JPWO2017033502A1 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、複数の前記撮像部位に対してそれぞれ設定された複数の部位別画像化条件と、複数の撮像部位に共通の部位判別用画像化条件とが保存された画像化条件メモリをさらに備え、装置制御部は、画像化部を制御することにより、プローブ状態判定部により超音波プローブが被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定された場合に画像化条件メモリに保存されている部位判別用画像化条件を用いて超音波画像を生成し、部位判別部により部位判別が完了した場合に画像化条件メモリに保存されている複数の部位別画像化条件から部位判別部の判別結果に応じた部位別画像化条件を選択し且つ選択された部位別画像化条件を用いて超音波画像を生成することが好ましい。
装置制御部は、プローブ状態判定部により超音波プローブが被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定され且つ予め設定された設定数のフレームにわたり連続して超音波プローブが空中放射状態にあると判定された場合に画像化条件を変更するようにしてもよい。
画像化部は、超音波ビーム走査条件に従って超音波ビームの送受信を行う送受信部と、超音波画像生成条件に従って受信信号から超音波画像を生成する画像生成部とを含み、画像化条件は、超音波ビーム走査条件と超音波画像生成条件とを含むように構成することができる。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ1Aを内蔵する超音波プローブ1を備え、この超音波プローブ1に送受信部2を介して画像生成部3が接続され、さらに、画像生成部3に表示制御部4を介して表示部5が接続されている。
また、画像生成部3のDSC10に部位判別部11およびプローブ状態判定部12がそれぞれ接続されている。
送受信部2の送受信制御部8、画像生成部3のBモード処理部9およびDSC10、表示制御部4、部位判別部11およびプローブ状態判定部12に装置制御部14が接続されている。さらに、装置制御部14に、画像化条件メモリ15と操作部16および格納部17がそれぞれ接続されている。
なお、画像化条件のうち、超音波ビーム走査条件としては、超音波ビームの送信周波数、焦点位置、表示深さ等が挙げられ、超音波画像生成条件としては、音速、検波条件、ゲイン、ダイナミックレンジ、階調カーブ、スペックル抑制強度、エッジ強調度等を挙げることができる。
送受信制御部8は、装置制御部14から伝送される各種の制御信号に基づき、繰り返し周波数(PRF:Pulse Repetition Frequency)間隔で被検体への超音波パルスの送信と被検体からの超音波エコーの受信が繰り返し行われるように、送信部6および受信部7を制御する。
信号処理部21は、ビームフォーマ20で生成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し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像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。
画像生成部3のDSC10は、信号処理部21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。
表示部5は、例えば、LCD(liquid crystal display)等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部4の制御の下で、Bモード画像を表示する。
プローブ状態判定部12は、画像生成部3で生成されたBモード画像に基づき、超音波プローブ1が、被検体の体表に接触して超音波を被検体の体内に放射する接触状態と、被検体の体表から離れて超音波を空中に放射する空中放射状態のいずれにあるかを判定する。
装置制御部14は、操作者により操作部16から入力された指令に基づいて、送受信制御部8、Bモード処理部9、DSC10、表示制御部4、部位判別部11およびプローブ状態判定部12の制御を行う。
格納部17は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、DVD−ROM、SDカード、CF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。
被検体の撮像部位としては、例えば、心臓、右腹部、左腹部、膀胱等を挙げることができる。もちろん、その他の各種の撮像部位を判別するように構成することもできる。
部位判別部11は、予め、複数の撮像部位の典型的なパターンデータを記憶しており、画像生成部3のDSC10から出力された撮像部位のBモード画像信号について、予め記憶している複数のパターンデータに対するそれぞれの類似度を算出する。この類似度の算出には、周知のマッチング技術を用いることができる。また、マッチング技術の他、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Deep Learningを用いた一般画像認識手法等を用いて類似度の算出を行うこともできる。
なお、部位判別部11による部位判別は、1つの撮像部位に対して、Bモード画像の表示フレーム毎に行うこともでき、また、数フレームに1回の割合で行うこともできる。
そこで、Bモード画像22の輝度分布に基づいてBモード画像22内の構造物の有無を検知し、Bモード画像22内に構造物の存在が検知される場合に、超音波プローブ1が被検体への接触状態にあると判定し、Bモード画像22内に構造物の存在が検知されない場合に、超音波プローブ1が空中放射状態にあると判定することができる。
プローブ状態判定部12は、各観察点24のフレーム間の移動量が設定値以下の観察点24の個数が予め設定されたしきい値以上である場合に、超音波プローブ1の動きが安定したと判断し、各領域23の輝度の指標値に基づいて超音波プローブ1が被検体への接触状態と空中放射状態のいずれにあるかを判定してもよい。
(1)画像ゲイン
プローブ状態判定部12における画像解析の結果を用い、各領域23の平均輝度あるいは画面全体の平均輝度が、この超音波診断装置で予め定められている目標の所定範囲に収まるように設定される。例えば、超音波診断装置で予め定められている最大輝度に対して10%小さい値の最大値と超音波診断装置で予め定められている最小輝度に対して10%大きい値の最小値との間に収まるように、領域23の平均輝度あるいは画面全体の平均輝度が設定される。
(2)画像ダイナミックレンジ
プローブ状態判定部12における画像解析の結果を用い、各領域23の平均輝度、画面全体の平均輝度、あるいは画面全体のダイナミックレンジが、この超音波診断装置で予め定められている目標の所定範囲に収まるように設定される。
(3)階調カーブ
特定の階調範囲を強調しないようにリニアに設定される。
(4)シャープネス強調度、スペックル抑制度、エッジ強調度
0(強調しない)に設定される。
(5)画像の表示深度
最大深度の中間の値に設定される。
(6)画像の焦点位置
画像の表示深度の中間地点に設定される。
(7)画像の送信周波数
超音波プローブ1のアレイトランスデューサ1Aの送信帯域のうち中間的な周波数に設定される。
予め、初期設定として、装置制御部14により、画像化条件メモリ15に予め保存されている部位判別用画像化条件が選択され、この部位判別用画像化条件に従って画像化を行うように送受信部2および画像生成部3が制御されるものとする。
さらに、ステップS2で、受信データは画像生成部3に入力され、Bモード処理部9で受信フォーカス処理が行われた後にDSC10で信号変換されてBモード画像信号が生成される。このBモード画像信号は、画像生成部3から表示制御部4に出力され、Bモード画像が表示部5に表示される。
このステップS6およびS7における画像化は、続くステップS8で、超音波プローブ1が被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定されるまで続けられ、これにより、撮像部位の検査が実施される。
ステップS9で、部位別画像化条件から部位判別用画像化条件に変更された後に、ステップS1およびS2で画像化されているため、ステップS4で部位判別に用いられるBモード画像は、新たな撮像部位がいずれの撮像部位であっても、安定した画質を有しており、このため、部位判別部11により正確な部位判別を行うことが可能となる。
逆に、テクスチャ特徴量等を用いてマッチングする場合は、シャープネス強調度、スペックル抑制度等についても、部位別画像化条件からすべての撮像部位に共通のものに変更することが望ましい。
例えば、部位判別の際に用いた部位判別用画像化条件におけるゲインの値が「60」で、部位判別後に設定される部位別画像化条件におけるゲインの値が「80」であるとした場合、5フレームにわたって1フレーム毎に「4」だけゲインの値を増加させることにより、部位判別用画像化条件から部位別画像化条件に徐々に変更させる。
このようにすることで、部位判別のためのBモード画像から撮像部位検査のためのBモード画像まで画質をなだらかに変化させることができ、急激な画質の変化に起因する違和感を抑制することが可能となる。
上記の実施の形態1では、ステップS8で、プローブ状態判定部12により、超音波プローブ1が被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定された場合に、即座にステップS9に進んで、部位判別用画像化条件の設定を行ったが、これに限るものではない。
例えば、図8に示されるように、ステップS8で、プローブ状態判定部12により、超音波プローブ1が被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定された後、ステップS10で、予め設定された設定数Nthのフレームにわたり連続してプローブ状態判定部12により超音波プローブ1が空中放射状態にあると判定された場合に、ステップS9に進んで、部位判別用画像化条件の設定を行うようにしてもよい。
なお、設定数Nthとしては、例えば、「90」等、フレーム数を直接設定することもでき、あるいは、「3秒」等の時間を入力し、フレームレートに応じて自動的にフレーム数に換算するようにしてもよい。
図9に、実施の形態3に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置は、図1に示した実施の形態1の超音波診断装置において、超音波プローブ1が動きセンサ1Bを内蔵し、装置制御部14の代わりに装置制御部14Aを用いたものである。
動きセンサ1Bは、超音波プローブ1の動き量を検知するもので、具体的には、加速度センサ、姿勢センサ等から構成されている。
装置制御部14Aは、プローブ状態判定部12により超音波プローブ1が被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定され且つ動きセンサ1Bにより検知された超音波プローブ1の動き量が予め設定されたしきい値Mth以上である場合に、部位判別用画像化条件の設定を行う。
このようにすれば、撮像部位を移行する目的で意図的に超音波プローブ1を空中放射状態にしたことを確実に認識して、部位判別用画像化条件の設定を行うことができる。
Claims (8)
- 超音波プローブと、
設定された画像化条件に従って、前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行い且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を画像化して前記被検体の超音波画像を生成する画像化部と、
前記超音波プローブが空中放射状態と前記被検体への接触状態のいずれにあるかを判定するプローブ状態判定部と、
前記プローブ状態判定部により前記超音波プローブが前記被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定された場合に前記画像化条件を変更し且つ前記画像化部を制御することにより前記変更された画像化条件を用いて前記超音波画像を生成する装置制御部と
を備えた超音波診断装置。 - 前記画像化部で生成された前記超音波画像を用いて前記被検体の撮像部位を判別する部位判別部をさらに備え、
前記装置制御部は、前記部位判別部を制御することにより、前記プローブ状態判定部により前記超音波プローブが空中放射状態にあると判定された場合には部位判別を実施せず、前記プローブ状態判定部により前記超音波プローブが空中放射状態から前記被検体への接触状態に遷移したと判定された場合に部位判別を実施する請求項1に記載の超音波診断装置。 - 複数の前記撮像部位に対してそれぞれ設定された複数の部位別画像化条件と、前記複数の撮像部位に共通の部位判別用画像化条件とが保存された画像化条件メモリをさらに備え、
前記装置制御部は、前記画像化部を制御することにより、前記プローブ状態判定部により前記超音波プローブが前記被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定された場合に前記画像化条件メモリに保存されている前記部位判別用画像化条件を用いて前記超音波画像を生成し、前記部位判別部により部位判別が完了した場合に前記画像化条件メモリに保存されている前記複数の部位別画像化条件から前記部位判別部の判別結果に応じた部位別画像化条件を選択し且つ選択された前記部位別画像化条件を用いて前記超音波画像を生成する請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記装置制御部は、前記部位判別部により部位判別が完了した場合に前記画像化条件を前記部位判別用画像化条件から前記選択された部位別画像化条件に徐々に変化させる請求項3に記載の超音波診断装置。
- 前記装置制御部は、前記プローブ状態判定部により前記超音波プローブが前記被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定され且つ予め設定された設定数のフレームにわたり連続して前記超音波プローブが空中放射状態にあると判定された場合に前記画像化条件を変更する請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波プローブは、前記超音波プローブの動き量を検知する動きセンサを有し、
前記装置制御部は、前記プローブ状態判定部により前記超音波プローブが前記被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定され且つ前記動きセンサにより検知された前記超音波プローブの動き量が予め設定されたしきい値以上の場合に前記画像化条件を変更する請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記画像化部は、超音波ビーム走査条件に従って超音波ビームの送受信を行う送受信部と、超音波画像生成条件に従って前記受信信号から前記超音波画像を生成する画像生成部とを含み、
前記画像化条件は、前記超音波ビーム走査条件と前記超音波画像生成条件とを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 超音波プローブを含む超音波診断装置の制御方法であって、
設定された画像化条件に従って、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行い且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を画像化して前記被検体の超音波画像を生成する工程と、
前記超音波プローブが空中放射状態と前記被検体への接触状態のいずれにあるかを判定する工程と、
前記超音波プローブが前記被検体への接触状態から空中放射状態に遷移したと判定された場合に前記画像化条件を変更し且つ変更された前記画像化条件を用いて前記超音波画像を生成する工程と
を含む超音波診断装置の制御方法。
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