JPWO2015083471A1 - 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の構成例を示すブロック図である。同図に示す超音波観測装置1は、超音波を用いて検体を観測する装置である。また、図2は、超音波観測装置1の構成例を示す模式図である。
一般に、超音波の減衰量A(f,z)は、
A(f,z)=2αzf ・・・(1)
と表される。ここで、αは減衰率であり、zは超音波の受信深度であり、fは周波数である。式(1)からも明らかなように、減衰量A(f,z)は、周波数fに比例している。減衰率αの具体的な値は、観察対象が生体である場合、0.0〜1.0(dB/cm/MHz)、より好ましくは0.3〜0.7(dB/cm/MHz)であり、生体の部位に応じて定まる。例えば、観察対象が膵臓である場合には、α=0.6(dB/cm/MHz)と定めることがある。なお、本実施の形態1において、減衰率αの値を入力部6からの入力によって設定または変更可能な構成としてもよい。
a=a0+2αz …(2)
b=b0 …(3)
c=c0+2αzfM(=afM+b) …(4)
式(2)、(4)からも明らかなように、特徴量抽出部42は、超音波の受信深度zが大きいほど、補正量が大きい補正を行う。また、式(3)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。
I=af+b=(a0+2αz)f+b0 …(5)
この式(5)からも明らかなように、補正済みの特徴量に対応する直線は、補正前特徴量に対応する直線と比較して、傾きが大きく、かつ切片が同じである。
まず、ステップS10において、超音波観測装置1は、患者150の位置を表す基準位置情報を取得する。即ち、図2に示すように、少なくとも3つの基準マーカ101bを2つの光学カメラ101aによって撮像し、それによって得られた画像から基準マーカ101bの位置を測定し、この測定結果を基準位置情報とする。基準マーカ101bの数を少なくとも3つとすることで、患者150の体表の所定位置を通る平面を基準面として設定することができる。
まず、周波数解析部41は、解析対象の音線を識別するカウンタkをk0とする(ステップS211)。
次に、本実施の形態1の変形例1について説明する。
上記実施の形態1においては、過去の検査時に使用したパラメータを用いて、リアルタイムに取得された音線データに対する処理を行った(ステップS29〜S31参照)。しかしながら、反対に、リアルタイムな処理(ステップS21〜S23参照)の際に用いられたパラメータを用いて、過去の記録データ側を再処理しても良い。この場合も、過去のデータ及び今回のデータに対し、同じパラメータを用いて特徴量解析及び画像処理を行うので、両者を正確に対比することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態1の変形例2について説明する。
上記実施の形態1においては、入力部6から入力された指示信号をトリガーとして(ステップS27参照)、特徴量解析の再実行(ステップS29参照)〜特徴量画像の再生成(ステップS31参照)を行った。しかしながら、条件を満たす過去の記録データがあると判定された時点で(ステップS24参照)、これらの再処理を自動的に開始する構成としても良い。
次に、本発明の実施の形態1の変形例3について説明する。
上記実施の形態1においては、条件を満たす過去の記録データがあると判定された場合に(ステップS24参照)、過去の時点におけるBモード画像及びリアルタイムに表示されるBモード画像を表示部7に表示させることで、当該過去の記録データが存在する旨を操作者に通知した。しかしながら、通知方法はこれに限定されず、例えば、「超音波探触子の近傍に、記録された過去のデータあります。」といったメッセージを表示部7にテキスト表示させたり、同様のメッセージを音声で通知したり、通知音を発生させるなどしても良い。音声や通知音で通知を行う場合、図15に示す超音波観測装置301のように、制御部9の制御の下で音声や通知音を発生させるスピーカ302を通知手段として設ければ良い。
次に、本発明の実施の形態1の変形例4について説明する。
過去の記録データにおける特徴量と今回の検査において算出された特徴量の対比結果や差分画像の表示態様は、図14に示す表示画面230に限定されず、種々の表示態様が可能である。例えば、過去の記録データにおける特徴量に基づく特徴量画像と、再抽出された特徴量に基づく特徴量画像とを並べて表示しても良い。或いは、過去の記録データにおけるBモード画像と、該過去の記録データにおける画像処理パラメータを用いて再生成したリアルタイムのBモード画像とを並べて表示しても良い。
次に、本発明の実施の形態1の変形例5について説明する。
本発明を体外式の超音波探触子に適用する場合、探触子位置情報取得部102の構成としては、磁気センサの他、さらに様々な構成を適用することができる。例えば、探触子位置情報取得部102を2台の光学カメラによって構成し、超音波探触子が写った画像から該超音波探触子の位置や姿勢(患者に対する角度等)を検出しても良い。この場合、患者位置情報取得部101と探触子位置情報取得部102とを共通の光学カメラで構成することも可能である。或いは、超音波探触子に重力センサを設けることにより、該超音波探触子の姿勢を検出しても良い。
次に、本発明の実施の形態1の変形例6について説明する。
図4に示すステップS22又はS30において周波数特徴量を抽出する際には、周波数スペクトルの回帰分析を行う前に減衰補正を行っても良い。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
図4に示すステップS21又はS29において実行される特徴量解析としては、周波数解析の他にも、公知の種々の解析法を適用することができる。本実施の形態2においては、コントラストハーモニックエコー(CHE)法により得られた超音波エコーに対する造影解析を適用する場合を説明する。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
図4に示すステップS21及びS29において実行される特徴量解析として、超音波エラストグラフィ法により得られた超音波エコーに対する弾性解析を行っても良い。超音波エラストグラフィ法は、組織弾性イメージングとも呼ばれ、超音波探触子を患者の体表に当接させて押圧し、生体組織が圧迫されたときに生じる該生体組織の変位(ひずみ)の分布を画像化することにより、生体組織の硬さを可視化する技術である。生体組織は硬いほど変形しにくいため変位は小さくなり、柔らかいほど変位は大きくなる。超音波エラストグラフィ法の詳細については、例えば特開2007−105400号公報を参照されたい。
2 超音波探触子
3 送受信部
4 演算部
5 画像処理部
6 入力部
7 表示部
8 記憶部
9 制御部
10 センサ部
11 超音波内視鏡
21 信号変換部
22 マーカ部
41 周波数解析部
42 特徴量抽出部
51 Bモード画像データ生成部
52 特徴量画像データ生成部
53 比較画像データ生成部
54 表示画像データ生成部
81 窓関数記憶部
82 検査データ記憶部
91 関心領域設定部
92 データ選択部
93 位置情報算出部
94 実行制御部
95 表示制御部
101 患者位置情報取得部
102 探触子位置情報取得部
150 患者
302 スピーカ
Claims (19)
- 検体に向けて超音波を送信するとともに前記検体により反射された超音波を超音波探触子によって受信し、受信した超音波に基づいて画像を生成する超音波観測装置において、
前記受信した超音波の特徴量を抽出する演算部と、
前記受信した超音波に基づいて画像データを生成する画像処理部と、
検査対象である患者に対する前記超音波探触子の相対的な位置を表す相対位置情報を取得する位置情報取得手段と、
観測点の位置情報と、該観測点に関して前記演算部が抽出した前記特徴量と、該観測点に関して前記画像処理部が生成した画像データと、前記特徴量の抽出時及び前記画像データの生成時にそれぞれ用いられたパラメータとを含む複数のデータセットを、前記患者の識別情報と関連づけて記憶する記憶部と、
前記位置情報取得手段が取得した前記相対位置情報をもとに前記複数のデータセットを検索して、所定の条件を満たすデータセットを選択するデータ選択部と、
前記データ選択部が前記所定の条件を満たすデータセットを選択した場合に、前記演算部に対し、前記データ選択部が選択したデータセットに含まれる特徴量と、前記演算部が抽出した最新の特徴量とのうちの一方の特徴量を、他方の特徴量を抽出した際に用いたパラメータを用いて再抽出させる実行制御部と、
を備えることを特徴とする超音波観測装置。 - 前記所定の条件は、前記データセットに含まれる前記位置情報によって表される前記観測点の位置が、前記患者に対する前記超音波探触子の相対的な位置から最も近く、且つ該相対的な位置の所定の範囲内であること、を特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
- 前記データ選択部が前記所定の条件を満たすデータセットを選択した際に、該データセットが選択された旨を外部に通知する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
- 前記通知手段は、前記データ選択部が選択したデータセットに含まれる画像データに基づく画像を画面に表示させる表示部であることを特徴とする請求項3に記載の超音波観測装置。
- 前記通知手段は、音声、通知音、又はテキスト表示により、前記データセットが選択された旨を通知することを特徴とする請求項3に記載の超音波観測装置。
- 外部からの操作に応じた信号を前記実行制御部に入力する入力部をさらに備え、
前記実行制御部は、前記データセットが選択された旨を通知した後で前記入力部から入力される所定の信号に応じて、前記演算部に前記一方の特徴量の再抽出を開始させることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の超音波観測装置。 - 前記実行制御部は、前記データ選択部が前記所定の条件を満たすデータセットを選択した際に、前記演算部に前記一方の特徴量の再抽出を開始させることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
- 前記画像処理部は、
前記特徴量に基づいて特徴量画像データを生成し、
前記一方の特徴量が再抽出された場合に、前記他方の特徴量に基づく特徴量画像データを生成した際に用いたパラメータを用いて、再抽出された前記一方の特徴量に基づく特徴量画像データを生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。 - 前記画像処理部は、さらに、再抽出された前記一方の特徴量に基づいて生成した第1の特徴量画像データと、前記他方の特徴量に基づいて生成した第2の特徴量画像データとの差分を表す差分画像データを生成することを特徴とする請求項8に記載の超音波観測装置。
- 前記画像処理部は、
前記受信した超音波に基づいてBモード画像データを生成し、
前記差分画像データを生成した場合に、さらに、前記差分画像データと前記Bモード画像データとを合成した合成画像データを生成することを特徴とする請求項9に記載の超音波観測装置。 - 前記画像処理部は、さらに、前記Bモード画像データに基づくBモード画像と前記特徴量画像データに基づく特徴量画像との少なくとも1つと、前記合成画像データに基づく合成画像とを含む画面を表す表示用の画像データを生成することを特徴とする請求項10に記載の超音波観測装置。
- 前記画像処理部は、前記一方の特徴量が再抽出された場合に、さらに、再抽出された前記一方の特徴量と前記他方の特徴量とを対比させたグラフ又は表を表す画像データを生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
- 前記位置情報取得手段は、
前記超音波探触子の位置を表す位置情報を取得する探触子位置情報取得部と、
前記患者の位置を表す位置情報を取得する患者位置情報取得部と、
前記超音波探触子の位置情報と、前記患者の位置情報とに基づいて、前記患者に対する前記超音波探触子の相対的な位置座標を算出する位置情報算出部と、
を備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の超音波観測装置。 - 前記探触子位置情報取得部は、
前記超音波探触子に設けられた第1のマーカと、
前記第1のマーカを検出して検出信号を出力するセンサ部と、
を有し、
前記患者位置情報取得部は、
前記患者の体表に装着された第2のマーカと、
前記第2のマーカを撮像して画像を生成する光学カメラと、
を有することを特徴とする請求項13に記載の超音波観測装置。 - 前記演算部は、前記受信した超音波に対して周波数スペクトル解析を行うことにより周波数スペクトルを算出し、該周波数スペクトルに対する近似処理の結果を用いて前記特徴量を抽出することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の超音波観測装置。
- 前記演算部は、前記受信した超音波から高調波信号を抽出し、該高調波信号の包絡線の振幅を前記特徴量として抽出することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の超音波観測装置。
- 前記演算部は、前記受信した超音波に基づいて前記検体における歪み量を計測し、該歪み量を前記特徴量として抽出することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の超音波観測装置。
- 検体に向けて超音波を送信するとともに前記検体により反射された超音波を超音波探触子によって受信し、受信した超音波に基づいて画像を生成する超音波観測装置の作動方法において、
演算部が、前記受信した超音波の特徴量を抽出する演算ステップと、
画像処理部が、前記受信した超音波に基づいて画像データを生成する画像処理ステップと、
位置情報取得手段が、検査対象である患者に対する前記超音波探触子の相対的な位置を表す相対位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
観測点の位置情報と、該観測点に関して前記演算部が抽出した前記特徴量と、該観測点に関して前記画像処理部が生成した画像データと、前記特徴量の抽出時及び前記画像データの生成時にそれぞれ用いられたパラメータとを含み、前記患者の識別情報と関連づけて記憶部に記憶された複数のデータセットを、データ選択部が前記位置情報取得ステップにおいて取得された前記相対位置情報をもとに検索して、所定の条件を満たすデータセットを選択するデータ選択ステップと、
前記所定の条件を満たすデータセットが選択された場合に、実行制御部が、前記演算部に対し、選択された前記データセットに含まれる特徴量と、前記演算部が抽出した最新の特徴量とのうちの一方の特徴量を、他方の特徴量を抽出した際に用いたパラメータを用いて再抽出させる実行制御ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。 - 検体に向けて超音波を送信するとともに前記検体により反射された超音波を超音波探触子によって受信し、受信した超音波に基づいて画像を生成する超音波観測装置に、
演算部が、前記受信した超音波の特徴量を抽出する演算ステップと、
画像処理部が、前記受信した超音波に基づいて画像データを生成する画像処理ステップと、
位置情報取得手段が、検査対象である患者に対する前記超音波探触子の相対的な位置を表す相対位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
観測点の位置情報と、該観測点に関して前記演算部が抽出した前記特徴量と、該観測点に関して前記画像処理部が生成した画像データと、前記特徴量の抽出時及び前記画像データの生成時にそれぞれ用いられたパラメータとを含み、前記患者の識別情報と関連づけて記憶部に記憶された複数のデータセットを、データ選択部が前記位置情報取得ステップにおいて取得された前記相対位置情報をもとに検索して、所定の条件を満たすデータセットを選択するデータ選択ステップと、
前記所定の条件を満たすデータセットが選択された場合に、実行制御部が、前記演算部に対し、選択された前記データセットに含まれる特徴量と、前記演算部が抽出した最新の特徴量とのうちの一方の特徴量を、他方の特徴量を抽出した際に用いたパラメータを用いて再抽出させる実行制御ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
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