JP6718527B2 - 超音波診断装置、超音波診断装置の制御方法及び超音波診断装置の制御プログラム - Google Patents
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Description
実施の形態1
図1に、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置1は、振動子アレイ2Aを内蔵する超音波プローブ2を備え、超音波プローブ2に、画像取得部3を介して表示制御部7及び表示部8が順次接続されている。
更に、画像取得部3、表示制御部7、画像認識部9、指標値算出部10、部位絞り込み部11、部位判別部12及びプローブ状態検知部13に、装置制御部14が接続され、装置制御部14に、操作部15、格納部16がそれぞれ接続されている。なお、装置制御部14と格納部16とは、それぞれ双方向に情報を受け渡し可能に接続される。
画像取得部3の送信部5は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部14からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ2Aの複数の素子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の素子に供給する。
Bモード処理部19は、装置制御部14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き、設定された音速に従う各素子データにそれぞれの遅延を与えて加算(整相加算)を施す、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、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。更に、Bモード処理部19は、音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織に関する断層画像情報であるBモード画像信号を生成する。Bモード処理部19において生成されたBモード画像信号は、画像処理部20に出力される。
画像処理部20は、Bモード処理部19において生成されたBモード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)し、Bモード画像信号に諧調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Bモード画像信号、すなわち、超音波画像を表示制御部7及び画像認識部9に出力する。
表示部8は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)等のディスプレイ装置を含んでおり、装置制御部14による制御の下、超音波画像を表示する。
操作部15は、オペレータが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール及びタッチパネル等を備えて構成することができる。
格納部16は、超音波診断装置1の動作プログラム等を格納するもので、HDD(Hard
Disc Drive:ハードディスクドライブ)、SSD(Solid State Drive:ソリッドステートドライブ)、FD(Flexible Disc:フレキシブルディスク)、MOディスク(Magneto-Optical disc:光磁気ディスク)、MT(Magnetic Tape:磁気テープ)、RAM(Random Access Memory:ランダムアクセスメモリ)、CD(Compact Disc:コンパクトディスク)、DVD(Digital Versatile Disc:デジタルバーサタイルディスク)、SDカード(Secure Digital card:セキュアデジタルカード)、USBメモリ(Universal Serial Bus memory:ユニバーサルシリアルバスメモリ)等の記録メディア、又はサーバ等を用いることができる。
まず、ステップS1において、超音波プローブ2の振動子アレイ2Aの複数の超音波振動子を用いた超音波ビームの送受信及び走査、すなわち、超音波画像の撮像が画像取得部3の受信部4及び送信部5により行われる。この際に、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波振動子において受信信号が生成され、この受信信号は、受信部4に入力される。受信部4に入力された受信信号は、受信部4の増幅部17において増幅され、また、A/D変換部18においてA/D変換がなされる。更に、受信信号は、画像生成部6に入力され、画像生成部6のBモード処理部19においてBモード画像、すなわち、超音波画像が生成される。
ステップS3において撮像部位の判別が行われると、ステップS4に進む。このステップS4においては、ステップS3において判別された部位に適した画像化条件が装置制御部14により設定される。ここで、画像化条件は、超音波診断の際のフレームレート、超音波画像の解像度、超音波画像の輝度及び超音波診断の際のダイナミックレンジ等を含む。
続くステップS6において、超音波プローブ2が空中放射状態であるか否かが、再度、判定される。ここで、超音波プローブ2が空中放射状態ではなく、被検体の体表に接触しているとプローブ状態検知部13により判定された場合に、撮像部位の変更が行われていないと判断されてステップS5に戻り、超音波画像の取得が再度行われる。一方、超音波プローブ2が空中放射状態であるとプローブ状態検知部13により判定された場合には、撮像部位の変更が開始されたと判断されて、ステップS1に戻る。
続くステップS8において、画像認識部9は、ステップS7において取得された超音波画像に対して、被検体の複数の部位の認識スコアを算出する。
続くステップS11において、部位絞り込み部11は、被検体の複数の部位のうちステップS10において算出された指標値が絞り込み閾値を超えている部位を、撮像部位に対する判別対象の部位として絞り込む。例えば、被検体の複数の部位が心臓及び肺を含んでおり、心臓の指標値が絞り込み閾値よりも大きく、肺の指標値が絞り込み閾値以下である場合には、心臓を判別対象の部位として残し、肺を判別対象の部位から除外する。ここで、以下では、説明のため、被検体の複数の部位のうちステップS11において絞り込まれた判別対象の部位を対象部位と呼ぶ。
ステップS13において、画像認識部9は、ステップS12において取得された最新の超音波画像に対して、ステップS11において絞り込まれた判別対象の部位のうち、定められた判別順序に従って、最も早い順序が付与されている部位の認識スコアを算出する。例えば、被検体の複数の部位が心臓、肺及び右腹部を含んでおり、かつ、心臓に対して1番目の順序が、肺に対して2番目の順序が、また、右腹部に対して3番目の順序が予め付与されており、かつ、ステップS11において心臓及び右腹部が判別対象の部位として絞り込まれた場合に、心臓に対して1番目の順序が、また、右腹部に対して2番目の順序が、それぞれ付与される。そのため、この場合には、心臓の認識スコアが算出される。
ステップS16において、装置制御部14は、判別部位を更新する。すなわち、装置制御部14は、次のステップS13において認識スコアが算出される部位を、ステップS11において絞り込まれた部位のうち、定められた判別順序において1番目の部位から2番目の部位へと変更する。ここで、以下においては、説明のために、被検体の複数の部位のうち、ステップS14の判定がなされる順番にある部位を判別部位と呼ぶ。この判別部位の更新がなされると、判別順序に基づく次の部位に対する撮像部位の判別を行うため、ステップS13に戻る。
ステップS17において、部位判別部12は、現在撮像されている撮像部位を、ステップS14において判別閾値を超えたと判定された認識スコアを持つ判別部位として確定する。これにより、部位判別動作は終了する。
また、例えば、指標値算出部10は、複数の超音波画像に対して算出された被検体の複数の部位のそれぞれの認識スコアの最大値を被検体の複数の部位の指標値とすることもでき、複数の超音波画像に対して算出された被検体の複数の部位のそれぞれの認識スコアの最小値を被検体の複数の部位の指標値とすることもできる。
このように、プローブ状態検知部13は、時系列に取得された複数の超音波画像を比較することにより、例えば、超音波プローブ2に超音波検査用のジェル等が付着している場合であっても、超音波プローブ2が空中放射状態であるか否かを判定することができる。
超音波プローブ2を被検体の体表に接触させて目標とする撮像部位の超音波画像を得るまでの時間は、オペレータの熟練等によりばらつくことがあり、撮像部位が変更された直後は、認識スコアの算出に対して十分鮮明な超音波画像が得られないこともある。したがって、プローブ状態検知部13が撮像部位の変更を検知してから定められた時間が経過した際に被検体の複数の部位の指標値の算出を開始することにより、十分鮮明な超音波画像に対して算出された複数の認識スコアに基づいて指標値を算出することができるため、指標値の算出における精度を向上させることができる。
また、超音波プローブ2は、被検体に向けて超音波ビームを送受信できるものであれば特に限定されず、セクタ型、コンベックス型、リニア型及びラジアル型等の形態であっても良い。
図4のフローチャートに示す超音波診断装置1の動作においては、ステップS6において超音波プローブ2が空中放射状態である場合に、ステップS1に戻り、その後のステップS3において被検体の複数の部位のうち全ての部位に対して部位判別を行っていたが、ステップS3において既に確定した被検体の部位を除外することにより、部位判別を行う際の超音波診断装置1の計算負荷を更に軽減することができる。
ステップS6において、超音波プローブ2が空中放射状態であるとプローブ状態検知部13により判定された場合には、ステップS18に進む。このステップS18において、装置制御部14は、被検体の複数の部位のうち全ての部位が確定したか否かを判定する。ステップS18において、被検体の複数の部位のうち全ての部位が確定していないと判定された場合には、ステップS19に進む。
このように、ステップS1〜ステップS19を繰り返すことにより、判別対象を減らしていくことができるため、ステップS19を実行する度に、ステップS3における部位判別を行う際の超音波診断装置の計算負荷を更に軽減することができ、撮像部位の判別に要する時間を短縮していくことができる。
また、図5のフローチャートにおける部位判定動作は、被検体の複数の部位のうちステップS11において絞り込まれた判別対象となる部位に対してのみステップS14における閾値判定が行われたが、ステップS11において絞り込まれなかった部位に対しても閾値判定を行うことができる。
図7に実施の形態3の超音波診断装置の部位判別動作に係るフローチャートを示す。図7のフローチャートは、図5のフローチャートに対してステップS20が加えられたことを除いて、図5のフローチャートと同一であるため、ステップS7〜ステップS17については、詳細な説明を省略する。
一方、ステップS11により絞り込まれなかった部位において認識スコアが判別閾値を超える部位があるとステップS20において判定された場合には、ステップS17に進み、現在撮像されている撮像部位が、判別閾値を超える認識スコアを持つ部位であると確定され、部位判別動作は終了する。
ステップS20の処理が開始されると、まず、ステップS21が行われる。ステップS21において、画像認識部9は、ステップS12において取得された超音波画像に対して、ステップS11において絞り込まれなかった1つの部位の認識スコアを算出する。この際に、認識スコアが算出される被検体の部位は、ステップS11において絞り込まれなかった部位のうち、定められた順序において最も早い順序の部位である。例えば、被検体の複数の部位が、心臓、肺及び右腹部を含んでおり、また、心臓、肺、右腹部の順番に定められた順序が付与されており、また、これらの部位うち、ステップS11において肺のみが対象部位として絞り込まれた場合に、ステップS11において絞り込まれなかった心臓及び右腹部のうち定められた順序において最も早い順序である心臓の認識スコアがステップS21において算出される。
ステップS23において、装置制御部14は、ステップS11において絞り込まれなかった部位のうち全ての部位に対する認識スコアがステップS22において閾値判定済みか否かを判定する。ステップS11において絞り込まれなかった部位のうち全ての部位に対する認識スコアがステップS22において閾値判定されていないとステップS23において判定された場合に、定められた判別順序における次の部位の認識スコアを閾値判定するために、ステップS24に進む。
図5及び図7に示す実施の形態1及び3の部位判別動作においては、それぞれステップS14の閾値判定の際に、ステップS12において新たに取得された超音波画像に対して画像認識部9により算出された被検体の1つの部位の認識スコアが用いられたが、複数の超音波画像に対して算出された認識スコアに基づいて算出された部位判別用の認識スコアを閾値判定に用いることもできる。
図9に実施の形態4の超音波診断装置の部位判別動作に係るフローチャートを示す。図9のフローチャートは、ステップS20〜ステップS22を除いて、図5に示す実施の形態1に係るフローチャートのステップと同一である。
ここで、ステップS9における第1の所定フレーム数とステップS26における第2の所定フレーム数とは、互いに同一でも良く、互いに異なっていても良いが、説明のために、第1の所定フレーム数と第2の所定フレーム数とは互いに異なっているとする。
ステップS27に戻ると、ステップS11において絞り込まれた対象部位のうち定められた判別順序において次に早い順序が付与された部位に対する判別用の認識スコアが算出される。このように、ステップS14において、判別用の認識スコアが判別閾値以下である限り、ステップS27〜ステップS16が繰り返される。ステップS14において、判別用の認識スコアが判別閾値を超えていると判定された場合には、ステップS17に進んで撮像部位が確定される。このようにして、図9のフローチャートに示す部位判別動作は終了する。
図5、図7及び図9に示す実施の形態1、3及び4の部位判別動作においては、被検体の複数の部位の指標値に基づいて、被検体の複数の部位のうち撮像部位に対する判別の対象部位を絞り込んだが、この際に、閾値判定を行う判別順序を決定することもできる。
図10に、実施の形態5の超音波診断装置21の構成を示す。実施の形態5の超音波診断装置21は、順序決定部22を有することを除いて、図1に示す実施の形態1の超音波診断装置1と同一である。そのため、順序決定部22以外の構成要素については、詳細な説明を省略し、同一の参照番号を付す。
順序決定部22は、指標値算出部10により算出された被検体の複数の部位の指標値に基づいて、被検体の複数の部位において部位判別を行う判別順序を決定する。この際に、順序決定部22は、指標値が大きい部位ほど順序が早まるように判別順序を決定する。
実施の形態5の超音波診断装置21の部位判別動作が開始されると、ステップS7〜ステップS9において所定フレーム数の超音波画像に対して被検体の複数の部位の認識スコアが算出され、続くステップS10において、認識スコアに基づいた指標値の算出が行われる。
Claims (14)
- 超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を生成する画像取得部と、
前記画像取得部において生成された前記超音波画像に対して画像認識を行って前記被検体の複数の部位の認識スコアを算出する画像認識部と、
複数の前記超音波画像に対して算出された前記複数の部位のそれぞれの認識スコアに基づいて前記複数の部位の指標値をそれぞれ算出する指標値算出部と、
前記複数の部位から部位判別を行う対象部位を前記指標値に基づいて絞り込む部位絞り込み部と、
前記画像認識部により算出された認識スコアに基づいて前記被検体の撮像部位を前記部位絞り込み部により絞り込まれた前記対象部位に対して判別する部位判別部と、を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記指標値算出部は、前記画像取得部において取得された最新の超音波画像に対して前記画像認識部により算出された前記複数の部位の認識スコアを前記複数の部位の前記指標値とする請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記指標値算出部は、前記画像取得部において取得された最新の超音波画像を含む時系列に連続して取得された複数の超音波画像のそれぞれに対して前記画像認識部により算出された前記複数の部位の認識スコアを用いて前記複数の部位の前記指標値を算出する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記指標値算出部は、前記複数の超音波画像に対して算出された、前記複数の部位のそれぞれの認識スコアの平均値又は中央値を前記複数の部位の前記指標値とする請求項3に記載の超音波診断装置。
- 前記指標値算出部は、前記複数の超音波画像に対して算出された前記複数の部位のそれぞれの認識スコアの最大値又は最小値を前記複数の部位の前記指標値とする請求項3に記載の超音波診断装置。
- 前記指標値算出部は、前記複数の超音波画像のうち前記画像取得部により新しく取得された超音波画像ほど重み付けを強くした、前記複数の部位のそれぞれの認識スコアの重み付き平均値を前記複数の部位の前記指標値とする請求項3に記載の超音波診断装置。
- 前記指標値算出部は、前記複数の超音波画像毎に前記複数の部位に対して前記認識スコアが大きいほど高得点となるような順位スコアを付与し、前記複数の超音波画像に対して前記複数の部位のそれぞれにおける前記順位スコアの合計値を前記複数の部位の前記指標値とする請求項3に記載の超音波診断装置。
- 前記指標値算出部は、前記認識スコアの閾値を有し、前記複数の超音波画像において算出された前記複数の部位のそれぞれの前記認識スコアのうち前記閾値を超えた前記認識スコアの数を前記複数の部位のそれぞれの前記指標値とする請求項3に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波プローブが移動して検査部位が変更されたことを検知するプローブ状態検知部を更に有し、
前記プローブ状態検知部が前記撮像部位の変更を検知した後に前記指標値算出部が前記指標値の算出を開始する請求項1〜8のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記部位絞り込み部は、前記指標値に対する絞り込み閾値を有し、前記指標値が前記絞り込み閾値を超えた前記被検体の部位を前記対象部位として前記複数の部位を絞り込む請求項1〜9のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記複数の部位において部位判別を行う判別順序を前記指標値に基づいて決定する順序決定部を更に有し、
前記順序決定部は、前記指標値が大きいほど順序が早まるように前記判別順序を決定する請求項1〜10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記部位判別部は、前記部位絞り込み部により絞り込まれた前記対象部位のうち全ての部位に対して撮像部位が確定しない場合に、前記複数の部位のうち前記対象部位を除いた部位に対して撮像部位の判別を行う請求項1〜11のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を生成し、
前記超音波画像に対して画像認識を行って前記被検体の複数の部位の認識スコアを算出し、
複数の超音波画像に対して算出された前記複数の部位のそれぞれの認識スコアに基づいて前記複数の部位の指標値をそれぞれ算出し、
前記複数の部位から部位判別を行う対象部位を前記指標値に基づいて絞り込み、
算出された前記認識スコアに基づいて前記被検体の撮像部位を絞り込まれた前記対象部位に対して判別することを特徴とする超音波診断装置の制御方法。 - 超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を生成するステップと、
前記超音波画像に対して画像認識を行って前記被検体の複数の部位の認識スコアを算出するステップと、
複数の超音波画像に対して算出された前記複数の部位のそれぞれの認識スコアに基づいて前記複数の部位の指標値をそれぞれ算出するステップと、
前記複数の部位から部位判別を行う対象部位を前記指標値に基づいて絞り込むステップと、
前記認識スコアに基づいて前記被検体の撮像部位を絞り込まれた前記対象部位に対して判別するステップと、を有することを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
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