JP6707175B2 - 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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Description

本発明は、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、医療分野において、被検体内に挿入する挿入部の先端に配置された超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて被検体断面の走査像である超音波画像を生成する超音波観測装置が用いられている。この超音波観測装置では、表示装置が被検体画像をライブ表示している最中にユーザが所望のタイミングの画像を指定して表示させるフリーズ機能を有するものが知られている。さらに、常に一定期間の被検体画像を一時記憶しておき、ユーザがフリーズスイッチを押した時点で一時記憶されている画像から相対的に動きによるブレが少ない画像をフリーズ画像として選択するプリフリーズ機能を有するものも知られている（例えば、特許文献１を参照）。
プリフリーズ機能により動きが少ない画像を選択する技術として、超音波画像内の動きの情報に基づいてフリーズ画像を選択する超音波観測装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。この技術では、超音波画像の撮像時において、超音波画像が示す走査面に平行な方向への超音波振動子の移動量を超音波画像から算出し、この移動量が最も小さい画像をフリーズ画像として選択する。
特開２００４−２４５５９号公報 特開２０１５−１３１１００号公報
しかしながら、特許文献２の技術では、超音波振動子が走査面に平行な方向と異なる方向に移動したときに撮像された画像や、超音波振動子が回転したときに撮像された画像をフリーズ画像として選択してしまう場合があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリフリーズ機能により画像を選択する際に、動きが少ない画像を的確に選択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、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像に写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る前記被写体に対して動いた量である動き量を算出する動き量算出部と、前記動き量算出部が算出した前記動き量の信頼性を判定する信頼性判定部と、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、前記動き量と前記信頼性とに基づいて、前記複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択するフリーズ画像選択部と、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、前記超音波振動子は、被検体内に挿入される挿入部の先端に配置されており、前記フリーズ画像選択部は、前記動き量に基づいて前記超音波振動子の走査面に平行な方向への移動に関する情報を算出し、前記信頼性に基づいて前記超音波振動子の前記走査面に平行な方向と異なる方向への移動又は回転に関する情報を算出し、前記フリーズ画像を選択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、前記フリーズ画像選択部は、前記超音波画像内における前記信頼性が高い領域が多い画像を前記フリーズ画像として選択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、前記フリーズ画像選択部は、前記超音波画像内における前記信頼性の分布に基づいて、前記フリーズ画像を選択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、前記フリーズ画像選択部は、前記超音波振動子に対する観測対象の深度が大きい領域において前記信頼性が高い前記超音波画像を前記フリーズ画像として選択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、前記動き量算出部は、前記超音波画像に設定した測定領域を中心とした所定の領域内に含まれる複数の領域と前記測定領域との類似度を算出し、該類似度が高い領域を検出することにより前記動き量を算出し、前記信頼性判定部は、前記動き量算出部が算出した前記類似度の分布に基づいて、前記信頼性を判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の作動方法は、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、動き量算出部が、前記複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像に写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る前記被写体に対して動いた量である動き量を算出する動き量算出ステップと、信頼性判定部が、前記動き量算出部が算出した前記動き量の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、フリーズ画像選択部が、前記動き量と前記信頼性とに基づいて、前記複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択するフリーズ画像選択ステップと、を含むことを特徴とする。
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、超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、動き量算出部が、前記複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像に写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る前記被写体に対して動いた量である動き量を算出する動き量算出ステップと、信頼性判定部が、前記動き量算出部が算出した前記動き量の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、フリーズ画像選択部が、前記動き量と前記信頼性とに基づいて、前記複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択するフリーズ画像選択ステップと、を超音波観測装置に実行させることを特徴とする。
本発明によれば、プリフリーズ機能により画像を選択する際に、動きが少ない画像を的確に選択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る超音波診断システムの構成を示すブロック図である。 図２は、動き量を算出するために画像に設定される測定領域（ブロック）を示す図である。 図３は、動き量を算出する様子を表す図である。 図４は、超音波画像に領域を設定する様子を示す図である。 図５は、本発明の参考例に係る超音波観測装置を備える超音波診断システムの構成を示すブロック図である。
以下に、図面を参照して本発明に係る超音波観測装置、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の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、プリフリーズ機能を有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一般に適用することができる。
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（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る超音波診断システムの構成を示すブロック図である。図１に示す超音波診断システム１は、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内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。
超音波内視鏡２は、その先端部に、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、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、被検体内に挿入される挿入部の先端に配置されている。超音波振動子２１は、ここでは、超音波振動子２１の走査面が内視鏡の挿入部先端の軸方向と平行になるコンベックス型、又は、リニア型とする。超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系及び撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、又は呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。
超音波観測装置３は、送受信部３０１、加算整相部３０２、信号処理部３０３、スキャンコンバーター３０４、画像処理部３０５、フレームメモリ３０６、ブロック設定部３０７、動き量算出部３０８、信頼性判定部３０９、フリーズ画像選択部３１０、入力部３１１、制御部３１２及び記憶部３１３を有する。
送受信部３０１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形及び送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信する。
送受信部３０１が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子２１におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。
送受信部３０１は、制御部３１２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３１２へ送信する機能も有する。
加算整相部３０２は、送受信部３０１からエコー信号を受信してデジタルの高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成、出力する。加算整相部３０２は、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）補正を行い、増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、信号処理部３０３へ出力する。なお、超音波内視鏡２が複数の素子をアレイ状に設けた超音波振動子２１を電子的に走査させる構成を有する場合、加算整相部３０２は、複数の素子に対応したビーム合成用の多チャンネル回路を有する。
信号処理部３０３は、送受信部３０１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。信号処理部３０３は、ＲＦデータ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Ｂモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖｃで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部３０３は、生成したＢモード用受信データを、画像処理部３０５へ出力する。信号処理部３０３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や各種演算回路等を用いて実現される。
スキャンコンバーター３０４は、信号処理部３０３から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成する。具体的には、スキャンコンバーター３０４は、Ｂモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。
画像処理部３０５は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像である超音波画像を含むＢモード画像データ（以下、単に画像データともいう）を生成する。画像処理部３０５は、スキャンコンバーター３０４からフレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
画像処理部３０５は、信号処理部３０３からのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。
フレームメモリ３０６は、例えばリングバッファを用いて実現され、画像処理部３０５により生成された一定量（所定フレーム数Ｎ）の超音波画像を時系列に沿って記憶する。容量が不足すると（所定のフレーム数のＢモード画像データを記憶すると）、最も古いＢモード画像データを最新のＢモード画像データで上書きすることで、最新の超音波画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。フレームメモリ３０６は、図１に示すように、最新の超音波画像であるｎ番目のフレーム（ｎは２以上の自然数）の超音波画像ＩＭｎから所定のフレーム数遡った複数の超音波画像（ＩＭｎ−１，ＩＭｎ−２，ＩＭｎ−３，・・・）を記憶する。さらに、フレームメモリ３０６は、後述する動き量算出部３０８が算出した動き量と、後述する信頼性判定部３０９が算出した信頼性とを超音波画像に関連づけて記憶する。
図２は、動き量を算出するために画像に設定される測定領域（ブロック）を示す図である。図２に示すように、ブロック設定部３０７は、最新の超音波画像である超音波画像ＩＭｎ上にＢ１１〜Ｂｐｑまでの縦ｐ×横ｑ（ｐ，ｑは２以上の自然数）のブロックを格子状に設定する。ブロック設定部３０７は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。
動き量算出部３０８は、フレームメモリ３０６が記憶する複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像ＩＭｎに写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る被写体に対して動いた量である動き量を算出する。具体的には、動き量算出部３０８は、例えば、相関値の一種である画素値の差分絶対値和（ＳＡＤ：Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）値を用いた公知のブロックマッチング法によって、動き量を算出する。動き量算出部３０８は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。
図３は、動き量を算出する様子を表す図である。図３は、図２のブロックＢｍｎの動き量を算出する様子を表す図である。図３に示すように、動き量算出部３０８は、超音波画像ＩＭｎに設定されたブロックＢｍｎと同位置であって、１つ前の超音波画像ＩＭｎ−１に設定されたブロックＢｍｎの外周に設定されたサーチ領域ＳＡに含まれるブロックＢｍｎ’を図３に示す矢印に沿って順次設定し、設定したブロックＢｍｎ’とブロックＢｍｎとの類似度を示す相関値ＳＡＤを順次算出する。動き量算出部３０８は、サーチ領域ＳＡに含まれる全てのブロックの相関値ＳＡＤを算出すると、ブロックＢｍｎの中心から最も相関値ＳＡＤが小さいブロック中心までのベクトルを動き量として算出する。そして、動き量算出部３０８は、各ブロックの動き量の算出を繰り返し、超音波画像ＩＭｎ内の全てのブロックの動き量を算出する。なお、ここではブロックマッチング法における相関値としてＳＡＤを利用したが、その他の相関値（例えばＳＳＤ：Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を用いてもよい。最後に、動き量算出部３０８は、複数のブロックの動き量の統計値（平均値、最頻値等）から、画像全体の動きを示すフレーム動き量を算出する。また、ここで後述の動き量の信頼性が高いブロックの動き量のみを用いてフレーム動き量を算出してもよい。
信頼性判定部３０９は、動き量算出部３０８が算出した動き量の信頼性を判定する。ブロックマッチングの結果の正しさを示す信頼性の判定方法は種々知られているが、ここでは、画像内画素値の連続性を基に相関値ＳＡＤの分布が最小位置近傍で放物面に近似する性質を利用する方法を説明する。まず、信頼性判定部３０９は、動き量算出部３０８が算出したサーチ領域ＳＡ内の相関値最小位置近傍の各ブロックの相関値ＳＡＤを最小二乗法により近似した曲面として下記の式（１）で表される楕円放物面関数を算出する。
ＳＡＤ（ｘ，ｙ）＝（ｘ−ｘｃ）２／ａ２＋（ｙ−ｙｃ）２／ｂ２＋ｃ・・・（１）
そして、信頼性判定部３０９は、相関値ＳＡＤの分布が楕円放物面に類似している場合には動き量の信頼性が高いと判定する。換言すると、信頼性判定部３０９は、実際の相関値ＳＡＤと算出した楕円放物面関数との残差が、所定の閾値より小さい場合には信頼性が高いと判定し、閾値より大きい場合には信頼性が低いと判定する。これは、ＩＭｎ上のブロックＢｍｎと類似した領域がＩＭｎ−１上のサーチ領域ＳＡ内に存在しない場合、相関値ＳＡＤが放物面状に分布しないことによる。また、他にも、楕円放物面関数の係数ａ，ｂが所定の閾値より大きい場合には、領域が低コントラストでブロックマッチングに不適であるため、信頼性が低いと判定してもよい。また、座標（ｘｃ，ｙｃ）がサーチ領域ＳＡ外の場合は移動先がサーチ領域ＳＡ外と推定され同じく不適であるため、信頼性が低いと判定してもよい。
なお、動き量の信頼性は、上述した方法に限られず、画像間で類似した領域が存在しない場合に信頼性が低いと判定される他の公知の方法を用いてもよい。信頼性判定部３０９は、この信頼性の判定を超音波画像ＩＭｎ内の全てのブロックに対して行い、超音波画像ＩＭｎ内に含まれる全てのブロックの動き量の信頼性を判定する。信頼性判定部３０９は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。
超音波内視鏡２を用いた観察時に、超音波内視鏡２の超音波振動子２１の動きには、超音波振動子２１の走査面に平行な方向に沿った移動（以下、平行移動ともいう）による成分と、走査面に直交する方向への移動（以下、直交移動ともいう）による成分と、走査面に交わる回転軸を中心とする回転による成分と、が含まれる。そして、動き量算出部３０８がブロックマッチング法によって算出することができるフレーム動き量は、超音波振動子２１の平行移動による成分の量である。
これに対して、信頼性判定部３０９が算出する信頼性は、超音波振動子２１が平行移動以外（直交移動及び回転）による成分を含むか否かを判定する指標である。なぜなら、超音波振動子２１の動きに平行移動以外の成分が含まれると、時間的に前後するフレームが被検体の異なる断面を走査していることになり、信頼性が低いと判定されるブロックが多くなるからである。
フリーズ画像選択部３１０は、入力部３１１がフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、フレーム動き量と信頼性とに基づいて、フレームメモリ３０６が記憶する複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択する。具体的には、フリーズ画像選択部３１０は、超音波画像のフレーム動き量と、動き量の信頼性が高いブロックの割合とを変数とする評価関数を用いて各超音波画像を評価し、最も評価の高い超音波画像をフリーズ画像として選択する。換言すると、フリーズ画像選択部３１０は、動き量により評価される超音波振動子２１の平行移動及び信頼性により評価される超音波振動子２１の平行移動以外の動きに関する情報に基づいて、フリーズ画像を選択する。フリーズ画像選択部３１０は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。
入力部３１１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実現され、各種情報の入力を受け付ける。入力部３１１は、プリフリーズ機能によりフリーズ画像を表示装置４に表示させる指示入力であるフリーズ指示信号の入力を受け付ける。
制御部３１２は、超音波診断システム１全体を制御する。制御部３１２は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。制御部３１２は、記憶部３１３が記憶、格納する情報を記憶部３１３から読み出し、超音波観測装置３の作動方法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。なお、制御部３１２を信号処理部３０３、ブロック設定部３０７、動き量算出部３０８、信頼性判定部３０９、フリーズ画像選択部３１０と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。
記憶部３１３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。
以上の構成を有する記憶部３１３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。
以上説明した実施の形態１によれば、フリーズ画像選択部３１０がフレーム動き量と信頼性とに基づいてフリーズ画像を選択する。その結果、フリーズ画像選択部３１０は、動き量が小さい画像である超音波振動子２１の平行移動が小さい画像であり、かつ信頼性が高い動き量が多く含まれる画像である超音波振動子２１の平行移動以外の動きが小さい画像をフリーズ画像として選択することができる。従って、超音波観測装置３は、プリフリーズ機能により画像を選択する際に、動きが少ない画像を選択する精度が向上した超音波観測装置である。
なお、超音波画像の替わりに、時系列に並んだ超音波画像を合成したフレーム相関画像を生成して、フレームメモリ３０６に時系列に沿って記憶させてもよい。フレーム相関画像は、時系列に並んだ超音波画像に対して、時系列に関連づけられた重みを付けた加算平均処理を行うことにより生成される。この場合、動き量算出部３０８及び信頼性判定部３０９は、フレーム相関画像の動き量及び信頼性をそれぞれ算出し、フリーズ画像選択部３１０は、フレーム相関画像の中からフリーズ画像を選択する。
また、実施の形態１では、コンベックス型・リニア型の超音波振動子２１を例に説明したが、超音波振動子２１は、超音波の走査面が超音波内視鏡２の挿入部先端と垂直になるラジアル型であってもよい。超音波振動子２１がラジアル型の場合には、動き量算出部３０８が算出する動き量は、挿入部に直交する各方向への移動量であり、信頼性判定部３０９が算出する信頼性は、挿入部に沿った方向の移動と、走査面に交わる回転軸を中心とする回転と、が含まれるか否かを示す指標である。そして、フリーズ画像選択部３１０が動き量と信頼性とを変数とする評価関数を用いてフリーズ画像を選択することにより、コンベックス型・リニア型と同様に動きが少ない画像をフリーズ画像として的確に選択することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係る超音波観測装置は、超音波観測装置における処理が実施の形態１と異なり、構成は実施の形態１と同様であるので適宜説明を省略する。
図４は、超音波画像に領域を設定する様子を示す図である。図４に示すように、フリーズ画像選択部３１０は、超音波画像ＩＭｎを超音波振動子２１に近い領域Ａ１と領域Ａ１より超音波振動子２１から離れた領域Ａ２とに分ける。そして、フリーズ画像選択部３１０は、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれにおいて、動き量の信頼性が高いブロックの割合を算出する。さらに、フリーズ画像選択部３１０は、超音波画像のフレーム動き量と、領域Ａ１、及び領域Ａ２の動き量の信頼性が高いブロックの割合とを変数とする評価関数を用いて各超音波画像を評価し、最も評価の高い超音波画像をフリーズ画像として選択する。
コンベックス型・リニア型の超音波振動子２１が挿入部の先端部を軸とした回転をすると、超音波画像ＩＭｎにおいて超音波振動子２１より遠い領域Ａ２ほど、回転の影響を受けやすく、すなわち、被検体の異なる領域を走査することになるため、動き量の信頼性が低下しやすい。すなわち、領域Ａ１より領域Ａ２の方が、信頼性が低下しやすい。従って、実施の形態２によれば、フリーズ画像選択部３１０がフリーズ画像を選択する際に用いる評価関数に、領域毎に異なる動き量の信頼性が高いブロックの割合を代入するため、挿入部の先端部を軸とした回転による動きが少ない画像をフリーズ画像として的確に選択することができる。
このように、フリーズ画像選択部３１０は、超音波画像内における信頼性の分布に基づいて、フリーズ画像を選択してもよい。
また、フリーズ画像選択部３１０は、領域Ａ２の信頼性のみを用いてフリーズ画像を選択してもよい。すわなち、フリーズ画像選択部３１０は、超音波振動子２１に対する観察対象の深度が大きい領域（超音波振動子２１から離れた領域）において信頼性が高い超音波画像をフリーズ画像として選択してもよい。
また、超音波振動子２１がコンベックス型の場合には、超音波振動子２１に近い領域Ａ１と、領域Ａ１より超音波振動子２１から離れた領域Ａ２とを、超音波画像における上側の領域と下側の領域とした。これに対し、超音波振動子２１がラジアル型の場合には、超音波振動子２１に近い領域Ａ１と、領域Ａ１より超音波振動子２１から離れた領域Ａ２とを、超音波振動子２１に近い同心円状に拡がる領域と、その領域の外周の同心円状に拡がる領域とすればよい。
（実施の形態３）
実施の形態３に係る超音波観測装置は、超音波観測装置における処理が実施の形態１と異なり、構成は実施の形態１と同様であるので適宜説明を省略する。
フリーズ画像選択部３１０は、実施の形態２と同様に、超音波画像ＩＭｎを超音波振動子２１に近い領域Ａ１と領域Ａ１より超音波振動子２１から離れた領域Ａ２とに分ける。そして、フリーズ画像選択部３１０は、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれにおいて、動き量の信頼性が高いブロックの割合を算出する。さらに、フリーズ画像選択部３１０は、超音波画像のフレーム動き量と、画像全体、領域Ａ１、及び領域Ａ２の動き量の信頼性が高いブロックの割合とを変数とする評価関数を用いて各超音波画像を評価し、最も評価の高い超音波画像をフリーズ画像として選択する。これにより、動きが少ない画像をフリーズ画像としてさらに的確に選択することができる。
（参考例）
図５は、本発明の参考例に係る超音波観測装置を備える超音波診断システムの構成を示すブロック図である。図５に示す超音波診断システム１Ａは、フレーム相関画像生成部３２１Ａ及びエッジ強度算出部３２２Ａを有する超音波観測装置３Ａを備える。
フレーム相関画像生成部３２１Ａは、時系列に並んだ超音波画像を合成したフレーム相関画像を生成して、フレームメモリ３０６に時系列に沿って記憶させる。フレーム相関画像は、時系列に並んだ超音波画像に対して、時系列に関連づけられた重みを付けた加算平均処理を行うことにより生成される。フレーム相関画像生成部３２１Ａは、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。
エッジ強度算出部３２２Ａは、各フレーム相関画像のエッジ強度を算出する。エッジ強度算出部３２２Ａは、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。
フリーズ画像選択部３１０は、エッジ強度算出部３２２Ａが算出したエッジ強度に基づいて、フレーム相関画像の中からフリーズ画像を選択する。
フレーム相関画像を生成する際に、時系列に並べられた画像が超音波振動子２１の移動によりずれている場合、エッジがぼやけるためエッジ強度が低下する。従って、参考例によれば、フリーズ画像選択部３１０がエッジ強度に基づいてフリーズ画像を選択するため、動きが少ない画像を的確に選択することができる。
なお、フリーズ画像選択部３１０は、エッジ強度の替わりに、フレーム相関画像にフーリエ変換を行うことにより算出される空間周波数のうち、特定周波数成分の量に基づいてフリーズ画像を選択してもよい。
また、実施の形態２及び実施の形態３と同様に、超音波画像を複数の領域に分割し、領域毎にエッジ強度や空間周波数を算出してもよい。
なお、上述した実施の形態において、超音波内視鏡として一例を記載したが、本発明の超音波観測装置は、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に適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、***（特に乳腺）、甲状腺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、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の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
３０１ 送受信部
３０２ 加算整相部
３０３ 信号処理部
３０４ スキャンコンバーター
３０５ 画像処理部
３０６ フレームメモリ
３０７ ブロック設定部
３０８ 動き量算出部
３０９ 信頼性判定部
３１０ フリーズ画像選択部
３１１ 入力部
３１２ 制御部
３１３ 記憶部
３２１Ａ フレーム相関画像生成部
３２２Ａ エッジ強度算出部

Claims (8)

  1. 超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
    前記複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像に写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る前記被写体に対して動いた量である動き量を算出する動き量算出部と、
    前記動き量算出部が算出した前記動き量の信頼性を判定する信頼性判定部と、
    フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、前記動き量と前記信頼性とに基づいて、前記複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択するフリーズ画像選択部と、
    を備えることを特徴とする超音波観測装置。
  2. 前記超音波振動子は、被検体内に挿入される挿入部の先端に配置されており、
    前記フリーズ画像選択部は、
    前記動き量に基づいて前記超音波振動子の走査面に平行な方向への移動に関する情報を算出し、
    前記信頼性に基づいて前記超音波振動子の前記走査面に平行な方向と異なる方向への移動又は回転に関する情報を算出し、
    前記フリーズ画像を選択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。
  3. 前記フリーズ画像選択部は、前記超音波画像内における前記信頼性が高い領域が多い画像を前記フリーズ画像として選択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. 前記フリーズ画像選択部は、前記超音波画像内における前記信頼性の分布に基づいて、前記フリーズ画像を選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
  5. 前記フリーズ画像選択部は、前記超音波振動子に対する観測対象の深度が大きい領域において前記信頼性が高い前記超音波画像を前記フリーズ画像として選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
  6. 前記動き量算出部は、前記超音波画像に設定した測定領域を中心とした所定の領域内に含まれる複数の領域と前記測定領域との類似度を算出し、該類似度が高い領域を検出することにより前記動き量を算出し、
    前記信頼性判定部は、前記動き量算出部が算出した前記類似度の分布に基づいて、前記信頼性を判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. 超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    動き量算出部が、前記複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像に写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る前記被写体に対して動いた量である動き量を算出する動き量算出ステップと、
    信頼性判定部が、前記動き量算出部が算出した前記動き量の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、
    フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、フリーズ画像選択部が、前記動き量と前記信頼性とに基づいて、前記複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択するフリーズ画像選択ステップと、
    を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
  8. 超音波振動子が観測対象に対して送受信して得られた超音波信号に基づいて、時系列に沿って複数の超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
    動き量算出部が、前記複数の超音波画像のうち、最新フレームの超音波画像に写る被写体が過去のフレームの超音波画像に写る前記被写体に対して動いた量である動き量を算出する動き量算出ステップと、
    信頼性判定部が、前記動き量算出部が算出した前記動き量の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、
    フリーズ指示信号の入力を受け付けた場合、フリーズ画像選択部が、前記動き量と前記信頼性とに基づいて、前記複数の超音波画像の中からフリーズ画像を選択するフリーズ画像選択ステップと、
    を超音波観測装置に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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4005856B2 (ja) * 2002-06-26 2007-11-14 アロカ株式会社 超音波診断装置
JP2012105950A (ja) * 2010-10-28 2012-06-07 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 超音波診断装置及びプログラム
JP2015131100A (ja) * 2013-12-12 2015-07-23 コニカミノルタ株式会社 超音波診断装置、超音波画像記録方法、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体
JP6334210B2 (ja) * 2014-03-10 2018-05-30 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 超音波診断装置

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