JPWO2017104627A1 - 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム - Google Patents
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Abstract
超音波観測装置は、超音波エラストグラフィにおけるスクリーニングと精査の両方の観察を手間をかけずに容易に行うために、超音波信号に基づいて超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部と、超音波画像内で予め設定される第１の関心領域および該第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を自動で設定する関心領域設定部と、第１および第２の関心領域の硬さに応じた表示態様をそれぞれ有する第１および第２の弾性画像のデータを生成する弾性画像生成部と、を備える。
Description
本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。
従来、超音波を用いて観察対象を診断する技術として、超音波エラストグラフィが知られている（例えば、特許文献１を参照）。超音波エラストグラフィは、生体内の癌や腫瘍組織の硬さが病気の進行状況や生体によって異なることを利用する技術である。この技術では、所定の関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）における生体組織の変位量の平均値を基準として色付けを行うことにより、生体組織の硬さに関する情報を画像化した弾性画像を生成する。
一般に、超音波エラストグラフィでは、腫瘍のような組織をスクリーニングするための観察と、組織を精査するための観察とを行う。これらの観察を行う際には、観察内容に応じて関心領域を設定する必要がある。例えば、組織をスクリーニングする際には関心領域のサイズ（面積）を大きく設定する必要がある一方、組織を精査する際には関心領域のサイズを小さく設定する必要がある。
しかしながら、上述した従来の技術では、ユーザが観察内容に応じて関心領域のサイズを変更しなければならず、スクリーニングと精査の両方の観察を行うのに手間がかかるという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波エラストグラフィにおけるスクリーニングと精査の両方の観察を手間をかけずに容易に行う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およ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、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置であって、前記超音波信号に基づいて超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部と、前記超音波画像内で予め設定される第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を自動で設定する関心領域設定部と、前記第１および第２の関心領域の硬さに応じた表示態様をそれぞれ有する第１および第２の弾性画像のデータを生成する弾性画像生成部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１および第２の関心領域における前記観測対象の変位量を算出する変位量算出部をさらに備え、前記関心領域設定部は、前記変位量算出部の算出結果に基づいて前記第２の関心領域を設定し、前記弾性画像生成部は、前記第１および第２の関心領域における前記変位量に応じた表示態様をそれぞれ有する前記第１および第２の弾性画像のデータを生成することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域内の各観測点の前記変位量と所定の閾値とを比較して該閾値より前記変位量が小さい領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域内の前記変位量が前記閾値よりも小さい領域が空間的に所定数以上連続し、かつ該連続する領域が所定時間継続している場合、該領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記関心領域設定部は、前記超音波画像上で前記観測対象が有する輪郭を抽出し、抽出した前記輪郭の領域内に前記第１の関心領域内の観測点の前記変位量が所定の閾値より小さい領域がある場合、前記輪郭を境界とする閉領域を前記第２の関心領域と設定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、複数の超音波画像を加算平均してなる平均画像を生成するアベレージ指示信号の入力を受け付けたとき、前記平均画像のデータを生成する平均画像生成部をさらに備え、前記関心領域設定部は、前記平均画像における前記第１の関心領域内の各観測点における前記変位量が所定の閾値より小さい領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記関心領域設定部は、前記第１の関心領域内の前記統計量が前記閾値よりも小さい領域が空間的に所定数以上連続している場合、該領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１の関心領域の各観測点の変位量を記憶する変位量記憶部をさらに備え、前記関心領域設定部は、表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、複数の超音波画像を加算平均してなる平均画像を生成するアベレージ指示信号の入力を受け付けたとき、前記変位量記憶部が記憶する前記超音波画像の各観測点における前記変位量を参照し、前記変位量が所定の閾値よりも小さい領域であって前記複数の超音波画像のうち所定枚数以上の超音波画像で一致する領域があるとき、該領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１の関心領域から前記第２の関心領域を除いた領域の弾性画像と前記第２の関心領域の弾性画像とを識別可能な表示態様を有する１つの画像として表示装置に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１の関心領域の弾性画像と前記第２の関心領域の弾性画像とを並列して表示装置に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置の作動方法であって、弾性画像生成部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第１の弾性画像のデータを生成する第１の弾性画像生成ステップと、関心領域設定部が、前記第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、前記弾性画像生成部が、前記第２の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第２の弾性画像のデータを生成する第２の弾性画像生成ステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置に、弾性画像生成部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第１の弾性画像のデータを生成する第１の弾性画像生成ステップと、関心領域設定部が、前記第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、前記弾性画像生成部が、前記第２の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第２の弾性画像のデータを生成する第２の弾性画像生成ステップと、を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、超音波エラストグラフィにおけるスクリーニングと精査の両方の観察を手間をかけずに容易に行うことができる。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、表示装置４とを備える。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、表示装置４とを備える。
超音波内視鏡２は、その先端部に設けられ、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体によって反射された超音波エコーを電気的なエコー信号（超音波信号）に変換して出力する。超音波振動子２１は、電子走査型でもよいし機械走査型でもよい。超音波内視鏡２は、例えば被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）や呼吸器（気管、気管支）などの観測対象に応じて様々なタイプのものが知られている。
超音波内視鏡２は、被検体内を撮像する撮像部と、撮像時に被検体へ照射する照明光を発生する光源装置から超音波内視鏡２の先端まで該照明光を導くライトガイドとをさらに備えてもよい。
超音波観測装置３は、超音波ケーブルを介して超音波内視鏡２との間で電気的な信号を送受信する。超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から受信した電気的なエコー信号に所定の処理を施して超音波画像等を生成する。超音波観測装置３は、超音波振動子２１との間で信号の送受信を行う送受信部３１と、送受信部３１から受信したエコー信号をもとにデジタルの受信データを生成する信号処理部３２と、超音波観測装置３の動作指示信号を含む各種情報の入力を受け付ける入力部３３と、超音波画像内の関心領域を設定する関心領域設定部３４と、関心領域内の観測点（サンプリング点）における画像間の変位量を算出する変位量算出部３５と、超音波画像および弾性画像を含む各種画像のデータを生成する画像生成部３６と、超音波診断システム１全体の動作を統括して制御する制御部３７と、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する記憶部３８と、を備える。超音波観測装置３は、関心領域における観測対象の相対的な硬さに関する情報を色等の視覚情報によって画像化して表現するエラストグラフィモードを設定可能である。
送受信部３１は、所定の波形および送信タイミングに基づいてパルス状の送信駆動波信号を超音波振動子２１へ送信する。また、送受信部３１は、超音波振動子２１から電気的なエコー信号を受信する。送受信部３１は、制御部３７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３７へ送信する機能も有する。
信号処理部３２は、エコー信号に対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換などの公知の処理を施し、デジタルの超音波画像用受信データ（以下、受信データという）を生成する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。
入力部３３は、第１の関心領域（以下、第１ＲＯＩという）の設定を指示する信号の入力を受け付ける。入力部３３は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて構成される。
関心領域設定部３４は、入力部３３が受け付けた設定入力に基づいて第１ＲＯＩを設定する。また、関心領域設定部３４は、後述する変位量算出部３５の算出結果に基づいて、第１ＲＯＩ内で相対的に硬い領域を第２の関心領域（以下、第２ＲＯＩという）として設定する。
変位量算出部３５は、後述する画像生成部３６の超音波画像生成部３６１が生成する超音波画像のデータをもとに、被検体の拍動による加圧に応じた関心領域内の観測点（サンプリング点）における組織の変位量を算出する。変位量算出部３５は、例えば最新の超音波画像と１フレーム前に生成された超音波画像とを比較することによってその変位量を算出する。
画像生成部３６は、受信データをもとに超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部３６１と、関心領域内の変位量に基づいて観測対象の組織の硬さに関する情報を視覚的に表現する弾性画像を生成する弾性画像生成部３６２とを有する。
超音波画像生成部３６１が生成する超音波画像のデータは、例えば振幅を輝度に変換したＢモード画像データである。
弾性画像生成部３６２は、第１および第２の関心領域の硬さに応じた表示態様をそれぞれ有する第１および第２の弾性画像のデータを生成する。弾性画像生成部３６２が生成する弾性画像は、変位量算出部３５の算出結果に基づいて関心領域内の各点に色や模様等の視覚情報を付与することによって得られる画像である。具体的には、弾性画像生成部３６２は、関心領域内で平均の硬さに相当する組織に緑色を付与し、平均よりも硬い組織に青色調の色を付与し、平均よりも柔らかい組織に赤色調の色を付与することによって弾性画像のデータを生成する。
制御部３７は、表示装置４の表示を制御する表示制御部３７１を有する。表示制御部３７１は、表示装置４に対し、画像生成部３６が生成した各種画像を表示させる制御を行う。
制御部３７は、演算および制御機能を有するＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の専用の集積回路等を用いて実現される。制御部３７が汎用プロセッサまたはＦＰＧＡによって実現される場合は、記憶部３８が記憶する各種プログラムや各種データを記憶部３８から読み出し、超音波観測装置３の動作に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。制御部３７がＡＳＩＣを用いて構成される場合は、各種処理を単独で実行してもよいし、記憶部３８が記憶する各種データ等を用いることによって各種処理を実行してもよい。本実施の形態１において、制御部３７と、信号処理部３２、関心領域設定部３４、変位量算出部３５および画像生成部３６の少なくとも一部とを共通の汎用プロセッサまたは専用の集積回路等を用いて構成することも可能である。
記憶部３８は、超音波画像生成部３６１が生成した複数の超音波画像のデータを少なくとも一時的に記憶する超音波画像記憶部３８１と、超音波画像に対して設定された第１ＲＯＩに関する情報を記憶する関心領域記憶部３８２と、変位量算出部３５が算出した変位量を記憶する変位量記憶部３８３とを有する。超音波画像記憶部３８１が記憶する超音波画像の枚数は、予め設定されている。変位量記憶部３８３は、変位量算出部３５が変位量を算出する際に必要な分を含む変位量のデータを記憶する。
記憶部３８は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムを含む各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
記憶部３８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）、および各種処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を用いて実現される。
表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）などを用いて構成され、超音波観測装置３によって生成された超音波画像および弾性画像等の画像データを受信して、それらの画像を表示する。
図２は、超音波観測装置３が行う処理の概要を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、超音波診断システム１がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波信号の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。
まず、送受信部３１は、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果であるエコー信号を受信する（ステップＳ１）。
続いて、信号処理部３２は、超音波振動子２１から受信したエコー信号に対して所定の受信処理を行うことによって受信データを生成する（ステップＳ２）。具体的には、送受信部３１は、エコー信号を増幅（ＳＴＣ補正）した後、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換等の処理を施す。
この後、超音波画像生成部３６１は、信号処理部３２が生成した受信データを用いて超音波画像のデータを生成して超音波画像記憶部３８１へ格納するとともに、表示制御部３７１の制御のもと、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ３）。
続いて、変位量算出部３５は、関心領域記憶部３８２が記憶する第１ＲＯＩ内の観測点における変位量を算出する（ステップＳ４）。この際、変位量算出部３５は、最新の超音波画像のデータと超音波画像記憶部３８１が記憶する過去の超音波画像のデータとを用いることにより、各観測点における変位量を算出する。
その後、弾性画像生成部３６２は、ステップＳ４における各観測点の変位量の算出結果を用いて第１ＲＯＩの弾性画像（第１の弾性画像）のデータを生成し、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ５）。図３は、第１ＲＯＩの弾性画像の表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像１００は、第１ＲＯＩ１０１の内部の組織ごとの硬さを色によって識別可能に画像化して表示している。図３では、色の違いを模様によって模式的に表現している。第１ＲＯＩ１０１の右側には、弾性画像１００で使用される色を示すカラースケール１０２が表示されている。カラースケール１０２は、例えば上方の色ほど組織が硬い状態に対応している。なお、図３では、カラースケール１０２の一部のみ模式的に記載している。図３に示す場合、領域１１１は変位量が平均的な領域である。これに対して、領域１２１は相対的に最も柔らかい領域であり、領域１３１は相対的に最も硬い領域である。表示装置４は、Ｂモード画像と並べて弾性画像１００を表示する。なお、表示装置４がＢモード画像に弾性画像１００を重畳して表示するようにしてもよい。この場合には、画像生成部３６がＢモード画像に弾性画像１００を重畳した画像のデータを生成し、表示制御部３７１の制御のもと、その画像のデータを表示装置４へ出力する。
続いて、関心領域設定部３４は、第１ＲＯＩ内で変位量が閾値以下の領域を抽出する（ステップＳ６）。この場合の閾値は、例えば第１ＲＯＩ内の変位量の平均を基準として、その基準値よりも所定量だけ相対的に変位量が小さい値として設定される。なお、第１ＲＯＩ内の変位量の平均値自身を閾値としてもよい。また、基準値として、第１ＲＯＩ内の変位量の中央値または最頻値等の統計量を適用してもよい。
その後、関心領域設定部３４は、抽出した領域において、領域の最小単位（ピクセルまたはブロック）が所定数以上連続しているか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでの所定数は、例えばユーザが連続する領域を画面で視認できる程度の大きさに相当する数である。判定の結果、所定数以上連続している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、変位量記憶部３８３が記憶する過去の変位量を参照して、その連続している領域が所定時間継続して閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定の結果、連続している領域が所定時間継続して閾値以下である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、その領域を第２ＲＯＩと設定する（ステップＳ９）。ここでの所定時間は、例えば被検体における拍動の周期と同程度の時間である。
ステップＳ９の後、弾性画像生成部３６２は、第２ＲＯＩの弾性画像（第２の弾性画像）のデータを生成し、表示制御部３７１の制御のもと、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ１０）。図４は、第２ＲＯＩの弾性画像の表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像２００は、第２ＲＯＩ２０１の内部の組織ごとの硬さを色によって識別可能に画像化して表示している。図４においても、図３と同様に、色の違いを模様によって模式的に表現している。弾性画像２００の領域２１１は、変位量が平均的な領域である。これに対して、領域２２１は相対的に柔らかい領域であり、領域２３１は相対的に最も硬い領域である。表示装置４は、弾性画像２００を弾性画像１００と並べて表示する。なお、弾性画像１００と同様に、表示装置４がＢモード画像に弾性画像２００を重畳して表示してもよい。この場合、画像生成部３６は、Ｂモード画像に弾性画像２００を重畳した画像のデータを生成し、表示制御部３７１の制御のもと、その画像のデータを表示装置４へ出力する。ステップＳ１０の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
ステップＳ７において所定数以上連続していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、およびステップＳ８において連続している領域が所定時間継続して閾値以下でない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
なお、超音波観測装置３は、エラストグラフィモードに設定されている間、エコー信号を受信するたびにステップＳ１〜Ｓ１０の処理を行う。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、リアルタイムで第１ＲＯＩの弾性画像を表示している最中に第１ＲＯＩ内で相対的に硬い第２ＲＯＩを自動的に設定し、その第２ＲＯＩに対する弾性画像を生成するため、第２ＲＯＩを設定する手間を省くことができる。したがって、超音波エラストグラフィにおけるスクリーニングと精査の両方の観察を手間をかけずに容易に行うことができる。
また、本実施の形態１によれば、第１ＲＯＩ内の変位量が閾値よりも小さい領域が空間的に連続し、かつ該連続する領域が所定時間継続している場合、該領域を第２ＲＯＩとして設定するため、超音波内視鏡のように観測対象である生体の拍動を利用して超音波エラストグラフィを行う場合でも、変位量が複数フレーム連続して変化しない領域（経時的に変位量が変化していない領域）として第２ＲＯＩを的確に設定することができる。
（変形例１−１）
図５は、本実施の形態１の変形例１−１に係る超音波観測装置が生成する第２ＲＯＩの弾性画像の表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像３００は、第１ＲＯＩ１０１から第２ＲＯＩ２０１’を除いた領域と該除いた領域に対応する第２ＲＯＩ２０１’とを１つの画像の中で異なるカラースケールにより表示している。このため、弾性画像３００では、第１ＲＯＩ１０１の弾性画像に対するカラースケール１０２に加えて、第２ＲＯＩ２０１’の弾性画像に対するカラースケール３０１が並べて表示されている。なお、比較の便宜のため、図５における弾性画像３００は、図３および図４にそれぞれ示す弾性画像１００および２００と同じ組織を観測しているものとする。したがって、領域２１１’、２２１’、２３１’は、図４に示す領域２１１、２２１、２３１にそれぞれ対応している。
図５は、本実施の形態１の変形例１−１に係る超音波観測装置が生成する第２ＲＯＩの弾性画像の表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像３００は、第１ＲＯＩ１０１から第２ＲＯＩ２０１’を除いた領域と該除いた領域に対応する第２ＲＯＩ２０１’とを１つの画像の中で異なるカラースケールにより表示している。このため、弾性画像３００では、第１ＲＯＩ１０１の弾性画像に対するカラースケール１０２に加えて、第２ＲＯＩ２０１’の弾性画像に対するカラースケール３０１が並べて表示されている。なお、比較の便宜のため、図５における弾性画像３００は、図３および図４にそれぞれ示す弾性画像１００および２００と同じ組織を観測しているものとする。したがって、領域２１１’、２２１’、２３１’は、図４に示す領域２１１、２２１、２３１にそれぞれ対応している。
弾性画像３００において、第２ＲＯＩ２０１’の第１ＲＯＩ１０１との境界部Ｂは、第１ＲＯＩ１０１のカラースケール１０２にしたがって図３の領域１２１と同じ色が付与されている。このように、第１ＲＯＩ１０１と第２ＲＯＩ２０１’を識別可能な表示態様で表示することにより、ユーザは第１ＲＯＩ１０１と第２ＲＯＩ２０１’の境界を容易に認識することができる。なお、本変形例１−１では、少なくとも第１ＲＯＩ１０１と第２ＲＯＩ２０１’のカラースケールが異なっていればよく、境界部Ｂを表示しなくてもよい。
（変形例１−２）
図６は、本実施の形態１の変形例１−２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートも、超音波診断システム１がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波信号の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ６の処理に順次対応している。
図６は、本実施の形態１の変形例１−２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートも、超音波診断システム１がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波信号の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ６の処理に順次対応している。
ステップＳ２７において、関心領域設定部３４は、Ｂモード画像上で輪郭抽出（エッジ抽出）処理を行う（ステップＳ２７）。関心領域設定部３４は、例えばＳｏｂｅｌ、またはＬａｐｌａｃｉａｎ等の公知のフィルタを施すことによって輪郭を抽出する。
輪郭が抽出された領域内に変位量が閾値以下の領域がある場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、その輪郭を境界とする閉領域を第２ＲＯＩと設定する（ステップＳ２９）。ここでの閾値も、第１ＲＯＩ内の変位量の平均値を基準として、その基準値よりも所定量だけ相対的に変位量が小さい値として設定される。
その後、弾性画像生成部３６２は、第２ＲＯＩの弾性画像のデータを生成し、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ３０）。
ステップＳ２８において、輪郭が抽出された領域内に変位量が閾値以下の領域がない場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
以上説明した本変形例１−２によれば、超音波画像上で観測対象が有する輪郭を抽出し、第１の関心領域内の各観測点の変位量が所定の閾値より小さい領域のうち、抽出した輪郭を境界とする閉領域を第２の関心領域として設定するため、相対的に硬い領域を的確に第２ＲＯＩとして設定することができる。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム５は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置６と、表示装置４とを備える。超音波観測装置６以外の超音波診断システム５の構成は、実施の形態１で説明した超音波診断システム１の構成と同様である。
図７は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム５は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置６と、表示装置４とを備える。超音波観測装置６以外の超音波診断システム５の構成は、実施の形態１で説明した超音波診断システム１の構成と同様である。
超音波観測装置６は、実施の形態１で説明した超音波観測装置３と、画像生成部の構成が異なる。超音波観測装置６が備える画像生成部６１は、超音波画像生成部３６１および弾性画像生成部３６２に加えて、平均画像生成部６１１を有する。
平均画像生成部６１１は、表示装置４における表示を静止画とするフリーズ指示信号が入力部３３から入力された場合において、さらにアベレージ指示信号が入力部３３から入力されたとき、アベレージ指示信号において指定された超音波画像からなる複数の超音波画像における各画素の画素値を加算平均することによって平均画像のデータを生成する。加算平均の対象とする画像は、入力部３３が選択入力を受け付ける。具体的には、入力部３３がアベレージ指示信号の入力を受け付けると、表示制御部３７１が表示装置４に加算平均の対象となる過去の超音波画像を表示させる。この際、表示制御部３７１は、表示装置４に超音波画像を１枚ずつ表示させてもよいし、数枚ずつ表示させてもよい。平均画像生成部６１１は、表示装置４が表示している超音波画像の中から選択された複数の超音波画像を用いて平均画像のデータを生成する。
関心領域設定部３４は、平均画像生成部６１１が生成した平均画像のデータをもとに該平均画像に対して第２ＲＯＩを設定する。また、弾性画像生成部３６２は、平均画像における第２ＲＯＩの弾性画像のデータを自動的に生成する。
図８は、超音波観測装置６が行う処理の概要を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートも、超音波診断システム５がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波信号の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。ステップＳ４１〜Ｓ４５の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ５の処理に順次対応している。
ステップＳ４５の後、入力部３３がフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、ステップＳ４７へ移行する。一方、ステップＳ４５の後、入力部３３がフリーズ指示信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ４６：Ｎｏ）、超音波観測装置６は一連の処理を終了する。
ステップＳ４７において、入力部３３がアベレージ指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、画像生成部３６は、アベレージ指示信号において指定された超音波画像からなる複数の超音波画像の各画素の画素値を加算平均することによって平均画像のデータを生成する（ステップＳ４８）。
その後、変位量算出部３５は、平均画像の第１ＲＯＩ内で各観測点における変位量を算出する（ステップＳ４９）。変位量算出部３５は、平均画像を構成する複数の超音波画像における各観測点の変位量を変位量記憶部３８３から読み出し、各観測点における変位量の平均を算出する。この平均が、平均画像の各観測点における変位量となる。
続いて、関心領域設定部３４は、平均画像の第１ＲＯＩ内で変位量が閾値以下の領域を抽出する（ステップＳ５０）。この閾値は、平均画像における第１ＲＯＩ内の各観測点における変位量を母集団とするときの平均を基準値として、その基準値よりも所定量だけ相対的に変位量が小さい値として設定される。なお、基準値自体を閾値としてもよい。また、基準値として、平均の代わりに中央値または最頻値等の統計量を適用してもよい。
その後、関心領域設定部３４は、抽出した領域において領域の最小単位（ピクセルまたはブロック）が所定数以上連続しているか否かを判定する（ステップＳ５１）。ここでの所定数は、実施の形態１のステップＳ７で説明した数と同様である。判定の結果、抽出した領域において領域の最小単位が所定数以上連続している場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、その領域を第２ＲＯＩと設定する（ステップＳ５２）。一方、抽出した領域において領域の最小単位が所定数以上連続していない場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、超音波観測装置６は一連の処理を終了する。
ステップＳ５２の後、弾性画像生成部３６２は、平均画像において設定された第２ＲＯＩの弾性画像（第２の弾性画像）のデータを生成し、表示制御部３７１の制御のもと、そのデータを表示装置４へ出力する（ステップＳ５３）。ステップＳ５３の後、超音波観測装置６は一連の処理を終了する。表示装置４は、平均画像と第２ＲＯＩの弾性画像とを並べて表示する。なお、表示装置４が平均画像と第２ＲＯＩの弾性画像を重畳して表示するようにしてもよい。
ステップＳ４７において、入力部３３がアベレージ指示信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ４７：Ｎｏ）を説明する。この場合、関心領域設定部３４は、第１ＲＯＩ内で変位量が閾値以下の領域を抽出する（ステップＳ５４）。ここでの閾値は、実施の形態１で説明したステップＳ６の閾値と同様である。その後、超音波観測装置６はステップＳ５１へ移行する。
なお、弾性画像生成部３６２が平均画像における第１ＲＯＩの弾性画像のデータをさらに生成して表示装置４へ出力するようにしてもよい。この場合、表示装置４は、平均画像ならびに第１および第２ＲＯＩの弾性画像を表示する。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、第１ＲＯＩの弾性画像を表示している最中にフリーズ動作が行われ、さらにアベレージ指示動作が行われた場合、所定枚数の超音波画像における平均画像のデータを生成し、その平均画像の第１ＲＯＩ内で相対的に硬い第２ＲＯＩを自動的に設定し、その第２ＲＯＩに対する弾性画像を生成するため、第２ＲＯＩを設定する手間を省くことができる。したがって、超音波エラストグラフィにおけるスクリーニングと精査の両方の観察を手間をかけずに容易に行うことができる。
また、本実施の形態２によれば、第１ＲＯＩ内の変位量が閾値よりも小さい領域が空間的に連続している場合、該領域を第２ＲＯＩとして設定するため、超音波内視鏡のように観測対象である生体の拍動を利用して超音波エラストグラフィを行う場合でも、変位量が複数フレーム連続して変化しない領域として第２ＲＯＩを的確に設定することができる。
（変形例２−１）
図９は、本実施の形態２の変形例２−１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートも、超音波診断システム５がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波信号の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。ステップＳ６１〜Ｓ６７の処理は、実施の形態２で説明したステップＳ４１〜Ｓ４７の処理に順次対応している。
図９は、本実施の形態２の変形例２−１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートも、超音波診断システム５がエラストグラフィモードに設定され、送受信部３１が送信駆動波信号の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における第１ＲＯＩの設定が完了している場合の処理を示している。ステップＳ６１〜Ｓ６７の処理は、実施の形態２で説明したステップＳ４１〜Ｓ４７の処理に順次対応している。
ステップＳ６７において、入力部３３がアベレージ指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ６７：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、変位量記憶部３８３を参照し、選択された超音波画像において、第１ＲＯＩ内の変位量が閾値以下の領域を抽出する（ステップＳ６８）。この閾値は、実施の形態２と同様に設定される。
続いて、関心領域設定部３４は、所定枚数以上の超音波画像において一致する閾値以下の領域の有無を判定する（ステップＳ６９）。判定の結果、所定枚数以上の超音波画像で一致する閾値以下の領域がある場合（ステップＳ６９：Ｙｅｓ）、関心領域設定部３４は、該当する領域を第２ＲＯＩと設定する（ステップＳ７０）。これに対し、所定枚数以上の超音波画像で一致する閾値以下の領域がない場合（ステップＳ６９：Ｎｏ）、超音波観測装置６は一連の処理を終了する。
ステップＳ７０の後、平均画像生成部６１１が平均画像のデータを生成するとともに、弾性画像生成部３６２が第２ＲＯＩの弾性画像のデータを生成し出力する（ステップＳ７１）。生成された平均画像および第２ＲＯＩの弾性画像のデータは、表示制御部３７１の制御のもと、表示装置４へ出力される。この後、超音波観測装置６は一連の処理を終了する。なお、平均画像生成部６１１の処理を、上述したステップＳ６８〜Ｓ７０の処理と並行して行わせるようにしてもよい。
ステップＳ６７において、入力部３３がアベレージ指示信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ６７：Ｎｏ）を説明する。この場合、関心領域設定部３４は、第１ＲＯＩ内で変位量が閾値以下の領域を抽出する（ステップＳ７２）。この閾値も、実施の形態１で説明したステップＳ６の閾値と同様である。
ステップＳ７２の後に行うステップＳ７３〜Ｓ７５の処理は、実施の形態２で説明したステップＳ５１〜Ｓ５３の処理にそれぞれ対応している。ステップＳ７５の後、超音波観測装置６は一連の処理を終了する。
以上説明した本変形例２−１によれば、変位量記憶部が記憶する複数の超音波画像の各々の各観測点における変位量を参照し、変位量が閾値よりも小さい領域であって複数の超音波画像のうち所定枚数以上の超音波画像で一致する領域があるとき、該領域を第２ＲＯＩとして設定するため、相対的に硬い領域を的確に第２ＲＯＩとして設定することができる。
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１、２によってのみ限定されるべきものではない。例えば、第２ＲＯＩを所定の形状で設定してもよい。図１０は、所定の形状を有する第２ＲＯＩの弾性画像の表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像４００において、第２ＲＯＩ４０１は第１ＲＯＩ１０１の形状と略相似な形状を有しており、重心の位置が第１ＲＯＩ１０１と同じである。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１、２によってのみ限定されるべきものではない。例えば、第２ＲＯＩを所定の形状で設定してもよい。図１０は、所定の形状を有する第２ＲＯＩの弾性画像の表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す弾性画像４００において、第２ＲＯＩ４０１は第１ＲＯＩ１０１の形状と略相似な形状を有しており、重心の位置が第１ＲＯＩ１０１と同じである。
また、超音波プローブとして、例えば光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、***（特に乳腺）、甲状腺等を観察する際に用いられる。
このように、本発明は、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
１、５ 超音波診断システム
２ 超音波内視鏡
３、６ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 超音波振動子
３１ 送受信部
３２ 信号処理部
３３ 入力部
３４ 関心領域設定部
３５ 変位量算出部
３６、６１ 画像生成部
３７ 制御部
３８ 記憶部
１００、２００、３００、４００ 弾性画像
１０１ 第１ＲＯＩ
１０２、３０１ カラースケール
２０１、２０１’、４０１ 第２ＲＯＩ
３６１ 超音波画像生成部
３６２ 弾性画像生成部
３７１ 表示制御部
３８１ 超音波画像記憶部
３８２ 関心領域記憶部
３８３ 変位量記憶部
６１１ 平均画像生成部
Ｂ 境界部
２ 超音波内視鏡
３、６ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 超音波振動子
３１ 送受信部
３２ 信号処理部
３３ 入力部
３４ 関心領域設定部
３５ 変位量算出部
３６、６１ 画像生成部
３７ 制御部
３８ 記憶部
１００、２００、３００、４００ 弾性画像
１０１ 第１ＲＯＩ
１０２、３０１ カラースケール
２０１、２０１’、４０１ 第２ＲＯＩ
３６１ 超音波画像生成部
３６２ 弾性画像生成部
３７１ 表示制御部
３８１ 超音波画像記憶部
３８２ 関心領域記憶部
３８３ 変位量記憶部
６１１ 平均画像生成部
Ｂ 境界部
Claims (12)
- 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置であって、
前記超音波信号に基づいて超音波画像のデータを生成する超音波画像生成部と、
前記超音波画像内で予め設定される第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を自動で設定する関心領域設定部と、
前記第１および第２の関心領域の硬さに応じた表示態様をそれぞれ有する第１および第２の弾性画像のデータを生成する弾性画像生成部と、
を備えることを特徴とする超音波観測装置。 - 前記第１および第２の関心領域における前記観測対象の変位量を算出する変位量算出部をさらに備え、
前記関心領域設定部は、
前記変位量算出部の算出結果に基づいて前記第２の関心領域を設定し、
前記弾性画像生成部は、
前記第１および第２の関心領域における前記変位量に応じた表示態様をそれぞれ有する前記第１および第２の弾性画像のデータを生成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。 - 前記関心領域設定部は、
前記第１の関心領域内の各観測点の前記変位量と所定の閾値とを比較して該閾値より前記変位量が小さい領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。 - 前記関心領域設定部は、
前記第１の関心領域内の前記変位量が前記閾値よりも小さい領域が空間的に所定数以上連続し、かつ該連続する領域が所定時間継続している場合、該領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。 - 前記関心領域設定部は、
前記超音波画像上で前記観測対象が有する輪郭を抽出し、
抽出した前記輪郭の領域内に前記第１の関心領域内の観測点の前記変位量が所定の閾値より小さい領域がある場合、前記輪郭を境界とする閉領域を前記第２の関心領域と設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。 - 表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、複数の超音波画像を加算平均してなる平均画像を生成するアベレージ指示信号の入力を受け付けたとき、前記平均画像のデータを生成する平均画像生成部をさらに備え、
前記関心領域設定部は、
前記平均画像における前記第１の関心領域内の各観測点における前記変位量が所定の閾値より小さい領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。 - 前記関心領域設定部は、
前記第１の関心領域内の統計量が前記閾値よりも小さい領域が空間的に所定数以上連続している場合、該領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする請求項６に記載の超音波観測装置。 - 前記第１の関心領域の各観測点の変位量を記憶する変位量記憶部をさらに備え、
前記関心領域設定部は、
表示装置における表示を静止画とするフリーズ指示信号の入力を受け付けた場合において、複数の超音波画像を加算平均してなる平均画像を生成するアベレージ指示信号の入力を受け付けたとき、前記変位量記憶部が記憶する前記超音波画像の各観測点における前記変位量を参照し、前記変位量が所定の閾値よりも小さい領域であって前記複数の超音波画像のうち所定枚数以上の超音波画像で一致する領域があるとき、該領域を前記第２の関心領域として設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。 - 前記第１の関心領域から前記第２の関心領域を除いた領域の弾性画像と前記第２の関心領域の弾性画像とを識別可能な表示態様を有する１つの画像として表示装置に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
- 前記第１の関心領域の弾性画像と前記第２の関心領域の弾性画像とを並列して表示装置に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
- 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置の作動方法であって、
弾性画像生成部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第１の弾性画像のデータを生成する第１の弾性画像生成ステップと、
関心領域設定部が、前記第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
前記弾性画像生成部が、前記第２の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第２の弾性画像のデータを生成する第２の弾性画像生成ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。 - 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて観測を行う超音波観測装置に、
弾性画像生成部が、前記超音波信号に基づいて生成される超音波画像内で予め設定される第１の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第１の弾性画像のデータを生成する第１の弾性画像生成ステップと、
関心領域設定部が、前記第１の関心領域の中で相対的に硬い第２の関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
前記弾性画像生成部が、前記第２の関心領域の硬さに応じた表示態様を有する第２の弾性画像のデータを生成する第２の弾性画像生成ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
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