JP7476320B2 - 超音波診断システムおよび超音波診断システムの制御方法 - Google Patents

超音波診断システムおよび超音波診断システムの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、ハンドヘルド型の診断装置本体を備えた超音波診断システムおよび超音波診断システムの制御方法に関する。
従来から、超音波診断装置を用いて被検体の断層を表す超音波画像を撮影することにより、被検体内の臓器の測定が行われている。超音波画像の撮影において、被検体内への超音波ビームの送信と被検体内で反射した超音波エコーの受信を行うために、超音波プローブが用いられる。このような超音波プローブとしては、例えば、被検体の体表上に配置された状態で被検体内に超音波ビームの送信を行う超音波プローブと、被検体内に挿入された状態で被検体内に超音波ビームの送信を行ういわゆる体腔内プローブと呼ばれる超音波プローブが知られている。測定者は、超音波プローブを被検体の体表上または被検体内の適切な測定位置に移動させることにより、被検体内の目的の臓器の超音波画像を撮影し、その臓器の測定を行う。
このように、測定者が観察したい被検体内の臓器に対応した適切な測定位置に超音波プローブを配置することは、熟練度の低い測定者にとって難しい場合がある。そのため、例えば特許文献１に開示されているように、測定者が超音波画像を撮影する際の支援を行う超音波診断装置が開発されている。特許文献１の超音波診断装置では、熟練者が予め撮影した超音波画像と、その超音波画像が撮影された際の超音波プローブの位置情報が測定者に向けて表示される。
特開２００４－１６２６８号公報
ところで、いわゆるタブレット型端末等の薄型のコンピュータからなるいわゆるハンドヘルド型の診断装置本体と超音波プローブを有する、携帯型の超音波診断装置が開発されており、この携帯型の超音波診断装置を用いて、在宅看護の現場等の、病院から離れた場所で被検体内の測定が行われる場合がある。病院から離れた場所で被検体内の測定が行われる場合には、超音波診断装置に対する熟練度の低い測定者が被検体内の測定を行うことがあった。そこで、例えば特許文献１に開示されている技術を用いることが考えられるが、通常、ハンドヘルド型の診断装置本体に備えられているモニタは、いわゆる据え置き型の超音波診断装置に備えられているモニタと比較して小さいサイズを有しているため、測定者が行う超音波画像の撮影を支援するための情報を十分に表示できず、測定者が円滑に測定を行うことが困難なことがあった。
また、近年では、被検体に対して、被検体内の断層を表す超音波画像を見せたくないという要求が高まっている。しかしながら、特許文献１に開示されている技術を用いたとしても、被検体内の断層を表す超音波画像をモニタに表示せずに、被検体内の目的の臓器を測定するように支援を行うことは、困難であった。
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、撮影された超音波画像が被検体に見られることを防ぎつつ、ハンドヘルド型の診断装置本体を用いて測定者が被検体内の臓器の測定を円滑に行うことができる超音波診断システムおよび超音波診断システムの制御方法を提供することを目的とする。
本発明に係る超音波診断システムは、超音波プローブと、超音波プローブに接続されたハンドヘルド型の診断装置本体と、診断装置本体に接続されたサーバとを備え、超音波プローブは、超音波プローブによる測定位置を検出する位置センサを有し、診断装置本体は、超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより被検体の超音波画像を生成する画像生成部と、モニタとを有し、サーバは、超音波画像を解析することにより撮像された被検体の臓器を検出し、検出された臓器を超音波プローブにより測定する際の最適位置に対する測定位置のスコアを算出し、スコアが、サーバから診断装置本体に送信されてモニタに表示されることを特徴とする。
診断装置本体は、画像生成部により生成された超音波画像と、超音波画像を撮像する際に位置センサにより検出された測定位置とを、サーバに送信する本体側通信部を有し、サーバは、スコアを診断装置本体に送信するサーバ側通信部を有することができる。
さらに、超音波プローブは、体腔内プローブであってもよく、本体側通信部は、診断装置本体に体腔内プローブが接続された場合に、超音波画像と測定位置とをサーバに送信することができる。
診断装置本体は、サーバにより検出された臓器の模式図をモニタに表示することができる。
また、診断装置本体は、模式図に重畳して位置センサにより検出された測定位置をモニタに表示することができる。
ここで、模式図は、被検体に対するプレスキャンにより取得された再構成像からなることができる。
また、診断装置本体は、超音波画像がモニタに表示される第１モードと、模式図およびスコアがモニタに表示される第２モードのいずれかを選択するモード選択部を有することができる。
サーバは、超音波プローブを測定位置から最適位置に移動するためのガイドを作成し、作成されたガイドが、サーバから診断装置本体に送信されてモニタに表示されることができる。
また、診断装置本体は、スコアを色分けによりモニタに表示することができる。
本発明の超音波診断システムの制御方法は、超音波プローブと、ハンドヘルド型の診断装置本体と、サーバとを備える超音波診断システムの制御方法であって、超音波プローブによる測定位置を検出し、診断装置本体において、超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより、被検体の超音波画像を生成し、サーバにおいて、超音波画像を解析することにより、撮像された被検体の臓器を検出し、サーバにおいて、検出された臓器を超音波プローブにより測定する際の最適位置に対する測定位置のスコアを算出し、算出されたスコアを診断装置本体のモニタに表示することを特徴とする。
本発明によれば、超音波診断システムが、超音波プローブと、超音波プローブに接続されたハンドヘルド型の診断装置本体と、診断装置本体に接続されたサーバとを備え、診断装置本体が、超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより被検体の超音波画像を生成する画像生成部と、モニタとを有し、サーバが、超音波画像を解析することにより撮像された被検体の臓器を検出し、検出された臓器を超音波プローブにより測定する際の最適位置に対する測定位置のスコアを算出し、スコアが、サーバから診断装置本体に送信されてモニタに表示されるため、撮影された超音波画像が被検体に見られることを防ぎつつ、ハンドヘルド型の診断装置本体を用いて測定者が被検体内の臓器の測定を円滑に行うことができる。
本発明の実施の形態１に係る超音波診断システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における送受信回路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においてモニタに表示されたスコアの例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断システムの動作を示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、測定者が超音波プローブの種類を選択するためのプローブ選択ボタンの例を示す図である。 本発明の実施の形態１において、測定者が測定のプリセットを選択するためのプリセット選択ボタンの例を示す図である。 本発明の実施の形態１において、色分けによりスコアを表すスコアマークの例を示す図である。 本発明の実施の形態１において、スコアを表すメータの例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波診断システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２においてモニタに表示される臓器の模式図の例を示す図である。 本発明の実施の形態２において超音波画像がモニタに表示される第１モードの例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２においてモニタに表示されるプローブマークの例を示す図である。 本発明の実施の形態２においてモニタに表示されるプローブマークの他の例を示す図である。
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。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断システム１の構成を示す。超音波診断システム１は、超音波プローブ２と、診断装置本体３と、サーバ４を備えている。超音波プローブ２と診断装置本体３は、無線通信により互いに接続されている。診断装置本体３とサーバ４は、ネットワークＮＷを介して互いに接続されている。なお、診断装置本体３とネットワークＮＷとの接続方法、および、サーバ４とネットワークＮＷとの接続方法は、無線通信または有線通信が用いられる。
超音波プローブ２は、振動子アレイ１１を備えており、振動子アレイ１１に、送受信回路１２およびプローブ側通信部１３が順次接続されている。また、超音波プローブ２には、位置センサ１４が取り付けられており、位置センサ１４は、プローブ側通信部１３に接続されている。また、送受信回路１２およびプローブ側通信部１３に、プローブ制御部１５が接続されている。
診断装置本体３は、本体側通信部２１を有しており、本体側通信部２１に、画像生成部２２、表示制御部２３およびモニタ２４が順次接続されている。また、表示制御部２３は、本体側通信部２１に接続されている。
本体側通信部２１、画像生成部２２および表示制御部２３に、本体制御部２５が接続されている。また、本体制御部２５に入力装置２６が接続されている。
また、本体側通信部２１、画像生成部２２、表示制御部２３および本体制御部２５により、本体側プロセッサ２７が構成されている。
サーバ４は、サーバ側通信部３１を備えており、サーバ側通信部３１に、臓器検出部３２およびスコア算出部３３が順次接続されている。また、スコア算出部３３に、サーバ側通信部３１およびガイド作成部３４が接続されている。ガイド作成部３４は、サーバ側通信部３１に接続されている。
また、サーバ側通信部３１、臓器検出部３２、スコア算出部３３およびガイド作成部３４により、サーバ側プロセッサ３５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１１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、それぞれ送受信回路１２から供給される駆動信号にしたが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、超音波エコーに基づく信号を出力する。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。
送受信回路１２は、プローブ制御部１５による制御の下で、振動子アレイ１１から超音波を送信し且つ振動子アレイ１１により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する。送受信回路１２は、図２に示すように、振動子アレイ１１に接続されるパルサ４１と、振動子アレイ１１から順次直列に接続される増幅部４２、ＡＤ（Analog Digital）変換部４３およびビームフォーマ４４を有している。
パルサ４１は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、プローブ制御部１５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１１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１１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１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ１１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１１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、電気信号である受信信号を発生させ、これらの受信信号を増幅部４２に出力する。
増幅部４２は、振動子アレイ１１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４３に送信する。ＡＤ変換部４３は、増幅部４２から送信された信号をデジタルの受信データに変換し、これらの受信データをビームフォーマ４４に送信する。ビームフォーマ４４は、プローブ制御部１５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いて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部４３により変換された各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる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、ＡＤ変換部４３で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。
プローブ側通信部１３は、電波の送信および受信を行うためのアンテナ等を含んでおり、プローブ制御部１５の制御の下で、診断装置本体３の本体側通信部２１と無線通信を行う。この際に、プローブ側通信部１３は、送受信回路１２により生成された音線信号に基づいてキャリアを変調することにより音線信号を表す伝送信号を生成し、生成された伝送信号を、診断装置本体３の本体側通信部２１に無線送信する。
キャリアの変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）および１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。
プローブ制御部１５は、予め記憶しているプログラムに基づいて超音波プローブ２の各部の制御を行う。
位置センサ１４は、超音波プローブ２に取り付けられており、超音波プローブ２の測定位置を検出する。位置センサ１４は、例えば、磁気センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ等を含むことができる。
また、図示しないが、超音波プローブ２には、超音波プローブ２の各部に電力を供給するバッテリが内蔵されている。
診断装置本体３は、携帯可能な、いわゆるハンドヘルド型の装置であり、例えば、タブレット型端末と呼ばれる薄型のコンピュータにより構成される。
診断装置本体３の本体側通信部２１は、プローブ側通信部１３と同様に電波の送信および受信を行うためのアンテナ等を含んでおり、本体制御部２５の制御の下で、超音波プローブ２のプローブ側通信部１３との無線通信、および、ネットワークＮＷを介したサーバ４のサーバ側通信部３１との通信を行う。本体側通信部２１とネットワークＮＷとの接続には、無線通信または有線通信が用いられる。
本体側通信部２１は、プローブ側通信部１３との無線通信の際に、プローブ側通信部１３から無線送信された伝送信号を復調して音線信号を得る。本体側通信部２１は、得られた音線信号を画像生成部２２に送出する。
また、本体側通信部２１は、入力装置２６を介して測定者により入力された、超音波プローブ２を制御するための制御情報等に基づいてキャリアを変調することにより制御信号等を表す伝送信号を生成し、生成された伝送信号をプローブ側通信部１３に無線送信する。キャリアの変調方式としては、プローブ側通信部１３により用いられる変調方式と同様に、例えば、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭ等が用いられる。
画像生成部２２は、図３に示すように、信号処理部４５、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）４６および画像処理部４７が順次直列に接続された構成を有している。
信号処理部４５は、本体側通信部２１から送出された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ４６は、信号処理部４５で生成された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変換（ラスター変換）する。
画像処理部４７は、ＤＳＣ４６から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、本体制御部２５による指令に応じて、Ｂモード画像信号を本体側通信部２１または表示制御部２３に送出する。以降は、画像処理部４７により画像処理が施されたＢモード画像信号を、単に、超音波画像と呼ぶ。
表示制御部２３は、本体制御部２５の制御の下、画像生成部２２により生成された超音波画像等に対して所定の処理を施して、モニタ２４に表示する。
モニタ２４は、表示制御部２３による制御の下、種々の表示を行う。モニタ２４は、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２６は、測定者が入力操作を行うためのものであり、モニタ２４に重ねて配置されたタッチパネルおよび図示しないボタン、図示しないスイッチ等を含む。
本体制御部２５は、予め記憶している制御プログラム等に基づいて、診断装置本体３の各部の制御を行う。
なお、画像生成部２２、表示制御部２３、および本体制御部２５を含む本体側プロセッサ２７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、本体側プロセッサ２７の画像生成部２２、表示制御部２３および本体制御部２５は、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されることもできる。
サーバ４のサーバ側通信部３１は、プローブ側通信部１３および本体側通信部２１と同様に、電波の送信および受信を行うためのアンテナ等を含んでおり、ネットワークＮＷを介した本体側通信部２１との通信を行う。サーバ側通信部３１とネットワークＮＷとの接続には、無線通信または有線通信が用いられる。
臓器検出部３２は、画像生成部２２によって生成された超音波画像を解析することにより、超音波画像に写る被検体の臓器を検出する。臓器検出部３２は、被検体の臓器を検出する方法として、例えば、いわゆるディープラーニングの方法、いわゆるテンプレートマッチングの方法、ＳＶＭ（Support vector machine：サポートベクターマシン）およびａｄａｂｏｏｓｔ（アダブースト）等を用いた機械学習手法、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等を用いることができる。
スコア算出部３３は、臓器検出部３２により検出された被検体の臓器の画像に基づいて、その臓器を超音波プローブ２により測定する際の最適位置に対する、位置センサ１４により検出された超音波プローブ２の測定位置のスコアを算出する。より詳しくは、このスコアは、臓器検出部３２により検出された臓器の測定において、その臓器を含む超音波画像が撮影された超音波プローブ２の測定位置の最適度合いを示す指標である。例えば、臓器検出部３２により検出された臓器を含む超音波画像が撮影された超音波プローブ２の測定位置が、その臓器を測定するための最適位置に近いほどスコアが大きくなり、最適位置から遠いほどスコアが小さくなる。
スコア算出部３３は、例えば、臓器検出部３２により検出された臓器の画像におけるエッジの鮮明度を算出し、算出された鮮明度に基づいて、その臓器を測定するための最適位置を推定し、推定された最適位置と位置センサ１４により検出された測定位置とを比較して、スコアを算出することができる。また、臓器検出部３２により検出された臓器が、子宮等の袋形状を有している臓器である場合に、スコア算出部３３は、例えば、臓器の袋形状の円形度を算出し、算出された円形度に基づいて、その臓器を測定するための最適位置を推定することもできる。
また、スコア算出部３３は、例えば、特開２０１６－２２０３８号公報に開示されている方法を用いて、画像生成部２２により生成され且つ本体側通信部２１、ネットワークＮＷおよびサーバ側通信部３１を介して受け取った超音波画像を解析することで臓器検出部３２により検出された臓器の超音波画像中の位置に関する評価値を算出し、算出された評価値に基づいて最適位置を推定することもできる。
スコア算出部３３により算出されたスコアは、サーバ側通信部３１、ネットワークＮＷ、本体側通信部２１、画像生成部２２および表示制御部２３を経由して、例えば図４に示すようにモニタ２４に表示される。図４の例では、スコアＳを表す数値がモニタ２４に表示されている。
ガイド作成部３４は、スコア算出部３３により算出されたスコアＳと、位置センサ１４により検出された超音波プローブ２の測定位置の情報を用いて、超音波プローブ２の操作を測定者に対して案内するためのガイド情報を作成する。ガイド作成部３４により作成されたガイド情報は、サーバ側通信部３１、ネットワークＮＷ、本体側通信部２１、画像生成部２２および表示制御部２３を経由して、例えば図４に示すように、ガイドＧ１としてモニタ２４に表示される。図４の例では、「プローブを左に移動して下さい」というテキストがガイドＧ１としてモニタ２４に表示されている。
なお、サーバ側通信部３１、臓器検出部３２、スコア算出部３３およびガイド作成部３４を含むサーバ側プロセッサ３５は、ＣＰＵ、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、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＧＰＵ、その他のＩＣ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、サーバ側プロセッサ３５のサーバ側通信部３１、臓器検出部３２、スコア算出部３３およびガイド作成部３４は、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されることもできる。
以下では、図５に示すフローチャートを用いて、実施の形態１の超音波診断システム１の基本的な動作を詳細に説明する。
ここで、一般的な超音波プローブの種類として、被検体の体表上に配置された状態で超音波画像の撮影を行うための超音波プローブと、被検体内に挿入された状態で超音波画像の撮影を行うための、体腔内プローブと呼ばれる超音波プローブが知られている。以下の動作説明では、本発明の実施の形態１における超音波プローブ２が体腔内プローブである例が説明されるが、被検体の体表上に配置された状態で超音波画像の撮影を行うための超音波プローブである場合も同様の動作が行われる。
まず、ステップＳ１において、測定者により、超音波プローブ２が被検体内に挿入されて、目的の臓器を測定するための測定位置に、超音波プローブ２が移動される。この際に、超音波プローブ２に取り付けられた位置センサ１４は、超音波プローブ２の測定位置を検出する。
次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で測定位置が検出された測定位置に超音波プローブ２が配置された状態で超音波画像が撮影される。この際に、送受信回路１２のパルサ４１からの駆動信号にしたがって振動子アレイ１１の複数の振動子から被検体内に超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各振動子から受信信号が送受信回路１２の増幅部４２に出力される。受信信号は、増幅部４２で増幅され、ＡＤ変換部４３でＡＤ変換された後、ビームフォーマ４４で整相加算されて、音線信号が生成される。この音線信号は、プローブ側通信部１３から本体側通信部２１に無線通信され、画像生成部２２に送出される。音線信号は、画像生成部２２において、画像生成部２２は、音線信号に対して各種の処理を施すことにより、超音波画像を生成する。
このようにして生成された超音波画像は、本体側通信部２１、ネットワークＮＷおよびサーバ側通信部３１を経由して臓器検出部３２に送出される。
ステップＳ３において、臓器検出部３２は、ステップＳ２で生成された超音波画像を解析することにより、超音波画像内に含まれる被検体の臓器を検出する。この際に、臓器検出部３２は、例えば、ディープラーニングの方法、テンプレートマッチングの方法、または、ＳＶＭおよびａｄａｂｏｏｓｔ等を用いた機械学習手法等を用いて臓器を検出することができる。
ステップＳ４において、スコア算出部３３は、ステップＳ３で検出された被検体の臓器の画像に基づいて、その臓器を超音波プローブ２により測定する際の最適位置に対する、ステップＳ１で検出された超音波プローブ２の測定位置のスコアＳを算出する。スコア算出部３３は、例えば、臓器検出部３２により検出された臓器の画像におけるエッジの鮮明度を算出し、算出された鮮明度に基づいて、その臓器を測定する最適位置を推定し、推定された最適位置とステップＳ１で検出された測定位置とを比較することにより、スコアＳを算出することができる。
このようにして算出されたスコアＳは、ガイド作成部３４に送出されると共に、サーバ側通信部３１、ネットワークＮＷ、本体側通信部２１、画像生成部２２および表示制御部２３を経由してモニタ２４に送出される。
ステップＳ５において、ガイド作成部３４は、ステップＳ１で検出された超音波プローブ２の測定位置を表す情報と、ステップＳ４で算出されたスコアＳを用いて、超音波プローブ２の操作を測定者に対して案内するためのガイド情報を作成する。ガイド作成部３４は、例えば、ステップＳ３で検出された臓器を、超音波画像においてより鮮明に描出するために、超音波プローブ２を移動すべき方向を測定者に案内する旨のガイド情報を作成することができる。
このようにして作成されたガイド情報は、サーバ側通信部３１、ネットワークＮＷ、本体側通信部２１、画像生成部２２および表示制御部２３を経由してモニタ２４に送出される。
最後に、ステップＳ６において、例えば図４に示すように、スコアＳとガイドＧ１がモニタ２４に表示される。測定者は、このようにして表示されたスコアＳとガイドＧ１を確認しながら超音波プローブ２を移動することにより、目的の臓器を測定するために最適な測定位置に超音波プローブ２を配置させて、超音波画像を撮影することが可能である。
ここで、一般的に、ハンドヘルド型の診断装置本体と超音波プローブを有する超音波診断装置を用いて、在宅看護の現場等の、病院から離れた場所で被検体内の測定が行われる場合がある。このように、病院から離れた場所で被検体内の測定が行われる場合には、超音波診断装置に対する熟練度の低い測定者が被検体内の測定を行うために、被検体の測定が円滑に行われない場合があった。
また、近年では、被検体に対して、その被検体内の断層を表す超音波画像を見せたくないという要求が高まっている。従来の超音波診断装置では、測定者は、現在、撮影されている超音波画像を確認しながら、目的とする部位の測定に最適な測定位置に超音波プローブを配置させる必要があり、この際に、被検体が超音波画像を見てしまうことがあった。
本発明の実施の形態１に係る超音波診断システム１によれば、目的の臓器を超音波プローブ２により測定する際の最適位置に対する、超音波プローブ２の測定位置のスコアＳが算出され、算出されたスコアＳがモニタ２４に表示され、且つ、生成された超音波画像はモニタ２４に表示させないため、撮影された超音波画像が被検体に見られることを防ぎつつ、熟練度が低い測定者でも、ハンドヘルド型の診断装置本体を用いて被検体内の目的の臓器の測定を円滑に行うことができる。
なお、超音波プローブ２として、体腔内プローブの代わりに、被検体の体表上に配置された状態で超音波画像を撮影するための超音波プローブが用いられることもできる。この場合でも、撮影された超音波画像が被検体に見られることを防ぎつつ、熟練度が低い測定者でも、ハンドヘルド型の診断装置本体を用いて被検体内の目的の臓器の測定を円滑に行うことができる。しかしながら、超音波プローブ２として体腔内プローブが用いられる場合には、超音波プローブ２が被検体内に挿入されるため、測定者が超音波プローブ２の先端部を直接的に確認することが困難であるため、本発明がより有用である。
そのため、例えば、本体制御部２５により、超音波プローブ２として体腔内プローブが用いられたことが判定された場合に、ステップＳ１で検出された超音波プローブ２の測定位置の情報と、ステップＳ２で生成された超音波画像が、サーバ４に送信されることができる。例えば、本体制御部２５は、図６に示すように、超音波プローブ２の種類を選択するためのボタンＢ１、Ｂ２およびＢ３をモニタ２４に表示し、入力装置２６を介して測定者により、体腔内プローブに対応するボタンＢ３を選択された場合に、ステップＳ１で検出された測定位置の情報とステップＳ２で生成された超音波画像をサーバ４に送信するように本体側通信部２１に指令を送ることができる。
図６の例では、「○○○（リニア）」の超音波プローブを選択するためのボタンＢ１、「×××（コンベックス）」の超音波プローブを選択するためのボタンＢ２および「△△△（経腟）」の超音波プローブを選択するためのボタンＢ３がモニタ２４に表示されている。「○○○」、「×××」および「△△△」は、超音波プローブ２の型番、名称等の、超音波プローブ２の識別子である。
また、本体制御部２５により、体腔内プローブを使用する検査に対するプリセットが選択されたと判定された場合に、本体制御部２５は、ステップＳ１で検出された測定位置の情報とステップＳ２で生成された超音波画像をサーバ４に送信するように本体側通信部２１に指令を送ることもできる。ここで、プリセットとは、腹部の検査、婦人科の検査および産科の検査等の検査の種類に応じた、超音波画像を生成する際のゲイン等の画像化条件および超音波画像を表示する際のコントラスト等の画像表示条件を含む、予め設定された条件の組である。
本体制御部２５は、例えば、図７に示すように、腹部用のプリセットを選択するためのボタンＢ４、婦人科用のプリセットを選択するためのボタンＢ５、産科用のプリセットを選択するためのボタンＢ６をモニタ２４に表示し、入力装置２６を介して測定者により、体腔内プローブを使用する婦人科用のプリセットを選択するためのボタンＢ５が選択された場合に、ステップＳ１で検出された測定位置の情報とステップＳ２で生成された超音波画像をサーバ４に送信するように本体側通信部２１に指令を送ることができる。
また、ステップＳ６において、スコアＳが数値としてモニタ２４に表示される例が説明されているが、スコアＳの表示方法は、特にこれに限定されない。
本体制御部２５は、例えば図８に示すように、スコアＳを色で示すためのスコアマークＲをモニタ２４に表示し、スコアＳの値によってスコアマークＲの表示色を変更することで、スコアＳを色分けによりモニタ２４に表示することができる。本体制御部２５は、例えば、スコアＳが第１の値よりも小さい場合にスコアマークＲを赤色で表示し、スコアＳが第１の値以上で且つ第２の値よりも小さい場合にスコアマークＲを黄色で表示し、スコアＳが第２の値以上の場合にスコアマークＲを青色で表示することができる。
また、本体制御部２５は、スコアＳの値に応じてモニタ２４の全体すなわち背景の表示色を変更することもできる。
また、本体制御部２５は、例えば図９に示すように、スコアＳをメータＰで表すこともできる。図９の例では、メータＰは、針部Ｑを含んでおり、針部Ｑが左の「悪」に近い位置に配置されているほどスコアＳが低いことを示し、針部Ｑが右の「良」に近い位置に配置されているほどスコアＳが高いことを示す。
また、ステップＳ５においてガイド情報が作成され、ステップＳ６においてガイドＧ１がモニタ２４に表示されているが、スコアＳとガイドＧ１のうちスコアＳのみがモニタ２４に表示されてもよい。この場合でも、測定者は、モニタ２４に表示されたスコアＳを確認しながら超音波プローブ２を移動することにより、目的とする部位の測定に最適な測定位置に超音波プローブ２を配置させることが可能である。
実施の形態２
実施の形態１では、スコアＳを表す数値とテキストからなるガイドＧ１がモニタ２４に表示される例が示されているが、被検体に超音波画像が見られることを防ぎ、且つ、測定者がより円滑に測定を行うために、現在測定している臓器の模式図がモニタ２４に表示されてもよい。
図１０に、実施の形態２に係る超音波診断システム１Ａの構成を示す。超音波診断システム１Ａは、図１に示す実施の形態１の超音波診断システム１において、診断装置本体３の代わりに診断装置本体３Ａを備えている。
診断装置本体３Ａは、実施の形態１における診断装置本体３において、モード選択部４８が追加され、本体制御部２５の代わりに本体制御部２５を備えたものである。モード選択部４８は、本体制御部２５Ａおよび入力装置２６に接続されている。また、本体側プロセッサ２７の代わりに、モード選択部４８を含む本体側プロセッサ２７Ａが構成されている。
本体制御部２５は、複数の臓器の模式図を記憶しており、サーバ４の臓器検出部３２により検出された臓器の模式図を選出して、図１１に示すように、その模式図Ｄをモニタ２４に表示する。図１１には、スコアＳと一緒に、被検体の子宮の模式図Ｄがモニタ２４に表示されている。
測定者は、モニタ２４に表示された模式図Ｄを確認することにより、現在、どの臓器の超音波画像が実際に撮影されているかを容易に把握することができる。
また、モード選択部４８は、入力装置２６を介した測定者の入力操作に基づいて、図１２に示すような、超音波画像Ｕがモニタ２４に表示される第１モードと、図１１に示すような、臓器の模式図ＤおよびスコアＳが表示される第２モードのいずれかを選択する。例えば、モード選択部４８は、測定者の入力操作に基づいて、被検体に超音波画像Ｕが見られてしまうおそれが低く、且つ、超音波画像Ｕを確認したい場合に第１モードを選択し、被検体に超音波画像Ｕが見られてしまうおそれが高い場合に第２モードを選択することができる。
なお、第１モードにおいて、超音波画像Ｕの他に、超音波診断システム１Ａの操作を行うための操作アイコンＪ１～Ｊ５がモニタ２４に表示されることができる。例えば、操作アイコンＪ１は、検査モードを切り替えるためのものであり、操作アイコンＪ２は、一定時間内に連続して生成された複数フレームの超音波画像Ｕを保存するためのものであり、操作アイコンＪ３は、超音波画像Ｕをモニタ２４にフリーズ表示するためのものであり、操作アイコンＪ４は、いわゆるゲインと深さを変更するためのものであり、操作アイコンＪ５は、その他の図示しない複数の操作アイコンをモニタ２４に表示するためのものである。
以上から、本発明の実施の形態２に係る超音波診断システム１Ａによれば、測定者が、モニタ２４に表示された臓器の模式図Ｄを確認して、現在、測定されている臓器を容易に把握することができるため、測定者は、より円滑に被検体の臓器の測定を行うことができる。
また、入力装置２６を介した測定者の入力操作により、超音波画像Ｕが表示される第１モードと、臓器の模式図ＤおよびスコアＳが表示される第２モードが切り替わるため、被検体に超音波画像Ｕが見られてしまうことを防ぎつつ、測定者が超音波画像Ｕを確認することが可能であり、これによっても、測定者は、より円滑に被検体の臓器の測定を行うことができる。
なお、本体制御部２５Ａが複数の臓器の模式図Ｄを記憶していることが説明されているが、例えば、サーバ４に、複数の臓器の模式図Ｄを記憶している図示しないメモリが備えられ、本体制御部２５Ａからの指令により、臓器検出部３２により検出された臓器の模式図Ｄが、サーバ側通信部３１、ネットワークＮＷ、本体側通信部２１、画像生成部２２および表示制御部２３を経由してモニタ２４に表示されることもできる。
また、臓器の模式図Ｄとして、被検体に対するプレスキャンにより取得された再構成像が使用されてもよい。プレスキャンとは、被検体の臓器の測定が行われる前に、測定に使用する超音波プローブ２を用いて被検体内の様子を大雑把に確認するために行われるスキャンのことである。例えば、本体制御部２５Ａは、特開２００２－２０９８９０号公報に開示される技術を用いて、撮影された複数フレームの超音波画像Ｕに基づいて、目的とする臓器の３次元のボクセルデータを生成することにより、再構成像を生成することができる。
また、例えば、診断装置本体３Ａで再構成像を生成する代わりに、サーバ４に再構成像を生成するための再構成像生成部を設け、サーバ４の再構成像生成部が再構成像を生成してもよい。
また、臓器の模式図Ｄに重畳して、位置センサ１４により検出された超音波プローブ２の測定位置がモニタ２４に表示されることもできる。
例えば、本体制御部２５Ａは、図１３に示すように、超音波プローブ２の先端部の位置を表すプローブマークＭ１を臓器の模式図Ｄに重畳させることができる。これにより、測定者は、目的の臓器に対する超音波プローブ２の位置を容易に把握することができる。
また、この際に、ガイド作成部３４は、目的の臓器を精度よく測定するために超音波プローブ２を移動すべき方向を、矢印Ｇ２により示すことができる。測定者は、矢印Ｇ２を確認することにより、目的の臓器の測定に最適な測定位置に超音波プローブ２を容易に移動することが可能である。
また、本体制御部２５Ａは、例えば、臓器検出部３２により検出された臓器の画像と、位置センサ１４により検出された超音波プローブ２の測定位置に基づいて、臓器に対する超音波プローブ２の向きを算出し、図１４に示すように、算出された超音波プローブ２の向きとその測定位置の双方を表す矢印形状のプローブマークＭ２を、臓器の模式図Ｄに重畳させることができる。これにより、測定者は、目的の臓器に対する超音波プローブ２の位置と向きを容易に把握することができる。
また、例えば、超音波プローブ２の先端部と後端部のそれぞれに磁気センサを取り付けることにより、本体制御部２５Ａは、超音波プローブ２の後端部の位置から超音波プローブ２の先端部の位置に向かう方向を、超音波プローブ２の向きとして算出することもできる。
また、位置センサ１４がジャイロセンサを含む場合には、ジャイロセンサを用いて超音波プローブ２の向きを検出することができる。
このようにして、矢印形状のプローブマークＭ２が臓器の模式図Ｄに重畳される場合に、ガイド作成部３４は、目的の臓器を精度よく測定するために超音波プローブ２を回転させるべき回転方向を、矢印Ｇ３により示すことができる。測定者は、矢印Ｇ３を確認することにより、目的の臓器の測定に最適な角度に超音波プローブ２を容易に回転することが可能である。
１，１Ａ 超音波診断システム、２ 超音波プローブ、３，３Ａ 診断装置本体、４ サーバ、１１ 振動子アレイ、１２ 送受信回路、１３ プローブ側通信部、１４ 位置センサ、１５ プローブ制御部、２１ 本体側通信部、２２ 画像生成部、２３ 表示制御部、２４ モニタ、２５，２５Ａ 本体制御部、２６ 入力装置、２７ 本体側プロセッサ、３１ サーバ側通信部、３２ 臓器検出部、３３ スコア算出部、３４ ガイド作成部、３５ サーバ側プロセッサ、４１ パルサ、４２ 増幅部、４３ ＡＤ変換部、４４ ビームフォーマ、４５ 信号処理部、４６ ＤＳＣ、４７ 画像処理部、４８ モード選択部、Ｂ１～Ｂ６ ボタン、Ｄ 模式図、Ｇ１ ガイド、Ｇ２，Ｇ３ 矢印、Ｊ１～Ｊ５ 操作アイコン、Ｍ１，Ｍ２ プローブマーク、ＮＷ ネットワーク、Ｐ メータ、Ｑ 針部、Ｒ スコアマーク、Ｓ スコア、Ｕ 超音波画像。

Claims (14)

  1. 超音波プローブと、
    前記超音波プローブに接続されたハンドヘルド型の診断装置本体と、
    前記診断装置本体に接続されたサーバと
    を備え、
    前記超音波プローブは、前記超音波プローブによる測定位置を検出する位置センサを有し、
    前記診断装置本体は、前記超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより被検体の超音波画像を生成する画像生成部と、モニタとを有し、
    前記サーバは、
    前記超音波画像を解析することにより撮像された前記被検体の臓器を検出し、
    前記超音波画像における前記臓器のエッジの鮮明度または前記臓器の形状に基づいて、前記臓器を前記超音波プローブにより測定する際の最適位置を推定し、
    前記最適位置に対する前記測定位置のスコアを算出し、
    前記スコアが、前記サーバから前記診断装置本体に送信されて前記モニタに表示される
    超音波診断システム。
  2. 前記診断装置本体は、前記画像生成部により生成された前記超音波画像と、前記超音波画像を撮像する際に前記位置センサにより検出された前記測定位置とを、前記サーバに送信する本体側通信部を有し、
    前記サーバは、前記スコアを前記診断装置本体に送信するサーバ側通信部を有する請求項１に記載の超音波診断システム。
  3. 前記超音波プローブは、体腔内プローブであり、
    前記本体側通信部は、前記診断装置本体に前記体腔内プローブが接続された場合に、前記超音波画像と前記測定位置とを前記サーバに送信する請求項２に記載の超音波診断システム。
  4. 前記診断装置本体は、前記サーバにより検出された前記臓器の模式図を前記モニタに表示する請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
  5. 超音波プローブと、
    前記超音波プローブに接続されたハンドヘルド型の診断装置本体と、
    前記診断装置本体に接続されたサーバと
    を備え、
    前記超音波プローブは、前記超音波プローブによる測定位置を検出する位置センサを有し、
    前記診断装置本体は、前記超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより被検体の超音波画像を生成する画像生成部と、モニタとを有し、
    前記サーバは、前記超音波画像を解析することにより撮像された前記被検体の臓器を検出し、検出された前記臓器を前記超音波プローブにより測定する際の最適位置に対する前記測定位置のスコアを算出し、前記スコアを前記診断装置本体に送信し、
    前記診断装置本体は、前記スコアおよび前記臓器の模式図を前記モニタに表示する
    超音波診断システム。
  6. 前記診断装置本体は、前記画像生成部により生成された前記超音波画像と、前記超音波画像を撮像する際に前記位置センサにより検出された前記測定位置とを、前記サーバに送信する本体側通信部を有し、
    前記サーバは、前記スコアを前記診断装置本体に送信するサーバ側通信部を有する請求項５に記載の超音波診断システム。
  7. 前記超音波プローブは、体腔内プローブであり、
    前記本体側通信部は、前記診断装置本体に前記体腔内プローブが接続された場合に、前記超音波画像と前記測定位置とを前記サーバに送信する請求項６に記載の超音波診断システム。
  8. 前記診断装置本体は、前記模式図に重畳して前記位置センサにより検出された前記測定位置を前記モニタに表示する請求項４～７のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
  9. 前記模式図は、前記被検体に対するプレスキャンにより取得された再構成像からなる請求項４～８のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
  10. 前記診断装置本体は、前記超音波画像が前記モニタに表示される第１モードと、前記模式図および前記スコアが前記モニタに表示される第２モードのいずれかを選択するモード選択部を有する請求項４～９のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
  11. 前記サーバは、前記超音波プローブを前記測定位置から前記最適位置に移動するためのガイドを作成し、
    作成された前記ガイドが、前記サーバから前記診断装置本体に送信されて前記モニタに表示される請求項１～１０のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
  12. 前記診断装置本体は、前記スコアを色分けにより前記モニタに表示する請求項１～１１のいずれか一項に記載の超音波診断システム。
  13. 位置センサを備える超音波プローブと、ハンドヘルド型の診断装置本体と、サーバとを備える超音波診断システムの制御方法であって、
    前記位置センサが、超音波プローブによる測定位置を検出し、
    前記診断装置本体が、前記超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより、被検体の超音波画像を生成し、
    前記サーバが、
    前記超音波画像を解析することにより、撮像された前記被検体の臓器を検出し、
    前記超音波画像における前記臓器のエッジの鮮明度または前記臓器の形状に基づいて、前記臓器を前記超音波プローブにより測定する際の最適位置を推定し、
    前記最適位置に対する前記測定位置のスコアを算出し、
    前記診断装置本体が、算出された前記スコアを前記診断装置本体のモニタに表示する
    超音波診断システムの制御方法。
  14. 位置センサを備える超音波プローブと、ハンドヘルド型の診断装置本体と、サーバとを備える超音波診断システムの制御方法であって、
    前記位置センサが、超音波プローブによる測定位置を検出し、
    前記診断装置本体が、前記超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより、被検体の超音波画像を生成し、
    前記サーバが、
    前記超音波画像を解析することにより、撮像された前記被検体の臓器を検出し、
    検出された前記臓器を前記超音波プローブにより測定する際の最適位置に対する前記測定位置のスコアを算出し、
    前記診断装置本体が、算出された前記スコアおよび前記臓器の模式図を前記診断装置本体のモニタに表示する
    超音波診断システムの制御方法。
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