JP7094843B2 - 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、コンピュータで読み取り可能な記録媒体および超音波診断システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置3を備えた超音波診断システム1の構成を示すブロック図である。同図に示す超音波診断システム1は、被検体へ超音波を送信し、該被検体で後方散乱された超音波を受信する超音波内視鏡2と、接続された超音波内視鏡2が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置3と、超音波観測装置3が生成した超音波画像を表示する表示装置4と、を備える。本実施の形態では、超音波内視鏡2が、超音波プローブとして作用する。なお、以下に示すブロック図では、実線の矢印が画像にかかる電気信号の伝送を示し、一点鎖線の矢印がスペクトルデータまたは特徴量の伝送を示し、破線の矢印が制御やその他にかかる電気信号やデータの伝送を示している。
S(f,L)=α・log{V(f,L)/Vc} ・・・(1)
P1’(x’,y’)=P1(x,y)・・・(2)
CV(Δx,Δy,Δθ)=∬P1’(x’,y’)・P2(x’,y’)dx’dy’ ・・・(4)
式(4)に式(2)を代入して、下式(5)を得る。ここで、xとyはどちらもx’とy’との2変数関数x(x’,y’)、y(x’,y’)と表現される。
CV(Δx,Δy,Δθ)=∬P1(x(x’,y’),y(x’,y’))
・P2(x’,y’)dx’dy’・・・(5)
ここで、式(3)をx(x’,y’)、y(x’,y’)について逆算して、下式(6)を得る。
読出部307は、焼灼前に取得したこのスペクトルデータS(f,L)の全方位と全深度分を記憶部314(スペクトルデータ記憶部314b)から読み出して、S(f,L)の方位と深度で定義される直交座標x、yに関し、移動量推定部306が推定した移動量で座標変換を行う。読出部307は、座標変換後のスペクトルデータを、差分特徴量算出部308に出力する。読出部307は、焼灼前のスペクトルデータを、焼灼中のスペクトルデータに合わせて補正する補正部として機能する。
続いて、本発明の実施の形態2について説明する。図15は、本発明の実施の形態2に係る超音波観測装置3Aを備えた超音波診断システム1Aの構成を示すブロック図である。上述した実施の形態1では、差分特徴量算出部308が差分スペクトルデータを算出してこの差分スペクトルデータから差分特徴量を算出するものとして説明したが、本実施の形態2では、差分特徴量算出部308Aが焼灼前のスペクトルデータ、および焼灼中/焼灼後のスペクトルデータから特徴量をそれぞれ算出し、焼灼前の特徴量と、焼灼中/焼灼後の特徴量とを用いて差分特徴量を算出する。なお、本実施の形態でも、焼灼前の時点より後であれば、焼灼中ではなく焼灼後でも構わないため、以下、両者を区別せず、焼灼中/焼灼後と説明する。
A(f,z)=2ζzf ・・・(7)
ここで、比例定数ζは減衰率と呼ばれる量である。また、zは超音波の受信深度であり、fは周波数である。減衰率ζの具体的な値は、被検体が生体である場合、生体の部位や組織に応じて定まる。正常肝では概ね、0.55dB/cm/MHzである。なお、減衰率ζの値は記憶部314に予め記憶されており、回帰分析部308cは適宜、記憶部314から減衰率ζの値を読み出して用いる。超音波観測装置3Aが、超音波内視鏡2による超音波の送信の前に、予め、被検体の部位名や組織名の入力を術者から受けた場合には、回帰分析部308cは、部位名や組織名に対応した減衰率ζの適当な値を読み出し、以下の減衰補正に用いる。さらに、超音波観測装置3Aが、減衰率ζの値を術者から直接受けた場合には、回帰分析部308cは、その値を以下の減衰補正に用いる。超音波観測装置3Aが、一切の入力を術者から受けなかった場合には、回帰分析部308cは、上記0.55dB/cm/MHzを以下の減衰補正に用いる。
a=a0+2ζz ・・・(8)
b=b0 ・・・(9)
c=c0+A(fM,z)=c0+2ζzfM(=afM+b) ・・・(10)
式(8)、(10)からも明らかなように、回帰分析部308cは、傾きとミドバンドフィットとに対しては超音波の受信深度zが大きいほど、大きい補正を行う。また、式(9)によれば、切片に関する補正は恒等変換である。これは、切片が周波数0(Hz)に対応する周波数成分であって減衰の影響を受けないためである。
2 超音波内視鏡
3、3A 超音波観測装置
4 表示装置
21 超音波振動子
301 送受信部
302 Bモード画像データ生成部
303 周波数解析部
304 第1切替部
305 第2切替部
306 移動量推定部
307 読出部
308、308A 差分特徴量算出部
308a 差分スペクトル算出部
308b、308c 回帰分析部
308d 減算部
309 解析画像データ生成部
310 重畳部
311 表示画像データ生成部
312 入力部
313 制御部
314 記憶部
Claims (12)
- 超音波信号を受信する超音波観測装置において、
第1の超音波信号、および該第1の超音波信号とは取得時刻の異なる第2の超音波信号のそれぞれについて第1の周波数スペクトルデータおよび第2の周波数スペクトルデータを生成する周波数解析部と、
前記第1の超音波信号に基づいて第1の超音波画像データを生成し、前記第2の超音波信号に基づいて第2の超音波画像データを生成する超音波画像データ生成部と、
前記第2の超音波画像データに描出される被検体に対する前記第1の超音波画像データに描出される前記被検体の、位置の変化量および回転角の少なくとも一方を含む移動量を推定する移動量推定部と、
前記移動量推定部が推定した前記移動量に応じて前記第1の周波数スペクトルデータの補正を行う補正部と、
前記補正部による補正後の第1の周波数スペクトルデータと前記第2の周波数スペクトルデータとを用いて差分特徴量を算出する差分特徴量算出部と、
前記差分特徴量に応じて色情報を付与した解析画像データを生成する解析画像データ生成部と、
を備えることを特徴とする超音波観測装置。 - 前記差分特徴量算出部は、
前記補正後の第1の周波数スペクトルデータと、前記第2の周波数スペクトルデータとの差を表現する差分スペクトルデータを算出する差分スペクトル算出部と、
前記差分スペクトルデータの回帰分析を行って差分特徴量を算出する回帰分析部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。 - 前記差分特徴量算出部は、
前記補正後の第1の周波数スペクトルデータの回帰分析を行って第1の特徴量を算出するとともに、前記第2の周波数スペクトルデータの回帰分析を行って第2の特徴量を算出する回帰分析部と、
前記第1の特徴量と前記第2の特徴量とを減算処理して差分特徴量を算出する減算部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。 - 前記回帰分析部は、前記補正後の第1の周波数スペクトルデータおよび第2の周波数スペクトルデータにおける所定の周波数帯域を一次式で近似し、前記一次式の切片および傾き、ならびに前記周波数帯域の中間周波数における前記一次式の値のうちのいずれかを前記差分特徴量として算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波観測装置。 - 前記第2の超音波画像データに前記解析画像データを重畳する重畳部、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。 - 前記解析画像データ生成部は、前記第2の超音波画像データにおける各画素位置に、補正後の差分特徴量に応じた色情報を割り当てた前記解析画像データを生成し、
前記重畳部は、前記第2の超音波画像データに前記色情報が割り当てられた解析画像データを重畳した重畳画像データを生成し、
前記重畳画像データを表示装置の表示方式に応じて処理を施して表示画像データを生成する表示画像データ生成部、
をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の超音波観測装置。 - 前記移動量推定部は、前記第1の超音波画像データを座標変換した変換後の第1の超音波画像データと前記第2の超音波画像データとの相関値を算出し、該相関値に基づいて前記移動量を推定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。 - 前記移動量推定部は、前記座標変換および前記相関値の算出を繰り返し行うことによって前記相関値を複数算出し、複数の前記相関値のうち最大となる場合に基づいて前記移動量を推定する
ことを特徴とする請求項7に記載の超音波観測装置。 - 超音波信号を受信する超音波観測装置の作動方法であって、
周波数解析部が、第1の超音波信号、および該第1の超音波信号とは取得時刻の異なる第2の超音波信号のそれぞれについて第1の周波数スペクトルデータおよび第2の周波数スペクトルデータを生成する周波数解析ステップと、
超音波画像データ生成部が、前記第1の超音波信号に基づいて第1の超音波画像データを生成し、前記第2の超音波信号に基づいて第2の超音波画像データを生成する超音波画像データ生成ステップと、
移動量推定部が、前記第2の超音波画像データに描出される被検体に対する前記第1の超音波画像データに描出される前記被検体の、位置の変化量および回転角の少なくとも一方を含む移動量を推定する移動量推定ステップと、
補正部が、前記移動量推定部が推定した該移動量に応じて前記第1の周波数スペクトルデータの補正を行う補正ステップと、
差分特徴量算出部が、前記補正部による補正後の第1の周波数スペクトルデータと前記第2の周波数スペクトルデータとを用いて差分特徴量を算出する差分特徴量算出ステップと、
解析画像データ生成部が、前記差分特徴量に応じた色情報を付与した解析画像データを生成する解析画像データ生成ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。 - 実行可能なプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムは、プロセッサに以下を実行するように指示する:
周波数解析部が、第1の超音波信号、および該第1の超音波信号とは取得時刻の異なる第2の超音波信号のそれぞれについて第1の周波数スペクトルデータおよび第2の周波数スペクトルデータを生成し、
超音波画像データ生成部が、前記第1の超音波信号に基づいて第1の超音波画像データを生成し、前記第2の超音波信号に基づいて第2の超音波画像データを生成し、
移動量推定部が、前記第2の超音波画像データに描出される被検体に対する前記第1の超音波画像データに描出される前記被検体の、位置の変化量および回転角の少なくとも一方を含む移動量を推定し、
補正部が、前記移動量推定部が推定した該移動量に応じて前記第1の周波数スペクトルデータの補正を行い、
差分特徴量算出部が、前記補正部による補正後の第1の周波数スペクトルデータと前記第2の周波数スペクトルデータとを用いて差分特徴量を算出し、
解析画像データ生成部が、前記差分特徴量に応じて色情報を付与した解析画像データを生成する。 - 請求項1に記載の超音波観測装置と、
被検体へ超音波を送信し、該被検体で後方散乱された超音波を受信し、受信した超音波を超音波信号として前記超音波観測装置へ送信する超音波プローブと、
を備えることを特徴とする超音波診断システム。 - 前記解析画像データを表示する表示装置、
をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の超音波診断システム。
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