JP6937731B2 - 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 PDFInfo
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Description
この際に、移動ベクトル積分部は、画像取得部により取得された複数フレームの超音波画像に対して、ピクセル毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部は、現在フレームの超音波画像における各ピクセルを、移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて、参照画像保持部により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させることにより、変形画像を生成することが好ましい。
この際に、移動ベクトル積分部は、画像取得部により取得された複数フレームの超音波画像に対して、高輝度ピクセル毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部は、現在フレームの超音波画像におけるそれぞれの高輝度ピクセルの移動変化に基づいて変形画像を生成することが好ましい。
この際に、移動ベクトル積分部は、画像取得部により取得された複数フレームの超音波画像において、移動ベクトル算出部により区画されたそれぞれの領域毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部は、現在フレームの超音波画像におけるそれぞれの領域の移動変化に基づいて変形画像を生成することが好ましい。
さらに、断層面判定部は、移動ベクトル算出部により区画された領域毎に変形画像と参照画像とを比較して被検体の断層面を判定し、判定結果通知部は、断層面判定部による区画された領域毎の判定結果をユーザに通知することができる。
この際に、判定結果通知部は、断層面判定部による判定結果を現在フレームの超音波画像に重畳させて表示部に表示させることができる。
この際に、断層面判定部は、変形画像に対するマスク画像と参照画像に対するマスク画像とを比較することにより、被検体の断層面を判定することが好ましい。
この際に、断層面判定部は、変形画像とマスク画像生成部により参照画像に対してマスクされたマスク画像とを比較することにより、被検体の断層面を判定することが好ましい。
あるいは、画像取得部により順次連続的に取得された超音波画像に対して画像解析を行って、時系列に互いに隣接する超音波画像の間の画像の移動距離および回転量の少なくとも一方からなる画像変化量を算出し、画像変化量が定められた閾値以下である超音波画像が定められたフレーム数だけ連続して取得された場合に、参照画像保持部と移動ベクトル積分部に対して、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備えることができる。
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、画像生成部5に、参照画像保持部9、移動ベクトル算出部10、変形画像生成部12が接続されている。また、移動ベクトル算出部10に移動ベクトル積分部11が接続されており、移動ベクトル積分部11に変形画像生成部12が接続されている。また、参照画像保持部9と変形画像生成部12に、断層面判定部13が接続されている。また、断層面判定部13に判定結果通知部14が接続され、判定結果通知部14に表示制御部6が接続されている。また、参照画像保持部9と移動ベクトル積分部11には、トリガ信号送信部15が接続されている。
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、表示制御部6、画像取得部8、参照画像保持部9、移動ベクトル算出部10、移動ベクトル積分部11、変形画像生成部12、断層面判定部13、判定結果通知部14、トリガ信号送信部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。
このように、断層面判定部13により自動的に得られた判定結果が判定結果通知部14によりユーザに通知されるため、ユーザは、現在描出されている被検体の断層面が、ユーザが意図した断層面であるか否かを容易に把握することができる。
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の入力部17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。
まず、ステップS1において、ユーザは、例えば図4に示すように、血管BV等の観察対象の断層面を描出するために超音波プローブ19の位置を固定する。さらに、入力部17を介してユーザによりトリガ信号を送信する旨の情報が入力されると、トリガ信号送信部15は、参照画像保持部9と移動ベクトル算出部11にトリガ信号を送信する。
ステップS3において、参照画像保持部9は、ステップS2で取得された超音波画像を参照画像C1として保持する。
ステップS5において、移動ベクトル算出部10は、連続する2つの超音波画像、すなわち、ステップS2とステップS4で取得された2つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。以下では、説明のため、移動ベクトル算出部10は、2つの超音波画像における全てのピクセルの移動変化を、それぞれ移動ベクトルとして算出するものとする。
ステップS10において、超音波診断装置1の動作を終了するか否かの判定がなされる。例えば、図示しないが、超音波診断装置1の動作を終了するための終了ボタンを表示部7に表示させ、入力部17を介してユーザにより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、終了ボタンが押されない場合に、超音波診断装置1の動作を終了しないと判定される。ステップS10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S11に進む。
続くステップS5において、移動ベクトル算出部10は、今回のステップS4と前回のステップS4で取得された2つの超音波画像に基づいて、移動ベクトルを算出する。
ステップS6において、移動ベクトル積分部11は、ステップS3で参照画像C1が保持された時点から現在時点までの積分された移動変化を算出する。この際に、移動ベクトル積分部11は、保持されている最新の積分ベクトルとステップS5で新たに得られた移動ベクトルを加算することにより、新たな積分ベクトルを算出する。現在時点において保持されている最新の積分ベクトルは、1フレーム目の超音波画像と2フレーム目の超音波画像とから算出された移動ベクトルに等しいため、移動ベクトル積分部11は、超音波画像の全てのピクセルにおいて、1フレーム目の超音波画像と2フレーム目の超音波画像とから算出された移動ベクトルと、ステップS5で新たに得られた移動ベクトルとを加算する。また、移動ベクトル積分部11は、既に保持されていた積分ベクトルの代わりに、ステップS6で算出された新たな積分ベクトルを保持する。
ステップS8において、断層面判定部13は、ステップS3で保持された参照画像C1とステップS7で新たに生成された変形画像D1とを比較して、参照画像C1として保持された超音波画像により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面が同一であるか否かを判定する。
ステップS9において、判定結果通知部14は、ステップS8で新たに得られた判定結果をユーザに通知する。
ステップS11において、トリガ信号送信部15によりトリガ信号が新たに送信されたか否かが判定される。
続くステップS3において、参照画像保持部9は、ステップS2で新たに取得された超音波画像を参照画像C1として保持する。
ステップS4において、画像取得部8は、ステップS2と同様にして、超音波画像を新たに取得する。
ステップS6において、移動ベクトル積分部11は、ステップS5で算出された移動ベクトルを積分する。ここで、ステップS11でトリガ信号送信部15により移動ベクトル積分部11にトリガ信号が送信されているため、移動ベクトル積分部11が保持していた積分ベクトルは消去されている。そのため、移動ベクトル積分部11による今回の積分ベクトルは、ステップS5で算出された移動ベクトルに等しい。
ステップS8において、断層面判定部13は、ステップS7で生成された変形画像D1と、ステップS3で新たに保持された参照画像C1とを比較することにより、ステップS3で新たに保持された参照画像C1により描出される被検体の断層面と、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する。
ステップS9において、判定結果通知部14は、ステップS8で得られた判定結果をユーザに通知する。
このように、断層面判定部13により、類似度のレベルに応じて断層面の判定がなされ、判定結果通知部14によりユーザに判定結果が通知されるため、ユーザは、判定結果を確認することでより正確な診断をすることができる。
また、この場合に、移動ベクトル積分部11は、移動ベクトル算出部10により補間された移動ベクトルを用いて積分ベクトルを算出するため、より正確な積分ベクトルを算出することができる。
これにより、移動ベクトル算出部10、移動ベクトル積分部11、変形画像生成部12により扱われるピクセルの数を省略することができるため、超音波診断装置1における計算負荷を軽減することができる。
これにより、判定結果通知部14は、より詳細な判定結果をユーザに通知することができるため、ユーザは、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像C1により描出される被検体の断層面とが同一か否かの判断をより正確に行うことができる。
図11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を備え、マスク画像生成部26が追加されたものである。
実施の形態2の超音波診断装置1Aにおいて、参照画像保持部9および変形画像生成部12に、マスク画像生成部26が接続され、マスク画像生成部26に、断層面判定部13が接続されている。また、表示制御部6、画像取得部8、参照画像保持部9、移動ベクトル算出部10、移動ベクトル積分部11、変形画像生成部12、断層面判定部13、判定結果通知部14、トリガ信号送信部15およびマスク画像生成部26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。ここで、装置制御部16A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、腱は、通常、超音波画像の浅部において輝度の高い構造として観察されることが多いため、マスク画像生成部26は、例えば、超音波画像において定められた深度よりも浅部で且つ輝度が閾値以上の領域を、腱を表す領域として検出することができる。
このように、参照画像に対するマスク画像C2と変形画像に対するマスク画像D2が比較されることにより、筋線維および骨の少なくとも一方に着目して変形画像と参照画像とを比較することができるため、断層面の判定がより容易に且つ正確になされる。
ステップS2において、画像取得部8は、超音波画像を取得する。
続くステップS3において、参照画像保持部9は、ステップS2で取得された超音波画像を参照画像として保持する。
ステップS4において、画像取得部8は、ステップS2と同様にして、超音波画像を取得する。
ステップS5において、移動ベクトル算出部10は、ステップS2で取得された超音波画像とステップS4で取得された超音波画像の2つの超音波画像に対して画像解析を行うことにより、2つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。
ステップS7において、変形画像生成部12は、ステップS6で積分された移動変化に基づいて、ステップS4で取得された超音波画像を、ステップS3で参照画像が取得された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する。
ステップS8において、断層面判定部13は、ステップS12で生成された、参照画像に対するマスク画像C2と、ステップS13で生成された、変形画像に対するマスク画像D2とを比較することで、参照画像により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが、互いに同一であるか否かを判定する。
ステップS10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なされる。ここで、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S11に進む。
また、ステップS10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。
実施の形態2では、変形画像生成部12により生成された変形画像に対してマスク画像が生成されているが、画像取得部8により取得された全ての超音波画像に対してマスク画像が生成され、生成されたマスク画像に対して移動ベクトルが算出されることもできる。
実施の形態3の超音波診断装置1Bにおいて、画像生成部5にマスク画像生成部26が接続され、マスク画像生成部26に、参照画像保持部9、移動ベクトル算出部10、変形画像生成部12が接続されている。また、参照画像保持部9および変形画像生成部12に、断層面判定部13が接続されている。また、表示制御部6、画像取得部8、参照画像保持部9、移動ベクトル算出部10、移動ベクトル積分部11、変形画像生成部12、断層面判定部13、判定結果通知部14、トリガ信号送信部15およびマスク画像生成部26に、装置制御部16Bが接続されている。
プロセッサ20Bの参照画像保持部9は、マスク画像生成部26により生成されたマスク画像を、参照画像C3として保持する。
プロセッサ20Bの移動ベクトル算出部10は、マスク画像生成部26により生成された、連続する2枚のマスク画像に対して、画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。
プロセッサ20Bの変形画像生成部12は、移動ベクトル積分部11により積分された移動変化に基づいて、現在フレームの超音波画像に対してマスク画像生成部26により生成されたマスク画像を、参照画像保持部9により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像D3を生成する。
ステップS2において、画像取得部8は、超音波画像を取得する。
続くステップS14において、マスク画像生成部26は、ステップS2で取得された超音波画像に対して、筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成する。
ステップS4において、画像取得部8は、ステップS2と同様にして、超音波画像を取得する。
ステップS15において、マスク画像生成部26は、ステップS14と同様にして、ステップS4で取得された超音波画像に対するマスク画像を生成する。
ステップS6において、移動ベクトル積分部11は、ステップS5で算出された移動ベクトルを積分する。現在時点では、移動ベクトルはステップS5で1回のみ算出されているため、ステップS6で得られる積分ベクトルは、ステップS5で算出された移動ベクトルに等しい。
ステップS8において、断層面判定部13は、ステップS14で生成された、参照画像C3に対するマスク画像と、ステップS7で生成された変形画像D3とを比較することで、参照画像C3により描出される被検体の断層面と、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する。
ステップS10において、超音波診断装置1Bの動作を終了するか否かの判定がなされる。ここで、超音波診断装置1Bの動作を終了しないと判定された場合には、ステップS11に進む。
続くステップS3において参照画像保持部9によりステップS14で生成されたマスク画像が参照画像C3として新たに保持されると、ステップS4、ステップS15、ステップS5〜ステップS11の処理が再度行われる。
また、ステップS10において、超音波画像1B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1Bの動作が終了する。
実施の形態1〜実施の形態3において、トリガ信号送信部15は、入力部17を介してユーザにより、トリガ信号を送信する旨の情報が入力されることにより、参照画像保持部9と移動ベクトル積分部11にトリガ信号を送信しているが、トリガ信号を自動的に送信することもできる。
トリガ信号送信部15Cのトリガ信号生成部30は、連続静止フレームカウント部29によりカウントされたフレーム数が定められたフレーム数に達した場合に、トリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を、参照画像保持部9、移動ベクトル積分部11および連続静止フレームカウント部29に送信する。このようにして、トリガ信号生成部30からトリガ信号が送信されると、参照画像保持部9は今まで保持していた参照画像を消去し、移動ベクトル積分部11は保持していた積分ベクトルを消去し、連続静止フレームカウント部29はカウントしたフレーム数を消去する。
なお、実施の形態4におけるトリガ信号送信部15Cは、実施の形態1〜3の超音波診断装置1、1A、1Bに適用されることができる。
Claims (17)
- 超音波プローブを有し且つ被検体の体表に前記超音波プローブを押し付けて前記被検体内の観察対象を圧迫検査するために用いられる超音波診断装置であって、
前記超音波プローブから前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行って、順次連続的に超音波画像を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前記超音波画像を表示する表示部と、
前記観察対象の断層面を前記表示部に描出するために前記超音波プローブの位置が固定された状態において、前記画像取得部により取得された前記超音波画像を参照画像として保持する参照画像保持部と、
前記画像取得部により順次取得される前記超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する2つの前記超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、
前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点から現在時点までの前記超音波画像において、前記移動ベクトル算出部によりそれぞれ算出された前記移動ベクトルを積分する移動ベクトル積分部と、
前記移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて前記画像取得部により取得された前記現在フレームの前記超音波画像を、前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する変形画像生成部と、
前記変形画像生成部により生成された前記変形画像と前記参照画像保持部により保持された前記参照画像とを比較することにより、前記現在フレームの前記超音波画像により描出される前記被検体の断層面と前記参照画像により描出される前記被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する断層面判定部と、
前記断層面判定部による判定結果をユーザに通知する判定結果通知部と
を備える超音波診断装置。 - 前記移動ベクトル算出部は、前記超音波画像における各ピクセルの移動変化を、前記移動ベクトルとして算出する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記移動ベクトル積分部は、前記画像取得部により取得された複数フレームの前記超音波画像に対して、前記ピクセル毎に前記移動ベクトルを積分し、
前記変形画像生成部は、前記現在フレームの前記超音波画像における前記各ピクセルを、前記移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて、前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させることにより、前記変形画像を生成する請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記移動ベクトル算出部は、前記超音波画像における全てのピクセルのうち輝度が定められた閾値以上となる高輝度ピクセルの移動変化を、前記移動ベクトルとして算出する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記移動ベクトル積分部は、前記画像取得部により取得された複数フレームの前記超音波画像に対して、前記高輝度ピクセル毎に前記移動ベクトルを積分し、
前記変形画像生成部は、前記現在フレームの前記超音波画像におけるそれぞれの前記高輝度ピクセルの移動変化に基づいて前記変形画像を生成する請求項4に記載の超音波診断装置。 - 前記移動ベクトル算出部は、互いに時系列に隣接した前記超音波画像をそれぞれ定められた数の領域に区画し、それぞれの前記領域における1つのピクセルの移動変化を、前記領域の前記移動ベクトルとして算出する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記移動ベクトル積分部は、前記画像取得部により取得された複数フレームの前記超音波画像において、前記移動ベクトル算出部により区画されたそれぞれの前記領域毎に前記移動ベクトルを積分し、
前記変形画像生成部は、前記現在フレームの前記超音波画像におけるそれぞれの前記領域の移動変化に基づいて前記変形画像を生成する請求項6に記載の超音波診断装置。 - 前記断層面判定部は、前記移動ベクトル算出部により区画された領域毎に前記変形画像と前記参照画像とを比較して前記被検体の断層面を判定し、
前記判定結果通知部は、前記断層面判定部による前記領域毎の前記判定結果をユーザに通知する請求項7に記載の超音波診断装置。 - 前記断層面判定部は、前記変形画像と前記参照画像に対して画像解析を行って前記変形画像と前記参照画像との類似度を算出し、算出された前記類似度に基づいて、前記被検体の断層面を判定する請求項1〜8のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記判定結果通知部は、前記断層面判定部による前記判定結果を前記現在フレームの前記超音波画像に重畳させて前記表示部に表示させる請求項1〜9のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記変形画像生成部により生成された前記変形画像と、参照画像保持部により保持された前記参照画像に対して画像解析を行って筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、前記変形画像および前記参照画像に対してそれぞれ検出された前記筋線維および前記骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成するマスク画像生成部を備える請求項1〜10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記断層面判定部は、前記変形画像に対する前記マスク画像と前記参照画像に対する前記マスク画像とを比較することにより、前記被検体の断層面を判定する請求項11に記載の超音波診断装置。
- 前記画像取得部により順次連続的に取得された前記超音波画像に対してそれぞれ画像解析を行って筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、前記超音波画像に対して検出された前記筋線維および前記骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成するマスク画像生成部を備え、
前記参照画像保持部は、前記観察対象の断層面を前記表示部に描出するために前記超音波プローブの位置が固定された時点において前記マスク画像生成部により生成された前記マスク画像を前記参照画像として保持し、
前記移動ベクトル算出部は、前記マスク画像における画像の移動変化を前記移動ベクトルとして算出し、
前記変形画像生成部は、前記移動ベクトル積分部により積分された前記筋線維および前記骨の少なくとも一方の移動変化に基づいて、前記現在フレームの前記超音波画像を前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する請求項1〜10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記断層面判定部は、前記変形画像と前記マスク画像生成部により前記参照画像に対してマスクされたマスク画像とを比較することにより、前記被検体の断層面を判定する請求項13に記載の超音波診断装置。
- ユーザが入力操作をするための入力部と、
前記入力部を介してユーザにより、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信する旨の情報が入力された場合に、前記参照画像保持部と前記移動ベクトル積分部に対して前記トリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備える請求項1〜14のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記画像取得部により順次連続的に取得された前記超音波画像に対して画像解析を行って、連続する2つの前記超音波画像の間の画像の移動距離および回転量の少なくとも一方からなる画像変化量を算出し、前記画像変化量が定められた閾値以下である前記超音波画像が定められたフレーム数だけ連続して取得された場合に、前記参照画像保持部と前記移動ベクトル積分部に対して、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備える請求項1〜14のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 被検体の体表に前記超音波プローブを押し付けて前記被検体内の観察対象を圧迫検査するために用いられる超音波診断装置の制御方法であって、
前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行って、順次連続的に超音波画像を取得し、
前記観察対象の断層面を描出するために前記超音波プローブの位置が固定された状態において取得された前記超音波画像を参照画像として保持し、
順次取得される前記超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する2つの前記超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出し、
前記参照画像が保持された時点から現在時点までの前記超音波画像において、それぞれ算出された前記移動ベクトルを積分し、
積分された移動変化に基づいて前記現在フレームの前記超音波画像を、前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成し、
生成された前記変形画像と保持された前記参照画像とを比較することにより、前記現在フレームの前記超音波画像により描出される前記被検体の断層面と前記参照画像により描出される前記被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定し、
判定結果をユーザに通知する超音波診断装置の制御方法。
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