JP6875541B2 - 音響波診断装置および音響波診断装置の制御方法 - Google Patents

音響波診断装置および音響波診断装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、音響波診断装置および音響波診断装置の制御方法に係り、特に、音響波画像上の部位について計測を行う音響波診断装置および音響波診断装置の制御方法に関する。
近年、医用音響波診断装置においては、取得した音響波画像内に含まれる部位等の計測対象に対して長さおよび面積等の計測を行う計測機能を有することが一般的になっている。ユーザは、このような音響波診断装置を用いて計測対象の計測を行う際に、診断内容に応じて、複数フレームの音響波画像に対して計測を行うことがある。この場合には、通常、ユーザが複数フレームのそれぞれに対して手動で計測の操作を行うため、1つのフレームに対して計測を行う場合と比較してユーザの負担が増加する。そこで、複数フレームの音響波画像に対して計測を行う際のユーザの負担を軽減するために、ユーザが行う操作を自動化する種々の試みがなされている。
例えば、特許文献1には、時系列に連続する複数フレームのうち1つのフレームに対してユーザが関心領域を設定すると、ユーザが関心領域を設定したフレームから、時系列に隣接するフレームに対して順次、関心領域を追従させることにより、複数フレームに対して関心領域を自動的に設定する超音波診断装置が開示されている。特許文献1の超音波診断装置は、さらに、複数のフレームに対して付与された関心領域における輝度の平均値等の指標値を算出することにより、被検体の組織が動いた場合でも信頼性の高い指標値を得ることができる。
特開2004−121835号公報
ところで、超音波画像を用いた計測においては、例えば、計測対象の長さおよび面積の計測等の、計測対象により計測方法が異なるものがある。特許文献1に開示されている超音波診断装置では、計測対象に応じた計測方法を自動的に判別することができないため、計測対象に対する計測がなされる際に、ユーザが計測対象に応じた計測方法を判断することがあり、ユーザの負担が増加する要因となっている。
さらに、特許文献1に開示されている超音波診断装置では、複数フレームにおける複数の計測値に基づいて最終計測値を算出する際に、複数フレームのそれぞれについて、ユーザが計測対象に応じた計測方法を判断すると共に計測の操作を行うことがあり、ユーザの負担がさらに増加するという問題があった。
本発明は、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あり、ユーザの負担を軽減して簡便に最終計測値を得ることができる音響波診断装置および音響波診断装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の音響波診断装置は、時系列に連続する複数フレームの音響波画像を保存する画像メモリと、音響波画像を表示する表示部と、ユーザが入力操作を行うための操作部と、操作部を介してユーザから計測対象に関連する計測項目の指定を受け付ける計測項目指定受付部と、計測項目指定受付部が受け付けた計測項目に基づいて検出計測アルゴリズムを設定する検出計測アルゴリズム設定部と、操作部を介してユーザから画像メモリに保存された複数フレームのうち計測に使用する計測フレームの指定を受け付けるフレーム指定受付部と、フレーム指定受付部により受け付けられ且つ表示部に表示された第1の計測フレームの音響波画像上の計測対象の位置の指定を受け付ける計測位置指定受付部と、複数フレーム間の音響波画像の移動量を算出し、移動量と計測位置指定受付部により受け付けられた計測対象の位置とに基づいて複数フレームのうち第1の計測フレーム以外のフレームにおける計測対象の位置を設定する計測位置設定部と、計測位置指定受付部により受け付けられた計測対象の位置、計測位置設定部により設定された計測対象の位置および検出計測アルゴリズム設定部により設定された検出計測アルゴリズムに基づいて、複数フレームのそれぞれに対して、音響波画像から計測対象を検出し、且つ、検出した計測対象の計測を行って複数フレームにおける複数の計測値を表示部に表示する計測部と、複数の計測値のうち、第1の計測フレームに対して計測部により算出された第1の計測値と、複数フレームに対する複数の計測値に基づいて設定された第2の計測フレームにおける第2の計測値とから最終計測値を算出する最終計測値算出部とを備える。
本発明の他の態様に係る音響波診断装置は、複数フレームのそれぞれにおける計測値の信頼度を算出し且つ算出された信頼度を表示部に表示する信頼度算出部をさらに備えることができる。
本発明の他の態様に係る音響波診断装置において、第2の計測フレームは、操作部を介してユーザから指定され、フレーム指定受付部が受け付けたものとすることができる。
また、本発明の他の態様に係る音響波診断装置は、計測部により取得された計測値および信頼度算出部により算出された信頼度に基づいて複数フレームの中から第2の計測フレームを自動的に設定する第2計測フレーム設定部をさらに備えることができる。
さらに、本発明の他の態様に係る音響波診断装置において、第2計測フレーム設定部は、第1の計測フレームにおける計測値が最大値および最小値のうちの一方を計測したものである場合に、複数フレームにおける複数の計測値から最大値および最小値のうちの他方であるフレームを第2の計測フレームとして設定することができる。
また、本発明の他の態様に係る音響波診断装置において、計測位置設定部は、音響波画像上に設定された追従関心領域の位置を、隣接するフレームに対して順次検出することにより、複数フレーム間の音響波画像の移動量を算出することが好ましい。
また、本発明の他の態様に係る音響波診断装置は、複数フレームのうち、計測部により計測対象の検出および計測を行う一部のフレームを選択する計測フレーム選択部をさらに備えることができる。
さらに、本発明の他の態様に係る音響波診断装置において、計測フレーム選択部は、第1の計測フレームが時系列上において複数フレームの前半に位置する場合に、第1の計測フレームから複数フレームのうち最も新しいフレームまでのフレーム群を一部のフレームとして選択し、第1の計測フレームが時系列上において複数フレームの後半に位置する場合に、複数フレームのうち最も古いフレームから第1の計測フレームまでのフレーム群を一部のフレームとして選択することができる。
さらに、本発明の他の態様に係る音響波診断装置において、計測位置設定部は、計測フレーム選択部により選択された一部のフレームに対してのみ計測対象の位置の設定を行うことが好ましい。
また、本発明の他の態様に係る音響波診断装置において、検出計測アルゴリズム設定部は、計測項目指定受付部が受け付けた計測項目が、単一フレームにおける計測のみを要求するものか、複数フレームにおける計測を要求するものかを判断し、単一フレームにおける計測のみを要求する場合に、計測部に、第1の計測フレームにおける計測値を表示部に表示させた後、計測対象の検出および計測を終了させることができる。
本発明の音響波診断装置の制御方法は、時系列に連続する複数フレームの音響波画像を保存し、音響波画像を表示し、操作部を介してユーザから計測対象に関連する計測項目の指定を受け付け、受け付けた計測項目に基づいて検出計測アルゴリズムを設定し、操作部を介してユーザから保存された複数フレームのうち計測に使用する第1の計測フレームの指定を受け付け、表示された第1の計測フレームの音響波画像上の計測対象の位置の指定を受け付け、複数フレーム間の音響波画像の移動量を算出し、受け付けられた第1の計測フレームにおける計測対象の位置と移動量とに基づいて計測フレームのうち第1計測フレーム以外のフレームにおける計測対象の位置を設定し、受け付けられた第1の計測フレームにおける計測対象の位置、設定された第1計測フレーム以外のフレームにおける計測対象の位置および設定された検出計測アルゴリズムに基づいて、複数フレームのそれぞれに対して、音響波画像から計測対象を検出し、検出した計測対象の計測を行って複数フレームにおける複数の計測値を表示し、複数フレームに対する複数の計測値に基づいて第2の計測フレームを設定し、複数の計測値のうち、第1の計測フレームにおける第1の計測値と第2の計測フレームにおける第2の計測値とから最終計測値を算出する。
本発明によれば、音響波診断装置は、計測位置指定受付部により受け付けられた計測対象の位置、計測位置設定部により設定された計測対象の位置および検出計測アルゴリズム設定部により設定された検出計測アルゴリズムに基づいて、複数フレームのそれぞれに対して、音響波画像から計測対象を検出し、且つ、検出した計測対象の計測を行って複数フレームにおける複数の計測値を表示部に表示する計測部と、複数の計測値のうち、第1の計測フレームに対して計測部により算出された第1の計測値と、複数フレームに対する複数の計測値に基づいて設定された第2の計測フレームにおける第2の計測値とから最終計測値を算出する最終計測値算出部とを備えるため、ユーザの負担を軽減して簡便に最終計測値を得ることができる。
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ブロック図である。 本発明の実施の形態1における画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1においてユーザが超音波画像の保存の開始を指示する際の表示部における表示例である。 本発明の実施の形態1においてユーザが超音波画像の保存の終了を指示する際の表示部における表示例である。 本発明の実施の形態1においてユーザが第1の計測フレームを設定する際の表示部における表示例である。 本発明の実施の形態1においてユーザが第1の計測フレームに対して計測対象の位置を指定する例を示す図である。 本発明の実施の形態1において第1の計測フレームに設定された追従関心領域の例を示す図である。 本発明の実施の形態1において次フレームに設定された探索関心領域および追従関心領域の例を示す図である。 本発明の実施の形態1においてユーザが第2の計測フレームを設定する際の表示部における表示例を示す図である。 本発明の実施の形態1の変形例においてユーザが計測項目を指定する際の表示部における表示例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態2における超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態2においてユーザが第2の計測フレームを設定する際の表示部における表示例を示す図である。 本発明の実施の形態3に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態3において第2の計測フレームが設定される様子を表す概念図である。 本発明の実施の形態3において第2の計測フレームが設定される他の様子を表す概念図である。 本発明の実施の形態4に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態4において第1の計測フレームが時系列上において複数フレームの前半に位置する場合に、計測に使用するフレームとして設定されたフレーム群を表す概念図である。 本発明の実施の形態4において第1の計測フレームが時系列上において複数フレームの後半に位置する場合に、計測に使用するフレームとして設定されたフレーム群を表す概念図である。 本発明の実施の形態4の変形例においてフレームの自動計測が行われる前に第1の計測フレームおよび第2の計測フレームが設定された場合に、計測に使用するフレームとして設定されたフレーム群を表す概念図である。 本発明の実施の形態4の他の変形例において計測値に基づいて第2の計測フレームが設定される様子を表す概念図である。 本発明の実施の形態5における超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。
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、本発明の実施の形態1に係る超音波診断装置1の構成を示す。図1に示すように、超音波診断装置1は、振動子アレイ2を備えており、振動子アレイ2に、それぞれ送信部3および受信部4が接続されている。受信部4には、AD(Analog Digital:アナログデジタル)変換部5、画像生成部6、表示制御部7および表示部8が順次接続されている。また、画像生成部6に、画像メモリ9が接続され、画像メモリ9に計測位置設定部10が接続されている。また、画像メモリ9および計測位置設定部10に、計測部11が接続され、計測部11に、検出計測アルゴリズム設定部12および最終計測値算出部13がそれぞれ接続されている。
さらに、送信部3、受信部4、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12および最終計測値算出部13に、装置制御部14が接続されている。また、装置制御部14に、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16、フレーム指定受付部17、操作部18および格納部19が接続されている。計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16およびフレーム指定受付部17は、それぞれ、操作部18に接続されている。
なお、画像メモリ9と計測部11、および、装置制御部14と格納部19とは、互いに、双方向に情報を受け渡し可能に接続されている。
また、振動子アレイ2、送信部3および受信部4により、超音波プローブ21が構成されている。また、AD変換部5、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12、最終計測値算出部13、装置制御部14、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16およびフレーム指定受付部17により、プロセッサ22が構成されている。
図1に示す超音波プローブ21の振動子アレイ2は、1次元または2次元に配列された複数の素子(超音波振動子)を有している。これらの素子は、それぞれ送信部3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反射波を受信して受信信号を出力する。各素子は、例えば、PZT(Lead Zirconate Titanate:チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミック、PVDF(Poly Vinylidene Di Fluoride:ポリフッ化ビニリデン)に代表される高分子圧電素子およびPMN−PT(Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate:マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛固溶体)に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子を用いて構成される。
超音波プローブ21の送信部3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2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。このように、振動子アレイ2の素子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。
送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ21の振動子アレイ2に向かって伝搬する。このように振動子アレイ2に向かって伝搬する超音波は、振動子アレイ2を構成するそれぞれの素子により受信される。この際に、振動子アレイ2を構成する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して電気信号を発生させ、それらの電気信号は、超音波の受信信号として、それぞれの振動子から受信部4に出力される。図示しないが、受信部4は、それぞれの振動子から入力された超音波の受信信号を増幅するための増幅部を有しており、ここで増幅された信号がAD変換部5においてデジタル化された素子データに変換されると、画像生成部6に出力される。
プロセッサ22の画像生成部6は、図2に示すように、信号処理部23、DSC(Digital Scan Converter:デジタルスキャンコンバータ)24および画像処理部25が直列接続された構成を有している。信号処理部23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。また、信号処理部23は、生成された音線信号に対して、超音波が反射した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。このように生成されたBモード画像信号は、DSC24に出力される。
DSC24は、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ラスター変換する。画像処理部25は、DSC24において得られた画像データに対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施した後、装置制御部14の制御の下、Bモード画像信号を表示制御部7および画像メモリ9に出力する。以下では、このBモード画像信号を超音波画像と呼ぶ。
超音波診断装置1の画像メモリ9は、超音波画像を保存するためのものであり、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、またはサーバ等を用いることができる。画像メモリ9は、画像生成部6により生成された超音波画像を保存することができ、図示しない外部装置から入力された超音波画像を保存することもできる。
プロセッサ22の計測項目指定受付部15は、操作部18を介してユーザから計測対象に関連する計測項目の指定を受け付ける。ここで、計測対象に関連する計測項目とは、計測対象および計測内容の少なくとも一方を示すことができる項目のことであり、計測対象には、臓器等の対象部位の名前、腫瘍、のう胞、出血等の病変の名前および異常に関する項目等を含むことができる。そのため、例えば、計測項目は、計測対象の名前のみ、病変の名前のみ、異常に関する項目のみ、計測対象の名前とその計測内容、病変の名前とその計測内容、異常に関する項目とその計測内容のうちいずれか1つを含むことができる。計測項目が計測対象のみを含む場合には、例えば、操作部18を介してユーザから指定された計測対象に対して長さを計測するのか、大きさを計測するのか等の計測内容が対応付けられる。具体的には、例えば、計測対象と計測内容とを対応付けたテーブルを格納部19または図示しない外部メモリ等に記憶させておき、このテーブルに基づいて、計測対象に対応した計測内容が選択される。
プロセッサ22の計測位置指定受付部16は、操作部18を介してユーザから、表示部8に表示された超音波画像上の計測対象の位置の指定を受け付ける。
プロセッサ22のフレーム指定受付部17は、操作部18を介してユーザから、画像メモリ9に保存された複数フレームのうち計測に使用する計測フレームの指定を受け付ける。
プロセッサ22の検出計測アルゴリズム設定部12は、計測項目指定受付部15が操作部18を介してユーザから受け付けた計測項目に基づいて、計測対象を検出するアルゴリズムおよび計測対象を計測するアルゴリズムを設定する。検出計測アルゴリズム設定部12は、各計測対象に対応するアルゴリズムおよび各計測内容に対応するアルゴリズムを対応付けテーブルとして記憶しておき、計測項目指定受付部15が操作部18を介してユーザから計測項目を受け付けると、対応付けテーブルを参照して検出計測アルゴリズムを設定する。
ここで、一般に、計測対象毎に異なる計測ルールが存在する。計測ルールとは、特定の計測対象に対して、どの部分をどのように計測するかに関するルールである。例えば、計測対象が下大静脈径である場合に、計測ルールとして、下大静脈の走行方向に対して垂直となるように、下大静脈の内壁上の2点を端点とする線分を計測線として決定し、決定された線分の長さを計測するものがある。また、例えば、計測対象が腎臓である場合に、計測ルールとして、超音波画像に含まれる腎臓領域の境界上の2点のうち距離が最大となる2点間の長さを計測することを定めるものがある。検出計測アルゴリズムは、このような計測ルールを実行するための計算手段を定めており、計測対象毎に異なる。
また、アルゴリズムとは、検出および計測等の目的を達成するための計算手段を定めたものであって、例えば、ソフトウェアのプログラムとして装置に実装され、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)により実行されるものである。検出計測アルゴリズム設定部12により設定される検出計測アルゴリズムとしては、一般的に使用される公知のアルゴリズムを使用することができる。
例えば、計測対象を検出するアルゴリズムについては、典型的なパターンデータをテンプレートとして予め記憶しておき、画像内をテンプレートでサーチしながらパターンデータに対する類似度を算出し、類似度が閾値以上かつ最大となった場所に計測対象が存在するとみなす方法がある。類似度の算出には、単純なテンプレートマッチングの他に、例えば、Csurka et al.: Visual Categorization with Bags of Keypoints, Proc. of ECCV Workshop on Statistical Learning in Computer Vision, pp.59-74 (2004)に記載されている機械学習手法、あるいは、Krizhevsk et al.: ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks, Advances in Neural Information Processing Systems 25, pp.1106-1114 (2012)に記載されているディープラーニングを用いた一般画像認識手法等を用いることができる。
プロセッサ22の計測位置設定部10は、画像メモリ9に保存されている時系列に連続した複数フレームの超音波画像に対して、計測対象の位置を設定する。この際に、計測位置設定部10は、複数フレーム間の超音波画像の移動量を算出し、算出した移動量と、計測位置指定受付部16により受け付けられた計測対象の位置とに基づいて複数フレームにおける計測対象の位置を設定する。この際に、計測位置設定部10は、例えば、時系列に連続した複数フレームの超音波画像に対して関心領域を設定し、設定した関心領域の位置を、時系列に隣接するフレームに対して順次検出することにより、複数フレーム間の超音波画像の移動量を算出することができる。このような、計測位置設定部10による計測対象の位置を設定する具体的な動作については、後に詳述する。
プロセッサ22の計測部11は、画像メモリ9に保存されている複数フレームのそれぞれに対して、超音波画像から計測対象を検出し、検出した計測対象の計測を行って、複数フレームにおける複数の計測値を、表示制御部7を介して表示部8に表示する。このとき、計測部11は、計測位置指定受付部16により受け付けられた計測対象の位置、計測位置設定部10により設定された計測対象の位置および検出計測アルゴリズム設定部12により設定された検出計測アルゴリズムに基づいて超音波画像から計測対象を検出する。例えば具体的に、計測部11は、操作部18を介してユーザにより指定された位置および計測位置設定部10により設定された計測対象の位置に基づいて計測対象を検出する検出範囲の位置を決定し、決定した検出範囲内において計測対象を検出する。この検出範囲の大きさは、予め設定することができ、操作部18を介してユーザにより設定を変更することもできる。
プロセッサ22の最終計測値算出部13は、計測部11により算出された複数の計測値に基づいて最終計測値を算出する。例えば一般的に、心不全の診断が行われる場合に、最終計測値として呼気状態の下大静脈の径を呼気状態の下大静脈の径で除したものが用いられる。そのため、例えば、計測部11は、操作部18を介してユーザから計測項目として下大静脈径が選択された場合に、操作部18を介してユーザから計測位置が指定された第1の計測フレームにおける計測値と、複数フレームに対する複数の計測値に基づいて設定された第2の計測フレームにおける第2の計測値とから最終計測値として第1の計測値を第2の計測値で除したものを算出することができる。
プロセッサ22の表示制御部7は、装置制御部14による制御の下、画像生成部6により生成された超音波画像、計測部11により算出された計測値および最終計測値算出部13により算出された最終計測値等を表示部8に表示させる。
超音波診断装置1の表示部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、表示制御部7から出力された超音波画像等のデータを表示する。
プロセッサ22の装置制御部14は、操作部18を介してユーザから入力された指令に基づいて超音波診断装置1の各部の制御を行う。
超音波診断装置1の操作部18は、ユーザ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、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
超音波診断装置1の格納部19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、またはサーバ等を用いることができる。
なお、AD変換部5、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12、最終計測値算出部13、装置制御部14、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16およびフレーム指定受付部17により構成されるプロセッサ22は、CPU、および、CPUに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、それらを、デジタル回路を用いて構成しても良い。また、これらのAD変換部5、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12、最終計測値算出部13、装置制御部14、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16およびフレーム指定受付部17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。
次に、図3に示すフローチャートを用いて、実施の形態1の超音波診断装置1の動作を説明する。
まず、ステップS1において、計測項目指定受付部15は、操作部18を介してユーザから指定された計測項目を受け付ける。例えば、図示しないが、計測項目の一覧を表示部8に表示させ、一覧に表示されている複数の計測項目のうち1つを、操作部18を介してユーザに選択させることができる。このように、計測項目の指定が受け付けられると、検出計測アルゴリズム設定部12により、指定された計測項目に応じた検出計測アルゴリズムが設定される。
次に、ステップS2において、超音波診断装置1は、操作部18を介したユーザからの指示により、超音波画像の取得を開始する。この際に、ユーザにより超音波プローブ21が被検体に接触し、被検体に対して送信部3から超音波ビームが順次送信される。超音波プローブ21の受信部4は、被検体から出射された超音波エコーを受信して受信信号に変換し、受信信号がAD変換部5および画像生成部6により処理されることにより超音波画像が順次取得される。
ステップS3では、操作部18を介してユーザから、取得されている超音波画像の保存を開始する入力が受け付けられる。例えば、図4に示すように、表示部8において保存開始ボタンB1を表示させ、ユーザが保存開始ボタンB1を操作することにより、超音波診断装置1において順次取得されている超音波画像の保存を開始する入力が受け付けられる。なお、図4に示す例では、一覧Nとして表示された複数の計測項目からユーザにより下大静脈径が選択されており、ユーザが保存開始ボタンB1を操作することにより、下大静脈を表す超音波画像Uの保存を開始することが受け付けられる。
ステップS4では、順次取得されている超音波画像が画像メモリ9に保存される。このようにして、画像メモリ9に、時系列に連続した複数フレームの超音波画像が保存される。また、ステップS4において超音波画像の保存が開始されると、例えば、図5に示すように、表示部8に保存終了ボタンB2が表示され、ユーザが保存終了ボタンB2を操作することにより、超音波画像の保存終了を受け付けることが可能となる。
続くステップS5では、操作部18を介してユーザから、取得されている超音波画像の保存を終了することが受け付けられたか否かが判定される。操作部18を介してユーザから、超音波画像の保存を終了することが受け付けられるまで、ステップS4における超音波画像の保存が続行される。また、操作部18を介してユーザから、超音波画像の保存を終了することが受け付けられた場合に、ステップS6に進み、超音波画像の保存が停止される。
続くステップS7において、ステップS3〜ステップS6までの間に画像メモリ9に保存された複数フレームの超音波画像のうち計測に使用される計測フレームが操作部18を介してユーザから選択され、選択されたフレームがフレーム指定受付部17により第1の計測フレームとして受け付けられる。例えば、ステップS1において操作部18を介してユーザから指定された計測項目が下大静脈径であり、最終計測値として下大静脈の径の変動率を算出することが目的である場合に、第1の計測フレームとして、呼気状態の下大静脈を表すフレーム、または、吸気状態の下大静脈を表すフレームが指定されることが望ましい。
この際に、例えば、図6に示すような表示が表示部8においてなされる。図6に示す例において、縮小されて時系列に一覧として表示された超音波画像U1、U2、U3およびU4と、超音波画像の一覧をスクロール表示させるためのスクロールバーSBと、操作部18を介してユーザから選択された超音波画像を第1の計測フレームに設定する設定ボタンB3が表示部8に表示されている。この場合に、例えば、一覧として表示された超音波画像U1、U2、U3およびU4のうち1つのフレームが、操作部18を介してユーザから選択される。このとき、選択された超音波画像をユーザが把握しやすいように、選択された超音波画像U2を一覧として表示されている超音波画像U1、U2、U3およびU4の上方に拡大して表示させることができる。
さらに、フレーム指定受付部17は、操作部18を介してユーザから選択された超音波画像を計測に使用される第1の計測フレームとして受け付ける。例えば、図6に示す表示例において、操作部18を介してユーザにより超音波画像U2が選択された状態で、設定ボタンB3がユーザにより操作されることで、フレーム指定受付部17は、超音波画像U2を第1の計測フレームとして受け付ける。
続くステップS8では、計測位置指定受付部16は、操作部18を介してユーザから、第1の計測フレーム上の計測対象の位置の指定を受け付ける。ユーザは、第1の計測フレームにおいて計測対象の位置を指定する際に、例えば、計測対象を表す領域内の大まかな1点を指定すればよい。例えば、表示部8および操作部18がタッチパネルにより構成されている場合には、図7に示すように、第1の計測フレームF1において計測対象を表す領域内の1点をユーザの指Eでタッチすればよい。このように計測対象の位置の指定が受け付けられると、ステップS9に進む。
ステップS9において、計測部11は、第1の計測フレームに対して、ステップS1において検出計測アルゴリズム設定部12により設定された検出計測アルゴリズムおよびステップS8においてユーザから指定された計測対象の位置に基づいて自動計測を行う。
まず、計測部11は、検出計測アルゴリズムとユーザから指定された計測対象の位置とに基づいて、画像処理に基づく認識により計測対象を検出する。例えば、ステップS1においてユーザから指定された計測項目が下大静脈径である場合に、計測部11は、ステップS8においてユーザから指定された位置と検出計測アルゴリズムとに基づいて、第1の計測フレームに対して検出範囲を設定し、設定した検出範囲に基づいて下大静脈の画像を検出する。
この際に、計測部11は、ステップS1においてユーザから指定された計測項目に応じて計測対象の検出範囲の大きさを決定すると共に、ステップS8においてユーザから指定された計測対象の位置に応じて検出範囲の位置を決定する。さらに、計測部11は、ステップS8においてユーザから指定された位置および計測項目に基づいて計測対象の検出順序を決定する。例えば、図示しないが、計測項目が胆嚢の短軸径および腹部大動脈の短軸径等の丸い断面に関するものである場合に、計測部11は、計測対象の検出に要する時間を短縮するために、ユーザから指定された位置を中心として、中心から外側に向かう渦状の走査線に沿って、順次、計測対象の検出を実行していくことができる。また、例えば、計測項目が丸い断面に関するものではなく、下大静脈径および総胆管等の概ね1方向に沿って延びる断面に関するものである場合に、計測部11は、まず、計測対象を含む超音波画像に対して横方向すなわち左右に探索を行った後、超音波画像に対して縦方向すなわち上下に探索を行って、計測対象を検出することができる。また、計測項目毎に定められた探索方向を格納部19または図示しない外部メモリ等に予め保持しておくこともできる。この場合に、計測部11は、計測項目に応じて探索方向を読み出し、超音波画像に対して計測項目に応じた探索方向に探索を行った後、この探索方向に直交する方向に探索を行って、計測対象を検出することができる。
検出した計測対象の計測に使用する計測線は、検出計測アルゴリズムにより計測項目に応じて定められたルールに基づいて決定される。例えば、計測部11は、計測項目が下大静脈径である場合には、計測線として、下大静脈の走行方向に垂直且つ下大静脈の内壁上の2点を端点とする線分のうち最大のものを抽出する。
最後に、計測部11は、決定された計測線に基づいて計測値を算出する。この際に、計測部11は、算出した計測値を図示しないデータメモリ等に保存することができる。
このようにして計測部11により自動計測が完了すると、ステップS10に進み、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームについて自動計測が完了したか否かの判定が装置制御部14により行われる。ここで、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームについて、自動計測が完了したと装置制御部14が判定できない場合に、ステップS11に進む。
ステップS11において、計測位置設定部10は、図8に示すように、現フレームすなわち第1の計測フレームF1に対して追従関心領域R1を設定する。追従関心領域R1とは、時系列に隣接している超音波画像間の移動量を算出するための関心領域である。例えば、計測位置設定部10は、ステップS8において操作部18を介してユーザから指定された計測対象の位置を中心とする領域を追従関心領域R1として設定することができる。ここで、時系列に隣接している超音波画像間の移動量とは、時系列に隣接している超音波画像間の移動距離および移動方向のことである。
なお、追従関心領域R1の形状は、特に限定されないが、以下では説明のため、追従関心領域R1の形状が正方形であるとする。
続くステップS12において、計測位置設定部10は、図9に示すように、次フレームすなわち画像メモリ9に保存されている複数フレームのうち第1の計測フレームに時系列に隣接するフレームF2に対して探索関心領域R2を設定する。探索関心領域R2とは、追従関心領域R1を検出するために探索を行う領域であり、追従関心領域R1よりも大きい領域を有している。
なお、探索関心領域R2の形状も追従関心領域R1の形状と同様に特に限定されないが、以下では説明のため、探索関心領域R2の形状が正方形であるとする。
続くステップS13において、計測位置設定部10は、次フレームF2に対して設定された探索関心領域R2内において追従関心領域R1を検出する。この際に、計測位置設定部10は、例えば、いわゆるテンプレートマッチング、オプティカルフロー解析および特徴点マッチング等の公知の技術を用いて探索関心領域R2を解析し、第1の計測フレームF1において設定された追従関心領域R1内の画像に対応する画像を認識することにより、次フレームにおいて追従関心領域R1を検出することができる。
次フレームF2において追従関心領域R1が検出されると、計測位置設定部10は、現フレームすなわち第1の計測フレームF1に設定した追従関心領域R1に対する、次フレームF2において検出された追従関心領域R1の移動量、すなわち、第1の計測フレームF1および次フレームF2間における超音波画像の移動量を算出する。
このようにして、第1の計測フレームF1および次フレームF2間における超音波画像の移動量が算出されると、計測位置設定部10は、算出された移動量に基づいて、ステップS14において次フレームF2における計測対象の位置を設定する。より具体的には、計測位置設定部10は、第1の計測フレームF1に対して計測位置指定受付部16により受け付けられた計測対象の位置を、算出された移動量だけ移動させた点を、次フレームF2における計測対象の位置として設定する。
次フレームF2において計測対象の位置が設定されると、ステップS15において計測部11は、次フレームF2を現フレームに更新してステップS9に戻る。ステップS9では、ステップS15において現フレームとして更新されたフレームF2に対して自動計測が行われる。この際に、計測部11は、算出した計測値を図示しないデータメモリ等に保存することができる。
続くステップS10において、画像メモリ9に保存された全てのフレームに対して自動計測が完了したか否かが装置制御部14により判定され、全てのフレームに対して自動計測が完了したと判定できない場合に、ステップS11に進み、現フレームF2において追従関心領域R1が設定される。ステップS12では、現フレームF2に時系列に隣接する、第1の計測フレームF1ではない次フレームに対して探索関心領域R2および追従関心領域R1が設定される。そして、ステップS13において現フレームF2および次フレーム間の追従関心領域R1の移動量が算出され、ステップS14において次フレームに対する計測対象の位置が設定されると、ステップS15においてフレームの更新がなされ、ステップS9に戻る。
このようにして、画像メモリ9に保存された複数フレームのうち第1の計測フレーム以外のフレームにおける計測対象の位置が計測位置設定部10により設定され、それぞれのフレームに対して計測部11により自動計測がなされるまでステップS9〜ステップS15が繰り返される。その結果、ステップS10において、画像メモリ9に保存された全てのフレームに対して自動計測が完了したと装置制御部14に判定されると、ステップS16に進む。
ステップS16において、計測部11は、図10に示すように、ステップS9〜ステップS15を繰り返すことにより得られた、画像メモリ9に保存された全てのフレームに対する計測値を表示部8に表示する。図10に示す例では、計測値に対応するフレームの順にそれぞれの計測値すなわち下大静脈の径の長さがプロットされた計測値グラフA1として複数の計測値が表示部8に表示されている。
続くステップS17において、画像メモリ9に保存された全てのフレームから操作部18を介してユーザにより1つのフレームが選択され、ユーザに選択されたフレームがフレーム指定受付部17により、最終計測値の算出に使用される第2の計測フレームとして受け付けられる。
ここで、例えば、ステップS1において操作部18を介してユーザから、計測項目として下大静脈径が選択されている場合に、最終計測値として下大静脈の径の変動率が算出されることが多い。その場合には、ユーザが複数フレームから1つのフレームを選択する際に、例えば、第1の計測フレームF1として呼気状態の下大静脈を表すフレームすなわち下大静脈の径が最大となるフレームが選択されているときに、ユーザは、第2の計測フレームとして吸気状態の下大静脈を表すフレームすなわち下大静脈の径が最小となるフレームを選択することが望ましい。また、例えば、第1の計測フレームF1として吸気状態の下大静脈を表すフレームが選択されているときに、ユーザは、第2の計測フレームとして呼気状態の下大静脈を表すフレームを選択することが望ましい。
図10に示す例では、一覧として表示されている超音波画像U101、U102、U103およびU104のうち、計測値が最小となる超音波画像U103が、ユーザにより第2の計測フレームとして選択されており、一覧として表示されている超音波画像U101、U102、U103およびU104の上方にユーザにより選択された超音波画像U103が拡大して表示されている。また、図10に示す例では、拡大して表示された超音波画像U103に重畳して設定ボタンB4が表示されており、ユーザにより超音波画像U103が選択されている状態で、さらにユーザにより設定ボタンB4が操作されることにより、フレーム指定受付部17は、超音波画像U103を第2の計測フレームとして受け付ける。
このようにして、フレーム指定受付部17により第2の計測フレームが受け付けられると、ステップS18において最終計測値算出部13は、第1の計測フレームF1における計測値と第2の計測フレームにおける計測値とに基づいて最終計測値を算出する。例えば、ステップS1において操作部18を介してユーザにより計測項目として下大静脈径が指定された場合に、最終計測値算出部13は、下大静脈の径の変動率を算出するために、第1の計測フレームにおける計測値および第2の計測フレームにおける計測値のうち、値が小さい方の計測値を値が大きい方の計測値で除した値を最終計測値として算出することができる。
続くステップS19において、最終計測値算出部13は、算出した最終計測値を表示部8に表示する。このようにして、実施の形態1における超音波診断装置1の動作が終了する。
以上のように、実施の形態1の超音波診断装置1によれば、ユーザが画像メモリ9に保存された複数フレームから第1の計測フレームF1を選択し、第1の計測フレームF1に対して計測対象の大まかな位置を指定するだけで、第1の計測フレームF1以外のフレームに対して計測対象の大まかな位置が設定され、検出計測アルゴリズムに基づいて、画像メモリ9に保存された全てのフレームに対して計測対象が検出されて自動的に計測が行われるため、ユーザが複数フレームに対してそれぞれ計測の操作を行う必要がない。これにより、ユーザは、既に自動的に算出された計測値を参照して第2の計測フレームを選択すればよく、簡便に最終計測値を得ることができる。
また、計測部11は、算出した全ての計測値を計測値グラフA1として表示部8に表示するため、ユーザが計測値を視覚的に把握しやすく、第2の計測フレームを選択する負担を軽減することができる。
なお、実施の形態1では、ステップS1において操作部18を介してユーザにより指定された計測項目を受け付けた後に、ステップS2において超音波画像の取得を開始しているが、超音波画像の取得を開始してから計測項目の指定を受け付けることもできる。例えば、図11に示すように、超音波画像の取得が開始された際に、表示部8に超音波画像Uを表示させると共に、計測項目の一覧Nを超音波画像Uに重畳して表示させることができる。この例では、一覧Nに計測項目N1〜N3として、それぞれ、腹部大動脈径、下大静脈径および腎臓が表示されており、ユーザは、操作部18を介して一覧Nに含まれる複数の計測項目のうち1つを選択することにより、計測項目を指定することができる。
また、ステップS11において計測位置設定部10は、第1の計測フレームF1に対して、ステップS8において操作部18を介してユーザにより指定された計測対象の位置を追従関心領域R1の中心とするように追従関心領域R1を設定したが、時系列に隣接するフレーム間の移動量を算出することができ、且つ、第1の計測フレームF1に対して時系列に隣接するフレームにおいて精度良く計測値を算出することができれば、追従関心領域R1の設定方法は、これに限定されない。
例えば、計測位置設定部10は、計測部11により計測対象に対して設定された計測線が距離を算出するための線分である場合に、この線分の中心を追従関心領域R1の中心とするように、第1の計測フレームF1に対して追従関心領域R1を設定することができる。また、例えば、計測位置設定部10は、計測部11により計測対象に対して設定された計測線が面積を算出するための閉曲線である場合に、この閉曲線の重心を追従関心領域R1の中心とするように、第1の計測フレームF1に対して追従関心領域R1を設定することができる。
また、ステップS11において現フレームに対して設定される追従関心領域R1の大きさは、現フレームに対して計測部11により設定された計測線に基づいて決定することができる。例えば、計測線が線分で且つ追従関心領域R1が正方形である場合には、計測位置設定部10は、追従関心領域R1の1辺の長さを、線分状の計測線に定められた割合を乗じた値にして追従関心領域R1を設定することができる。また、例えば、計測線が閉曲線である場合には、計測位置設定部10は、追従関心領域R1が囲む領域の面積が、閉曲線が囲む領域の面積に定められた割合を乗じた値となるように、追従関心領域R1を設定することができる。
また、追従関心領域R1の大きさは、予め定められた大きさに固定することもでき、操作部18を介してユーザにより設定することもできる。
また、ステップS12において次フレームに対して設定される探索関心領域R2の大きさは、ステップS11において現フレームに対して設定された追従関心領域R1の大きさに基づいて設定することができる。例えば、計測位置設定部10は、追従関心領域R1および探索関心領域R2がいずれも正方形である場合に、探索関心領域R2の1辺の長さが追従関心領域R1の1辺の長さに定められた長さを加えた値となるように、探索関心領域R2を設定することができる。
また、探索関心領域R2の大きさは、予め定められた大きさに固定することもでき、操作部18を介してユーザにより設定することもできる。
また、図示しないが、超音波診断装置1は、ステップS18において最終計測値算出部13により算出された最終計測値を判定する最終計測値判定部をさらに備えていてもよい。最終計測値判定部は、例えば、最終計測値が定められた値を超えた場合に、その旨を表すメッセージを、表示制御部7を介して表示部8に表示することができる。また、最終計測値判定部は、最終計測値が定められた値を超えた旨を表すメッセージを音声として発することもできる。これにより、最終計測値の値についてユーザに注意を促すことができるため、ユーザがより正確な診断を行うことができる。
また、本発明の実施の形態1では、超音波画像を用いて計測対象の計測を行っているが、超音波画像以外の音響波画像に対しても計測を行うことができる。例えば、超音波診断装置1が超音波プローブ21の他にレーザ光の出射および受信を行う装置を備えている場合には、光音響波画像、および、超音波画像と光音響波とを重畳させた合成画像に対しても、計測対象の計測を行うことができる。
実施の形態2
実施の形態1の超音波診断装置1では、計測部11により算出された複数フレームにおける計測値をユーザに参照させることにより第2の計測フレームが設定されるが、実施の形態2に係る超音波診断装置1Aは、複数フレームにおける計測値に対する信頼度をさらに算出し、算出した信頼度をユーザにさらに参照させることができる。
図12に、実施の形態2に係る超音波診断装置1Aの構成を示す。実施の形態2の超音波診断装置1Aにおいて、計測部11に信頼度算出部26が接続されており、信頼度算出部26に、表示制御部7および装置制御部14がそれぞれ接続されている。また、AD変換部5、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12、最終計測値算出部13、装置制御部14、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16、フレーム指定受付部17および信頼度算出部26により、プロセッサ22Aが構成されている。
ここで、実施の形態2の超音波診断装置1Aは、信頼度算出部26を備えていることを除いて、図1に示す実施の形態1の超音波診断装置1と同一の構成を有している。
プロセッサ22Aの信頼度算出部26は、画像メモリ9に保存されている複数フレームの超音波画像に対して計測部11により算出された計測値の信頼度を算出し、算出した信頼度を表示部8に表示する。ここで、計測値の信頼度とは、計測値の確からしさを表す指標であり、信頼度が大きい計測値ほど確からしいと判断することができる。例えば、計測値を算出する際の計測線が2点の長さを計測するための線分である場合に、信頼度算出部26は、線分の端点における超音波画像のエッジ強度に基づいて計測値の信頼度を算出することができる。エッジ強度とは、画像上の対象部位における輪郭らしさを表すものであり、対象となる点における画像のエッジ強度に基づく信頼度は、例えば、対象となる点と周囲の点とのコントラスト等を用いて画像認識により算出することができる。
また、信頼度算出部26は、計測値に対する信頼度を算出した際に、算出した信頼度を図示しないデータメモリ等に保存することができる。
次に、図13に示すフローチャートを用いて実施の形態2における超音波診断装置1Aの動作について説明する。
図13に示すフローチャートにおけるステップS1〜ステップS9は、図3に示す実施の形態1のステップS1〜ステップS9と同一である。すなわち、まず、操作部18を介してユーザから指定された計測項目が受け付けられると、超音波画像の取得が開始される。次に、操作部18を介してユーザにより超音波画像の保存を開始する指示がなされてから、超音波画像の保存を終了する指示がなされるまでに取得された超音波画像が画像メモリ9に保存される。複数フレームの超音波画像が画像メモリ9に保存されると、保存された複数フレームのうち1つのフレームが操作部18を介してユーザにより第1の計測フレームF1として選択される。この第1の計測フレームF1に対して、ユーザにより計測対象の大まかな位置が指定されると、計測部11により、第1の計測フレームF1における計測対象の自動計測がなされる。
ステップS9において第1の計測フレームF1に対する自動計測がなされると、ステップS20に進む。ステップS20において、信頼度算出部26は、ステップS9において算出された計測値に対する信頼度を算出する。例えば、ステップS9において計測に使用された計測線が長さを計測するための線分である場合に、信頼度算出部26は、計測線の端点における超音波画像のエッジ強度に基づいて計測値の信頼度を算出する。
続くステップS10では、装置制御部14は、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームについて計測値および信頼度の算出が完了したか否かを判定する。ここで、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームについて計測値および信頼度の算出が完了したと装置制御部14が判定できない場合に、ステップS11に進む。
ステップS11〜ステップS15は、図3に示す実施の形態1におけるステップS11〜ステップS15と同一である。すなわち、計測位置設定部10は、現フレームである第1の計測フレームF1に対して追従関心領域R1を設定し、次フレームF2に対して探索関心領域R2を設定する。次に、計測位置設定部10は、次フレームF2における探索関心領域R2に対して画像解析等を行うことにより、次フレームF2において追従関心領域R1を検出し、追従関心領域R1の移動量を算出する。算出された追従関心領域R1の移動量に基づいて次フレームF2において計測対象の位置が設定されて、フレームが更新される。
ステップS15においてフレームが更新されると、すなわち、フレームF2が現フレームとして更新されると、ステップS9に戻り、計測部11によりフレームF2に対する自動計測がなされる。そして、ステップS20において信頼度算出部26によりフレームF2における計測値に対する信頼度が算出されると、ステップS10に進む。
このように、ステップS9、ステップS20およびステップS10〜ステップS15の処理が繰り返された結果、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームにおいて計測値および信頼度の算出が完了したとステップS10において判定された場合に、ステップS21に進む。
ステップS21において、計測部11および信頼度算出部26は、図14に示すように、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームにおける計測値と信頼度とを表示部8に表示する。図14に示す例では、計測値に対応するフレームの順にそれぞれの計測値すなわち下大静脈の径の長さがプロットされた計測値グラフA1と、計測値に対応するフレームの順にそれぞれの計測値に対する信頼度がプロットされた信頼度グラフA2とが表示部8に表示されている。
続くステップS17において、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームから操作部18を介してユーザにより1つのフレームが選択され、ユーザに選択されたフレームがフレーム指定受付部17により、最終計測値の算出に使用される第2の計測フレームとして受け付けられる。この際に、実施の形態2の超音波診断装置1Aにおいては、図14に示すように、複数の計測値の他に、これらの計測値に対する信頼度が表示部8に表示されるため、ユーザは、計測値に加えて信頼度を参照して第2の計測フレームを選択することができる。信頼度は、計測値の確からしさを表す指標であるため、例えば、ユーザは、計測値に対する信頼度が一定の値以上である計測値を有するフレームを第2の計測フレームとして選択することができる。
なお、図14に示す例においては、一覧として表示された超音波画像U101,U102,U103およびU104のうち、ユーザにより超音波画像U103が選択されている。この状態において設定ボタンB4が操作部18を介してユーザにより操作されると、ユーザに選択されている超音波画像U103が第2の計測フレームとして設定される。
続くステップS18およびステップS19は、図3に示す実施の形態1におけるステップS18およびステップS19と同一である。すなわち、最終計測値算出部13は、第1の計測フレームにおける計測値と第2の計測フレームにおける計測値とから最終計測値を算出し、算出した最終計測値を表示部8に表示する。このようにして、実施の形態2における超音波診断装置1Aの動作が終了する。
以上により、実施の形態2の超音波診断装置1Aによれば、ユーザが第1の計測フレームに対して計測位置の指定を行うことにより、画像メモリ9に保存されている全てのフレームにおける計測値に対して信頼度を自動的に算出して、計測値と共に表示部8に表示させるため、ユーザに、最終計測値の算出に対して適切な値を有する第2の計測フレームを選択しやすくさせることができる。
なお、実施の形態2において、計測値の算出に使用された計測線が2点間の長さを計測するための線分である場合に、信頼度算出部26が、計測線の端点における超音波画像のエッジ強度に基づいて計測値の信頼度を算出することを例示したが、信頼度の算出方法は、これに限定されない。例えば、計測値の算出に使用された計測線が線分である場合に、信頼度算出部26は、超音波画像におけるエッジと計測線とのなす角に基づいて計測値の信頼度を算出することができる。この場合に、信頼度は、例えば、超音波画像におけるエッジと計測線とのなす角が直角に近いほど値が高くなるように算出することができる。
また、例えば、計測値の算出に使用された計測線が面積を算出するための閉曲線である場合には、計測線の輪郭の円形度、および、計測線の輪郭上における超音波画像のエッジ強度の平均値等に基づいて信頼度を算出することができる。例えば、計測項目が胆嚢の短軸径および腹部大動脈の短軸径等の、形状が概ね円形の計測対象に関するものである場合に、計測部11は、計測線の円形度が大きいほど、計測対象の輪郭を正確に抽出できていると判断して、信頼度を高く算出することができる。また、例えば、計測部11は、計測線の輪郭上における超音波画像のエッジ強度の平均値が大きいほど、計測対象の輪郭を正確に抽出できていると判断して、信頼度を高く算出することができる。
実施の形態3
実施の形態1の超音波診断装置1および実施の形態2の超音波診断装置1Aでは、最終計測値の算出に使用する第2の計測フレームをユーザが選択するが、実施の形態3に係る超音波診断装置1Bは、第2の計測フレームを自動的に設定することができる。
図15に、実施の形態3に係る超音波診断装置1Bの構成を示す。実施の形態3の超音波診断装置1Bにおいて、信頼度算出部26に、第2計測フレーム設定部27が接続されており、第2計測フレーム設定部27に、計測部11および装置制御部14がそれぞれ接続されている。また、AD変換部5、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12、装置制御部14、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16、フレーム指定受付部17、信頼度算出部26および第2計測フレーム設定部27により、プロセッサ22Bが構成されている。
ここで、実施の形態3の超音波診断装置1Bは、第2計測フレーム設定部27を備えていることを除いて図12に示す実施の形態2の超音波診断装置1Aと同一の構成を有している。
プロセッサ22Bの第2計測フレーム設定部27は、計測部11により算出された計測値、または、計測部11により算出された計測値と信頼度算出部26により算出された信頼度との双方に基づいて、画像メモリ9に保存された複数フレームの中から第2の計測フレームを自動的に設定する。
例えば、第2計測フレーム設定部27は、図16に示すように、第1の計測フレームF1における計測値MV1が最大値MV1maxである場合に、複数フレームにおける複数の計測値MV1のうち最小値MV1minを有するフレームを第2の計測フレームF3として設定することができる。
また、例えば、図示しないが、第2計測フレーム設定部27は、第1の計測フレームF1における計測値MV1が最小値MV1minである場合に、複数フレームにおける複数の計測値MV1のうち最大値MV1maxを有するフレームを第2の計測フレームF3として設定することができる。
また、第2計測フレーム設定部27は、信頼度DRを参照して第2の計測フレームF3を設定することもできる。例えば、第2計測フレーム設定部27は、図17に示すように、第1の計測フレームF1における計測値MV2が最大値MV2maxである場合に、信頼度DRが一定の値DRth以下となる範囲Sに含まれるフレームを第2の計測フレームF3として設定する対象から除外した上で、複数フレームにおける複数の計測値MV2のうち最小値MV2minを有するフレームを第2の計測フレームF3として設定することができる。
また、図示しないが、第2計測フレーム設定部27は、第1の計測フレームF1における計測値MV2が最小値MV2minである場合も同様に、信頼度DRが一定の値DRth以下となる範囲Sに含まれるフレームを第2の計測フレームとして設定する対象から除外した上で、複数フレームにおける複数の計測値MV2のうち最大値MV2maxを有するフレームを第2の計測フレームF3として設定することができる。
以上のように、実施の形態3の超音波診断装置1Bによれば、計測部11により算出された計測値および信頼度算出部26により算出された信頼度に基づいて第2の計測フレームF3を自動的に設定するため、ユーザが超音波画像、計測値および信頼度を参照して第2の計測フレームF3を選択する必要がなく、ユーザの負担をさらに軽減して、最終計測値を算出することができる。
また、信頼度が一定の値以下となる範囲のフレームを第2の計測フレームF3として選択する対象から除外することにより、より信頼度の高い計測値V1を参照して第2の計測フレームF3を自動的に設定することができるため、最終計測値を算出する際の精度を向上させることができる。
実施の形態4
実施の形態1〜実施の形態3では、画像メモリ9に保存された全てのフレームについて計測値の算出が行われるが、実施の形態4に係る超音波診断装置1Cは、計測値の算出を行うフレームを限定することができる。
図18に実施の形態4に係る超音波診断装置1Cの構成を示す。超音波診断装置1Cにおいて、画像メモリ9に、計測フレーム選択部28が接続されており、計測フレーム選択部28に、計測部11および装置制御部14がそれぞれ接続されている。
また、AD変換部5、画像生成部6、表示制御部7、計測位置設定部10、計測部11、検出計測アルゴリズム設定部12、最終計測値算出部13、装置制御部14、計測項目指定受付部15、計測位置指定受付部16、フレーム指定受付部17、信頼度算出部26、第2計測フレーム設定部27および計測フレーム選択部28により、プロセッサ22Cが構成されている。
ここで、実施の形態4における超音波診断装置1Cは、計測フレーム選択部28を備えていることを除いて、図15に示す実施の形態3の超音波診断装置1Bと同一である。
プロセッサ22Cの計測フレーム選択部28は、画像メモリ9に保存された複数フレームのうち、計測部11により計測対象の検出および計測を行う一部のフレームを選択する。
例えば、画像メモリ9に保存されている複数フレームの超音波画像のうち、時系列上において複数フレームの前半に位置するフレームが操作部18を介してユーザにより第1の計測フレームF1として設定された場合に、計測フレーム選択部28は、第1の計測フレームF1から複数のフレームのうち最も新しいフレームまでのフレーム群を、計測値MVおよび信頼度DRを算出するフレーム群として選択する。図19は、このようにして選択されたフレーム群を示す概念図である。図19では、時系列に並んだフレームの順にそれぞれのフレームに対応する計測値MVおよび信頼度DRがプロットされている。この場合には、方向D1に沿った時系列順に、計測フレーム選択部28により選択されたフレーム群の各フレームに対する自動計測が行われる。
また、例えば、画像メモリ9に保存されている複数フレームの超音波画像のうち、時系列上において複数フレームの後半に位置するフレームが、操作部18を介してユーザにより第1の計測フレームF1として設定された場合に、計測フレーム選択部28は、複数フレームのうち最も古いフレームから第1の計測フレームF1までのフレーム群を、計測値MVおよび信頼度DRを算出するフレーム群として選択する。図20は、このようにして選択されたフレーム群を示す概念図である。図20においても、図19と同様に、時系列に並んだフレームの順にそれぞれのフレームに対応する計測値MVおよび信頼度DRがプロットされている。この場合には、方向D2に沿って時間を遡る順に、計測フレーム選択部28により選択されたフレーム群の各フレームに対する自動計測が行われる。
このようにして、計測フレーム選択部28により選択されたフレーム群に対して自動計測が行われる際に、計測位置設定部10は、計測フレーム選択部28により選択されたフレーム群に対してのみ計測対象の位置の設定を行い、計測対象の位置の設定がなされたフレームに対して計測部11により自動計測が行われる。その結果、第1の計測フレームF1および第2の計測フレームF3における計測値が算出され、これらの計測値に基づいて最終計測値が算出される。
以上のように、実施の形態4の超音波診断装置1Cによれば、画像メモリ9に保存されている複数のフレームのうち計測値MVおよび信頼度DRの算出が行われるフレーム群を選択することができるため、超音波診断装置1Cの負担を軽減させ、より迅速に最終計測値を得ることができる。
なお、実施の形態4の図19および図20に示す例では、操作部18を介してユーザから第1の計測フレームF1が設定されると、計測フレーム選択部28は、第1の計測フレームF1から最も新しいフレームあるいはもっとも古いフレームまでのフレーム群を、計測値MVおよび信頼度DRを算出するフレームとして選択しているが、第1の計測フレームF1の指定に加えて、自動計測を終了する計測終了フレームをユーザが指定し、計測フレーム選択部28は、第1の計測フレームF1と計測終了フレームの間のフレーム群を、計測値MVおよび信頼度DRを算出するフレームとして選択することもできる。
例えば、図21に示すように、操作部18を介してユーザから、自動計測を終了する計測終了フレームF4が指定された場合に、計測フレーム選択部28は、第1の計測フレームF1からユーザに指定された計測終了フレームF4までのフレーム群を、計測値MVおよび信頼度DRを算出するフレーム群として選択することができる。この際に、図示しないが、ユーザは、図6に示す例と同様に、例えば、表示部8において時系列順に表示された複数フレームの超音波画像を参照しながら、操作部18を介して計測終了フレームF4を指定することができる。
また、このようにして計測値MVおよび信頼度DRを算出するフレーム群が選択されると、選択されたフレーム群に対して、方向D1に沿って時系列順に自動計測が行われる。図21に示す例では、自動計測を終了する計測終了フレームF4として、第1の計測フレームF1よりも時系列において新しいフレームが指定されているが、この計測終了フレームF4として、第1の計測フレームF1よりも時系列に古いフレームが指定されてもよい。その場合には、選択されたフレーム群に対して、方向D2に沿って時間を遡る順に自動計測が行われる。
このように、自動計測を終了する計測終了フレームF4が選択されることにより、自動計測を行うフレームを限定することができるため、超音波診断装置1Cにおける負担がさらに軽減され、より迅速に最終計測値を得ることができる。
また、計測フレーム選択部28により選択されたフレーム群に対して自動計測が行われていく過程において、第2の計測フレームF3を設定することもできる。例えば、図22に示すように、第1の計測フレームF1における計測値MVが極大値であり且つ方向D1に沿って時系列順に各フレームに対して自動計測が行われている場合に、自動計測が行われていく過程において計測値MVが極小値となった時点で、第2計測フレーム設定部27は、計測値MVが極小値となるフレームを第2の計測フレームF3として設定することができる。さらにこのとき、計測部11は、以降の自動計測が不要であると判断して、計測フレーム選択部28により選択されたフレーム群における各フレームに対する自動計測を中止することができる。
また、計測フレーム選択部28により計測値MVおよび信頼度DRの算出を行うフレーム群が選択されない場合でも、複数フレームにおいて自動計測が行われていく過程において、第2の計測フレームF3を設定することもできる。
このように、複数フレームに対して自動計測が行われていく過程において第2の計測フレームF3が設定されることにより、自動計測を行うフレームを省略することができるため、超音波診断装置1Cにおける負担がさらに軽減され、より迅速に最終計測値を得ることができる。
実施の形態5
実施の形態1〜実施の形態4では、最終計測値の算出に複数の計測値V1が必要な計測項目に対して計測対象の計測を行っているが、実施の形態5の超音波診断装置は、計測項目によっては、単一フレームにおける計測値を最終計測値とすることができる。そのため、実施の形態5の超音波診断装置は、単一フレームに対してのみ計測値V1を算出するのか、複数フレームに対して計測値V1を算出するのかを、計測項目に応じて設定することもできる。
ここで、実施の形態5の超音波診断装置は、図12に示す実施の形態2の超音波診断装置1Aと同一の構成を有している。そのため、図12に示す超音波診断装置1Aにおける参照番号と同一の参照番号を用いて実施の形態5を説明する。
図23は、実施の形態5における超音波診断装置1Aの動作を示すフローチャートである。
図23におけるステップS1〜ステップS9は、図13に示す実施の形態2におけるステップS1〜ステップS9と同一である。すなわち、まず、操作部18を介してユーザから指定された計測項目が受け付けられると、超音波画像の取得が開始される。次に、操作部18を介してユーザにより超音波画像の保存を開始する指示がなされてから、超音波画像の保存を終了する指示がなされるまでに取得された超音波画像が画像メモリ9に保存される。複数フレームの超音波画像が画像メモリ9に保存されると、保存された複数フレームのうち1つのフレームが操作部18を介してユーザにより第1の計測フレームF1として選択される。この第1の計測フレームF1に対して、ユーザにより計測対象の大まかな位置が指定されると、計測部11により、第1の計測フレームF1における計測対象の自動計測がなされる。
ステップS9において第1の計測フレームF1に対する自動計測がなされると、ステップS22に進む。ステップS22において、装置制御部14は、ステップS1においてユーザから指定された計測項目に基づいて、複数フレームにおける自動計測が必要か否かを判定する。このとき、ステップS1においてユーザから指定された計測項目が下大静脈径等の、複数フレームにおける計測値V1に基づいた最終計測値の算出が必要な計測項目である場合には、ステップS20に進む。
この場合には、図13に示す実施の形態2におけるステップS20、ステップS10〜ステップS15およびステップS9と同様の処理がなされる。すなわち、ステップS20において計測値V1に対する信頼度V2が算出されると、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームに対して計測値V1および信頼度V2の算出が完了するまでステップS10〜ステップS15、ステップS9、ステップS22およびステップS20の処理が繰り返される。その結果、ステップS3〜ステップS6において画像メモリ9に保存された全てのフレームに対して計測値V1および信頼度V2の算出が完了したとステップS10において判定された場合に、ステップS21に進む。
続くステップS21およびステップS17〜ステップS19は、図13に示す実施の形態2におけるステップS21およびステップS17〜ステップS19と同一であり、算出された全ての計測値V1および信頼度V2が表示部8に表示されると共に、最終計測値が算出され、算出された最終計測値が表示部8に表示される。
一方、ステップS1においてユーザから指定された計測項目が腎臓および腹部大動脈径等の、単一フレームにおける計測のみが必要な計測項目である場合には、ステップS22において、装置制御部14は、信頼度V2の算出および複数フレームにおける自動計測が不要であると判断し、ステップS19に進む。
ステップS19では、ステップS9において算出された計測値V1が最終計測値として表示される。このようにして、実施の形態5における超音波診断装置1Aの動作が終了する。
以上のように、実施の形態5の超音波診断装置1Aによれば、ユーザから指定された計測項目に応じて、単一フレームのみに対して自動計測を行うか、複数フレームに対して自動計測を行うかを自動的に判定して計測を行うため、計測項目に適した結果をユーザに提示することができる。
1 超音波診断装置、2 振動子アレイ、3 送信部、4 受信部、5 AD変換部、6
画像生成部、7 表示制御部、8 表示部8 画像メモリ、10 計測位置設定部、11 計測部、12 検出計測アルゴリズム設定部、13 最終計測値算出部、14 装置制御部、15 計測項目指定受付部、16 計測位置指定受付部、17 フレーム指定受付部、18 操作部、19 格納部、21 超音波プローブ、22 プロセッサ、23 信号処理部、24 DSC、25 画像処理部、26 信頼度算出部、27 第2計測フレーム設定部、28 計測フレーム選択部、A1 計測値グラフ、A2 信頼度グラフ、B1 保存開始ボタン、B2 保存終了ボタン、B3,B4 設定ボタン、D1,D2 方向、DR 信頼度、DRth 一定の値、E 指、F1 第1の計測フレーム、F2 フレーム、F3 第2の計測フレーム、F4 計測終了フレーム、N 一覧、N1,N2,N3 計測項目、MV1max,MV2max 最大値、MV1min,MV2min
最小値、R1 追従関心領域、R2 探索関心領域、S 範囲、SB スクロールバー、U,U1,U2,U3,U4,U101,U102,U103,U104 超音波画像。

Claims (11)

  1. 時系列に連続する複数フレームの音響波画像を保存する画像メモリと、
    前記音響波画像を表示する表示部と、
    ユーザが入力操作を行うための操作部と、
    前記操作部を介してユーザから計測対象に関連する計測項目の指定を受け付ける計測項目指定受付部と、
    前記計測項目指定受付部が受け付けた前記計測項目に基づいて検出計測アルゴリズムを設定する検出計測アルゴリズム設定部と、
    前記操作部を介してユーザから前記画像メモリに保存された前記複数フレームのうち計測に使用する計測フレームの指定を受け付けるフレーム指定受付部と、
    前記フレーム指定受付部により受け付けられ且つ前記表示部に表示された第1の計測フレームの音響波画像上の計測対象の位置の指定を受け付ける計測位置指定受付部と、
    前記複数フレーム間の音響波画像の移動量を算出し、前記移動量と前記計測位置指定受付部により受け付けられた前記計測対象の位置とに基づいて前記複数フレームのうち前記第1の計測フレーム以外のフレームにおける前記計測対象の位置を設定する計測位置設定部と、
    前記計測位置指定受付部により受け付けられた前記計測対象の位置、前記計測位置設定部により設定された前記計測対象の位置および前記検出計測アルゴリズム設定部により設定された前記検出計測アルゴリズムに基づいて、前記複数フレームのそれぞれに対して、音響波画像から前記計測対象を検出し、且つ、検出した前記計測対象の計測を行って前記複数フレームにおける複数の計測値を前記表示部に表示する計測部と、
    前記複数の計測値のうち、前記第1の計測フレームに対して前記計測部により算出された第1の計測値と、前記複数フレームに対する複数の計測値に基づいて設定された第2の計測フレームにおける第2の計測値とから最終計測値を算出する最終計測値算出部と
    前記複数フレームのうち、前記計測部により前記計測対象の検出および計測を行う一部のフレームを選択する計測フレーム選択部と
    を備え
    前記計測フレーム選択部は、前記第1の計測フレームが時系列上において前記複数フレームの前半に位置する場合に、前記第1の計測フレームから前記複数フレームのうち最も新しいフレームまでのフレーム群を前記一部のフレームとして選択し、前記第1の計測フレームが時系列上において前記複数フレームの後半に位置する場合に、前記複数フレームのうち最も古いフレームから前記第1の計測フレームまでのフレーム群を前記一部のフレームとして選択する音響波診断装置。
  2. 前記複数フレームのそれぞれにおける計測値の信頼度を算出し且つ算出された信頼度を前記表示部に表示する信頼度算出部をさらに備える請求項1に記載の音響波診断装置。
  3. 前記第2の計測フレームは、前記操作部を介してユーザから指定され、前記フレーム指定受付部が受け付けたものである請求項1または2に記載の音響波診断装置。
  4. 前記計測部により取得された計測値および前記信頼度算出部により算出された信頼度に基づいて前記複数フレームの中から前記第2の計測フレームを自動的に設定する第2計測フレーム設定部をさらに備える請求項に記載の音響波診断装置。
  5. 前記第2計測フレーム設定部は、前記第1の計測フレームにおける計測値が最大値および最小値のうちの一方を計測したものである場合に、前記複数フレームにおける複数の計測値から最大値および最小値のうちの他方であるフレームを第2の計測フレームとして設定する請求項に記載の音響波診断装置。
  6. 前記計測位置設定部は、前記音響波画像上に設定された追従関心領域の位置を、隣接するフレームに対して順次検出することにより、前記複数フレーム間の音響波画像の移動量を算出する請求項1〜のいずれか一項に記載の音響波診断装置。
  7. 前記複数フレームのうち、前記計測部により前記計測対象の検出および計測を行う一部のフレームを選択する計測フレーム選択部をさらに備える請求項1〜のいずれか一項に記載の音響波診断装置。
  8. 前記計測フレーム選択部は、前記第1の計測フレームが時系列上において前記複数フレームの前半に位置する場合に、前記第1の計測フレームから前記複数フレームのうち最も新しいフレームまでのフレーム群を前記一部のフレームとして選択し、前記第1の計測フレームが時系列上において前記複数フレームの後半に位置する場合に、前記複数フレームのうち最も古いフレームから前記第1の計測フレームまでのフレーム群を前記一部のフレームとして選択する請求項に記載の音響波診断装置。
  9. 前記計測位置設定部は、前記計測フレーム選択部により選択された前記一部のフレームに対してのみ前記計測対象の位置の設定を行う請求項またはに記載の音響波診断装置。
  10. 前記検出計測アルゴリズム設定部は、前記計測項目指定受付部が受け付けた計測項目が、単一フレームにおける計測のみを要求するものか、複数フレームにおける計測を要求するものかを判断し、単一フレームにおける計測のみを要求する場合に、前記計測部に、前記第1の計測フレームにおける計測値を前記表示部に表示させた後、前記計測対象の検出および計測を終了させる請求項1〜のいずれか一項に記載の音響波診断装置。
  11. 時系列に連続する複数フレームの音響波画像を保存し、
    前記音響波画像を表示し、
    操作部を介してユーザから計測対象に関連する計測項目の指定を受け付け、
    受け付けた前記計測項目に基づいて検出計測アルゴリズムを設定し、
    前記操作部を介してユーザから保存された前記複数フレームのうち計測に使用する第1の計測フレームの指定を受け付け、
    表示された前記第1の計測フレームの音響波画像上の計測対象の位置の指定を受け付け、
    前記複数フレーム間の音響波画像の移動量を算出し、受け付けられた前記第1の計測フレームにおける前記計測対象の位置と前記移動量とに基づいて前記計測フレームのうち前記第1計測フレーム以外のフレームにおける前記計測対象の位置を設定し、
    受け付けられた前記第1の計測フレームにおける前記計測対象の位置、設定された前記第1計測フレーム以外のフレームにおける前記計測対象の位置および設定された検出計測アルゴリズムに基づいて、前記複数フレームのそれぞれに対して、音響波画像から前記計測対象を検出し、
    検出した前記計測対象の計測を行って前記複数フレームにおける複数の計測値を表示し、
    前記複数フレームに対する複数の計測値に基づいて第2の計測フレームを設定し、
    前記複数の計測値のうち、前記第1の計測フレームにおける第1の計測値と前記第2の計測フレームにおける第2の計測値とから最終計測値を算出し、
    前記第1の計測フレームが時系列上において前記複数フレームの前半に位置する場合に、前記第1の計測フレームから前記複数フレームのうち最も新しいフレームまでのフレーム群を前記一部のフレームとして選択し、前記第1の計測フレームが時系列上において前記複数フレームの後半に位置する場合に、前記複数フレームのうち最も古いフレームから前記第1の計測フレームまでのフレーム群を前記一部のフレームとして選択する音響波診断装置の制御方法。
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