１２は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００の各回路に対して適宜転送する。

ディスプレイ１３は、操作者が入力装置１２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データに基づく画像（超音波画像）等を表示したりする。

心電計１４は、超音波走査される被検体Ｐの心電信号として、被検体Ｐの心電波形（ＥＣＧ：Electrocardiogram）を取得する。心電計１４は、取得した心電波形を装置本体１００の各回路に適宜送信する。

装置本体１００は、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に基づいて、超音波画像データを生成する装置である。図１に示すように、装置本体１００は、例えば、送受信回路１１０と、Ｂモード処理回路１２０と、ドプラ処理回路１３０と、画像生成回路１４０と、画像メモリ１５０と、記憶回路１６０と、処理回路１７０とを有する。送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、画像生成回路１４０、画像メモリ１５０、記憶回路１６０、及び処理回路１７０は、互いに通信可能に接続される。

送受信回路１１０は、超音波プローブ１１による超音波の送受信を制御する。例えば、送受信回路１１０は、後述する処理回路１７０の指示に基づいて、超音波プローブ１１が行う超音波送受信を制御する。送受信回路１１０は、超音波プローブ１１に駆動信号（駆動パルス）を印加することで、超音波がビーム状に集束された超音波ビームを送信させる。また、送受信回路１１０は、超音波プローブ１１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ことで、反射波信号の受信指向性に応じた方向から反射成分が強調された反射波データを生成し、生成した反射波データをＢモード処理回路１２０及びドプラ処理回路１３０に送信する。

Ｂモード処理回路１２０は、送受信回路１１０が反射波信号から生成した反射波データに対して各種の信号処理を行う。Ｂモード処理回路１２０は、送受信回路１１０から受信した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、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（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路１２０は、生成したＢモードデータを画像生成回路１４０へ送る。

ドプラ処理回路１３０は、送受信回路１１０から受信した反射波データより、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（ドプラデータ）を生成する。具体的には、ドプラ処理回路１３０は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値等を各サンプル点で抽出したドプラデータを生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。ドプラ処理回路１３０は、生成したドプラデータを画像生成回路１４０へ送る。

画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０やドプラ処理回路１３０が生成したデータから超音波画像データを生成する。例えば、画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０が生成したＢモードデータから、反射波の強度を輝度で表したＢモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、ドプラ処理回路１３０が生成したドプラデータから、移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。このドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。なお、画像生成回路１４０は、被検体Ｐを走査して得られた信号から画像を生成する画像生成部の一例である。

画像メモリ１５０は、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０により生成されたデータを記憶するメモリである。例えば、画像メモリ１５０は、画像生成回路１４０により生成された超音波画像データを、被検体Ｐの心電波形に対応付けて記憶する。なお、画像メモリ１５０に記憶されるデータ量が画像メモリ１５０の記憶容量を超過する場合には、古いデータから順に削除され、更新される。

記憶回路１６０は、各種データを記憶する記憶装置である。例えば、記憶回路１６０は、超音波送受信、画像処理及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、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路１６０に記憶されるデータは、図示しないインタフェース部を介して、外部装置へ転送することができる。

また、記憶回路１６０は、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０により生成されたデータを記憶する。例えば、記憶回路１６０は、操作者により指定された所定心拍分の超音波画像データを記憶する。なお、記憶回路１６０は、被検体Ｐを所定期間で走査して得られた複数の画像を記憶する記憶部の一例である。

処理回路１７０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、処理回路１７０は、入力装置１２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１６０から読み込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づいて、送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０等の処理を制御する。また、処理回路１７０は、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像データをディスプレイ１３に表示させる。

第１の実施形態に係る処理回路１７０は、判定機能１７１を有する。ここで、処理回路１７０の構成要素である判定機能１７１が実行する各処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１６０に記録されている。処理回路１７０は、各プログラムを記憶回路１６０から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１７０は、図１の処理回路１７０内に示された各機能を有することとなる。判定機能１７１については、後述する。

なお、図１においては単一の処理回路１７０にて判定機能１７１にて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Preprocess Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：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）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存さ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。なお、記憶回路１６０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、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。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

このように構成される超音波診断装置１は、例えば、左心室の駆出率の計測に利用される場合がある。この計測を開始する場合、例えば、ＥＣＧ波形や心拍数などを確認して心拍の周期が一定時間安定していることや心臓の特定の断面の画像が一定時間安定的に描出されていることが前提条件となる。

ところで、従来では、計測を開始するための前提条件を満たしているかどうかの判断は操作者の主観に委ねられていた。すなわち、操作者は、生体的に安定した状態になっており、なおかつ安定した画像が得られているということを主観的に判断していた。このため、従来では、計測の開始までに必要以上に時間がかかってしまうという問題があった。また、前提条件を満たしているかどうかの判断を操作者の主観に委ねるため、計測結果の再現性が低くなり、この結果として計測の精度が落ちるという問題があった。

このようなことから、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、第１の判定処理と、第２の判定処理とを実行し、計測を開始するための前提条件を満たしているかどうかを判定する。かかる機能は、判定機能１７１により実現される。以下では、判定機能１７１について詳細に説明する。

判定機能１７１は、処理回路１７０が判定機能１７１に対応するプログラムを記憶回路１６０から読み出し実行することで、実現される機能である。なお、判定機能１７１は、判定部の一例である。判定機能１７１は、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態で被検体Ｐを略同一時相で走査して生成された画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。

例えば、判定機能１７１は、第１の判定処理として、生体信号における所定の時相間の間隔及び生体信号における所定の時相間の形状のうち少なくともいずれか一つを用いて被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定する。図２は、第１の実施形態を説明するための図（１）である。

例えば判定機能１７１は、第１の判定処理において、心電波形から、各心拍のＲ波を検出し、各心拍でのＲ波の間隔を測定する。図２に示す例では、判定機能１７１が３心拍分のＲ波を検出した場合を示す。そして、判定機能１７１は、各心拍におけるＲ波同士の間隔を任意の心拍数分測定する。図２に示す例では、判定機能１７１は、Ｒ１とＲ２との間隔２ａと、Ｒ２とＲ３との間隔２ｂとを算出する。そして、判定機能１７１は、算出した間隔の差が、所定の閾値の範囲内である場合に、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であると判定する。なお、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態を「第１の安定状態」とも言う。

より具体的には、判定機能１７１は、Ｒ１に続いてＲ２を検出し、Ｒ１とＲ２との間隔２ａを算出した後に最新のＲ波としてＲ３を検出した場合、前回検出したＲ波であるＲ２とＲ３との間隔２ｂを算出する。そして、判定機能１７１は、前回の算出結果である間隔２ａと今回の算出結果である間隔２ｂとの差が所定の閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、判定機能１７１は、前回の算出結果である間隔２ａと今回の算出結果である間隔２ｂとの差が所定の閾値の範囲内である場合に、第１の安定状態となった回数として１回を計上する。判定機能１７１は、第１の判定処理を繰り返し実行し、第１の安定状態となった回数が所定の回数に達した場合に、第２の判定処理に移行する。なお、所定の回数は１回以上で任意に設定可能である。

続いて、判定機能１７１は、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態である場合に、第２の判定処理として、画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。図３Ａは、第１の実施形態を説明するための図（２）であり、図３Ｂは、第１の実施形態を説明するための図（３）である。

図３Ａでは、Ｒ波に対応する画像間の類似度を算出する場合について説明する。例えば、判定機能１７１は、第１の判定処理で得られた心電波形のＲ波をターゲットの時相とする。かかる場合、判定機能１７１は、ターゲットの時相で得られている超音波画像を画像メモリ１５０から読み出して、画像間の類似度を算出する。図２に示す例では、判定機能１７１は、超音波画像３ａ、３ｂ及び３ｃを画像メモリ１５０から読み出して、超音波画像３ａと超音波画像３ｂとの類似度、超音波画像３ｂと超音波画像３ｃとの類似度をそれぞれ算出する。

ここで、判定機能１７１は、画像間で対応する各画素の輝度値の差異に基づいて類似度を算出する。図３Ｂに示す例では超音波画像３ａと超音波画像３ｂとの類似度を算出する場合について説明する。図３Ｂに示すように、判定機能１７１は、隣り合うＲ波の画像３ａ及び３ｂにおける左上の画素同士の輝度を比較する。そして、判定機能１７１は、比較した画素間の輝度値の差が例えば所定値以下であれば、比較した画素の輝度値の差が一致していると判定する。ここで例えば、所定値は１０である。なお、所定値は、最大値を２５５とし操作者によって任意に調整可能である。そして、判定機能１７１は、各画像に含まれる画素数分だけ、輝度値の差が一致しているか否かを判定する。そして、判定機能１７１は、「輝度値の差が一致している画素の数／すべての画素の数」により類似度を算出する。なお、判定機能１７１は、心臓以外の領域を除外するために、１心拍内で輝度の変化が大きい領域に限定して画像の類似度を算出してもよい。

そして、判定機能１７１は、算出した類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。ここで、判定機能１７１は、算出した類似度が所定の閾値を超えた場合には、類似度が所定の閾値を超えた回数を計上する。そして、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えた回数が所定の回数に達した場合、第２の安定状態であると判定する。なお、所定の回数は１回以上で任意に設定可能である。

また、判定機能１７１は、第２の判定処理の判定結果に応じて、類似度が所定の閾値を超えているか否かを示す情報を生成して操作者に通知する。図４は、第１の実施形態を説明するための図（４）である。図４では、類似度が所定の閾値を超えていることを示す文字情報を生成してディスプレイ１３に表示させる場合について説明する。

図４に示すように、ディスプレイ１３の表示領域には、超音波画像４ａと心電波形４ｂとが表示されている。判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えた場合には、例えば文字情報４ｃとして「計測が可能です」を生成し、ディスプレイ１３に表示させる。これにより、操作者は、計測を開始するための前提条件を満たしていることを理解できる。

図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、判定機能１７１は、前時相のＲ波との間隔を測定する（ステップＳ１０１）。そして、判定機能１７１は、前回の測定結果と今回の測定結果との差を算出する（ステップＳ１０２）。また、画像生成回路１４０は、Ｒ波の時相の画像を画像メモリ１５０に保管する（ステップＳ１０３）。

また、判定機能１７１は、各時相毎の間隔の差が連続して閾値内に収まる回数が所定の数に達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、判定機能１７１は、各時相毎の間隔の差が連続して閾値内に収まる回数が所定の数に達したと判定しなかった場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行する。一方、判定機能１７１は、各時相毎の間隔の差が連続して閾値内に収まる回数が所定の数に達したと判定した場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、前時相で保管した画像と今回の時相で保管した画像とを比較する（ステップＳ１０５）。すなわち、判定機能１７１は、画像間の類似度を算出する。

そして、判定機能１７１は、各時相毎の差が連続して閾値内に収まる回数が所定数に達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、判定機能１７１は、各時相毎の差が連続して閾値内に収まる回数が所定数に達したと判定しなかった場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行する。一方、判定機能１７１は、各時相毎の差が連続して閾値内に収まる回数が所定数に達したと判定した場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、画像の安定を通知する（ステップＳ１０７）。

上述したように、第１の実施形態では、第１の判定処理として、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定し、第２の判定処理として、画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。これにより第１の実施形態によれば、操作者は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による客観的な判定結果を参照して計測を開始することが可能となる。この結果、操作者は、計測の開始までに必要な時間を短縮することが可能になる。また、操作者は、前提条件を満たしているかどうかを客観的な判定結果を参照することで、計測結果の再現性を高めることが可能になり、この結果として精度の高い計測を行うことが可能となる。

（第１の判定処理の変形例）
なお、上述した実施形態では、判定機能１７１は、第１の判定処理として、Ｒ波の間隔の差を用いて、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定機能１７１は、Ｐ波の間隔の差が一定になる場合に、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定であると判定してもよい。また例えば、判定機能１７１は、Ｒ波の間隔の差とＰ波の間隔の差とが一定になる場合に、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定であると判定してもよい。

また、上述した実施形態では、判定機能１７１は、第１の判定処理として、生体信号における所定の時相間の間隔を用いて被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定機能１７１は、生体信号における所定の時相間の形状を用いて被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定するようにしてもよい。言い換えると、判定機能１７１は、パターン認識を用いて略同一時相の波形の一致具合で、生体信号の周期性が安定であるか否かを判定する。図６Ａは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（１）であり、図６Ｂは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（２）である。図６Ａ及び図６Ｂでは、Ｒ波の形状を用いて被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定する場合について説明する。

図６Ａでは、生体信号の周期性が安定ではない場合を示す。図６Ａでは、破線で囲んだＲ波の形状が異なる。かかる場合、判定機能１７１は、生体信号の周期性が安定でないと判定する。図６Ｂでは、生体信号の周期性が安定である場合を示す。図６Ｂでは、破線で囲んだＲ波の形状が略一致する。かかる場合、判定機能１７１は、生体信号の周期性が安定であると判定する。

なお、図６Ａ及び図６Ｂでは、Ｒ波の形状を用いて被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、図７Ａは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（３）であり、図７Ｂは、第１の実施形態の変形例を説明するための図（４）である。図７Ａでは、生体信号の周期性が安定ではない場合を示す。図７Ａでは、破線で囲んだＴ波の形状が異なる。かかる場合、判定機能１７１は、生体信号の周期性が安定でないと判定する。図７Ｂでは、生体信号の周期性が安定である場合を示す。図７Ｂでは、破線で囲んだＴ波の形状が略一致する。かかる場合、判定機能１７１は、生体信号の周期性が安定であると判定する。

（第２の判定処理の変形例）
また、上述した実施形態では、判定機能１７１は、第２の判定処理として、心電波形のＲ波の画像同士を比較し、類似度を算出するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定機能１７１は、第１の判定処理で得られた心電波形のＰ波の画像同士で類似度を算出してもよいし、Ｒ波を基準として任意の時間遅延させた個所をターゲットの時相とし、ターゲットの時相の画像同士で類似度を算出してもよい。さらに、判定機能１７１は、操作者が指定した時相で第２の判定処理を行っても良い。ここで、操作者は、テーブルや計算式を参照して時相を指定してもよい。例えば、収縮末期の場合であれば、拡張末期と収縮末期の時間は、一般に心拍数が大きくなるにつれて小さくなる。このため、操作者は、心拍数毎の収縮末期の時相を対応付けたテーブルを参照することで時相を設定することが可能となる。

また、判定機能１７１は、複数の時相ごとに類似度を算出して、それぞれの時相で算出した類似度が所定の閾値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。図８は、第１の実施形態の変形例を説明するための図（５）である。図８に示すように、判定機能１７１は、Ｐ波、Ｒ波、Ｔ波及びＵ波それぞれでの第２の判定処理を実行する。すなわち、判定機能１７１は、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の画像を用いて類似度を算出して、Ｐ波での第２の判定処理を実行する。より具体的には、判定機能１７１は、Ｐ１の画像とＰ２の画像とで類似度を算出し、Ｐ２の画像とＰ３の画像とで類似度を算出する。Ｐ波での処理と同様に、判定機能１７１は、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の画像を用いて類似度を算出して、Ｒ波での第２の判定処理を実行する。また、判定機能１７１は、Ｐ波での処理と同様に、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の画像を用いて類似度を算出して、Ｔ波での第２の判定処理を実行する。さらに、判定機能１７１は、Ｐ波での処理と同様に、Ｕ１、Ｕ２及びＵ３の画像を用いて類似度を算出して、Ｕ波での第２の判定処理を実行する。そして、判定機能１７１は、Ｐ波、Ｒ波、Ｔ波及びＵ波それぞれでの第２の判定処理の結果が第２の安定状態であると判定するまで処理を繰り返す。

或いは、判定機能１７１は、異なる時相ごとに算出された類似度に基づいて、最終的な類似度を算出するようにしてもよい。ここでは、判定機能１７１が、Ｒ波の画像から算出した類似度と収縮末期の画像から算出した類似度とに基づいて最終的な類似度を算出する場合について説明する。かかる場合、判定機能１７１は、例えば、「（Ｒ波の画像で算出した類似度＋収縮末期の画像で算出した類似度）／２」により類似度を算出する。なお、Ｒ波の画像で算出した類似度と、収縮末期の画像で算出した類似度とについて同じ重要度で最終的な類似度を算出するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定機能１７１は、Ｒ波の画像で算出した類似度と、収縮末期の画像で算出した類似度とに対して任意に重み付けをして最終的な類似度を算出してもよい。

なお、第２の判定処理において、たとえ類似度が高くても描出される画像の鮮明度が低いと計測には利用できない。このようなことから、判定機能１７１は、画像から抽出した所定の構造物の輪郭を示す画素数が所定の閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。そして、判定機能１７１は、画素数が所定の閾値以上である場合に、画像が鮮明であると判定し、類似度を算出する。言い換えると、判定機能１７１は、画像間で対応する各画素の輝度値の差異と、画像から抽出した所定の構造物の輪郭を示す画素数とに基づいて類似度を算出する。

（判定結果の通知の変形例）
また、図４に示す例では、類似度が所定の閾値を超えた場合に、計測が可能であることを示す情報を表示させる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えている場合と類似度が所定の閾値以下の場合とで、情報の表示形態を変更するようにしてもよい。より具体的には、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値以下の場合には、計測が可能ではないことを示す情報を表示させておき、類似度が所定の閾値を超えた場合には、計測が可能であることを示す情報に切り替えて表示させてもよい。或いは、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値以下の場合には、計測が可能ではないことを示す情報を表示させておき、類似度が所定の閾値を超えた場合には、計測が可能ではないことを示す情報をディスプレイ１３上から消去させてもよい。かかる場合、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えた場合でも、計測が可能であることを示す情報を表示させなくてもよい。また、図４に示す例では、文字情報を表示させる場合について説明したが、計測が可能であることを示すアイコンや計測が可能ではないことを示すアイコンを表示させても良い。

また、例えば、判定機能１７１は、第２の判定処理で算出した類似度と、閾値との差を段階的に分けて、「安定度」として表示させてもよい。なお、閾値との差に対する安定度は、操作者によって任意に設定可能である。また、判定機能１７１は、心電波形への色付けといった動的な表示に置き換えるといったことも可能である。より具体的には、判定機能１７１は、通常時に心電波形を例えば緑色で表示させ、第２の安定状態と判定した場合に、心電波形を例えば赤色で表示させる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、判定機能１７１が画像間で対応する各画素の輝度値の差異に基づいて類似度を算出する場合について説明した。第２の実施形態では、判定機能１７１が、時相が略同一である各画像から所定の構造物の輪郭を抽出し、当該画像間での輪郭を示す画素の移動量に基づいて類似度を算出する場合について説明する。なお、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成は、図１に示した構成例と同様であるので、ここでは説明を省略する。

第２の実施形態に係る判定機能１７１は、第１の実施形態と同様に、第１の判定処理と、第２の判定処理とを実行する。すなわち、第２の実施形態に係る判定機能１７１は、第１の判定処理として、生体信号における所定の時相間の間隔及び生体信号における所定の時相間の形状のうち少なくともいずれか一つを用いて被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定する。

そして、第２の実施形態に係る判定機能１７１は、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態である場合に、第２の判定処理として、画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。図９を用いて、第２の実施形態に係る判定機能１７１による第２の判定処理を説明する。図９は、第２の実施形態を説明するための図である。

図９では、前時相において画像９ａが生成された場合を説明する。判定機能１７１は、画像９ａから所定の構造物の輪郭として、図９に示すＵ字型の輪郭を抽出する。また、判定機能１７１は、今回の時相において画像９ｂが生成された場合、画像９ｂから所定の構造物の輪郭として、図９に示すＵ字型の輪郭を抽出する。また、判定機能１７１は、今回の時相において画像９ｃが生成された場合、画像９ｃから所定の構造物の輪郭として、図９に示すＵ字型の輪郭を抽出する。

そして、判定機能１７１は、画像間での輪郭を示す画素の移動量に基づいて類似度を算出する。判定機能１７１は、輪郭を示す画素の移動量が大きい場合に、類似度を低く算出し、輪郭を示す画素の移動量が小さい場合に、類似度を高く算出する。ここで、図９に示すように、画像９ｂの輪郭は、画像９ａの輪郭と略同一であるが、描出された位置が異なる。また、画像９ｃの輪郭は、画像９ａの輪郭と略同一であり、描出された位置が略一致する。かかる場合、判定機能１７１は、画像９ａと画像９ｂとの類似度よりも、画像９ａと画像９ｃとの類似度を高く算出する。

そして、判定機能１７１は、算出した類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。ここで、判定機能１７１は、算出した類似度が所定の閾値を超えた場合には、類似度が所定の閾値を超えた回数を計上する。そして、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えた回数が所定の回数に達した場合、第２の安定状態であると判定する。なお、所定の回数は１回以上で任意に設定可能である。

上述したように、第２の実施形態では、第１の判定処理として、被検体Ｐの生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定し、第２の判定処理として、画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。これにより第１の実施形態によれば、操作者は、精度の高い計測を簡便に行うことができる。

なお、第２の実施形態における第２の判定処理において、たとえ類似度が高くても描出される画像の鮮明度が低いと計測には利用できない。このようなことから、判定機能１７１は、画像から抽出した所定の構造物の輪郭を示す画素数が所定の閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。そして、判定機能１７１は、画素数が所定の閾値以上である場合に、画像が鮮明であると判定し、類似度を算出する。

（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、超音波画像をリアルタイムで収集しながら駆出率を計測するものとして説明した。この駆出率の計測は、記憶回路１６０に保存した画像に対して行う場合が多い。また、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態は、記憶回路１６０に保存した画像に対しても適用可能である。なお、リアルタイムで収集しながら駆出率を計測する場合、画像メモリ１５０に読み込まれている画像に対して第１の判定処理及び第２の判定処理を実行するのに対し、保存した画像で駆出率を計測する場合、記憶回路１６０から読み込まれた画像に対して第１の判定処理及び第２の判定処理を実行することになる。

ところで、記憶回路１６０から読み込む画像が動画である場合、この動画には第２の安定状態である画像（計測に使用する画像）と、単に計測する場所を探すために操作しているだけの無駄な画像（計測に使用しない画像）とが含まれる。このため、操作者は、動画の再生時に無駄な画像も見ることになる。

そこで、第３の実施形態に係る判定機能１７１は、複数の画像のうち、類似度が所定の閾値を超えた画像にタグを付与し、当該タグを付与した画像を記憶回路１６０に格納する。図１０は、第３の実施形態を説明するための図である。

図１０に示すように、両矢印１０ａで示す範囲の画像を動画とし、両矢印１０ｂで示す範囲の画像を第２の安定状態である画像とする場合、計測に用いる画像は、両矢印１０ｂで示す範囲の画像である。そこで、第３の実施形態に係る判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えた画像にタグを付与し、記憶回路１６０に格納する。そして、処理回路１７０は、記憶回路１６０に記憶された複数の画像の表示要求を受付けて、複数の画像のうち、タグの付与された画像をディスプレイ１３に表示させる。図１０に示す例では、処理回路１７０は、両矢印１０ｂで示す範囲のタグの付与された画像をディスプレイ１３に表示させる。

このように、計測に用いる画像を特定可能なタグを付与して記憶させることで、動画を再生する際に必要な画像のみを再生させることが可能になる。また、判定機能１７１は、第２の安定状態の開始時の画像と終了時の画像とにインデックスをタグとして付与してもよい。かかる場合、処理回路１７０は、インデックスを呼び出すことにより、動画を再生させる場合に、必要な画像だけを呼び出すことが可能となる。

（第３の実施形態の変形例１）
また、判定機能１７１は、第２の安定状態に達したことをトリガとして、自動で画像を保存してもよい。例えば、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えている状態において被検体Ｐを走査して得られた画像を記憶回路１６０に格納するようにしてもよい。図１１は、第３の実施形態の変形例１を説明するための図である。

図１１では、両矢印１１ａで示す範囲の画像を第２の安定状態に達した画像とする。判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えている状態から類似度が所定の閾値以下の状態に遷移した場合、類似度が所定の閾値を超えている状態において被検体Ｐを走査して得られた画像を画像メモリ１５０から特定する。すなわち、判定機能１７１は、図１１に示す両矢印１１ａの範囲の画像を第２の安定状態に達した画像として画像メモリ１５０から特定する。そして、判定機能１７１は、この特定した画像を記憶回路１６０に格納する。

このように、第３の実施形態の変形例１では、画像を撮り続けているとき、画像に描出されている内容が変わったらデータを記憶回路１６０に保存する。これにより、第２の安定状態で表示されていた画像が変わるときに、それまで第２の安定状態だった時の画像を保存することで操作者が画像の取り忘れを防ぐことができる。なお、操作者は、自動で保存するようにするか否かを入力装置１２から設定可能にしてもよい。

（第３の実施形態の変形例２）
これまでの例では第２の安定状態に達した画像を保存する場合の処理について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第２の安定状態から突然不安定な状態に遷移した場合に、画像を保存するようにしてもよい。図１２は、第３の実施形態の変形例２を説明するための図である。

図１２では、両矢印１２ａで示す範囲の画像を第２の安定状態に達した画像とし、矢印１２ｂで示す画像を例えば不安定な状態に遷移した時の画像とする。例えば、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えている状態から、被検体Ｐの生体信号が一定ではない状態に遷移した場合、遷移後の被検体Ｐを走査して得られた画像にタグを付与し、当該タグを付与した画像を記憶回路１６０に格納する。これにより、例えば、不整脈等で心電波形がこれまでと異なる動きを示した時に被検体Ｐを走査して得られた画像にタグを付与することで、不整脈等の現象が起きた画像を後から簡単に読み出すことが可能になる。

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

操作者はプローブの位置を固定するが、手の動きによってプローブが動いてしまい、画像の位置が安定せず、時相ごとの画像比較の精度が悪くなる場合がある。そこで、例えば、判定機能１７１は、類似度が所定の閾値を超えている状態において超音波プローブ１１の動きを検出し、検出した動きに基づいて画像を補正して、画像間の類似度を算出するようにしてもよい。

例えば、判定機能１７１は、心閃などの輝度の高い領域を基準位置として検出する。また、判定機能１７１は、画像から所定の構造物の輪郭を抽出する。そして、判定機能１７１は、基準位置と抽出した輪郭の形状とを用いて、超音波プローブ１１が動いているか否かを判定する。すなわち、判定機能１７１は、抽出した輪郭の形状が略一致するが、基準位置からの位置が異なる場合に、超音波プローブ１１が動いていると判定する。そして、判定機能１７１は、検出した動きに基づいて画像を補正する。このように、画像からスキャン面内の動きを検出し、ブレがキャンセルされるように動き補正を行うことで、より精度良く時相ごとの画像を比較することができる。

上述した実施形態では、判定機能１７１は、第１の判定処理と第２の判定処理とを実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定機能１７１は、第１の判定処理を実行することなく、第２の判定処理を実行してもよい。かかる場合、判定機能１７１は、第２の判定処理として、被検体を略同一時相で走査して生成された画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する。

また、上述した実施形態では、医用画像診断装置の一例として、超音波診断装置１について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、医用画像診断装置は、Ｘ線診断装置であってもよい。

上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション（医用画像診断装置）等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、精度の高い計測を簡便に行うことができる。

本発明の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
１４０ 画像生成回路
１７０ 処理回路
１７１ 判定機能

Claims (15)

1. 被検体を走査して得られた信号から画像を生成する画像生成部と、
   前記被検体の生体信号が所定の基準を満たすか否かの判定を実行する第１の判定処理を実行し、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された場合、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された前記生体信号に対応する前記被検体を略同一時相で走査して生成された画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する第２の判定処理を実行する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定されなかった場合前記第２の判定処理を実行しない、医用画像診断装置。
2. 前記判定部は、前記生体信号における所定の時相間の間隔及び前記生体信号における所定の時相間の形状のうち少なくともいずれか一つを用いて前記被検体の生体信号の周期性が安定である状態であるか否かを判定し、前記被検体の生体信号の周期性が安定である状態である場合に、前記画像間の類似度を算出する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
3. 前記判定部は、前記画像間で対応する各画素の輝度値の差異に基づいて前記類似度を算出する、請求項１又は２に記載の医用画像診断装置。
4. 前記判定部は、前記時相が略同一である各画像から所定の構造物の輪郭を抽出し、当該画像間での前記輪郭を示す画素の移動量に基づいて前記類似度を算出する、請求項１又は２に記載の医用画像診断装置。
5. 前記判定部は、前記画像間で対応する各画素の輝度値の差異と、前記画像から抽出した所定の構造物の輪郭を示す画素数とに基づいて前記類似度を算出する、請求項１又は２に記載の医用画像診断装置。
6. 前記判定部は、判定結果に応じて、前記類似度が所定の閾値を超えているか否かを示す情報を生成して操作者に通知する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
7. 前記判定部は、前記類似度が所定の閾値を超えている場合と前記類似度が所定の閾値以下の場合とで、前記情報の表示形態を変更する、請求項６に記載の医用画像診断装置。
8. 前記被検体を所定期間で走査して得られた複数の画像を記憶する記憶部を更に備え、
   前記判定部は、前記複数の画像のうち、前記類似度が所定の閾値を超えた画像にタグを付与し、当該タグを付与した画像を前記記憶部に格納する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
9. 前記記憶部に記憶された複数の画像の表示要求を受付けて、前記複数の画像のうち、前記タグの付与されていない画像を所定の表示部に表示させることなく、前記タグの付与された画像を前記所定の表示部に表示させる表示制御部を更に備える、請求項８に記載の医用画像診断装置。
10. 前記判定部は、前記類似度が所定の閾値を超えている状態において前記被検体を走査して得られた画像を記憶部に格納する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
11. 前記判定部は、前記類似度が所定の閾値を超えている状態から前記類似度が所定の閾値以下の状態に遷移した場合、前記類似度が所定の閾値を超えている状態において前記被検体を走査して得られた画像をメモリから特定し、当該画像を前記記憶部に格納する、請求項１０に記載の医用画像診断装置。
12. 前記判定部は、前記類似度が所定の閾値を超えている状態から、前記被検体の生体信号が一定ではない状態に遷移した場合、遷移後の前記被検体を走査して得られた画像にタグを付与し、当該タグを付与した画像を所定の記憶部に格納する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
13. 前記被検体を走査する走査部を更に備え、
    前記判定部は、前記類似度が所定の閾値を超えている状態において前記走査部の動きを検出し、検出した動きに基づいて前記画像を補正して、前記画像間の類似度を算出する、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
14. 被検体を走査して得られた画像を取得する取得部と、
    前記被検体の生体信号が所定の基準を満たすか否かの判定を実行する第１の判定処理を実行し、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された場合、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された前記生体信号に対応する前記被検体を略同一時相で走査して生成された画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する第２の判定処理を実行する判定部と、
    を備え、
    前記判定部は、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定されなかった場合前記第２の判定処理を実行しない、医用画像処理装置。
15. 被検体を走査して得られた画像を取得し、
    前記被検体の生体信号が所定の基準を満たすか否かの判定を実行する第１の判定処理を実行し、
    前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された場合、前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定された前記生体信号に対応する前記被検体を略同一時相で走査して生成された画像間の類似度を算出し、当該類似度が所定の閾値を超えているか否かを判定する第２の判定処理を実行する
    処理をコンピュータに実行させ、
    前記第１の判定処理において前記所定の基準を満たしていると判定されなかった場合前記第２の判定処理を前記コンピュータに実行させない、医用画像処理プログラム。