JP6637611B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、現在撮像されている検査部位を判別する超音波診断装置に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、アレイトランスデューサを内蔵した超音波プローブから被検体内に超音波ビームを操作し、被検体内からの超音波エコーを超音波プローブで受信して受信信号を出力し、この受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

このような超音波画像を用いて被検体の複数の検査部位を診断する場合には、それぞれの検査部位に対して診断に適した超音波画像を得るために、検査部位に応じてそれぞれ異なる適切な画像化条件を設定する必要がある。そこで、例えば、特許文献１には、生成された超音波画像からパターンマッチング処理により検査部位を自動的に判別し、判別結果に基づいて検査部位に適切な画像化条件を設定する超音波診断装置が開示されている。

特開平４−２２４７３８号公報

しかしながら、検査部位の形状の差異、および、検査部位毎の超音波の通りやすさの差異によるダイナミックレンジあるいは輝度の差異等の様々な要因により超音波画像は変化するため、超音波画像による検査部位の判別だけでは、検査部位が誤って判別されるおそれがある。この場合、誤った判別結果に基づいて不適切な画像化条件が設定され、画質が低下した超音波画像が生成されることで、診断の妨げとなるおそれがある。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、検査部位を正確に判別することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波診断装置は、被検体の複数の検査部位を順次検査する超音波診断装置であって、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ超音波プローブから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像化部と、画像化部により生成された超音波画像を用いて画像解析する画像解析部と、超音波プローブに取り付けられ且つ超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力する動き検出センサと、動き検出センサにより出力された検出信号を用いて、複数の検査部位のうち検査が終了した第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと超音波プローブが移動する際の超音波プローブの移動方向および移動距離を算出する移動量算出部と、画像解析部による画像解析の結果および移動量算出部により算出された移動方向および移動距離に基づいて第２の検査部位を判別する部位判別部とを備えるものである。

部位判別部は、画像解析部による画像解析の結果および移動量算出部により算出された移動方向および移動距離を統合して第２の検査部位を判別するように構成することができる。
あるいは、部位判別部は、さらに、移動量算出部により算出された移動方向および移動距離に基づいて、画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込み、画像解析部は、部位判別部により絞り込まれた検査部位について画像解析し、部位判別部は、画像解析部による画像解析の結果を用いて第２の検査部位を判別するように構成することができる。
あるいは、部位判別部は、さらに、移動量算出部により算出された移動方向および移動距離に基づいて、複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定し、画像解析部は、部位判別部により決定された解析順序に従って複数の検査部位について順々に画像解析し、部位判別部は、画像解析部による画像解析の結果を用いて第２の検査部位を判別するように構成することができる。

複数の検査部位の間を超音波プローブが移動する際の超音波プローブの移動方向および移動距離に関する複数の移動量基準値が予め保存された移動量基準値メモリをさらに備え、部位判別部は、移動量基準値メモリから複数の移動量基準値を読み出し、読み出した複数の移動量基準値のそれぞれと、移動量算出部により算出された移動方向および移動距離とを比較し、比較した結果および画像解析部による画像解析の結果に基づいて第２の検査部位を判別するように構成しても良い。
また、部位判別部は、移動量算出部により算出され且つ第２の検査部位が判別されたときに用いられていた移動方向および移動距離と、第２の検査部位が判別されたときに用いられていた移動量基準値との差に応じて複数の移動量基準値を修正し、修正した複数の移動量基準値を第２の検査部位の後に検査対象となる検査部位の判別に用いることが好ましい。

被検体毎の複数の検査部位の間を超音波プローブが移動する際の移動方向および移動距離に関する複数の被検体別基準値が予め保存された被検体別基準値メモリをさらに備え、部位判別部は、被検体別基準値メモリから被検体に対応する被検体別基準値を読み出し、読み出した被検体別基準値と、移動量算出部により算出された移動方向および移動距離とを比較し、比較した結果および画像解析部による画像解析の結果に基づいて第２の検査部位を判別するように構成しても良い。

移動量算出部は、動作検出センサにより出力された検出信号を用いて超音波プローブの加速度を検出し、検出した加速度が予め定められたしきい値以上となったときから、加速度がしきい値未満となったときまでの超音波プローブの移動方向および移動距離を算出しても良い。
あるいは、超音波プローブが空中放射状態と被検体への接触状態のいずれにあるかを判定するプローブ状態判定部をさらに備え、移動量算出部は、プローブ状態判定部により、超音波プローブが被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定されたときから、超音波プローブが空中放射状態から被検体への接触状態に遷移したと判定されたときまでの超音波プローブの移動方向および移動距離を算出しても良い。

部位判別部により判別された第２の検査部位に対応する画像化条件を設定する画像化条件設定部をさらに備え、画像化部は、画像化条件設定部により設定された画像化条件に従って超音波画像を生成するように構成しても良い。
動き検出センサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサあるいはＧＰＳセンサにより構成されることが好ましい。

この発明に係る超音波診断装置の制御方法は、被検体の複数の検査部位を順次検査する超音波診断装置の制御方法であって、超音波プローブから被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ超音波プローブから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成し、
生成された超音波画像を用いて画像解析し、超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力し、出力された検出信号を用いて、複数の検査部位のうち検査が終了した第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと超音波プローブが移動する際の超音波プローブの移動方向および移動距離を算出し、画像解析の結果および算出された移動方向および移動距離に基づいて第２の検査部位を判別するものである。

この発明によれば、被検体の複数の検査部位を順次検査する超音波診断装置であって、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ超音波プローブから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像化部と、画像化部により生成された超音波画像を用いて画像解析する画像解析部と、超音波プローブに取り付けられ且つ超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力する動き検出センサと、動き検出センサにより出力された検出信号を用いて、複数の検査部位のうち検査が終了した第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと超音波プローブが移動する際の超音波プローブの移動方向および移動距離を算出する移動量算出部と、画像解析部による画像解析の結果および移動量算出部により算出された移動方向および移動距離に基づいて第２の検査部位を判別する部位判別部とを備えるので、検査部位を正確に判別することができる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断の構成を示す図である。 受信部の構成を示す図である。 画像処理部の構成を示す図である。 超音波プローブの移動方向および移動距離の一例を示す図である。 実施の形態１の動作を示すフローチャートである。 画像生成処理および動き検出処理の動作を示すフローチャートである。 左肺の超音波画像の一例である。 左腹部の超音波画像の一例である。 実施の形態５に係る超音波診断の構成を示す図である。 実施の形態６に係る超音波診断の構成を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ１Ａを内蔵する超音波プローブ１を備え、この超音波プローブ１に送受信部２を介して画像生成部３が接続され、さらに、画像生成部３に表示制御部４を介して表示部５に接続されている。

送受信部２は、アレイトランスデューサ１Ａに接続された受信部６と送信部７と、これら受信部６および送信部７に接続された送受信制御部８を有している。画像生成部３は、画像処理部９と、画像処理部９に接続されたＤＳＣ（Digital Scan Converter）１０を有しており、表示制御部４は、ＤＳＣ１０に接続されている。また、ＤＳＣ１０には、画像解析部１１が接続され、画像解析部１１に部位判別部１２が接続されている。
送受信部２の送受信制御部８、および、画像生成部３の画像処理部９およびＤＳＣ１０に、画像化条件設定部１３が接続されている。

超音波プローブ１には、動き検出センサ１４が取り付けられ、動き検出センサ１４に移動量算出部１５が接続されている。そして、部位判別部１２は、移動量算出部１５にも接続されている。
表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３および移動量算出部１５に装置制御部１６が接続されている。さらに、装置制御部１６に、操作部１７、格納部１８および移動量基準値メモリ１９がそれぞれ接続されている。

超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａは、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信部７から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、および、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。

そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮することにより電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送受信部２は、設定された超音波ビーム走査条件に従って超音波ビームの送受信を行い、画像生成部３は、設定された超音波画像生成条件に従って超音波画像信号を生成するもので、これら送受信部２および画像生成部３により画像化部が構成されている。
送受信部２の受信部６は、図２に示されるように、増幅部２０とＡ／Ｄ（Analogue / Digital）変換部２１が順次直列に接続された構成を有している。受信部６は、アレイトランスデューサ１Ａの各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅部２０で増幅し、Ａ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換してデジタルの受信データを生成する。
送受信制御部８は、装置制御部１６から伝送される各種の制御信号に基づき、繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）間隔で被検体への超音波パルスの送信と被検体からの超音波エコーの受信が繰返し行われるように、受信部６および送信部７を制御する。

画像生成部３の画像処理部９は、図３に示されるように、ビームフォーマ２２と信号処理部２３が順次直列に接続された構成を有している。ビームフォーマ２２は、画像化条件設定部１３からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、送受信部２の受信部６から出力された受信データにそれぞれ遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、整相加算された超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。

信号処理部２３は、ビームフォーマ２２で生成された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をした後、包絡線検波処理を施し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより、被検体内の組織の断層画像情報である超音波画像信号を生成する。
なお、超音波画像として、例えば、Ｂモード（Brightness mode）画像、Ｍモード(Motion mode)画像、あるいは、カラードプラ画像等が挙げられる。また、音速の分布を示す音速マップ、あるいは、被検体内の組織の柔らかさ等を表す弾性の分布を示す弾性マップも超音波画像として挙げられる。

画像生成部３のＤＳＣ１０は、画像処理部９の信号処理部２３で生成された超音波画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
表示部５は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部４の制御の下で超音波画像を表示する。

画像解析部１１は、ＤＳＣ１０からの超音波画像を用いて画像解析し、画像解析の結果を部位判別部１２に出力する。例えば、超音波画像の輝度あるいはエッジ等の超音波画像の特徴が検出される。また、Ｂモード画像信号あるいはＭモード画像信号を用いる場合は、機械学習、テンプレートマッチングおよびテクスチャ解析等の既知のパターン認識の手法に基づいて画像解析することもできる。さらに、カラードプラ画像信号、音速マップあるいは弾性マップを用いる場合は、色情報解析等の既知の手法に基づいて画像解析することもできる。

動き検出センサ１４は、超音波プローブ１に取り付けられており、超音波プローブ１が操作者により操作される際の超音波プローブ１の動きを検出し、超音波プローブ１の動きを検出信号として移動量算出部１５に出力する。この動き検出センサ１４は、超音波プローブ１の動きまたは位置を検出できるものであれば特に種類を限定されるものではなく、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、ＧＰＳセンサあるいはその他の動きを検出することができるセンサにより構成することができる。また、より正確に超音波プローブ１の動きを検出するために、これらのセンサのうち複数のセンサを組み合わせて用いても良い。

被検体の検査部位としては、例えば、複数の検査部位を順次検査するｅＦＡＳＴ（extended Focused Assessment with Sonography for Trauma）検査を想定すると、左肺、右肺、心臓、左腹部、右腹部および膀胱等を挙げることができる。なお、これら複数の検査部位以外の部位を検査部位に加えることもできる。ここで、被検体の複数の検査部位のうち、検査が終了した検査部位を第１の検査部位と定義する。さらに、第１の検査部位の次に検査対象となる検査部位を第２の検査部位と定義する。超音波プローブ１は、操作者の操作により、検査が終了した第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと移動することとなる。そして、第２の検査部位が撮像され、超音波画像が生成される。

移動量算出部１５は、動き検出センサ１４からの検出信号を用いて、第１の検査部位から第２の検査部位へと超音波プローブ１が移動する際の超音波プローブ１の移動方向および移動距離を算出して部位判別部１２に出力する。例えば、図４に示されるように、被検体の第１の検査部位が膀胱であり、次の検査対象である第２の検査部位が左肺である場合を想定する。ここで、便宜上、膀胱から頭部に向かう方向をＸ方向と定義する。移動量算出部１５は、超音波プローブ１が膀胱から左肺に移動する際の移動距離Ｄを算出すると共に、Ｘ方向を基準として時計回りの方向の角度Ａを算出する。このようにして、超音波プローブ１が膀胱から左肺に移動する際の移動方向および移動距離が算出される。
なお、第１の検査部位の検査と第２の検査部位の検査の間で、被検体と超音波プローブ１の隙間を埋めるためのジェルが付与されたり、あるいは、超音波プローブ１が一旦置かれたりすることが想定されるため、移動距離Ｄは直線距離として算出されることが好ましい。

移動量基準値メモリ１９は、複数の検査部位の間を超音波プローブ１が移動する際の超音波プローブ１の移動方向および移動距離に関する複数の移動量基準値を予め保存している。例えば、表１に示されるように、平均的な体格を有する被検体について、左肺、右肺、心臓、左腹部、右腹部および膀胱という複数の検査部位の間を超音波プローブ１が行き来する際の超音波プローブ１の移動方向および移動距離に関する複数の移動量基準値を保存している。

部位判別部１２は、画像解析部１１による画像解析の結果と、移動量算出部１５により算出された超音波プローブ１の移動方向および移動距離に基づいて、現在撮像されている第２の検査部位を判別し、装置制御部１６に部位判別の結果を出力する。
具体的には、部位判別部１２は、移動量基準値メモリ１９から複数の移動量基準値を読み出し、読み出した複数の移動量基準値のそれぞれと、移動量算出部１５により算出された超音波プローブ１の移動方向および移動距離を比較する。そして、部位判別部１２は、この比較結果と、画像解析部１１による画像解析の結果を組み合わせ、第２の検査部位を判別する。このような部位判別を実施するには、例えば、ＳＶＭ（Support Vector Machine）、決定木あるいはその他の公知の判別アルゴリズムを用いることができる。
このように、部位判別部１２は、画像解析の結果と超音波プローブ１の移動方向および移動距離を統合して部位判別を実施することができる。

装置制御部１６は、部位判別部１２から出力された部位判別の結果を画像化条件設定部１３に出力する。
また、装置制御部１６は、操作者により操作部１７を介して入力された指令に基づいて、表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３および移動量算出部１５を制御する。

画像化条件設定部１３は、装置制御部１６により入力された部位判別の結果に基づいて、送受信部２および画像生成部３により構成される画像化部に対し、判別された第２の検査部位に適した画像化条件を設定する。この画像化条件は、送受信部２に対する超音波ビーム走査条件と画像生成部３に対する超音波画像生成条件により構成されている。
なお、画像化条件のうち、送受信部２に対する超音波ビーム走査条件としては、超音波ビームの送信周波数、焦点位置、表示深さ等が挙げられ、画像生成部３に対する超音波画像生成条件としては、音速、検波条件、ゲイン、ダイナミックレンジ、階調カーブ、スペックル抑制強度、エッジ強調度等を挙げることができる。

操作部１７は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１８は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）、ＭＴ（Magnetic Tape）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＳＤカード（Secure Digital Card）、ＣＦカード（Compact Flash Card）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus Memory）またはサーバー等の記録メディアを用いて構成することができる。

なお、送受信部２の送受信制御部８、画像生成部３、表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３、移動量算出部１５および装置制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。また、これら送受信部２の送受信制御部８、画像生成部３、表示制御部４、画像解析部１１、部位判別部１２、画像化条件設定部１３、移動量算出部１５および装置制御部１６を部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵに統合させて構成することもできる。

ここで、第１の検査部位を判別する方法について説明する。
第１の検査部位は、部位判別部１２により、画像解析の結果が用いられて判別される。すなわち、画像解析部１１により、ＤＳＣ１０からの超音波画像信号が画像解析され、画像解析の結果が部位判別部１２に出力される。そして、部位判別部１２により、画像解析により検出された輝度あるいはエッジ等の超音波画像の特徴が用いられ、第１の検査部位が判別される。
あるいは、第１の検査部位は、操作者が操作部１７を介して第１の検査部位がどの検査部位であるかという情報を入力することで、判別されても良い。

次に、図５のフローチャートを参照して実施の形態１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１で、画像生成処理と動き検出処理が実施される。具体的には、図６のフローチャートに従って、超音波画像が生成され、さらに、超音波プローブ１の動きが検出される。ステップＳ２１で、送受信部２により超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａの複数の超音波トランスデューサを用いた超音波ビームの送受信および走査が行われ、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信部６に出力され、受信部６で増幅およびＡ／Ｄ変換されて受信データが生成される。

次に、ステップＳ２２で、受信データは画像生成部３に入力され、画像処理部９で受信フォーカス処理が行われた後にＤＳＣ１０で信号変換されて超音波画像信号が生成される。この超音波画像信号は、画像生成部３から表示制御部４に出力され、超音波画像が表示部５に表示される。このとき、例えば、第１の検査部位が検査中であるとすると、表示部５には、第１の検査部位の超音波画像が表示される。また、この超音波画像信号は、画像解析部１１にも出力される。

さらに、ステップＳ２３で、超音波プローブ１に取り付けられた動き検出センサ１４により、操作者により超音波プローブ１が操作される際の超音波プローブ１の動きが検出され、検出信号として移動量算出部１５に出力される。例えば、動き検出センサ１４として加速度センサが取り付けられていた場合、加速度が検出信号として移動量算出部１５に出力される。

そして、図５のフローチャートのステップＳ２において、検出された加速度が予め定められたしきい値Ｔｈ以上であるか否かが移動量算出部１５により判断され、判断の結果が装置制御部１６に出力される。検出された加速度がしきい値Ｔｈ未満であると判断された場合は、第１の検査部位の検査が終了していないとみなされ、ステップＳ１およびＳ２が繰り返されて第１の検査部位の検査が継続される。
ステップＳ２において、検出された加速度がしきい値Ｔｈ以上であると判断された場合は、第１の検査部位の検査が終了して超音波プローブ１が第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと移動を開始したとみなされ、ステップＳ３に進む。

続くステップＳ３で、移動量算出部１５により、超音波プローブ１の移動量の算出が開始される。そして、ステップＳ４で、図６のフローチャートに従って、超音波画像が生成され、さらに、超音波プローブ１の動き、すなわち加速度が検出され、この加速度が超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出に用いられる。

図５のフローチャートのステップＳ５において、検出された加速度がステップＳ２で用いられたしきい値Ｔｈ未満であるか否かが移動量算出部１５により判断され、判断の結果が装置制御部１６に出力される。検出された加速度がしきい値Ｔｈ以上であると判断された場合、超音波プローブ１は移動中であるとみなされ、超音波プローブ１が体表Ｓに接触するまでステップＳ４およびＳ５が繰り返され、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出が継続される。
ステップＳ５において、検出された加速度がしきい値Ｔｈ未満であると判断された場合、超音波プローブ１が移動を完了して体表Ｓに接触し、第２の検査部位が撮像されているとみなされ、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６で、移動量算出部１５により超音波プローブ１の移動量の算出が終了され、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果が部位判別部１２に出力される。

続くステップＳ７で、画像解析部１１により超音波画像が用いられ画像解析される。画像解析部１１は、画像生成部３から出力された超音波画像の輝度あるいはエッジ等の超音波画像の特徴を検出し、画像解析の結果を部位判別部１２に出力する。
ステップＳ８で、部位判別部１２により、現在撮像されている第２の検査部位が判別される。部位判別部１２は、移動量基準値メモリ１９から複数の移動量基準値を読み出し、読み出した移動量基準値のそれぞれと、移動量算出部１５による算出結果を比較する。そして、部位判別部１２は、これらの比較結果と、画像解析部１１により出力された画像解析の結果を統合し、複数の検査部位から第２の検査部位を判別し、部位判別の結果を装置制御部１６に出力する。

さらに、ステップＳ９で、装置制御部１６を介して部位判別部１２による部位判別の結果が画像化条件設定部１３に出力される。そして、画像化条件設定部１３は、部位判別の結果に応じた画像化条件を設定し、この画像化条件に基づいて送受信部２および画像生成部３を制御する。
続くステップＳ１０で、図６のフローチャートに従って、画像化条件設定部１３により設定された画像化条件に基づき超音波画像が生成され、さらに、超音波プローブ１の動き、すなわち加速度が検出される。

ステップＳ１１において、検出された加速度がステップＳ２で用いられたしきい値Ｔｈ以上であるか否かが移動量算出部１５により判断される。検出された加速度がしきい値Ｔｈ未満であると判断された場合、第２の検査部位の診断中であるとみなされてステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０およびＳ１１が繰り返されることで診断が継続される。

一方、ステップＳ１１において、検出された加速度がしきい値Ｔｈ以上であると判断された場合、第２の検査部位である左肺の検査が終了して超音波プローブ１が第２の検査部位の次に検査対象となる検査部位に移動しているとみなされ、ステップＳ３に戻る。その後、ステップＳ３〜Ｓ９を経て、第２の検査部位の次に検査対象となる検査部位が判別され、判別された検査部位に応じた画像化条件が設定され、ステップＳ１０およびＳ１１が繰り返されることで診断を継続することができる。

次に、左肺、右肺、心臓、左腹部、右腹部および膀胱が検査部位であり、第１の検査部位が膀胱であると判別された場合における部位判別部１２による部位判別の例について説明する。
移動量算出部１５により、移動距離Ｄが３５ｃｍ、さらに角度Ａが１５°であるという超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果が得られたとする。超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果と、表１に記載のそれぞれ移動量基準値を比較すると、この算出結果は、膀胱−左肺間および膀胱−心臓間の移動量基準値と近しい値を有している。これに対し、この算出結果は、膀胱−右肺間、膀胱−左腹部間および膀胱−右腹部間の移動量基準値と大きく異なる値を有している。これにより、左肺および心臓のいずれか一方が第２の検査部位であると判断する。しかし、これらの比較結果だけでは、左肺と心臓のいずれが第２の検査部位であるかを判断することができない。

一方、画像解析部１１の画像解析により得られた輝度およびエッジ等の超音波画像の特徴では、左肺と左腹部について似通った構造が描出されるため、左肺と左腹部のいずれか一方が第２の検査部位であると判断する。例えば、図７に示される左肺の超音波画像の一例は、図８に示される左腹部の超音波画像の一例と似通っている。しかし、画像解析の結果だけでは、左肺と左腹部のいずれが第２の検査部位であるかを判断することができない。

そこで、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果と、画像解析の結果を統合することで、第２の撮像部位が左肺であると判別することができる。
このように、画像解析の結果、あるいは、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果だけでは部位判別することが困難な場合であっても、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果と、画像解析の結果を統合することで、正確に第２の検査部位を判別することができる。

実施の形態２
実施の形態１では、画像解析の結果と超音波プローブ１の移動方向および移動距離を統合して第２の検査部位を判別していたが、実施の形態２では、超音波プローブ１の移動方向および移動距離に基づいて画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込む。
図５のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ６を経て、超音波画像が生成されると共に移動量算出部１５により、第１の検査部位から次の検査の対象となる第２の検査部位へと超音波プローブ１が移動する際の超音波プローブ１の移動方向および移動距離が算出される。

そして、ステップＳ７で、画像解析部１１により超音波画像が用いられて画像解析される際に、部位判別部１２により、画像解析の対象となる複数の検査部位が絞り込まれる。部位判別部１２は、表１に示された複数の移動量基準値を移動量基準値メモリ１９から読み出し、これら複数の移動量基準値に対し、乖離許容度を設定する。そして、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果が乖離許容度の範囲内であれば、対応する検査部位を画像解析の対象とし、乖離許容度の範囲外であれば、対応する検査部位を画像解析の対象から外す。このように、画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込み、絞り込みの結果を画像解析部１１に出力する。

そして、画像解析部１１は、部位判別部１２により絞り込まれた複数の検査部位について画像解析し、画像解析の結果を部位判別部１２に出力する。そして、ステップＳ８で、部位判別部１２により画像解析の結果が用いられ、第２の検査部位が判別される。
このように、超音波プローブ１の移動方向および移動距離に基づいて画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込むことで、一般的に処理負荷が高いとされる画像解析処理の回数を減らし、画像解析処理による処理負荷を効果的に軽減することができる。

次に、左肺、右肺、心臓、左腹部、右腹部および膀胱が検査部位であり、第１の検査部位が膀胱であると判別された場合の部位判別部１２による検査部位の絞り込みの例について説明する。
移動量算出部１５により、移動距離Ｄが３５ｃｍ、さらに角度Ａが１５°であるという超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果が得られたとする。表１に示された複数の移動量基準値に対し、移動距離Ｄについて乖離許容度を±１０ｃｍと設定すると共に、角度Ａについて乖離許容度を±２０°と設定する。なお、この乖離許容度を設定する際には、検査部位毎に異なる値を設定しても良い。

例えば、膀胱−左肺間の移動距離Ｄの乖離許容度は３０ｃｍ〜５０ｃｍとなり、角度Ａの乖離許容度は−１０°〜３０°となり、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果は、乖離許容度の範囲に入っている。同様に、この算出結果は、膀胱−心臓間の乖離許容度の範囲に入っている。これに対し、この算出結果は、膀胱−右肺間、膀胱−左腹部間および膀胱−右腹部間の乖離許容度の範囲から外れている。これらの比較結果に基づいて、画像解析の対象を左肺および心臓に絞り込む。

なお、被検体の体格毎、例えば、大人であるか子供であるかによって、検査部位間の方向のバラツキは小さく、検査部位間の距離のバラツキは大きいと考えられる。これにより、超音波プローブ１の移動方向のバラツキは小さくなり、超音波プローブ１の移動距離のバラツキは大きくなると考えられる。このため、超音波プローブ１の移動方向のみに基づいて、画像解析の対象となる複数の検査部位を絞り込むこともできる。

また、部位判別部１２は、絞り込んだ複数の検査部位についての画像解析の結果と、移動量算出部１５により算出された超音波プローブ１の移動方向および移動距離を統合して、第２の検査部位を判別しても良い。検査部位を絞り込むことにより、画像解析処理による処理負荷を軽減しつつ、迅速に且つ正確に第２の検査部位を判別することができる。
また、検査部位を絞り込む際には、誤って検査部位が見落とされることを防止するため、乖離許容度がある程度大きい値に設定され、検査部位を十分に絞り込めないことがある。しかし、検査部位を十分に絞り込めなくても、画像解析の結果と超音波プローブ１の移動方向および移動距離を統合することで、正確に第２の検査部位を判別することができる。

実施の形態３
実施の形態１および２では、複数の検査部位について画像解析する解析順序は定められていなかったが、実施の形態３では、超音波プローブ１の移動方向および移動距離に基づいて、この解析順序を決定する。
図５のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ６を経て、超音波画像が生成されると共に、移動量算出部１５により、第１の検査部位から次の検査の対象となる第２の検査部位へと超音波プローブ１が移動する際の超音波プローブ１の移動方向および移動距離が算出される。

続くステップＳ７で、画像解析部１１により超音波画像が用いられて画像解析される際に、部位判別部１２により、複数の検査部位について画像解析する解析順序が決定される。部位判別部１２は、表１に示した複数の移動量基準値を移動量基準値メモリ１９から読み出し、読み出した移動量基準値のそれぞれと、移動量算出部１５により算出された超音波プローブ１の移動方向および移動距離を比較する。部位判別部１２は、超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果が、それぞれの移動量基準値と近い程、対応する検査部位について画像解析の優先順位を上げ、それぞれの移動量基準値と離れている程、対応する検査部位について画像解析の優先順位を下げる。このようにして、複数の検査部位について解析順序を決定する。

そして、画像解析部１１は、部位判別部１２により決定された解析順序に従って、複数の検査部位について順々に画像解析し、画像解析の結果を部位判別部１２に出力する。そして、ステップＳ８で、部位判別部１２により画像解析の結果が用いられ、第２の検査部位が判別される。このとき、超音波プローブ１の移動方向および移動距離に基づいて、第２の検査部位である可能性が高いと予め判断された検査部位について優先的に画像解析される。このため、第２の検査部位が、優先的に画像解析の対象となった検査部位であると判別される可能性が高い。

次に、左肺、右肺、心臓、左腹部、右腹部および膀胱が検査部位であり、第１の検査部位が膀胱であると判別された場合の部位判別部１２による解析順序の決定の例について説明する。
移動量算出部１５により、移動距離Ｄが３５ｃｍ、さらに角度Ａが１５°であるという超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果が得られたとする。超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果と、表１に示された複数の移動量基準値のそれぞれを比較すると、この算出結果は、膀胱−左肺間、膀胱−心臓間、膀胱−右肺間、膀胱−左腹部間および膀胱−右腹部間の移動量基準値の順に、近しい値を有している。これらの比較結果により、左肺、心臓、右肺、左腹部および右腹部の順に画像解析の対象とする解析順序を決定する。
このように複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定することで、短時間で第２の検査部位を判別することができるため、実施の形態３に係る超音波診断装置の応答性能を向上することができる。

実施の形態４
実施の形態１〜３では、被検体の体型に関わらず、平均的な体型を有する被検体に係る移動量基準値を部位判別に用いていたが、被検体毎の体型の差異により検査部位の間の距離にバラツキが生じると考えられる。そこで、実施の形態４では、被検体の体型に応じて移動量基準値を修正し、修正した移動量基準値を部位判別に用いる。
部位判別部１２は、第２の検査部位が判別されたときに用いていた、移動量算出部１５による超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果と、移動量基準値との差に応じて、複数の移動量基準値を修正する。そして、修正した複数の移動量基準値を、第２の検査部位の後に検査対象となる検査部位の判別に用いる。

例えば、第１の検査部位が膀胱であると判別され、第２の検査部位が心臓であると判別されたとする。さらに、第２の検査部位が判別されたときに、移動距離Ｄが２０ｃｍであるという超音波プローブ１の移動距離の算出結果と、表１に記載の膀胱−心臓間の移動量基準値３０ｃｍが用いられていたとする。膀胱−心臓間の超音波プローブ１の移動距離の算出結果に対する移動量基準値の割合は、他の複数の検査部位の間の超音波プローブ１の移動距離の算出結果に対する移動量基準値の割合と同等の値を有すると考えられる。そこで、膀胱−心臓間の超音波プローブ１の移動距離の算出結果に対する移動量基準値の割合、すなわち、２／３をそれぞれの移動量基準値に乗じて修正する。
このように、被検体の体型に応じて移動量基準値を修正し、第２の検査部位の後に検査の対象となる検査部位の判別に用いることで、判別精度を向上させることができる。

実施の形態５
実施の形態１〜４では、被検体に関わらず一律に移動量基準値を部位判別に用いていたが、実施の形態５では、被検体毎の超音波プローブ１の移動方向および移動距離に関する被検体別基準値を部位判別に用いる。
図９は、実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示している。実施の形態５に係る超音波診断装置は、図１に示した実施の形態１に係る超音波診断装置の構成において、さらに被検体別基準値メモリ３１を備え、被検体別基準値メモリ３１は、装置制御部１６に接続されている。

被検体別基準値メモリ３１は、被検体毎の複数の検査部位の間を超音波プローブ１が移動する際の超音波プローブ１の移動方向および移動距離に関する被検体別基準値を予め保存している。例えば、過去の検査における超音波プローブ１の移動方向および距離を被検体毎に保存している。

被検体別基準値を用いるには、例えば、操作者が操作部１７を介して被検体の情報を入力する。入力された情報に基づいて部位判別部１２は、被検体別基準値メモリ３１からその被検体に応じた被検体別基準値を読み出す。そして、読み出した被検体別基準値と、移動量算出部１５により算出された超音波プローブ１の移動方向および移動距離の算出結果を比較する。これにより被検体に応じて第２の検査部位を判別することができるため、部位判別の精度をより高めることが可能となる。
なお、入力された被検体の情報に対応する被検体別基準値が被検体別基準値メモリ３１に保存されていない場合は、身長、体重および性別等が共通する他の被検体の被検体別基準値を用いても良い。あるいは、移動量基準値メモリ１９に保存された移動量基準値を用いても良い。

実施の形態６
実施の形態１〜５では、動き検出センサ１４により検出された加速度を用いて超音波プローブ１の移動量の算出の開始と終了を判断していたが、実施の形態６では、超音波プローブ１が空中放射状態と被検体への接触状態のいずれにあるかの判定結果に基づいて、超音波プローブ１の移動量の算出の開始と終了を判断する。
図１０は、実施の形態６に係る超音波診断装置の構成を示している。実施の形態６に係る超音波診断装置は、図１に示した実施の形態１に係る超音波診断装置の構成において、さらに、プローブ状態判定部４１を備え、プローブ状態判定部４１は画像生成部３のＤＳＣ１０に接続されると共に移動量算出部１５に接続されている。

プローブ状態判定部４１は、画像生成部３のＤＳＣ１０から出力された超音波画像を用いて、超音波プローブ１が、被検体の体表に接触して超音波を被検体の体内に放射する接触状態と、被検体の体表から離れて超音波を空中に放射する空中放射状態のいずれにあるかを判定する。具体的には、プローブ状態判定部４１は、画像生成部３のＤＳＣ１０から出力された超音波画像信号に構造物の存在が検知されるか否かにより、超音波プローブ１が、被検体への接触状態にあるか、あるいは、空中放射状態にあるかを判定する。そして、プローブ状態判定部４１は、判定結果を移動量算出部１５に出力する。

プローブ状態判定部４１は、超音波画像に構造物の存在が検知されないと、超音波プローブ１が被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定する。そして、プローブ状態判定部４１は、超音波プローブ１が被検体から離れ、第１の検査部位から第２の検査部位への移動中であるとみなし、この判定結果を移動量算出部１５に出力する。移動量算出部１５は、この判定結果に基づいて超音波プローブ１の移動量の算出を開始する。

また、プローブ状態判定部４１は、超音波画像に構造物の存在が検知されると、超音波プローブ１が空中放射状態から被検体への接触状態に遷移したと判定する。そして、プローブ状態判定部４１は、超音波プローブ１が移動を完了して被検体に接触したとみなし、この判定結果を移動量算出部１５に出力する。移動量算出部１５は、この判定結果に基づいて超音波プローブ１の移動量の算出を終了する。
このように、超音波プローブ１が空中放射状態と被検体への接触状態のいずれにあるかを判定し、超音波プローブ１が検査部位間の移動中であるか否かを判断することで、加速度センサ以外のセンサが超音波プローブ１に取り付けられている場合であっても、超音波プローブ１の移動量の算出の開始と終了を判断することができる。

１ 超音波プローブ、１Ａ アレイトランスデューサ、２ 送受信部、３ 画像生成部、４ 表示制御部、５ 表示部、６ 受信部、７ 送信部、８ 送受信制御部、９ 画像処理部、１０ ＤＳＣ、１１ 画像解析部、１２ 部位判別部、１３ 画像化条件設定部、１４ 動き検出センサ、１５ 移動量算出部、１６ 装置制御部、１７ 操作部、１８ 格納部、１９ 移動量基準値メモリ、２０ 増幅部、２１ Ａ／Ｄ変換部、２２ ビームフォーマ、２３ 信号処理部、３１ 被検体別基準値メモリ、４１ プローブ状態判定部、Ｘ 方向、Ｄ 距離、Ａ 角度。

Claims (12)

1. 被検体の複数の検査部位を順次検査する超音波診断装置であって、
   超音波プローブと、
   前記超音波プローブから前記被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ前記超音波プローブから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像化部と、
   前記画像化部により生成された前記超音波画像を用いて画像解析する画像解析部と、
   前記超音波プローブに取り付けられ且つ前記超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力する動き検出センサと、
   前記動き検出センサにより出力された前記検出信号を用いて、前記複数の検査部位のうち検査が終了した第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと前記超音波プローブが移動する際の前記超音波プローブの移動方向および移動距離を算出する移動量算出部と、
   前記画像解析部による画像解析の結果および前記移動量算出部により算出された前記移動方向および前記移動距離に基づいて前記第２の検査部位を判別する部位判別部と
   を備える超音波診断装置。
2. 前記部位判別部は、前記画像解析部による画像解析の結果および前記移動量算出部により算出された前記移動方向および前記移動距離を統合して前記第２の検査部位を判別する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記部位判別部は、さらに、前記移動量算出部により算出された前記移動方向および前記移動距離に基づいて、画像解析の対象となる前記複数の検査部位を絞り込み、
   前記画像解析部は、前記部位判別部により絞り込まれた検査部位について画像解析し、
   前記部位判別部は、前記画像解析部による画像解析の結果を用いて前記第２の検査部位を判別する請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記部位判別部は、さらに、前記移動量算出部により算出された前記移動方向および前記移動距離に基づいて、前記複数の検査部位について画像解析する解析順序を決定し、
   前記画像解析部は、前記部位判別部により決定された解析順序に従って前記複数の検査部位について順々に画像解析し、
   前記部位判別部は、前記画像解析部による画像解析の結果を用いて前記第２の検査部位を判別する請求項１または３に記載の超音波診断装置。
5. 前記複数の検査部位の間を前記超音波プローブが移動する際の前記超音波プローブの前記移動方向および前記移動距離に関する複数の移動量基準値が予め保存された移動量基準値メモリをさらに備え、
   前記部位判別部は、前記移動量基準値メモリから前記複数の移動量基準値を読み出し、読み出した前記複数の移動量基準値のそれぞれと、前記移動量算出部により算出された前記移動方向および前記移動距離とを比較し、比較した結果および前記画像解析部による画像解析の結果に基づいて前記第２の検査部位を判別する請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記部位判別部は、前記移動量算出部により算出され且つ前記第２の検査部位が判別されたときに用いられていた前記移動方向および前記移動距離と、前記第２の検査部位が判別されたときに用いられていた移動量基準値との差に応じて前記複数の移動量基準値を修正し、修正した複数の移動量基準値を前記第２の検査部位の後に検査対象となる検査部位の判別に用いる請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 被検体毎の前記複数の検査部位の間を前記超音波プローブが移動する際の前記移動方向および移動距離に関する複数の被検体別基準値が予め保存された被検体別基準値メモリをさらに備え、
   前記部位判別部は、前記被検体別基準値メモリから被検体に対応する前記被検体別基準値を読み出し、読み出した前記被検体別基準値と、前記移動量算出部により算出された前記移動方向および前記移動距離とを比較し、比較した結果および前記画像解析部による画像解析の結果に基づいて前記第２の検査部位を判別する請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記移動量算出部は、前記動き検出センサにより出力された前記検出信号を用いて前記超音波プローブの加速度を検出し、検出した加速度が予め定められたしきい値以上となったときから、前記加速度が前記しきい値未満となったときまでの前記超音波プローブの前記移動方向および前記移動距離を算出する請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記超音波プローブが空中放射状態と前記被検体への接触状態のいずれにあるかを判定するプローブ状態判定部をさらに備え、
   前記移動量算出部は、前記プローブ状態判定部により、前記超音波プローブが前記被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定されたときから、前記超音波プローブが空中放射状態から前記被検体への接触状態に遷移したと判定されたときまでの前記超音波プローブの前記移動方向および前記移動距離を算出する請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 前記部位判別部により判別された前記第２の検査部位に対応する画像化条件を設定する画像化条件設定部をさらに備え、
    前記画像化部は、前記画像化条件設定部により設定された前記画像化条件に従って前記超音波画像を生成する請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
11. 前記動き検出センサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサあるいはＧＰＳセンサにより構成される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
12. 被検体の複数の検査部位を順次検査する超音波診断装置の制御方法であって、
    超音波プローブから前記被検体に超音波ビームの送受信を行い且つ前記超音波プローブから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成し、
    生成された前記超音波画像を用いて画像解析し、
    前記超音波プローブの動きを検出して検出信号として出力し、
    出力された前記検出信号を用いて、前記複数の検査部位のうち検査が終了した第１の検査部位から次の検査対象となる第２の検査部位へと前記超音波プローブが移動する際の前記超音波プローブの移動方向および移動距離を算出し、
    画像解析の結果および算出された前記移動方向および前記移動距離に基づいて前記第２の検査部位を判別する超音波診断装置の制御方法。