特許 6242025 超音波撮像装置及び超音波画像表示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242025

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】超音波撮像装置及び超音波画像表示方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/14

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-508127(P2015-508127)

(86)(22)【出願日】2014年1月28日

(86)【国際出願番号】JP2014051735

(87)【国際公開番号】WO2014156269

(87)【国際公開日】20141002

【審査請求日】2016年12月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-62535(P2013-62535)

(32)【優先日】2013年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100145735

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 尚隆

(72)【発明者】

【氏名】西浦 朋史

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平5-192336（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平9-220228（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平10-262963（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2006-218210（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2006-223712（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2007-252725（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-19873（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第2006/0058605（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波画像データからＲＯＩを算出するＲＯＩ算出部と、
前記超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び前記輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、前記ＲＯＩの算出の成否を判定する判定部と、
前記判定部により失敗と判定された前記ＲＯＩに基づく失敗超音波画像を、前記判定部により成功と判定された前記ＲＯＩに基づく成功超音波画像で補う補償部と
を備えたことを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項2】

前記補償部は、前記ＲＯＩの算出に成功したときの前記超音波画像データから生成された前記成功超音波画像で、前記失敗超音波画像を補うことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項3】

前記補償部は、前記ＲＯＩの算出に成功したときの前記ＲＯＩの境界に基づいて超音波画像データからリアルタイムに生成された前記成功超音波画像で、前記失敗超音波画像を補うことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項4】

前記判定部は、前記輝度差の箇所の数が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所の数の割合が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所の数の統計値が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所に基づいて算出された前記ＲＯＩの座標の変化が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所に基づいて算出された前記ＲＯＩの大きさの変化が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所に基づいて算出された前記ＲＯＩの境界の変化が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所に基づいて算出された前記ＲＯＩの境界の所定の法線の数が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所に基づいて算出された前記ＲＯＩの境界の所定の法線の角度が所定の閾値を超えるか否か、前記輝度差の箇所に基づいて算出された前記ＲＯＩの境界の所定の法線の統計値が所定の閾値を超えるか否か、及び前記成功超音波画像の前記ＲＯＩとの相関値が所定の閾値を超えるか否かのうち少なくとも１つに基づいて、前記ＲＯＩの算出の成否を判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項5】

前記補償部は、前記失敗超音波画像の取得時刻と前記成功超音波画像の取得時刻との差が所定の時間以内であるか否か及び診断カルテのＩＤが一致しているか否かのうち少なくとも１つに基づいて、前記失敗超音波画像を前記成功超音波画像で補えるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項6】

前記ＲＯＩ算出部は、２次元超音波画像の２次元ＲＯＩの境界を所定の座標軸に沿って連続的に配置することにより３次元ＲＯＩを設定し、
前記判定部は、前記２次元ＲＯＩの算出の成否を判定し、
前記補償部は、前記２次元ＲＯＩの算出に成功したときの前記超音波画像データから生成された前記成功超音波画像で、前記失敗超音波画像を補うことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項7】

前記ＲＯＩ算出部は、２次元超音波画像の２次元ＲＯＩの境界を所定の座標軸に沿って連続的に配置することにより３次元ＲＯＩを設定し、
前記判定部は、前記２次元ＲＯＩの算出の成否を判定し、
前記補償部は、前記２次元ＲＯＩの算出に成功したときの前記２次元ＲＯＩの境界に基づいて超音波画像データからリアルタイムに生成された前記成功超音波画像で、前記失敗超音波画像を補うことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項8】

前記ＲＯＩ算出部は、前記超音波画像データから３次元ＲＯＩを算出し、
前記判定部は、前記３次元ＲＯＩの算出の成否を判定し、
前記補償部は、前記３次元ＲＯＩに基づく３次元の前記失敗超音波画像を、前記３次元ＲＯＩに基づく３次元の前記成功超音波画像で補うことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項9】

前記ＲＯＩ算出部は、前記超音波画像データを複数のブロックに分割し、ブロックごとの輝度に基づいて、前記複数のブロックを分類し、前記分類されたブロックの境界を３次元ＲＯＩとして算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項10】

前記判定部は、超音波画像データを複数のブロックに分割し、所定の輝度差を有する前記ブロックの箇所及び前記輝度差を有する前記ブロックの数のうち少なくとも１つに基づいて、前記ＲＯＩの算出の成否を判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項11】

前記ＲＯＩの算出の成否を示すマークを前記成功超音波画像に表示させるマーク生成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項12】

前記マーク生成部は、前記失敗超音波画像を補う前記成功超音波画像に、その他の前記成功超音波画像と異なるマークを表示させることを特徴とする請求項１１に記載の超音波撮像装置。

【請求項13】

前記ＲＯＩの算出の成否を前記成功超音波画像に表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項14】

前記ＲＯＩの算出の成否を示す音声を発生する音声発生部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。

【請求項15】

超音波画像データからＲＯＩを算出し、
前記超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び前記輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、前記ＲＯＩの算出の成否を判定し、
失敗と判定された前記ＲＯＩに基づく失敗超音波画像を、成功と判定された前記ＲＯＩに基づく成功超音波画像で補うことを特徴とする超音波画像表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波撮像装置及び超音波画像表示方法に関し、特に、超音波画像の画質を向上させる超音波撮像装置及び超音波画像表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の超音波画像表示方法は、収集超音波データ組内部でＲＯＩ（関心領域）を規定する工程と、収集超音波データ組内部で複数の異なる画像面を特定する工程と、を含む。本方法はさらに、複数の画像面に基づいてＲＯＩの少なくとも１つの境界から有意なエッジを決定する工程と、決定した有意エッジに基づいてＲＯＩを調整する工程とを含む（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２２４３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の超音波画像表示方法では、プローブの移動や胎児の体動などにより、ＲＯＩの算出に適した３次元超音波画像データが得られない場合がある。ＲＯＩの算出に適さない３次元超音波画像データが入力された場合、不適切なＲＯＩが算出され、不適切な３次元超音波画像が突発的に表示されるので、３次元超音波画像がちらついて見映えが悪くなる。特に、産科の診断においては、母親である被検者が胎児の３次元超音波画像を見るので、胎児の３次元超音波画像の見栄えが悪くなると、被検者の心証を害する。

【0005】

本発明は、不適切なＲＯＩが算出されることにより３次元超音波画像がちらつくのを防止して、超音波画像の画質を向上させる超音波撮像装置及び超音波画像表示方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の超音波撮像装置は、超音波画像データからＲＯＩを算出するＲＯＩ算出部と、前記超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び前記輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、前記ＲＯＩの算出の成否を判定する判定部と、前記判定部により失敗と判定された前記ＲＯＩに基づく失敗超音波画像を、前記判定部により成功と判定された前記ＲＯＩに基づく成功超音波画像で補う補償部とを備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、不適切なＲＯＩが算出されることにより３次元超音波画像がちらつくのを防止して、超音波画像の画質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態の超音波撮像装置の一例を示したブロック図である。

【図2】超音波画像構成部の一例を示したブロック図である。

【図3】画像生成部の一例を示したブロック図である。

【図4】３次元超音波画像データのプリカットを説明する図である。

【図5】ＲＯＩ算出の成功／失敗を説明する図である。

【図6】超音波撮像装置の動作を説明するフローチャートである。

【図7】ＲＯＩ算出が失敗した場合に失敗超音波画像を成功超音波画像で補うことを説明する図である。

【図8】超音波画像構成部のその他の一例を示したブロック図である。

【図9】ＲＯＩ算出が成功／失敗したときのマークを説明する図である。

【図10】ＲＯＩ算出が失敗した場合に失敗超音波画像を成功超音波画像で補い、マークを付与することを説明する図である。

【図11】成功超音波画像に表示されるマークの種類を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態の超音波撮像装置の一例を示したブロック図である。超音波撮像装置１は超音波診断装置として用いられてもよい。

【0010】

超音波撮像装置１は、被検体２内に超音波を送受信し得られた反射エコー信号を用いて診断部位について２次元超音波画像又は３次元超音波画像を形成して表示する。超音波撮像装置１は、被検体２に超音波を照射し受信する振動子素子を備えた超音波探触子３と、超音波信号を送受信する超音波送受信部４と、受信信号に基づいて２次元超音波画像（Ｂモード画像）又は３次元超音波画像を構成する超音波画像構成部５と、超音波画像構成部５において構成された超音波画像を表示する表示部６と、各要素を制御する制御部７と、制御部７に指示を与えるコントロールパネル８と、警告などの音声を発生する音声発生部９とを備える。

【0011】

超音波探触子３は、振動子素子が超音波探触子３の長軸方向に１〜ｍチャンネル分配列されるとともに、超音波探触子３の短軸方向にｋ個に切断されて１〜ｋチャンネル分配列されている。超音波探触子３は、短軸方向の各振動子素子（１〜ｋチャンネル）に与える遅延時間を変えることにより、長軸方向だけでなく短軸方向にも送波や受波のフォーカスを行うことができ、２次元超音波画像データだけでなく３次元超音波画像データも取得することができる。超音波探触子３は、短軸方向の各振動子素子に与える超音波送信信号の振幅を変えることにより、送波重み付けを行うことができ、短軸方向の各振動子素子からの超音波受信信号の増幅度又は減衰度を変えることにより、受波重み付けを行うことができる。超音波探触子３は、短軸方向のそれぞれの振動子素子をオン／オフすることにより、口径制御を行うことができる。なお、超音波探触子３の走査方式としては、セクタ走査方式、リニア走査方式、コンベックス走査方式、及びラジアル走査方式などがある。また、超音波探触子３は、被検体２に対して機械的に振動子を短軸方向に往復移動しながら、超音波を走査して超音波画像データを取得してもよい。

【0012】

超音波送受信部４は、超音波探触子３に送信信号を供給するとともに、受信した反射エコー信号を処理する。超音波送受信部４は、超音波探触子３を制御して超音波ビームを送波せる送波回路と、被検体２内から反射した超音波ビームの反射エコー信号を受信して生体情報を収集する受波回路と、これらを制御する制御回路とを備える。

【0013】

超音波画像構成部５は、超音波送受信部４で処理した超音波画像データ（反射エコー信号）を超音波画像（例えば、超音波断層画像など）に変換する。また、超音波画像構成部５は、超音波画像データからＲＯＩ（関心領域）を算出し、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び所定の輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定し、失敗と判定されたＲＯＩに基づく失敗超音波画像を、成功と判定されたＲＯＩに基づく成功超音波画像で補う。

【0014】

図２は、超音波画像構成部５の一例を示したブロック図である。図２に示すように、超音波画像構成部５は、超音波画像データからＲＯＩ（関心領域）を算出して、超音波画像及び各種ドプラ画像を画像化する画像生成部５４２と、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び所定の輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定する判定部５４１と、判定部５４１により失敗と判定されたＲＯＩに基づく失敗超音波画像を、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩに基づく成功超音波画像で補う補償部５４３とを備える。また、超音波画像構成部５は、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩのＲＯＩ情報（座標など）を記憶し、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩに基づく成功超音波画像を記憶する記憶部（ＲＡＭ５４５）を備える。画像生成部５４２は、超音波画像データからＲＯＩを算出するＲＯＩ算出部５４４を備える。

【0015】

図３は、画像生成部５４２（ＲＯＩ算出部５４４を含む）の一例を示したブロック図である。図３に示すように、画像生成部５４２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５１５と、磁気ディスク装置５２５及びＲＡＭ５４５を含む記憶部と、高速演算装置５４６と、通信ポート５５５とを備える。画像生成部５４２（ＲＯＩ算出部５４４）は、超音波送受信部４で受信した生体情報を信号処理することにより、超音波画像データからＲＯＩを算出し、２次元超音波画像、３次元超音波画像、及び各種ドプラ画像を画像化することができる。なお、図３に示すように、記憶部（磁気ディスク装置５２５及びＲＡＭ５４５）を、画像生成部５４２が備えてもよい。

【0016】

表示部６は、表示制御部（図示せず）の制御により、超音波画像構成部５により生成された超音波画像（例えば、超音波断層画像など）、制御部７の制御に必要な制御情報、及びユーザ設定情報などの表示情報を表示する。表示部６は、ＣＲＴモニタや液晶モニタなどを含む。なお、表示制御部は、グラフィックプロセッサなどを含む表示制御システムである。

【0017】

音声発生部９は、超音波画像構成部５で生成された超音波画像に基づいて音声を発生する。音声発生部９は、スピーカーなどを含む。

【0018】

制御部７は、各構成要素の動作を制御する。制御部７は、ユーザインターフェース回路とのインターフェースを備える制御用コンピュータシステムを含む。制御部７は、ユーザインターフェース及びユーザインターフェースからの情報などに従って、超音波送受信部４を制御する。また、制御部７は、超音波送受信部４により受信された生体情報を超音波画像構成部５に送信し、超音波画像構成部５で画像化された情報を表示制御部に送信するなどの制御を行う。

【0019】

超音波撮像装置１は、超音波送受信する矩形又は扇形をなす面と直交する方向に超音波探触子３を電子的又は機械的にスイングすることにより、被検体２の診断部位の超音波画像データ（超音波断層画像データ）を複数取得し、複数の超音波画像データ（超音波断層画像データ）を用いて３次元超音波画像データを生成する。超音波撮像装置１は、ボクセル法又はボリュームレンダリング法などの手法により、３次元超音波画像データから３次元超音波画像を構成し、３次元超音波画像をリアルタイムに表示部６で表示する。

【0020】

次に、超音波撮像装置１の動作について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、超音波画像構成部５がＲＯＩを算出して３次元超音波画像をリアルタイムに生成する動作について説明する。

【0021】

図４は、３次元超音波画像データのプリカットを説明する図である。図４（ａ）は、ＲＯＩを設定するＲＯＩ設定画面３０を示した図である。図４（ａ）では、胎盤３１を含まず胎児３２を含む３次元超音波画像データを得るために、ＲＯＩ算出部５４４がＲＯＩ３３を算出して設定した状態が示されている。ＲＯＩ算出部５４４は、ＲＯＩ３３の境界の座標を記憶部に記憶し、ＲＯＩ３３の境界をＲＯＩ設定画面３０に描出する。図４（ｂ）は、３次元超音波画像データ処理を概念的に説明する図である。図４（ｂ）に示すように、３次元超音波画像データ３４は立体的な領域を構成する。ＲＯＩ算出部５４４は、ＲＯＩ３３を３次元で構成することにより、３次元ＲＯＩ３７を設定する。３次元ＲＯＩ３７は、３次元超音波画像データ３４から切り出される。３次元超音波画像データ３４には、胎児に相当する３次元超音波画像データ３６と、胎盤に相当する３次元超音波画像データ３５が含まれているが、３次元超音波画像データ３４から切り出された３次元ＲＯＩ３７には、胎盤に相当する３次元超音波画像データ３５は取り除かれ、胎児に相当する３次元超音波画像データ３６が抽出される。画像生成部５４２は、超音波画像データから３次元ＲＯＩ３７を算出し、ボクセル法又はボリュームレンダリング法などの手法により、図４（ｃ）に示すように、胎盤が取り除かれ、胎児の３次元超音波画像３９１が含まれる３次元超音波画像３９を生成する。画像生成部５４２は、ＲＯＩ３３の境界の座標を記憶部に記憶し、３次元ＲＯＩ３７の境界を３次元超音波画像に描出してもよい。

【0022】

超音波診断の迅速性を高めるため、超音波撮像装置１は、３次元超音波画像をリアルタイムに表示しながら、被検体２（例えば、胎児）を観察する。しかしながら、超音波探触子３の移動や胎児の体動などにより、ＲＯＩ算出部５４４は、３次元ＲＯＩ３７の算出に適した超音波画像データ（３次元超音波画像データ）が得られず、３次元ＲＯＩ３７の算出が失敗する場合もある。ＲＯＩの算出に適さない超音波画像データが入力された場合、不適切な範囲のＲＯＩが算出され、不適切な３次元超音波画像が突発的に表示されるので、３次元超音波画像がちらついて見映えが悪くなる。また、胎児の手足部分のような複雑な構造や体組織が複雑に入り組んだような構造を撮像する場合、ＲＯＩの境界を決定できないため、ＲＯＩの範囲が算出されず、全範囲をレンダリングした不適切な３次元超音波画像が突発的に表示されるので、３次元超音波画像がちらついて見映えが悪くなる。

【0023】

図５は、ＲＯＩ算出の成功／失敗を説明する図である。図５では、時系列の超音波画像５１，５２，５３において、胎児５４（例えば、胎児５４の腕）が動いている。超音波画像５１，５３では、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ５１ａ，５３aが取得され、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ５１ａ，５３aに基づく３次元超音波画像５１ｂ，５３ｂが得られることにより、胎盤に相当する３次元超音波画像データが取り除かれ、胎児に相当する３次元超音波画像データ５６が抽出される。一方、超音波画像５２では、ＲＯＩの算出が失敗して適切なＲＯＩが取得されなかった。この場合、胎盤５５に相当する３次元超音波画像データ５７が含まれ、胎児に相当する３次元超音波画像データ５６が抽出されると、胎盤に相当する３次元超音波画像データ５７が含まれる３次元超音波画像（失敗超音波画像）５２ｂが突発的に表示される。この結果、リアルタイムで３次元超音波画像５１ｂ，５２ｂ，５３ｂを時系列に表示する場合、３次元超音波画像がちらついて見映えが悪くなる。

【0024】

本実施の形態の超音波撮像装置１は、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び所定の輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定し、ＲＯＩ算出の失敗と判定された超音波画像を、ＲＯＩ算出の成功と判定された超音波画像で補う。

【0025】

図６は、超音波撮像装置１の動作を説明するフローチャートである。図６に示すように、ステップＳ４１において、ＲＯＩ算出部５４４が超音波画像データからＲＯＩを算出する。ＲＯＩ算出部５４４は、図４の３次元超音波画像データ３４に設定されるＲＯＩを算出する。ＲＯＩ算出部５４４は、３次元超音波画像データ３４の断面である２次元超音波画像を取得し、エッジ抽出法によって胎盤と羊水の境界をＲＯＩの境界とすることができる。

【0026】

ＲＯＩ算出部５４４は、エッジ抽出法によって羊水と胎児の境界をＲＯＩの境界としてもよい。また、ＲＯＩ算出部５４４は、胎盤と羊水の境界と羊水と胎児の境界の中間位置をＲＯＩの境界としてもよい。また、ＲＯＩ算出部５４４は、超音波画像データ（２次元超音波画像データ）を複数のブロックに分割し、ブロックごとの輝度に基づいて、胎盤を含むブロックと、胎児を含むブロックと、胎盤及び胎児を含むブロックとに複数のブロックを分類し、分類されたブロックのうち何れかのブロックの境界をＲＯＩ（２次元ＲＯＩ又は３次元ＲＯＩ）の境界としてもよい。領域分割を３次元超音波画像データ３４に施し、３次元ＲＯＩの境界を３次元空間から決定することができる。さらに、ＲＯＩ算出部５４４は、２次元超音波画像のＲＯＩ（２次元ＲＯＩ）の境界を所定の座標軸に沿って連続的に配置することにより、複数の２次元超音波画像からＲＯＩを３次元で構成し、３次元ＲＯＩ３７を設定してもよい。このとき、３次元ＲＯＩの境界は、２次元超音波画像の断面と直交する座標軸に沿って、２次元超音波画像のＲＯＩ（２次元ＲＯＩ）の境界を連続的に配置することにより、３次元ＲＯＩ３７を設定することができる。

【0027】

ステップＣ４１において、判定部５４１が、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び所定の輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定する。本実施の形態では、ＲＯＩ（関心領域）は、胎盤を取り除き、胎児の３次元超音波画像を生成するために、算出され設定される。

【0028】

図５（ｂ）に示すように、高輝度の胎盤と高輝度の胎児が接近している場合、エッジ抽出法では、胎盤と胎児の境界を表すエッジが抽出されず、ＲＯＩの境界を決定できないため、ＲＯＩ算出が失敗することがある。また、胎児の手足部分のような複雑な構造や体組織が複雑に入り組んだような構造を撮像する場合、エッジ抽出法では、有意なエッジを有する箇所が複数存在し、ＲＯＩの境界を決定できないため、ＲＯＩ算出が失敗することがある。また、超音波画像データを複数のブロックに分割する場合であっても、胎盤と胎児が接近している状況では、胎盤を含むブロックと、胎児を含むブロックと、胎盤及び胎児を含むブロックとに適切に分類することができず、ＲＯＩの境界を決定できないため、ＲＯＩ算出が失敗することがある。

【0029】

判定部５４１は、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所及び所定の輝度差の箇所の数のうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定する。例えば、ＲＯＩの境界のエッジ強度が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。また、複数のフレーム間でＲＯＩの大きさ又は位置（座標）を比較し、複数のフレーム間の差が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。また、３次元ＲＯＩの境界面が３次元空間で構成されている場合には、３次元ＲＯＩの境界面を形成する曲面において、曲面の法線の角度（又は勾配）を算出し、所定の閾値を超える法線の角度（又は勾配）が存在するか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。

【0030】

判定部５４１は、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所の数が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所の数の割合が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所の数の統計値が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所に基づいて算出されたＲＯＩの座標の変化が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所に基づいて算出されたＲＯＩの大きさの変化が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所に基づいて算出されたＲＯＩの境界の変化が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所に基づいて算出されたＲＯＩの境界の所定の法線の数が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所に基づいて算出されたＲＯＩの境界の所定の法線の角度が所定の閾値を超えるか否か、超音波画像データにおける所定の輝度差の箇所に基づいて算出されたＲＯＩの境界の所定の法線の統計値が所定の閾値を超えるか否か、及び成功超音波画像のＲＯＩとの相関値が所定の閾値を超えるか否かのうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定する。

【0031】

例えば、超音波画像の所定の座標軸に沿って、所定の輝度差の箇所（例えば、エッジ抽出法により抽出された有意なエッジ）の数が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。また、超音波画像の所定の座標軸に沿って、所定の輝度差の箇所（例えば、閾値を超える輝度差を有する箇所と閾値以下の輝度差を有する箇所）の数をカウントし、閾値を超える輝度差を有する箇所の数の割合が所定の値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。また、超音波画像の所定の座標軸に沿って、所定の輝度差の箇所の数の統計値（例えば、閾値を超える輝度差を有する箇所の数の平均値、中央値、偏差、分散、及び成功超音波画像の所定の輝度差の箇所の数との相関値など）が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。

【0032】

ＲＯＩの座標（境界や重心の座標など）の変化（時間変化又は空間変化）が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。例えば、ＲＯＩの重心が閾値を超えて移動（時間変化）したときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。また、ＲＯＩの境界線の空間微分値が閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。

【0033】

ＲＯＩの大きさ（長さや面積や体積など）の変化（時間変化又は空間変化）が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。例えば、所定の時間におけるＲＯＩの面積が閾値を超えて大きくなったときは（時間変化）、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。また、所定の座標軸に沿ったＲＯＩの境界線の長さの空間微分値が閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。

【0034】

ＲＯＩの境界（境界線や境界面など）の変化（時間変化又は空間変化）が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。例えば、所定の時間における３次元ＲＯＩの境界面が閾値を超えて移動（時間変化）したときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。また、３次元ＲＯＩの境界面の空間微分値が閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。

【0035】

ＲＯＩの境界の所定の法線（例えば、所定の角度を有する法線）の数（割合を含む）が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。また、ＲＯＩの境界の所定の法線の角度が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。例えば、３次元ＲＯＩの境界面の法線の角度（法線の角度は境界面の勾配に関連する）が閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。また、ＲＯＩの境界の所定の法線の統計値が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。例えば、３次元ＲＯＩの境界面の法線の角度の平均値、中央値、偏差、及び分散のうち少なくとも１つが閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。

【0036】

成功超音波画像のＲＯＩとの相関値が所定の閾値を超えるか否かによって、ＲＯＩ算出の成否が判断される。例えば、記憶部（磁気ディスク装置５２５又はＲＡＭ５４５）から過去に取得された成功超音波画像のＲＯＩ情報が読み出され、ＲＯＩ情報に基づく成功超音波画像のＲＯＩとの相関値が所定の閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の成功が判断される。

【0037】

超音波画像データを複数のブロックに分割する場合は、判定部５４１は、超音波画像データにおける所定の輝度差を有するブロック及び所定の輝度差を有するブロックの数のうち少なくとも１つに基づいて、ＲＯＩ算出の成否を判定してもよい。例えば、所定の輝度差を有するブロックの数の平均値、中央値、偏差、分散、及び割合のうち少なくとも１つが閾値を超えたときは、ＲＯＩ算出の失敗が判断される。

【0038】

図６のステップＣ４１において、判定部５４１がＲＯＩ算出の成功を判定した場合は、ステップＳ４２に進み、ＲＯＩ算出部５４４が、判定部５４１によりＲＯＩ算出の成功が判定されたときのＲＯＩ情報（ＲＯＩの位置や境界の座標など）や超音波画像データを記憶部に記憶する。この場合、ＲＯＩ算出部５４４は、ＲＯＩ算出の成功が判定されたときのＲＯＩ情報（ＲＯＩの取得時刻又は記録時刻など）を、超音波画像データに関連付けて記憶部（ＲＡＭ５４５）に記憶する。ＲＯＩ情報は、ＲＯＩ算出の成功を示す情報、ＲＯＩを形成する座標群の一部又は全部（３次元空間上において３次元ＲＯＩの境界面を形成する座標群の一部又は全部を含む）及びＲＯＩを形成する図形の幾何学的数式（３次元ＲＯＩの境界面を形成する幾何学的数式を含む）などを含む。また、ＲＯＩ情報は、ＲＯＩが算出された時刻（ＲＯＩの取得時刻）及びＲＯＩの記録時刻を含む。さらに、ＲＯＩ情報は、ＲＯＩ算出に用いられた３次元超音波画像データのＩＤ、診断カルテのＩＤ、診断カルテに含まれる情報の一部又は全部を含んでもよい。また、ＲＯＩ算出部５４４は、ＲＯＩ算出の成功が判定された複数のＲＯＩのＲＯＩ情報を記憶部（ＲＡＭ５４５）に記憶してもよい。

【0039】

そして、ステップＳ４４において、画像生成部５４２が、ＲＯＩ中の超音波画像を生成する。例えば、図４（ｃ）に示すように、画像生成部５４２は、ボクセル法又はボリュームレンダリング法などの手法により、胎盤が取り除かれ、胎児の３次元超音波画像３９１が含まれる３次元超音波画像３９を生成する。画像生成部５４２は、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩに基づく成功超音波画像や超音波画像の取得時刻（又は記録時刻）を、ＲＯＩ情報に関連付けて記憶部（ＲＡＭ５４５）に記憶する。また、画像生成部５４２は、判定部５４１により成功と判定された複数のＲＯＩに対応する複数の超音波画像を記憶部（ＲＡＭ５４５）に記憶してもよい。このように、記憶部（ＲＡＭ５４５）は、ＲＯＩの算出に成功したときの超音波画像データから生成された成功超音波画像を記憶する。

【0040】

一方、図６のステップＣ４１において、判定部５４１がＲＯＩ算出の失敗を判定した場合は、ステップＳ４３に進み、補償部５４３が、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩに基づく成功超音波画像を探索する。補償部５４３は、判定部５４１により失敗と判定されたＲＯＩに基づく超音波画像（失敗超音波画像）を判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩに基づく超音波画像（成功超音波画像）で補うために、ＲＯＩ情報（取得時刻など）によって、記憶部（ＲＡＭ５４５）から超音波画像を探索する。例えば、補償部５４３が探索を行う場合、ステップＣ４３において、失敗超音波画像の取得時刻と成功超音波画像の取得時刻との差が所定の時間以内であるか否かにより、補償部５４３が失敗超音波画像を成功超音波画像で補えるか否かを判定する。なぜなら、失敗超音波画像の取得時刻と成功超音波画像の取得時刻との差が所定の時間を超えると、失敗超音波画像を成功超音波画像で補った場合に、３次元超音波画像のちらつきは防止できるが、違和感がある３次元超音波画像が表示される可能性があるからである。つまり、失敗超音波画像の取得時刻と成功超音波画像の取得時刻との差が所定の時間以内である場合に、補償部５４３が失敗超音波画像を成功超音波画像で補えると判定する。また、補償部５４３は、診断カルテのＩＤが一致しているか否かを照合することにより、失敗超音波画像を成功超音波画像で補えるか否かを判定する。つまり、診断カルテのＩＤが一致している場合に、補償部５４３が失敗超音波画像を成功超音波画像で補えると判定する。

【0041】

ステップＣ４３において、補償部５４３による探索が成功した場合は、ステップＳ４５に進み、補償部５４３が、判定部５４１により失敗と判定されたＲＯＩに基づく超音波画像（失敗超音波画像）を、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩに基づく超音波画像（成功超音波画像）で補う。具体的には、補償部５４３が補償命令を出力し、補償命令に従って、画像生成部５４２が、失敗超音波画像の位置及び取得時刻などに基づいて、成功超音波画像（直前のフレームで得られた成功超音波画像も含む）を記憶部（ＲＡＭ５４５）から読み出して、失敗超音波画像を成功超音波画像で置換する。このように、補償部５４３は、ＲＯＩの算出に成功したときの超音波画像データから生成された成功超音波画像で、判定部５４１により失敗と判定されたＲＯＩに基づく失敗超音波画像を補う。

【0042】

また、ステップＳ４３，Ｃ４３において、補償部５４３が、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ情報（成功ＲＯＩ情報）を探索してもよい。この場合、ステップＳ４５では、補償部５４３は、判定部５４１により失敗と判定されたＲＯＩ（失敗ＲＯＩ）に基づく超音波画像（失敗超音波画像）を判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ（成功ＲＯＩ）に基づく超音波画像（成功超音波画像）で補うために、ボクセル法又はボリュームレンダリング法（例えば、レイキャスティング法）などの手法により、探索された成功ＲＯＩの境界に基づいて、成功ＲＯＩ中の超音波画像を生成する補償命令を画像生成部５４２に出力してもよい。このように、成功と判定されたＲＯＩ情報に基づいて、成功ＲＯＩで囲まれた３次元超音波データを描画対象として、３次元超音波画像（例えば、胎児の超音波画像）がリアルタイムに生成され、成功超音波画像として失敗超音波画像の補償に用いられてもよい。つまり、補償部５４３は、ＲＯＩの算出に成功したときのＲＯＩの境界に基づいて超音波画像データからリアルタイムに生成された成功超音波画像で、判定部５４１により失敗と判定されたＲＯＩに基づく失敗超音波画像を補ってもよい。

【0043】

ステップＣ４３において、補償部５４３による探索が失敗した場合は、ステップＳ４６に進み、補償部５４３がエラー信号を送信して、エラー処理を行う。エラー処理では、失敗超音波画像をそのまま表示させてもよいし、時間軸上で直近の成功超音波画像で失敗超音波画像を強制的に補ってもよいし、エラー画像（例えば、黒い画像）を表示させてもよい。

【0044】

このように、判定部５４１によりＲＯＩ算出に成功したと判定された場合には、成功したＲＯＩ情報によって超音波画像が作成される。一方、判定部５４１によりＲＯＩ算出に失敗したと判定された場合には、置換できる成功超音波画像（又は成功ＲＯＩ）があるか否かを判定した上で（ステップＣ４３）、失敗超音波画像を成功超音波画像で置換する（補う）。

【0045】

補償に用いられる成功超音波画像は、１つの成功超音波画像であってもよいし、複数の成功超音波画像を加算平均又は加重平均した成功超音波画像であってもよい。なお、補償部５４３は、複数の成功超音波画像の一部又は全部がステップＣ４３の判定条件を満たすか否かを判定し、複数の成功超音波画像の一部又は全部がステップＣ４３の判定条件を満たす場合に、複数の成功超音波画像を加算平均又は加重平均した成功超音波画像を失敗超音波画像の補償に用いてもよい。また、成功ＲＯＩの境界に基づいて超音波画像がリアルタイムに生成される場合は、ステップＣ４３の判定条件を満たす複数の成功ＲＯＩ情報（境界の座標など）を加算平均又は加重平均した成功ＲＯＩの境界に基づくリアルタイムの超音波画像を、成功超音波画像として失敗超音波画像の補償に用いてもよい。

【0046】

また、補償部５４３は、時間軸上で直近の成功超音波画像（又は成功ＲＯＩ）を失敗超音波画像の補償に用いてもよい。また、判定部５４１は、超音波画像データ（２次元超音波画像データ）を複数のブロックに分割して、ブロックごとにＲＯＩ算出の成否を判定し、補償部５４３は、判定部５４１によりＲＯＩ算出の失敗が判定されたブロックを、判定部５４１によりＲＯＩ算出の成功が判定されたブロックで補ってもよい。

【0047】

図７は、ＲＯＩ算出が失敗した場合に失敗超音波画像を成功超音波画像で補うことを説明する図である。図７では、時系列の超音波画像５１，５２，５３において、胎児５４（例えば、胎児５４の腕）が動いている。図５と同様、超音波画像５１，５３では、ＲＯＩ算出が成功してＲＯＩ５１ａ，５３aが取得される（ステップＳ４１，Ｃ４１）。ＲＯＩ５１ａ，５３aのＲＯＩ情報（ＲＯＩの位置や境界の座標など）や超音波画像データが記憶部に記憶される（ステップＳ４２）。３次元超音波画像５１ｂ，５３ｂが得られることにより、胎盤に相当する３次元超音波画像データが取り除かれ、胎児に相当する３次元超音波画像データ５６が抽出される（ステップＳ４４）。

【0048】

一方、超音波画像５２では、ＲＯＩ算出が失敗してＲＯＩが取得されなかった（ステップＳ４１，Ｃ４１）。この場合、補償部５４３が、記憶部（ＲＡＭ５４５）から成功超音波画像を探索する。図７では、時間軸上で直近の成功超音波画像が探索される。したがって、補償部５４３がＲＯＩ５１ａの３次元超音波画像５１ｂを成功超音波画像として探索する。補償部５４３による探索が成功した場合は（ステップＣ４３）、補償部５４３が、失敗超音波画像（図５の５２ｂ）を成功超音波画像６２ｂで補う（ステップＳ４５）。または、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ５１ａに対応する成功ＲＯＩ６２ａの境界に基づいて成功超音波画像６２ｂがリアルタイムに生成され、補償部５４３が、失敗超音波画像（図５の５２ｂ）を成功超音波画像６２ｂで補う（ステップＳ４５）。

【0049】

以上、本発明にかかる実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

【0050】

例えば、ＲＯＩ算出部５４４が、２次元超音波画像の２次元ＲＯＩの境界を所定の座標軸に沿って連続的に配置することにより３次元ＲＯＩを設定する場合、判定部５４１は、２次元ＲＯＩの算出の成否を判定し、補償部５４３は、２次元ＲＯＩの算出に成功したときの超音波画像データから生成された成功超音波画像で、失敗超音波画像を補ってもよい。また、ＲＯＩ算出部５４４が、２次元超音波画像の２次元ＲＯＩの境界を所定の座標軸に沿って連続的に配置することにより３次元ＲＯＩを設定する場合、判定部５４１は、２次元ＲＯＩの算出の成否を判定し、補償部５４３は、２次元ＲＯＩの算出に成功したときの２次元ＲＯＩの境界に基づいて超音波画像データからリアルタイムに生成された成功超音波画像（２次元成功超音波画像）で、失敗超音波画像（２次元失敗超音波画像）を補ってもよい。このように、３次元ＲＯＩが設定されたときは、補償部５４３が、３次元ＲＯＩを構成する（３次元ＲＯＩの断面である）２次元ＲＯＩごとに、２次元成功超音波画像で２次元失敗超音波画像を補ってもよい。

【0051】

また、ＲＯＩ算出部５４４は、超音波画像データから３次元ＲＯＩを算出し、判定部５４１は、３次元ＲＯＩの算出の成否を判定し、補償部５４３は、３次元ＲＯＩに基づく３次元の失敗超音波画像（３次元失敗超音波画像）を、３次元ＲＯＩに基づく３次元の成功超音波画像（３次元成功超音波画像）で補ってもよい。このように、３次元ＲＯＩが設定されたときは、補償部５４３が、３次元ＲＯＩごとに、３次元成功超音波画像で３次元失敗超音波画像を補ってもよい。

【0052】

また、図８に示すように、本実施の形態の超音波撮像装置１は、ＲＯＩの算出の成否を示すマークを成功超音波画像に表示させるマーク生成部５４７を備えてもよい。

【0053】

図９は、ＲＯＩ算出が成功／失敗したときのマークを説明する図である。表示画像７１，７３の超音波画像７１ａ，７３ａでは、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ７１ｃ，７３ｃが取得され、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ７１ｃ，７３ｃに基づく３次元超音波画像７１ｂ，７３ｂが得られ、マーク生成部５４７はＲＯＩの算出の成功を示す成功マーク７４を次のフレームに切り替わるまで表示部６に表示させる。一方、表示画像７２の超音波画像７２ａでは、ＲＯＩの算出が失敗して適切なＲＯＩが取得されず、不適切なＲＯＩに基づく３次元超音波画像７２ｂが得られ、マーク生成部５４７はＲＯＩの算出の失敗を示す失敗マーク７５を次のフレームに切り替わるまで表示部６に表示させる。または、図６のステップＳ４６において、補償部５４３がエラー処理を行う場合、マーク生成部５４７は失敗超音波画像又はエラー画像に失敗マーク７５を表示させる。

【0054】

本実施の形態では、図１０に示すように、ＲＯＩ算出が失敗した場合に補償部５４３が失敗超音波画像を成功超音波画像で補うので、表示画像７２の超音波画像７２ａでは、補償部５４３が、失敗超音波画像（図９の７２ｂ）を成功超音波画像７４ｂ（例えば、直前のフレームで得られた成功超音波画像７１ｂ）で補う。または、判定部５４１により成功と判定されたＲＯＩ７１ｃに対応する成功ＲＯＩの境界に基づいて成功超音波画像７４ｂがリアルタイムに生成され、補償部５４３が、失敗超音波画像（図９の７２ｂ）を成功超音波画像７４ｂで補う。この場合、マーク生成部５４７は、ＲＯＩの算出の成功を示す成功マーク７４を成功超音波画像に表示させる。

【0055】

また、マーク生成部５４７は、失敗超音波画像を補う成功超音波画像に、その他の成功超音波画像と異なるマークを表示させてもよい。例えば、図１１（ａ）に示すような補償マーク９１を、失敗超音波画像を補う成功超音波画像（図１０の表示画像７２）に表示させ、図１１（ｂ）に示すような成功マーク７４を、通常の成功超音波画像（図１０の表示画像７１，７３）に表示させる。

【0056】

また、表示部６は、ＲＯＩの算出の成否を成功超音波画像に表示してもよい。例えば、表示部６は、ＲＯＩを表示し、ＲＯＩの色、ＲＯＩの境界線（実線や点線など）、ＲＯＩの境界線の太さ、及びマークのうち少なくとも１つを変化させることにより、ＲＯＩの算出の成否を成功超音波画像に表示してもよい。また、音声発生部９は、ＲＯＩの算出の成否を示す音声（例えば、警告音）を発生してもよい。このように、画像（マークなど）、文字列、音声、振動、及びＲＯＩを変化させることにより、ＲＯＩの算出の成否が示される。

【0057】

また、本実施の形態の超音波撮像装置１は、産科における胎児の超音波画像について失敗超音波画像を成功超音波画像で補うが、胎児以外にも、肝臓、肝細胞、肝血管、胆嚢、胆管、脾臓、膵臓、腎臓、副腎、子宮、卵巣、前立腺、胃、腸、虫垂、心臓、動脈・静脈を含む血管、甲状腺、副甲状腺、頸動脈、頸静脈、乳腺、リンパ節、消化器、子宮、卵巣、尿管、膀胱、細胞組織、及び筋肉組織の超音波画像について失敗超音波画像を成功超音波画像で補ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明に係る超音波撮像装置及び超音波画像表示方法は、不適切なＲＯＩが算出されることにより３次元超音波画像がちらつくのを防止して、超音波画像の画質を向上させることができ、超音波画像の画質を向上させる超音波撮像装置及び超音波画像表示方法として有用である。

【符号の説明】

【0059】

１ 超音波撮像装置
３ 超音波探触子
４ 超音波送受信部
５ 超音波画像構成部
８ コントロールパネル
９ 音声発生部
５２５ 磁気ディスク装置
５４１ 判定部
５４２ 画像生成部
５４３ 補償部
５４４ ＲＯＩ算出部
５４５ ＲＡＭ
５４６ 高速演算装置
５４７ マーク生成部
５５５ 通信ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】