JPWO2017138454A1 - 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

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 Download PDF

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Abstract

超音波観測装置（１）は、超音波信号に基づいて超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部（３７１）と、表示装置（４）における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定部（３４）と、第１の関心領域及び複数の第２の関心領域の超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出部（３６）と、第１の関心領域の基準値と第２の関心領域の基準値とが所定の相関を有し、かつ第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成部（３７２）と、を備える。これにより、超音波エラストグラフィにおいて、ユーザが設定した関心領域内の弾性画像の色味に与える影響を抑えつつ、弾性画像の色付けされた領域を拡大できる超音波観測装置を提供する。

Description

本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、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に関する。
従来、超音波を用いて観察対象を診断する技術として、超音波エラストグラフィが知られている（例えば、特許文献１を参照）。超音波エラストグラフィは、生体内の癌や腫瘍組織の硬さが病気の進行状況や生体によって異なることを利用する技術である。この技術では、所定の関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）における生体組織の変位量の平均値を基準値として色付けを行うことにより、生体組織の硬さに関する情報を画像化した弾性画像を生成する。
超音波エラストグラフィでは、ユーザが観察内容に応じて関心領域を設定する。従来の超音波エラストグラフィでは、ユーザが設定した関心領域のみに色付けが施されることが一般的であった。
特許第５４６５６７１号公報
ところで、医師等のユーザにとっては、超音波エラストグラフィを用いて診断を行う際に、なるべく広い領域の生体組織の硬さに関する情報を知ることができる方が好ましい。しかしながら、色付けする領域を関心領域からより広い領域に拡大すると、その領域の変位量の平均値である基準値が変わることになる。その結果、弾性画像全体の色味が変わり、かえってユーザが観察しづらい場合があるという課題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波エラストグラフィにおいて、ユーザが設定した関心領域内の弾性画像の色味に与える影響を抑えつつ、弾性画像の色付けされた領域を拡大することができる超音波観測装置、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を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置であって、前記超音波信号に基づいて超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部と、表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、前記超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも前記第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定部と、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域の前記超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出部と、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記所定の相関は、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値の比又は差が所定の範囲内にある関係であることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記関心領域設定部は、前記超音波画像内の最大の領域を有する前記第２の関心領域から、所定の規則に従って領域の一部を除外して逐次前記第２の関心領域を設定し、前記基準値算出部は、前記関心領域設定部が設定した前記第２の関心領域の前記基準値を逐次算出し、前記弾性画像生成部は、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とを逐次比較し、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有する場合に、その時点の前記第２の関心領域を前記表示関心領域に設定することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域に対して、より遠い領域から順に除外して前記第２の関心領域を設定することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記関心領域設定部は、前記超音波画像を構成する前記超音波振動子の音線に沿った領域、及び前記超音波画像を構成する前記超音波振動子の走査方向に沿った領域を順に除外して前記第２の関心領域を設定することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、複数の超音波画像を加算平均してなる平均画像を生成するアベレージ指示信号の入力を受け付けたとき、前記平均画像のデータを生成する平均画像生成部をさらに備え、前記関心領域設定部は、前記複数の超音波画像の各超音波画像について、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域を設定し、前記弾性画像生成部は、前記各超音波画像における前記第１の関心領域の前記基準値と前記各超音波画像における前記第２の関心領域の前記基準値とが前記所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる領域を第３の関心領域に設定し、前記各第３の関心領域が互いに重複する領域に対応する前記平均画像内の領域を前記表示関心領域に設定することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域から、所定の規則に従って領域の一部を拡大して前記第２の関心領域を設定することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記所定の相関は、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値との差が所定の範囲内にある関係であり、前記弾性画像生成部は、前記第１の関心領域の前記基準値に応じて、前記所定の範囲を変更することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記基準値は、前記超音波信号に応じた統計量であることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置の作動方法であって、表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、関心領域設定部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも前記第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、基準値算出部が、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域の前記超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出ステップと、弾性画像生成部が、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成ステップと、を有することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置に、表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、関心領域設定部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも前記第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、基準値算出部が、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域の前記超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出ステップと、弾性画像生成部が、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成ステップと、を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、超音波エラストグラフィにおいて、ユーザが設定した関心領域内の弾性画像の色味に与える影響を抑えつつ、弾性画像の色付けされた領域を拡大することができる超音波観測装置、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を実現することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図３は、第１ＲＯＩの弾性画像の表示装置における表示例を示す図である。 図４は、各画素の変位量を表す図である。 図５は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図６は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図７は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図８は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図９は、表示関心領域の弾性画像の表示装置における表示例を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図１３は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図１４は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図１５は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。 図１６は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、表示装置４と、を備える。
超音波内視鏡２は、その先端部に設けられ、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体によって反射された超音波エコーを電気的なエコー信号（超音波信号）に変換して出力する。超音波振動子２１は、電子走査型でもよいし機械走査型でもよい。超音波内視鏡２は、例えば被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）や呼吸器（気管、気管支）などの観測対象に応じて様々なタイプのものが知られている。
超音波内視鏡２は、被検体内を撮像する撮像部と、撮像時に被検体へ照射する照明光を発生する光源装置から超音波内視鏡２の先端まで該照明光を導くライトガイドとをさらに備えてもよい。
超音波観測装置３は、超音波ケーブルを介して超音波内視鏡２との間で電気的な信号を送受信する。超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から受信した電気的なエコー信号に所定の処理を施して超音波画像等を生成する。超音波観測装置３は、超音波振動子２１との間で信号の送受信を行う送受信部３１と、送受信部３１から受信したエコー信号をもとにデジタルの受信データを生成する信号処理部３２と、超音波観測装置３の動作指示信号を含む各種情報の入力を受け付ける入力部３３と、超音波画像内の関心領域を設定する関心領域設定部３４と、関心領域内の観測点（サンプリング点）における画像間の変位量を算出する変位量算出部３５と、変位量に基づいた基準値を算出する基準値算出部３６と、超音波画像及び弾性画像を含む各種画像のデータを生成する画像生成部３７と、超音波診断システム１全体の動作を統括して制御する制御部３８と、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する記憶部３９と、を備える。超音波観測装置３は、関心領域における観測対象の相対的な硬さに関する情報を色等の視覚情報によって画像化して表現するエラストグラフィモードを設定可能である。
送受信部３１は、所定の波形及び送信タイミングに基づいてパルス状の送信駆動波信号を超音波振動子２１へ送信する。また、送受信部３１は、超音波振動子２１から電気的なエコー信号を受信する。送受信部３１は、制御部３８が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２に対して送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３８へ送信する機能も有する。
信号処理部３２は、エコー信号に対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルの超音波画像用受信データ（以下、受信データという）を生成する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の汎用プロセッサ、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。
入力部３３は、第１の関心領域（以下、第１ＲＯＩという）の設定を指示する信号の入力を受け付ける。また、入力部３３は、表示装置４における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付ける。入力部３３は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて構成される。
関心領域設定部３４は、入力部３３が受け付けた設定入力に基づいて第１ＲＯＩを設定する。また、関心領域設定部３４は、入力部３３がフリーズ指示信号の入力を受け付けると、第１ＲＯＩを包含する複数の第２の関心領域（以下、第２ＲＯＩという）を設定する。
変位量算出部３５は、信号処理部３２が生成した受信データをもとに、被検体の拍動による加圧に応じた超音波画像内の観測点（サンプリング点）における組織の変位量を算出する。変位量算出部３５は、例えば最新の超音波画像と１フレーム前に生成された超音波画像とを比較することによってその変位量を算出する。
基準値算出部３６は、第１ＲＯＩ及び複数の第２ＲＯＩの変位量算出部３５が算出した変位量に応じた基準値をそれぞれ算出する。基準値は、例えば、第１ＲＯＩ及び複数の第２ＲＯＩの変位量の平均値（統計量）である。ただし、基準値は、最大値、最小値、中央値、最頻値等の統計量であってもよい。
画像生成部３７は、受信データをもとに超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部３７１と、超音波画像内の変位量に基づいて観測対象の組織の硬さに関する情報を視覚的に表現する弾性画像を生成する弾性画像生成部３７２と、を有する。
超音波画像生成部３７１が生成する超音波画像のデータは、例えば振幅を輝度に変換したＢモード画像データである。
弾性画像生成部３７２は、入力部３３がフリーズ指示信号の入力を受け付けるまでは、順次第１ＲＯＩの硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する。弾性画像生成部３７２は、入力部３３がフリーズ指示信号の入力を受け付けると、第１ＲＯＩの基準値と第２ＲＯＩの基準値とが所定の相関を有し、かつ第２ＲＯＩが最大となる表示関心領域を設定する。所定の相関は、例えば、第１ＲＯＩの基準値と第２ＲＯＩの基準値との差が所定の範囲内にある関係であるが、第１ＲＯＩの基準値と第２ＲＯＩの基準値との比や和、積等が所定の相関を有する関係としてもよい。そして、弾性画像生成部３７２は、表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する。弾性画像生成部３７２が生成する弾性画像は、変位量算出部３５の算出結果に基づいて表示関心領域内の各点に色や模様等の視覚情報を付与することによって得られる画像である。具体的には、弾性画像生成部３７２は、表示関心領域内で平均の硬さに相当する組織に緑色を付与し、平均よりも硬い組織に青色調の色を付与し、平均よりも柔らかい組織に赤色調の色を付与することによって弾性画像のデータを生成する。
制御部３８は、表示装置４の表示を制御する表示制御部３８１を有する。表示制御部３８１は、表示装置４に対し、画像生成部３７が生成した各種画像を表示させる制御を行う。
制御部３８は、演算及び制御機能を有するＣＰＵ等の汎用プロセッサ、又はＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の専用の集積回路等を用いて実現される。制御部３８が汎用プロセッサ又はＦＰＧＡによって実現される場合は、記憶部３９が記憶する各種プログラムや各種データを記憶部３９から読み出し、超音波観測装置３の動作に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。制御部３８がＡＳＩＣを用いて構成される場合は、各種処理を単独で実行してもよいし、記憶部３９が記憶する各種データ等を用いることによって各種処理を実行してもよい。本実施の形態１において、制御部３８と、信号処理部３２、関心領域設定部３４、変位量算出部３５、基準値算出部３６及び画像生成部３７の少なくとも一部と、を共通の汎用プロセッサ又は専用の集積回路等を用いて構成することも可能である。
記憶部３９は、超音波画像生成部３７１が生成した複数の超音波画像のデータを少なくとも一時的に記憶する超音波画像記憶部３９１と、超音波画像に対して設定された第１ＲＯＩ及び第２ＲＯＩに関する情報を記憶する関心領域記憶部３９２と、変位量算出部３５が算出した変位量を記憶する変位量記憶部３９３と、基準値算出部３６が算出した基準値を記憶する基準値記憶部３９４と、を有する。超音波画像記憶部３９１が記憶する超音波画像の枚数は、予め設定されている。変位量記憶部３９３は、変位量算出部３５が変位量を算出する際に必要な分を含む変位量のデータを記憶する。基準値記憶部３９４は、関心領域設定部３４が基準値の比較を実行する際に必要な分を含む基準値のデータを記憶する。
記憶部３９は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムを含む各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
記憶部３９は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現される。
表示装置４は、液晶又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを用いて構成され、超音波観測装置３によって生成された超音波画像及び弾性画像等の画像データを受信して、それらの画像を表示する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、超音波診断システム１がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。
まず、送受信部３１は、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果であるエコー信号を受信する（ステップＳ１）。
続いて、信号処理部３２は、超音波振動子２１から受信したエコー信号に対して所定の受信処理を行うことによって受信データを生成する（ステップＳ２）。具体的には、送受信部３１は、エコー信号を増幅（ＳＴＣ補正）した後、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換等の処理を施す。
この後、超音波画像生成部３７１は、信号処理部３２が生成した受信データを用いて超音波画像のデータを生成して超音波画像記憶部３９１へ格納するとともに、表示制御部３８１の制御のもと、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ３）。
続いて、変位量算出部３５は、関心領域記憶部３９２が記憶する第１ＲＯＩ内の観測点における変位量を算出する（ステップＳ４）。この際、変位量算出部３５は、最新の超音波画像のデータと超音波画像記憶部３９１が記憶する過去の超音波画像のデータとを用いることにより、各観測点における変位量を算出する。
その後、弾性画像生成部３７２は、ステップＳ４における各観測点の変位量の算出結果を用いて第１ＲＯＩの弾性画像のデータを生成し、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ５）。図３は、第１ＲＯＩの弾性画像の表示装置における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像１００は、第１ＲＯＩ１０１の内部の組織ごとの硬さを色によって識別可能に画像化して表示している。図３では、色の違いを模様によって模式的に表現している。第１ＲＯＩ１０１の右側には、弾性画像１００で使用される色を示すカラースケール１０２が表示されている。カラースケール１０２は、例えば上方の色ほど組織が硬い状態に対応している。なお、図３では、カラースケール１０２の一部のみ模式的に記載している。図３に示す領域１０３は変位量が平均的な領域である。これに対して、領域１０４は相対的に最も柔らかい領域であり、領域１０５は相対的に最も硬い領域である。表示装置４は、Ｂモード画像と並べて弾性画像１００を表示する。なお、表示装置４がＢモード画像に弾性画像１００を重畳して表示するようにしてもよい。この場合には、画像生成部３７がＢモード画像に弾性画像１００を重畳した画像のデータを生成し、表示制御部３８１の制御のもと、その画像のデータを表示装置４へ出力する。
ここで、制御部３８は、入力部３３がフリーズ指示信号の指示入力を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ６）。判定の結果、フリーズ指示信号の指示入力を受け付けた場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進む。一方、判定の結果、フリーズ指示信号の指示入力を受け付けていない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返し行う。
ステップＳ７において、関心領域設定部３４は、第２ＲＯＩを設定する。図４は、各画素の変位量を表す図である。図４では、２次元状に配置された画素１０６と、その画素１０６における変位量１０７を模式的に表現している。図４の中央の破線で囲んだ領域が第１ＲＯＩ１０１に対応する。なお、ここでは、画素１０６毎の変位量１０７に基づいて第２ＲＯＩを設定する方法を説明するが、複数の画素群の変位量１０７の平均、又は和等に基づいて第２ＲＯＩを設定してもよい。図５は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。図５に示すように、はじめに、関心領域設定部３４は、第２ＲＯＩが最大となるように図４に示す全ての画素１０６を含む領域Ａ１０１を第２ＲＯＩに設定する。
続いて、基準値算出部３６は、第１ＲＯＩ１０１及び第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値を算出する（ステップＳ８）。具体的には、基準値算出部３６は、第１ＲＯＩ１０１内の変位量１０７の和（６６）を第１ＲＯＩ１０１に含まれる画素数（９）で割って、平均値である７．３３を算出する。また、基準値算出部３６は、領域Ａ１０１である第２ＲＯＩ内の変位量１０７の和（１９４）を第１ＲＯＩ１０１に含まれる画素数（３０）で割って、平均値である６．４７を算出する。
その後、弾性画像生成部３７２は、表示制御部３８１の制御のもと、第１ＲＯＩ１０１の変位量１０７の平均値と第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値との差が所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、例えば、第１ＲＯＩ１０１の変位量１０７の平均値と第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値との差が−０．０１〜０．０１の範囲内にあるか否かを判定する。ここでは、第１ＲＯＩ１０１の変位量１０７の平均値と第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値との差（０．８７）が０．０１より大きいので（ステップＳ９：Ｎｏ）、ステップＳ７に戻り、新たな第２ＲＯＩを設定する。
図６〜図８は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。図６〜図８に示すように、関心領域設定部３４は、超音波画像内の最大の領域を有する第２ＲＯＩである図５の領域Ａ１０１から、所定の規則に従って領域の一部を除外して逐次第２ＲＯＩを設定する。具体的には、関心領域設定部３４は、超音波画像を構成する超音波振動子２１の音線方向（図６〜図８の上下方向に対応）に沿った領域、及び超音波画像を構成する超音波振動子２１の走査方向（図６〜図８の左右方向に対応）に沿った領域を順に除外して第２ＲＯＩを設定する。
図６の領域Ａ１０２〜領域Ａ１０５は、領域Ａ１０１から上下左右のいずれか１方向を１画素分除外した領域である。図７の領域Ａ１０６〜領域Ａ１１１は、領域Ａ１０１から上下左右のいずれか２方向を１画素分除外した領域である。図８の領域Ａ１１２、領域Ａ１１３は、領域Ａ１０１から上下左右のいずれか３方向を１画素分除外した領域である。このように、関心領域設定部３４は、領域Ａ１０２〜領域Ａ１１３を逐次第２ＲＯＩに設定する。
そして、ステップＳ８において、基準値算出部３６は、関心領域設定部３４が設定した第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値を逐次算出する。さらに、ステップＳ９において、弾性画像生成部３７２は、表示制御部３８１の制御のもと、第１ＲＯＩ１０１の変位量１０７の平均値と第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値との差が所定の範囲内にあるか否かを判定する。ここで、第２ＲＯＩが領域Ａ１０２〜領域Ａ１１２である場合、第１ＲＯＩ１０１の変位量１０７の平均値と第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値との差が所定の範囲（−０．０１〜０．０１）外であるから、逐次ステップＳ７〜Ｓ９の処理が繰り返し行われる。一方、第２ＲＯＩが領域Ａ１１３である場合、第１ＲＯＩ１０１の変位量１０７の平均値（７．３３）と第２ＲＯＩの変位量１０７の平均値（７．３３）との差（０）が所定の範囲（−０．０１〜０．０１）内である（ステップＳ９：Ｙｅｓ）ので、関心領域設定部３４は、その時点の第２ＲＯＩである領域Ａ１１３を表示関心領域に設定する（ステップＳ１０）。
さらに、弾性画像生成部３７２は、表示関心領域の弾性画像のデータを生成し（ステップＳ１１）、そのデータを表示装置４へ出力する。ステップＳ１１の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
図９は、表示関心領域の弾性画像の表示装置における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像２００において、画像に着色が施され、内部の組織ごとの硬さを視認できる領域は、破線で示す第１ＲＯＩ１０１から表示関心領域２０１に拡大された。なお、図９に示す領域２０３は変位量が平均的な領域である。これに対して、領域２０４は相対的に最も柔らかい領域であり、領域２０５は相対的に最も硬い領域である。
ここで、弾性画像生成部３７２において、弾性画像を生成する際に、弾性画像を作成する領域の変位量の平均値を基準値として、この基準値と各画素１０６の変位量との差の大きさよって、その画素１０６の色を決定している。上述したように第１ＲＯＩ１０１の変位量の平均値と表示関心領域２０１の変位量の平均値との差は、所定の範囲内であり十分小さい。その結果、第１ＲＯＩ１０１と表示関心領域２０１内の第１ＲＯＩ１０１に該当する領域との色味はほとんど変わらない。従って、実施の形態１に係る超音波観測装置３は、超音波エラストグラフィにおいて、ユーザが設定した関心領域内の弾性画像の色味に与える影響を抑えつつ、弾性画像の色付けされた領域を拡大することができる超音波観測装置である。
なお、関心領域設定部３４は、第１ＲＯＩ１０１に対して、より遠い領域から順に除外して第２ＲＯＩを設定することが好ましい。第１ＲＯＩ１０１からより遠い領域ほど、第１ＲＯＩ１０１の変位量の平均値である基準値からの変位量のずれが大きい場合が多く、このような領域を優先的に除外することにより、より早く表示関心領域を見つけることができる。
また、上述した実施の形態１では、音線方向が表示装置４の上下方向に沿った方向であり、走査方向が表示装置４の左右方向に沿った方向であるリニア型の超音波振動子２１を備えた超音波内視鏡２を用いる場合について説明したが、これに限られない。超音波内視鏡の超音波振動子は、コンベックス型やラジアル型であってもよく、超音波画像を生成可能な構成であれば特に限定されない。
また、第１ＲＯＩの基準値と第２ＲＯＩの基準値との差と比較される所定の範囲は、第１ＲＯＩの基準値に応じて定められてもよい。例えば、第１ＲＯＩの基準値が大きいほど、所定の範囲を広く設定する。
また、上述した実施の形態１においては、ユーザが入力部３３からフリーズ指示信号の入力を行うと、自動的に表示関心領域の弾性画像のデータが表示装置４に表示される構成を説明したがこれに限られない。例えば、ユーザが入力部３３からフリーズ指示信号の入力を行うと、表示装置４にユーザに対して第１ＲＯＩと表示関心領域とのどちらを表示するかを選択するメッセージが表示され、ユーザの選択に応じた弾性画像のデータを弾性画像生成部３７２が生成する構成であってもよい。
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム１Ａは、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３Ａと、表示装置４と、を備える。超音波観測装置３Ａ以外の超音波診断システム１Ａの構成は、実施の形態１で説明した超音波診断システム１の構成と同様である。
超音波観測装置３Ａは、実施の形態１で説明した超音波観測装置３と、画像生成部の構成が異なる。超音波観測装置３Ａが備える画像生成部３７Ａは、超音波画像生成部３７１及び弾性画像生成部３７２に加えて、平均画像生成部３７３Ａを有する。
平均画像生成部３７３Ａは、表示装置４における表示を静止画とするフリーズ指示信号が入力部３３から入力された場合において、さらにアベレージ指示信号が入力部３３から入力されているとき、アベレージ指示信号において指定された超音波画像からなる複数の超音波画像における各画素の画素値を加算平均することによって平均画像のデータを生成する。加算平均の対象とする画像は、入力部３３が選択入力を受け付ける。具体的には、入力部３３がアベレージ指示信号の入力を受け付けると、表示制御部３８１が表示装置４に加算平均の対象となる過去の超音波画像を表示させる。この際、表示制御部３８１は、表示装置４に超音波画像を１枚ずつ表示させてもよいし、数枚ずつ表示させてもよい。平均画像生成部３７３Ａは、表示装置４が表示している超音波画像の中から選択された複数の超音波画像を用いて平均画像のデータを生成する。
関心領域設定部３４は、選択された複数の超音波画像の各超音波画像について、それぞれ第１ＲＯＩ及び複数の第２ＲＯＩを設定する。そして、弾性画像生成部３７２は、各超音波画像における第１ＲＯＩの基準値と各超音波画像における第２ＲＯＩの基準値とが所定の相関を有し、かつ第２ＲＯＩが最大となる領域を第３の関心領域（以下、第３ＲＯＩという）に設定する。さらに、関心領域設定部３４は、各第３ＲＯＩが互いに重複する領域に対応する平均画像内の領域を表示関心領域に設定する。
図１１は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートも、超音波診断システム１Ａがエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。さらに、予め入力部３３からアベレージ指示信号が入力されているとする。ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ６の処理に順次対応している。
ステップＳ２６の後、平均画像生成部３７３Ａは、アベレージ指示信号において指定された超音波画像からなる複数の超音波画像における各画素の画素値を加算平均することによって平均画像のデータを生成する（ステップＳ２７）。ステップＳ２８〜Ｓ３０の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ７〜Ｓ９の処理に順次対応しているが、これらの処理はアベレージ指示信号において指定された複数の超音波画像の各超音波画像に対して、それぞれ実行される。その結果、各超音波画像において、第１ＲＯＩの基準値と第２ＲＯＩの基準値とが所定の相関を有し、かつ第２ＲＯＩが最大となる領域が第３ＲＯＩに設定される（ステップＳ３１）。
続いて、関心領域設定部３４は、各超音波画像の第３ＲＯＩが互いに重複する領域を抽出し、平均画像内における抽出した領域を表示関心領域に設定する（ステップＳ３２）。
その後、弾性画像生成部３７２は、平均画像における表示関心領域の弾性画像のデータを生成し（ステップＳ３３）、そのデータを表示装置４へ出力する。ステップＳ３３の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、平均画像において、弾性画像の色味に与える影響を抑えつつ、弾性画像の色付けされた領域を拡大することができる。
なお、入力部３３へのアベレージ指示信号の入力は、上述したように予め超音波エラストグラフィによる診断を開始する際に行ってもよいし、入力部３３へフリーズ指示信号が入力された後に行ってもよい。
また、上述した実施の形態２において、関心領域設定部３４は、各超音波画像の第３ＲＯＩが互いに重複する領域を抽出して表示関心領域を設定することにより、確実に弾性画像の色味に与える影響を抑える構成としたが、これに限られない。例えば、関心領域設定部３４は、いずれかの超音波画像において第３ＲＯＩに設定された領域に対応する平均画像内の領域を表示関心領域に設定してもよい。その結果、表示関心領域をより広い領域とすることができる。
また、弾性画像生成部３７２は、平均画像において、第１ＲＯＩの基準値と第２ＲＯＩの基準値とが所定の相関を有し、かつ第２ＲＯＩが最大となる領域を表示関心領域に設定してもよい。
（実施の形態３）
実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成は、実施の形態１で説明した超音波診断システム１の構成と同様であるが、超音波観測装置３が行う処理が異なる。
図１２は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートも、超音波診断システム１がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。ステップＳ４１〜Ｓ４６の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ６の処理に順次対応している。
ステップＳ４６の後、関心領域設定部３４は、第２ＲＯＩを設定する（ステップＳ４７）。図１３〜図１６は、第２ＲＯＩの設定方法の一例を示す図である。図１３〜図１６に示すように、関心領域設定部３４は、第１ＲＯＩから、所定の規則に従って領域の一部を拡大して第２ＲＯＩを設定する。具体的には、関心領域設定部３４は、はじめに、第１ＲＯＩを上方に１画素分だけ拡大した領域Ａ３０１を第２ＲＯＩに設定する。
続いて、基準値算出部３６は、第１ＲＯＩ及び第２ＲＯＩの変位量の平均値を算出する（ステップＳ４８）。
その後、弾性画像生成部３７２は、表示制御部３８１の制御のもと、第１ＲＯＩの変位量の平均値と第２ＲＯＩの変位量の平均値との差が所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ４９）。具体的には、第１ＲＯＩの変位量の平均値と領域Ａ３０１である第２ＲＯＩの変位量の平均値との差が−０．０１〜０．０１の範囲内にあるか否かを判定する。第１ＲＯＩの変位量の平均値と第２ＲＯＩの変位量の平均値との差が０．０１より大きい場合（ステップＳ４９：Ｎｏ）、ステップＳ５０に進む。
ステップ５０において、第２ＲＯＩに設定されている領域が最大の領域であるか否かを判定する。判定の結果、第２ＲＯＩに設定されている領域が最大の領域でない場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、ステップＳ４７に戻り、新たな第２ＲＯＩが設定される。図１３に示すように、新たな第２ＲＯＩは、第１ＲＯＩを右側、下側にそれぞれ１画素分だけ拡大した領域Ａ３０２、領域３０３である。
ステップＳ４９において、領域Ａ３０３が第２ＲＯＩに設定されている場合、第１ＲＯＩの変位量の平均値と第２ＲＯＩの変位量の平均値との差が−０．０１〜０．０１の範囲内と判定される（ステップＳ４９：Ｙｅｓ）。このとき、関心領域設定部３４は、領域Ａ３０３を第４の関心領域（以下、第４ＲＯＩという）に設定する（ステップＳ５１）。
その後、関心領域設定部３４は、第４ＲＯＩから領域を拡げるように第２ＲＯＩを設定する。具体的には、関心領域設定部３４は、図１４に示すように、領域Ａ３０３である第４ＲＯＩを上右下の各方向に１画素分拡大した領域である領域Ａ３０４、領域Ａ３０５、領域Ａ３０６を順に第２ＲＯＩに設定する。
さらに、ステップＳ４９において、領域Ａ３０６が第２ＲＯＩに設定されている場合、第１ＲＯＩの変位量の平均値と第２ＲＯＩの変位量の平均値との差が−０．０１〜０．０１の範囲内と判定される（ステップＳ４９：Ｙｅｓ）。このとき、関心領域設定部３４は、領域Ａ３０６を新たな第４ＲＯＩに設定する。その後、図１５及び１６に示すように、関心領域設定部３４は、第４ＲＯＩから領域を拡げるように領域Ａ３０７〜Ａ３１３を第２ＲＯＩに設定する。
その後、ステップＳ５０において、領域Ａ３１３が第２ＲＯＩに設定されている場合、第２ＲＯＩに設定されている領域が最大の領域であると判定され（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、その時点の第４ＲＯＩである領域Ａ３０６を表示関心領域に設定する（ステップＳ５２）。
さらに、弾性画像生成部３７２は、表示関心領域の弾性画像のデータを生成し（ステップＳ５３）、そのデータを表示装置４へ出力する。ステップＳ５３の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、関心領域設定部３４が第１ＲＯＩから領域を拡げるように第２ＲＯＩを設定し、順次より大きい第４ＲＯＩを設定することにより、より早く表示関心領域を見つけることができる。
なお、上述した実施の形態において、関心領域設定部３４は、第２ＲＯＩを狭めながら表示関心領域を設定する（実施の形態１及び実施の形態２）、又は第２ＲＯＩを拡げながら表示関心領域を設定する（実施の形態３）がこれに限られない。例えば、関心領域設定部３４は、第１ＲＯＩを含む全ての領域のパターンを網羅するように第２ＲＯＩを設定してもよい。その結果、表示関心領域は、確実に最大の領域に設定される。
超音波プローブとして、例えば光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺等を観察する際に用いられる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１、１Ａ 超音波診断システム
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
３１ 送受信部
３２ 信号処理部
３３ 入力部
３４ 関心領域設定部
３５ 変位量算出部
３６ 基準値算出部
３７、３７Ａ 画像生成部
３８ 制御部
３９ 記憶部
１００、２００ 弾性画像
１０１ 第１ＲＯＩ
１０２ カラースケール
１０３、１０４、１０５、２０３、２０４、２０５ 領域
１０６ 画素
１０７ 変位量
２０１ 表示関心領域
３７１ 超音波画像生成部
３７２ 弾性画像生成部
３７３Ａ 平均画像生成部
３８１ 表示制御部
３９１ 超音波画像記憶部
３９２ 関心領域記憶部
３９３ 変位量記憶部
３９４ 基準値記憶部
Ａ１０１、Ａ１０２、Ａ１０３、Ａ１０４、Ａ１０５、Ａ１０６、Ａ１０７、Ａ１０８、Ａ１０９、Ａ１１０、Ａ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３、Ａ３０１、Ａ３０２、Ａ３０３、Ａ３０４、Ａ３０５、Ａ３０６、Ａ３０７、Ａ３０８、Ａ３０９、Ａ３１０、Ａ３１１、Ａ３１２、Ａ３１３ 領域

Claims (11)

  1. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置であって、
    前記超音波信号に基づいて超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部と、
    表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、前記超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも前記第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定部と、
    前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域の前記超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出部と、
    前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成部と、
    を備えることを特徴とする超音波観測装置。
  2. 前記所定の相関は、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値の比又は差が所定の範囲内にある関係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。
  3. 前記関心領域設定部は、前記超音波画像内の最大の領域を有する前記第２の関心領域から、所定の規則に従って領域の一部を除外して逐次前記第２の関心領域を設定し、
    前記基準値算出部は、前記関心領域設定部が設定した前記第２の関心領域の前記基準値を逐次算出し、
    前記弾性画像生成部は、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とを逐次比較し、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有する場合に、その時点の前記第２の関心領域を前記表示関心領域に設定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。
  4. 前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域に対して、より遠い領域から順に除外して前記第２の関心領域を設定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。
  5. 前記関心領域設定部は、前記超音波画像を構成する前記超音波振動子の音線に沿った領域、及び前記超音波画像を構成する前記超音波振動子の走査方向に沿った領域を順に除外して前記第２の関心領域を設定することを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波観測装置。
  6. 複数の超音波画像を加算平均してなる平均画像を生成するアベレージ指示信号の入力を受け付けたとき、前記平均画像のデータを生成する平均画像生成部をさらに備え、
    前記関心領域設定部は、前記複数の超音波画像の各超音波画像について、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域を設定し、
    前記弾性画像生成部は、前記各超音波画像における前記第１の関心領域の前記基準値と前記各超音波画像における前記第２の関心領域の前記基準値とが前記所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる領域を第３の関心領域に設定し、前記各第３の関心領域が互いに重複する領域に対応する前記平均画像内の領域を前記表示関心領域に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
  7. 前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域から、所定の規則に従って領域の一部を拡大して前記第２の関心領域を設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。
  8. 前記所定の相関は、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値との差が所定の範囲内にある関係であり、
    前記弾性画像生成部は、前記第１の関心領域の前記基準値に応じて、前記所定の範囲を変更することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
  9. 前記基準値は、前記超音波信号に応じた統計量であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
  10. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置の作動方法であって、
    表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、関心領域設定部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも前記第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
    基準値算出部が、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域の前記超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出ステップと、
    弾性画像生成部が、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成ステップと、
    を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
  11. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置に、
    表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、関心領域設定部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域、及び少なくとも前記第１の関心領域を包含する複数の第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
    基準値算出部が、前記第１の関心領域及び複数の前記第２の関心領域の前記超音波信号に応じた基準値をそれぞれ算出する基準値算出ステップと、
    弾性画像生成部が、前記第１の関心領域の前記基準値と前記第２の関心領域の前記基準値とが所定の相関を有し、かつ前記第２の関心領域が最大となる表示関心領域を設定し、該表示関心領域の硬さに応じた表示態様を有する弾性画像のデータを生成する弾性画像生成ステップと、
    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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