JP6924905B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 Download PDF

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Description


本発明は、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、被検体の血管の観察に用いられる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。

従来から、被検体の内部の画像を得る装置として、超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、一般的に、複数の素子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して素子データが取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた素子データを電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。

このような超音波診断装置を用いて被検体の血管を観察することが、一般的に行われている。この際にユーザは、通常、超音波診断装置により得られた超音波画像を目視することにより、超音波画像内の血管が静脈であるか動脈であるかを判断することが多い。しかしながら、一般的に、超音波画像の目視により静脈と動脈とを区別するためには、ユーザが専門の知識を有していることが必要である。そこで、ユーザが専門の知識を有していなくても超音波画像内の血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別することができる超音波診断装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、被検体内の超音波エコーを受信して生成した受信信号を周波数解析することによりいわゆるドプラ信号を生成し、生成されたドプラ信号の強度に基づいて、超音波画像内の血管を鑑別する超音波診断装置が開示されている。特許文献１の超音波診断装置では、超音波画像に含まれる２つの血管のうち、ドプラ信号の強度が高い血管を動脈であると鑑別し、ドプラ信号の強度が低い血管を静脈であると鑑別する。

特開２００８−２７２０２５号公報

ところで、実際に超音波診断装置を用いて血管を観察する場合には、超音波プローブを移動させながら観察を行うことが多い。

この際に、特許文献１の超音波診断装置においては、被検体の異なる断層面を表す超音波画像が順次生成されるが、超音波画像により表される被検体の断層面が順次変化する毎に超音波画像内の血管が鑑別されるため、超音波診断装置における電力の消費が大きくなってしまう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、血管の鑑別を行いながらも電力の消費を低減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。

上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波プローブと、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順次取得する画像取得部と、画像取得部により取得された超音波画像に含まれる血管を検出する血管検出部と、血管検出部により検出された血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別する血管鑑別部と、超音波プローブの移動量またはフレーム間の超音波画像の変化量に基づいて、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行するか否かを決定する鑑別実行決定部とを備えることを特徴とする。

超音波プローブに取り付けられたモーションセンサと、モーションセンサによる計測値に基づいて超音波プローブの移動量を算出するプローブ移動量算出部とを備え、鑑別実行決定部は、プローブ移動量算出部により算出された超音波プローブの移動量に基づいて血管鑑別部による鑑別を実行するか否かを決定することができる。

ここで、血管鑑別部による最新の鑑別結果を保持する鑑別結果メモリを備え、プローブ移動量算出部により算出された超音波プローブの移動量が定められた第１の閾値以下の場合に、鑑別実行決定部は、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行しないことを決定し、血管鑑別部は、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を維持することが好ましい。

この際に、血管鑑別部は、プローブ移動量算出部により算出された超音波プローブの移動量が第１の閾値以下で且つ第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きい場合に、血管鑑別部により最新の鑑別がなされたフレームから現在フレームまでの超音波画像における血管の位置を追従し、且つ、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を維持することができる。

また、プローブ移動量算出部により算出された超音波プローブの移動量が第１の閾値よりも大きい場合に、鑑別実行決定部は、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、血管鑑別部は、現在フレームの超音波画像における血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を更新することができる。

あるいは、プローブ移動量算出部により算出された超音波プローブの移動量が第１の閾値以下である状態が定められた時間だけ続いた場合に、鑑別実行決定部は、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、血管鑑別部は、現在フレームの超音波画像における血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を更新することもできる。

また、血管鑑別部は、プローブ移動量算出部により算出された超音波プローブの移動量が第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下となってから、現在フレームの超音波画像における血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新たに実行することができる。

また、画像取得部により取得された超音波画像および鑑別結果メモリに保持された鑑別結果を表示する表示部を備えることが好ましい。

また、プローブ移動量算出部により算出される超音波プローブの移動量は、超音波プローブの平行移動に伴う移動速度、超音波プローブの移動方向の変化量、および超音波プローブの回転移動に伴う角速度の少なくとも１つを含むことが好ましい。

また、モーションセンサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、全地球測位システムの位置センサのうち少なくとも１つからなることが好ましい。

また、画像取得部により取得された超音波画像を画像解析することによりフレーム間の超音波画像の変化量を算出する画像変化量算出部を備え、鑑別実行決定部は、画像変化量算出部により算出された超音波画像の変化量に基づいて血管鑑別部による血管の鑑別を実行するか否かを決定することができる。

ここで、血管鑑別部による最新の鑑別結果を保持する鑑別結果メモリを備え、画像変化量算出部により算出されたフレーム間の超音波画像の変化量が定められた第４の閾値以下の場合に、鑑別実行決定部は、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行しないことを決定し、血管鑑別部は、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を維持することが好ましい。

この際に、血管鑑別部は、画像変化量算出部により取得されたフレーム間の超音波画像の変化量が第４の閾値以下で且つ第４の閾値よりも小さい第５の閾値よりも大きい場合に、血管鑑別部により最新の鑑別がなされたフレームから現在フレームまでの超音波画像における血管の位置を追従し、且つ、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を維持することができる。

また、画像変化量算出部により算出されたフレーム間の超音波画像の変化量が第４の閾値よりも大きい場合に、鑑別実行決定部は、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、血管鑑別部は、現在フレームの超音波画像における血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を更新することができる。

あるいは、画像変化量算出部により算出されたフレーム間の超音波画像の変化量が第４の閾値よりも小さい状態が定められた時間だけ続いた場合に、鑑別実行決定部は、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、血管鑑別部は、現在フレームの超音波画像における血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、鑑別結果メモリに保持されている最新の鑑別結果を更新することもできる。

血管鑑別部は、画像変化量算出部により算出されたフレーム間の超音波画像の変化量が第４の閾値よりも小さい第６の閾値以下となってから、現在フレームの超音波画像における血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新に実行することができる。

また、画像取得部により取得された超音波画像および鑑別結果メモリに保持された鑑別結果を表示する表示部を備えることが好ましい。

また、画像取得部は、超音波プローブにより被検体内の超音波エコーを受信して受信信号を生成する受信部を有し、受信部により生成された受信信号に基づいてドプラ信号を生成するドプラ信号生成部を備え、血管鑑別部は、ドプラ信号生成部により生成されたドプラ信号に基づいて血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別することができる。

本発明の超音波診断装置の制御方法は、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順次取得し、取得された超音波画像に含まれる血管を検出し、検出された血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、超音波プローブの移動量またはフレーム間の超音波画像の変化量に基づいて、現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行するか否かを決定することを特徴とする。

本発明によれば、超音波診断装置は、画像取得部により取得された超音波画像に含まれる血管を検出する血管検出部と、血管検出部により検出された血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別する血管鑑別部と、超音波プローブの移動量またはフレーム間の超音波画像の変化量に基づいて、血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に含まれる血管の鑑別を新たに実行するか否かを決定する鑑別実行決定部とを備えるため、血管の鑑別を行いながらも電力の消費を低減することができる。

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における受信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におけるドプラ信号生成部の内部構成を示すブロック図である。 血管の横断面を含む超音波画像を模式的に示す図である。 血管の鑑別結果を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において最新の鑑別結果を表示する動作を表すフローチャートである。 超音波画像内において血管の位置が移動した様子を模式的に示す図である。 超音波画像内の血管の位置を追従させて、最新の鑑別結果を表示する様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 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に係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３において最新の鑑別結果を表示する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に送信部３および受信部４がそれぞれ接続されている。受信部４には、画像生成部５、表示制御部６および表示部７が順次接続されている。ここで、送信部３、受信部４および画像生成部５により、画像取得部８が構成されている。また、受信部４に、ドプラ信号生成部９が接続されている。また、画像生成部５に血管検出部１０が接続されている。ドプラ信号生成部９および血管検出部１０には、血管鑑別部１１が接続されており、血管鑑別部１１に、鑑別結果メモリ１２と表示制御部６とが接続されている。ここで、血管鑑別部１１と鑑別結果メモリ１２とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。また、振動子アレイ２は、超音波プローブ１９に含まれており、超音波プローブ１９に、モーションセンサ１３が取り付けられている。また、モーションセンサ１３に、プローブ移動量算出部１４が接続されており、プローブ移動量算出部１４に、鑑別実行決定部１５が接続されている。また、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１に接続されている。

さらに、表示制御部６、画像取得部８、ドプラ信号生成部９、血管鑑別部１１、血管検出部１０、プローブ移動量算出部１４、鑑別実行決定部１５に、装置制御部１６が接続されており、装置制御部１６に、入力部１７および格納部１８が接続されている。ここで、装置制御部１６と格納部１８とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

また、表示制御部６、画像取得部８、ドプラ信号生成部９、血管鑑別部１１、血管検出部１０、プローブ移動量算出部１４、鑑別実行決定部１５および装置制御部１６により、プロセッサ２０が構成されている。

図１に示す超音波プローブ１９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振動子を有している。これらの振動子は、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し、且つ、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。各振動子は、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することにより構成される。

画像取得部８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１６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の複数の振動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振動子に供給する。このように、振動子アレイ２の複数の振動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１９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エコーは、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動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、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信部４に出力する。

画像取得部８の受信部４は、装置制御部１６からの制御信号に従って、振動子アレイ２から出力される信号の処理を行う。図２に示すように、受信部４は、増幅部２１およびＡＤ（Analog Digital）変換部２２が直列接続された構成を有している。増幅部２１は、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部２２に送信する。ＡＤ変換部２２は、増幅部２１から送信された信号をデジタル化された受信信号に変換し、これらのデータを画像取得部８の画像生成部５に送出する。

画像取得部８の画像生成部５は、図３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１６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、受信信号の各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１つの走査ラインに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、被検体内の組織を表す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。

画像生成部５の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して超音波画像を生成する。画像生成部５の画像処理部２５は、ＤＳＣ２４において得られた超音波画像に対して、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、超音波画像を表示制御部６および血管検出部１０に出力する。

プロセッサ２０のドプラ信号生成部９は、いわゆるパルスドプラ法によりドプラ信号を生成する。ドプラ信号生成部９は、図４に示すように、直交検波部２６と、ハイパスフィルタ２７と、高速フーリエ変換部（Fast Fourier Transformer）２８とが順次直列に接続された構成を有している。

直交検波部２６は、受信部４で生成された受信信号に参照周波数のキャリア信号を混合することにより、受信信号を直交検波して複素データに変換する。

ハイパスフィルタ２７は、いわゆるウォールフィルタ（Wall Filter）として機能し、直交検波部２６で生成された複素データから被検体の体内組織の運動に由来する周波数成分を除去する。

高速フーリエ変換部２８は、複数のサンプル点の複素データをフーリエ変換することにより周波数解析し、いわゆるスペクトルを表すドプラ信号を生成する。

プロセッサ２０の血管検出部１０は、画像取得部８により取得された超音波画像に対して画像解析を行って、超音波画像に含まれる血管を検出する。例えば、血管検出部１０は、図５に示すように、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２の横断面を検出する。

ここで、血管の横断面とは、血管の中心軸を横断するように血管を切断した際の断面を表す。より具体的には、血管検出部１０は、例えば、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を用いて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血管が存在するとみなすことにより、血管の横断面を検出することができる。

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。

超音波プローブ１９に取り付けられているモーションセンサ１３は、ユーザにより移動された超音波プローブ１９の動きを計測する。モーションセンサ１３としては、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）の位置センサ等が用いられる。そのため、モーションセンサ１３により、例えば、超音波プローブ１９の動きとして、超音波プローブ１９の平行移動に伴う加速度、超音波プローブ１９の回転移動に伴う角加速度または角速度、超音波プローブ１９の位置等が計測される。

プロセッサ２０のプローブ移動量算出部１４は、モーションセンサ１３による計測値に基づいて超音波プローブ１９の移動量を算出する。プローブ移動量算出部１４は、超音波プローブ１９の移動量として、例えば、超音波プローブ１９の平行移動に伴う移動速度、超音波プローブ１９の回転移動に伴う角速度、超音波プローブ１９の移動方向の変化量等を算出することができる。

プロセッサ２０の血管鑑別部１１は、血管検出部１０により検出された血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかを鑑別する。ここで、一般的に、動脈は一定の周期で拍動をするため、動脈に対応する血管の断面におけるドプラ信号の強度も拍動と同じ一定の周期で変動する。一方、静脈は拍動をしないため、静脈に対応する血管の断面におけるドプラ信号の強度は周期的な変動をしない。そのため、血管鑑別部１１は、例えば、ドプラ信号生成部９により生成されたドプラ信号の強度が周期的に変動する血管を動脈と鑑別し、ドプラ信号の強度が周期的に変動しない血管を静脈であると鑑別することができる。

ここで、血管の鑑別は、血管が正確に鑑別されるように、超音波プローブ１９が概ね静止している状態で行われることが好ましい。そのため、血管鑑別部１１は、プローブ移動量算出部１４により算出された超音波プローブ１９の移動量が、概ね静止している状態となってから、血管の鑑別を行うことが望ましい。

また、血管鑑別部１１は、血管ＢＶ１およびＢＶ２に対する鑑別結果を、表示制御部６を介して表示部７に表示させる。例えば、図６に示すように、血管鑑別部１１は、血管ＢＶ１を動脈、血管ＢＶ２を静脈と鑑別し、超音波画像Ｕ内の血管ＢＶ１の近傍に、動脈である旨を表すテキストＴ１と血管ＢＶ１およびテキストＴ１を囲む囲み線Ｅ１とを表示させ、血管ＢＶ２の近傍に、静脈である旨を表すテキストＴ２と血管ＢＶ２およびテキストＴ２を囲む囲み線Ｅ２を表示させることで、血管ＢＶ１が動脈、血管ＢＶ２が静脈であるという鑑別結果を表示部７に表示させることができる。この際に、血管鑑別部１１は、例えば、血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかをユーザが確認しやすいように、囲み線Ｅ１と囲み線Ｅ２を、赤および青等の互いに異なる色で表示部７に表示させることもできる。

超音波診断装置１の鑑別結果メモリ１２は、血管鑑別部１１による最新の鑑別結果を保存する。鑑別結果メモリ１２としては、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、鑑別結果メモリ１２は、プロセッサ２０に含まれていないが、プロセッサ２０に含まれて構成されていてもよい。

プロセッサ２０の鑑別実行決定部１５は、プローブ移動量算出部１４により算出された超音波プローブ１９の移動量に基づいて、血管鑑別部１１が、画像取得部８により取得された現在フレームの超音波画像に含まれる血管の鑑別を新たに実行するか否かを決定する。鑑別実行決定部１５は、例えば、プローブ移動量算出部１４により算出された超音波プローブ１９の移動量が定められた第１の閾値以下の場合に、現在フレームの超音波画像に対して血管の鑑別を新たに実行しないことを決定し、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値より大きい場合に、現在フレームの超音波画像に対して血管の鑑別を新たに実行することを決定する。ここで、例えば、超音波プローブ１９の移動量が、超音波プローブ１９の平行移動に伴う移動速度である場合には、２０ｍｍ／秒を第１の閾値として設定することができる。

これにより、血管鑑別部１１が不要な鑑別処理を行うことを防止し、超音波診断装置１における計算負荷を軽減し、さらに、超音波診断装置１における電力の消費が低減される。

プロセッサ２０の装置制御部１６は、格納部１８等に予め記憶されているプログラムおよび入力部１７を介したユーザの操作に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。

プロセッサ２０の表示制御部６は、装置制御部１６の制御の下、画像取得部８の画像生成部５により生成された超音波画像に所定の処理を施して、表示部７に超音波画像を表示させる。

超音波診断装置１の表示部７は、表示制御部６による制御の下、超音波画像を表示し、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含む。

超音波診断装置１の入力部１７は、ユーザが入力操作を行うための装置であり、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。

格納部１８は、超音波診断装置１の動作プログラム等を格納し、鑑別結果メモリ１２と同様に、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＦＤ、ＭＯディスク、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＳＤカード、ＵＳＢ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、表示制御部６、画像取得部８、ドプラ信号生成部９、血管鑑別部１１、血管検出部１０、プローブ移動量算出部１４、鑑別実行決定部１５および装置制御部１６を有するプロセッサ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、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、ＦＧＰＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

また、プロセッサ２０の表示制御部６、画像取得部８、ドプラ信号生成部９、血管鑑別部１１、血管検出部１０、プローブ移動量算出部１４、鑑別実行決定部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。

次に、図７に示すフローチャートを用いて、実施の形態１における超音波診断装置１の動作を詳細に説明する。以下の動作説明においては、プロセッサ２０の画像取得部８により、順次、連続的に超音波画像が取得されて表示部７に表示され、血管の観察に伴ってユーザにより超音波プローブ１９が移動されるとする。

まず、ステップＳ１において、プローブ移動量算出部１４は、超音波プローブ１９に取り付けられたモーションセンサ１３により得られた計測値に基づいて、超音波プローブ１９の移動量を算出する。

次に、ステップＳ２において、血管鑑別部１１は、超音波プローブ１９が概ね静止している状態であるか否か、すなわち、ステップＳ１で算出された超音波プローブ１９の移動量が、第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、例えば、超音波プローブ１９の移動量が、超音波プローブ１９の平行移動に伴う移動速度である場合には、３ｍｍ／秒を第３の閾値として設定することができる。ステップＳ２において、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１に戻り、超音波プローブ１９の移動量が新たに算出され、ステップＳ２に進む。このように、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値以下となるまで、ステップＳ１およびステップＳ２が繰り返される。

ステップＳ２において、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ３に進む。ステップＳ３において、血管検出部１０は、画像取得部８により取得された現在フレームの超音波画像に対して画像解析を行って、例えば図５に示すように、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２の検出処理を行う。

続くステップＳ４において、血管鑑別部１１は、ステップＳ３で検出された血管ＢＶ１およびＢＶ２におけるドプラ信号の強度に基づいて、血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかを鑑別する処理を行う。例えば、ドプラ信号生成部９により、超音波画像Ｕの全域に対応するドプラ信号が生成され、血管鑑別部１１により、血管ＢＶ１およびＢＶ２のうち、ドプラ信号の強度が周期的に変動する血管を動脈、周期的に変動しない血管を静脈と鑑別することができる。なお、ドプラ信号生成部９により超音波画像Ｕの全域に対応するドプラ信号が得られる場合には、超音波プローブ１９の振動子アレイ２から、超音波画像Ｕの全域に対応する被検体の断面に対して超音波ビームが送信される。

ステップＳ５において、血管鑑別部１１は、ステップＳ４で得られた鑑別結果を鑑別結果メモリ１２に保持させる。

ステップＳ６において、血管鑑別部１１は、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を表示部７に表示させる。例えば、血管鑑別部１１は、図６に示すように、血管ＢＶ１の近傍に動脈である旨を表すテキストＴ１と、血管ＢＶ１およびテキストＴ１を囲む囲み線Ｅ１を表示させ、血管ＢＶ２の近傍に静脈である旨を表すテキストＴ２と、血管ＢＶ２およびテキストＴ２を囲む囲み線Ｅ２を超音波画像Ｕに重畳して表示させることにより、鑑別結果を表示部７に表示させることができる。

続くステップＳ７において、超音波診断装置１の動作を終了するか否かが判定される。例えば、図示しないが、表示部７に超音波診断装置１の動作を終了させるための動作終了ボタンを表示させ、入力部１７を介してユーザにより、動作終了ボタンが押された場合に、超音波診断装置１の動作を終了すると判定され、超音波診断装置１の動作が終了する。動作終了ボタンが押されない場合には、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定され、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、プローブ移動量算出部１４は、ステップＳ１と同様にして、超音波プローブ１９の移動量を新たに算出する。

続くステップＳ９において、鑑別実行決定部１５は、ステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ９において、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が現在フレームの超音波画像に対して新たに血管を鑑別しないことを決定する。

続くステップＳ１１において、血管鑑別部１１は、最新の鑑別結果、すなわち、ステップＳ５で保持された鑑別結果を超音波画像Ｕに重畳して表示させる。ここで、このステップＳ１１における詳細な動作を図８のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１は、ステップＳ９において、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下であると判定された場合に実行される処理であり、図８に示すように、ステップＳ１３〜ステップＳ１５の３つのステップにより構成されている。

まず、ステップＳ１３において、血管鑑別部１１は、ステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が定められた第２の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、第２の閾値は、第１の閾値よりも小さく且つ第３の閾値以上の値を有している。ステップＳ１３において超音波プローブ１９の移動量が第２の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、血管鑑別部１１は、超音波プローブ１９が概ね静止している状態であると判断し、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を維持する。さらに、血管鑑別部１１は、図５および図６に示す血管ＢＶ１およびＢＶ２に対応する血管に対して、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を現在フレームの超音波画像にそのまま重畳して表示させる。ステップＳ１４の処理が完了すると、ステップＳ１１の処理が終了する。

また、ステップＳ１３において、超音波プローブ１９の移動量が第２の閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、血管鑑別部１１は、超音波プローブ１９に動きがあるが、鑑別処理を新たに行うほど大きい動きはないと判断し、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２を追従して、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を維持する。さらに、血管鑑別部１１は、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２に対応する血管に対して、鑑別結果メモリ１２に保持されている鑑別結果を表示させる処理を行う。

例えば、ユーザにより、超音波プローブ１９が、第１の閾値以下であり且つ第２の閾値よりも大きい移動量だけ移動され、図９に示すように、超音波画像Ｕ内において血管ＢＶ１およびＢＶ２がそれぞれ血管ＢＶ３およびＢＶ４の位置に移動した場合に、血管鑑別部１１は、図１０に示すように、テキストＴ１およびＴ２と囲み線Ｅ１およびＥ２とを、超音波画像Ｕ内における血管ＢＶ１およびＢＶ２の移動に合わせて移動させた状態で、表示部７に表示させることができる。このようにして、血管鑑別部１１は、血管の位置を追従して、最新の鑑別がなされたフレームの血管ＢＶ１およびＢＶ２に対応する、現在フレームの血管ＢＶ３およびＢＶ４に対してステップＳ５で保持された鑑別結果を表示させる。ここで、血管鑑別部１１は、例えば、時系列に互いに隣接するフレーム間のマッチング、および、いわゆるオプティカルフロー法等を行うことにより、血管ＢＶ１およびＢＶ２の追従を行うことができる。

ステップＳ１５の処理が完了すると、ステップＳ１１の処理が終了する。

このようにして、ステップＳ１１において、ステップＳ５で保持された最新の鑑別結果が表示部７に表示されると、ステップＳ７に戻る。ステップＳ７で超音波診断装置１の動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１の動作が終了する。ステップＳ７で超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ８に進み、超音波プローブ１９の移動量が算出される。続くステップＳ９において、ステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいか否かが判定される。ステップＳ９で、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１０に進む。

このように、ステップＳ７において、超音波診断装置１の動作を終了すると判断されるか、あるいは、ステップＳ９において、直前のステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいと判定されるまで、ステップＳ７〜ステップＳ１１の処理が繰り返される。

また、ステップＳ９において、ステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が現在フレームの超音波画像に対して新たに鑑別を実行することを決定する。このようにして、ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ１に戻り、プローブ移動量算出部１４により、超音波プローブ１９の移動量が算出される。

続くステップＳ２において、血管検出部１０により、ステップＳ１で算出された超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値以下か否かが判定される。ステップＳ２において、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値より大きいと判定された場合には、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ２において、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、血管検出部１０は、現在フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことにより、新たに血管を検出する。

ステップＳ４において、血管鑑別部１１は、ステップＳ３で新たに検出された血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新たに行う。

ステップＳ５において、血管鑑別部１１は、ステップＳ４で得られた新たな鑑別結果により、鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を更新する。すなわち、血管鑑別部１１は、鑑別結果メモリ１２に既に保持されていた鑑別結果を上書きして、ステップＳ４で得られた新たな鑑別結果を鑑別結果メモリ１２に保持させる。

続くステップＳ６において、血管鑑別部１１は、ステップＳ５で更新された鑑別結果を、現在フレームの超音波画像に重畳して表示する。

ステップＳ６の処理が完了すると、ステップＳ７に進み、超音波診断装置１の動作を終了するか否かの判定が行われる。ステップＳ７において、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ８に進み、超音波診断装置１の動作を終了すると判定された場合には、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に係る超音波診断装置１によれば、血管検出部１０により、超音波画像Ｕ内の血管ＢＶ１およびＢＶ２が自動的に検出され、血管鑑別部１１により、検出された血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかが鑑別され、さらに、鑑別実行決定部１５により、超音波プローブ１９の移動量に基づいて、血管鑑別部１１が血管ＢＶ１およびＢＶ２の鑑別を実行するか否かが決定されるため、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である場合における血管ＢＶ１およびＢＶ２の不要な鑑別処理を行わないことにより、血管ＢＶ１およびＢＶ２の鑑別を行いながらも超音波診断装置１における電力の消費を低減することができる。

特に、バッテリを駆動電源とする可搬型の超音波診断装置においては、できるだけ電力の消費を低減して駆動時間を確保することが好ましいため、本発明の実施の形態１の態様を適用させることが非常に有用である。

なお、実施の形態１の図６に示す例では、矩形の囲み線Ｅ１およびＥ２が超音波画像Ｕに重畳して表示されているが、血管ＢＶ１が囲み線Ｅ１により囲まれ、血管ＢＶ２が囲み線Ｅ２により囲まれていれば、囲み線Ｅ１、Ｅ２の形状は特に限定されない。例えば、囲み線Ｅ１、Ｅ２は、それぞれ、円形状、多角形状等の任意の閉じた形状を有することができる。

また、血管鑑別部１１は、図６に示すように、血管ＢＶ１の近傍にテキストＴ１と囲み線Ｅ１を表示し、血管ＢＶ２の近傍にテキストＴ２と囲み線Ｅ２を表示させているが、テキストＴ１およびテキストＴ２のみを超音波画像Ｕに重畳して表示させることもできる。

また、実施の形態１では、ドプラ信号生成部９により、超音波画像Ｕの全域に対応するドプラ信号が生成されているが、超音波画像Ｕのうち血管ＢＶ１およびＢＶ２を含む一部の領域に対応するドプラ信号が生成されることもできる。例えば、図示しないが、血管ＢＶ１のみを含む第１の関心領域と血管ＢＶ２を含む第２の関心領域が設定され、超音波プローブ１９の振動子アレイ２から、超音波画像Ｕのうち第１の関心領域と第２の関心領域に対応する被検体の断面に対して超音波ビームが送信されることにより、第１の関心領域と第２の関心領域に対応するそれぞれのドプラ信号が生成される。これにより、ドプラ信号を生成する際のドプラ信号生成部９における計算負荷を軽減し、超音波診断装置１における電力の消費をさらに低減することができる。

また、実施の形態１において、血管鑑別部１１は、血管ＢＶ１およびＢＶ２におけるドプラ信号の強度に基づいて、血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかを鑑別しているが、血管の鑑別方法は、特にこれに限定されない。ここで、一般的に、静脈の直径は動脈の直径よりも小さく、静脈の血管壁は動脈の血管壁よりも薄く、静脈の横断面の円形度は動脈の横断面の円形度よりも低いため、血管鑑別部１１は、例えば、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２の直径、血管ＢＶ１およびＢＶ２の血管壁の厚み、血管ＢＶ１およびＢＶ２の横断面の円形度に基づいて静脈と動脈を鑑別することもできる。

実施の形態２

実施の形態１において、鑑別実行決定部１５は、図７に示されるフローチャートのステップＳ９で、プローブ移動量算出部１４により算出された超音波プローブ１９の移動量が定められた第１の閾値よりも大きいと判定された場合にのみ、ステップＳ１２において血管鑑別部１１が新たに血管の鑑別を行うことを決定しているが、鑑別実行決定部１５は、例えば、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下の状態が定められた時間だけ続いた場合にも、血管鑑別部１１が新たに鑑別を実行することを決定できる。

実施の形態２における超音波診断装置１の動作を、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。図１１のフローチャートは、図７に示す実施の形態１のフローチャートにおいて、ステップＳ９とステップＳ１０との間にステップＳ１６が追加されている。

まず、ステップＳ１において、プローブ移動量算出部１４は、超音波プローブ１９に取り付けられたモーションセンサ１３により計測された計測値に基づいて、超音波プローブ１９の移動量を算出する。

続くステップＳ２において、血管検出部１０により、ステップＳ１で算出された超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値以下か否かが判定される。ステップＳ２において、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値より大きいと判定された場合には、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ２において、超音波プローブ１９の移動量が第３の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、血管検出部１０は、現在フレームの超音波画像Ｕに対して画像解析を行うことにより、例えば図５に示すように、超音波画像Ｕ内の血管ＢＶ１およびＢＶ２を検出する。

ステップＳ４において、血管鑑別部１１は、ステップＳ３で検出された血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかの鑑別を行う。

ステップＳ５において、血管鑑別部１１は、ステップＳ４で得られた鑑別結果を、鑑別結果メモリ１２に保持させる。

続くステップＳ６において、血管鑑別部１１は、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を、現在フレームの超音波画像Ｕに重畳して表示する。

ステップＳ６の処理が完了すると、ステップＳ７に進み、超音波診断装置１の動作を終了するか否かの判定が行われる。ステップＳ７において、超音波診断装置１の動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１の動作が終了する。また、ステップＳ７において、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、プローブ移動量算出部１４は、ステップＳ１と同様にして、超音波プローブ１９の移動量を算出する。

続くステップＳ９において、鑑別実行決定部１５は、ステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ９において、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１６に進む。

ところで、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である場合でも、所定の時間において超音波プローブ１９の動きが積み重ねられた結果として、合計の移動量が大きくなってしまうことがある。そこで、ステップＳ１６において、鑑別実行決定部１５は、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過したか否かを判定する。ここで、例えば、定められた時間として１０秒間が設定されることができる。ステップＳ１６において、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過していないと判定された場合には、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が新たに血管ＢＶ１およびＢＶ２を鑑別することを決定する。

続くステップＳ１１において、血管鑑別部１１は、新たに血管ＢＶ１およびＢＶ２を鑑別する代わりに、最新の鑑別結果、すなわち、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を超音波画像Ｕに重畳して表示させる。このようにしてステップＳ９の処理が完了すると、ステップＳ７に戻り、超音波診断装置１の動作を終了するか否かが判定される。

ステップＳ７で超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ８に進み、超音波プローブ１９の移動量が算出される。続くステップＳ９において、ステップＳ８で算出された超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいか否かが判定される。ステップＳ９で、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１６に進む。

このように、ステップＳ７で超音波診断装置１の動作を終了すると判定されるか、ステップＳ９で超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいと判定されるか、ステップＳ１６で超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過したと判定されるまで、ステップＳ７〜ステップＳ９、ステップＳ１６、ステップＳ１０、およびステップＳ１１の処理が繰り返される。

ステップＳ９において、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値よりも大きいと判定された場合、あるいは、ステップＳ７〜ステップＳ９、ステップＳ１６、ステップＳ１０、およびステップＳ１１の処理が繰り返されることにより、ステップＳ１６において、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過したと判定された場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が新たに鑑別を実行することを決定する。ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ１に戻る。

以上から、実施の形態２に係る超音波診断装置１によれば、超音波プローブ１９の移動量が第１の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過した場合に、鑑別実行決定部１５により、血管鑑別部１１が新たな鑑別を実行することが決定されるため、所定の時間において超音波プローブ１９の動きが積み重ねられて合計の移動量が大きくなった場合でも、正確な鑑別結果を得ることができる。また、時間の経過により、血管鑑別部１１が新たに鑑別を実行することが決定されるため、例えば、超音波プローブ１９ではなく被検体が動いてしまった場合でも、正確な鑑別結果を得ることができる。

実施の形態３

図１２に、実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａの構成を示す。実施の形態３の超音波診断装置１Ａは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、装置制御部１６の代わりに装置制御部１６Ａが備えられ、モーションセンサ１３とプローブ移動量算出部１４が取り除かれた代わりに画像変化量算出部２９が備えられている。

図１２に示すように、超音波診断装置１Ａにおいて、画像取得部８の画像生成部５に、画像変化量算出部２９が接続され、画像変化量算出部２９に、鑑別実行決定部１５が接続されている。また、表示制御部６、画像取得部８、ドプラ信号生成部９、血管検出部１０、血管鑑別部１１、鑑別実行決定部１５および画像変化量算出部２９に、装置制御部１６Ａが接続されている。また、装置制御部１６Ａに、入力部１７および格納部１８が接続されている。さらに、表示制御部６、画像取得部８、ドプラ信号生成部９、血管検出部１０、血管鑑別部１１、鑑別実行決定部１５、装置制御部１６Ａおよび画像変化量算出部２９により、プロセッサ２０Ａが構成されている。

プロセッサ２０Ａの画像変化量算出部２９は、画像取得部８により取得された超音波画像Ｕを画像解析することにより、時系列に互いに隣接するフレーム間における超音波画像の変化量を算出する。ここで、画像変化量算出部２９は、超音波画像の変化量として、時系列に互いに隣接するフレーム間における超音波画像の移動距離、回転角度等を算出することができる。また、画像変化量算出部２９は、例えば、時系列に互いに隣接するフレーム間のマッチング、および、いわゆるオプティカルフロー法等を行うことにより、時系列に隣接するフレーム間の超音波画像の変化量を算出することができる。

プロセッサ２０Ａの鑑別実行決定部１５は、画像変化量算出部２９により算出された超音波画像の変化量に基づいて、血管鑑別部１１が血管の鑑別を新たに行うか否かを決定する。例えば、鑑別実行決定部１５は、画像変化量算出部２９により算出された超音波画像の変化量が定められた第４の閾値よりも大きい場合に、血管鑑別部１１が血管の鑑別を新たに行うことを決定し、超音波画像の変化量が第４の閾値以下である場合に、血管鑑別部１１が血管の鑑別を新たに行わないことを決定することができる。

次に、図１３のフローチャートを用いて実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａの動作を説明する。図１３のフローチャートは、図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ８、ステップＳ９、およびステップＳ１１の代わりに、それぞれ、ステップＳ１７、ステップＳ１８、ステップＳ１９、ステップＳ２０、およびステップＳ２１が配置されている。

まず、ステップＳ１７において、画像変化量算出部２９は、画像生成部５により生成された超音波画像を画像解析することにより、時系列に互いに隣接するフレーム間の超音波画像の変化量を算出する。

続くステップＳ１８において、血管検出部１０は、時系列に互いに隣接しているフレーム間の超音波画像が概ね不変であるか否か、すなわち、ステップＳ１７で算出された超音波画像の変化量が、第４の閾値よりも小さい第６の閾値以下であるか否かを判定する。超音波画像の変化量が第６の閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１７に戻り、超音波画像の変化量が新たに算出される。このように、ステップＳ１８において、超音波画像の変化量が第６の閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ１７およびステップＳ１８の処理が繰り返される。ステップＳ１８において、ステップＳ１７で算出された超音波画像の変化量が第６の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、血管検出部１０は、画像取得部８により取得された現在フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことにより、図５に示すように、超音波画像Ｕ内の血管ＢＶ１およびＢＶ２を検出する。

ステップＳ４において、血管鑑別部１１は、ステップＳ３で検出された血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかの鑑別を行う。

ステップＳ５において、血管鑑別部１１は、ステップＳ４で得られた鑑別結果を鑑別結果メモリ１２に保持させる。

続くステップＳ６において、血管鑑別部１１は、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を、現在フレームの超音波画像Ｕに重畳して表示する。

ステップＳ６の処理が完了すると、ステップＳ７に進み、超音波診断装置１Ａの動作を終了するか否かの判定が行われる。ステップＳ７において、超音波診断装置１Ａの動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１Ａの動作が終了する。また、ステップＳ７において、超音波診断装置１Ａの動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、画像変化量算出部２９は、ステップＳ１７と同様にして、時系列に互いに隣接するフレーム間の超音波画像Ｕの変化量を算出する。

続くステップＳ２０において、鑑別実行決定部１５は、ステップＳ１９で算出された超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値より大きいか否かが判定される。ステップＳ２０において、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が新たに血管ＢＶ１およびＢＶ２を鑑別しないことを決定する。

続くステップＳ２１において、血管鑑別部１１は、最新の鑑別結果、すなわち、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を表示部７に表示する。ここで、ステップＳ２１は、ステップＳ２０において、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下であると判定された場合に実行される処理であり、図１４のフローチャートに示すように、ステップＳ２２、ステップＳ１４およびステップＳ１５の３つのステップにより構成されている。図１４に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１３の代わりにステップＳ２２が配置されている。

まず、ステップＳ２２において、血管鑑別部１１は、ステップＳ１９で算出された超音波画像Ｕの変化量が定められた第５の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、第５の閾値は、第４の閾値よりも小さく且つ第６の閾値以上の値を有している。ステップＳ２２において超音波画像Ｕの変化量が第５の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、血管鑑別部１１は、超音波画像Ｕが概ね不変であると判断し、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を維持する。さらに、血管鑑別部１１は、図５および図６に示す血管ＢＶ１およびＢＶ２に対応する血管に対して、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を現在フレームの超音波画像にそのまま重畳して表示させる。ステップＳ１４の処理が完了すると、ステップＳ２１の処理が終了する。

また、ステップＳ２２において、超音波画像Ｕの変化量が第５の閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、血管鑑別部１１は、超音波画像Ｕが変化しているが、鑑別処理を新たに行うほど大きい変化はないと判断し、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２を追従して、ステップＳ５で鑑別結果メモリ１２に保持された鑑別結果を維持する。

さらに、血管鑑別部１１は、超音波画像Ｕに含まれる血管ＢＶ１およびＢＶ２に対応する血管に対し、鑑別結果メモリ１２に保持されている鑑別結果を表示させる処理を行う。このようにしてステップＳ１５の処理が完了すると、ステップＳ２１の処理が終了する。

ステップＳ２１の処理が終了すると、ステップＳ７に戻り、超音波診断装置１Ａの動作を終了するか否かが判定される。ステップＳ７において超音波診断装置１Ａの動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、画像変化量算出部２９により、時系列に互いに隣接するフレーム間の超音波画像Ｕの変化量が算出される。

続くステップＳ２０において、直前のステップＳ１９で算出された超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値よりも大きいか否かが判定される。このようにして、ステップＳ７において、超音波診断装置１Ａの動作を終了すると判定されるか、あるいは、ステップＳ２０において、ステップＳ１９で算出された超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値よりも大きいと判定されるまで、ステップＳ７、ステップＳ１９、ステップＳ２０、ステップＳ１０およびステップＳ２１の処理が繰り返される。

ステップＳ２０において、ステップＳ１９で算出された超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が新たに血管ＢＶ１およびＢＶ２を鑑別することを決定する。このようにして、ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ１７に戻る。

ステップＳ１７において、画像変化量算出部２９は、時系列に互いに隣接するフレーム間の超音波画像Ｕの変化量を算出する。

続くステップＳ１８において、血管検出部１０は、ステップＳ１７で算出された超音波画像Ｕの変化量が第６の閾値以下であるか否かを判定する。ステップＳ１８において、超音波画像Ｕの変化量が第６の閾値より大きいと判定された場合には、ステップＳ１７に戻り、超音波画像Ｕの変化量が第６の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、血管検出部１０は、現在フレームの超音波画像Ｕに対して画像解析を行うことにより、超音波画像Ｕ内の血管ＢＶ１およびＢＶ２を検出する処理を行う。

ステップＳ４において、血管鑑別部１１は、ステップＳ３で検出された血管ＢＶ１およびＢＶ２が静脈であるか動脈であるかを鑑別する処理を行う。

ステップＳ５において、血管鑑別部１１は、ステップＳ４で新たに得られた鑑別結果により、鑑別結果メモリ１２に保持されている鑑別結果を更新する。

ステップＳ６において、血管鑑別部１１は、ステップＳ５で更新された鑑別結果を、現在フレームの超音波画像Ｕに重畳して表示部７に表示させる。

続くステップＳ７において、超音波診断装置１Ａの動作を終了するか否かの判定が行われる。ステップＳ７において、超音波診断装置１Ａの動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１９に進み、超音波診断装置１Ａの動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１Ａの動作が終了する。

以上から、実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａによれば、時系列に互いに隣接する超音波画像Ｕの変化量に基づいて、血管鑑別部１１が超音波画像Ｕ内の血管ＢＶ１およびＢＶ２の鑑別を新たに行うか否かを決定する場合にも、実施の形態１および実施の形態２の態様と同様に、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下である場合における血管ＢＶ１およびＢＶ２の不要な鑑別を行わないことにより、血管ＢＶ１およびＢＶ２の鑑別を行いながらも超音波診断装置１Ａにおける電力の消費を低減することができる。

実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、鑑別実行決定部１５は、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下の状態が定められた時間だけ続いた場合にも、血管鑑別部１１が新たに鑑別を実行することを決定できる。すなわち、図１３のステップＳ２０において、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下である場合でも、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過している場合、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、鑑別実行決定部１５は、血管鑑別部１１が新たに鑑別を実行することを決定する。ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ１に戻る。

これにより、超音波診断装置１Ａは、超音波画像Ｕの変化量が第４の閾値以下である状態のまま定められた時間が経過した場合に、鑑別実行決定部１５により、血管鑑別部１１が新たな鑑別を実行することが決定されるため、所定の時間において超音波画像Ｕの変化が積み重ねられて合計の移動量が大きくなった場合でも、正確な鑑別結果を得ることができる。また、時間の経過により、血管鑑別部１１が新たに鑑別を実行することが決定されるため、例えば、超音波プローブ１９ではなく被検体が動いてしまった場合でも、正確な鑑別結果を得ることができる。

上記記載から、以下の付記項１〜１８に記載の超音波診断装置を把握することができる。

［付記項１］

超音波プローブと、

プロセッサと、を備え、

前記プロセッサは、

前記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順次取得し、

取得された超音波画像に含まれる血管を検出し、

検出された前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、

前記超音波プローブの移動量またはフレーム間の前記超音波画像の変化量に基づいて、前現在フレームの前記超音波画像に対する鑑別を新たに実行するか否かを決定する超音波診断装置。

［付記項２］

前記超音波プローブに取り付けられたモーションセンサを備え、

前記プロセッサは、

前記モーションセンサによる計測値に基づいて前記超音波プローブの前記移動量を算出し、

算出された前記超音波プローブの前記移動量に基づいて鑑別を実行するか否かを決定する付記項１に記載の超音波診断装置。

［付記項３］

最新の鑑別結果を保持する鑑別結果メモリを備え、

前記プロセッサは、

算出された前記超音波プローブの前記移動量が定められた第１の閾値以下の場合に、

現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行しないことを決定し、

前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する付記項２に記載の超音波診断装置。

［付記項４］

前記プロセッサは、

算出された前記超音波プローブの前記移動量が前記第１の閾値以下で且つ前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きい場合に、最新の鑑別がなされたフレームから現在フレームまでの超音波画像における前記血管の位置を追従し、且つ、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する付記項３に記載の超音波診断装置。

［付記項５］

前記プロセッサは、

算出された前記超音波プローブの前記移動量が前記第１の閾値よりも大きい場合に、

現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する付記項３または４に記載の超音波診断装置。

［付記項６］

前記プロセッサは、

算出された前記超音波プローブの前記移動量が前記第１の閾値以下である状態が定められた時間だけ続いた場合に、

現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する付記項３または４に記載の超音波診断装置。

［付記項７］

前記プロセッサは、算出された前記超音波プローブの移動量が前記第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下となってから、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新たに実行する付記項５または６に記載の超音波診断装置。

［付記項８］

取得された前記超音波画像および前記鑑別結果メモリに保持された鑑別結果を表示するディスプレイ装置を備える付記項３〜７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

［付記項９］

算出される前記超音波プローブの前記移動量は、前記超音波プローブの平行移動に伴う移動速度、前記超音波プローブの移動方向の変化量、および前記超音波プローブの回転移動に伴う角速度の少なくとも１つを含む付記項２〜８のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

［付記項１０］

前記モーションセンサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、全地球測位システムの位置センサのうち少なくとも１つからなる付記項２〜９のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

［付記項１１］

前記プロセッサは、

取得された超音波画像を画像解析することによりフレーム間の前記超音波画像の変化量を算出し、

算出された前記超音波画像の前記変化量に基づいて鑑別を実行するか否かを決定する付記項１に記載の超音波診断装置。

［付記項１２］

最新の鑑別結果を保持する鑑別結果メモリを備え、

前記プロセッサは、

算出された前記フレーム間の前記超音波画像の変化量が定められた第４の閾値以下の場合に、

現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行しないことを決定し、

前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する付記項１１に記載の超音波診断装置。

［付記項１３］

前記プロセッサは、

取得された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値以下で且つ前記第４の閾値よりも小さい第５の閾値よりも大きい場合に、最新の鑑別がなされたフレームから現在フレームまでの超音波画像における前記血管の位置を追従し、且つ、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する付記項１２に記載の超音波診断装置。

［付記項１４］

前記プロセッサは、

算出された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値よりも大きい場合に、

現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する付記項１２または１３に記載の超音波診断装置。

［付記項１５］

前記プロセッサは、

算出された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値よりも小さい状態が定められた時間だけ続いた場合に、

現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する付記項１２または１３に記載の超音波診断装置。

［付記項１６］

前記プロセッサは、算出された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値よりも小さい第６の閾値以下となってから、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新に実行する付記項１４または１５に記載の超音波診断装置。

［付記項１７］

取得された前記超音波画像および前記鑑別結果メモリに保持された鑑別結果を表示するディスプレイ装置を備える付記項１２〜１６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

［付記項１８］

前記超音波プローブにより前記被検体内の超音波エコーを受信して受信信号を生成する受信回路を備え、

前記プロセッサは、

前記受信回路により生成された前記受信信号に基づいてドプラ信号を生成し、

生成された前記ドプラ信号に基づいて前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別する付記項１〜１７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

１，１Ａ 超音波診断装置、２ 振動子アレイ、３ 送信部、４ 受信部、５ 画像生成部、６ 表示制御部、７ 表示部、８ 画像取得部、９ ドプラ信号生成部、１０ 血管検出部、１１ 血管鑑別部、１２ 鑑別結果メモリ、１３ モーションセンサ、１４ プローブ移動量算出部、１５ 鑑別実行決定部、１６，１６Ａ 装置制御部、１７ 入力部、１８ 格納部、１９ 超音波プローブ、２０，２０Ａ プロセッサ、２１ 増幅部、２２ ＡＤ変換部、２３ 信号処理部、２４ ＤＳＣ、２５ 画像処理部、２６ 直交検波部、２７ ハイパスフィルタ、２８ 高速フーリエ変換部、２９ 画像変化量算出部、ＢＶ１，ＢＶ２，ＢＶ３，ＢＶ４ 血管、Ｅ１，Ｅ２ 囲み線、Ｔ１，Ｔ２ テキスト、Ｕ 超音波画像。

Claims (19)


  1. 超音波プローブと、

    前記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順次取得する画像取得部と、

    前記画像取得部により取得された超音波画像に含まれる血管を検出する血管検出部と、

    前記血管検出部により検出された前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別する血管鑑別部と、

    前記超音波プローブの移動量またはフレーム間の前記超音波画像の変化量に基づいて、前記血管鑑別部が現在フレームの前記超音波画像に対する鑑別を新たに実行するか否かを決定する鑑別実行決定部と

    を備える超音波診断装置。

  2. 前記超音波プローブに取り付けられたモーションセンサと、

    前記モーションセンサによる計測値に基づいて前記超音波プローブの前記移動量を算出するプローブ移動量算出部と

    を備え、

    前記鑑別実行決定部は、前記プローブ移動量算出部により算出された前記超音波プローブの前記移動量に基づいて前記血管鑑別部による鑑別を実行するか否かを決定する請求項１に記載の超音波診断装置。

  3. 前記血管鑑別部による最新の鑑別結果を保持する鑑別結果メモリを備え、

    前記プローブ移動量算出部により算出された前記超音波プローブの前記移動量が定められた第１の閾値以下の場合に、

    前記鑑別実行決定部は、前記血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行しないことを決定し、

    前記血管鑑別部は、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する請求項２に記載の超音波診断装置。

  4. 前記血管鑑別部は、前記プローブ移動量算出部により算出された前記超音波プローブの前記移動量が前記第１の閾値以下で且つ前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きい場合に、前記血管鑑別部により最新の鑑別がなされたフレームから現在フレームまでの超音波画像における前記血管の位置を追従し、且つ、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する請求項３に記載の超音波診断装置。

  5. 前記プローブ移動量算出部により算出された前記超音波プローブの前記移動量が前記第１の閾値よりも大きい場合に、

    前記鑑別実行決定部は、前記血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

    前記血管鑑別部は、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する請求項３または４に記載の超音波診断装置。

  6. 前記プローブ移動量算出部により算出された前記超音波プローブの前記移動量が前記第１の閾値以下である状態が定められた時間だけ続いた場合に、

    前記鑑別実行決定部は、前記血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

    前記血管鑑別部は、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する請求項３または４に記載の超音波診断装置。

  7. 前記血管鑑別部は、前記プローブ移動量算出部により算出された前記超音波プローブの移動量が前記第１の閾値よりも小さい第３の閾値以下となってから、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新たに実行する請求項５または６に記載の超音波診断装置。

  8. 前記画像取得部により取得された前記超音波画像および前記鑑別結果メモリに保持された鑑別結果を表示する表示部を備える請求項３〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

  9. 前記プローブ移動量算出部により算出される前記超音波プローブの前記移動量は、前記超音波プローブの平行移動に伴う移動速度、前記超音波プローブの移動方向の変化量、および前記超音波プローブの回転移動に伴う角速度の少なくとも１つを含む請求項２〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

  10. 前記モーションセンサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、全地球測位システムの位置センサのうち少なくとも１つからなる請求項２〜９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

  11. 前記画像取得部により取得された超音波画像を画像解析することによりフレーム間の前記超音波画像の変化量を算出する画像変化量算出部を備え、

    前記鑑別実行決定部は、前記画像変化量算出部により算出された前記超音波画像の前記変化量に基づいて前記血管鑑別部による鑑別を実行するか否かを決定する請求項１に記載の超音波診断装置。

  12. 前記血管鑑別部による最新の鑑別結果を保持する鑑別結果メモリを備え、

    前記画像変化量算出部により算出された前記フレーム間の前記超音波画像の変化量が定められた第４の閾値以下の場合に、

    前記鑑別実行決定部は、前記血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行しないことを決定し、

    前記血管鑑別部は、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する請求項１１に記載の超音波診断装置。

  13. 前記血管鑑別部は、前記画像変化量算出部により取得された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値以下で且つ前記第４の閾値よりも小さい第５の閾値よりも大きい場合に、前記血管鑑別部により最新の鑑別がなされたフレームから現在フレームまでの超音波画像における前記血管の位置を追従し、且つ、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を維持する請求項１２に記載の超音波診断装置。

  14. 前記画像変化量算出部により算出された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値よりも大きい場合に、

    前記鑑別実行決定部は、前記血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

    前記血管鑑別部は、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する請求項１２または１３に記載の超音波診断装置。

  15. 前記画像変化量算出部により算出された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値よりも小さい状態が定められた時間だけ続いた場合に、

    前記鑑別実行決定部は、前記血管鑑別部が現在フレームの超音波画像に対する鑑別を新たに実行することを決定し、

    前記血管鑑別部は、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、その鑑別結果により、前記鑑別結果メモリに保持されている前記最新の鑑別結果を更新する請求項１２または１３に記載の超音波診断装置。

  16. 前記血管鑑別部は、前記画像変化量算出部により算出された前記フレーム間の前記超音波画像の前記変化量が前記第４の閾値よりも小さい第６の閾値以下となってから、前記現在フレームの超音波画像における前記血管が静脈であるか動脈であるかの鑑別を新に実行する請求項１４または１５に記載の超音波診断装置。

  17. 前記画像取得部により取得された前記超音波画像および前記鑑別結果メモリに保持された鑑別結果を表示する表示部を備える請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

  18. 前記画像取得部は、前記超音波プローブにより前記被検体内の超音波エコーを受信して受信信号を生成する受信部を有し、

    前記受信部により生成された前記受信信号に基づいてドプラ信号を生成するドプラ信号生成部を備え、

    前記血管鑑別部は、前記ドプラ信号生成部により生成された前記ドプラ信号に基づいて前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別する請求項１〜１７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

  19. 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順次取得し、

    取得された超音波画像に含まれる血管を検出し、

    検出された前記血管が静脈であるか動脈であるかを鑑別し、

    前記超音波プローブの移動量またはフレーム間の前記超音波画像の変化量に基づいて、前記現在フレームの前記超音波画像に対する鑑別を新たに実行するか否かを決定する超音波診断装置の制御方法。
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