JP6663029B2 - 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法に係り、特に、超音波画像が生成された被検体の部位を判別する超音波診断装置に関する。
従来から、被検体に振動子アレイを当てて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。一般的な超音波診断装置は、複数の素子が配列された振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、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を取得する。更に、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得る。
このような超音波診断装置を用いて被検体を診断する際には、複数の計測方法を用いて被検体の部位の超音波画像を取得することがある。例えば、特許文献１には、Ｂモード（Brightness mode：輝度モード）計測、弾性計測、ドプラ計測及び音速計測を行うことができる超音波診断装置が開示されている。また、特許文献２には、Ｂモード計測、ドプラ計測及び音速計測を行うことができる超音波診断装置が開示されている。このように、複数の計測方法を用いて超音波診断を行う際には、診断部位に対して、適切な計測方法を選択することが望まれている。
特開２０１５−１３１０９７号公報 特開２０１４−１６６１９８号公報
ところで、例えば、救急における外傷患者の初期診察のために複数の診断部位を連続的に診断するｅＦＡＳＴ（extended Focused Assessment with Sonography for Trauma）検査においては、複数の診断部位に対して汎用な画像化条件を初期条件として用いて超音波診断を行うことが多い。そのため、例えば、ｅＦＡＳＴ検査においては、生成された超音波画像から得られるそれぞれの診断部位を判別するための情報量が少なく、診断部位を精緻に判別することが難しいという問題があった。
また、この場合において、特許文献１及び２に開示の技術では、診断部位を判別する手段が存在しないため、診断部位が未知の場合には、その診断部位に対して適切な計測方法を選択することが困難であ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、診断部位を精緻に判別することができる超音波診断装置及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、超音波プローブと、複数の計測方法のうちの１つの計測方法に従って、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って超音波画像を取得する画像取得部と、第１の計測方法に従って画像取得部で取得された超音波画像に対して、超音波プローブの姿勢角及び超音波画像の解析結果の少なくとも一方から、超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の部位である確率を計算する部位確率計算部と、部位確率計算部において計算された確率が定められた閾値以上である場合に、第１の計測方法を、確率を計算した部位を判別するための第２の計測方法に変更する計測方法変更部と、を有し、画像取得部は、第２の計測方法を用いて超音波画像を更に取得することを特徴とする。
また、画像取得部は、Ｂモード計測、Ｍモード計測、弾性計測、音速計測及びドプラ計測のうちの２つ以上の計測方法を用いて超音波画像を取得することが好ましい。
また、超音波プローブの動作又は位置を検出する姿勢センサと、姿勢センサの信号に基づいて姿勢角を検出するプローブ姿勢角検出部と、を更に有し、部位確率計算部は、姿勢角に基づいて確率を計算することが好ましい。
また、画像取得部において更に取得された超音波画像を解析する画像解析部を更に有することが好ましい。
もしくは、画像取得部において取得された超音波画像を解析する画像解析部を更に有し、部位確率計算部は、画像解析部における解析結果に基づいて確率を計算しても良い。
もしくは、画像取得部において取得された超音波画像を解析する画像解析部と、超音波プローブの動作又は位置を検出する姿勢センサと、姿勢センサの信号に基づいて姿勢角を検出するプローブ姿勢角検出部と、を更に有し、部位確率計算部は、姿勢角及び画像解析部における超音波画像の解析結果に基づいて確率を計算しても良い。
また、部位確率計算部は、画像解析部における単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて確率を計算することが好ましい。
もしくは、部位確率計算部は、画像解析部における複数フレームの超音波画像に共通して含まれる特定のパターンの動きに対する解析結果に基づいて確率を計算しても良い。
また、画像取得部において更に取得された超音波画像に対する画像解析部の解析結果に基づいて確率が計算された被検体の部位を判別する部位判別部を更に有することが好ましい。
また、本発明の超音波診断装置の制御方法は、複数の計測方法のうちの１つの計測方法に従って、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って、超音波画像を取得し、第１の計測方法に従って取得された超音波画像に対して、超音波プローブの姿勢角及び超音波画像の解析結果の少なくとも一方から、超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の部位である確率を計算し、計算された確率が定められた閾値以上である場合に、第１の計測方法を、確率を計算した部位を判別するための第２の計測方法に変更し、第２の計測方法を用いて超音波画像を更に取得することを特徴とする。
本発明によれば、超音波診断装置は、部位確率計算部により計算された確率に基づいて、第１の計測方法を、確率を計算した部位を判別するための第２の計測方法に変更する計測方法変更部を有するため、超音波診断装置において診断部位の判別が難しい計測方法を用いて超音波画像を生成した場合においても、診断部位を精緻に判別することができる。
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。 実施の形態１において用いられた受信回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１において用いられた画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１のフローチャートである。 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。 実施の形態２のフローチャートである。 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。 実施の形態３のフローチャートである。
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の構成を示す。超音波診断装置１は、振動子アレイ２Ａを内蔵する超音波プローブ２を備え、超音波プローブ２に、画像取得部３を介して表示制御部７及び表示部８が順次接続されている。
画像取得部３は、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａに接続される受信回路４及び送信回路５と受信回路４に接続された画像生成部６とを有しており、表示制御部７は、画像生成部６に接続されている。また、超音波プローブ２に、姿勢センサ９が備えられており、姿勢センサ９には、プローブ姿勢角検出部１０が接続されている。更に、プローブ姿勢角検出部１０に、部位確率計算部１１及び計測方法変更部１２が順次接続されている。また、画像取得部３の画像生成部６に、画像解析部１３が接続され、画像解析部１３に部位判別部１４が接続され、部位判別部１４に画像化条件変更部１５が接続されている。
更に、画像取得部３、表示制御部７、プローブ姿勢角検出部１０、部位確率計算部１１、計測方法変更部１２、画像解析部１３、部位判別部１４及び画像化条件変更部１５に装置制御部１６が接続され、装置制御部１６に、操作部１７及び格納部１８がそれぞれ接続されている。なお、装置制御部１６と格納部１８とは、それぞれ双方向に情報を受け渡し可能に接続される。
図１に示す超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａは、１次元又は２次元に配列された複数の素子（超音波振動子）を有している。これらの素子は、それぞれ送信回路５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。各素子は、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及びＰＭＮ−ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸−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した振動子を用いて構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波状の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又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。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として、それぞれの振動子から受信回路４に出力される。
画像取得部３の受信回路４は、図２に示すように、増幅部１９とＡ／Ｄ（Analog/Digital：アナログ／デジタル）変換部２０が直列接続された構成を有している。受信回路４は、振動子アレイ２Ａの各素子から出力される受信信号を増幅部１９において増幅し、Ａ／Ｄ変換部２０においてデジタル化して得られた素子データを画像生成部６に出力する。
送信回路５は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部１６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２Ａの複数の素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の遅延量を調節して複数の素子に供給する。
画像取得部３の画像生成部６は、各種の画像信号（超音波画像）を生成する。また、画像生成部６は、図３に示すように、Ｂモード（Brightness mode：輝度モード）画像生成部２１と、ドプラ画像生成部２２と、弾性マップ生成部２３と、音速マップ生成部２４と、Ｍモード（Motion mode：動きモード）画像生成部２５と、を有する。また、ドプラ画像生成部２２、弾性マップ生成部２３及び音速マップ生成部２４は、それぞれＢモード画像生成部２１に接続されている。
Ｂモード画像生成部２１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、設定された音速に従う各素子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絞り込まれた音線信号が生成される。更に、Ｂモード画像生成部２１は、音線信号に対し、超音波の反射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。また、Ｂモード画像生成部２１は、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）し、画像信号に諧調処理済等の各種の必要な画像処理を施した後、画像信号を表示制御部７に出力する。
ドプラ画像生成部２２は、例えば、カラードプラ法を用いてドプラ画像を生成する。ドプラ画像生成部２２は、図示しないが、素子データの周波数解析を行ってドプラ偏移周波数を算出し、超音波プローブ２に対する被検体の部位の組織の相対的な移動速度の情報を、ドプラデータとして取得する。更に、ドプラ画像生成部２２は、各組織におけるそれぞれのドプラデータを、その速度に対応する色情報に変換し、諧調処理等の各種の必要な画像処理を施して、カラードプラ画像信号（ドプラ画像）を生成する。生成されたドプラ画像は、例えば、対応するＢモード画像中の部位の各組織に重畳されるように、Ｂモード画像に合成される。
弾性マップ生成部２３は、Ｂモード画像生成部２１において生成された音線信号及び受信回路４から出力された受信信号に基づいて、応力分布と歪みデータとから、Ｂモード画像に含まれる部位の各組織に対する弾性率の分布である弾性マップを生成する。生成された弾性マップは、例えば、弾性率の分布がカラー画素を用いてマッピングされたものであり、マッピングされた各弾性率の情報が対応するＢモード画像中の部位の各組織に重畳されるように、Ｂモード画像に合成される。
音速マップ生成部２４は、受信信号に基づいて、Ｂモード画像に含まれる部位の各組織における局所音速値を算出し、各組織に対する局所音速値の分布である音速マップを生成する。生成された音速マップは、例えば、局所音速値の分布がカラー画素を用いてマッピングされたものであり、マッピングされた各局所音速値の情報が、対応するＢモード画像中の部位の各組織に重畳されるように、Ｂモード画像に合成される。
なお、ドプラ画像信号、弾性マップ信号及び音速マップ信号は、それぞれ、ドプラ画像生成部２２、弾性マップ生成部２３及び音速マップ生成部２４において、Ｂモード画像信号と同様にラスター変換され、画像信号に諧調処理済等の各種の必要な画像処理を施した後、表示制御部７に出力される。
Ｍモード画像生成部２５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、設定された音速に従う各素子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絞り込まれた音線信号が生成される。更に、Ｍモード画像生成部２５は、任意に設定された音線（走査線）に沿った深さ方向の信号を時間軸上にプロットして、Ｍモード画像信号を生成する。また、Ｍモード画像生成部２５は、Ｂモード画像生成部２１と同様に、Ｍモード画像信号をラスター変換し、画像信号に諧調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、表示制御部７に出力される。
図１に示すように、超音波診断装置１の表示制御部７は、画像取得部３において取得されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）等のディスプレイ装置を含んでおり、装置制御部１６の制御の下、超音波診断画像を表示する。
姿勢センサ９は、超音波プローブ２に備えられ、超音波診断中においてオペレータにより操作される超音波プローブ２の動作又は位置を電気信号として検出するものである。
姿勢センサ９は、超音波プローブ２の動作又は位置を検出できるものであれば特に制限されないが、以下においては、姿勢センサ９として超音波プローブ２の動作を検出する加速度センサを用いた場合について説明する。この際、姿勢センサ９は、３次元空間内において互いに直交する３つの軸に沿った３成分の加速度を電気信号として検出する。更に、姿勢センサ９が検出した信号は、プローブ姿勢角検出部１０に出力される。
プローブ姿勢角検出部１０は、姿勢センサ９が検出した超音波プローブ２の動作を示す信号に基づいて、超音波プローブ２の姿勢角を検出する。例えば、姿勢センサ９において得られた３次元空間内の加速度から、周知の計算方法を用いて超音波プローブ２の姿勢角を算出することができる。
部位確率計算部１１は、オペレータが超音波プローブ２を用いて超音波診断を行った際に、プローブ姿勢角検出部１０において検出された超音波プローブ２の姿勢角に基づいて、画像取得部３において取得された超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の部位である確率（部位確率）を計算する。部位確率計算部１１は、例えば、画像取得部３において取得された超音波画像に含まれる被検体の部位が心臓である確率を計算することができる。なお、部位確率計算部１１における部位確率の計算については、後に詳述する。
計測方法変更部１２は、画像取得部３において超音波画像を取得する際に用いられた計測方法を、超音波診断がなされた部位に応じた計測方法に変更する。ここで、計測方法は、Ｂモード計測、Ｍモード計測、弾性計測、ドプラ計測及び音速計測を含む。計測方法変更部１２は、これらの計測方法のうち、少なくとも１つの計測方法を、部位確率計算部１１における部位確率の計算結果に基づいて変更する。
画像解析部１３は、画像取得部３の画像生成部６において生成された種々の画像信号に対する動き解析及びパターン認識等の画像解析を行い、その画像解析結果を部位判別部１４に出力する。
部位判別部１４は、画像解析部１３における超音波画像の解析結果に基づいて、超音波画像に含まれる被検体の部位を判別し、画像化条件変更部１５に対して判別した部位の情報を出力する。
画像化条件変更部１５は、画像取得部３において超音波画像を取得する際に用いられた画像化条件を、部位判別部１４において判別された部位の情報に基づいて、その判別された部位に適した画像化条件に変更する。ここで、画像化条件は、超音波診断の際のフレームレート、超音波画像の解像度、超音波画像の輝度及び超音波診断の際のダイナミックレンジを含む。
装置制御部１６は、オペレータにより操作部１７を介して入力された指令に基づいて超音波診断装置１の各部の制御を行う。
操作部１７は、オペレータが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール及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、又はサーバ等を用いることができる。
なお、画像生成部６、表示制御部７、プローブ姿勢角検出部１０、部位確率計算部１１、計測方法変更部１２、画像解析部１３、部位判別部１４及び画像化条件変更部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらを、デジタル回路を用いて構成しても良い。また、これらの画像生成部６、表示制御部７、プローブ姿勢角検出部１０、部位確率計算部１１、計測方法変更部１２、画像解析部１３、部位判別部１４及び画像化条件変更部１５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４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の動作について説明する。
まず、ステップＳ１において、装置制御部１６は、画像取得部３において超音波画像を取得する際の計測方法を第１の計測方法に初期化すると共に、画像取得部３において超音波画像を取得するための画像化条件を第１の画像化条件に初期化する。第１の計測方法は、超音波診断に用いられる計測方法であれば特に限定されるものではないが、以下においては、第１の計測方法は、各診断部位に対して汎用に用いられる場合が多いＢモード計測であるとして説明する。また、第１の画像化条件は、例えば、複数の診断部位に対して汎用な設定がなされた画像化条件である。このような、複数の診断部位に対して汎用な画像化条件は、例えば、ｅＦＡＳＴ検査等の連続診断において、複数の部位を迅速に診断できるように設定されることが多い。
ステップＳ２において、第１の画像化条件の下、第１の計測方法に従って、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａの複数の超音波振動子を用いた超音波ビームの送受信及び走査が画像取得部３の受信回路４及び送信回路５により行われる。この際に、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波振動子から受信信号が受信回路４に出力され、受信回路４の増幅部１９及びＡ／Ｄ変換部２０において受信信号の増幅及びＡ／Ｄ変換が行われて受信信号が生成される。また、超音波ビームの送受信及び走査が行われている際に、姿勢センサ９は、オペレータにより操作されている超音波プローブ２の動作を電気信号として検出する。
続くステップＳ３及びステップＳ４は、同期並列処理される。
ステップＳ３において、画像生成部６のＢモード処理部２０は、第１の画像化条件において設定されている、超音波画像取得の際のフレームレートに基づいて受信回路４から入力された受信信号を用いて、順次Ｂモード画像を生成する。
また、ステップＳ４において、プローブ姿勢角検出部１０は、姿勢センサ９から入力された超音波プローブ２の動作を表す電気信号に基づいて、ステップＳ２において行われた超音波ビームの送受信又は走査の際の超音波プローブ２の姿勢角を検出する。例えば、姿勢センサ９により検出された、３次元空間内において互いに直交する３つの軸に沿った３成分の加速度から、公知の計算方法を用いて超音波プローブ２の姿勢角を算出することができる。超音波プローブ２の姿勢角は、超音波診断を行う被検体の各部位に応じて異なる。例えば、ｅＦＡＳＴ検査においては、診断部位として心臓、肺、右腹部、左腹部及び膀胱があり、これらの部位に対して適切な検査を行うために、それぞれの部位に応じて超音波プローブ２を、異なる姿勢角において使用することが知られている。また、複数の部位の超音波診断において、例えば腹部の診断において、オペレータは、超音波プローブ２を動かしながら診断を行うことが多い。このように、超音波診断中にオペレータにより超音波プローブ２が動かされる場合には、プローブ姿勢角検出部１０は、例えば、一定時間内の超音波プローブ２の姿勢角の平均値を、超音波プローブ２の姿勢角として検出することができる。
ステップＳ３におけるＢモード画像の生成及びステップＳ４における超音波プローブ２の姿勢角の検出は、画像取得部３及びプローブ姿勢角検出部１０に対して、装置制御部１５から、Ｂモード画像生成を開始する旨の情報及び姿勢角の検出を開始する旨の情報が同時に送られることにより、それぞれ同時に開始される。ステップＳ３及びステップＳ４において、Ｂモード画像の生成及び超音波プローブ２の姿勢角の検出が開始されると、第１の画像化条件において設定されているフレームレートとプローブ姿勢角検出部１０が姿勢センサ９の信号をサンプリングするサンプリング周波数とが同期される。このようにして、ステップＳ３におけるＢモード画像の生成及びステップＳ４における超音波プローブ２の姿勢角の検出が同期並行処理される。なお、例えば、第１の画像化条件において設定されているフレームレートよりも高周波数の姿勢センサの情報を間引くことにより、第１の画像化条件において設定されているフレームレートとプローブ姿勢角検出部１０のサンプリング周波数とを一致させることができる。
ステップＳ５において、部位確率計算部１１は、ステップＳ４においてプローブ姿勢角検出部１０が検出した超音波プローブ２の姿勢角から、ステップＳ３において画像生成部６のＢモード画像生成部２１が生成したＢモード画像（超音波画像）に含まれる被検体の部位が特定の部位である確率（部位確率）を計算する。部位確率計算部１１における部位確率の計算には、種々の計算方法を用いることができるが、例えば、部位確率計算部１１は、被検体の特定の部位に対して目標とする超音波プローブ２の姿勢角（目標プローブ角度）とプローブ姿勢角検出部１０が検出した実際の姿勢角との差の逆数を、部位確率として計算することができる。その場合には、部位確率計算部１１は、被検体の各部位に対する目標プローブ角度を用いて、超音波画像に含まれる部位が特定の部位である部位確率をそれぞれ計算する。
ステップＳ６において、装置制御部１６は、超音波プローブ２の姿勢角を用いて部位確率計算部１１が計算した部位確率が定められた閾値以上か否かを判定する。例えば、部位確率計算部１１が、ステップＳ３において生成された超音波画像に含まれる部位がそれぞれ心臓、肺、右腹部、左腹部、及び、膀胱である確率を計算した場合に、これらの部位確率がそれぞれ閾値以上であるか否かを判定する。部位確率の判定に用いる閾値は、超音波診断の際の超音波プローブ２の姿勢角、すなわち、目標プローブ角度が類似している部位に対する部位確率のみが閾値以上となる値であることが好ましい。
なお、この閾値は、例えば、過去の診断又は予備試験等における超音波プローブ２の姿勢角に対して統計値を算出する等により決定されることができる。
ステップＳ６において、部位確率計算部１１が計算した複数の部位確率のうち少なくとも１つの部位確率が閾値以上であると装置制御部１６が判定した場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、計測方法変更部１２は、装置制御部１６により閾値以上であると判定された部位確率に基づいて、第１の計測方法を、部位確率を計算した部位を判別するための第２の計測方法に変更する。例えば、ステップＳ６において、超音波画像に含まれる部位が心臓である部位確率及び右腹部である部位確率が閾値以上と判定された場合には、計測方法変更部１２は、第１の計測方法を、超音波画像に含まれる部位が心臓及び右腹部のどちらであるかを判別するための第２の計測方法に変更する。この場合には、例えば、第２の計測方法として、心臓に特徴的な血流の有無を判定するためにドプラ計測を用いた計測方法を設定することができる。
ステップＳ６において、部位確率計算部１１が計算した複数の部位確率の全てが閾値未満であると装置制御部１６において判定された場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、装置制御部１６は、ステップＳ６において複数の部位確率が全て閾値未満であると装置制御部１６に判定された回数がＮ回であるか否かを判定する。複数の部位確率が全て閾値未満であると装置制御部１６に判定された回数がＮ回未満である場合には、ステップＳ２に戻り、第１の計測方法を用いた超音波画像の取得が行われる。その後、複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された回数がＮ回となった場合には、ステップＳ１７へと進み、表示部８においてエラーが生じた旨のメッセージが表示された後、超音波診断装置１は動作を終了する。
なお、Ｎは１以上の自然数であって、超音波診断装置１のプログラム等において予め設定できるが、オペレータが超音波診断装置１を用いた超音波画像の生成に失敗した場合など、超音波画像を取得し直すことが好ましい場合があるため、２以上の数であることが好ましい。
ステップＳ７に続くステップＳ８においては、画像取得部３の受信回路４及び送信回路５は、第１の画像化条件の下、第２の計測方法に従って、更に、超音波ビームを被検体の部位に対して送受信及び走査する。
更に、ステップＳ９においては、画像取得部３の画像生成部６は、第２の計測方法に従って取得された超音波の受信信号を用いて超音波画像を生成する。例えば、第２の計測方法としてドプラ計測を行った場合には、画像生成部６のドプラ画像生成部２２は、カラードプラ画像を生成することができる。このカラードプラ画像においては、流速が変化する部分がカラー画素となる。
ステップＳ１０において、画像解析部１３は、画像生成部６が更に生成した超音波画像に対して、その超音波画像に含まれる被検体の部位を判別するための画像解析を行う。例えば、第２の計測方法としてドプラ計測を行い、カラードプラ画像を取得した場合には、画像解析部１３は、カラードプラ画像に含まれるカラー画素の面積を算出することができる。このような解析方法によれば、例えば、多くの血流を有する心臓と血流の少ない腎臓を有する右腹部とを判別し易くすることができる。
ステップＳ１１において、部位判別部１４は、画像解析部１３における超音波画像の解析結果に基づいて、超音波画像に含まれる被検体の部位を判別する。例えば、ステップＳ６において閾値以上と判定された部位確率が、超音波画像に含まれる部位が心臓である部位確率及び右腹部である部位確率であって、画像解析部１３がカラードプラ画像に含まれるカラー画素の面積を算出した場合には、部位判別部１４は、算出されたカラー画素の面積が一定値以上であれば心臓と判別し、算出されたカラー画素の面積が一定値以下であれば右腹部と判別する。
ステップＳ１２において、画像化条件変更部１５は、第１の画像化条件を部位判別部１４により判別された部位に適切な第２の画像化条件に変更する。
続くステップＳ１３において、画像取得部３の受信回路４及び送信回路５は、第２の画像化条件の下、第２の計測方法に従って、部位判別部１４により判別された部位に対して超音波ビームの送受信及び走査を行う。
更に、ステップＳ１４において、画像取得部３の画像生成部６は、第２の画像化条件の下、受信回路４及び送信回路５により取得された受信信号から第２の計測方法に基づいた画像信号を生成する。また、図示しないが、ステップＳ１４において、第２の計測方法に限定されずに、所望の計測方法に基づいた画像信号を生成することもできる。例えば、ステップＳ１〜ステップＳ３おいて用いた計測方法であるＢモード計測に基づいて、ステップＳ１４においてＢモード画像を生成することができる。
ステップＳ１５において、装置制御部１６は、現在超音波診断を行っている被検体の部位が変更されたか否かを判定する。例えば、診断部位が心臓から肺に移行すると、診断部位が変更されたと判定される。具体的には、一般に診断部位が変更される場合にはプローブが体表から離れて空中放射になるため、このような空中放射状態（反射信号が得られない状態）を検出することにより、診断部位の変更を判定することができる。ステップＳ１５において、診断部位が変更されていない、すなわち、同一の診断部位を診断していると判定された場合には、ステップＳ１３に戻り、第２の画像化条件を用いた超音波画像の取得が行われる。一方、ステップＳ１５において、診断部位が変更されたと判定された場合には、ステップＳ１に戻り、第２の計測方法が第１の計測方法に初期化されると共に、第２の画像化条件が第１の画像化条件へと初期化される。
以上のように、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１によれば、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて部位確率を計算するために第１の計測方法に従って超音波画像を取得した後に、計算した部位確率に基づいて超音波画像に含まれる部位を判別するために、計測方法を第２の計測方法に変更して超音波画像を更に取得する。このように、２回に分けて超音波画像の取得を行うことにより、判別の候補となる部位を絞り込むことができるため、部位を精緻に判別して適切な画像化条件を設定することができる。また、超音波診断装置１は、従来技術として広く行われているデータベースを参照したパターン判別のみを使用した部位の判別と比較してデータの処理量が少なく、超音波画像に含まれる部位の判別の際に、画像解析に要する時間を短くすることができる。更に、第１の計測方法として、複数の部位に対して汎用な計測方法を用いて超音波画像を取得する場合においても、第１の計測方法を、ステップＳ６における部位確率の判定結果に基づいて、判別の候補となる部位を判別するための第２の計測方法に変更することができるため、超音波診断装置１は、精度良く部位を判定することができる。
また、ステップＳ３のＢモード画像の生成とステップＳ４の超音波プローブ２の姿勢角の取得は、同期並列処理されるものとして説明したが、ステップＳ５に移行する前にＢモード画像及び超音波プローブ２の姿勢角が取得されていれば、ステップＳ３とステップＳ４とが同期並列処理されなくても良い。すなわち、ステップＳ３におけるＢモード画像の取得の後に、ステップＳ４の超音波プローブ２の姿勢角の取得が行われても良く、あるいは、超音波プローブ２の姿勢角の取得の後に、Ｂモード画像の取得が行われても良い。
また、プローブ姿勢角検出部１０における姿勢角の計算方法は、超音波プローブ２の姿勢角を計算することができれば、上述した方法には限定されない。例えば、図示しないが、プローブ姿勢角検出部１０において、姿勢センサ９が検出した加速度を２回、一定の時間内において時間積分することにより算出した超音波プローブ２の位置情報に基づいて、超音波プローブ２の姿勢角を計算しても良い。
また、超音波プローブ２の動作を検出する姿勢センサ９として加速度センサを用いることを例示したが、姿勢センサ９は、超音波プローブ２の動作又は位置を検出するものであれば、他のセンサが用いられても良い。このような姿勢センサ９としては、例えば、加速度センサの他、ジャイロセンサ、磁気センサ又はＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）センサ等を用いることができる。また、これらのセンサは、超音波プローブ２に装着されていても良く、超音波プローブ２に内蔵されていても良い。
例えば、姿勢センサ９として超音波プローブ２に取り付けられたジャイロセンサを用い、ジャイロセンサから得られる超音波プローブ２の角速度に基づいて、周知の計算方法から超音波プローブ２の姿勢角を検出しても良い。また、例えば、姿勢センサ９として磁気センサを用い、磁気センサにより検出された超音波プローブ２の位置情報に基づいて超音波プローブ２の姿勢角を検出しても良い。更に、例えば、姿勢センサ９としてＧＰＳセンサを用い、ＧＰＳセンサから得られた超音波プローブ２の位置情報に基づいて超音波プローブ２の姿勢角を検出しても良い。
また、姿勢センサ９は、超音波プローブ２の動作又は位置を検出するものであれば、超音波プローブ２に装着又は内蔵されていなくても良く、超音波プローブ２から離れて備えられていても良い。このような姿勢センサ９としては、例えば、図示しないが、周知のカメラ等を用いて、超音波プローブ２の位置情報を検出し、姿勢センサ９は、検出された超音波プローブ２の位置情報に基づいて超音波プローブ２の姿勢角を検出しても良い。
また、第２の計測方法として、ドプラ計測を行い、画像取得部３においてカラードプラ画像を取得した場合に、画像解析部１３は、取得されたカラードプラ画像に含まれるカラー画素の面積を算出することを説明したが、画像解析部１３において行われる画像解析は、もちろん、これに限定されるものではない。例えば、心臓に対するカラードプラ画像において、カラー画素により構成される部分は、円形の領域を構成するため、画像解析部１３は、カラー画素の検出等を行うことができる。その場合には、部位判別部１４は、カラー画素の検出が行われたカラードプラ画像に対してパターン認識等を行うことにより、心臓と右腹部とを判別することができる。
また、第２の計測方法として、ドプラ計測を行う場合を説明したが、その他の計測方法を第２の計測方法として用いても良い。例えば、ステップＳ６において超音波画像に含まれる部位が心臓である確率及び超音波画像に含まれる部位が右腹部である確率が閾値以上であると判定された場合には、第２の計測方法として弾性計測を行うこともできる。その場合には、画像取得部３は、弾性計測に従って弾性画像を取得する。弾性画像は、部位に含まれる組織の弾性率に応じたカラー画素が超音波画像中にマッピングされる一方、血流等の流体の流れについては弾性率を検出できない。そのため、例えば、血流の多いことが特徴的な心臓の弾性画像においては、カラー画素の面積が小さくなる。この場合には、画像解析部１３は、弾性画像におけるカラー画像の面積を算出することにより、血流の多い心臓と血流の少ない右腹部とを区別し易くすることができる。更に、例えば、この場合には、部位判別部１４は、弾性画像において算出されたカラー画素の面積が一定値以上か否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位が心臓であるか右腹部であるかを判別することができる。
また、例えば、ステップＳ６において超音波画像に含まれる部位が心臓である確率及び超音波画像に含まれる部位が右腹部である確率が閾値以上であると判定された場合には、第２の計測方法として音速計測を行うこともできる。その場合には、画像取得部３は、音速計測に従って、音速マップを取得する。音速マップは、超音波画像に含まれる領域を媒質とした際の音速を、超音波画像中にカラー画素としてマッピングした画像である。例えば、心臓を流れる血液中の音速に対して、右腹部に位置する腎臓中の音速は、互いに異なる。そのため、画像解析部１３において、純度の高い血液を媒質とした際の音速に対するカラー画素の面積を算出することにより、心臓と右腹部とを区別し易くすることができる。更に、例えば、この場合には、部位判別部１４は、音速マップにおいて算出されたカラー画素の面積が一定値以上か否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位が心臓であるか右腹部であるかを判別することができる。
また、例えば、ステップＳ６において超音波画像に含まれる部位が心臓である確率及び超音波画像に含まれる部位が右腹部である確率が閾値以上であると判定された場合には、第２の計測方法としてＭモード計測を行うこともできる。その場合には、例えば、画像解析部１３は、テンプレートマッチング、テクスチャ解析及び機械学習等を用いたパターン認識を行うことができる。
画像解析部１３は、画像解析の手段としてパターン認識を行う場合には、各部位に対する類似度等をスコアとして算出することができる。その場合には、部位判別部１４は、算出されたスコアが一定値以上か否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位が心臓であるか右腹部であるかを判別することができる。
以上、主に、ステップＳ６において、装置制御部１６が閾値以上であると判定した部位確率が、超音波画像に含まれる部位が心臓である部位確率及び右腹部である部位確率の場合を一例として説明したが、もちろん、装置制御部１６は、超音波画像に含まれる部位が心臓及び右腹部以外の部位である部位確率を閾値以上と判定する場合もある。肺及び膀胱の超音波診断を行う際の超音波プローブ２の姿勢角は類似しているため、例えば、装置制御部１６が、超音波画像に含まれる部位が肺である部位確率及び膀胱である部位確率を閾値以上と判定した場合には、肺と膀胱とを区別するために、第２の計測方法として弾性計測又は音速計測等の計測方法を用いて超音波診断を行うことができる。
例えば、肺と膀胱とを区別するために、第２の計測方法として弾性計測が行われた場合には、画像解析部１３は、カラー画素の面積を算出することができる。弾性画像において、空気の箇所はカラー画素を用いてマッピングされないため、臓器としての構造に対して空気を多く含む肺の弾性画像は、カラー画素が少ない。一方、膀胱は、臓器としての構造が多いため、弾性画像において、多くのカラー画素を有する。そのため、例えば、部位判別部１４は、画像解析部１３において算出されたカラー画素の面積が一定値以上であるか否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位が肺であるか膀胱であるかを判別することができる。
また、例えば、肺と膀胱とを区別するために、第２の計測方法として音速計測が行われた場合にも、画像解析部１３は、カラー画素の面積を算出することができる。肺は、空気を多く含み、膀胱は、臓器としての構造及び尿を含むため、肺及び膀胱においては、それぞれ音速が異なる。そのため、例えば、部位判別部１４は、画像解析部１３において算出されたカラー画像の面積が一定値以上であるか否かを判定することにより、超音波画像に含まれる部位が肺であるか膀胱であるかを判別することができる。
また、以上においては、画像取得部３の画像生成部６は、Ｂモード画像生成部２１、ドプラ画像生成部２２、弾性マップ生成部２３、音速マップ生成部２４及びＭモード画像生成部２５を全て有するものとして説明したが、画像生成部６は、Ｂモード計測、Ｍモード計測、弾性計測、音速計測及びドプラ計測のうちの２つ以上の計測方法を用いて超音波画像を取得できれば良い。そのため、画像生成部６は、Ｂモード画像生成部２１、ドプラ画像生成部２２、弾性マップ生成部２３、音速マップ生成部２４及びＭモード画像生成部２５のうち２つ以上を備えていれば良い。
また、以上において説明した超音波診断装置１は、小型のため、容易に携帯されて用いられる携帯型の超音波診断装置であっても良く、診察室等に備え付けて用いられる据置型の超音波診断装置であっても良い。
また、超音波プローブ２は、被検体に向けて超音波ビームを送受信できるものであれば特に限定されず、セクタ型、コンベックス型、リニア型及びラジアル型等の形態であっても良い。
実施の形態２
図５に実施の形態２の超音波診断装置２６を示す。この超音波診断装置２６は、図１に示した実施の形態１の超音波診断装置１において、姿勢センサ及びプローブ姿勢角検出部を有さず、部位確率計算部１１の代わりに部位確率計算部２７を有し、更に、画像解析部１３が部位確率計算部２７に接続するものである。その他の構成は、図１に示す超音波診断装置１と同一の構成要素を有する。そのため、図５において、図１と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、それらの構成要素の詳細な説明は省略する。
実施の形態１における部位確率計算部１１は、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて、超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の各部位である確率を計算したが、この実施の形態２における部位確率計算部２７は、画像解析の結果に基づいて、超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の各部位である確率を計算する。
このような構成の下、以下において、図６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２６の動作を説明する。
ステップＳ１〜ステップＳ３においては、ステップＳ３がステップＳ４と同期並列処理されていないことを除いて、図４に示す実施の形態１のステップＳ１〜ステップＳ３と同一であり、計測方法が第１の計測方法に初期化されると共に、画像化条件が第１の画像化条件に初期化され、第１の計測方法及び第１の画像化条件を用いた超音波ビームの送受信及び走査により取得した受信信号から、画像信号（超音波画像）が生成される。第１の計測方法としては、種々の計測方法を用いることができるが、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１の計測方法としてＢモード計測を行うものとして説明する。
ステップＳ３に続くステップＳ１８において、装置制御部１６は、第１の計測方法を用いた超音波画像の取得がステップＳ１における初期化から数えて１回目か否かを判定する。
ステップＳ１８において、第１の画像化条件を用いた超音波画像の取得がステップＳ１における初期化から数えて１回目であった場合には、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、画像解析部１３は、画像取得部３の画像生成部６から出力された単フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。ステップＳ１９において行われる単フレームの超音波画像に対する画像解析は、超音波画像に含まれる被検体の部位の候補を、例えば、ｅＦＡＳＴ検査において定められている複数の診断部位から絞り込むために行われる。そのような、単フレームの超音波画像に対する画像解析として、例えば、画像解析部１３は、単フレームの超音波画像に含まれるエッジ構造を検出し、特定の方向、例えば斜め方向を向いたエッジ構造の画素の面積（エッジ画素面積）を求めることができる。
更に、ステップＳ２０において、部位確率計算部２７は、ステップＳ１９における単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて、超音波画像に含まれる部位が特定の各部位である部位確率を計算する。部位確率計算部２７における部位確率の計算には、種々の計算方法を用いることができるが、例えば、部位確率計算部２７は、被検体の特定の各部位に対して目標とする、特定方向を向いたエッジ構造の画素の面積（目標エッジ画素面積）とステップＳ１９において算出された実際のエッジ画素面積との差の逆数を、部位確率として計算することができる。その場合には、部位確率計算部２７は、被検体の各部位に対する目標画素面積を用いて、超音波画像に含まれる部位が特定の各部位である確率をそれぞれ計算する。
続くステップＳ６において、装置制御部１６は、実施の形態１のステップＳ６と同様に、ステップＳ２０において算出された部位確率が定められた閾値以上か否かを判定する。部位確率の判定に用いる閾値は、例えば、エッジ画素面積、すなわち、目標エッジ画素面積が類似している部位に対する部位確率のみが閾値以上となることが好ましい。例えば、画像解析によりエッジ構造の検出が行われると、心臓及び右腹部の超音波画像は共に、斜め方向のエッジ構造が多く検出されるため、心臓及び右腹部に対する目標エッジ画素面積は類似する。一方、肺は、臓器としての構造が少ないため、画像解析によりエッジ構造の検出が行われたとしても斜め方向のエッジ構造が少なく、心臓及び右腹部とは目標エッジ画素面積が類似しない。このため、肺を心臓及び右腹部から区別することができる。
ステップＳ６において、部位確率計算部２７が計算した複数の部位確率のうち少なくとも１つの部位確率が閾値以上であると判定された場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７〜ステップＳ１５は、図４に示す実施の形態１のステップＳ７〜ステップＳ１５と同一であり、部位確率に基づいて第１の計測方法を第２の計測方法に変更した後、更に取得した超音波画像を画像解析することにより、超音波画像に含まれる被検体の部位が判別される。その後、第１の画像化条件が、判別された部位に対して好適な第２の画像化条件に変更され、第２の画像化条件を用いて超音波画像が更に取得される。そして、診断部位が変更されるまで超音波画像が更に取得され、診断部位が変更された際には、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ６において、部位確率計算部２７が計算した複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された場合には、ステップＳ２に戻る。２回目のステップＳ２及びステップＳ３において超音波画像が取得されると、続くステップＳ１８において、超音波画像の取得が１回目ではないと装置制御部１６により判定されて、ステップＳ２１に進む。
ステップＳ２１において、画像解析部１３は、画像取得部３の画像生成部６から出力された複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。ステップＳ２１において行われる複数フレームの超音波画像に対する画像解析は、ステップＳ１９における単フレームの超音波画像に対する画像解析と同様に、超音波画像に含まれる被検体の部位の候補を、複数の診断部位から絞り込むために行われる。そのような、複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、例えば、第１の計測方法を用いて取得された超音波画像に対して、いわゆるオプティカルフローを用いた画像解析を行うことができる。オプティカルフローは、図示しないが、時系列に取得された複数フレームの超音波画像を用いて、複数フレームの超音波画像に共通に含まれる同一部位における複数の特徴的なパターンに対して、各パターンの動く方向及び距離を、ベクトル等を用いてマッピングする手法である。
続くステップＳ２２において、部位確率計算部２７は、ステップＳ２１における複数フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて部位確率を計算する。部位確率計算部２７は、例えば、被検体の特定の各部位に対して目標とする、オプティカルフローにおいてマッピングされたベクトルの数（目標ベクトル数）とステップＳ２１において算出された実際のベクトルの数（ベクトル数）との差の逆数を、部位確率として計算することができる。その場合には、部位確率計算部２７は、被検体の各部位に対する目標ベクトル数を用いて、超音波画像に含まれる部位が特定の各部位である確率をそれぞれ計算する。
なお、この場合には、動きの多い部位と動きの少ない部位を、部位確率を計算することにより区別することができるが、明確に区別されない部位もある。例えば、心臓は、拍動を有するため、心臓の超音波画像には、オプティカルフローにより多くのベクトルがマッピングされる。また、腹部は、臓器としての構造が多く含まれ、かつ、超音波診断の際に超音波プローブ２がオペレータにより動かされるため、腹部の超音波画像には、超音波プローブ２の動きに起因して多くのベクトルがマッピングされる。一方、例えば、肺は、臓器としての構造が少なく、かつ、超音波診断の際にオペレータにより超音波プローブ２を動かされることが少ないため、肺の超音波画像には、オプティカルフローによりマッピングされるベクトルが少ない。そのため、例えば、第１の画像化条件を用いて得られた超音波画像に対するオプティカルフローに基づいた部位確率の計算により、動きの多い部位である心臓及び腹部と動きの少ない部位である肺とを区別することができる。
ステップＳ２３において、装置制御部１６は、ステップＳ６と同様に、ステップＳ２２において得られた部位確率が閾値以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２３において、複数フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて計算された複数の部位確率の全てが閾値未満であると判定された場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６においては、図４に示す実施の形態１のステップＳ１６と同様に、ステップＳ２３において複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された数がＮ回であるか否かが判定される。その際、ステップＳ２３において複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された数がＮ回未満であった場合には、ステップＳ２に戻る。その後、ステップＳ２３において複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された数がＮ回となった場合には、ステップＳ１７において、表示部８がエラー表示をして超音波診断装置２６の動作が終了する。
一方、ステップＳ２３において、複数フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて計算された複数の部位確率のうち少なくとも１つが閾値以上であると判定された場合には、ステップＳ７に進む。
以上のように、図５に示す実施の形態２の超音波診断装置２６によれば、超音波画像の解析結果に基づいて部位確率を計算し、この部位確率に基づいて第１の計測方法を第２の計測方法に変更し、第２の計測方法を用いて超音波画像を更に取得する。そのため、図５に示す実施の形態２の超音波診断装置２６は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１と同様に、２回に分けて超音波画像の取得を行うことにより、判別の候補となる部位を絞り込むことができるため、部位を精緻に判別して適切な画像化条件を設定することができる。また、部位確率計算部２７は、単フレームの超音波画像を用いた画像解析の結果又は複数フレームの超音波画像を用いた画像解析の結果に基づいて部位確率を計算することができる、すなわち、部位の構造又は部位の動きの特徴を用いて部位確率を計算することができる。そのため、部位に適した画像解析を用いて精度の良い部位確率を計算することができる。
また、単フレームの超音波画像を用いた画像解析の方法として、超音波画像に含まれるエッジ構造の検出が用いられる場合を説明したが、高輝度画素の検出及びテンプレートマッチング等のパターン認識等の画像解析の方法を用いることもできる。
例えば、単フレームの超音波画像を用いた画像解析として高輝度画素の検出が行われる場合には、ステップＳ１９において、画像解析部１３は、超音波画像に含まれる一定以上の輝度を有する画素の面積（高輝度画素面積）を算出することができる。続くステップＳ２０において、部位確率計算部２７は、例えば、各診断部位に対する目標の高輝度画素面積（目標高輝度画素面積）とステップＳ１９において算出された実際の高輝度画素面積との差の逆数を、部位確率として計算することができる。
また、例えば、単フレームの超音波画像を用いた画像解析としてテンプレートマッチング等のパターン認識が行われる場合には、ステップＳ１９において、画像解析部１３は、各診断部位のテンプレートと実際の超音波画像に含まれる部位との類似度をスコアとして算出することができる。続くステップＳ２０において、部位確率計算部２７は、例えば、各診断部位に対する目標の類似度のスコア（目標スコア）とステップＳ１９において算出された実際のスコアとの差の逆数を、部位確率として計算することができる。
また、複数フレームの超音波画像を用いた画像解析の方法として、オプティカルフローが用いられる場合を説明したが、他の解析方法を用いることもできる。例えば、このような画像解析の方法として、画像解析部１３は、複数フレームの超音波画像に含まれる部位の特定の高輝度点をそれぞれ時系列に追跡し、その高輝度点の往復運動に対する周期を算出することができる。その場合には、部位確率計算部２７は、例えば、各診断部位に対する目標の高輝度点の周期と算出された実際の高輝度点の周期との差の逆数を、部位確率として計算することができる。
実施の形態３
図７に実施の形態３の超音波診断装置２８を示す。この超音波診断装置２８は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１の部位確率計算部１１を部位確率計算部２９に置換して、部位確率計算部２９を画像解析部１３に接続したことを除いて、図１に示す超音波診断装置１と同一の構成要素を有する。そのため、図７において、図１と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、それら構成要素については、詳細な説明を省略する。
ところで、図１に示した実施の形態１の部位確率計算部１１は、超音波プローブ２の姿勢角のみに基づいて部位確率を計算し、また、図５に示した実施の形態２の部位確率計算部２７は、画像解析の結果のみに基づいて部位確率を計算した。これらに対して、実施の形態３の部位確率計算部２９は、超音波プローブ２の姿勢角及び画像解析の結果を統合して部位確率を計算する。
このような構成の下、以下において、図８に示す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２８の動作を説明する。
ステップＳ１〜ステップＳ４においては、図４に示す実施の形態１のステップＳ１〜ステップＳ４と同一であり、計測方法が第１の計測方法に初期化されると共に、画像化条件が第１の画像化条件に初期化され、第１の計測方法及び第１の画像化条件を用いた超音波ビームの送受信及び走査により取得した受信信号から、画像信号（超音波画像）が生成され、Ｂモード画像の生成と同期して、超音波プローブ２の姿勢角の検出が行われる。
また、ステップＳ３及びステップＳ４に続くステップＳ１８は、図５に示す実施の形態２のステップＳ１８と同一であり、装置制御部１６が、第１の計測方法を用いた超音波画像の取得がステップＳ１における初期化から１回目であるか否かを判定する。
ステップＳ１８において、第１の計測方法を用いた超音波画像の取得が１回目であると判定された場合には、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、画像解析部１３は、第１の計測方法を用いて取得された単フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。ステップＳ２４における、単フレームの超音波画像に対する画像解析の方法は、実施の形態２のステップＳ１９において説明した、単フレームの超音波画像に対する画像解析の方法と同一である。
続くステップＳ２５において、部位確率計算部２９は、ステップＳ２４において検出された超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率及び単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率を、それぞれ計算する。超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率の計算方法は、実施の形態１のステップＳ５において説明した計算方法と同一であり、単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率の計算方法は、実施の形態２のステップＳ２０において説明した計算方法と同一である。ステップＳ２５において、部位確率計算部２９は、更に、超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率と単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率とを統合して、超音波画像に含まれる部位が特定の各部位である各部位確率を計算する。このような、２種類の計算方法により計算された部位確率を統合する方法は、種々の方法を用いることができるが、例えば、診断部位の候補となる部位のそれぞれに対して、超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率と単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率との平均値を、各部位確率として計算することができる。
ステップＳ２５に続くステップＳ６においては、図４に示す実施の形態１のステップＳ６と同様に、ステップＳ２５において計算された部位確率が定められた閾値以上であるか否かが判定される。
ステップＳ６において、計算された複数の部位確率うち少なくとも１つが閾値以上であった場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７〜ステップＳ１５は、図４に示す実施の形態１のステップＳ７〜ステップＳ１５と同一であり、詳細な説明は省略する。
ステップＳ６において、計算された複数の部位確率が全て閾値未満であった場合には、ステップＳ２に戻る。２回目のステップＳ２及びステップＳ３において、第１の計測方法を用いた超音波画像の取得が行われると、続くステップＳ１８において、第１の計測方法を用いた超音波画像の取得が１回目ではないと判定されて、ステップＳ２６へと進む。
ステップＳ２６において、画像解析部１３は、第１の計測方法を用いて取得された複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行う。ステップＳ２６における、複数フレームの超音波画像に対する画像解析の方法は、実施の形態２のステップＳ２１において説明した、複数フレームの超音波画像に対する画像解析の方法と同一である。
ステップＳ２７において、部位確率計算部２９は、ステップＳ２６において検出された超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率及び複数フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率を、それぞれ計算する。超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率の計算方法は、実施の形態１のステップＳ５において説明した計算方法と同一であり、複数フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率の計算方法は、実施の形態２のステップＳ２２において説明した計算方法と同一である。ステップＳ２６において、部位確率計算部２９は、更に、超音波プローブ２の姿勢角に基づいた部位確率と複数フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいた部位確率とを統合して、超音波画像に含まれる部位が特定の各部位である各部位確率を計算する。このような、２種類の計算方法により計算された部位確率を統合する方法は、ステップＳ２５において説明した方法と同様に、種々の方法を用いることができる。
ステップＳ２７に続くステップＳ２３においては、図６に示した実施の形態２のステップＳ２３と同様に、ステップＳ２７において計算された部位確率が閾値以上か否かが判定される。
ステップＳ２３において、計算された複数の部位確率が全て閾値未満である場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６においては、図４に示す実施の形態１のステップＳ１６と同様に、ステップＳ２３において、装置制御部１６は、複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された回数がＮ回であるか否かを判定する。ステップＳ１６において、複数の部位確率が全て閾値未満であると判定された回数がＮ回未満であると判定された場合には、ステップＳ２に戻る。その後、ステップＳ１６において、数の部位確率が全て閾値未満であると判定された回数がＮ回となった場合には、ステップＳ１７において、表示部８にエラー表示をさせて、超音波診断装置２８の動作が終了する。
ステップＳ２３において、計算された複数の部位確率のうち少なくとも１つが閾値以上である場合には、ステップＳ７に進む。
以上のように、図７に示す実施の形態３の超音波診断装置２８によれば、超音波プローブ２の姿勢角及び超音波画像の解析結果のそれぞれに基づいて部位確率を計算し、この部位確率に基づいて第１の計測方法を第２の計測方法に変更し、第２の計測方法を用いて超音波画像を更に取得する。そのため、図７に示す実施の形態３の超音波診断装置２８は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１と同様に、２回に分けて超音波画像の取得を行うことにより、判別の候補となる部位を絞り込むことができるため、部位を精緻に判別して適切な画像化条件を設定することができる。また、部位確率計算部２９は、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて計算された部位確率及び画像解析の結果を用いて計算された部位確率の両方を考慮して部位確率を計算することができるため、超音波プローブ２の姿勢角及び画像解析の結果のどちらか一方のみを用いて部位確率を計算するよりも精度の良い部位確率を計算することができる。
また、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて計算された部位確率と画像解析の結果に基づいて計算された部位確率とを統合する方法として、両者の平均値を用いることを説明したが、その他の方法を用いることもできる。
例えば、部位確率計算部２９は、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて計算された部位確率及び画像解析の結果に基づいて計算された部位確率の少なくとも一方に重み付けを行った上で、両者の平均値を計算することができる。このように、部位確率に重み付けを行うことにより、各部位に対する好適な部位確率の計算方法に対して優先順位を付与することができるため、各部位に対する部位確率の精度を向上させることができる。
また、例えば、部位確率計算部２９は、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて計算された部位確率及び画像解析の結果に基づいて計算された部位確率のうち、大きい部位確率を採用することもできる。この場合には、超音波プローブ２の姿勢角に基づいて計算された部位確率及び画像解析の結果に基づいて計算された部位確率のうち、各部位に対して、より好適な計算方法を用いて計算された部位確率を用いることができる。
以上、本発明に係る超音波診断装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変形を行っても良いのはもちろんである。また、以上において示した複数の実施の形態及び例は、適宜組み合わせて用いることができる。
１，２６，２８ 超音波診断装置、２ 超音波プローブ、２Ａ 振動子アレイ、３ 画像取得部、４ 受信回路、５ 送信回路、６ 画像生成部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 姿勢センサ、１０ プローブ姿勢角検出部、１１，２７，２９ 部位確率計算部、１２ 計測方法変更部、１３ 画像解析部、１４ 部位判別部、１５ 画像化条件変更部、１６ 装置制御部、１７ 操作部、１８ 格納部、１９ 増幅部、２０ Ａ／Ｄ変換部、２１ Ｂモード画像生成部、２２ ドプラ画像生成部、２３ 弾性マップ生成部、２４ 音速マップ生成部、２５ Ｍモード画像生成部。

Claims (10)

  1. 超音波プローブと、
    複数の計測方法のうちの１つの計測方法に従って、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って超音波画像を取得する画像取得部と、
    第１の計測方法に従って前記画像取得部で取得された超音波画像に対して、前記超音波プローブの姿勢角及び前記超音波画像の解析結果の少なくとも一方から、前記超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の部位である確率を計算する部位確率計算部と、
    前記部位確率計算部において計算された前記確率が定められた閾値以上である場合に、前記第１の計測方法を、前記確率を計算した部位を判別するための第２の計測方法に変更する計測方法変更部と、を有し、
    前記画像取得部は、前記第２の計測方法を用いて超音波画像を更に取得することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記画像取得部は、Ｂモード計測、Ｍモード計測、弾性計測、音速計測及びドプラ計測のうちの２つ以上の計測方法を用いて超音波画像を取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記超音波プローブの動作又は位置を検出する姿勢センサと、
    前記姿勢センサの信号に基づいて前記姿勢角を検出するプローブ姿勢角検出部と、を更に有し、
    前記部位確率計算部は、前記姿勢角に基づいて前記確率を計算する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記画像取得部において更に取得された超音波画像を解析する画像解析部を更に有する請求項３に記載の超音波診断装置。
  5. 前記画像取得部において取得された超音波画像を解析する画像解析部を更に有し、
    前記部位確率計算部は、前記画像解析部における前記解析結果に基づいて前記確率を計算する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
  6. 前記画像取得部において取得された超音波画像を解析する画像解析部と、
    前記超音波プローブの動作又は位置を検出する姿勢センサと、
    前記姿勢センサの信号に基づいて前記姿勢角を検出するプローブ姿勢角検出部と、を更に有し、
    前記部位確率計算部は、前記姿勢角及び前記画像解析部における超音波画像の解析結果に基づいて前記確率を計算する請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
  7. 前記部位確率計算部は、前記画像解析部における単フレームの超音波画像に対する画像解析の結果に基づいて前記確率を計算する請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
  8. 前記部位確率計算部は、前記画像解析部における複数フレームの超音波画像に共通して含まれる特定のパターンの動きに対する解析結果に基づいて前記確率を計算する請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
  9. 前記画像取得部において更に取得された超音波画像に対する前記画像解析部の解析結果に基づいて前記確率が計算された被検体の部位を判別する部位判別部を更に有する請求項４〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  10. 複数の計測方法のうちの１つの計測方法に従って、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って超音波画像を取得し、
    第１の計測方法に従って取得された超音波画像に対して、前記超音波プローブの姿勢角及び前記超音波画像の解析結果の少なくとも一方から、前記超音波画像に含まれる被検体の部位が特定の部位である確率を計算し、
    計算された前記確率が定められた閾値以上である場合に、前記第１の計測方法を、前記確率を計算した部位を判別するための第２の計測方法に変更し、
    前記第２の計測方法を用いて超音波画像を更に取得することを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
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