JP7027559B2 - 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

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、被検体の膝窩静脈の圧迫検査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し、血管内における血栓の有無を検査することが、一般的に行われている。血管内の血栓に関する疾患として、例えば、ＤＶＴ（Deep Vein Thrombosis：深部静脈血栓）と呼ばれる疾患が知られている。ＤＶＴは、深部静脈に血栓が生じる疾患であり、下腿部に発生することが多い。

血栓が存在していない正常な深部静脈は、圧迫により容易に変形するが、血栓が生じた深部静脈は、圧迫により変形し難いため、超音波診断装置を用いて下腿部に発生したＤＶＴを検査する方法としては、例えば、ＤＶＴが発生するおそれのある深部静脈を圧迫しながら、圧迫された深部静脈の横断面を観察する、いわゆる圧迫検査の方法が知られている。

超音波診断装置においては、このような圧迫検査を精確に行うために種々の工夫がなされている。例えば、特許文献１に、深部静脈の圧迫検査に際して、取得されたフレーム毎に深部静脈を認識して静脈径を算出し、静脈径が最大となるフレームの超音波画像と最小となるフレームの超音波画像とを並べて表示部に表示する超音波診断装置が開示されている。

特開２００８－２７２０２５号公報

ところで、被検体の下腿部に発生したＤＶＴを素早く発見する方法として、膝窩静脈と総大腿静脈の２点のみを圧迫検査するいわゆる２点圧迫法が知られている。膝窩静脈は、通常、超音波プローブを被検体の膝裏に接触させた場合に１本の血管として観察されるが、被検体によっては膝裏よりも上方において膝窩静脈が分岐していることがあり、超音波プローブを被検体の膝裏に接触させた場合に例えば２本の細い血管として観察される。ここで、一般的に、太い静脈ほど大きい血栓が生じやすく、静脈の内壁から血栓が剥がれ、静脈の中枢側に流れると、肺塞栓症等が引き起こされるおそれが高くなるため、静脈の分岐部分よりも上方において圧迫検査することが望ましい。しかしながら、例えば、熟練度の低いユーザは、静脈が膝裏よりも上方において分岐している場合であっても、膝裏から超音波プローブの位置を移動することなく圧迫検査を行うおそれがあった。このような場合には、特許文献１に開示されている超音波診断装置でも、適切な検査結果が得られない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、ユーザの熟練度に関わらず適切な位置において圧迫検査を行う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、被検体の膝窩静脈と総大腿静脈の少なくとも２点を圧迫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向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を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膝窩静脈を検出する静脈検出部と、膝窩静脈の圧迫検査が行われる場合に、画像取得部により取得された超音波画像に膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に超音波プローブを位置させるように、静脈検出部により検出された膝窩静脈の本数に基づいてユーザに超音波プローブの操作を案内する操作案内部とを備えることを特徴とする。

操作案内部は、静脈検出部により膝窩静脈が１本のみ検出された場合に、超音波プローブの位置を固定するようにユーザに超音波プローブの操作を案内し、静脈検出部により複数本の膝窩静脈が検出された場合に、超音波プローブを被検体の膝裏の上方に移動させるようにユーザに案内することが好ましい。

操作案内部により超音波プローブを被検体の膝裏の上方に移動するように案内された時点から、ユーザによる超音波プローブの移動範囲が、定められた範囲内であるか否かを判定するプローブ移動範囲判定部を備え、操作案内部は、プローブ移動範囲判定部により超音波プローブの移動範囲が定められた移動範囲を超えたと判定された場合に、超音波プローブを被検体の膝裏に移動するようにユーザに案内することが好ましい。

この際に、プローブ移動範囲判定部は、操作案内部により超音波プローブを膝裏の上方に移動するように超音波プローブの操作が案内された時点から、画像取得部により取得された複数の超音波画像のフレーム数が定められたフレーム数を超えた場合に、超音波プローブの移動範囲が定められた移動範囲を超えたと判定することができる。

あるいは、プローブ移動範囲判定部は、操作案内部により超音波プローブを膝裏の上方に移動するように超音波プローブの操作が案内された時点からの経過時間が、定められた時間を超えた場合に、超音波プローブの移動範囲が定められた移動範囲を超えたと判定することもできる。

また、超音波プローブは、加速度センサを有し、加速度センサにより計測された超音波プローブの加速度に基づいて超音波プローブの移動距離を推定するプローブ移動距離推定部を備え、プローブ移動範囲判定部は、操作案内部により超音波プローブを膝裏の上方に移動するように超音波プローブの操作が案内された時点から、プローブ移動距離推定部により推定された超音波プローブの移動距離が定められた距離を超えた場合に、超音波プローブの移動範囲が定められた移動範囲を超えたと判定することもできる。

また、表示部を備え、操作案内部は、ユーザに向けた超音波プローブの操作案内を表示部に表示することができる。

本発明の超音波診断装置の制御方法は、被検体の膝窩静脈と総大腿静脈の少なくとも２点を圧迫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の膝裏に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を取得し、取得された超音波画像に含まれる膝窩静脈を検出し、膝窩静脈の圧迫検査が行われる場合に、取得された超音波画像に膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に超音波プローブを位置させるように、検出された膝窩静脈の本数に基づいてユーザに超音波プローブの操作を案内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膝窩静脈を検出する静脈検出部と、膝窩静脈の圧迫検査が行われる場合に、画像取得部により取得された超音波画像に膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に超音波プローブを位置させるように、静脈検出部により検出された膝窩静脈の本数に基づいてユーザに超音波プローブの操作を案内する操作案内部とを備えているため、ユーザの熟練度に関わらず適切な位置において圧迫検査を行うことができる。

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における操作案内の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における操作案内の別の例を示す図である。 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２の変形例に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

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、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、静脈検出部９が接続され、静脈検出部９に操作案内部１０が接続されている。また、操作案内部１０は、表示制御部６に接続されている。

さらに、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０に、装置制御部１２が接続されており、装置制御部１２に、入力部１３および格納部１４が接続されている。ここで、装置制御部１２と格納部１４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１５に含まれており、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０および装置制御部１２により、プロセッサ１６が構成されている。

図１に示す超音波プローブ１５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、かつ、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１２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１５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１２からの制御信号に従って、振動子アレイ２から出力される受信信号の処理を行う。図２に示すように、受信部４は、増幅部１７およびＡＤ（Analog Digital）変換部１８が直列接続された構成を有している。増幅部１７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受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡＤ変換部１８に送信する。ＡＤ変換部１８は、増幅部１７から送信された受信信号をデジタル化されたデータに変換し、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１９、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２０および画像処理部２１が直列接続された構成を有している。信号処理部１９は、装置制御部１２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１９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、ＤＳＣ２０に出力される。

画像生成部５のＤＳＣ２０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２１は、ＤＳＣ２０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、超音波画像を表示制御部６および静脈検出部９に出力する。

プロセッサ１６の静脈検出部９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、膝窩静脈を検出し、検出された膝窩静脈の本数を算出する。この際に、静脈検出部９は、例えば、超音波画像に含まれる膝窩静脈の横断面を認識することにより、膝窩静脈を検出する。ここで、膝窩静脈の横断面とは、膝窩静脈の中心軸を横断するように切断した際の膝窩静脈の断面を表す。より具体的には、静脈検出部９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にお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膝窩静脈が存在するとみなすことにより、膝窩静脈の横断面を認識することができる。ここで、超音波画像に膝窩静脈の周辺に存在する動脈が含まれていることがあるが、静脈検出部９は、膝窩静脈と動脈との典型的な位置関係、動脈の典型的な直径に対する膝窩静脈の典型的な直径の相対値等に基づいて、テンプレート等を用いたパターン認識により、膝窩静脈を認識することができる。また、静脈検出部９は、パターン認識に加え、いわゆるドプラ信号を補助的に用いて膝窩静脈を認識することもできる。

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（Deep leaning：深層学習）を用いた一般画像認識手法等を用いることができる。ここで、ディープラーニングを用いた一般画像認識手法としては、例えば、膝窩静脈を含む超音波画像を正、膝窩静脈を含んでいない超音波画像を負とした畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：Convolutional Neural Network）による画像分類、Ｕ－Ｎｅｔ等のアップサンプリング層を備えるニューラルネットワークを用いた静脈領域および動脈領域のセマンティックセグメンテーション（Semantic Segmentation）、Ｍａｓｋ－Ｒ－ＣＮＮ等のバウンディングボックス検出モデルによる静脈検出等が挙げられる。

また、一般に、深部静脈に血栓が生じる疾患であるＤＶＴが知られており、ＤＶＴは、下腿部に発生することが多い。ここで、血栓が存在していない正常な深部静脈は、圧迫により容易に変形するが、血栓が生じた深部静脈は、圧迫により変形し難いため、ＤＶＴに対する検査として、例えば、ＤＶＴが発生するおそれのある深部静脈を圧迫しながら、圧迫された深部静脈の横断面を観察する、いわゆる圧迫検査が行われる。さらに、被検体の下腿部に発生したＤＶＴを素早く発見する方法として、膝窩静脈と総大腿静脈の少なくとも２点のみを圧迫検査するいわゆる２点圧迫法が知られている。膝窩静脈は、通常、超音波プローブを被検体の膝裏に接触させた場合に１本の血管として観察されるが、被検体によっては、膝裏よりも上方において静脈が分岐していることがあり、超音波プローブを被検体の膝裏に接触させた場合に複数本の細い血管として観察される。一般的に、太い静脈ほど大きい血栓が生じやすく、静脈の内壁から血栓が剥がれ、静脈の中枢側に流れると、肺塞栓症等が引き起こされるおそれが高くなるため、静脈の分岐部分よりも上方、すなわち膝窩静脈が１本のみ観察される位置において圧迫検査がなされることが望ましい。

プロセッサ１６の操作案内部１０は、膝窩静脈の圧迫検査が行われる際に、画像生成部５により取得された超音波画像に膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に超音波プローブ１５を位置させるように、静脈検出部９により検出された膝窩静脈の本数に応じて、ユーザに超音波プローブ１５の操作を案内する。例えば、操作案内部１０は、ユーザにより超音波プローブ１５が被検体の膝裏に位置されており、静脈検出部９により膝窩静脈が１本のみ検出された場合に、超音波プローブ１５の位置をその場で固定するようにユーザに案内し、静脈検出部９により２本の膝窩静脈が検出された場合に、超音波プローブ１５を膝裏の上方に移動させるようにユーザに案内する。これにより、膝窩静脈が膝裏の上方において分岐している場合に、ユーザが膝裏において圧迫検査を行うことが防止される。

また、この際に、操作案内部１０は、例えば、ユーザへの案内を表すテキストおよび画像等を表示部７に表示させることにより、ユーザに超音波プローブ１５の操作を案内することができる。また、例えば、図示しないが、音声を発する音声発生部を超音波診断装置１に設けることができ、操作案内部１０は、音声発生部を介して、音声によりユーザへの案内を行うこともできる。

プロセッサ１６の装置制御部１２は、格納部１４等に予め記憶されているプログラムおよび入力部１３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１６の表示制御部６は、装置制御部１２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１３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１４は、超音波診断装置１の動作プログラム等を格納し、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、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０および装置制御部１２を有するプロセッサ１６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１６の表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０および装置制御部１２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４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。図４に示すフローチャートは、被検体の膝窩静脈を圧迫検査する際の超音波診断装置１の動作を表している。

まず、ステップＳ１において、操作案内部１０は、被検体の膝裏に超音波プローブ１５を位置させるように、ユーザに対して案内する。図示しないが、この際に、操作案内部１０は、例えば、被検体の膝裏に超音波プローブ１５を位置させる旨のテキストを表示部７に表示させることができる。このようにして、操作案内部１０により、ユーザに対する案内がなされると、ユーザは、超音波プローブ１５を操作して、被検体の膝裏に位置させる。

次に、ステップＳ２において、超音波プローブ１５の振動子アレイ２から被検体の膝裏に向けて超音波ビームが送信され、被検体の膝裏から振動子アレイ２に向かって伝搬された超音波エコーに基づいて、振動子アレイ２により受信信号が生成される。このようにして生成された受信信号は、画像取得部８の受信部４および画像生成部５により順次処理されることにより、被検体の膝裏の断面を表す超音波画像が取得される。

ステップＳ３において、静脈検出部９は、ステップＳ２で取得された超音波画像に対して画像処理を行うことにより、超音波画像に含まれる膝窩静脈を検出し、検出された膝窩静脈の本数を算出する。この際に、静脈検出部９は、例えば、超音波画像に含まれる血管の横断面を認識し、認識された血管の直径、血管壁の厚み、血管の横断面の円形度等に基づいて認識された血管が静脈か動脈かを判断することにより、静脈を検出することができる。

続くステップＳ４において、操作案内部１０は、ステップＳ３で検出された膝窩静脈の本数を表す情報を静脈検出部９から受け取ることにより、ステップＳ３で検出された膝窩静脈の本数が１本であるか複数本であるかを判定する。さらに、操作案内部１０は、ステップＳ３で検出された膝窩静脈が１本であるか複数本であるかに基づいて、ステップＳ２で取得された超音波画像に膝窩静脈を１本のみ含ませて、膝窩静脈の圧迫検査が行われる位置に超音波プローブ１５を位置させるように、ユーザに超音波プローブ１５の操作を案内する。

ステップＳ４において、ステップＳ３で検出された膝窩静脈の本数が複数本であると判定された場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、操作案内部１０は、超音波プローブ１５を被検体の膝裏の上方に平行移動する旨をユーザに対して案内する。この際に、操作案内部１０は、例えば、図５に示すように、ユーザへの案内を表すテキストを含むガイドパネルＧ１を表示部７に表示させることにより、ユーザに超音波プローブ１５の操作を案内することができる。図５に示す例では、２本の膝窩静脈Ｖ１およびＶ２と、１本の動脈Ａ１を含む超音波画像Ｕ１に重畳して、「プローブを上に平行移動してください」というテキストを含むガイドパネルＧ１が表示されている。このようにして、超音波プローブ１５の操作がユーザに対して案内されると、ユーザは、被検体の膝裏の上方に超音波プローブ１５を平行移動する。これにより、膝窩静脈が膝裏の上方において分岐している場合に、ユーザが膝裏において圧迫検査を行うことが防止される。

このようにして、ユーザにより超音波プローブ１５が膝裏の上方に平行移動された状態において、ステップＳ２に戻り、画像取得部８により新たに超音波画像が取得される。

ステップＳ３において、静脈検出部９は、ステップＳ２で新たに取得された超音波画像に含まれる膝窩静脈を検出し、検出された膝窩静脈の本数を算出する。

続くステップＳ４において、操作案内部１０は、ステップＳ３で検出された膝窩静脈の本数が１本のみであるか複数本であるかを判定し、膝窩静脈の本数が１本のみであるか複数本であるかに応じて、互いに異なる案内をユーザに対して行う。

ステップＳ４で膝窩静脈の本数が複数本であると判定された場合には、ステップＳ５に進み、超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動する旨の案内が操作案内部１０によりなされる。このようにして、ステップＳ４において膝窩静脈の本数が１本のみであると判定されるまで、ステップＳ２～ステップＳ５の処理が繰り返される。

ステップＳ４で膝窩静脈の本数が１本であると判定された場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６において、操作案内部１０は、超音波プローブ１５の位置をその場で固定し、圧迫検査を行う旨をユーザに対して案内する。この際に、操作案内部１０は、例えば、図６に示すように、ユーザへの案内を表すテキストを含むガイドパネルＧ２を表示部７に表示させることにより、ユーザに超音波プローブ１５の操作を案内することができる。図６に示す例では、膝窩静脈Ｖ３の横断面および動脈Ａ２の横断面をそれぞれ１本のみ含む超音波画像Ｕ２に重畳して、「プローブの位置を固定して圧迫検査をしてください」というテキストを含むガイドパネルＧ２が表示されている。このようにして、超音波プローブ１５の操作がユーザに対して案内されると、ユーザは、超音波プローブ１５の位置を移動しないで、圧迫検査を行う。これにより、被検体の膝窩静脈を圧迫検査する際の超音波診断装置１の動作が終了する。

以上により、実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、超音波画像に含まれる膝窩静脈を検出し、特に、複数の膝窩静脈が検出された場合に、膝窩静脈の圧迫検査に関して適切な位置に超音波プローブ１５を位置させるように、ユーザに超音波プローブ１５の操作を案内するため、ユーザの熟練度に関わらず適切な位置において圧迫検査を行うことができる。

なお、実施の形態１では、画像取得部８の送信部３および受信部４はプロセッサ１６に含まれているが、プロセッサ１６に含まれる代わりに超音波プローブ１５に含まれることもできる。

また、実施の形態１において、静脈検出部９は、超音波画像に含まれる膝窩静脈を検出する際に、パターン認識等の手法を用いて膝窩静脈を検出しているが、動脈と静脈とを判別する手法を補助的に用いることにより、膝窩静脈の検出精度を向上させることができる。

例えば、静脈検出部９は、超音波画像に対して画像解析を行うことにより、静脈と動脈とを判別することができる。ここで、一般的に、静脈の血管壁は動脈の血管壁よりも薄く、静脈の内圧は動脈の内圧よりも低く、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、静脈検出部９は、例えば、超音波画像に含まれる血管の横断面の直径、血管壁の厚み、血管の横断面の円形度に基づいて静脈と動脈とを判別することができる。例えば、静脈検出部９は、静脈と動脈における横断面の直径の差、血管壁の厚みの差、横断面の円形度の差等をテンプレートおよび機械学習手法における特徴量ベクトルに反映させることにより、超音波画像に含まれる静脈および動脈を認識することができる。また、例えば、静脈検出部９は、Ｕ－Ｎｅｔ等のディープラーニングにより、静脈と動脈における横断面の直径の差、血管壁の厚みの差、横断面の円形度の差等を用いて、静脈と動脈とを分類することもできる。

また、動脈は心臓の拍動に対応して拍動するが、静脈は拍動しないため、例えば、静脈検出部９は、超音波画像に含まれる血管が拍動しているか否かを判定することにより、静脈と動脈とを判別することができる。より具体的には、例えば、静脈検出部９は、超音波プローブ１５の位置が固定された状態において画像取得部８により順次取得される超音波画像に対して、超音波画像に含まれる血管の直径を算出し、直径が周期的に変動している血管を動脈と判断し、直径が周期的に変動しない血管を静脈と判断することができる。

また、拍動に伴う血管壁の動きをいわゆるドプラ信号により取得することにより、静脈と動脈を判別することもできる。より具体的には、例えば、図示しないが、受信部４により生成されたデータ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するドプラ処理部を超音波診断装置１に設けることができ、静脈検出部９は、ドプラ処理部により得られたドプラ信号の信号強度が周期的に変化する血管を動脈と判断し、ドプラ信号の信号強度の変化がより少ない血管を静脈と判断することができる。

また、例えば、静脈検出部９は、これらの複数の判別方法を任意に組み合わせることにより、静脈と動脈を判別することもできる。また、静脈検出部９は、例えば、ディープラーニング等の一般画像認識手法により、これらの複数の判別手法を学習することにより、膝窩静脈を検出することもできる。より具体的には、静脈検出部９は、例えば、ドプラ信号に基づくドプラ画像を用いてディープラーニングにより静脈と動脈の分類、検出等を行うことができる。また、静脈検出部９は、例えば、血管であると分類された領域毎に血管の直径および面積等の変化率を算出し、複数フレームの超音波画像を用いて静脈と動脈を判断することもできる。

また、実施の形態１では、ステップＳ４において超音波画像に含まれる膝窩静脈が１本のみであると判断されるまでステップＳ２～ステップＳ５の処理が繰り返される。この際に、例えば、ステップＳ３の静脈検出処理の代わりに、画像取得部８により順次取得される超音波画像において膝窩静脈の位置を追従させることにより、複数本の膝窩静脈が１本の膝窩静脈に合流する分岐点を検出し、超音波画像に含まれる膝窩静脈の本数が１本のみであるか否かを表す情報を得ることができる。例えば、このような処理を行うために、図示しないが、画像取得部８により順次取得される超音波画像に対して、互いに隣接するフレーム間のパターンマッチング等を行うことにより超音波画像に含まれる膝窩静脈の位置を追従し、複数本の膝窩静脈が１本の膝窩静脈に合流する分岐点を検出する分岐点検出部を、超音波診断装置１に設けることができる。これにより、新たに超音波画像が取得される毎に静脈検出処理を行う必要がないため、超音波診断装置１の計算負荷を軽減することができる。

また、ステップＳ４において超音波画像に複数の膝窩静脈が含まれていると判別された際に、例えば、画像取得部８により順次取得された超音波画像に対して行われた静脈検出処理の結果に基づいて、膝窩静脈の３次元的な構造を表す３次元データを生成する図示しない３次元データ生成部を超音波診断装置１に設けることもできる。この場合に、操作案内部１０は、３次元データ生成部により生成された３次元データに基づいて、膝窩静脈の圧迫検査を行うための適切な位置に超音波プローブ１５を位置させるように、ユーザに対する案内を行うことができる。

また、２点圧迫法を用いるＤＶＴの検査においては、被検体の膝窩静脈に対する圧迫検査の他に、総大腿静脈に対する圧迫検査も行われるため、例えば、操作案内部１０は、超音波プローブ１５を、被検体の膝裏および鼠径部に位置させるように、ユーザに対する案内を行うこともできる。この際に、例えば、図示しないが、画像取得部８により取得された超音波画像に含まれる被検体の部位を認識し、超音波プローブ１５が膝裏に位置しているか、あるいは鼠径部に位置しているかを判別するプローブ位置判別部を超音波診断装置１に設けることができ、操作案内部１０は、プローブ位置判別部による判別結果に基づいて、超音波プローブ１５を膝裏および鼠径部に位置させるようにユーザに案内することができる。

また、一般に、膝裏と鼠径部とでは硬さが異なるため、例えば、いわゆるエラストグラフィ画像を生成し、生成されたエラストグラフィ画像から、超音波画像に含まれる部位の硬さを検出する硬さ検出部を超音波診断装置１に設けることができ、プローブ位置判別部は、硬さ検出部により検出された部位の硬さに基づいて、超音波プローブ１５が膝裏に位置しているか、あるいは鼠径部に位置しているか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、静脈検出部９により複数本の膝窩静脈が検出された場合に、膝窩静脈が１本のみ検出されるまで、超音波プローブ１５を膝裏の上方に移動させながら超音波画像が取得されているが、超音波プローブ１５が上方に移動しすぎないように、超音波プローブ１５の移動範囲を定めることができる。

図７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１２の代わりに装置制御部１２Ａが備えられ、プローブ移動範囲判定部２２が追加されている。

実施の形態２の超音波診断装置１Ａにおいて、操作案内部１０にプローブ移動範囲判定部２２が接続されている。また、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０、入力部１３、格納部１４およびプローブ移動範囲判定部２２に、装置制御部１２Ａが接続されている。さらに、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０、プローブ移動範囲判定部２２および装置制御部１２Ａにより、プロセッサ１６Ａが構成されている。

プロセッサ１６Ａのプローブ移動範囲判定部２２は、静脈検出部９により複数の膝窩静脈が検出され、操作案内部１０により超音波プローブ１５を被検体の膝裏の上方に移動する旨の案内がなされた時点から、ユーザによる超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であるか否かを判定する。例えば、プローブ移動範囲判定部２２は、操作案内部１０により超音波プローブ１５を膝裏の上方に移動する旨の案内がなされた時点から、定められたフレーム数よりも多数の超音波画像が画像取得部８により取得された場合、あるいは、定められた時間が経過した場合に、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲を超えたと判断することができる。

なお、超音波プローブ１５の定められた移動範囲を表す定められたフレーム数、定められた時間等は、プローブ移動範囲判定部２２および格納部１４等に予め記憶されていることができる。

次に、図８に示すフローチャートを用いて実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａの動作を説明する。このフローチャートは、膝裏の圧迫検査をする際の超音波診断装置１Ａの操作を表しており、図４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Ｓ７およびステップＳ８が追加されている。

まず、ステップＳ１において、操作案内部１０は、被検体の膝裏に超音波プローブ１５を位置させる旨の案内をユーザに対して行う。この際に、操作案内部１０は、図５に示すように、ユーザに向けた案内を表すテキストを含むガイドパネルＧ１を表示部７に表示させることができる。また、このような操作案内部１０による案内に従って、ユーザは、超音波プローブ１５を被検体の膝裏に位置させる。

ステップＳ２において、画像取得部８により超音波画像が取得されるとステップＳ３に進み、静脈検出部９により、取得された超音波画像に含まれる膝窩静脈が検出され、さらに、検出された膝窩静脈の本数が算出される。

続くステップＳ４において、操作案内部１０は、ステップＳ３で検出された膝窩静脈が１本のみであるか、あるいは複数本であるかを判定する。ステップＳ４において、膝窩静脈の本数が複数本であると判定された場合には、ステップＳ５に進み、操作案内部１０により、超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動する旨の案内がなされる。これにより、ユーザは、超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動させる。

ステップＳ５で超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動する旨の案内がなされると、ステップＳ７において、プローブ移動範囲判定部２２は、ユーザにより移動された超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であるか否かを判定する。この際に、プローブ移動範囲判定部２２は、例えば、操作案内部１０により超音波プローブ１５を膝裏の上方に移動する旨の案内がなされた時点から、定められたフレーム数よりも多数の超音波画像が画像取得部８により取得された場合、あるいは、定められた時間が経過した場合に、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲を超えたと判断することができる。

ステップＳ７において超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であると判定された場合には、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２では、画像取得部８により超音波画像が新たに取得され、ステップＳ３において、新たに取得された超音波画像に含まれる膝窩静脈が検出される。続くステップＳ４において、ステップＳ３で検出された膝窩静脈が１本のみであるか複数本であるかが判定される。ステップＳ４において、検出された膝窩静脈が複数本であると判定された場合には、ステップＳ５に進み、操作案内部１０により、超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動する旨の案内がなされる。

さらに、ステップＳ７において、プローブ移動範囲判定部２２により、ユーザにより移動された超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であるか否かが判定される。

ステップＳ７において、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であると判定された場合には、ステップＳ２に戻る。このように、ステップＳ４で、検出された膝窩静脈の本数が複数本であると判定されている状態で、且つ、ステップＳ７で、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲外であると判定されるまで、ステップＳ２～ステップＳ５およびステップＳ７の処理が繰り返される。

ステップＳ２～ステップＳ５およびステップＳ７の処理が繰り返されることにより、ユーザにより超音波プローブ１５が被検体の膝裏の上方に平行移動された結果、ステップＳ７において、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲外である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、操作案内部１０は、超音波プローブ１５の位置を膝裏に戻す旨の案内をユーザに対して行う。これにより、ユーザは、超音波プローブ１５を膝裏に位置させる。

さらに、ステップＳ８の処理が完了すると、ステップＳ６に進み、操作案内部１０により、超音波プローブ１５の位置をその場で固定して、膝窩静脈の圧迫検査を行う旨がユーザに案内される。この際に、操作案内部１０は、例えば図６に示すように、ユーザに向けた案内を表すテキストを含むガイドパネルＧ２を表示部７に表示させることができる。これにより、超音波診断装置１Ａの動作が終了する。

また、ステップＳ４において、検出された膝窩静脈の本数が１本のみであると判定された場合には、ステップＳ６に進み、操作案内部１０により、超音波プローブ１５の位置をその場で固定して、膝窩静脈の圧迫検査を行う旨がユーザに案内され、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、プローブ移動範囲判定部２２により超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であると判定された場合には、操作案内部１０により、超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動させる旨の案内がなされ、プローブ移動範囲判定部２２により超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲外であると判定された場合には、操作案内部１０により、超音波プローブ１５を膝裏に位置させる旨の案内がなされるため、静脈検出部９により複数本の膝窩静脈が検出され、超音波プローブ１５がユーザにより膝裏の上方に移動される際に、膝窩静脈の圧迫検査に適さない位置にまで超音波プローブ１５が移動されてしまうことを防止することができる。

なお、実施の形態２では、プローブ移動範囲判定部２２は、操作案内部１０により超音波プローブ１５を被検体の膝裏の上方に平行移動させる旨の案内がなされた時点から、定められたフレーム数よりも多数の超音波画像が画像取得部８により取得された場合、あるいは、定められた時間が経過した場合に、超音波プローブ１５の移動距離が定められた範囲外であると判定することが説明されているが、プローブ移動範囲判定部２２による判断方法は、これらに限定されない。

例えば、プローブ移動範囲判定部２２は、直接推定された超音波プローブ１５の移動距離に基づいて、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であるが否かを判定することができる。図９に、実施の形態２の変形例に係る超音波診断装置１Ｂの構成を示す。この超音波診断装置１Ｂは、図７に示す実施の形態２の超音波診断装置１Ａにおいて、装置制御部１２Ａの代わりに装置制御部１２Ｂを備え、加速度センサ２３とプローブ移動距離推定部２４とが追加されている。

超音波診断装置１Ｂにおいて、超音波プローブ１５に加速度センサ２３が取り付けられ、加速度センサ２３に、プローブ移動距離推定部２４が接続されている。また、プローブ移動距離推定部２４に、プローブ移動範囲判定部２２が接続されている。また、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０、入力部１３、格納部１４、プローブ移動範囲判定部２２およびプローブ移動距離推定部２４に、装置制御部１２Ｂが接続されている。さらに、表示制御部６、画像取得部８、静脈検出部９、操作案内部１０、装置制御部１２Ｂ、プローブ移動範囲判定部２２およびプローブ移動距離推定部２４により、プロセッサ１６Ｂが構成されている。

超音波プローブ１５に取り付けられた加速度センサ２３は、ユーザにより移動された超音波プローブ１５の加速度を検出する。

プロセッサ１６Ｂのプローブ移動距離推定部２４は、加速度センサ２３により検出された超音波プローブ１５の加速度に基づいて、超音波プローブ１５の移動距離を推定する。

プローブ移動範囲判定部２２は、プローブ移動距離推定部２４により推定された超音波プローブ１５の移動距離に基づいて、操作案内部１０により、超音波プローブ１５を膝裏の上方に平行移動させる旨の案内がなされた時点からの超音波プローブ１５の移動距離が、定められた距離内であるか否かを判定する。これにより、プローブ移動範囲判定部２２は、超音波プローブ１５の移動範囲が定められた範囲内であるか否かをより精確に判定することができる。

上記記載から、以下の付記項１～７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］

被検体の膝窩静脈と総大腿静脈の少なくとも２点を圧迫検査する超音波診断装置であって、

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前記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取得し、

取得された前記超音波画像に含まれる前記膝窩静脈を検出し、

前記膝窩静脈の前記圧迫検査が行われる場合に、取得された前記超音波画像に前記膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に前記超音波プローブを位置させるように、検出された前記膝窩静脈の本数に基づいてユーザに前記超音波プローブの操作を案内する超音波診断装置。

［付記項２］

前記プロセッサは、前記膝窩静脈が１本のみ検出された場合に、前記超音波プローブの位置を固定するように前記ユーザに前記超音波プローブの操作を案内し、複数本の前記膝窩静脈が検出された場合に、前記超音波プローブを前記被検体の膝裏の上方に移動させるように前記ユーザに案内する付記項１に記載の超音波診断装置。

［付記項３］

前記プロセッサは、

前記超音波プローブを前記被検体の膝裏の上方に移動するように案内された時点から、前記ユーザによる前記超音波プローブの移動範囲が、定められた範囲内であるか否かを判定し、

前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定された場合に、前記超音波プローブを前記被検体の膝裏に移動するように前記ユーザに案内する付記項１または２に記載の超音波診断装置。

［付記項４］

前記プロセッサは、前記超音波プローブを前記膝裏の上方に移動するように前記超音波プローブの操作が案内された時点から、取得された複数の前記超音波画像のフレーム数が定められたフレーム数を超えた場合に、前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定する付記項３に記載の超音波診断装置。

［付記項５］

前記プロセッサは、前記超音波プローブを前記膝裏の上方に移動するように前記超音波プローブの操作が案内された時点からの経過時間が、定められた時間を超えた場合に、前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定する付記項３に記載の超音波診断装置。

［付記項６］

前記超音波プローブは、加速度センサを有し、

前記プロセッサは、

前記加速度センサにより計測された前記超音波プローブの加速度に基づいて前記超音波プローブの移動距離を推定し、

前記超音波プローブを前記膝裏の上方に移動するように前記超音波プローブの操作が案内された時点から、推定された前記超音波プローブの移動距離が定められた距離を超えた場合に、前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定する付記項３に記載の超音波診断装置。

［付記項７］

ディスプレイ装置を備え、

前記プロセッサは、前記ユーザに向けた前記超音波プローブの操作案内を前記ディスプレイ装置に表示する付記項１～６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

１，１Ａ，１Ｂ 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 静脈検出部、１０ 操作案内部、１２，１２Ａ，１２Ｂ 装置制御部、１３ 入力部、１４ 格納部、１５ 超音波プローブ、１６，１６Ａ，１６Ｂ プロセッサ、１７ 増幅部、１８ ＡＤ変換部、１９ 信号処理部、２０ ＤＳＣ、２１ 画像処理部、２２ プローブ移動範囲判定部、２３ 加速度センサ、Ａ１，Ａ２ 動脈、Ｇ１，Ｇ２ ガイドパネル、Ｕ１，Ｕ２ 超音波画像、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 膝窩静脈。

Claims (8)

1. 
   被検体の膝窩静脈と総大腿静脈の少なくとも２点を圧迫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向けて超音波ビームの送信を行って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に含まれる前記膝窩静脈を検出する静脈検出部と、
   
   前記膝窩静脈の前記圧迫検査が行われる場合に、前記画像取得部により取得された前記超音波画像に前記膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に前記超音波プローブを位置させるように、前記静脈検出部により検出された前記膝窩静脈の本数に基づいてユーザに前記超音波プローブの操作を案内する操作案内部と
   
   を備えた超音波診断装置。
   
2. 
   前記操作案内部は、前記静脈検出部により前記膝窩静脈が１本のみ検出された場合に、前記超音波プローブの位置を固定するように前記ユーザに前記超音波プローブの操作を案内し、前記静脈検出部により複数本の前記膝窩静脈が検出された場合に、前記超音波プローブを前記被検体の膝裏の上方に移動させるように前記ユーザに案内する請求項１に記載の超音波診断装置。
   
3. 
   前記操作案内部により前記超音波プローブを前記被検体の膝裏の上方に移動するように案内された時点から、前記ユーザによる前記超音波プローブの移動範囲が、定められた範囲内であるか否かを判定するプローブ移動範囲判定部を備え、
   
   前記操作案内部は、前記プローブ移動範囲判定部により前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定された場合に、前記超音波プローブを前記被検体の膝裏に移動するように前記ユーザに案内する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
   
4. 
   前記プローブ移動範囲判定部は、前記操作案内部により前記超音波プローブを前記膝裏の上方に移動するように前記超音波プローブの操作が案内された時点から、前記画像取得部により取得された複数の前記超音波画像のフレーム数が定められたフレーム数を超えた場合に、前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定する請求項３に記載の超音波診断装置。
   
5. 
   前記プローブ移動範囲判定部は、前記操作案内部により前記超音波プローブを前記膝裏の上方に移動するように前記超音波プローブの操作が案内された時点からの経過時間が、定められた時間を超えた場合に、前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定する請求項３に記載の超音波診断装置。
   
6. 
   前記超音波プローブは、加速度センサを有し、
   
   前記加速度センサにより計測された前記超音波プローブの加速度に基づいて前記超音波プローブの移動距離を推定するプローブ移動距離推定部を備え、
   
   前記プローブ移動範囲判定部は、前記操作案内部により前記超音波プローブを前記膝裏の上方に移動するように前記超音波プローブの操作が案内された時点から、前記プローブ移動距離推定部により推定された前記超音波プローブの移動距離が定められた距離を超えた場合に、前記超音波プローブの移動範囲が前記定められた移動範囲を超えたと判定する請求項３に記載の超音波診断装置。
   
7. 
   表示部を備え、
   
   前記操作案内部は、前記ユーザに向けた前記超音波プローブの操作案内を前記表示部に表示する請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
   
8. 
   被検体の膝窩静脈と総大腿静脈の少なくとも２点を圧迫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の膝裏に向けて超音波ビームの送信を行って超音波画像を取得し、
   
   取得された前記超音波画像に含まれる前記膝窩静脈を検出し、
   
   前記膝窩静脈の前記圧迫検査が行われる場合に、取得された前記超音波画像に前記膝窩静脈が１本のみ含まれる位置に前記超音波プローブを位置させるように、検出された前記膝窩静脈の本数に基づいてユーザに前記超音波プローブの操作を案内する超音波診断装置の制御方法。

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