JP7217798B2 - 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、被検体の膀胱内の尿量を計測す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、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブにおいて受信し、その受信信号を装置本体において電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
このような超音波診断装置を用いて被検体の膀胱を観察し、観察された膀胱内の尿量を計測することが行われている。一般的に、被検体の膀胱内の尿量は、被検体の膀胱の体積に概ね等しいため、尿量として、被検体の膀胱の体積が計測される。被検体の膀胱の体積は、例えば、膀胱を楕円体とみなし、膀胱の縦方向の最大径と、横方向の最大径と、奥行方向の最大径を用いて算出されることができるが、通常、膀胱の縦方向、横方向、奥行方向の最大径を得るためには、ユーザが超音波プローブを移動させて、膀胱の縦方向の径が最大となる膀胱の断層画像と、膀胱の横方向の径が最大となる膀胱の断層画像を観察し、膀胱の径を手動により計測する必要があった。
そこで、ユーザが断層画像上において手動により膀胱の径を計測する手間を省くために、特許文献１に開示されているような、取得された複数フレームの超音波画像において、超音波画像中の膀胱領域を自動的に抽出し、抽出された膀胱領域の径を計測し、計測された膀胱領域の径に基づいて、被検体の膀胱の体積を計測する超音波診断装置が開発されている。
特開２０１７－１０９０７４号公報
しかしながら、特許文献１の超音波診断装置では、例えば、取得された複数フレームの超音波画像の中に被検体の膀胱が鮮明に写っていない超音波画像が含まれている等により、膀胱領域が誤って抽出された場合に、膀胱の体積すなわち尿量について誤った値が算出されてしまう等、尿量の計測精度に問題があった。
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、被検体の膀胱内の尿量を精度良く計測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、被検体に接触し且つ被検体に対して超音波ビームの走査を行うための超音波プローブと、超音波プローブを用いて被検体内の互いに異なる複数の断層面に対応する複数フレームの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複数フレームの超音波画像を保持する画像メモリと、複数フレームの超音波画像のそれぞれから膀胱領域を抽出する膀胱抽出部と、複数フレームの超音波画像のそれぞれにおいて膀胱抽出部により抽出された膀胱領域に関する特徴量を算出する特徴量算出部と、特徴量算出部により算出された特徴量の、時系列に連続するフレーム間における変化を解析し、解析結果に基づいて被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する走査成否判定部とを備えることを特徴とする。
複数フレームの超音波画像は、被検体に対する超音波プローブの接触位置を一定としたまま被検体に対して定められた角度範囲にわたって超音波プローブの傾き角度を変化させながら画像取得部により取得される超音波画像であることが好ましい。
さらに、走査成否判定部により超音波ビームの走査が成功したと判定された場合に、複数フレームの超音波画像を用いて、膀胱領域の最大径を計測する最大径計測部を備えることが好ましい。
また、複数フレームの超音波画像は、被検体の膀胱に対して複数回の超音波ビームの走査が連続して実施された場合に、画像取得部により取得される超音波画像であってもよい。
この際に、走査成否判定部は、複数回の超音波ビームの走査のそれぞれに対して成功したか否かを判定することができる。
さらに、複数回の超音波ビームの走査のうち、走査成否判定部により成功したと判定された超音波ビームの走査により取得された複数フレームの超音波画像のみを用いて、膀胱領域の最大径を計測する最大径計測部を備えることが好ましい。
また、特徴量は、膀胱抽出部により抽出された膀胱領域の超音波画像における面積または径であることが好ましい。
この際に、走査成否判定部は、時系列に連続するフレーム間における特徴量の変化の連続性を解析することにより被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することができる。
より具体的には、走査成否判定部は、複数フレームの超音波画像において、時系列に連続するいずれのフレーム間における特徴量の差分値も定められたしきい値より小さい場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における特徴量の差分値がしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。
もしくは、複数フレームの超音波画像は、被検体に対する超音波プローブの接触位置を一定としたまま超音波プローブの傾き角度を一定の速度で変化させながら画像取得部により取得される超音波画像であってもよく、この際に、走査成否判定部は、複数フレームの超音波画像において、時系列に連続するいずれのフレーム間における特徴量の差分値も定められたしきい値より小さく、且つ、時間軸に対する特徴量の分布の対称性が認められる場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における特徴量の差分値がしきい値以上であるか、時間軸に対する特徴量の分布の対称性が認められない場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。
例えば、走査成否判定部は、時間軸において、特徴量が極大となる位置が、それぞれ特徴量が極小となる一対の位置の中点に位置する場合に、時間軸に対する特徴量の分布の対称性が認められると判定し、時間軸において、特徴量が極大となる位置が、それぞれ特徴量が極小となる一対の位置の中点からずれている場合に、時間軸に対する特徴量の分布の対称性が認められないと判定することができる。
また、超音波プローブの傾き角度を計測する傾き角度センサをさらに備え、走査成否判定部は、複数フレームの超音波画像において、時系列に連続するいずれのフレーム間における特徴量の差分値も定められたしきい値より小さく、且つ、時間軸において、特徴量が極値を示す位置が、傾き角度センサにより計測された傾き角度が極値を示す位置と一致していると認められる場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における特徴量の差分値がしきい値以上であるか、時間軸に対する特徴量が極値を示す位置が、傾き角度センサにより計測された傾き角度が極値を示す位置と一致していると認められない場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することもできる。
この際に、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のうち、被検体の膀胱の中心を通る断層面を表すフレームの超音波画像と、傾き角度センサにより計測された超音波プローブの傾き角度に基づいて、被検体の体表に沿った方向における、被検体の膀胱の中心と被検体に対する超音波プローブの接触位置との距離を推定する目標距離推定部と、目標距離推定部により推定された距離だけ、被検体の体表に沿って超音波プローブを移動させることにより、超音波プローブを被検体の膀胱の中心の直上に位置させるようにユーザを案内するプローブ移動案内部をさらに備えることができる。
また、特徴量は、膀胱抽出部により抽出された膀胱領域の超音波画像における位置であってもよい。
例えば、特徴量は、膀胱抽出部により抽出された膀胱領域の超音波画像における重心の位置であり、この際に、走査成否判定部は、時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の重心間の距離が定められたしきい値より小さい場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の重心間の距離が定められたしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。
また、走査成否判定部は、時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の少なくとも一方が占める領域の面積に対する膀胱領域が互いに重なり合う領域の面積の比が定められたしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の少なくとも一方が占める領域の面積に対する膀胱領域が互いに重なり合う領域の面積の比が定められたしきい値より小さい場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することもできる。
また、走査成否判定部により超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合に、超音波ビームの走査が失敗した旨をユーザに報知する報知部をさらに備えることができる。
また、画像取得部は、それぞれ被検体の膀胱の横方向に沿った複数の断層面に対応する第１群の複数フレームの超音波画像と、それぞれ被検体の膀胱の縦方向に沿った複数の断層面に対応する第２群の複数フレームの超音波画像とを取得し、膀胱抽出部は、第１群の複数フレームの超音波画像および第２群の複数フレームの超音波画像からそれぞれ膀胱領域を抽出し、特徴量算出部は、第１群の複数フレームの超音波画像および第２群の複数フレームの超音波画像からそれぞれ特徴量を算出し、走査成否判定部は、第１群の複数フレームの超音波画像および第２群の複数フレームの超音波画像に対してそれぞれ被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することが好ましい。
この際に、第１群の複数フレームの超音波画像から計測される膀胱領域の横方向の最大径と、第２群の複数フレームの超音波画像から計測される膀胱領域の縦方向の最大径と、第１群の複数フレームの超音波画像または第２群の複数フレームの超音波画像から計測される膀胱領域の奥行方向の最大径とに基づいて膀胱の体積を算出する膀胱体積算出部を備えることが好ましい。
本発明の超音波診断装置の制御方法は、被検体に接触し且つ被検体に対して超音波ビームの走査を行うための超音波プローブを用いて被検体内の互いに異なる複数の断層面に対応する複数フレームの超音波画像を取得し、取得された複数フレームの超音波画像を保持し、複数フレームの超音波画像のそれぞれから膀胱領域を抽出し、複数フレームの超音波画像のそれぞれにおいて抽出された膀胱領域に関する特徴量を算出し、算出された特徴量の、時系列に連続するフレーム間における変化を解析し、解析結果に基づいて被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することを特徴とする。
本発明の超音波診断装置は、複数フレームの超音波画像のそれぞれから膀胱領域を抽出する膀胱抽出部と、複数フレームの超音波画像のそれぞれにおいて膀胱抽出部により抽出された膀胱領域に関する特徴量を算出する特徴量算出部と、特徴量算出部により算出された特徴量の、時系列に連続するフレーム間における変化を解析し、解析結果に基づいて被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する走査成否判定部とを備えているため、被検体の膀胱内の尿量を精度良く計測することができる。
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において、被検体に接触した超音波プローブと超音波プローブの直下に位置する被検体の膀胱を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１において、超音波プローブが傾けられる様子を示す模式図である。 本発明の実施の形態１において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す連続的なグラフの例である。 本発明の実施の形態１において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す不連続なグラフの例である。 本発明の実施の形態１において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す不連続なグラフの他の例である。 楕円体の例を示す図である。 本発明の実施の形態１において被検体に対する超音波プローブの接触位置の例を示す図である。 被検体の膀胱の横方向の径が最大となる断層面を表す超音波画像を模式的に示す図である。 被検体の膀胱の縦方向の径が最大となる断層面を表す超音波画像を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１における超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が失敗した旨の情報が表示部に表示される例を示す図である。 被検体の膀胱の縦方向断面を撮影する旨を指示する情報が表示部に表示される例を示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す不連続なグラフの例である。 時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の重心間の距離を模式的に示す図である。 実施の形態１の変形例において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の重心間の距離との関係を表すグラフの例である。 時系列に連続するフレームにおける膀胱領域が互いに重なり合う領域と、膀胱領域の少なくとも一方が占める領域を模式的に示す図である。 実施の形態１の変形例において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と、時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の少なくとも一方が占める領域の面積に対する膀胱領域が重なり合う領域の面積の比との関係を表す連続的なグラフの例である。 実施の形態１の変形例において、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と、時系列に連続するフレームにおける膀胱領域の少なくとも一方が占める領域の面積に対する膀胱領域が重なり合う領域の比との関係を表す不連続なグラフの例である。 本発明の実施の形態２において、被検体の膀胱に対して複数回の超音波ビームの走査が連続して実施された場合の、超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す連続的なグラフの例である。 本発明の実施の形態２において、被検体の膀胱に対して複数回の超音波ビームの走査が連続して実施された場合の、超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す不連続なグラフの例である。 本発明の実施の形態３における、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す対称なグラフの例である。 本発明の実施の形態３において、超音波プローブが、被検体の膀胱の中心の直上から外れた位置で被検体に接触する様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態３における、それぞれのフレームの超音波画像が取得された時刻と超音波画像に含まれる膀胱領域の面積との関係を表す非対称なグラフの例である。 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、膀胱領域の面積が極値を示す時間軸上の位置と、超音波プローブの傾き角度が極値を示す時間軸上の位置が互いに一致することを示すグラフである。 本発明の実施の形態４において、膀胱領域の面積が極値を示す時間軸上の位置と、超音波プローブの傾き角度が極値を示す時間軸上の位置が互いに異なることを示すグラフである。 超音波プローブの接触位置が被検体の膀胱の中心の直上からずれている状態を示す模式図である。 超音波プローブの移動を案内する旨の情報が表示部に表示される例を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
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。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
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を示す。超音波診断装置１は、振動子アレイ２Ａを内蔵する超音波プローブ２を備えており、振動子アレイ２Ａに送信部３および受信部４が接続されている。受信部４には、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、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、画像メモリ９が接続されており、画像メモリ９に、膀胱抽出部１０、特徴量算出部１１、走査成否判定部１２が順次接続されている。また、走査成否判定部１２に、最大径計測部１３と報知部１４が接続されている。最大径計測部１３には、画像メモリ９と膀胱体積算出部１５が接続され、膀胱体積算出部１５に、表示制御部６が接続されている。また、報知部１４に、表示制御部６が接続されている。
さらに、表示制御部６、画像取得部８、膀胱抽出部１０、特徴量算出部１１、走査成否判定部１２、最大径計測部１３、報知部１４、膀胱体積算出部１５に、装置制御部１６が接続されており、装置制御部１６に、入力装置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、膀胱抽出部１０、特徴量算出部１１、走査成否判定部１２、最大径計測部１３、報知部１４、膀胱体積算出部１５および装置制御部１６により、プロセッサ１９が構成されている。
図１に示す超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａ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すると共に、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２Ａ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２Ａ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２の振動子アレイ２Ａに向かって伝搬する。このように振動子アレイ２Ａに向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２Ａ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２Ａ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２Ａ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２０およびＡＤ（Analog Digital）変換部２１が直列接続された構成を有している。増幅部２０は、振動子アレイ２Ａ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２１に送信する。ＡＤ変換部２１は、増幅部２０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２２、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２３および画像処理部２４が、順次、直列に接続された構成を有している。信号処理部２２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２２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、ＤＳＣ２３に出力される。
画像生成部５のＤＳＣ２３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２４は、ＤＳＣ２３において得られた超音波画像に対して、明るさ補正、階調補正、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および画像メモリ９に出力する。
画像メモリ９は、画像取得部８により取得された超音波画像を、順次、保持するものである。画像メモリ９としては、フラッシュメモリ、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。
膀胱抽出部１０は、画像取得部８の画像生成部５により生成された複数フレームの超音波画像のそれぞれから膀胱領域を抽出する。膀胱抽出部１０は、例えば、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）を用いた手法を用いることができる。また、膀胱抽出部１０は、膀胱領域を抽出するために、その他の手法として、グラフカット（Y.Boykov and V.Kolmogorov, ”An experimental comparison of
min-cut/max-flow algorithm for energy minimization in vision”, IEEE Transactions
on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 26, 9, pp.1123-1137, 2004.）、Snakes(A.W.Michael Kass
and D.Terzopoulos: “Snakes: Active contour models”, Int.J.Computer Vision,1,4,pp.321-331, 1988.)、LevelSets（M.Sussman, P.Smereka and S.Osher: “A level set approach for
computing solutions to incompressible two-phase flow”, J.Comput.Phys,114,1,
pp.146-159, 1994）等の公知の技術を用いることができる。
特徴量算出部１１は、膀胱抽出部１０により膀胱領域が抽出された複数フレームの超音波画像のそれぞれにおいて、抽出された膀胱領域に関する特徴量を算出する。特徴量算出部１１は、例えば、抽出された膀胱領域の面積、径、位置等を特徴量として算出することができる。
走査成否判定部１２は、特徴量算出部１１により算出された特徴量の、時系列に連続するフレーム間における変化を解析し、解析結果に基づいて、被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する。例えば、走査成否判定部１２は、時系列に連続するフレーム間における特徴量の変化の連続性を解析することにより、被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することができる。より具体的には、走査成否判定部１２は、例えば、時系列に連続するいずれのフレーム間における特徴量の差分値も定められたしきい値より小さい場合に、被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における特徴量の差分値がしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。
ここで、例えば、図４に示すように、超音波プローブ２を被検体Ｓの膀胱Ｂの直上に位置させ、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置を一定としたまま振動子アレイ２Ａの配列方向に平行な回転軸Ｒを中心として定められた角度範囲Ａにわたって超音波プローブ２を回転させることにより、すなわち、いわゆるスウィング法により超音波プローブ２を回転させることにより、超音波プローブ２の傾き角度Ｗを変化させながら、画像取得部８により複数フレームの超音波画像を取得することができる。
ここで、振動子アレイ２Ａの配列方向および回転軸Ｒが延びる方向は、図４において紙面に垂直な方向であり、超音波プローブ２が回転軸Ｒを中心として回転することにより、図５に示すように、超音波プローブ２から被検体Ｓ内に延びる走査面ＰＳ１も、回転軸Ｒを中心として回転する。
また、超音波プローブ２の傾き角度Ｗとは、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａの中心における振動子アレイ２Ａの法線方向が被検体Ｓの体表に対して垂直な方向を向いている状態から超音波プローブ２が傾いた角度を表すものである。すなわち、傾き角度Ｗは、振動子アレイ２Ａの法線方向が被検体Ｓの体表に対して垂直な方向を向いている状態の超音波プローブ２において０度を示し、その状態から傾くほど、大きな値を有するものとする。図４および図５に示す例において、傾き角度Ｗは、被検体Ｓの体表に対して垂直な方向を向いている走査面ＰＳ１と、超音波プローブ２が傾いた状態における走査面ＰＳ２との間の回転角度として表されている。
また、定められた角度範囲Ａとは、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａから被検体Ｓ内に延びる走査面が、少なくとも被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃを通過するような角度範囲であり、より好ましくは、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａから被検体Ｓ内に延びる走査面が被検体Ｓの膀胱Ｂの全体を通過するような、超音波プローブ２の傾き角度Ｗの範囲である。
超音波プローブ２の傾き角度Ｗが概ね一定の速度で変化し、複数フレームの超音波画像のすべてにおいて膀胱領域が明瞭に描出されると、複数フレームの超音波画像において特徴量算出部１１により算出された特徴量は、例えば図６に示すように、時刻の変化に伴って連続的に変化する。図６に示す例では、特徴量として超音波画像における膀胱領域の面積が算出されている。このように、特徴量の変化が、時間軸に対して連続である場合には、時系列に連続するいずれのフレーム間における特徴量の差分値も定められたしきい値より小さいため、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定する。
また、超音波プローブ２の傾き角度Ｗが極端に変化した場合、超音波画像において描出された膀胱領域が不明瞭である場合等に、複数フレームの超音波画像において特徴量算出部１１により算出された特徴量は、例えば図７および図８に示すように、時系列における変化量が不連続となる部分を有する。図７に示す例では、特徴量として超音波画像における膀胱領域の面積が算出されており、時系列に連続するフレーム間で特徴量が極端に変化する変化点ＣＰ１を含んでいる。この変化点ＣＰ１において膀胱領域の面積の変化量は、不連続となる。変化点ＣＰ１における面積と、変化点ＣＰ１に対応するフレームの前後フレームの超音波画像におけるそれぞれの膀胱領域の面積との差は、いずれも定められたしきい値以上となるため、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
また、図８に示す例では、特徴量として超音波画像における膀胱領域の面積が算出されており、算出され膀胱領域の面積は、時系列に連続するフレーム間で特徴量が極端に変化する変化点ＣＰ２、ＣＰ３を含んでいる。この場合には、変化点ＣＰ２における面積と、変化点ＣＰ２に対応するフレームの次のフレームの超音波画像における２つの膀胱領域の面積との差、および、変化点ＣＰ３における面積と、変化点ＣＰ３に対応するフレームの前のフレームの超音波画像における２つの膀胱領域の面積との差は、いずれも定められたしきい値以上となるため、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
最大径計測部１３は、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定された場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を算出するために膀胱体積算出部１５により使用される被検体Ｓの膀胱Ｂの径を計測するものである。一般的に、膀胱Ｂは、概ね楕円体形状を有しているため、膀胱Ｂの体積は、楕円体の体積として算出される。図９に示すように、楕円体Ｅが、ＸＹ面、ＹＺ面、ＸＺ面に対して対称な形状を有しており、楕円体ＥのＸ方向における最大径をＬＸ、Ｙ方向における最大径をＬＹ、Ｚ方向における最大径をＬＺ、円周率πとして、楕円体Ｅの体積は、（ＬＸ×ＬＹ×ＬＺ）／（６π）により算出されることができる。
そこで、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を算出する場合には、例えば、図１０に示されるように、被検体Ｓに正面から対向した場合の横方向Ｄ１、被検体Ｓの身長方向に沿った縦方向Ｄ２、横方向Ｄ１と縦方向Ｄ２の双方に直交する図示しない奥行方向の３つの方向を、それぞれ、楕円体ＥにおけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のいずれかとみなし、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面を観察するための第１接触位置ＰＰ１と、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面を観察するための第２接触位置ＰＰ２に、それぞれ超音波プローブ２が配置されて、複数フレームの超音波画像が生成される。なお、図１０における第１接触位置ＰＰ１および第２接触位置ＰＰ２は、それぞれ、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａの配列方向が横方向Ｄ１および縦方向Ｄ２に沿うように、超音波プローブ２を被検体Ｓの体表に接触させることを示している。
最大径計測部１３は、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った複数の断層面に対応する第１群の複数フレームの超音波画像における膀胱領域の最大径と、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った複数の断層面に対応する第２群の複数フレームの超音波画像における膀胱領域の最大径を計測する。ここで、最大径計測部１３は、例えば、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った複数の断層面に対応する第１群の複数フレームの超音波画像のうち、膀胱領域の面積が最大となる代表フレームを選択し、図１１に示すように、選択された代表フレームの超音波画像Ｕ１における膀胱領域ＢＲ１の最大径、すなわち、被検体Ｓの横方向Ｄ１における膀胱Ｂの最大径を計測する。この際に、最大径計測部１３は、例えば、膀胱領域ＢＲ１の輪郭上の２点を端点とし且つ最大の長さを有する計測線ＭＬ１を超音波画像Ｕ１上に配置し、配置された計測線ＭＬ１の長さを計測することにより、超音波画像Ｕ１における膀胱領域の最大径を計測することができる。図１１に示す例では、超音波画像Ｕ１の水平方向における膀胱領域ＢＲ１の最大径に対応する計測線ＭＬ１が、超音波画像Ｕ１上に配置されている。
また、最大径計測部１３は、例えば、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った複数の断層面に対応する第２群の複数フレームの超音波画像のうち、膀胱領域の面積が最大となる代表フレームを選択し、図１２に示すように、選択された代表フレームの超音波画像Ｕ２から、被検体Ｓの縦方向における膀胱領域ＢＲ２の最大径と、被検体Ｓの奥行方向における膀胱領域ＢＲ２の最大径を計測する。この際に、最大径計測部１３は、例えば、膀胱領域ＢＲ１の輪郭上の２点を端点とし且つ最大の長さを有する計測線ＭＬ２と、膀胱領域ＢＲ１の輪郭上の２点を端点とし且つ計測線ＭＬ２と直交する方向において最大の長さを有する計測線ＭＬ３を超音波画像Ｕ２上に配置し、配置された計測線ＭＬ２の長さを被検体Ｓの縦方向Ｄ２の最大径として計測し、ＭＬ３の長さを被検体Ｓの奥行方向の最大径として計測することができる。
ここで、図１２に示すように、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った断層面を表す超音波画像Ｕ２においては、被検体Ｓの姿勢、超音波プローブ２の傾き角度Ｗによって膀胱領域ＢＲ２が傾いた状態で描出されることがあるが、最大径計測部１３は、膀胱領域ＢＲ２に対して互いに直交する２つの計測線ＭＬ２、ＭＬ３を設定し、設定された計測線ＭＬ２、ＭＬ３の長さを計測することにより、被検体Ｓの奥行方向および縦方向Ｄ２における膀胱Ｂの最大径を精度良く得ることができる。
膀胱体積算出部１５は、最大径計測部１３により計測された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の３方向における最大径、すなわち、被検体Ｓの横方向Ｄ１における膀胱Ｂの最大径と、被検体Ｓの縦方向Ｄ２における膀胱Ｂの最大径と、被検体Ｓの奥行方向における膀胱Ｂの最大径を、それぞれ、図９に示す楕円体ＥのＸ方向における最大径ＬＸ、Ｙ方向における最大径ＬＹ、Ｚ方向における最大径ＬＺのいずれかに当てはめて、（ＬＸ×ＬＹ×ＬＺ）／（６π）を計算することにより、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を算出する。また、膀胱体積算出部１５は、算出された被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を膀胱Ｂ内の尿量として表示部７に表示する。
報知部１４は、走査成否判定部１２の判定結果等をユーザに報知する。例えば、報知部１４は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合に、超音波ビームの走査に失敗した旨をユーザに報知する。この際に、報知部１４は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗した旨と併せて、被検体Ｓの膀胱Ｂを再度撮影する旨をユーザに報知することもできる。また、報知部１４は、例えば、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功した場合に、超音波ビームの走査に成功した旨をユーザに報知することもできる。報知部１４は、さらに、被検体Ｓの膀胱Ｂの横方向に沿った断層面と縦方向に沿った断層面のうち一方のみが撮影されている場合に、膀胱Ｂのもう一方の断層面を撮影する旨をユーザに報知することもできる。
報知部１４は、ユーザに対する報知を表す情報を、表示制御部６を介して表示部７に表示することができる。また、例えば、超音波診断装置１が図示しないスピーカを備えている場合に、報知部１４は、スピーカを介して音声を発することにより、ユーザに対する報知を行うこともできる。
装置制御部１６は、格納部１８等に予め記録されているプログラムおよび入力装置１７を介したユーザの入力操作に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。
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等を表示部７に表示させる。
表示部７は、画像取得部８により生成された超音波画像等を表示するものであり、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。
入力装置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。
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するもので、フラッシュメモリ、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、膀胱抽出部１０、特徴量算出部１１、走査成否判定部１２、最大径計測部１３、報知部１４、膀胱体積算出部１５および装置制御部１６を有するプロセッサ１９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、ＦＰＧＡ（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）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、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１９の表示制御部６、画像取得部８、膀胱抽出部１０、特徴量算出部１１、走査成否判定部１２、最大径計測部１３、報知部１４、膀胱体積算出部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等に統合させて構成することもできる。
次に、図１３に示すフローチャートを用いて、実施の形態１における超音波診断装置１の動作を詳細に説明する。
まず、ステップＳ１において、図１０に示すように、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面を表す超音波画像Ｕ１が取得されるように、ユーザにより、被検体Ｓの第１接触位置ＰＰ１に超音波プローブ２が配置され、超音波プローブ２が被検体Ｓの体表に接触する。さらに、超音波プローブ２から被検体Ｓ内に向けて超音波ビームが照射され、画像取得部８により、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面を表す第１群の超音波画像Ｕ１が取得される。これ以降は、画像取得部８により、第１群の超音波画像Ｕ１が順次取得され続けるものとする。
ステップＳ２において、画像取得部８により現在取得されている超音波画像Ｕ１の画像メモリ９への保存が開始されたか否かが判定される。例えば、入力装置１７を介してユーザにより、現在取得されている超音波画像Ｕ１を画像メモリ９に保存する旨の指示がなされることにより、超音波画像Ｕ１の保存が開始される。ユーザにより、超音波画像Ｕ１を保存する旨の指示がなされない等により、ステップＳ２において超音波画像Ｕ１の保存が開始されないと判定された場合には、再度、ステップＳ２の判定がなされる。ステップＳ２において、超音波画像Ｕ１の保存が開始された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、画像取得部８の画像生成部５は、装置制御部１６の制御の下で、生成された第１群の超音波画像Ｕ１を画像メモリ９に送出する。画像メモリ９は、画像生成部５から送出された第１群の超音波画像Ｕ１を保持する。
続くステップＳ４において、超音波画像Ｕ１の画像メモリ９への保存が終了したか否かが判定される。例えば、入力装置１７を介してユーザにより、現在なされている超音波画像Ｕ１の保存を終了する旨の指示がなされることにより、超音波画像Ｕ１の保存が終了する。ユーザにより、超音波画像Ｕ１の保存を終了する旨の指示がなされない等により、ステップＳ４において超音波画像Ｕ１の保存が終了されずに、続行されると判定された場合には、ステップＳ３に戻り、画像取得部８により新たに取得された第１群の超音波画像Ｕ１が画像メモリ９に保存される。このようにして、ステップＳ４において、超音波画像Ｕ１の保存が終了したと判定されるまで、画像メモリ９に第１群の超音波画像Ｕ１が保存され続ける。
ここで、画像メモリ９に第１群の超音波画像Ｕ１が保存され続けている間に、ユーザは、図４に示すように、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置を第１接触位置ＰＰ１に固定したまま被検体Ｓに対して定められた角度範囲Ａにわたって超音波プローブ２の傾き角度Ｗを変化させる。これにより、超音波プローブ２の互いに異なる傾き角度Ｗに対応する第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１が画像メモリ９に保存される。
ステップＳ４において、超音波画像Ｕ１の保存が終了した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、膀胱抽出部１０は、ステップＳ３およびステップＳ４が繰り返されることにより画像メモリ９に保存された第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１のそれぞれから膀胱領域ＢＲ１を抽出する。膀胱抽出部１０は、例えば、いわゆるパターンマッチングの方法を用いることにより、超音波画像Ｕ１内の膀胱領域ＢＲ１を抽出することができる。
続くステップＳ６において、特徴量算出部１１は、ステップＳ５で膀胱領域ＢＲ１が抽出された第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１について、抽出された膀胱領域ＢＲ１に関する特徴量を算出する。特徴量算出部１１は、例えば、抽出された膀胱領域ＢＲ１の面積を特徴量として算出することができる。
ステップＳ７において、走査成否判定部１２は、ステップＳ６で算出された特徴量の時系列に連続するフレーム間における変化を解析し、その解析結果に基づいて、被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する。例えば、ステップＳ６で膀胱領域ＢＲ１の面積が特徴量として算出された場合に、走査成否判定部１２は、時系列に連続するいずれのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１の面積の差分値も定められたしきい値より小さい場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における特徴量の差分値がしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
すなわち、図６に示すように、ステップＳ６で算出された膀胱領域ＢＲ１の面積が時間軸に対して連続性を有している場合に、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定し、図７および図８に示すように、ステップＳ６で算出された膀胱領域ＢＲ１の面積が時系列に連続するフレーム間で極端に変化する変化点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３を有している場合には、走査成否判定部１２は、超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
ステップＳ７において、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗した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、報知部１４は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗した旨をユーザに報知する。報知部１４は、例えば図１４に示すように、走査に失敗した旨と、被検体Ｓの膀胱Ｂの断層面を再度撮影する旨を表す情報を含むガイドパネルＧ１を表示部７に表示することができる。図１４に示す例において、ガイドパネルＧ１は、「走査に失敗しました。膀胱の横方向断面を再度撮影してください。」というテキストデータを含み且つ超音波画像Ｕ１に重畳して表示部７に表示されている。
このようにして、ステップＳ８の処理が完了すると、ステップＳ２に戻り、超音波画像Ｕ１の保存が新たに開始されたか否かの判定がなされる。ステップＳ２で超音波画像Ｕ１の保存が開始されたと判定された場合には、ステップＳ３に進み、第１群の超音波画像Ｕ１が画像メモリ９に新たに保存される。また、続くステップＳ４において、超音波画像Ｕ１の保存が終了したか否かが判定されるまで、ステップＳ３とステップＳ４が繰り返されて、第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１が新たに画像メモリ９に保存される。
ステップＳ４で超音波画像Ｕ１の保存が終了したと判定された場合には、ステップＳ５に進み、ステップＳ３とステップＳ４の繰り返しにより新たに画像メモリ９に保存された第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１において、膀胱領域ＢＲ１が抽出される。続くステップＳ６において、第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１において抽出された膀胱領域ＢＲ１に関する特徴量が算出され、ステップＳ７において、連続する第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１のフレーム間の特徴量の変化が解析され、その解析結果により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定される。ステップＳ７において、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合には、ステップＳ８に進み、超音波ビームの走査が失敗した旨がユーザに報知され、ステップＳ２に戻る。
このように、ステップＳ７において、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定されるまで、ステップＳ２～ステップＳ８の処理が繰り返され、被検体Ｓの膀胱Ｂに対して新たになされた超音波ビームの走査が成功したか否かが判定される。これにより、すべての超音波画像Ｕ１において膀胱領域ＢＲ１が明瞭に写る第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１が得られる。
ステップＳ７において、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定された場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９において、被検体Ｓの膀胱Ｂの横方向に沿った断層面における超音波ビームの走査と、膀胱Ｂの縦方向に沿った断層面における超音波ビームの走査がいずれも完了したか否かが判定される。現時点では、被検体Ｓの膀胱Ｂの横方向に沿った断層面における超音波ビームの走査のみが完了し、被検体Ｓの膀胱Ｂの縦方向に沿った断層面における超音波ビームの走査は完了していないため、ステップＳ９において、被検体Ｓの膀胱Ｂの横方向に沿った断層面と縦方向に沿った断層面の２つの断層面に沿った超音波ビームの走査が完了していないと判定され、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０において、報知部１４は、超音波ビームの走査が完了していない、残りの断層面における超音波ビームの走査を行う旨をユーザに指示する。報知部１４は、例えば図１５に示すように、走査に成功した旨と、残りの断層面を撮影する旨を表す情報を含むガイドパネルＧ２を表示部７に表示することができる。図１５に示す例において、ガイドパネルＧ２は、「走査に成功しました。膀胱の縦方向断面を撮影してください。」というテキストデータを含み且つ超音波画像Ｕ１に重畳して表示部７に表示されている。
ユーザは、ステップＳ１０で報知部１４によりなされた指示に従って、図１０に示すように、被検体の膀胱Ｂの縦方向に沿った断層面すなわち被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面を表す第２群の超音波画像Ｕ２が取得されるように、被検体Ｓの第２接触位置ＰＰ２に超音波プローブ２を配置し、超音波プローブ２を被検体Ｓの体表に接触させる。この状態において、超音波プローブ２から被検体Ｓ内に向けて超音波ビームが照射され、画像取得部８により、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面を表す第２群の超音波画像Ｕ２が取得される。
このようにして、ステップＳ１０から、ステップＳ２に戻り、被検体Ｓの第２接触位置ＰＰ２に配置された超音波プローブ２を用いて、ステップＳ２～ステップＳ８の処理が実行される。ステップＳ２～ステップＳ８については、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面において超音波ビームの走査が行われた場合と同様に、第２群の複数フレームの超音波画像Ｕ２が新たに画像メモリ９に保存され、新たに画像メモリ９に保存された第２群の複数フレームの超音波画像Ｕ２において膀胱領域ＢＲ２が抽出される。
さらに、抽出された膀胱領域ＢＲ２に関する特徴量が算出され、算出された特徴量の連続するフレーム間の変化に基づいて、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定され、超音波ビームの走査が成功したと判定されるまで、ステップＳ２～ステップＳ８の処理が繰り返される。これにより、すべての超音波画像Ｕ２において膀胱領域ＢＲ２が明瞭に写る第２群の複数フレームの超音波画像Ｕ２が得られる。
ステップＳ７で、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面に対する超音波ビームの走査が成功したと判定された場合には、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９において、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面における超音波ビームの走査と、被検体Ｓの縦方向に沿った膀胱Ｂの断層面における超音波ビームの走査がいずれも完了したか否かが判定される。現時点では、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面における超音波ビームの走査と、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面における超音波ビームの走査がいずれも完了しているため、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１において、最大径計測部１３は、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの複数の断層面に対応する第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１における膀胱領域ＢＲ１の最大径と、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの複数の断層面に対応する第２群の複数フレームの超音波画像Ｕ２における膀胱領域ＢＲ２の最大径を計測する。
例えば、ステップＳ６で特徴量として膀胱領域ＢＲ１の面積が算出された場合に、最大径計測部１３は、例えば、ステップＳ６で算出された膀胱領域ＢＲ１の面積を参照して、被検体Ｓの横方向に沿った複数の断層面に対応する第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１のうち、膀胱領域ＢＲ１の面積が最大となる代表フレームを選択し、図１１に示すように、選択された代表フレームの超音波画像Ｕ１の横方向における膀胱領域ＢＲ１の最大径を、被検体Ｓの横方向Ｄ１における被検体Ｓの膀胱Ｂの最大径として計測する。この際に、最大径計測部１３は、例えば、膀胱領域ＢＲ１の輪郭上の２点を端点とし且つ横方向Ｄ１における最大の長さを有する計測線ＭＬ１を超音波画像Ｕ１上に配置し、配置された計測線ＭＬ１の長さを計測することにより、超音波画像Ｕ１における膀胱領域ＢＲ１の最大径を計測することができる。
また、最大径計測部１３は、例えば、ステップＳ６で算出された膀胱領域ＢＲ２の面積を参照して、被検体Ｓの縦方向に沿った複数の断層面に対応する第２群の複数フレームの超音波画像Ｕ２のうち、膀胱領域ＢＲ２の面積が最大となる代表フレームを選択し、図１２に示すように、選択された代表フレームの超音波画像Ｕ２における膀胱領域ＢＲ２から、被検体Ｓの縦方向Ｄ２における膀胱Ｂの最大径と、被検体Ｓの奥行方向における膀胱Ｂの最大径を計測する。この際に、最大径計測部１３は、例えば、膀胱領域ＢＲ２の輪郭上の２点を端点とし且つ最大の長さを有する計測線ＭＬ２と、膀胱領域ＢＲ２の輪郭上の２点を端点とし且つ計測線ＭＬ２と直交する方向において最大の長さを有する計測線ＭＬ３を超音波画像Ｕ２上に配置し、配置された計測線ＭＬ２の長さを被検体Ｓの縦方向Ｄ２における膀胱Ｂの最大径として計測し、計測線ＭＬ３の長さを被検体Ｓの奥行方向における膀胱Ｂの最大径として計測することができる。
続くステップＳ１２において、膀胱体積算出部１５は、ステップＳ１１で計測された、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向のそれぞれにおける膀胱Ｂの最大径を、図９に示すような楕円体ＥのＸ方向の最大径ＬＸ、Ｙ方向の最大径ＬＹ、Ｚ方向の最大径ＬＺに当てはめ且つ円周率をπとして、（ＬＸ×ＬＹ×ＬＺ）／（６π）を計算することにより、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を算出する。また、図示しないが、膀胱体積算出部１５は、算出された被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量として表示部７に表示する。
ステップＳ１２の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。
以上から、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されるため、全ての超音波画像Ｕ１において膀胱領域ＢＲ１が明瞭に描出された第１群の複数フレームの超音波画像Ｕ１と、全ての超音波画像Ｕ２において膀胱領域ＢＲ２が明瞭に描出された第２群の複数フレームの超音波画像Ｕ２から、最大径計測部１３により、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向のそれぞれの最大径が精度良く計測され、膀胱体積算出部１５により、計測された被検体Ｓの膀胱Ｂの横方向の最大径と、縦方向の最大径と、奥行方向の最大径に基づいて、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積が膀胱Ｂ内の尿量として算出される。そのため、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量を精度良く計測することができる。
なお、ステップＳ２において、入力装置１７を介してユーザにより超音波画像Ｕ１、Ｕ２を保存する旨の指示がなされたことをトリガとして画像メモリ９への超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存が開始され、ステップＳ４において、入力装置１７を介してユーザにより超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存を終了する旨の指示がなされたことをトリガとして超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存が終了することが例示されているが、超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存を開始するトリガ、超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存を終了するトリガは、これに限定されない。
例えば、ステップＳ２において、超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存が開始されたか否かの判定がなされる代わりに、超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存が自動的に開始されることができる。
また、ステップＳ２で超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存が開始された時点から、例えば１５秒間等、一定時間が経過した場合に、超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存を終了することもできる。
また、例えば、取得された超音波画像Ｕ１、Ｕ２を解析することにより、超音波プローブ２が被検体Ｓに接触しているか、被検体Ｓから離れているかを判定する図示しないプローブ接触判定部を超音波診断装置１に備え、プローブ接触判定部により超音波プローブ２が被検体Ｓに接触していると判定されたことをトリガとして超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存を開始し、プローブ接触判定部により超音波プローブ２が被検体Ｓから離れていると判定されたことをトリガとして超音波画像Ｕ１、Ｕ２の保存を終了することもできる。
また、ステップＳ７において被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合に、ステップＳ８で超音波ビームの走査が失敗した旨が報知され、ステップＳ２に戻り、新たに超音波画像Ｕ１、Ｕ２を保存するか否かの判定が行われるが、超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合でも、画像メモリ９に既に保存されている複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２を用いて被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量を算出することもできる。
例えば、特徴量算出部１１により特徴量として膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が算出された場合に、最大径計測部１３は、図１６に示すように、算出された面積が時間軸に対して極端に変化する変化点ＣＰ４と変化点ＣＰ５の間の区間Ｔ１に対応するフレームの超音波画像を除いた複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２から、面積が最大となる超音波画像を代表フレームとして選択して、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測することができる。膀胱体積算出部１５は、このようにして最大径計測部１３により計測された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径に基づいて、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量として算出する。
これにより、特徴量が連続的に変化する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量を算出することができるので、尿量の計測精度を向上させることが可能である。
また、特徴量算出部１１が超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積を特徴量として算出することが例示されているが、特徴量算出部１１は、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の径を特徴量として算出することもできる。例えば、超音波プローブ２が図１０に示す第１接触位置ＰＰ１に配置され、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面が超音波画像Ｕ１に描出される場合に、特徴量算出部１１は、図１１に示すように、膀胱領域ＢＲ１の径として、計測線ＭＬ１により表される膀胱領域ＢＲ１の径を算出することができる。ここで、計測線ＭＬ１により表される膀胱領域ＢＲ１の径とは、超音波画像Ｕ１の横方向における膀胱領域ＢＲ１の最大径であり、被検体Ｓの横方向Ｄ１における被検体Ｓの膀胱Ｂの最大径に相当する。
また、例えば、超音波プローブ２が図１０に示す第２接触位置ＰＰ２に配置され、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面が超音波画像Ｕ２に描出される場合に、特徴量算出部１１は、図１２に示すように、膀胱領域ＢＲ２の径として、計測線ＭＬ２により表される膀胱領域ＢＲ２の径または計測線ＭＬ３により表される膀胱領域ＢＲ２の径を算出することができる。ここで、計測線ＭＬ２により表される膀胱領域ＢＲ２の径とは、膀胱領域ＢＲ２の最大径であり、被検体Ｓの奥行方向における被検体Ｓの膀胱Ｂの最大径に相当している。また、計測線ＭＬ３により表される膀胱領域ＢＲ２の径とは、計測線ＭＬ２に直交する方向における膀胱領域ＢＲ２の最大径であり、被検体Ｓの縦方向Ｄ２における被検体Ｓの膀胱Ｂの最大径に相当している。
また、走査成否判定部１２は、例えば、特徴量算出部１１により超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の径が特徴量として算出され、時系列に連続するいずれのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の径の差分も定められたしきい値より小さい場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大値の差分が定められたしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。また、最大径計測部１３は、特徴量算出部１１により算出された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の径を参照して、複数フレームの超音波画像のうち、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の径が最大となるフレームの超音波画像を代表フレームとして選択し、選択されたフレームの超音波画像における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２から計測された径を、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向における被検体Ｓの膀胱Ｂの最大径とすることができる。さらに、膀胱体積算出部１５は、最大径計測部１３により計測された被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向における膀胱Ｂの最大径に基づいて、膀胱Ｂの体積を膀胱Ｂ内の尿量として算出する。
このように、特徴量算出部１１により超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の径が特徴量として算出された場合でも、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が特徴量として算出された場合と同様に、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定され、超音波ビームの走査に成功した複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２から、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量が算出されるため、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量を精度良く計測することができる。
また、例えば、特徴量算出部１１は、超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の位置を特徴量として算出することもできる。例えば、特徴量算出部１１は、図１７に示すように、超音波画像Ｕ３における膀胱領域ＢＲ３の重心ＣＧ１の位置を特徴量として算出することができる。この場合に、走査成否判定部１２は、時系列に連続する超音波画像Ｕ３と超音波画像Ｕ４から、超音波画像Ｕ３の膀胱領域ＢＲ３の重心ＣＧ１と超音波画像Ｕ４の膀胱領域ＢＲ４の重心ＣＧ２との間の重心間距離ＬＧを算出することができる。ここで、図１７では、説明のために、超音波画像Ｕ３と超音波画像Ｕ４が互いに少しずれて配置されているが、実際には、ずれることなく互いに重なるように配置された状態で、膀胱領域ＢＲ３の重心ＣＧ１と膀胱領域ＢＲ４の重心ＣＧ２の間の重心間距離ＬＧが算出される。
さらに、走査成否判定部１２は、時系列に連続するいずれのフレーム間における重心間距離ＬＧも定められたしきい値より小さい場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における重心間距離ＬＧが定められたしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。例えば、複数フレームの超音波画像から算出された複数の重心間距離ＬＧのうち、図１８に示すように、定められたしきい値Ｈ１以上の重心間距離ＬＧが存在する場合に、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
なお、走査成否判定部１２は、時系列に連続するフレーム間における重心間距離ＬＧを用いた超音波ビームの走査の成否判定と、時系列に連続するフレーム間における膀胱領域ＢＲ３の面積の差分または膀胱領域ＢＲ３の径の差分を用いた超音波ビームの成否判定の双方を行い、双方の成否判定で超音波ビームの走査が成功したと判定された場合に、超音波ビームの走査が成功したという最終的な判定を下し、少なくとも一方の判定で超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合に、超音波ビームの走査が失敗した旨の最終的な判定を下すこともできる。これにより、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功した複数フレームの超音波画像Ｕ３、Ｕ４を精度良く取得することができるため、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量の計測精度を向上させることができる。
また、最大径計測部１３は、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合でも、例えば、図１８に示すように、重心間距離ＬＧが定められたしきい値Ｈ１よりも大きくなる区間Ｔ２のフレーム以外の複数フレームの超音波画像から、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向における膀胱Ｂの最大径を計測することもできる。この場合に、膀胱体積算出部１５により、超音波ビームの走査が成功したフレームの超音波画像のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂの体積が算出されるため、膀胱Ｂ内の尿量の計測精度を向上させることができる。
また、例えば、特徴量算出部１１は、図１９に示すように、超音波画像Ｕ３、Ｕ４における膀胱領域ＢＲ３、ＢＲ４の面積と位置を特徴量として算出することもできる。この場合に、走査成否判定部１２は、時系列に連続する超音波画像Ｕ３と超音波画像Ｕ４から、超音波画像Ｕ３における膀胱領域ＢＲ３と超音波画像Ｕ４における膀胱領域ＢＲ４の少なくとも一方が占める領域ＲＡの面積に対する、膀胱領域ＢＲ３と膀胱領域ＢＲ４が互いに重なり合う領域ＲＢの面積の比を算出することができる。ここで、図１９では、説明のために、超音波画像Ｕ３と超音波画像Ｕ４が互いに少しずれて配置されているが、実際には、ずれることなく互いに重なるように配置された状態で、領域ＲＡの面積に対する領域ＲＢの面積の比が算出される。
ここで、図４に示すように、超音波プローブ２は、定められた角度範囲Ａで傾けられるが、走査面ＰＳ１が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃを通る状態から、超音波プローブ２が傾けられていくと、走査面ＰＳ１は、膀胱Ｂの中心Ｃから徐々に離れていく。この際に、超音波画像Ｕ３、Ｕ４における膀胱領域ＢＲ３、ＢＲ４の面積は、徐々に減少して、０に近づいていく。そのため、超音波プローブ２の傾き角度Ｗが角度範囲Ａの下限値から上限値まで変化するように、超音波プローブ２が傾けられた場合には、領域ＲＡに対する領域ＲＢの比は、例えば図２０に示すように、時系列における両端部にそれぞれ極小値ＰＡ、ＰＢと変化点ＣＰ６、ＣＰ７を有する。そのため、走査成否判定部１２は、例えば、時系列における両端部の変化点ＣＰ６と変化点ＣＰ７との間の区間Ｔ３内で、領域ＲＡの面積に対する領域ＲＢの面積の比が、図２０に示すように、定められたしきい値Ｈ２以上の場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定し、領域ＲＡの面積に対する領域ＲＢの面積の比が、図２１に示すように、定められたしきい値Ｈ２より小さい場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。
なお、走査成否判定部１２は、時系列に連続するフレーム間における領域ＲＡの面積に対する領域ＲＢの面積の比を用いた超音波ビームの走査の成否判定と、時系列に連続するフレーム間における膀胱領域ＢＲ３の面積の差分または膀胱領域ＢＲ３の径の差分を用いた超音波ビームの成否判定の双方を行い、双方の成否判定で超音波ビームの走査が成功したと判定された場合に、超音波ビームの走査が成功したという最終的な判定を下し、少なくとも一方の判定で超音波ビームの判定が失敗したと判定された場合に、超音波ビームの走査が失敗した旨の最終的な判定を下すこともできる。これにより、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功した複数フレームの超音波画像Ｕ３、Ｕ４を精度良く取得することができるため、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量の計測精度を向上させることができる。
また、最大径計測部１３は、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合でも、例えば、図２１に示すように、領域ＲＡの面積に対する領域ＲＢの面積の比が定められたしきい値よりも小さくなる区間Ｔ４のフレーム以外の複数フレームの超音波画像から、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向における膀胱Ｂの最大径を計測することもできる。この場合に、膀胱体積算出部１５により、超音波ビームの走査が成功したフレームの超音波画像のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂの体積が算出されるため、膀胱Ｂ内の尿量の計測精度を向上させることができる。
また、実施の形態１では、まず、被検体Ｓの横方向Ｄ１に沿った膀胱Ｂの断層面を描出する第１群の超音波画像Ｕ１を得るために、図１０に示すように第１接触位置ＰＰ１に超音波プローブ２を配置し、次に、被検体Ｓの縦方向Ｄ２に沿った膀胱Ｂの断層面を描出する第２群の超音波画像Ｕ２を得るために、第２接触位置ＰＰ２に超音波プローブ２を配置しているが、先に、超音波プローブ２を第２接触位置ＰＰ２に配置して第２群の超音波画像Ｕ２を取得し、次に、超音波プローブ２を第１接触位置ＰＰ１に配置して第１群の超音波画像Ｕ１を取得してもよい。
また、例えば、超音波診断装置１の動作を開始する際に、報知部１４により、被検体Ｓの横方向Ｄ１における膀胱Ｂの断層面を撮影する旨または被検体Ｓの縦方向Ｄ２の断層面を撮影する旨が報知されてもよい。図示しないが、例えば、報知部１４は、被検体Ｓの横方向Ｄ１における膀胱Ｂの断層面を撮影する旨を表す情報または被検体Ｓの縦方向Ｄ２における膀胱Ｂの断層面を撮影する旨を表す情報を、表示部７に表示することができる。
実施の形態２
実施の形態１では、図４に示すように、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置を一定としたまま、回転軸Ｒを中心として超音波プローブ２を回転することにより、定められた角度範囲Ａの下限値から上限値まで、または、上限値から下限値まで超音波プローブ２の傾き角度Ｗを変化させる１回の超音波ビームの走査が実施されているが、複数回の超音波ビームの走査が連続して実施されてもよい。
この場合にも、走査成否判定部１２は、１回の超音波ビームの走査のみが実施される場合と同様に、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により算出された特徴量の変化が時系列において連続である場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する複数回の超音波ビームの走査が成功したと判定し、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において算出された特徴量の変化が時系列において不連続である場合に、複数回の超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
例えば、特徴量算出部１１により、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が算出された場合に、走査成否判定部１２は、図２２に示すように、面積の値が時間軸に対して連続であり、時系列に連続するいずれのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の差分値も定められたしきい値より小さい場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する複数回の超音波ビームの走査が成功したと判定することができる。また、走査成否判定部１２は、図２３に示すように、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の時系列における変化が不連続であり、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の差分値がしきい値以上である場合に、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する複数回の超音波ビームの走査が失敗したと判定することができる。図２３に示す例では、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２の膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積は、前後フレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の差分が定められたしきい値以上となる変化点ＣＰ８、ＣＰ９を有している。
このようにして、複数回の超音波ビームの走査が実施された場合でも、１回の超音波ビームの走査のみが行われた場合と同様に、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されるため、超音波ビームの走査が成功したフレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量が計測され、膀胱Ｂ内の尿量の計測精度を向上させることができる。
なお、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する複数回の超音波ビームの走査が実施されながら画像取得部８により取得された複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２が全体として連続であるか否かにより、複数回の超音波ビームの走査が成功したか否かを判定しているが、複数回の超音波ビームの走査のうち、それぞれの超音波ビームの走査に対して、超音波ビームの走査が成功したか否かの判定を行うこともできる。
この際に、例えば、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が算出された場合に、走査成否判定部１２は、図２２に示すように、定められたしきい値Ｈ３より小さい膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の極小値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を検出し、極小値Ｐ１を示す時間軸上の位置と極小値Ｐ２を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ５、極小値Ｐ２を示す時間軸上の位置と極小値Ｐ３を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ６、極小値Ｐ３を示す時間軸上の位置と極小値Ｐ４を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ７を、それぞれ１回の超音波ビームの走査が実施された区間として推定する。走査成否判定部１２は、このようにして推定した区間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７について、それぞれ、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する。図２２に示す例では、区間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７のいずれにおいても、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が時間軸に対して連続であるため、走査成否判定部１２は、区間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７のそれぞれについて、超音波ビームの走査が成功したと判定する。
この場合に、最大径計測部１３は、例えば、区間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７に対応する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のうち、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる１枚の代表フレームの超音波画像を選択し、選択された代表フレームの超音波画像から、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測することができる。また、最大径計測部１３は、例えば、区間Ｔ５に対応する複数フレームの超音波画像において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる第１の代表フレームの超音波画像と、区間Ｔ６に対応する複数フレームの超音波画像において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる第２の代表フレームの超音波画像と、区間Ｔ７に対応する複数フレームの超音波画像において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる第３の代表フレームの超音波画像を選択し、選択された第１、第２、第３の代表フレームの超音波画像から、それぞれ、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測することができる。さらに、最大径計測部１３は、第１、第２、第３の代表フレームの超音波画像から計測された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を平均することにより、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最終的な最大径を計測することができる。
また、例えば、図２３に示すように、走査成否判定部１２により、４つの区間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８が推定され、区間Ｔ６、Ｔ８において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が時間軸に対して連続であり、区間Ｔ５、Ｔ７において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の時系列における変化が不連続である場合には、走査成否判定部１２は、区間Ｔ６、Ｔ８について超音波ビームの走査が成功したと判定し、区間Ｔ５、Ｔ７について超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
この場合に、最大径計測部１３は、区間Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８に対応する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のうち、走査成否判定部１２により被検体Ｓの膀胱Ｂに対して超音波ビームの走査が成功したと判定された区間Ｔ６、Ｔ８に対応する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２を用いて、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測することができる。例えば、最大径計測部１３は、区間Ｔ６、Ｔ８に対応する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のうち、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる１枚の代表フレームの超音波画像を選択し、選択された代表フレームの超音波画像から、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測することができる。
また、最大径計測部１３は、例えば、区間Ｔ６に対応する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる第１の代表フレームの超音波画像と、区間Ｔ８に対応する複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が最大となる第２の代表フレームの超音波画像を選択し、選択された第１、第２の代表フレームの超音波画像から、それぞれ、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測することができる。さらに、最大径計測部１３は、第１、第２の代表フレームの超音波画像から計測された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を平均することにより、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最終的な最大径を計測することができる。
このようにして、走査成否判定部１２により、複数回の超音波ビームの走査からそれぞれ１回の超音波ビームの走査に相当する時間軸上の区間Ｔ５～Ｔ８が推定され、推定された区間Ｔ５～Ｔ８のそれぞれについて被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されることにより、例えば、複数回の超音波ビームの走査が実施されながら取得された複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において、特徴量の変化が不連続である場合でも、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２が鮮明に描出された複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量が計測されることが可能である。
また、実施の形態２において、走査成否判定部１２は、超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の、時系列に連続するフレーム間における変化に基づいて、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定しているが、時系列に連続するフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の重心間距離ＬＧに基づいて超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することもできる。また、走査成否判定部１２は、時系列に連続するフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の少なくとも一方が占める領域ＲＡに面積に対する、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２が互いに重なり合う領域ＲＢの面積の比に基づいて超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することもできる。これらの場合においても、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２が鮮明に描出された複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量が計測されることができる。
実施の形態３
被検体Ｓの膀胱Ｂの体積は、膀胱Ｂを図９に示すような楕円体Ｅとみなし、楕円体ＥのＸ方向の最大径ＬＸ、Ｙ方向の最大径ＬＹ、Ｚ方向の最大径ＬＺに相当する、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向における膀胱Ｂの最大径に基づいて算出されるため、超音波ビームの走査が実施される際には、被検体Ｓの横方向Ｄ１、縦方向Ｄ２、奥行方向における膀胱Ｂの最大径を精度良く計測し、膀胱Ｂの体積を精度良く算出するために、図４に示すように、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に位置していることが望ましい。
このように、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心の直上に位置し、定められた角度範囲Ａにわたって超音波プローブ２が一定の速度で傾けられている場合に、例えば、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により特徴量として算出される膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積は、図２４に示すように、時間軸方向に対称性を有している。そのため、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における特徴量の時間軸に対する分布が時間軸方向に対称性を有している場合には、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に位置していると判断することができる。
実施の形態１、２では、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により算出された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積等の特徴量が時系列に連続であるか否かによって、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されるが、走査成否判定部１２は、さらに、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における特徴量の時間軸に対する分布が時間軸方向に対して対称性を有しているか否かを判断し、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における特徴量の時間軸に対する分布の対称性を加味して、超音波ビームの走査が成功したか否かを判定することができる。
例えば、特徴量算出部１１により、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が特徴量として算出された場合に、図２４に示すように、走査成否判定部１２は、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積において、定められたしきい値Ｈ４より小さい極小値Ｐ６、Ｐ７を検出し、且つ、定められたしきい値Ｈ５より大きい極大値ＭＰ１を検出する。走査成否判定部１２は、極小値Ｐ６を示す時間軸上の位置と極大値ＭＰ１を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ９の時間幅と、極大値ＭＰ１を示す時間軸上の位置と極小値Ｐ７を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ１０の時間幅が互いに等しい場合に、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の分布が時間軸方向に対称性を有していると認め、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅が互いに異なる場合に、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の分布が時間軸方向に非対称であると認める。
ここで、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅が互いに等しいとは、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅が互いに概ね一致していることをいう。すなわち、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅との差が、定められた範囲内にある場合に、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅が互いに等しいというものとする。また、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅との差が、定められた範囲の外側にある場合に、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅が互いに異なるというものとする。
図２４に示す例では、区間Ｔ９の時間幅と区間Ｔ１０の時間幅が互いに等しいため、走査成否判定部１２は、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の分布が、時間軸方向に対称性を有していると認める。さらに、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が時間軸に対して連続である場合に、走査成否判定部１２は、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したと判定する。
この場合には、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に位置した状態で画像取得部８により取得され、且つ、被検体Ｓの膀胱Ｂが鮮明に描出された複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２から、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径が計測され、計測された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径に基づいて被検体Ｓの膀胱Ｂの体積が、膀胱Ｂ内の尿量として計測されるため、尿量の計測精度が向上する。
また、走査成否判定部１２は、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の分布が時間軸方向に対称性を有していると認められた場合であっても、例えば、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が時系列に極端に変化する変化点を有している場合には、超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
また、図２５に示すように、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心の直上からずれた位置に配置され、定められた角度範囲Ａにわたって超音波プローブが一定の速度で傾けられている場合に、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により特徴量として算出される膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の分布は、図２６に示すように、時間軸方向に非対称である。
図２６に示す例では、定められたしきい値Ｈ４より小さい膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の極小値Ｐ８を示す時間軸上の位置と定められたしきい値Ｈ５より大きい膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の極大値ＭＰ２を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ１１の時間幅と、極大値ＭＰ２とを示す時間軸上の位置と定められたしきい値Ｈ４より小さい膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の極小値Ｐ９を示す時間軸上の位置との間の区間Ｔ１２の時間幅が、互いに異なる。そのため、走査成否判定部１２は、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の分布が時間軸方向に対称性を有していると認めず、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
以上から、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置によれば、走査成否判定部１２により、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における特徴量の分布の時間軸方向の対称性がさらに加味されて、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されるため、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量の計測精度をさらに向上させることができる。
実施の形態４
実施の形態３では、走査成否判定部１２により、時間軸に対する特徴量の分布が時間軸方向に対称性を有していると認められた場合に、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に配置されていると判断され、時間軸に対する特徴量の分布の対称性が認められない場合に、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上からずれた位置に配置されていると判断されているが、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に配置されているか否かを判断する方法は、これに限定されない。
図２７に、本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置１Ａの構成を示す。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、走査成否判定部１２の代わりに走査成否判定部１２Ａが備えられ、装置制御部１６の代わりに装置制御部１６Ａが備えられ、傾き角度センサ２Ｂと、目標距離推定部２５と、プローブ移動案内部２６が新たに追加されたものである。
超音波診断装置１Ａにおいて、超音波プローブ２に傾き角度センサ２Ｂが内蔵され、傾き角度センサ２Ｂに、走査成否判定部１２Ａと、目標距離推定部２５が接続されている。また、目標距離推定部２５に、特徴量算出部１１とプローブ移動案内部２６が接続されている。また、プローブ移動案内部２６に、表示制御部６が接続されている。
また、表示制御部６、画像取得部８、膀胱抽出部１０、特徴量算出部１１、走査成否判定部１２Ａ、最大径計測部１３、報知部１４、膀胱体積算出部１５、装置制御部１６Ａ、目標距離推定部２５およびプローブ移動案内部２６により、プロセッサ１９Ａが構成されている。
傾き角度センサ２Ｂは、図４および図５に示す超音波プローブ２の傾き角度Ｗを計測するものである。例えば、傾き角度センサ２Ｂは、いわゆるジャイロセンサ、加速度センサ、磁気センサ等を含み、ジャイロセンサ、加速度センサ、磁気センサ等から得られた電気信号を、周知の計算方法等を用いて超音波プローブ２の傾き角度Ｗに換算する。ここで、超音波プローブ２の傾き角度Ｗは、振動子アレイ２Ａの法線方向が被検体Ｓの体表に対して垂直な方向を向いている状態の超音波プローブ２において０度を示し、その状態から傾くほど、大きな値を有するものとする。
なお、傾き角度センサ２Ｂは、超音波プローブ２に内蔵されているが、超音波プローブ２に内蔵される代わりに、超音波プローブ２に装着されることもできる。
ここで、図４に示すように、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に位置している場合には、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａの中心における振動子アレイ２Ａの法線方向が被検体Ｓの体表に対して垂直な方向を向いている状態において、特徴量算出部１１により算出される膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積、径等の特徴量が最大となる。そのため、例えば、傾き角度センサ２Ｂにより計測された超音波プローブ２の傾き角度が０度となる時刻において、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積、径等の特徴量が最大となるか否かにより、超音波プローブ２が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に位置しているか否かを判断することができる。
そこで、走査成否判定部１２Ａは、傾き角度センサ２Ｂにより計測された超音波プローブ２の傾き角度Ｗと、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により算出された特徴量の時間軸に対する分布との関係を加味して、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する。例えば、特徴量算出部１１により、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が特徴量として算出された場合に、走査成否判定部１２Ａは、時系列に連続するいずれのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の差分値も定められたしきい値より小さく、且つ、図２８に示すように、時間軸において、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置と一致していると認められる場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定する。
図２８に示す例では、時刻Ｑ１と時刻Ｑ３において、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極小値となり且つ超音波プローブ２の傾き角度Ｗが極大値となっている。また、時刻Ｑ２において、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値ＭＰ３となり且つ超音波プローブ２の傾き角度Ｗが極小値Ａ１となっている。
ここで、時間軸において、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置と一致するとは、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置と概ね一致することをいう。すなわち、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置と傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置との間の区間に対応する時間間隔が定められた範囲内にある場合に、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置と一致するというものとする。また、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置と傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置との間の区間に対応する時間間隔が定められた範囲の外側にある場合には、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置と一致していないというものとする。
また、例えば、走査成否判定部１２Ａは、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積の差分値が定められたしきい値以上であるか、図２９に示すように、時間軸において、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極小値を示す位置と一致していると認められない場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する。
図２９に示す例では、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積が極大値ＭＰ４となる時刻Ｑ４が、超音波プローブ２の傾き角度Ｗが極小値Ａ２となる時刻Ｑと一致していない。
目標距離推定部２５は、画像取得部８により取得された複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のうち、被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃを通る断層面を表すフレームの超音波画像と、傾き角度センサ２Ｂにより計測された超音波プローブ２の傾き角度Ｗに基づいて、被検体Ｓの体表に沿った方向における、被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃと、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置との距離を推定する。
例えば、図３０に示されるように、目標距離推定部２５は、複数フレームの超音波画像Ｕ１のうち、超音波画像Ｕ１における膀胱領域ＢＲ１の面積または径が最大となるフレームを、超音波プローブ２からの走査面ＰＳ３が被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃを通るフレーム、すなわち、被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃを通る断層面を表す超音波画像として選択する。また、目標距離推定部２５は、選択されたフレームの超音波画像から、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置と、被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃまでの距離ＤＣ１を計測する。
さらに、目標距離推定部２５は、計測された距離ＤＣ１と、傾き角度センサ２Ｂにより計測された超音波プローブ２の傾き角度Ｗを用いて、ＤＣ１×ｓｉｎ（Ｗ）を計算することにより、被検体Ｓの体表に沿った方向における、被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃと、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置との距離ＤＣ２、すなわち、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置と、被検体Ｓの膀胱Ｂの直上の位置との間の距離ＤＣ２を推定することができる。
プローブ移動案内部２６は、目標距離推定部２５により推定された距離ＤＣ２だけ、被検体Ｓの体表に沿って超音波プローブ２を移動させることにより、超音波プローブ２を被検体Ｓの膀胱Ｂの中心Ｃの直上に位置させるように、ユーザに対する案内を行う。例えば、プローブ移動案内部２６は、図３１に示すように、目標距離推定部２５により推定された距離だけ、被検体Ｓの体表に沿って超音波プローブ２を移動させる旨の情報を、表示部７に表示することができる。図３１に示す例では、「プローブを左にＸＸｃｍ移動してください。」というテキストデータを含むガイドパネルＧ３が、超音波画像Ｕ１に重畳して表示部７に表示されている。
なお、図示しないが、超音波診断装置１Ａがスピーカを備えている場合に、プローブ移動案内部２６は、ユーザへの案内を、スピーカを介した音声により行うことができる。
以上により、実施の形態４に係る超音波診断装置１Ａによれば、時間軸において、特徴量算出部１１により算出された特徴量が極値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極値を示す位置と一致するか否かを加味して被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されるため、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量の計測精度をさらに向上させることができる。
また、時間軸において、特徴量算出部１１により算出された特徴量が極値を示す位置が、傾き角度センサ２Ｂにより計測された傾き角度Ｗが極値を示す位置と一致していない場合に、目標距離推定部２５により、被検体Ｓに対する超音波プローブ２の接触位置と、被検体Ｓの膀胱Ｂの直上の位置との間の距離ＤＣ２が推定され、推定された距離ＤＣ２に基づいて、プローブ移動案内部２６により、推定された距離ＤＣ２だけ、被検体Ｓの体表に沿って超音波プローブ２を移動させる旨がユーザに案内されるため、ユーザは、被検体Ｓの膀胱Ｂの直上の位置に超音波プローブ２を容易に配置して、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量の計測精度をさらに向上させることができる。
実施の形態５
実施の形態１に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７がプロセッサ１９に直接的に接続される構成を有しているが、例えば、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７がネットワークを介して互いに間接的に接続されることもできる。
図３２に示すように、実施の形態５にかかる超音波診断装置１Ｂは、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７がネットワークＮＷを介して診断装置本体ＢＤに接続されたものである。診断装置本体ＢＤ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、超音波プローブ２と、表示部７と、入力装置１７とを除いたものである。
ここで、ユーザにより超音波プローブ２が被検体Ｓに押し付けられた状態で、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａから被検体Ｓの内部に向けて超音波ビームが送信されると、振動子アレイ２Ａにより、被検体Ｓの内部で反射された超音波エコーが受信されて受信信号が生成される。超音波プローブ２は、生成された受信信号を、ネットワークＮＷを介して診断装置本体ＢＤに送信する。このようにして超音波プローブ２から送信された受信信号は、ネットワークＮＷを介して診断装置本体ＢＤのプロセッサ１９の画像取得部８に受信され、画像取得部８により、受信信号に基づいて超音波画像Ｕ１、Ｕ２が生成される。
画像取得部８により生成された超音波画像Ｕ１、Ｕ２は、表示制御部６および画像メモリ９に送出される。表示制御部６は、画像取得部８から受け取った超音波画像Ｕ１、Ｕ２に対して所定の処理を施し、さらに、所定の処理が施された超音波画像Ｕ１、Ｕ２を、ネットワークＮＷを介して表示部７に送信する。このようにして、診断装置本体ＢＤのプロセッサ１９の表示制御部６から送信された超音波画像Ｕ１、Ｕ２は、ネットワークＮＷを介して表示部７により受信され、表示部７に表示される。
また、プロセッサ１９の膀胱抽出部１０は、画像メモリ９に保存された複数フレームの超音波画像から、被検体Ｓの膀胱Ｂを表す膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２を抽出する。
特徴量算出部１１は、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において、膀胱抽出部１０により抽出された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の特徴を表す、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の面積等の特徴量を算出する。
また、走査成否判定部１２は、複数フレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２において特徴量算出部１１により算出された特徴量に基づいて、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する。
最大径計測部１３は、走査成否判定部１２により、超音波ビームの走査が成功したと判定された場合に、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Ｕ１、Ｕ２から、膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径を計測する。
膀胱体積算出部１５は、最大径計測部１３により計測された膀胱領域ＢＲ１、ＢＲ２の最大径に基づいて、被検体Ｓの膀胱Ｂの体積を、膀胱Ｂ内の尿量として算出する。このようにして算出された膀胱Ｂ内の尿量を表す情報は、表示制御部６に送出され、さらに、表示制御部６から、ネットワークＮＷを介して表示部７に送信される。表示部７は、被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量を表す情報を受け取り、表示する。
以上のように、本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置１Ｂによれば、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７、診断装置本体ＢＤがネットワークＮＷを介してそれぞれ接続されている場合でも、実施の形態１の超音波診断装置１と同様に、走査成否判定部１２により、被検体Ｓの膀胱Ｂに対する超音波ビームの走査が成功したか否かが判定されるため、超音波ビームの走査が成功したフレームの超音波画像Ｕ１、Ｕ２のみを用いて被検体Ｓの膀胱Ｂ内の尿量が計測され、膀胱Ｂ内の尿量の計測精度を向上させることができる。
また、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７がネットワークＮＷを介して診断装置本体ＢＤと接続されているため、診断装置本体ＢＤを、いわゆる遠隔サーバとして使用することができる。これにより、例えば、ユーザは、超音波プローブ２と表示部７と入力装置１７のみをユーザの手元に用意することにより、被検体Ｓの超音波診断を行うことができるため、超音波診断の際の利便性を向上することができる。
また、例えば、いわゆるタブレットと呼ばれる携帯型の薄型コンピュータが表示部７および入力装置１７として使用される場合には、ユーザは、より容易に被検体Ｓの超音波診断を行うことができ、超音波診断の際の利便性をさらに向上させることができる。
なお、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７がネットワークＮＷを介して診断装置本体ＢＤに接続されているが、超音波プローブ２、表示部７、入力装置１７、診断装置本体ＢＤは、ネットワークＮＷに有線接続されていてもよく、無線接続されていてもよい。
また、実施の形態５の態様は、実施の形態１に適用されることが説明されているが、実施の形態２、３、４についても同様に適用されることができる。
１ 超音波診断装置、２ 超音波プローブ、２Ａ 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 画像メモリ、１０ 膀胱抽出部、１１ 特徴量算出部、１２ 走査成否判定部、１３ 最大径計測部、１４ 報知部、１５ 膀胱体積算出部、１６ 装置制御部、１７ 入力装置、１８ 格納部、１９ プロセッサ、２０ 増幅部、２１ ＡＤ変換部、２２ 信号処理部、２３ ＤＳＣ、２４ 画像処理部、Ａ 角度範囲、Ａ１，Ａ２，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９ 極小値、Ｂ 膀胱、ＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３，ＢＲ４ 膀胱領域、Ｄ１ 横方向、Ｄ２ 縦方向、Ｃ 中心、ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４，ＣＰ５，ＣＰ６，ＣＰ７，ＣＰ８，ＣＰ９ 変化点、ＤＣ１，ＤＣ２ 距離、Ｅ 楕円体、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ ガイドパネル、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５ しきい値、ＬＸ，ＬＹ，ＬＺ 最大径、ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３ 計測線、ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３，ＭＰ４ 極大値、ＰＡ，ＰＢ 極小値、ＰＰ１ 第１接触位置、ＰＰ２ 第２接触位置、ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３ 走査面、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５ 時刻、Ｒ 回転軸、ＲＡ，ＲＢ
領域、Ｓ 被検体、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２ 区間、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４ 超音波画像、Ｗ 傾き角度。

Claims (20)

  1. 被検体に接触し且つ前記被検体に対して超音波ビームの走査を行うための超音波プローブと、
    前記超音波プローブを用いて前記被検体内の互いに異なる複数の断層面に対応する複数フレームの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複数フレームの超音波画像を保持する画像メモリと、
    前記複数フレームの超音波画像のそれぞれから膀胱領域を抽出する膀胱抽出部と、
    前記複数フレームの超音波画像のそれぞれにおいて前記膀胱抽出部により抽出された前記膀胱領域に関する特徴量を算出する特徴量算出部と、
    前記特徴量算出部により算出された前記特徴量の、時系列に連続するフレーム間における変化の連続性を解析し、解析結果に基づいて前記被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する走査成否判定部と
    を備える超音波診断装置。
  2. 前記複数フレームの超音波画像は、前記被検体に対する前記超音波プローブの接触位置を一定としたまま前記被検体に対して定められた角度範囲にわたって前記超音波プローブの傾き角度を変化させながら前記画像取得部により取得される超音波画像である請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記走査成否判定部により超音波ビームの走査が成功したと判定された場合に、前記複数フレームの超音波画像を用いて、前記膀胱領域の最大径を計測する最大径計測部を備える請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記複数フレームの超音波画像は、前記被検体の膀胱に対して複数回の超音波ビームの走査が連続して実施された場合に、前記画像取得部により取得される超音波画像である請求項２に記載の超音波診断装置。
  5. 前記走査成否判定部は、前記複数回の超音波ビームの走査のそれぞれに対して成功したか否かを判定する請求項４に記載の超音波診断装置。
  6. 前記複数回の超音波ビームの走査のうち、前記走査成否判定部により成功したと判定された超音波ビームの走査により取得された複数フレームの超音波画像のみを用いて、前記膀胱領域の最大径を計測する最大径計測部を備える請求項５に記載の超音波診断装置。
  7. 前記特徴量は、前記膀胱抽出部により抽出された前記膀胱領域の前記超音波画像における面積または径である請求項２～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  8. 前記走査成否判定部は、時系列に連続するフレーム間における前記特徴量の変化の連続性を解析することにより前記被検体の前記膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する請求項７に記載の超音波診断装置。
  9. 前記走査成否判定部は、前記複数フレームの超音波画像において、時系列に連続するいずれのフレーム間における前記特徴量の差分値も定められたしきい値より小さい場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における前記特徴量の差分値が前記しきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する請求項８に記載の超音波診断装置。
  10. 前記複数フレームの超音波画像は、前記被検体に対する前記超音波プローブの接触位置を一定としたまま前記超音波プローブの傾き角度を一定の速度で変化させながら前記画像取得部により取得される超音波画像であり、
    前記走査成否判定部は、前記複数フレームの超音波画像において、時系列に連続するいずれのフレーム間における前記特徴量の差分値も定められたしきい値より小さく、且つ、時間軸に対する前記特徴量の分布の対称性が認められる場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における前記特徴量の差分値が前記しきい値以上であるか、又は時間軸に対する前記特徴量の分布の対称性が認められない場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する請求項８に記載の超音波診断装置。
  11. 前記走査成否判定部は、前記時間軸において、前記特徴量が極大となる位置が、それぞれ前記特徴量が極小となる一対の位置の中点に位置する場合に、前記時間軸に対する前記特徴量の分布の対称性が認められると判定し、前記時間軸において、前記特徴量が極大となる位置が、それぞれ前記特徴量が極小となる一対の位置の中点からずれている場合に、前記時間軸に対する前記特徴量の分布の対称性が認められないと判定する請求項１０に記載の超音波診断装置。
  12. 前記超音波プローブの傾き角度を計測する傾き角度センサをさらに備え、
    前記走査成否判定部は、前記複数フレームの超音波画像において、時系列に連続するいずれのフレーム間における前記特徴量の差分値も定められたしきい値より小さく、且つ、時間軸において、前記特徴量が極値を示す位置が、前記傾き角度センサにより計測された前記傾き角度が極値を示す位置と一致していると認められる場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続する少なくとも１つのフレーム間における前記特徴量の差分値が前記しきい値以上であるか、又は時間軸に対する前記特徴量が極値を示す位置が、前記傾き角度センサにより計測された前記傾き角度が極値を示す位置と一致していると認められない場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する請求項８に記載の超音波診断装置。
  13. 前記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のうち、前記被検体の前記膀胱の中心を通る断層面を表すフレームの超音波画像と、前記傾き角度センサにより計測された前記超音波プローブの傾き角度に基づいて、前記被検体の体表に沿った方向における、前記被検体の前記膀胱の中心と前記被検体に対する前記超音波プローブの接触位置との距離を推定する目標距離推定部と、
    前記目標距離推定部により推定された距離だけ、前記被検体の体表に沿って前記超音波プローブを移動させることにより、前記超音波プローブを前記被検体の前記膀胱の中心の直上に位置させるようにユーザを案内するプローブ移動案内部をさらに備える請求項１２に記載の超音波診断装置。
  14. 前記特徴量は、前記膀胱抽出部により抽出された前記膀胱領域の前記超音波画像における位置である請求項２～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  15. 前記特徴量は、前記膀胱抽出部により抽出された前記膀胱領域の前記超音波画像における重心の位置であり、
    前記走査成否判定部は、時系列に連続するフレームにおける前記膀胱領域の前記重心間の距離が定められたしきい値より小さい場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続するフレームにおける前記膀胱領域の前記重心間の距離が前記定められたしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する請求項１４に記載の超音波診断装置。
  16. 前記走査成否判定部は、時系列に連続するフレームにおける前記膀胱領域の少なくとも一方が占める領域の面積に対する前記膀胱領域が互いに重なり合う領域の面積の比が定められたしきい値以上である場合に、超音波ビームの走査が成功したと判定し、時系列に連続するフレームにおける前記膀胱領域の少なくとも一方が占める領域の面積に対する前記膀胱領域が互いに重なり合う領域の面積の比が定められたしきい値より小さい場合に、超音波ビームの走査が失敗したと判定する請求項１４に記載の超音波診断装置。
  17. 前記走査成否判定部により前記超音波ビームの走査が失敗したと判定された場合に、前記超音波ビームの走査が失敗した旨をユーザに報知する報知部をさらに備える請求項１～１６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、それぞれ前記被検体の前記膀胱の横方向に沿った前記複数の断層面に対応する第１群の複数フレームの超音波画像と、それぞれ前記被検体の前記膀胱の縦方向に沿った前記複数の断層面に対応する第２群の複数フレームの超音波画像とを取得し、
    前記膀胱抽出部は、前記第１群の複数フレームの超音波画像および前記第２群の複数フレームの超音波画像からそれぞれ前記膀胱領域を抽出し、
    前記特徴量算出部は、前記第１群の複数フレームの超音波画像および前記第２群の複数フレームの超音波画像からそれぞれ前記特徴量を算出し、
    前記走査成否判定部は、前記第１群の複数フレームの超音波画像および前記第２群の複数フレームの超音波画像に対してそれぞれ前記被検体の前記膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する請求項１～１７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  19. 前記第１群の複数フレームの超音波画像から計測される前記膀胱領域の横方向の最大径と、前記第２群の複数フレームの超音波画像から計測される前記膀胱領域の縦方向の最大径と、前記第１群の複数フレームの超音波画像または前記第２群の複数フレームの超音波画像から計測される前記膀胱領域の奥行方向の最大径とに基づいて前記膀胱の体積を算出する膀胱体積算出部を備える請求項１８に記載の超音波診断装置。
  20. 被検体に接触し且つ前記被検体に対して超音波ビームの走査を行うための超音波プローブを用いて前記被検体内の互いに異なる複数の断層面に対応する複数フレームの超音波画像を取得し、
    取得された前記複数フレームの超音波画像を保持し、
    前記複数フレームの超音波画像のそれぞれから膀胱領域を抽出し、
    前記複数フレームの超音波画像のそれぞれにおいて抽出された前記膀胱領域に関する特徴量を算出し、
    算出された前記特徴量の、時系列に連続するフレーム間における変化の連続性を解析し、解析結果に基づいて前記被検体の膀胱に対する超音波ビームの走査が成功したか否かを判定する
    ことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
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