JP6625760B2 - 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献1に開示の技術では、超音波プローブが動いている場合には、診断部位の判別及び超音波画像の解析ができないという問題があった。更に、特許文献1に開示の技術では、診断部位に対して適切な画像解析方法を選択することが困難であるという問題があった。
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8及び表示部9が順次接続されている。
更に、画像取得部3、表示制御部8、プローブ動き量算出部11、画像解析部12及び部位判別部13に装置制御部14が接続され、装置制御部14に、操作部15及び格納部16がそれぞれ接続されている。なお、装置制御部14と格納部16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。
画像取得部3の送信回路6は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部14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。
Bモード処理部19は、装置制御部14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モード処理部19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。Bモード処理部19において生成されたBモード画像信号は、表示制御部8又は画像解析部12に出力される。
画像処理部20は、Bモード処理部19において生成された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、Bモード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、Bモード画像信号を表示制御部8に出力する。
表示部9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14の制御の下、超音波診断画像を表示する。
動作センサ10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、動作センサ10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、動作センサ10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、動作センサ10が検出した信号は、動き量検出部4のプローブ動き量算出部11に出力される。
部位判別部13は、画像解析部12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、装置制御部14に対して判別した部位の情報を出力する。
操作部15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16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。
まず、ステップS1において、定められた画像化条件の下、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5及び送信回路6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5に出力され、受信回路5の増幅部17及びA/D変換部18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、動き量検出部4の動作センサ10は、オペレータにより走査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。なお、ステップS1において用いられる、初期値として定められた画像化条件は、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。
更に、ステップS2において、受信信号が画像生成部7に入力され、画像生成部7のBモード処理部19においてBモード画像信号が生成される。
ステップS3においてNフレーム目の超音波画像が取得されたと判定された場合には、ステップS4に進む。ステップS4において、動き量検出部4のプローブ動き量算出部11は、動作センサ10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S1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の姿勢角を算出した後、その姿勢角のフレーム間における時間変化量を算出する。例えば、プローブ動き量算出部11は、まず、動作センサ10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、複数フレームの超音波画像に対してフレーム毎に超音波プローブ2の姿勢角を算出することができる。プローブ動き量算出部11は、次に、超音波プローブ2の動き量として、例えば、算出された複数の姿勢角の標準偏差を算出することができる。
続くステップS9において、画像取得部3の受信回路5及び送信回路6は、ステップS8において変更された画像化条件を用いて、部位判別部13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S10において、画像取得部3の画像生成部7は、ステップS8において変更された画像化条件を用いて受信回路5及び送信回路6により取得された受信信号からBモード画像信号を生成する。
例えば、動作センサ10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の姿勢角を検出することができる。また、例えば、動作センサ10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、動作センサ10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の姿勢角を検出することができる。
また、超音波プローブ2の動き量は、超音波プローブ2の動きを表すものであれば、超音波プローブ2の姿勢角を用いたものに限定されない。例えば、超音波プローブ2の動き量は、超音波プローブ2の移動距離であっても良い。
また、画像解析部12は、もちろん、以上に説明した画像解析の方法に限定されず、公知の画像解析方法を用いて、複数フレームの超音波画像に共通して含まれる部位の構造の移動量を算出しても良い。
このように、受信信号からBモード画像信号以外の画像信号が生成された場合には、それぞれの画像信号の種類に応じた画像解析を行っても良い。例えば、受信信号からMモード画像信号が生成された場合には、画像解析部12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っても良く、オプティカルフローを用いた時系列の画像解析を行っても良い。
また、例えば、受信信号から、カラードプラ画像信号、弾性画像信号又は音速マップ信号が生成された場合には、画像解析部12は、それぞれの画像信号に含まれる色情報の解析等を行うことができる。
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。
Claims (8)
- 超音波プローブと、
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、
前記画像取得部により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き量を検出する動き量検出部と、を備え、
前記画像解析部は、前記動き量検出部により検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行い、前記動き量検出部により検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記画像解析部は、前記単フレームの超音波画像に対する画像解析として、単フレームの超音波画像に対するパターン認識又は画素値解析を含む画像解析を行う請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記画像解析部は、前記複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、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を行う請求項1又は2に記載の超音波診断装置。
- 前記画像解析部は、前記複数フレームの超音波画像に対する画像解析として、前記画像取得部により時系列に取得された複数フレームの超音波画像に対してフレーム毎に画像解析を行って、それらの画像解析結果を統合する請求項1又は2に記載の超音波診断装置。
- 前記画像解析部における前記画像解析に結果に基づいて、前記画像解析が行われた超音波画像に含まれる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1〜4のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記動き量検出部は、前記超音波プローブに取り付けられた動作センサを備え、
前記動作センサは、前記超音波プローブの加速度、角速度又は位置を検出する請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記動き量検出部は、前記超音波プローブから離れて設置された動作センサを備え、
前記動作センサは、前記超音波プローブの位置を検出する請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 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、
取得された超音波画像を解析し、
前記超音波プローブの動き量を検出するに際し、
検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値以上である場合に、単フレームの超音波画像に対して画像解析を行い、検出された前記超音波プローブの動き量が定められた閾値未満である場合に、複数フレームの超音波画像に対して画像解析を行うことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
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