JP2020048928A - 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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Abstract

【課題】圧迫検査においてユーザが正確な診断を行う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。【解決手段】超音波診断装置１は、超音波プローブ１９と、超音波プローブ１９の位置を固定して取得された超音波画像を参照画像として保持する参照画像保持部９と、２つの超音波画像の間の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部１０と、参照画像が保持された時点から現在時点までの移動ベクトルを積分する移動ベクトル積分部１１と、積分結果に基づいて現在の超音波画像を参照画像が保持された時点まで移動変化させた変形画像を生成する変形画像生成部１２と、変形画像と参照画像とを比較して現在の超音波画像と参照画像の断層面が同一であるかを判定する断層面判定部１３と、判定結果をユーザに通知する判定結果通知部１４とを備える。【選択図】図１

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、被検体の圧迫検査に用いられ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、被検体の内部の画像を得るものとして、超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、一般的に、複数の素子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して素子データが取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた素子データを電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。
このような超音波診断装置を用いて被検体の血管を観察し、血管内における血栓の有無を検査することが、一般的に行われている。血管内の血栓に関する疾患として、例えば、ＤＶＴ（Deep Vein Thrombosis：深部静脈血栓）と呼ばれるものが知られている。ＤＶＴは、深部静脈に血栓が生じる疾患であり、下腿部に発生することが多い。
血栓が存在していない正常な深部静脈は、圧迫により容易に変形するが、血栓が生じた深部静脈は、圧迫により変形し難いため、超音波診断装置を用いて下腿部に発生したＤＶＴを検査する方法としては、例えば、ＤＶＴが発生するおそれのある深部静脈を圧迫しながら、圧迫された深部静脈の横断面を観察する、いわゆる圧迫検査の方法が知られている。
超音波診断装置においては、このような圧迫検査を正確に行うために種々の工夫がなされている。例えば、引用文献１には、深部静脈の変形を容易に観察するために、超音波プローブと被検体との接触圧が最大となる超音波画像と、圧迫検査により深部静脈が変形していない超音波画像とを自動的に特定し、これらの超音波画像を並べて表示する超音波診断装置が開示されている。
特開２００８−２７２０２５号公報
ところで、圧迫検査においては、通常、超音波プローブが被検体の体表に押し付けられることにより血管等の観察対象が圧迫されるが、この際に、超音波プローブの傾きおよび位置等がずれてしまうことがある。この場合には、特許文献１に開示されている超音波診断装置を用いたとしても、圧迫の前後で異なる断層面を観察してしまい、血管内に局所的に存在する血栓を見逃す等、正確な診断が困難となるという問題があった。
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、圧迫検査においてユーザが正確な診断を行う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、超音波プローブを有し且つ被検体の体表に超音波プローブを押し付けて被検体内の観察対象を圧迫検査するために用いられる超音波診断装置であって、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送信を行って、順次連続的に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超音波画像を表示する表示部と、観察対象の断層面を表示部に描出するために超音波プローブの位置が固定された状態において、画像取得部により取得された超音波画像を参照画像として保持する参照画像保持部と、画像取得部により順次取得される超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する２つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、参照画像保持部により参照画像が保持された時点から現在時点までの超音波画像において、移動ベクトル算出部によりそれぞれ算出された移動ベクトルを積分する移動ベクトル積分部と、移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて画像取得部により取得された現在フレームの超音波画像を、参照画像保持部により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する変形画像生成部と、変形画像生成部により生成された変形画像と参照画像保持部により保持された参照画像とを比較することにより、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する断層面判定部と、断層面判定部による判定結果をユーザに通知する判定結果通知部とを備えることを特徴とする。
移動ベクトル算出部は、超音波画像における各ピクセルの移動変化を、移動ベクトルとして算出することができる。
この際に、移動ベクトル積分部は、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に対して、ピクセル毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部は、現在フレームの超音波画像における各ピクセルを、移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて、参照画像保持部により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させることにより、変形画像を生成することが好ましい。
あるいは、移動ベクトル算出部は、超音波画像における全てのピクセルのうち輝度が定められた閾値以上となる高輝度ピクセルの移動変化を、移動ベクトルとして算出することもできる。
この際に、移動ベクトル積分部は、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に対して、高輝度ピクセル毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部は、現在フレームの超音波画像におけるそれぞれの高輝度ピクセルの移動変化に基づいて変形画像を生成することが好ましい。
あるいは、移動ベクトル算出部は、互いに時系列に隣接した超音波画像をそれぞれ定められた数の領域に区画し、それぞれの領域における１つのピクセルの移動変化を、その領域の移動ベクトルとして算出することもできる。
この際に、移動ベクトル積分部は、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において、移動ベクトル算出部により区画されたそれぞれの領域毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部は、現在フレームの超音波画像におけるそれぞれの領域の移動変化に基づいて変形画像を生成することが好ましい。
さらに、断層面判定部は、移動ベクトル算出部により区画された領域毎に変形画像と参照画像とを比較して被検体の断層面を判定し、判定結果通知部は、断層面判定部による区画された領域毎の判定結果をユーザに通知することができる。
また、断層面判定部は、変形画像と参照画像に対して画像解析を行って変形画像と参照画像との類似度を算出し、算出された類似度に基づいて、被検体の断層面を判定することができる。
この際に、判定結果通知部は、断層面判定部による判定結果を現在フレームの超音波画像に重畳させて表示部に表示させることができる。
また、変形画像生成部により生成された変形画像と、参照画像保持部により保持された参照画像に対して画像解析を行って筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、変形画像および参照画像に対してそれぞれ検出された筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成するマスク画像生成部を備えることができる。
この際に、断層面判定部は、変形画像に対するマスク画像と参照画像に対するマスク画像とを比較することにより、被検体の断層面を判定することが好ましい。
あるいは、画像取得部により順次連続的に取得された超音波画像に対してそれぞれ画像解析を行って筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、超音波画像に対して検出された筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成するマスク画像生成部を備え、参照画像保持部は、観察対象の断層面を表示部に描出するために超音波プローブの位置が固定された時点においてマスク画像生成部により生成されたマスク画像を参照画像として保持し、移動ベクトル算出部は、マスク画像における画像の移動変化を移動ベクトルとして算出し、変形画像生成部は、移動ベクトル積分部により積分された筋線維および骨の少なくとも一方の移動変化に基づいて、現在フレームの超音波画像を参照画像保持部により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成することもできる。
この際に、断層面判定部は、変形画像とマスク画像生成部により参照画像に対してマスクされたマスク画像とを比較することにより、被検体の断層面を判定することが好ましい。
また、ユーザが入力操作をするための入力部と、入力部を介してユーザにより、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信する旨の情報が入力された場合に、参照画像保持部と移動ベクトル積分部に対してトリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備えることができる。
あるいは、画像取得部により順次連続的に取得された超音波画像に対して画像解析を行って、時系列に互いに隣接する超音波画像の間の画像の移動距離および回転量の少なくとも一方からなる画像変化量を算出し、画像変化量が定められた閾値以下である超音波画像が定められたフレーム数だけ連続して取得された場合に、参照画像保持部と移動ベクトル積分部に対して、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備えることができる。
本発明の超音波診断装置の制御方法は、被検体の体表に超音波プローブを押し付けて被検体内の観察対象を圧迫検査するために用いられる超音波診断装置の制御方法であって、被検体に向けて超音波ビームの送信を行って、順次連続的に超音波画像を取得し、観察対象の断層面を描出するために超音波プローブの位置が固定された状態において取得された超音波画像を参照画像として保持し、順次取得される超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する２つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出し、参照画像が保持された時点から現在時点までの超音波画像において、それぞれ算出された移動ベクトルを積分し、積分された移動変化に基づいて現在フレームの超音波画像を、参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成し、生成された変形画像と保持された参照画像とを比較することにより、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定し、判定結果をユーザに通知することを特徴とする。
本発明によれば、観察対象の断層面を表示部に描出するために超音波プローブの位置が固定された状態において画像取得部により取得された超音波画像を参照画像として保持する参照画像保持部と、画像取得部により順次取得される超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する２つの超音波画像の間の移動変化を表す移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、参照画像保持部により保持された参照画像に対応するフレームから画像取得部により取得された現在フレームまでの超音波画像において、移動ベクトル算出部によりそれぞれ算出された移動ベクトルを積分する移動ベクトル積分部と、移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて画像取得部により取得された現在フレームの超音波画像を、参照画像保持部により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する変形画像生成部と、変形画像生成部により生成された変形画像と参照画像保持部により取得された参照画像とを比較することにより、参照画像により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する断層面判定部と、断層面判定部による判定結果をユーザに通知する判定結果通知部を備えるため、圧迫検査においてユーザが正確な診断を行うことができる。
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における受信回路の内部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内部構成を示すブロック図である。 超音波プローブが体表に接触した被検体の模式的な断面図である。 超音波プローブにより圧迫されていない状態の被検体の断層面を表す超音波画像である。 超音波プローブにより圧迫された状態の被検体の断層面を表す超音波画像である。 超音波プローブにより圧迫された被検体の模式的な断面図である。 参照画像により描出される被検体の断層面を表す超音波画像である。 参照画像により描出される被検体の断層面とは異なる断層面を表す超音波画像である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態２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２に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態３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３に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 実施の形態４におけるトリガ信号送信部の内部構成を示すブロック図である。
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。
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の構成を示す。図１に示すように、超音波診断装置１は、振動子アレイ２を備えており、振動子アレイ２に送信部３および受信部４がそれぞれ接続されている。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および画像生成部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、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、変形画像生成部１２が接続されている。また、移動ベクトル算出部１０に移動ベクトル積分部１１が接続されており、移動ベクトル積分部１１に変形画像生成部１２が接続されている。また、参照画像保持部９と変形画像生成部１２に、断層面判定部１３が接続されている。また、断層面判定部１３に判定結果通知部１４が接続され、判定結果通知部１４に表示制御部６が接続されている。また、参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１には、トリガ信号送信部１５が接続されている。
さらに、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４およびトリガ信号送信部１５に、装置制御部１６が接続されており、装置制御部１６に、入力部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、振動子アレイ２は、超音波プローブ１９に含まれており、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部１５および装置制御部１６により、プロセッサ２０が構成されている。
図１に示す超音波プローブ１９の振動子アレイ２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１２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２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２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１９の振動子アレイ２に向かって伝搬する。このように振動子アレイ２に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２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２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２から出力される受信信号の処理を行う。図２に示すように、受信部４は、増幅部２１およびＡＤ（Analog Digital）変換部２２が直列接続された構成を有している。増幅部２１は、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子から入力された受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡＤ変換部２２に送信する。ＡＤ変換部２２は、増幅部２１から送信された受信信号をデジタル化されたデータに変換し、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２３、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２４および画像処理部２５が直列接続された構成を有している。信号処理部２３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２３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、ＤＳＣ２４に出力される。
画像生成部５のＤＳＣ２４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２５は、ＤＳＣ２４において得られた画像データに対して、明るさ補正、諧調補正、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、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０および断層面判定部１３に出力する。
ここで、一般的に、深部静脈に血栓が生じる疾患としてＤＶＴ（Deep Vein Thrombosis：深部静脈血栓）が知られている。血栓が生じていない正常な深部静脈は、圧迫により容易に変形するが、血栓が生じた深部静脈は、圧迫により変形し難いため、ＤＶＴを発見するための検査として、例えば、ＤＶＴが発生するおそれのある深部静脈を圧迫しながら、圧迫された深部静脈の横断面を観察する、いわゆる圧迫検査が行われる。深部静脈の横断面とは、深部静脈の中心軸を横断するように切断した際の深部静脈の断面を表す。また、通常、圧迫検査は、超音波プローブ１９を被検体の体表に押し付けて深部静脈等の観察対象を圧迫しながら、取得された超音波画像を観察することにより行われる。
プロセッサ２０の参照画像保持部９は、図４に示すように、圧迫検査が行われる際に、血管等の観察対象の断層面を表示部７に描出するために超音波プローブ１９の位置が固定され且つ観察対象が超音波プローブ１９により未だ圧迫されていない状態において、画像取得部８により取得された超音波画像を参照画像Ｃ１として保存する。図４に示す例では、超音波プローブ１９が被検体の体表ＢＳに接触しているが強く押し付けられていないため、被検体の組織は圧迫されておらず、皮下に存在する血管ＢＶおよび骨Ｂ等は、圧迫に伴う変形および移動をしていない状態である。このように、参照画像Ｃ１は、圧迫検査において、超音波プローブ１９の位置決めがなされ、被検体の組織が圧迫されていない状態における被検体の断層面ＦＰ１を表している。
ここで、圧迫検査において超音波プローブ１９が被検体の体表ＢＳに押し付けられることにより、被検体の組織の変形および移動が生じるが、プロセッサ２０の移動ベクトル算出部１０は、このような被検体の組織の変形および移動を計測するために、超音波画像の移動変化を算出する。より具体的に、移動ベクトル算出部１０は、画像取得部８により順次取得される超音波画像のうち、フレーム毎に連続する２つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。例えば、移動ベクトル算出部１０は、連続する２つの超音波画像に対していわゆるマッチング処理等の画像解析を行うことにより、超音波画像における各ピクセルすなわち全てのピクセルのそれぞれの移動変化を、移動ベクトルとして算出することができる。
プロセッサ２０の移動ベクトル積分部１１は、参照画像保持部９により参照画像が保存された時点から現在時点までの超音波画像、すなわち、参照画像Ｃ１として保存された超音波画像から現在フレームの超音波画像において、それぞれ移動ベクトル算出部１０により算出された移動ベクトルを積分する。例えば、参照画像保持部９により参照画像Ｃ１が保持された時点から現在時点までのＮフレームの超音波画像に対して、移動ベクトル算出部１０によりフレーム毎に移動ベクトルが算出された場合に、移動ベクトル積分部１１は、参照画像として保持された超音波画像からＮフレーム目すなわち現在フレームＳの超音波画像までにおいて、超音波画像内のピクセルがどれだけ移動変化したかを表す積分ベクトルを、積分された移動変化として算出する。この際に、移動ベクトル積分部１１は、例えば、１フレーム目からＮ−１フレーム目までの積分された移動変化を表す積分ベクトルを保持しておき、Ｎ−１フレーム目の超音波画像とＮフレーム目の超音波画像との間の移動変化を表す移動ベクトルと、保持された積分ベクトルを加算することにより、１フレーム目からＮフレーム目までの積分ベクトルを算出することができる。
プロセッサ２０の変形画像生成部１２は、移動ベクトル積分部１１により積分された移動変化に基づいて、画像取得部８により取得された現在フレームの超音波画像を、参照画像保持部９により参照画像Ｃ１が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像Ｄ１を生成する。ここで、現在フレームの超音波画像を参照画像Ｃ１が保持された時点まで遡って移動変化させるとは、参照画像Ｃ１が保持された時点から現在時点までに算出された移動ベクトルを逆向きに辿るようにして、現在フレームの超音波画像を変形させることに等しい。この際に、変形画像生成部１２は、例えば、参照画像Ｃ１として保存された超音波画像の全てのピクセルを、それぞれ、積分された移動変化に遡って移動させる、すなわち、移動ベクトル積分部１１により算出された積分ベクトルの方向を逆向きにしたベクトルに従って移動させることにより、変形画像Ｄ１を生成することができる。
プロセッサ２０の断層面判定部１３は、図１に示すように、変形画像生成部１２により生成された変形画像Ｄ１と、参照画像保持部９により保持された参照画像Ｃ１とを比較することにより、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する。この際に、断層面判定部１３は、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１に対して画像解析を行うことにより、これらの２つの画像の類似度を算出し、算出された類似度に基づいて判定を行う。例えば、断層面判定部１３は、算出された類似度が閾値以上である場合に、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面が同一であると判定し、算出された類似度が閾値よりも小さい場合に、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面が異なると判定することができる。
ここで、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面ＦＰ１が、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面ＦＰ１と同一である場合には、例えば図５および図６に示すように、現在フレームの超音波画像と参照画像Ｃ１との違いは、超音波プローブ１９が被検体の体表ＢＳに押し付けられることによる画像の移動変化に大きく起因している。そのため、この場合には、参照画像Ｃ１と変形画像との類似度が高くなる。ここで、図５は、参照画像Ｃ１に対応する、被検体の組織が超音波プローブ１９により圧迫されていない超音波画像Ｕ１を表し、図６は、被検体の組織が超音波プローブ１９により圧迫されている超音波画像Ｕ２を表しており、超音波画像Ｕ１により描出される被検体の断層面と、超音波画像Ｕ２により描出されている被検体の断層面とは、互いに同一である。図５と図６とを比較すると、超音波プローブ１９により被検体の組織が圧迫されることで、筋線維ＭＦが変形し、骨Ｂが画像の上方に移動していることがわかる。
一方、例えば図７に示すように、超音波プローブ１９が被検体の体表ＢＳに押し付けられた際に超音波プローブ１９が傾き、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面ＦＰ２が、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面ＦＰ１と大きく異なる場合には、例えば図８および図９に示すように、現在フレームの超音波画像と参照画像Ｃ１との違いは、単純な画像の移動変化だけでは表すことができない。そのため、この場合には、参照画像Ｃ１と変形画像との類似度が低くなる。ここで、図８は、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面ＦＰ１と同一の断層面を描出する超音波画像Ｕ３を表しており、図９は、断層面ＦＰ１から傾いた断層面ＦＰ２を描出する超音波画像Ｕ４を表している。また、図８および図９に示すように、超音波画像Ｕ３および超音波画像Ｕ４においてそれぞれ破線で囲まれた領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３内には、輝度の高いピクセルで表される筋線維の構造パターンが含まれている。超音波画像Ｕ３における領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３内の筋線維の構造パターンと、超音波画像Ｕ４における領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３内の筋線維の構造パターンは、互いに異なっており、単純な画像の移動変化では表せないことがわかる。
このように、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１の類似度に基づいて、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面とが互いに同一か否かを判定できることがわかる。
また、断層面判定部１３は、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１に対して画像解析を行うことにより、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１との類似度を算出するが、より具体的には、断層面判定部１３は、例えば、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１に対して、いわゆるフレーム間のマッチングを行って類似度を算出することができる。また、例えば、類似度の算出には、単純なマッチングの他に、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）に記載されているディープラーニングを用いた一般画像認識手法等を用いることができる。
プロセッサ２０の判定結果通知部１４は、断層面判定部１３による判定結果をユーザに通知する。図示しないが、判定結果通知部１４は、例えば、判定結果として、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面が参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面と同一または異なる旨を表すテキストおよび画像等により表示部７に表示することにより、ユーザに判定結果を通知することができる。また、例えば、図示しないが、音声を発生する音声発生部を超音波診断装置１に設け、判定結果通知部１４は、音声発生部による音声を介してユーザに判定結果を通知することもできる。
このように、断層面判定部１３により自動的に得られた判定結果が判定結果通知部１４によりユーザに通知されるため、ユーザは、現在描出されている被検体の断層面が、ユーザが意図した断層面であるか否かを容易に把握することができる。
プロセッサ２０のトリガ信号送信部１５は、入力部１７を介したユーザの操作により、参照画像保持部９および移動ベクトル積分部１１に対して、動作を新たに開始する旨を表すトリガ信号を送信する。ここで、参照画像保持部９がトリガ信号送信部１５からトリガ信号を受け取った場合には、参照画像保持部９は、画像取得部８により新たに取得された超音波画像を、既に参照画像Ｃ１として保持していた超音波画像に上書きして、新たな参照画像Ｃ１として保持する。また、移動ベクトル積分部１１がトリガ信号を受け取った場合には、移動ベクトル積分部１１は、既に積分していた画像の移動変化を消去し、移動ベクトル算出部１０により新たに算出された移動ベクトルの積分を開始する。
プロセッサ２０の装置制御部１６は、格納部１８等に予め記憶されているプログラムおよび入力部１７を介したユーザの操作に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。
プロセッサ２０の表示制御部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に所定の処理を施して、表示部７に超音波画像を表示させる。
超音波診断装置１の表示部７は、表示制御部６による制御の下、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。
超音波診断装置１の入力部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、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。
なお、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部１５および装置制御部１６を有するプロセッサ２０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）、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２０の表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部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に統合させて構成することもできる。
次に、図１０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。図１０に示すフローチャートは、被検体の圧迫検査が行われる際の超音波診断装置１の動作を表している。
まず、ステップＳ１において、ユーザは、例えば図４に示すように、血管ＢＶ等の観察対象の断層面を描出するために超音波プローブ１９の位置を固定する。さらに、入力部１７を介してユーザによりトリガ信号を送信する旨の情報が入力されると、トリガ信号送信部１５は、参照画像保持部９と移動ベクトル算出部１１にトリガ信号を送信する。
次に、ステップＳ２において、超音波プローブ１９の振動子アレイ２から被検体に向けて超音波ビームが送信され、被検体から振動子アレイ２に向かって伝搬された超音波エコーに基づいて、振動子アレイ２により受信信号が生成される。このようにして生成された受信信号は、画像取得部８の受信部４および画像生成部５により順次処理されることにより、被検体の断層面を表す超音波画像が取得される。
ステップＳ３において、参照画像保持部９は、ステップＳ２で取得された超音波画像を参照画像Ｃ１として保持する。
ステップＳ４において、画像取得部８は、ステップＳ２と同様にして超音波画像を取得する。
ステップＳ５において、移動ベクトル算出部１０は、連続する２つの超音波画像、すなわち、ステップＳ２とステップＳ４で取得された２つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。以下では、説明のため、移動ベクトル算出部１０は、２つの超音波画像における全てのピクセルの移動変化を、それぞれ移動ベクトルとして算出するものとする。
ステップＳ６において、移動ベクトル積分部１１は、ステップＳ５で算出された移動ベクトルを積分する。移動ベクトル積分部１１は、例えば、超音波画像の全てのピクセル毎に移動ベクトルの積分を行う。現在時点では、ステップＳ５で算出された移動ベクトルは、各ピクセルにつき１つのみであるため、ステップＳ６で得られる積分結果すなわち積分ベクトルは、ステップＳ５で算出された移動ベクトルに等しい。また、移動ベクトル積分部１１は、ステップＳ６で得られた最新の積分ベクトルを保持する。
ステップＳ７において、変形画像生成部１２は、ステップＳ６で積分された画像の移動変化に基づいて、ステップＳ４で取得された現在フレームの超音波画像を、ステップＳ３で参照画像Ｃ１が保持された時点に遡って移動変化させた変形画像Ｄ１を生成する。変形画像生成部１２は、例えば、現在フレームの超音波画像の全てのピクセルに対して、ステップＳ６で積分された移動変化に遡って移動させることにより変形画像Ｄ１を生成する。
ステップＳ８において、断層面判定部１３は、ステップＳ３で保持された参照画像Ｃ１とステップＳ７で生成された変形画像Ｄ１とを比較することにより、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面と、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する。断層面判定部１３は、例えば、参照画像Ｃ１と変形画像Ｄ１とに、フレーム間のマッチングを行うことにより、参照画像Ｃ１と変形画像Ｄ１の類似度を算出し、算出された類似度に基づいて判定を行うことができる。
ステップＳ９において、判定結果通知部１４は、ステップＳ８で得られた判定結果をユーザに通知する。例えば、判定結果通知部１４は、判定結果を表すテキストおよび画像等を現在フレームの超音波画像に重畳して表示させることにより、判定結果をユーザに通知することができる。
ステップＳ１０において、超音波診断装置１の動作を終了するか否かの判定がなされる。例えば、図示しないが、超音波診断装置１の動作を終了するための終了ボタンを表示部７に表示させ、入力部１７を介してユーザにより終了ボタンが押された場合に、超音波診断装置１の動作を終了すると判定され、終了ボタンが押されない場合に、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定される。ステップＳ１０において、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１１に進む。
続くステップＳ１１において、トリガ信号送信部１５により新たにトリガ信号が送信されたか否かが判定される。この際に、入力部１７を介してユーザによりトリガ信号を送信する旨の情報が新たに入力されず、トリガ信号送信部１５により新たにトリガ信号が送信されない場合には、トリガ信号が新たに送信されていないと判定され、ステップＳ４に戻る。
ステップＳ４では、画像取得部８により、新たに超音波画像が取得される。
続くステップＳ５において、移動ベクトル算出部１０は、今回のステップＳ４と前回のステップＳ４で取得された２つの超音波画像に基づいて、移動ベクトルを算出する。
ステップＳ６において、移動ベクトル積分部１１は、ステップＳ３で参照画像Ｃ１が保持された時点から現在時点までの積分された移動変化を算出する。この際に、移動ベクトル積分部１１は、保持されている最新の積分ベクトルとステップＳ５で新たに得られた移動ベクトルを加算することにより、新たな積分ベクトルを算出する。現在時点において保持されている最新の積分ベクトルは、１フレーム目の超音波画像と２フレーム目の超音波画像とから算出された移動ベクトルに等しいため、移動ベクトル積分部１１は、超音波画像の全てのピクセルにおいて、１フレーム目の超音波画像と２フレーム目の超音波画像とから算出された移動ベクトルと、ステップＳ５で新たに得られた移動ベクトルとを加算する。また、移動ベクトル積分部１１は、既に保持されていた積分ベクトルの代わりに、ステップＳ６で算出された新たな積分ベクトルを保持する。
ステップＳ７において、変形画像生成部１２は、ステップＳ６で新たに積分された各ピクセルの移動変化に基づいて、ステップＳ４で生成された現在フレームの超音波画像を変形して、変形画像Ｄ１を新たに生成する。
ステップＳ８において、断層面判定部１３は、ステップＳ３で保持された参照画像Ｃ１とステップＳ７で新たに生成された変形画像Ｄ１とを比較して、参照画像Ｃ１として保持された超音波画像により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面が同一であるか否かを判定する。
ステップＳ９において、判定結果通知部１４は、ステップＳ８で新たに得られた判定結果をユーザに通知する。
続くステップＳ１０において、超音波診断装置１の動作を終了するか否かが判定される。ステップＳ１０で超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１において、トリガ信号送信部１５によりトリガ信号が新たに送信されたか否かが判定される。
このように、ステップＳ１０において超音波診断装置１の動作を終了すると判定されるか、ステップＳ１１においてトリガ信号送信部１５により新たにトリガ信号が送信されたと判定されるまで、ステップＳ４〜ステップＳ１１の処理が繰り返される。この際に、ステップＳ６において、移動ベクトル積分部１１は、保持されている最新の積分ベクトルと、ステップＳ５で新たに算出された移動ベクトルを加算することにより、新たな積分ベクトルを算出する。さらに、移動ベクトル積分部１１は、今まで保持していた積分ベクトルの代わりに、新たに算出された積分ベクトルを保持する。このようにしてステップＳ４〜ステップＳ１１が繰り返される毎に、ステップＳ７で新たな変形画像Ｄ１が生成され、生成された新たな変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１に基づいてステップＳ８の判定がなされ、ステップＳ９で判定結果がユーザに通知される。
また、ステップＳ１１において、入力部１７を介してユーザにより新たにトリガ信号を送信する旨の情報が入力され、トリガ信号送信部１５によりトリガ信号が送信されると、トリガ信号が新たに送信されたと判定されてステップＳ２に戻る。この際にユーザは、例えば図４に示すように、超音波プローブ１９により被検体を圧迫しない状態で、超音波プローブ１９の位置を固定する。このようにして、トリガ信号送信部１５により参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１に新たにトリガ信号が送信されると、参照画像保持部９は今まで保持していた参照画像Ｃ１を消去し、移動ベクトル積分部１１は保持していた積分ベクトルを消去する。
ステップＳ２において、画像取得部８は、新たに超音波画像を取得する。
続くステップＳ３において、参照画像保持部９は、ステップＳ２で新たに取得された超音波画像を参照画像Ｃ１として保持する。
ステップＳ４において、画像取得部８は、ステップＳ２と同様にして、超音波画像を新たに取得する。
ステップＳ５において、移動ベクトル算出部１０は、ステップＳ２とステップＳ４で取得された２つの超音波画像の間の、画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。
ステップＳ６において、移動ベクトル積分部１１は、ステップＳ５で算出された移動ベクトルを積分する。ここで、ステップＳ１１でトリガ信号送信部１５により移動ベクトル積分部１１にトリガ信号が送信されているため、移動ベクトル積分部１１が保持していた積分ベクトルは消去されている。そのため、移動ベクトル積分部１１による今回の積分ベクトルは、ステップＳ５で算出された移動ベクトルに等しい。
ステップＳ７において、変形画像生成部１２は、ステップＳ６で積分された移動変化に基づいて、ステップＳ４で取得された現在フレームの超音波画像を変形することにより、変形画像Ｄ１を生成する。
ステップＳ８において、断層面判定部１３は、ステップＳ７で生成された変形画像Ｄ１と、ステップＳ３で新たに保持された参照画像Ｃ１とを比較することにより、ステップＳ３で新たに保持された参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面と、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する。
ステップＳ９において、判定結果通知部１４は、ステップＳ８で得られた判定結果をユーザに通知する。
続くステップＳ１０において、超音波診断装置１の動作を終了するか否かの判定が行われる。ステップＳ１０で、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１１に進む。また、ステップＳ１０で、超音波診断装置１の動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１の動作が終了する。
以上から、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、変形画像生成部１２により、参照画像保持部９により参照画像Ｃ１が保持された時点から現在時点までの積分された移動変化に基づいて、現在フレームの超音波画像を遡って移動変化させた変形画像Ｄ１が生成され、断層面判定部１３により、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１とが比較されて断層面の判定がなされ、判定結果通知部１４により、ユーザに判定結果が通知されるため、ユーザは、現在表示部７に描出されている被検体の断層面が、意図している断層面か否かを容易に把握し、正確な診断を行うことができる。
なお、実施の形態１において、断層面判定部１３により、変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１との類似度が閾値以上である場合に、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面が同一であると判定され、類似度が閾値よりも小さい場合に、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面が互いに異なると判定されることが説明されているが、断層面判定部１３の判定方法は、特にこれに限定されない。
例えば、断層面判定部１３は、類似度の判定基準を複数のレベルに分け、算出された類似度がどのレベルに属するかにより断層面の判定を行うこともできる。例えば、断層面判定部１３は、算出された類似度が第１の閾値以上である場合には、参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面の、２つの断層面が互いに同一であると判定し、算出された類似度が第１の閾値よりも小さく且つ第２の閾値以上である場合には、２つの断層面が互いに同一である可能性が高いと判定し、算出された類似度が第２の閾値よりも小さい場合には、２つの断層面が互いに異なると判定することができる。
この際に、判定結果通知部１４は、例えば、断層面判定部１３による判定のレベルに応じた判定結果を表すテキストおよび画像等を現在フレームの超音波画像に重畳して表示させることができる。また、判定結果通知部１４は、例えば、類似度のレベルに応じた色を現在フレームの超音波画像に付与して、表示部７に表示させることもできる。また、判定結果通知部１４は、断層面判定部１３により算出された類似度の値を現在フレームの超音波画像に重畳して表示させることもできる。
このように、断層面判定部１３により、類似度のレベルに応じて断層面の判定がなされ、判定結果通知部１４によりユーザに判定結果が通知されるため、ユーザは、判定結果を確認することでより正確な診断をすることができる。
また、移動ベクトル算出部１０は、算出された複数の移動ベクトルを用いて超音波画像における各ピクセルの移動ベクトルを補間することができる。より具体的には、例えば、移動ベクトル算出部１０は、超音波画像における全てのピクセルに対して画像解析により移動ベクトルを算出し、各ピクセルとその周囲に位置するピクセルに対して算出された複数の移動ベクトルを加重平均すること等により、各ピクセルの移動ベクトルを補間することができる。これにより、移動ベクトル算出部１０は、より正確な移動ベクトルを算出することができる。
また、この場合に、移動ベクトル積分部１１は、移動ベクトル算出部１０により補間された移動ベクトルを用いて積分ベクトルを算出するため、より正確な積分ベクトルを算出することができる。
また、実施の形態１において、移動ベクトル算出部１０は、超音波画像の全てのピクセルに対してそれぞれ移動ベクトルを算出しているが、移動ベクトルの算出方法は、特にこれに限定されない。例えば、移動ベクトル算出部１０は、超音波画像の全てのピクセルのうち輝度が定められた閾値以上となる高輝度ピクセルの移動変化を、移動ベクトルとして算出することができる。この際に、移動ベクトル積分部１１は、超音波画像の高輝度ピクセル毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部１２は、参照画像Ｃ１におけるそれぞれの高輝度ピクセルの移動変化に基づいて変形画像Ｄ１を生成する。
これにより、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２により扱われるピクセルの数を省略することができるため、超音波診断装置１における計算負荷を軽減することができる。
また、この際に、変形画像生成部１２は、超音波画像を、高輝度ピクセルをそれぞれ少なくとも１つずつ含む複数の領域に分割し、移動ベクトル積分部１１により高輝度ピクセル毎に積分された移動変化に基づいて、複数の領域をそれぞれ移動させることにより、変形画像Ｄ１を生成することができる。また、断層面判定部１３は、変形画像生成部１２により分割された複数の領域毎に、断層面の判定を行うことができる。
この場合に、断層面判定部１３により得られる判定結果は、参照画像Ｃ１が保持された時点における分割された複数の領域に対応しているため、例えば、変形画像生成部１２が、移動ベクトル積分部１１により得られた積分結果に従って、分割された複数の領域を現在時点まで移動変化させ、断層面判定部１３が、現在フレームの超音波画像における複数の領域に判定結果を反映させ、判定結果通知部１４が、現在フレームの超音波画像における複数の領域毎に、断層面の判定結果をユーザに通知することができる。
これにより、判定結果通知部１４は、より詳細な判定結果をユーザに通知することができるため、ユーザは、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像Ｃ１により描出される被検体の断層面とが同一か否かの判断をより正確に行うことができる。
また、例えば、移動ベクトル算出部１０は、超音波画像に対して画像解析を行って、画像のエッジらしさを算出し、算出されたエッジらしさが閾値以上となるピクセルに対して、移動ベクトルを算出することもできる。ここで、画像のエッジらしさとは、画像上における輪郭らしさを表す指標であり、例えば、対象となるピクセルと周囲のピクセルとのコントラスト等を用いて算出される。
また、例えば、移動ベクトル算出部１０は、超音波画像を定められた数の領域に区画し、それぞれの領域における１つのピクセルの移動変化を、各領域の移動ベクトルとして算出することもできる。この際に、移動ベクトル積分部１１は、移動ベクトル算出部により区画されたそれぞれの領域毎に移動ベクトルを積分し、変形画像生成部１２は、参照画像Ｃ１におけるそれぞれの領域の移動変化に基づいて変形画像Ｄ１を生成することができる。
また、この際に、断層面判定部１３は、移動ベクトル算出部１０により区画された領域毎に変形画像Ｄ１と参照画像Ｃ１との類似度を算出し、算出された類似度に基づいて、区画された領域毎に断層面の判定を行うことができる。さらに、判定結果通知部１４は、区画された複数の領域毎に、判定結果をユーザに通知することができる。この場合にも、例えば、変形画像生成部１２が、分割された複数の領域を現在時点まで移動変化させ、断層面判定部１３が、現在フレームの超音波画像における複数の領域に判定結果を反映させ、判定結果通知部１４が、現在フレームの超音波画像における複数の領域毎に、断層面の判定結果をユーザに通知することができる。
また、実施の形態１において、移動ベクトル算出部１０は、画像取得部８により順次連続的に超音波画像が取得される毎に移動ベクトルを算出しているが、定められた複数のフレーム数毎に連続する２つの超音波画像の間の移動ベクトルを算出することもできる。これにより、移動ベクトル算出部１０が単位時間あたりに算出する移動ベクトルの数を低減することができるため、超音波診断装置１の計算負荷を軽減することができる。
また、実施の形態１において、変形画像生成部１２は、移動ベクトル積分部１１により最初の積分ベクトルが得られた直後に変形画像Ｄ１を生成しているが、超音波プローブ１９により被検体の組織が圧迫されている時間が経過するほど、移動ベクトル積分部１１により算出される積分ベクトルに被検体の組織の変形および移動がより多く反映されるため、例えば５フレーム〜１０フレームの一定のフレーム数の超音波画像に対して移動ベクトルが積分された時点から、変形画像Ｄ１の生成を開始することができる。
実施の形態２
図１１に、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａの構成を示す。実施の形態２の超音波診断装置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、装置制御部１６の代わりに装置制御部１６Ａを備え、マスク画像生成部２６が追加されたものである。
実施の形態２の超音波診断装置１Ａにおいて、参照画像保持部９および変形画像生成部１２に、マスク画像生成部２６が接続され、マスク画像生成部２６に、断層面判定部１３が接続されている。また、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部１５およびマスク画像生成部２６に、装置制御部１６Ａが接続されている。また、装置制御部１６Ａに、入力部１７および格納部１８が接続されている。ここで、装置制御部１６Ａ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。
さらに、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部１５、装置制御部１６Ａおよびマスク画像生成部２６により、プロセッサ２０Ａが構成されている。
ここで、ＤＶＴの検査をする場合等には、超音波画像内に、血管、筋線維、骨、神経、腱等が含まれることが多いが、例えば図７に示すように、超音波プローブ１９が傾くことにより超音波画像により描出される断層面が断層面ＦＰ１から断層面ＦＰ２に変化した際には、超音波画像において輝度の高いピクセルで表される筋線維および骨の構造パターンの変化が特に顕著である。筋線維については、図８および図９に示すように、超音波画像により描出される断層面がずれることにより、領域Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３における筋線維の構造パターンが変化していることがわかる。また、骨については、図示しないが、場所によって断面の構造が異なり、骨の表面の形状が一様ではないため、超音波画像により描出される断層面がずれた場合に、骨の構造パターンが変化する。そのため、筋線維および骨の少なくとも一方に着目して変形画像と現在フレームの超音波画像とを比較することにより、断層面の判定がより容易になされる。
プロセッサ２０Ａのマスク画像生成部２６は、変形画像生成部１２により生成された変形画像と、参照画像保持部９により参照画像として保持された超音波画像に対してそれぞれ画像解析を行って、筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、参照画像に対して検出された筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像Ｃ２と、変形画像に対して検出された筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像Ｄ２を生成する。ここで、筋線維および骨以外の領域をマスクするとは、超音波画像内において筋線維および骨以外の領域を覆い隠すことであり、対象となる領域を覆い隠すための画像を重畳させること、塗り潰しをすること、いわゆる網掛けをすること等を含む。また、筋線維および骨以外の領域をマスクする際に、対象となる領域が覆われていることがわかれば、例えば、半透明な画像等の透過度を有する画像が重畳されてもよい。
ここで、一般的に、骨の表面からの超音波エコーの信号強度は、骨以外からの超音波エコーの信号強度よりも強いため、マスク画像生成部２６は、例えば、超音波画像内の輝度が閾値以上となる領域を、骨を表す領域として検出することができる。また、マスク画像生成部２６は、例えば、血管、骨、神経、腱等を検出した上で、残った領域を、筋線維を表す領域として検出することができる。
一般的に、血管の横断面および神経束の横断面は、概ね円形状の領域として観察されるため、マスク画像生成部２６は、例えば、下記式（１）のヘッセ行列Ｈを用いて血管および神経束を検出することができる。
ここで、Ｇ（σ）を標準偏差σのガウシアンフィルタ、Ｉを入力画像として、Ｌｘｘ、Ｌｘｙ、Ｌｙｙは、それぞれ下記式（２）、（３）、（４）により表される。
一般的に、等方的な形状を有する領域であるほど、式（１）で表されるヘッセ行列Ｈの行列式すなわちＬｘｘ・Ｌｙｙ−（Ｌｘｙ）２が正の大きな値を有するため、マスク画像生成部２６は、例えば、ヘッセ行列Ｈの行列式が定められた正の閾値以上である領域を、血管または神経束を表す領域として検出することができる。
また、腱は、通常、超音波画像の浅部において輝度の高い構造として観察されることが多いため、マスク画像生成部２６は、例えば、超音波画像において定められた深度よりも浅部で且つ輝度が閾値以上の領域を、腱を表す領域として検出することができる。
プロセッサ２０Ａの断層面判定部１３は、図１１に示すように、マスク画像生成部２６により生成された、参照画像に対するマスク画像Ｃ２と、変形画像に対するマスク画像Ｄ２とを比較することにより、参照画像により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが、互いに同一か否かを判定する。
この際に、断層面判定部１３は、例えば、参照画像に対するマスク画像Ｃ２と変形画像に対するマスク画像Ｄ２との類似度を算出し、算出された類似度が閾値以上である場合に、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であると判定し、類似度が閾値よりも小さい場合に、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面と参照画像により描出される被検体の断層面とが互いに異なると判定することができる。
このように、参照画像に対するマスク画像Ｃ２と変形画像に対するマスク画像Ｄ２が比較されることにより、筋線維および骨の少なくとも一方に着目して変形画像と参照画像とを比較することができるため、断層面の判定がより容易に且つ正確になされる。
次に、図１２に示すフローチャートを用いて実施の形態２の超音波診断装置１Ａの動作を説明する。図１２のフローチャートは、図１０に示す実施の形態１のフローチャートにおいて、ステップＳ３とステップＳ４の間にステップＳ１２を追加し、ステップＳ７とステップＳ８の間にステップＳ１３を追加したものである。
まず、ステップＳ１において、入力部１７を介してユーザによりトリガ信号を送信する旨の情報が入力されると、トリガ信号送信部１５は、参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１にトリガ信号を送信する。
ステップＳ２において、画像取得部８は、超音波画像を取得する。
続くステップＳ３において、参照画像保持部９は、ステップＳ２で取得された超音波画像を参照画像として保持する。
続くステップＳ１２において、マスク画像生成部２６は、ステップＳ３で参照画像として保持された超音波画像に対して、筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、検出された筋線維および骨以外の領域をマスクしたマスク画像Ｃ２を生成する。
ステップＳ４において、画像取得部８は、ステップＳ２と同様にして、超音波画像を取得する。
ステップＳ５において、移動ベクトル算出部１０は、ステップＳ２で取得された超音波画像とステップＳ４で取得された超音波画像の２つの超音波画像に対して画像解析を行うことにより、２つの超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。
ステップＳ６において、移動ベクトル積分部１１は、ステップＳ５で算出された移動ベクトルを積分する。現在時点では、移動ベクトルはステップＳ５で１回のみ算出されているため、ステップＳ６で得られる積分ベクトルは、ステップＳ５で算出された移動ベクトルに等しい。
ステップＳ７において、変形画像生成部１２は、ステップＳ６で積分された移動変化に基づいて、ステップＳ４で取得された超音波画像を、ステップＳ３で参照画像が取得された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する。
ステップＳ１３において、マスク画像生成部２６は、ステップＳ１２と同様にして、ステップＳ７で生成された変形画像に対して、筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、検出された筋線維および骨以外の領域をマスクしたマスク画像Ｄ２を生成する。
ステップＳ８において、断層面判定部１３は、ステップＳ１２で生成された、参照画像に対するマスク画像Ｃ２と、ステップＳ１３で生成された、変形画像に対するマスク画像Ｄ２とを比較することで、参照画像により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが、互いに同一であるか否かを判定する。
ステップＳ９において、判定結果通知部１４は、ステップＳ８で得られた判定結果をユーザに通知する。
ステップＳ１０において、超音波診断装置１Ａの動作を終了するか否かの判定がなされる。ここで、超音波診断装置１Ａの動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１において、トリガ信号送信部１５により新たにトリガ信号が送信されたか否かの判定がなされる。入力部１７を介したユーザの操作により、トリガ信号送信部１５からトリガ信号が送信されない場合には、ステップＳ１１においてトリガ信号が新たに送信されていないと判定されて、ステップＳ４〜ステップＳ７、ステップＳ１３、ステップＳ８〜ステップＳ１１の処理が行われる。入力部１７を介したユーザの操作により、トリガ信号送信部１５から参照画像保持部９および移動ベクトル積分部１１に対してトリガ信号が送信された場合には、ステップＳ１１においてトリガ信号が新たに送信されたと判定されて、ステップＳ２に戻る。
ステップＳ２において画像取得部８により超音波画像が新たに取得され、ステップＳ３において参照画像保持部９によりステップＳ２で取得された超音波画像が参照画像として新たに保持されると、ステップＳ１２において、ステップＳ３で新たに保持された参照画像に対するマスク画像Ｃ２が生成される。ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ４〜ステップＳ７、ステップＳ１３、ステップＳ８〜ステップＳ１１の処理が再度行われる。
また、ステップＳ１０において、超音波診断装置１Ａの動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１Ａの動作が終了する。
以上により、実施の形態２の超音波診断装置１Ａによれば、参照画像に対するマスク画像Ｃ２と、変形画像に対するマスク画像Ｄ２とが比較されることにより、超音波画像により描出される断層面の変化に対して超音波画像における構造パターンの変化が特に顕著である筋線維および骨の少なくとも一方に着目して、変形画像と参照画像とを比較することができるため、断層面の判定をより容易且つ正確に行うことができる。
なお、実施の形態２において、マスク画像生成部２６は、変形画像と現在フレームの超音波画像のそれぞれに対して、筋線維と骨の少なくとも一方を検出し、筋線維および骨以外の領域をマスクするマスク画像Ｃ２、Ｄ２を生成しているが、例えば、マスク画像生成部２６は、現在フレームの超音波画像に対するマスクを生成する代わりに、変形画像に対するマスクと同一のマスクを現在フレームの超音波画像に適用させることにより、現在フレームの超音波画像に対するマスク画像Ｃ２を生成することができる。また、マスク画像生成部２６は、例えば、変形画像に対するマスクを生成する代わりに、現在フレームの超音波画像に対するマスクと同一のマスクを変形画像に適用させることにより、変形画像に対するマスク画像Ｄ２を生成することもできる。
また、実施の形態２において、マスク画像生成部２６は、検出された筋線維と骨以外の領域をマスクしたマスク画像Ｃ２、Ｄ２を生成しているが、マスク画像Ｃ２、Ｄ２はこれに限定されない。例えば、神経束についても、超音波画像により描出される被検体の断層面が変わった際に、輝度の高いピクセルで表される神経束の構造パターンが顕著に変化するため、マスク画像生成部２６は、神経束をマスクしないマスク画像Ｃ２、Ｄ２を生成することができる。実施の形態２においてマスク画像生成部２６は、ヘッセ行列Ｈを用いて血管および神経束を検出しているが、一般的に、神経束は血管よりも輝度の高いピクセルにより描出されるため、例えばマスク画像生成部２６は、ヘッセ行列Ｈを用いて検出された領域のうち輝度が閾値以上の領域を神経束として検出することができる。しかしながら、通常、神経束の領域は、筋線維および骨の領域よりも小さく、また、断層面によっては明瞭に描出されない場合があるため、マスク画像Ｃ２、Ｄ２としては筋線維と骨以外の領域がマスクされたものが好ましい。
また、実施の形態２において、マスク画像生成部２６は、超音波画像内の輝度を閾値と比較することにより骨を表す領域を検出し、さらに、血管、神経束、腱等を表す領域を検出し、残った領域を筋線維を表す領域として検出しているが、骨および筋線維を検出する方法は、特にこれに限定されない。例えば、マスク画像生成部２６は、機械学習手法、ディープラーニング等の一般画像認識手法を用いて骨および筋線維の特徴を学習し、骨および筋線維を表す領域を検出することもできる。
実施の形態３
実施の形態２では、変形画像生成部１２により生成された変形画像に対してマスク画像が生成されているが、画像取得部８により取得された全ての超音波画像に対してマスク画像が生成され、生成されたマスク画像に対して移動ベクトルが算出されることもできる。
図１３に、実施の形態３に係る超音波診断装置１Ｂの構成を示す。実施の形態３の超音波診断装置１Ｂは、図１１に示す実施の形態２の超音波診断装置１Ａにおいて、装置制御部１６Ａの代わりに装置制御部１６Ｂが備えられ、マスク画像生成部２６、参照画像保持部９および変形画像生成部１２の接続関係が変更されたものである。
実施の形態３の超音波診断装置１Ｂにおいて、画像生成部５にマスク画像生成部２６が接続され、マスク画像生成部２６に、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、変形画像生成部１２が接続されている。また、参照画像保持部９および変形画像生成部１２に、断層面判定部１３が接続されている。また、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部１５およびマスク画像生成部２６に、装置制御部１６Ｂが接続されている。
さらに、表示制御部６、画像取得部８、参照画像保持部９、移動ベクトル算出部１０、移動ベクトル積分部１１、変形画像生成部１２、断層面判定部１３、判定結果通知部１４、トリガ信号送信部１５、装置制御部１６Ｂおよびマスク画像生成部２６により、プロセッサ２０Ｂが構成されている。
プロセッサ２０Ｂのマスク画像生成部２６は、実施の形態２におけるマスク画像生成部と同様に、画像取得部８により取得された超音波画像に対して、筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成する。
プロセッサ２０Ｂの参照画像保持部９は、マスク画像生成部２６により生成されたマスク画像を、参照画像Ｃ３として保持する。
プロセッサ２０Ｂの移動ベクトル算出部１０は、マスク画像生成部２６により生成された、連続する２枚のマスク画像に対して、画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。
プロセッサ２０Ｂの移動ベクトル積分部１１は、移動ベクトル算出部１０により算出された移動ベクトルを積分する。
プロセッサ２０Ｂの変形画像生成部１２は、移動ベクトル積分部１１により積分された移動変化に基づいて、現在フレームの超音波画像に対してマスク画像生成部２６により生成されたマスク画像を、参照画像保持部９により参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像Ｄ３を生成する。
プロセッサ２０Ｂの断層面判定部１３は、図１３に示すように、変形画像生成部１２により生成された変形画像Ｄ３と、参照画像保持部９により保持された参照画像Ｃ３とを比較することにより、参照画像Ｃ３により描出される被検体の断層面と現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一か否かを判定する。
次に、図１４のフローチャートを用いて、実施の形態３の超音波診断装置１Ｂの動作を説明する。図１４のフローチャートは、図１０に示す実施の形態１のフローチャートにおいて、ステップＳ２とステップＳ３の間にステップＳ１４が追加され、ステップＳ４とステップＳ５の間にステップＳ１５が追加されたものである。
まず、ステップＳ１において、入力部１７を介してユーザによりトリガ信号を送信する旨の情報が入力されると、トリガ信号送信部１５は、参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１にトリガ信号を送信する。
ステップＳ２において、画像取得部８は、超音波画像を取得する。
続くステップＳ１４において、マスク画像生成部２６は、ステップＳ２で取得された超音波画像に対して、筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、筋線維および骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成する。
ステップＳ３において、参照画像保持部９は、ステップＳ１４で生成されたマスク画像を参照画像Ｃ３として保持する。
ステップＳ４において、画像取得部８は、ステップＳ２と同様にして、超音波画像を取得する。
ステップＳ１５において、マスク画像生成部２６は、ステップＳ１４と同様にして、ステップＳ４で取得された超音波画像に対するマスク画像を生成する。
ステップＳ５において、移動ベクトル算出部１０は、ステップＳ１４で生成されたマスク画像とステップＳ１５で生成されたマスク画像の２つのマスク画像に対して画像解析を行うことにより、２つのマスク画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する。
ステップＳ６において、移動ベクトル積分部１１は、ステップＳ５で算出された移動ベクトルを積分する。現在時点では、移動ベクトルはステップＳ５で１回のみ算出されているため、ステップＳ６で得られる積分ベクトルは、ステップＳ５で算出された移動ベクトルに等しい。
ステップＳ７において、変形画像生成部１２は、ステップＳ６で積分された移動変化に基づいて、ステップＳ１５で生成された、現在フレームの超音波画像に対するマスク画像を、ステップＳ３で参照画像Ｃ３が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像Ｄ３を生成する。
ステップＳ８において、断層面判定部１３は、ステップＳ１４で生成された、参照画像Ｃ３に対するマスク画像と、ステップＳ７で生成された変形画像Ｄ３とを比較することで、参照画像Ｃ３により描出される被検体の断層面と、現在フレームの超音波画像により描出される被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する。
ステップＳ９において、判定結果通知部１４は、ステップＳ８で得られた判定結果をユーザに通知する。
ステップＳ１０において、超音波診断装置１Ｂの動作を終了するか否かの判定がなされる。ここで、超音波診断装置１Ｂの動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１において、トリガ信号送信部１５により新たにトリガ信号が送信されたか否かの判定がなされる。入力部１７を介したユーザの操作により、トリガ信号送信部１５からトリガ信号が送信されない場合には、ステップＳ１１においてトリガ信号が新たに送信されていないと判定されて、ステップＳ４、ステップＳ１５、ステップＳ５〜ステップＳ１１の処理が行われる。入力部１７を介したユーザの操作により、トリガ信号送信部１５から参照画像保持部９および移動ベクトル積分部１１に対してトリガ信号が送信された場合には、ステップＳ１１においてトリガ信号が新たに送信されたと判定されて、ステップＳ２に戻る。
ステップＳ２において画像取得部８により超音波画像が新たに取得されると、ステップＳ１４においてマスク画像生成部２６により、ステップＳ２で取得された超音波画像に対するマスク画像が生成される。
続くステップＳ３において参照画像保持部９によりステップＳ１４で生成されたマスク画像が参照画像Ｃ３として新たに保持されると、ステップＳ４、ステップＳ１５、ステップＳ５〜ステップＳ１１の処理が再度行われる。
また、ステップＳ１０において、超音波画像１Ｂの動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１Ｂの動作が終了する。
以上により、実施の形態３の超音波診断装置１Ｂによれば、実施の形態２の超音波診断装置１Ａと同様に、超音波画像により描出される断層面の変化に対して超音波画像における構造パターンの変化が特に顕著である筋線維および骨の少なくとも一方に着目して、変形画像Ｄ３と参照画像Ｃ３とを比較することができるため、断層面の判定をより容易且つ正確に行うことができる。
実施の形態４
実施の形態１〜実施の形態３において、トリガ信号送信部１５は、入力部１７を介してユーザにより、トリガ信号を送信する旨の情報が入力されることにより、参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１にトリガ信号を送信しているが、トリガ信号を自動的に送信することもできる。
図１５に、実施の形態４におけるトリガ信号送信部１５Ｃの内部構成を示す。図１５に示すように、トリガ信号送信部１５Ｃは、画像変化量算出部２７、プローブ静止判定部２８、連続静止フレームカウント部２９、トリガ信号生成部３０が直列に接続された構成を有している。また、画像変化量算出部２７は、画像生成部５に接続されている。また、トリガ信号生成部３０は、連続静止フレームカウント部２９と双方向に接続されている。さらに、トリガ信号生成部３０は、参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１に接続されている。
トリガ信号送信部１５Ｃは、画像取得部８により順次取得された超音波画像に対して画像解析を行って、超音波プローブ１９が静止しているか否かを判定し、超音波プローブ１９が、例えば１５フレーム〜３０フレームの定められたフレーム数に対応する時間だけ連続して静止している場合に、参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１に対してトリガ信号を自動的に送信する。
ここで、被検体の圧迫検査が行われる際に、通常、ユーザは、超音波プローブ１９の位置決めをしてから、超音波プローブ１９を被検体の体表に押し付けて、圧迫検査を開始する。さらに、超音波プローブ１９の位置決めがなされる際には、ユーザは、超音波プローブ１９を静止させることが多いため、トリガ信号送信部１５Ｃにより、圧迫検査が開始されるタイミングで自動的に参照画像保持部９と移動ベクトル積分部１１にトリガ信号が送信される。
トリガ信号送信部１５Ｃの画像変化量算出部２７は、画像生成部５により生成された連続する２つの超音波画像に対して画像解析を行うことにより、２つの超音波画像の間における画像の変化量を算出する。ここで、画像の変化量とは、画像がどの程度変化したかを表す指標であり、２つの超音波画像の間において画像が移動した距離、画像が回転した角度等を用いることができる。
トリガ信号送信部１５Ｃのプローブ静止判定部２８は、画像変化量算出部２７により算出された画像の変化量に基づいて、超音波プローブ１９が静止しているか否かを判定する。例えば、プローブ静止判定部２８は、画像変化量算出部２７により算出された画像の変化量が閾値以下である場合に、超音波プローブ１９が静止していると判定し、画像の変化量が閾値よりも大きい場合に、超音波プローブ１９が動いていると判定する。
プローブ静止判定部２８により超音波プローブが動いていると判定された場合には、画像生成部５により新たに生成された超音波画像に対して、画像変化量算出部２７により新たに画像の変化量が算出され、算出された画像の変化量に基づいて、プローブ静止判定部２８による判定がなされる。
トリガ信号送信部１５Ｃの連続静止フレームカウント部２９は、プローブ静止判定部２８により超音波プローブ１９が静止していると判定された、連続する超音波画像のフレーム数をカウントする。
トリガ信号送信部１５Ｃのトリガ信号生成部３０は、連続静止フレームカウント部２９によりカウントされたフレーム数が定められたフレーム数に達した場合に、トリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を、参照画像保持部９、移動ベクトル積分部１１および連続静止フレームカウント部２９に送信する。このようにして、トリガ信号生成部３０からトリガ信号が送信されると、参照画像保持部９は今まで保持していた参照画像を消去し、移動ベクトル積分部１１は保持していた積分ベクトルを消去し、連続静止フレームカウント部２９はカウントしたフレーム数を消去する。
以上により、実施の形態４に係る超音波診断装置によれば、超音波プローブ１９が定められたフレーム数だけ連続して静止した場合に、トリガ信号送信部１５Ｃが自動的にトリガ信号を送信するため、圧迫検査が開始されるタイミングでトリガ信号が送信され、圧迫検査におけるユーザの労力を軽減することができる。
なお、実施の形態４におけるトリガ信号送信部１５Ｃは、実施の形態１〜３の超音波診断装置１、１Ａ、１Ｂに適用されることができる。
１，１Ａ，１Ｂ 超音波診断装置、２ 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 参照画像保持部、１０ 移動ベクトル算出部、１１ 移動ベクトル積分部、１２ 変形画像生成部、１３ 断層面判定部、１４ 判定結果通知部、１５，１５Ｃ トリガ信号送信部、１６，１６Ａ，１６Ｂ 装置制御部、１７ 入力部、１８ 格納部、１９ 超音波プローブ、２０，２０Ａ，２０Ｂ プロセッサ、２１ 増幅部、２２ ＡＤ変換部、２３ 信号処理部、２４ ＤＳＣ、２５ 画像処理部、２６ マスク画像生成部、２７ 画像変化量算出部、２８ プローブ静止判定部、２９ 連続静止フレームカウント部、３０ トリガ信号生成部、Ｂ 骨、ＢＳ 体表、ＢＶ 血管、Ｃ１，Ｃ３ 参照画像、Ｄ１ 変形画像、ＦＰ１，ＦＰ２ 断層面、Ｃ２，Ｄ２，Ｄ３ マスク画像、ＭＦ 筋線維、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 領域、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４ 超音波画像。

Claims (17)

  1. 超音波プローブを有し且つ被検体の体表に前記超音波プローブを押し付けて前記被検体内の観察対象を圧迫検査するために用いられる超音波診断装置であって、
    前記超音波プローブから前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行って、順次連続的に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超音波画像を表示する表示部と、
    前記観察対象の断層面を前記表示部に描出するために前記超音波プローブの位置が固定された状態において、前記画像取得部により取得された前記超音波画像を参照画像として保持する参照画像保持部と、
    前記画像取得部により順次取得される前記超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する２つの前記超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、
    前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点から現在時点までの前記超音波画像において、前記移動ベクトル算出部によりそれぞれ算出された前記移動ベクトルを積分する移動ベクトル積分部と、
    前記移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて前記画像取得部により取得された前記現在フレームの前記超音波画像を、前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する変形画像生成部と、
    前記変形画像生成部により生成された前記変形画像と前記参照画像保持部により保持された前記参照画像とを比較することにより、前記現在フレームの前記超音波画像により描出される前記被検体の断層面と前記参照画像により描出される前記被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定する断層面判定部と、
    前記断層面判定部による判定結果をユーザに通知する判定結果通知部と
    を備える超音波診断装置。
  2. 前記移動ベクトル算出部は、前記超音波画像における各ピクセルの移動変化を、前記移動ベクトルとして算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記移動ベクトル積分部は、前記画像取得部により取得された複数フレームの前記超音波画像に対して、前記ピクセル毎に前記移動ベクトルを積分し、
    前記変形画像生成部は、前記現在フレームの前記超音波画像における前記各ピクセルを、前記移動ベクトル積分部により積分された移動変化に基づいて、前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させることにより、前記変形画像を生成する請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記移動ベクトル算出部は、前記超音波画像における全てのピクセルのうち輝度が定められた閾値以上となる高輝度ピクセルの移動変化を、前記移動ベクトルとして算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
  5. 前記移動ベクトル積分部は、前記画像取得部により取得された複数フレームの前記超音波画像に対して、前記高輝度ピクセル毎に前記移動ベクトルを積分し、
    前記変形画像生成部は、前記現在フレームの前記超音波画像におけるそれぞれの前記高輝度ピクセルの移動変化に基づいて前記変形画像を生成する請求項４に記載の超音波診断装置。
  6. 前記移動ベクトル算出部は、互いに時系列に隣接した前記超音波画像をそれぞれ定められた数の領域に区画し、それぞれの前記領域における１つのピクセルの移動変化を、前記領域の前記移動ベクトルとして算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
  7. 前記移動ベクトル積分部は、前記画像取得部により取得された複数フレームの前記超音波画像において、前記移動ベクトル算出部により区画されたそれぞれの前記領域毎に前記移動ベクトルを積分し、
    前記変形画像生成部は、前記現在フレームの前記超音波画像におけるそれぞれの前記領域の移動変化に基づいて前記変形画像を生成する請求項６に記載の超音波診断装置。
  8. 前記断層面判定部は、前記移動ベクトル算出部により区画された領域毎に前記変形画像と前記参照画像とを比較して前記被検体の断層面を判定し、
    前記判定結果通知部は、前記断層面判定部による前記領域毎の前記判定結果をユーザに通知する請求項７に記載の超音波診断装置。
  9. 前記断層面判定部は、前記変形画像と前記参照画像に対して画像解析を行って前記変形画像と前記参照画像との類似度を算出し、算出された前記類似度に基づいて、前記被検体の断層面を判定する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  10. 前記判定結果通知部は、前記断層面判定部による前記判定結果を前記現在フレームの前記超音波画像に重畳させて前記表示部に表示させる請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  11. 前記変形画像生成部により生成された前記変形画像と、参照画像保持部により保持された前記参照画像に対して画像解析を行って筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、前記変形画像および前記参照画像に対してそれぞれ検出された前記筋線維および前記骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成するマスク画像生成部を備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  12. 前記断層面判定部は、前記変形画像に対する前記マスク画像と前記参照画像に対する前記マスク画像とを比較することにより、前記被検体の断層面を判定する請求項１１に記載の超音波診断装置。
  13. 前記画像取得部により順次連続的に取得された前記超音波画像に対してそれぞれ画像解析を行って筋線維および骨の少なくとも一方を検出し、前記超音波画像に対して検出された前記筋線維および前記骨以外の領域がマスクされたマスク画像を生成するマスク画像生成部を備え、
    前記参照画像保持部は、前記観察対象の断層面を前記表示部に描出するために前記超音波プローブの位置が固定された時点において前記マスク画像生成部により生成された前記マスク画像を前記参照画像として保持し、
    前記移動ベクトル算出部は、前記マスク画像における画像の移動変化を前記移動ベクトルとして算出し、
    前記変形画像生成部は、前記移動ベクトル積分部により積分された前記筋線維および前記骨の少なくとも一方の移動変化に基づいて、前記現在フレームの前記超音波画像を前記参照画像保持部により前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  14. 前記断層面判定部は、前記変形画像と前記マスク画像生成部により前記参照画像に対してマスクされたマスク画像とを比較することにより、前記被検体の断層面を判定する請求項１３に記載の超音波診断装置。
  15. ユーザが入力操作をするための入力部と、
    前記入力部を介してユーザにより、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信する旨の情報が入力された場合に、前記参照画像保持部と前記移動ベクトル積分部に対して前記トリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備える請求項１〜１４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  16. 前記画像取得部により順次連続的に取得された前記超音波画像に対して画像解析を行って、連続する２つの前記超音波画像の間の画像の移動距離および回転量の少なくとも一方からなる画像変化量を算出し、前記画像変化量が定められた閾値以下である前記超音波画像が定められたフレーム数だけ連続して取得された場合に、前記参照画像保持部と前記移動ベクトル積分部に対して、新たな動作の開始を指示するトリガ信号を送信するトリガ信号送信部を備える請求項１〜１４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  17. 被検体の体表に前記超音波プローブを押し付けて前記被検体内の観察対象を圧迫検査するために用いられる超音波診断装置の制御方法であって、
    前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行って、順次連続的に超音波画像を取得し、
    前記観察対象の断層面を描出するために前記超音波プローブの位置が固定された状態において取得された前記超音波画像を参照画像として保持し、
    順次取得される前記超音波画像のうち、定められたフレーム数毎に連続する２つの前記超音波画像の間の画像の移動変化を表す移動ベクトルを算出し、
    前記参照画像が保持された時点から現在時点までの前記超音波画像において、それぞれ算出された前記移動ベクトルを積分し、
    積分された移動変化に基づいて前記現在フレームの前記超音波画像を、前記参照画像が保持された時点まで遡って移動変化させた変形画像を生成し、
    生成された前記変形画像と保持された前記参照画像とを比較することにより、前記現在フレームの前記超音波画像により描出される前記被検体の断層面と前記参照画像により描出される前記被検体の断層面とが互いに同一であるか否かを判定し、
    判定結果をユーザに通知する超音波診断装置の制御方法。
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