JP7441050B2 - 超音波診断システム及び超音波診断装置 - Google Patents

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断システム及び超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、先端に振動子（圧電振動子）を備えた超音波プローブを被検体の体表面に接触させ、体内に超音波を送信し、被検体内部で生じる反射波を超音波プローブの振動子で受信する。このようにして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する。

医師等のユーザは、超音波画像に基づいて生体内を観察し、診断を行う。したがって、超音波画像の画質は診断を左右する重要な要素である。超音波診断装置の画質は、例えば、受信信号のゲインやダイナミックレンジなどの表示パラメータによって調整される。

しかしながら、超音波画像の表示パラメータが同一であっても、超音波画像が表示された表示装置の周囲の環境によって超音波画像の見え方は変化してしまう。

特開２００６-２０７７７号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、超音波画像が表示される装置の周囲の環境が変化した場合でも、超音波画像の見え方の変化を低減することである。

ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

実施形態に係る超音波診断システムは、第１の照度センサと、第２の照度センサと、補正部と、を有する。第１の照度センサは、超音波診断装置の周辺の照度を測定する。第２の照度センサは、表示装置の周辺の照度を測定する。補正部は、第１の照度センサで検出された第１の照度と、第２の照度センサで検出された第２の照度とに基づいて、表示装置に表示させる超音波画像の表示パラメータを補正する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断システムの一例を示す概念的な構成図。 図２は、第１の実施形態に係る超音波診断システムの機能構成例を示す機能ブロック図。 図３は、第１の実施形態に係る超音波診断システムの動作の一例を示すフローチャート。 図４は、超音波画像のゲインと照度との関係を説明するグラフ。 図５（ａ）は、超音波診断装置において、第１の照度に基づいて表示パラメータを調整した後の表示例を模式的に示す図、図５（ｂ）は、画素Ｐ１の画素値を説明するグラフ、図５（ｃ）は、表示装置において、第２の照度に基づいて表示パラメータを調整した後の表示例を模式的に示す図、図５（ｄ）は、画素Ｐ１の画素値を説明するグラフ。 図６は、カラーモノクロバランスの調整方法を説明するテーブル。 図７（ａ）は、カラーモノクロバランスの調整後の重畳画像を説明する模式図、図７（ｂ）は、カラーモノクロバランスの調整後の信号値を説明するグラフ。 図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の一例を示す概念的な構成図。

以下、図面を参照しながら、超音波診断システム及び超音波診断装置の実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（１）構成
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断システム１００の一例を示す概念的な構成図である。

図１に示すように、超音波診断システム１００は、超音波診断装置２００、表示装置３００、外部記憶装置５００を有する。超音波診断システム１００では、例えば、超音波診断装置２００で取得された超音波画像が外部記憶装置５００を介して表示装置３００に送信され、表示される。

外部記憶装置５００は、例えば、画像保管サーバである。画像保管サーバは、超音波診断装置２００などのモダリティにより得られた医用画像を保存する。また、画像保管サーバは、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems)の一部であってもよい。その場合、表示装置３００の要求に応じて画像保管サーバに保管された超音波画像をＰＡＣＳが呼び出し、表示装置３００に送信する。

超音波診断装置２００は、超音波プローブ１、第１の照度センサ２、入力インターフェース３、ディスプレイ４、本体装置１０を有する。

超音波プローブ１は、アレイ状に配列される複数の超音波振動子（圧電振動子）を有する。振動子は、本体装置１０から出力される電気信号としての送信波を超音波の送信波に変換して、この超音波送信波を被検体に印加する。また、振動子は、被検体から反射されてくる超音波信号（エコー信号）を電気信号としての受信信号に変換して、本体装置１０に送信する。超音波プローブ１は、本体装置１０と互いにデータ送受信可能に有線または無線で接続されている。

第１の照度センサ２は、超音波診断装置２００の周辺の照度を測定する。第１の照度センサ２は、例えば、超音波診断装置２００で取得された画像が表示されるディスプレイ４の周辺照度を測定してもよい。以下の説明では、第１の照度センサ２で測定された照度を「第１の照度」と呼ぶこととする。第１の照度センサ２は、第１の照度を本体装置１０に送信する。また、第１の照度センサ２は、汎用の照度センサであってもよく、有線または無線で本体装置１０に第１の照度を送信してもよい。

また、本体装置１０は、入力インターフェース３、ディスプレイ４とも接続する。なお、本体装置１０は、ディスプレイ４と入力インターフェース３とが一体となったタブレット型やスマートフォン型であってもよい。

入力インターフェース３は、たとえばトラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、光学センサを用いた非接触入力回路、および音声入力回路等などの一般的な入力装置により実現され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路１４に出力する。また、本体装置１０がタブレット型やスマートフォン型である場合は、ディスプレイ４と入力インターフェース３とは一体としてタッチパネルを構成してもよい。

ディスプレイ４は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路１４の制御に従って各種情報を表示する。

本体装置１０は、送受信回路１１、信号処理回路１２、記憶回路１３、処理回路１４、通信制御回路１５、画像生成回路１６を有する。本体装置１０を構成する送受信回路１１、信号処理回路１２、記憶回路１３、処理回路１４、通信制御回路１５、画像生成回路１６は、共通信号伝送路としてのバス１９を介して相互に接続する。

送受信回路１１は、送信回路および受信回路を有する。送受信回路１１は、処理回路１４に制御されて、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、図１には送受信回路１１が超音波診断装置２００に設けられる場合の例について示したが、送受信回路１１は超音波プローブ１に設けられてもよいし、超音波診断装置２００と超音波プローブ１との両方に設けられてもよい。

送信回路は、パルス発生器、送信遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波振動子から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、遅延された各レートパルスに基づいて駆動パルスを生成し、生成した駆動パルスを超音波振動子の夫々に印加する。

受信回路は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波振動子が受信したエコー信号を受け、このエコー信号に対して各種処理を行なってエコーデータ（Raw Data）を生成する。アンプ回路は、エコー信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理されたエコー信号の加算処理を行なってエコーデータを生成する。加算器の加算処理により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

信号処理回路１２は、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるＢモードデータを生成する。また、信号処理回路１２は、受信回路から受信したエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動態情報を多点について抽出したカラードプラデータを生成する。

記憶回路１３は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶回路１３の記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介して記憶回路１３に与えられてもよい。なお、記憶回路１３に記憶される情報の一部または全部は、外部の記憶回路や図示しない記憶回路などの記憶媒体の少なくとも１つに分散されて記憶され、あるいは複製されて記憶されてもよい。

処理回路１４は、プロセッサを有する。処理回路１４のプロセッサは、記憶回路１３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、超音波診断装置２００を統括制御する。また、処理回路１４のプロセッサは、第１の照度センサから第１の照度を受信し、第１の照度と超音波画像とを関連付けて外部記憶装置５００記憶する。

通信制御回路１５は、ネットワーク形態に応じた種々の通信プロトコルを実装する。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全体を意味し、病院基幹ＬＡＮ、無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバー通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。超音波診断装置２００は、電子ネットワーク経由で、超音波画像や第１の照度などの本体装置１０で生成されたデータを外部記憶装置５００や表示装置３００に送信する。

画像生成回路１６は、プロセッサを有する。画像生成回路１６のプロセッサは、信号処理回路１２で生成されたＢモードデータやカラードプラデータにもとづいて超音波画像を生成する。例えば、Ｂモードデータに対してスキャンコンバートを行うことでＢモード画像を生成する。また、画像生成回路１６のプロセッサは、カラードプラデータに基づいてカラードプラ画像を生成し、Ｂモード画像にカラードプラ画像を重畳した重畳画像を生成する。以下の説明では、Ｂモード画像、カラードプラ画像、重畳画像をまとめて超音波画像と呼ぶこととする。さらに、画像生成回路１６のプロセッサは、超音波画像及び超音波画像に関連するデータをディスプレイ４に表示させる。

表示装置３００は、例えば、ワークステーションである。ワークステーションは、例えば、医用画像の画像処理や表示のための専門的な処理を実行するコンピュータである。医師等のユーザは、取得した超音波画像をワークステーションなどの表示装置３００に表示させ、例えば、診断やカルテの作成を行う。

図１に示すように、表示装置３００は、処理回路５１、記憶回路５２、入力インターフェース５３、ディスプレイ５４、通信制御回路５５を有する。表示装置３００を構成する処理回路５１、記憶回路５２、入力インターフェース５３、ディスプレイ５４、通信制御回路５５は、共通信号伝送路としてのバス５９を介して相互に接続する。表示装置３００は、タブレット型やスマートフォン型でもよい。表示装置３００の入力インターフェース５３、ディスプレイ５４、通信制御回路５５は、それぞれ本体装置１０の入力インターフェース３、ディスプレイ４、通信制御回路１５と同じハードウェア構成を有するので説明を省略する。

また、表示装置３００は、第２の照度センサ５を有する。第２の照度センサ５は、表示装置３００の周辺の照度を測定する。第２の照度センサ５は、超音波画像が表示されるディスプレイ５４の周辺の照度を測定してもよい。以下の説明では、第２の照度センサ５で測定された照度を「第２の照度」と呼ぶこととする。第２の照度センサ５は、第２の照度を表示装置３００に送信する。なお、第２の照度センサ５は、第１の照度センサ２と同じハードウェア構成を有するので説明を省略する。

処理回路５１は、第２の照度センサ５で測定された第２の照度を取得する。なお、処理回路５１は、本体装置１０の処理回路１４と同じハードウェア構成を有するので説明を省略する。

記憶回路５２は、表示装置３００で実行されるアプリケーションのプログラムや表示装置３００が取得した画像データなどの各種データを記憶する。なお、記憶回路５２は本体装置１０の記憶回路１３と同じハードウェア構成を有するので説明を省略する。

図２は、第１の実施形態に係る超音波診断システム１００の機能構成例を示す機能ブロック図である。

図２に示すように、超音波診断装置２００の本体装置１０の信号処理回路１２は、Ｂモード処理機能１２１、ドプラモード処理機能１２２を実現する。これらの機能は、信号処理回路１２のプロセッサが記憶回路１３に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

Ｂモード処理機能１２１は、エコーデータからＢモードデータを生成する。生成されたＢモードデータは、画像生成回路１６に送信される。

ドプラモード処理機能１２２は、エコーデータからカラードプラデータを生成する。生成されたカラードプラデータは、画像生成回路１６に送信される。

なお、Ｂモードデータ及びドプラデータを生成する過程でエコーデータのゲイン、ダイナミックレンジ、コントラストなどを含む表示パラメータのうちいずれか１つが調整された場合、Ｂモード処理機能１２１及びドプラモード処理機能１２２は、生成されたＢモードデータ及びカラードプラデータに表示パラメータを付帯させてもよい。

本体装置１０の画像生成回路１６は、画像生成処理機能１６１、重畳機能１６２、表示制御機能１６３を実現する。これらの機能は、画像生成回路１６のプロセッサが記憶回路１３に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

画像生成処理機能１６１は、ＢモードデータからＢモード画像、ドプラデータからカラードプラ画像をそれぞれ生成する。また、画像生成処理機能１６１は、Ｂモードデータ及びカラードプラデータのゲイン、ダイナミックレンジ、コントラスト、ガンマカーブなどの表示パラメータを調整する。画像生成処理機能１６１は、第１の照度に適した表示パラメータをドプラデータに設定し、Ｂモード画像やカラードプラ画像を生成する。

重畳機能１６２は、Ｂモード画像とカラードプラ画像とを重畳した重畳画像を生成する。重畳機能１６２は、Ｂモード画像とカラードプラ画像とを重畳する際、Ｂモード画像データの信号とカラードプラ画像の信号とのバランスを調整する。以下の説明では、Ｂモード画像の信号とカラードプラ画像の信号とのバランスのことを、カラーモノクロバランスと呼ぶこととする。

表示制御機能１６３は、超音波画像や超音波画像に関連するデータの表示を制御する。表示制御機能１６３は、画像生成処理機能１６１で生成されたＢモード画像や重畳機能１６２で生成された重畳画像の映像信号をスキャンコンバートしてディスプレイ４に表示する。

本体装置１０の処理回路１４は、表示パラメータ取得機能１４１を実現する。表示パラメータ取得機能１４１は、処理回路１４のプロセッサが記憶回路１３に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

表示パラメータ取得機能１４１は、第１の照度センサ２で測定した照度（第１の照度）を第１の照度センサ２から取得する他、画像生成回路１６から、Ｂモード画像、カラードプラ画像、重畳画像の各画像にそれぞれ付帯されている、ゲイン、ダイナミックレンジ、コントラスト、ガンマカーブなどの表示パラメータを取得する。そして、表示パラメータ取得機能１４１は、それぞれの超音波画像に表示パラメータと第１の照度とを関連付けて外部記憶装置５００に送信する。表示パラメータ取得機能１４１は、表示パラメータと第１の照度とを超音波画像の付帯情報として超音波画像に含ませてもよい。さらに、表示パラメータ取得機能１４１は、重畳機能１６２からカラーモノクロバランスを取得し、カラーモノクロバランスを超音波画像に関連付け、又は、付帯させる。

一方、前述したように、表示装置３００は、例えば、ワークステーション等のコンピュータである。表示装置３００の処理回路５１は、表示パラメータ取得機能１５１、表示パラメータ補正機能１５２、表示制御機能１５３を実現する。これらの機能は、処理回路５１のプロセッサが記憶回路５２に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

表示パラメータ取得機能１５１は、外部記憶装置５００から超音波画像を取得するとともに、この超音波画像に関連付けされている、又は、付帯されている表示パラメータと第１の照度とを外部記憶装置５００から取得する。また、表示パラメータ取得機能１５１は、表示装置３００が具備している第２の照度センサ５から第２の照度を取得する。

表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２の照度とに基づいて、表示装置３００に表示させる超音波画像の表示パラメータを補正する。表示パラメータ補正機能１５２は、例えば、第１の照度と第２の照度との差に基づいて表示パラメータを補正する。また、表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２の照度との比に基づいて表示パラメータを補正してもよい。例えば、表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２の照度との差の分だけ表示パラメータを上昇させてもよいし、第１の照度と第２の照度との比を表示パラメータに乗算してもよい。このように、表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２の照度との相関に基づいて、超音波画像の表示パラメータを補正する。

なお、表示パラメータ補正機能１５２は、超音波画像の補正後の画素値で所定の閾値に達する画素がある場合、それ以上の補正を行わないようにしてもよい。さらに、表示パラメータ補正機能１５２は、超音波画像の補正後の画素値で所定の閾値に達する画素があることをユーザに報知してもよい。

また、表示パラメータ補正機能１５２は、Ｂモード画像の表示パラメータであるゲイン、コントラスト、ダイナミックレンジ、ガンマカーブの少なくともいずれか１つを補正する。また、超音波画像がカラードプラ画像である場合、ゲイン、コントラスト、ダイナミックレンジ、ガンマカーブに加えて、ＲＧＢを補正する。さらに、超音波画像が重畳画像である場合、表示パラメータ補正機能１５２は、Ｂモード画像及びカラードプラ画像夫々の表示パラメータを補正し、Ｂモード画像及びカラードプラ画像夫々の表示パラメータに応じて、Ｂモード画像とカラードプラ画像とのカラーモノクロバランスを調整する。

表示制御機能１５３は、表示パラメータ補正後の超音波画像や超音波画像に関連するデータの表示を制御する。表示制御機能１５３は、超音波画像の映像信号をスキャンコンバートしてディスプレイ５４に表示する。

（２）動作
図３は、第１の実施形態に係る超音波診断システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。図３のフローチャートでは、超音波診断装置２００において第１の照度で取得された超音波画像を、照度が異なる第２の照度の環境下に置かれた表示装置３００に表示させる場合を例として説明する。

ステップＳ１０１において、超音波診断装置２００の送受信回路１１は、超音波信号（エコー信号）を収集する。

ステップＳ１０２において、第１の照度センサ２は、超音波診断装置２００の周辺の照度を測定し、第１の照度を取得する。第１の照度は、表示パラメータ取得機能１４１に送信される。

ステップＳ１０３において、信号処理回路１２のＢモード処理機能１２１は、エコー信号を処理してＢモードデータを生成する。また、ドプラモード処理機能１２２は、カラードプラデータを生成する。

ステップＳ１０４において、画像生成回路１６の画像生成処理機能１６１は、Ｂモードデータ、カラードプラデータを処理してＢモード画像及びカラードプラ画像を生成する。画像生成処理機能１６１は、Ｂモードデータ及びカラードプラデータの処理において、例えば、第１の照度に応じた表示パラメータを設定する。また、画像生成処理機能１６１は、例えば、入力インターフェース３を介してユーザが入力した表示パラメータに基づいて、Ｂモードデータ及びドプラデータを処理してＢモード画像及びカラードプラ画像を生成する。

さらに、画像生成回路１６の重畳機能１６２は、Ｂモード画像にカラードプラ画像を重畳した重畳画像を生成する。この際、重畳機能１６２は、重畳画像の生成においてカラーモノクロバランスを設定する。

ステップＳ１０５において、表示パラメータ取得機能１５１は、第１の照度と表示パラメータとを超音波画像に付帯させて外部記憶装置５００に転送する。超音波画像が重畳画像の場合は、第１の照度と表示パラメータとカラーモノクロバランスとを重畳画像に付帯させて外部記憶装置５００に転送する。

なお、信号処理回路１２において、Ｂモードデータやカラードプラデータを生成する際に表示パラメータが設定される場合がある。また、エコーデータ（Raw Data）を外部記憶装置５００に記憶することがある。この場合、表示パラメータ取得機能１５１は、Ｂモードデータやカラードプラデータを生成する際に設定された表示パラメータを第１の照度と共にエコーデータに付帯させてもよい。

ステップＳ１０６において、表示装置３００の処理回路５１は、外部記憶装置５００から超音波画像を取得する。

ステップＳ１０７において、表示装置３００の第２の照度センサ５は、表示装置３００の周辺の照度を測定し、第２の照度を取得する。第２の照度は、表示装置３００の表示パラメータ取得機能１４１に送信される。

ステップＳ１０８において、表示装置３００の表示パラメータ取得機能１５１は、外部記憶装置５００から取得された超音波画像に付帯された第１の照度と表示パラメータとを取得する。さらに、表示パラメータ補正機能１５２は、超音波画像に付帯された第１の照度と表示装置３００の周辺の照度である第２の照度とに応じて超音波画像に付帯された表示パラメータを補正する。

例えば、表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２の照度との差の分だけ表示パラメータを補正する。具体的には、第１の照度と第２の照度との差が（－α）の場合（第１の照度＜第２の照度）、超音波画像に付帯された表示パラメータからαを差し引いた値を表示装置３００に表示される超音波画像の表示パラメータとして設定する。一方、第１の照度と第２の照度との差が（+α）の場合（第１の照度＞第２の照度）、超音波画像に付帯された表示パラメータにαを加算した値を表示装置３００に表示される超音波画像の表示パラメータとして設定する。なお、第１の照度と第２の照度との差の分だけ表示パラメータを補正する方法は一例であり、この例に限定されるものではない。

例えば、ユーザはあらかじめ表示パラメータの補正値を調整する調整係数（＞0）を設定しておいてもよい。具体的には、第１の照度と第２の照度との差や比に調整係数を乗算することで、表示パラメータをユーザの望む設定にすることができる。

図４は、超音波画像のゲインと照度との関係を説明するグラフである。図４に示すグラフの縦軸は、超音波画像のゲインであり、横軸は、照度である。

超音波画像の見え方は、照度が高くなるにしたがってゲインを上昇させることで見え方の変化を低減できる。例えば、照度が低い環境でその環境に適した表示パラメータが設定された超音波画像を、照度が高い環境で観察した場合、超音波画像の見え方は変化する。図４に示すように、超音波画像のゲインＧ１は、超音波診断装置２００の周辺の照度である第１の照度（Ｌ１）に適した設定である。一方、ゲインＧ２は、表示装置３００の周辺の照度である第２の照度（Ｌ２）の環境に適した設定である。ゲインＧ１における見え方とゲインＧ２における見え方とは同じである。

しかしながら、超音波診断装置２００の周辺の照度である第１の照度（Ｌ１）に適したゲインＧ１に設定された超音波画像を、表示装置３００にそのまま表示した場合、超音波画像の見え方が変わってしまう。その理由は、超音波画像に設定されたゲインＧ１は、表示装置３００の周辺の照度である第２の照度（Ｌ２）に適したゲインＧ２よりも低いからである。したがって、第２の照度（Ｌ２）で超音波画像を観察する場合、超音波画像に設定されたゲインＧ１をゲインＧ２に変更して超音波画像の輝度を上げることで、超音波画像の見え方の変化を低減することができる。

なお、限界ゲインＧmaxを超えると超音波画像のゲインはそれ以上高くすることができない。したがって、表示パラメータ補正機能１５２は、超音波画像のいずれかの画素のゲインが最大値に達した場合、それ以上ゲインを上げないようにしてもよい。また、その場合、表示パラメータ補正機能１５２は、それ以上ゲインを上げられない（環境光が明るすぎる）旨の警告をディスプレイ５４に表示してもよい。また、ユーザが所定の閾値を設定し、表示パラメータ補正機能１５２は、設定された閾値を超えないよう表示パラメータを補正してもよい。

図４では、表示パラメータの１つであるゲインを例として照度との関係を説明したが、他の表示パラメータである、コントラスト、ガンマカーブ、ダイナミックレンジについてもゲインと同様に照度の高さに応じて設定値が変化する。

図３に戻ってフローチャートの説明を続ける。

ステップＳ１０９において、表示装置３００は、表示される超音波画像について、カラードプラ画像が重畳された画像か否かを判定する。例えば、表示装置３００は超音波画像に対してカラーモノクロバランスが付帯されている場合には超音波画像がカラードプラ画像を含むと判定してよい。また、超音波画像に対して重畳画像であること又はドプラ画像であることを示す情報が付帯されている場合には超音波画像がカラードプラ画像を含むと判定しても良い。重畳画像でない場合、すなわち、Ｂモード画像のみを表示する場合、ステップＳ１０９のＮＯの方向に分岐し、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１において、表示制御機能１５３は、表示パラメータが補正されたＢモード画像をディスプレイ５４に表示する。

一方、表示される超音波画像が重畳画像の場合、ステップＳ１０９のＹＥＳの方向に分岐し、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、表示パラメータ補正機能１５２は、Ｂモード画像にカラードプラ画像を重ね合わせた重畳画像のカラーモノクロバランスを調整する。カラーモノクロバランスの調整方法については後述の図５から図７を参照して詳細に説明する。

ステップＳ１１１において、表示制御機能１５３は、第１の照度と第２の照度とに応じて表示パラメータが補正された超音波画像をディスプレイ５４に表示する。

以上がフローチャートの説明である。なお、フローチャートの各ステップの順序は、図４の例には限定されない。例えば、ステップＳ１０９において表示される超音波画像が重畳画像か否かを判定した後に、ステップＳ１０８の処理が実行されてもよい。

次に、図５から図７を参照してカラーモノクロバランスの調整について説明する。

図５は、カラーモノクロバランス調整の必要性を説明する図である。図５（ａ）は、超音波診断装置２００において、第１の照度に基づいて表示パラメータを調整した後の表示例を模式的に示す図である。図５（ａ）に示すように、重畳画像は、例えば、Ｂモード画像Ｂ１に血管領域を示すカラードプラ画像Ｄ１が重畳された画像である。画素Ｐ１は、Ｂモード画像Ｂ１とカラードプラ画像Ｄ１とが重畳された領域の画素である。

一方、図５（ｂ）は、画素Ｐ１の画素値を示すグラフである。図５（ｂ）に示すように、Ｂモード画像Ｂ１の信号値ＢＳ１よりも、カラードプラ画像Ｄ１の信号値ＤＳ１のほうが高くなるように調整されている。この場合、図５（ａ）に含まれる血管領域では、カラードプラ画像Ｄ１の信号がＢモード画像Ｂ１の信号よりも優位に表示される。すなわち、Ｂモード画像Ｂ１にカラードプラ画像Ｄ１が重畳される場合、画素Ｐ１においてカラードプラ画像Ｄ１の信号がＢモード画像Ｂ１の信号よりも前に表示される。

このように、図３のステップＳ１０３、ステップＳ１０４では、血管領域においてカラードプラ画像Ｄ１の信号がＢモード画像Ｂ１の信号よりも優位になるように、表示パラメータの最初の設定が第１の照度に基づいて行われる。

一方、表示装置３００は、超音波診断装置２００の周囲とは異なる照度環境下において、超音波診断装置２００で生成された重畳画像を表示する。この際、表示装置３００の表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２の照度とに応じてＢモード画像Ｂ１とカラードプラ画像Ｄ１の表示パラメータをそれぞれ補正する（ステップＳ１０８）。例えば、第１の照度より第２の照度が高い場合、Ｂモード画像のゲインとカラードプラ画像のゲインはそれぞれ増加する方向に補正される。

図５（ｃ）は、表示装置３００において、第２の照度に基づいて表示パラメータを調整した後（ステップＳ１０８の処理後）の表示例を模式的に示す図である。図５（ｄ）は、画素Ｐ１の画素値を説明するグラフである。図５（ｄ）に示すように、Ｂモード画像Ｂ１の画素Ｐ１におけるゲインが表示パラメータ補正機能１５２により補正された結果、Ｂモード画像Ｂ１の信号値は、信号値ＢＳ１から信号値ＢＳ２に増加する。同様に、カラードプラ画像Ｄ１の信号値ＤＳ１もゲインが補正され信号値ＤＳ２に増加する。しかしながら、表示パラメータを補正した結果、Ｂモード画像Ｂ１の信号値ＢＳ２のほうがカラードプラ画像Ｄ１の信号値ＤＳ２よりも高くなる場合がある。例えば、Ｂモード画像とカラードプラ画像とで、それぞれ表示パラメータを補正する際の調整係数が異なる場合である。その場合、第１の照度と第２の照度とに応じた補正値はＢモード画像とカラードプラ画像とでそれぞれ異なる。また、Ｂモード画像の表示パラメータのみ第２の照度に合わせて調整された場合、重畳画像においてＢモード画像とカラードプラ画像とのカラーモノクロバランスが変わってしまう。

この結果、図５（ｃ）に示すように、画素Ｐ１においてＢモード画像Ｂ１の信号がカラードプラ画像Ｄ１の信号よりも優位に表示されることが起こり得る。このように、重畳画像では、第２の照度において表示パラメータの設定が補正されると、図５（ａ）に示した第１の照度における超音波画像の表示と表示態様が変わってしまう。

そこで、カラーモノクロバランス調整により、第１の照度と第２の照度とで重畳画像の表示態様が同じになるように、Ｂモード画像の信号とカラードプラ画像の信号との表示バランス（表示の優位性）を調整する必要がある。

図６は、カラーモノクロバランスの調整方法を説明するテーブルＴ１である。テーブルＴ１の第１列目は、表示パラメータ補正後のＢモード画像に対するカラードプラ画像の信号値比を示しており、第２列目は、カラーモノクロバランスの調整値を示している。テーブルＴ１の第２行目において、Ｂモード画像に対するカラードプラ画像の信号値比はＷであり、カラーモノクロバランスの調整値はＸである。この場合、カラードプラ画像のゲインをＸ倍することでカラーモノクロバランスを調整することを示している。同様に、テーブルＴ１の第３行目において、Ｂモード画像に対するカラードプラ画像の信号値比はＹであり、カラーモノクロバランスの調整値はＺである。この場合、カラードプラ画像のゲインをＺ倍することでカラーモノクロバランスを調整することを示している。なお、カラーモノクロバランスの調整する方法は図６のテーブルの例に限定されるものではなく、表示パラメータ補正前のＢモード画像に対するカラードプラ画像の信号値比と表示パラメータ補正後のＢモード画像に対するカラードプラ画像の信号値比とから、カラードプラ画像のゲインの倍率が決定されることとしても良い。

カラーモノクロバランスの調整値により、第１の照度におけるＢモード画像とカラードプラ画像との信号値比と第２の照度におけるＢモード画像とカラードプラ画像との信号値比とが同じになるように、第２の照度におけるカラードプラ画像のゲインが補正される。これにより、第１の照度と第２の照度とで重畳画像の見た目が同じになるように補正できる。

例えば、図５（ｄ）において、表示パラメータ補正後のＢモード画像に対するカラードプラ画像の信号値比がＹであるとする。この場合、テーブルＴ１に基づいて、カラードプラ画像のゲインをＺ倍することでカラーモノクロバランスが調整できる。以下、図７では、カラードプラ画像のゲインをＺ倍することでカラーモノクロバランスを調整する場合を例として説明する。

図７は、カラーモノクロバランスの調整を説明する図である。図７（ａ）は、カラーモノクロバランスの調整後の表示を説明する模式図である。また、図７（ｂ）は、カラーモノクロバランスの調整後の信号値を説明するグラフである。

図７（ｂ）に示すように、ゲインをＹ倍した後のカラードプラ画像の画素Ｐ１の信号値ＤＳ３は、Ｂモード画像の信号値ＢＳ２よりも高い。また、カラーモノクロバランス調整後のＢモード画像とカラードプラ画像との信号値比は、図５（ａ）に示したＢモード画像とカラードプラ画像との信号値比と同じになる。これにより、第２の照度における重畳画像を示す図７（ａ）と、第１の照度における重畳画像を示す図５（ｂ）とは同じ表示になる。

このように、カラーモノクロバランスが維持されたまま、第１の照度と第２の照度とに応じてＢモード画像及びカラードプラ画像の表示パラメータがそれぞれ補正される。これにより、第１の実施形態にかかる超音波診断システム１００は、第１の照度と第２の照度とが異なる場合でも、超音波診断装置２００で取得された超音波画像と同じ見た目の超音波画像を表示装置３００に表示することができる。

なお、図７では、Ｂモード画像とカラードプラ画像との信号値比に応じてカラードブラ画像のゲインを変更する方法を説明したが、カラーモノクロバランスの調整方法は図７の例には限定されない。例えば、図７（ｂ）に示すように、カラードプラ画像の画素Ｐ１の信号値ＤＳ３が、Ｂモード画像の信号値ＢＳ２よりも高い場合、Ｂモード画像の信号値ＢＳ２をカラードプラ画像の信号値ＤＳ３よりも低くすることで、カラーモノクロバランスが調整されてもよい。

なお、図５から図７では、表示パラメータのうちゲインを例として説明したが、他の表示パラメータについても同様である。また、カラードプラ画像の場合、Ｂモード画像よりも表示パラメータ補正機能１５２による補正対象となる表示パラメータが多くなる。例えば、カラードプラ画像は、表示パラメータとしてＲＧＢを有する。表示パラメータ補正機能１５２は、第１の照度と第２照度とに応じてＲＧＢを補正して、超音波画像のカラーバランスを調整してもよい。

また、図５から図７では、カラードプラ画像がＢモード画像に非透過で重畳される場合を例として説明したが、カラードプラ画像がＢモード画像に透過して重畳される場合も同じである。カラードプラ画像がＢモード画像に重畳される場合、カラードプラ画像は、画素ごとにＲＧＢとは別に透過度の数値を有し、この透過度を画像合成時に利用して、透過、非透過の画像を生成する。透過、非透過の画像生成方法については、従来の方法と同じでよいので説明を省略する。

第１の実施形態に係る超音波診断システム１００によれば、超音波画像が生成される超音波診断装置２００とは照度が異なる環境にある表示装置３００でも、超音波診断装置２００で取得されたときと同じ見え方の超音波画像を表示することができる。これにより、例えば、超音波診断装置２００で観察や診断を行ったときと同じ見え方の超音波画像を観察しながらカルテを作成することができる。超音波画像が表示される装置の環境が異なっていても見え方が同じであるため、ユーザは、取得時に観察したことや診断したことを超音波診断装置２００とは異なる表示装置３００で観察した時でも容易に思い出すことができる。

また、超音波診断装置２００と表示装置３００はそれぞれの環境の照度を測定する照度センサを有し、照度の違いに応じた超音波画像の見え方の変化が自動的に低減されるため、ユーザは、手動でパラメータを設定する手間が省ける。

［第２の実施形態］
第１の実施形態は、超音波診断装置２００で取得された超音波画像を異なる照度環境にある表示装置３００に表示する場合を説明した。第２の実施形態では、照度が異なる環境を移動可能な超音波診断装置４００に関する。

図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置４００の一例を示す概念的な構成図である。なお、第１の実施形態を説明した図２と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

超音波診断装置４００は、図示しない移動手段を有し、照度の異なる複数の環境間を移動する。移動手段は、例えば、キャスタや台車などである。また、超音波診断装置４００は、ユーザが容易に持ち運び可能な軽量の超音波診断装置であってもよい。

また、超音波診断装置４００の本体装置１０がタブレット型やスマートフォン型である場合、本体装置１０はディスプレイ４および入力インターフェース３と一体となって照度の異なる複数の環境を移動する。

図８に示すように、超音波診断装置４００は、照度センサ６を有する。照度センサ６は、超音波診断装置４００が使用される複数の環境において、超音波診断装置４００の周辺の照度を夫々測定する。照度センサ６は、汎用の照度センサであってもよく、有線または無線で本体装置１０に測定した照度を送信してもよい。

超音波診断装置４００の本体装置１０の処理回路１４は、第１の実施形態で説明した表示パラメータ取得機能１４１に加えて、表示パラメータ補正機能１４２を実現する。表示パラメータ補正機能１４２は、処理回路１４のプロセッサが記憶回路１３に保存されたプログラムを実行することによって実現される。

表示パラメータ補正機能１４２は、照度センサ６で検出されたそれぞれ異なる環境における第１の照度と第２の照度とに基づいて、超音波画像の表示パラメータを補正する。また、表示パラメータ補正機能１４２は、超音波診断装置４００の本体装置１０が有する照度を取得してもよい。例えば、本体装置１０の記憶回路１３に照度が記憶されていており、表示パラメータ補正機能１４２は、記憶回路１３からそれぞれの環境における照度を取得してもよい。なお、表示パラメータ補正機能１４２における超音波画像の補正方法は第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

第２の実施形態は、第１の実施形態と同等の効果を有する。第２の実施形態では、超音波診断装置４００が存在する環境の照度の変化を検出し、前の照度と現在の照度とに基づいて前の照度で設定された表示パラメータを自動的に補正する。これにより、超音波診断装置４００が照度の異なる環境間を移動すると、超音波画像の表示パラメータが自動的に補正される。

なお、第２の実施形態では、照度の異なる環境をもつ場所間を超音波診断装置４００が移動する場合を説明したが、超音波診断装置４００が設置された環境の照度が変わってもよい。例えば、被検体の検査は照度の低い環境で行い、超音波画像が取得される。同じ部屋で照度を変えて（例えば、明るくして）、取得された超音波画像に基づいてカルテへの記入や被検体への説明を行う場合がある。このように第２の実施形態にかかる超音波診断装置４００では、部屋の明るさが超音波画像の取得時と表示時とで変わっても、超音波画像の見え方が変化せず、同じ見え方で超音波画像を表示できる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、超音波画像が表示される装置の周囲の環境が変わっても超音波画像の見え方の変化を低減することができる。

上記実施形態における表示パラメータ補正機能は、特許請求の範囲における補正部の一例である。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ （Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサがＡＳＩＣである場合、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。

なお、実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組合せによって１つのプロセッサを構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組合せを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２ 第１の照度センサ
５ 第２の照度センサ
６ 照度センサ
１０ 本体装置
１００ 超音波診断システム
１４１、１５１ 表示パラメータ取得機能
１４２、１５２ 表示パラメータ補正機能
２００、４００ 超音波診断装置
３００ 表示装置

Claims (13)

1. 互いに直接または外部の記憶装置を介してデータ送受信可能に接続された超音波診断装置と表示装置とを備える超音波診断システムであって、
   前記超音波診断装置に設けられ、前記超音波診断装置が有するディスプレイの周辺の照度を測定する第１の照度センサと、
   前記表示装置に設けられ、前記表示装置が有するディスプレイの周辺の照度を測定する第２の照度センサと、
   前記表示装置に設けられ、前記第１の照度センサで検出されて前記超音波診断装置から直接取得した又は前記超音波診断装置から外部の記憶装置を介して取得した第１の照度と、前記第２の照度センサで検出され前記第２の照度センサから取得した第２の照度とに基づいて、前記表示装置が有するディスプレイに表示させる超音波画像の表示パラメータを補正する補正部と、
   を有する超音波診断システム。
2. 前記補正部は、前記第１の照度と前記第２の照度との差に基づいて、前記表示パラメータを補正する、
   請求項１に記載の超音波診断システム。
3. 前記補正部は、前記第１の照度と前記第２の照度との比に基づいて、前記表示パラメータを補正する、
   請求項１に記載の超音波診断システム。
4. 前記補正部は、前記超音波画像のゲイン、コントラスト、ダイナミックレンジ及びガンマカーブの少なくともいずれか１つの表示パラメータを補正する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波診断システム。
5. 前記超音波画像は、Ｂモード画像とカラードプラ画像とを有し、前記補正部は、前記第１の照度と前記第２の照度とに応じて前記Ｂモード画像及び前記カラードプラ画像夫々の表示パラメータを補正する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波診断システム。
6. 前記補正部は、前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像とを重畳して表示する場合、前記Ｂモード画像及び前記カラードプラ画像夫々の表示パラメータに応じて、前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像とのカラーモノクロバランスを調整する、
   請求項５に記載の超音波診断システム。
7. 前記補正部は、前記カラーモノクロバランスの調整として、前記第１の照度における前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像との信号値比と、前記第２の照度における前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像との信号値比とが同じになるように、前記第２の照度における前記カラードプラ画像のゲインを補正する、
   請求項６に記載の超音波診断システム。
8. 前記補正部は、前記カラーモノクロバランスの調整として、補正前のカラードプラ画像の信号値が補正前のＢモード画像の信号値よりも高い場合、補正後のカラードプラ画像の信号値が前記補正後のＢモード画像の信号値よりも高くなるように前記カラードプラ画像の信号値を補正する、
   請求項６に記載の超音波診断システム。
9. 前記補正部は、前記超音波画像の補正後の画素値で所定の閾値に達する画素がある場合、それ以上の補正を行わない、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波診断システム。
10. 前記補正部は、前記超音波画像の補正後の画素値で所定の閾値に達する画素がある場合、その旨を報知する、
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波診断システム。
11. 互いに直接または外部の記憶装置を介してデータ送受信可能に接続された超音波診断装置と表示装置とを備える超音波診断システムであって、
    前記超音波診断装置に設けられ、前記超音波診断装置の周辺の照度を測定する第１の照度センサと、
    前記表示装置に設けられ、前記表示装置の周辺の照度を測定する第２の照度センサと、
    前記表示装置に設けられ、前記第１の照度センサで検出されて前記超音波診断装置から直接取得した又は前記超音波診断装置から外部の記憶装置を介して取得した第１の照度と、前記第２の照度センサで検出され前記第２の照度センサから取得した第２の照度とに基づいて、前記表示装置に表示させる超音波画像の表示パラメータを補正する補正部と、
    を有し、
    前記超音波画像は、Ｂモード画像とカラードプラ画像とを有し、前記補正部は、前記第１の照度と前記第２の照度とに応じて前記Ｂモード画像及び前記カラードプラ画像夫々の表示パラメータを補正し、
    前記補正部は、前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像とを重畳して表示する場合、前記Ｂモード画像及び前記カラードプラ画像夫々の表示パラメータに応じて、前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像とのカラーモノクロバランスを調整する、
    超音波診断システム。
12. 前記補正部は、前記カラーモノクロバランスの調整として、前記第１の照度における前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像との信号値比と、前記第２の照度における前記Ｂモード画像と前記カラードプラ画像との信号値比とが同じになるように、前記第２の照度における前記カラードプラ画像のゲインを補正する、
    請求項１１に記載の超音波診断システム。
13. 前記補正部は、前記カラーモノクロバランスの調整として、補正前のカラードプラ画像の信号値が補正前のＢモード画像の信号値よりも高い場合、補正後のカラードプラ画像の信号値が前記補正後のＢモード画像の信号値よりも高くなるように前記カラードプラ画像の信号値を補正する、
    請求項１１に記載の超音波診断システム。

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