特許 7161544 超音波観測システム、超音波観測システムの作動方法、及び超音波観測システムの作動プログラム

(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】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】超音波観測システム、超音波観測システムの作動方法、及び超音波観測システムの作動プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/12 20060101AFI20221019BHJP

【ＦＩ】

A61B8/12

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020551639

(86)(22)【出願日】2018-10-16

(86)【国際出願番号】 JP2018038557

(87)【国際公開番号】W WO2020079761

(87)【国際公開日】2020-04-23

【審査請求日】2021-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 哲平

【審査官】永田 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１１３６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６７０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３１４３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波の送受信に基づく信号を受信し、前記信号に基づいて被検体内の空間的に離間した断面を撮像した第１の超音波画像群のデータを生成する第１画像生成部と、
前記第１の超音波画像群からユーザが選択した代表超音波画像において、ユーザの入力に応じて輝度値が大きく変化する第１の境界を自動的に設定する領域設定部と、
前記代表超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、前記領域設定部が設定した前記第１の境界に基づき、前記第１の超音波画像群の各々において、前記第１の境界に対応する第２の境界を自動的に検出する境界検出部と、
前記第１の境界及び前記第２の境界の外部の画素を消去した第２の超音波画像群のデータを生成する第２画像生成部と、
前記第２の超音波画像群の各々における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える輝度値変換部と、
を備えることを特徴とする超音波観測システム。

【請求項2】

前記輝度値変換部が輝度値の大小関係を入れ換えた前記第２の超音波画像群を合成することにより３次元超音波画像のデータを生成する３次元画像生成部を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測システム。

【請求項3】

前記輝度値変換部は、前記輝度値の大小関係を入れ換えた後に閾値以下の輝度値をゼロにすることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測システム。

【請求項4】

前記第１画像生成部は、前記３次元超音波画像における任意の断面の２次元断面画像のデータを生成することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測システム。

【請求項5】

前記超音波画像、前記超音波画像を合成した３次元超音波画像、又は前記輝度値の大小関係を入れ換えた超音波画像を合成した前記３次元超音波画像を表示装置に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波観測システム。

【請求項6】

表示装置に表示された前記被検体において指定された２点間の距離を算出する距離算出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測システム。

【請求項7】

前記境界検出部は、前記被検体内の空間的に離間した断面を撮像した複数の前記超音波画像の各々において境界を自動的に検出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測システム。

【請求項8】

前記領域設定部は、前記代表超音波画像における前記第１の境界の内側に、ユーザの入力に応じて輝度値が大きく変化する第３の境界を自動的に設定し、
前記境界検出部は、前記代表超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、前記領域設定部が設定した前記第３の境界に基づき、前記第１の超音波画像群の各々において、前記第３の境界に対応する第４の境界を自動的に検出し、
前記第２画像生成部は、前記第１の境界と前記第３の境界との間、及び前記第２の境界と前記第４の境界との間の領域の画素を消去した第３の超音波画像群のデータを生成し、
前記輝度値変換部は、前記第３の超音波画像群の各々における各画素の輝度値の大小関係を入れ換えることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測システム。

【請求項9】

被検体に挿入する挿入部の先端に、超音波を送受信する超音波振動子が配置されており、前記超音波振動子が受信した超音波に基づく信号である超音波エコーを出力する超音波内視鏡を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測システム。

【請求項10】

画像生成部が、超音波の送受信に基づく信号を受信し、前記信号に基づいて被検体内の空間的に離間した断面を撮像した第１の超音波画像群のデータを生成し、
領域設定部が、前記第１の超音波画像群からユーザが選択した代表超音波画像において、ユーザの入力に応じて輝度値が大きく変化する第１の境界を自動的に設定し、
境界検出部が、前記代表超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、前記領域設定部が設定した前記第１の境界に基づき、前記第１の超音波画像群の各々において、前記第１の境界に対応する第２の境界を自動的に検出し、
前記画像生成部が、前記第１の境界及び前記第２の境界の外部の画素を消去した第２の超音波画像群のデータを生成し、
輝度値変換部が、前記第２の超音波画像群における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える超音波観測システムの作動方法。

【請求項11】

超音波の送受信に基づく信号を受信し、前記信号に基づいて被検体内の空間的に離間した断面を撮像した第１の超音波画像群のデータを生成させ、
前記第１の超音波画像群からユーザが選択した代表超音波画像において、ユーザの入力に応じて輝度値が大きく変化する第１の境界を自動的に設定させ、
前記代表超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、前記第１の境界に基づき、前記第１の超音波画像群の各々において、前記第１の境界に対応する第２の境界を自動的に検出させ、
前記第１の境界及び前記第２の境界の外部の画素を消去した第２の超音波画像群のデータを生成し、
前記第２の超音波画像群における各画素の輝度値の大小関係を入れ換えさせる
ことを超音波観測システムに実行させることを特徴とする超音波観測システムの作動プログラム。

【請求項12】

超音波の送受信に基づく信号を受信し、前記信号に基づいて被検体のすい臓の空間的に離間した断面を撮像した第１の超音波画像群のデータを生成する第１画像生成部と、
前記第１の超音波画像群からユーザが選択した代表超音波画像において、ユーザの入力に応じて輝度値が大きく変化する第１の境界を自動的に設定し、前記代表超音波画像における前記第１の境界の内側に、ユーザの入力に応じて輝度値が大きく変化する第３の境界を自動的に設定する領域設定部と、
前記代表超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、前記領域設定部が設定した前記第１の境界に基づき、前記第１の超音波画像群の各々において、前記第１の境界に対応する第２の境界と前記第３の境界に対応する第４の境界を自動的に検出する境界検出部と、
前記第１の境界、前記第２の境界、前記第３の境界、及び前記第４の境界を強調表示して表示装置に表示させる表示制御部と、
前記第１の境界及び前記第２の境界の外部、前記第１の境界と前記第３の境界との間、及び前記第２の境界と前記第４の境界との間の領域の画素を消去した第４の超音波画像群のデータを生成する第３画像生成部と、
前記第４の超音波画像群の各々における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える輝度値変換部と、
を備えることを特徴とする超音波観測システム。

【請求項13】

超音波の送受信に基づく信号を受信し、前記信号に基づいて被検体内の空間的に離間した断面を撮像した第１の超音波画像群のデータを生成する第１画像生成部と、
前記第１の超音波画像群のうち代表超音波画像において、輝度値が大きく変化する第１の境界を自動的に設定する領域設定部と、
前記代表超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、前記領域設定部が設定した前記第１の境界に基づき、前記第１の超音波画像群の各々において、前記第１の境界に対応する第２の境界を自動的に検出する境界検出部と、
前記第１の境界及び前記第２の境界の外部の画素を消去した第２の超音波画像群のデータを生成する第２画像生成部と、
前記第２の超音波画像群の各々における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える輝度値変換部と、
を備えることを特徴とする超音波観測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波観測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被検体の特性を観察するために、超音波を用いて生成された超音波画像を用いることがある。超音波画像は、超音波振動子が受信した生体組織からの超音波信号に対して、超音波観測装置が画像処理を施すことにより生成される。

【0003】

近年、超音波信号の輝度値を反転させることにより、輝度値が低い血管等を視認しやすくする体外式の超音波観測システムが知られている（例えば、特許文献１～３を参照）。体外式の超音波観測システムでは、超音波振動子を備えた超音波プローブを被検体の体表に接触させ、超音波の送受信を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－７９８２１号公報

【文献】特開２００５－１９２９００号公報

【文献】特開２００５－３４２５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

被検体に挿入される挿入部の先端に超音波を送受信する超音波振動子が配置されている超音波内視鏡を備えた超音波観測システムにおいても、血管等の観察対象がより観察しやすい超音波観測システムが求められている。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、観察対象がより観察しやすい超音波観測システム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】

【0007】

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システムは、被検体に挿入される挿入部の先端に超音波を送受信する超音波振動子が配置されている超音波内視鏡と、前記超音波振動子が受信した信号に基づいて前記被検体内の超音波画像のデータを生成する画像生成部と、前記超音波画像における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える輝度値変換部と、を備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記超音波画像を合成することにより３次元超音波画像のデータを生成する３次元画像生成部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記輝度値変換部は、前記輝度値の大小関係を入れ換えた後に閾値以下の輝度値をゼロにすることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記画像生成部は、前記３次元超音波画像における任意の断面の２次元断面画像のデータを生成することを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記超音波画像、前記超音波画像を合成した３次元超音波画像、又は前記輝度値の大小関係を入れ換えた超音波画像を合成した前記３次元超音波画像を表示装置に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、表示装置に表示された前記被検体において指定された２点間の距離を算出する距離算出部を備えることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記画像生成部が生成した前記超音波画像のデータより、輝度値が大きく変化する境界を自動的に検出する領域設定部を備えることを特徴とする。

【0014】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記領域設定部が設定した前記境界に基づき、前記画像生成部で生成された複数の前記超音波画像の各々の境界を自動的に検出する境界検出部を備えることを特徴とする。

【0015】

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記画像生成部は、前記領域設定部が設定した前記境界に基づいて設定された関心領域の外部を消去した画像を生成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、観察対象がより観察しやすい超音波観測システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る超音波観測システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１に示す超音波観測システムの処理を示すフローチャートである。

【図3】図３は、所定の領域の超音波画像を取得する様子を表す図である。

【図4】図４は、生成した超音波画像群を表す図である。

【図5】図５は、選択した代表となる超音波画像の一例を示す図である。

【図6】図６は、第１関心領域を設定する様子を表す図である。

【図7】図７は、第２関心領域を設定する様子を表す図である。

【図8】図８は、第２関心領域を設定する様子を表す図である。

【図9】図９は、各境界を強調表示する様子を表す図である。

【図10】図１０は、第１関心領域の外部を消去した様子を表す図である。

【図11】図１１は、３次元超音波画像の一例を表す図である。

【図12】図１２は、第１関心領域を消去した様子を表す図である。

【図13】図１３は、第１関心領域を消去した様子を表す図である。

【図14】図１４は、輝度値の大小関係を入れ換えた様子を表す図である。

【図15】図１５は、輝度値を入れ換えた３次元超音波画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、図面を参照して本発明に係る超音波観測システ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、被検体に挿入される挿入部の先端に超音波を送受信する超音波振動子が配置されている超音波内視鏡を備えた超音波観測システム一般に適用することができる。

【0019】

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。

【0020】

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波観測システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、超音波観測システム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。

【0021】

超音波内視鏡２は、被検体に挿入される挿入部の先端に超音波を送受信する超音波振動子２１が配置されている。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（超音波信号）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、例えばコンベックス型であるが、ラジアル型又はリニア型であってもよい。また、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。

【0022】

超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系及び撮像素子を有する撮像部を備えており、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。なお、超音波内視鏡２は、撮像部を備えていない構成であってもよい。

【0023】

超音波観測装置３は、送受信部３１と、信号処理部３２と、画像生成部３３と、領域設定部３４と、境界検出部３５と、輝度値変換部３６と、３次元画像生成部（以下において、３Ｄ画像生成部と記載する）３７と、距離算出部３８と、表示制御部３９と、制御部４０と、記憶部４１と、を備える。

【0024】

送受信部３１は、撮像部及び超音波振動子２１との間で電気信号の送受信を行う。送受信部３１は、撮像部と電気的に接続され、撮像タイミング等の撮像情報を撮像部に送信するとともに、撮像部が生成した撮像信号を受信する。また、送受信部３１は、超音波振動子２１と電気的に接続され、電気的な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。具体的には、送受信部３１は、予め設定された波形及び送信タイミングに基づいて電気的なパルス信号を生成し、この生成したパルス信号を超音波振動子２１へ送信する。

【0025】

送受信部３１は、エコー信号を増幅する。送受信部３１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）補正を行う。なお、深度とは、超音波画像における各画素の超音波振動子２１からの距離に相当する。送受信部３１は、増幅後の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デジタル高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号（以下、ＲＦデータともいう）を生成して出力する。

【0026】

信号処理部３２は、送受信部３１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。具体的には、信号処理部３２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換等公知の処理を施し、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３２は、生成したＢモード用受信データを、画像生成部３３へ出力する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や各種演算回路等を用いて実現される。

【0027】

画像生成部３３は、信号処理部３２から受信したＢモード用受信データに基づいて超音波画像のデータを生成する。超音波画像は、超音波内視鏡２の挿入部の長手方向に直交する断面を撮像した断面画像である。画像生成部３３は、Ｂモード用受信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画像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超音波画像のデータである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。超音波画像において、ＲＧＢの値が輝度値であり、輝度値が大きい部分は白く、輝度値が小さい部分は黒く表現される。

【0028】

画像生成部３３は、信号処理部３２からのＢモード用受信データに対して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。

【0029】

また、画像生成部３３は、３Ｄ画像生成部３７が生成した３次元超音波画像における任意の断面の２次元断面画像のデータを生成する。画像生成部３３は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0030】

領域設定部３４は、超音波画像群からユーザが選択した代表となる画像内に、ユーザの入力に応じて、後述する第１関心領域及び第２関心領域を設定する。領域設定部３４は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0031】

境界検出部３５は、第１関心領域と外部との境界、及び第１関心領域と第２関心領域との境界を検出する。境界検出部３５は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0032】

輝度値変換部３６は、超音波画像における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える。また、輝度値変換部３６は、輝度値の大小関係を入れ換えた後に閾値以下の輝度値をゼロにする。具体的には、輝度値変換部３６は、超音波画像における各画素に対して、輝度値の大小関係を反転させるネガポジ変換を行い、変換後の画像の輝度値が閾値以下の部分の輝度値をゼロにする。なお、輝度値をゼロにすることは、超音波画像において、その部分の画像を消去することに相当する。また、輝度値変換部３６は、超音波画像における各画素の輝度値の大小関係を適切に入れ換えればよく、輝度値の低い側においてより輝度値の差が画面上の明るさの差に反映されるように重み付けを行って輝度値の大小関係を入れ換えてもよい。輝度値変換部３６は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0033】

３Ｄ画像生成部３７は、超音波画像を合成することにより３次元超音波画像のデータを生成する。３Ｄ画像生成部３７は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0034】

距離算出部３８は、表示装置４に表示された被検体において指定された２点間の距離を算出する。距離算出部３８は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0035】

表示制御部３９は、超音波画像、超音波画像を合成した３次元超音波画像、又は輝度値の大小関係を入れ換えた超音波画像を合成した３次元超音波画像を表示装置４に表示させる。具体的には、表示制御部３９は、撮像信号に基づく内視鏡画像のデータ、電気的なエコー信号に対応する超音波画像のデータ、及び超音波画像を合成した３次元超音波画像のデータの生成を行う。さらに、表示制御部３９は、内視鏡画像のデータ及び超音波画像のデータに種々の情報を重畳して出力し、表示装置４の表示を制御する。表示制御部３９は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

【0036】

制御部４０は、超音波観測システム１全体を制御する。制御部４０は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。制御部４０は、記憶部４１が記憶、格納する情報を記憶部４１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４０を信号処理部３２、画像生成部３３、領域設定部３４、境界検出部３５、輝度値変換部３６と３Ｄ画像生成部３７、距離算出部３８、表示制御部３９等と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。

【0037】

記憶部４１は、超音波観測システム１を処理させるための各種プログラム、及び超音波観測システム１の処理に必要な各種パラメータ等を含むデータ等を記憶する。記憶部４１は、例えば、超音波画像の書出し位置（超音波の送信開始位置）の初期位置（音線番号）を記憶している。

【0038】

また、記憶部４１は、超音波観測システム１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憶媒体に記憶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）等によって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

【0039】

以上の構成を有する記憶部４１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。

【0040】

表示装置４は、超音波観測装置３に接続されている。表示装置４は、液晶又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示装置４は、例えば、超音波観測装置３が出力する超音波画像や、操作にかかる各種情報を表示する。

【0041】

次に、超音波観測システム１の処理について詳細に説明する。図２は、図１に示す超音波観測システムの処理を示すフローチャートである。図２に示すように、画像生成部３３は、所望の領域の超音波画像のデータを生成する（ステップＳ１）。図３は、所定の領域の超音波画像を取得する様子を表す図である。図３に示すように、超音波内視鏡２の挿入部を長手方向Ａに沿って動かして、例えばすい臓Ｐを含む領域の超音波画像を取得する。なお、超音波内視鏡２の挿入部を手動で動かしてもよいが、超音波振動子２１をメカ的又は電子的にヘリカルに走査してもよい。超音波内視鏡２の挿入部の移動にともなって、画像生成部３３は、順次方向Ａに直交する段面の画像である超音波画像を生成し、すい臓Ｐを包括する超音波画像群のデータを生成する。図４は、生成した超音波画像群を表す図である。図４に示すように、超音波内視鏡２の挿入部の移動する方向Ａに沿って、順次超音波画像Ｂｎ－３、Ｂｎ－２、Ｂｎ－１、Ｂｎが生成される。生成された超音波画像群のデータは、順次記憶部４１に記憶される。

【0042】

超音波画像群のデータが生成されると、ユーザは、超音波画像群から代表となる超音波画像を選択する（ステップＳ２）。具体的には、例えばすい臓を観察する場合、ユーザは、表示装置４に表示された超音波画像群を観察し、すい臓やすい管が鮮明に写っている超音波画像を代表となる超音波画像として選択する。図５は、選択した代表となる超音波画像の一例を示す図である。図５に示すように、ｍ番目の超音波画像である超音波画像Ｂｍが代表となる画像に選択されたとする。超音波画像Ｂｍには、例えばすい臓Ｐとすい管Ｄとが含まれている。

【0043】

領域設定部３４は、選択した超音波画像Ｂｍ内に第１関心領域を設定する（ステップＳ３）。図６は、第１関心領域を設定する様子を表す図である。図６に示すように、ユーザは、超音波画像Ｂｍ内に第１関心領域Ｒ１を設定する。具体的には、ユーザが第１関心領域として設定する領域に含まれる画素を選択し、領域設定部３４は、ユーザが選択した画素を含む領域の輝度値が大きく変化する境界を自動的に検出して第１関心領域Ｒ１を設定する。なお、ユーザによる入力はマウスやトラックボール、タッチパッド等の入力装置により行われる。また、ユーザが第１関心領域として設定する領域を選択し、領域設定部３４は、ユーザが設定した領域の輝度値の平均値に対して、輝度値が大きく変化する境界を自動的に検出することにより、ユーザが選択した領域を補正して第１関心領域Ｒ１を設定してもよい。なお、領域設定部３４は、自動学習機能を用いて、例えばすい臓Ｐに対応する領域を第１関心領域Ｒ１として、自動的に設定してもよい。さらに、領域設定部３４は、自動的に設定した領域をユーザが補正した場合、この補正を記憶して次回の領域設定に反映させる機能を有していてもよい。

【0044】

続いて、領域設定部３４は、第２関心領域を設定する（ステップＳ４）。図７、図８は、第２関心領域を設定する様子を表す図である。図７に示すように、ユーザは、超音波画像Ｂｍ内に第２関心領域Ｒ２を設定する。具体的には、ユーザが第２関心領域として設定する領域に含まれる画素を選択し、領域設定部３４は、ユーザが選択した画素を含む領域の輝度値が大きく変化する境界を自動的に検出して第２関心領域Ｒ２を設定する。また、ユーザが第２関心領域として設定する領域を選択し、領域設定部３４は、ユーザが設定した領域の輝度値の平均値に対して、輝度値が大きく変化する境界を自動的に検出することにより、ユーザが選択した領域を補正して第２関心領域Ｒ２を設定してもよい。なお、図８に示すように、超音波画像Ｂｍにすい管Ｄに対応する領域とのう胞に対応する領域との２つが含まれる場合、ユーザはこの２つの領域をそれぞれ第２関心領域Ｒ２として設定してもよい。また、領域設定部３４は、自動学習機能を用いて、例えばすい管Ｄやのう胞に対応する領域を第２関心領域Ｒ２として、自動的に設定してもよい。さらに、領域設定部３４は、自動的に設定した第２関心領域Ｒ２をユーザが補正した場合、この補正を記憶して次回の領域設定に反映させる機能を有していてもよい。

【0045】

境界検出部３５は、前後の超音波画像を比較して各超音波画像の各領域の境界を検出する（ステップＳ５）。具体的には、境界検出部３５は、選択した超音波画像Ｂｍの前後の超音波画像から順に前後の超音波画像を比較し、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１と第１関心領域Ｒ１の外部との境界、第１関心領域Ｒ１と第２関心領域Ｒ２との境界を自動的に検出する。なお、境界検出部３５は、自動学習機能を用いてこれらの境界を検出してもよい。さらに、境界検出部３５は、自動的に検出した境界をユーザが補正した場合、この補正を記憶して次回の境界検出に反映させる機能を有していてもよい。

【0046】

表示制御部３９は、各超音波画像において境界を強調表示して表示装置４に表示させる（ステップＳ６）。具体的には、表示制御部３９は、各超音波画像において、境界検出部３５が検出した第１関心領域Ｒ１と第１関心領域Ｒ１の外部との境界、第１関心領域Ｒ１と第２関心領域Ｒ２との境界を強調表示して表示装置４に表示させる。図９は、各境界を強調表示する様子を表す図である。図９に示すように、表示制御部３９は、各超音波画像において、境界検出部３５が検出した第１関心領域Ｒ１と第１関心領域Ｒ１の外部との境界、第１関心領域Ｒ１と第２関心領域Ｒ２との境界を、線の太さや線種、色等により強調表示して表示装置４に表示させる。

【0047】

画像生成部３３は、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１の外部を消去した画像を生成する（ステップＳ７）。図１０は、第１関心領域の外部を消去した様子を表す図である。図１０に示すように、画像生成部３３は、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１の外部を消去してすい臓等の対象臓器のみを残した画像を生成する。その結果、対象臓器を観察しやすくすることができる。なお、３Ｄ画像生成部３７は、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１の外部を消去した画像を合成することにより３次元超音波画像を生成してもよい。図１１は、３次元超音波画像の一例を表す図である。図１１に示すように、３次元超音波画像Ｉｍ１により、例えばすい臓Ｐである対象臓器の形状を観察することができる。

【0048】

画像生成部３３は、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１を消去した画像を生成する（ステップＳ８）。図１２、図１３は、第１関心領域を消去した様子を表す図である。図１２に示すように、画像生成部３３は、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１を消去してすい管Ｄ等の観察対象のみを残した画像を生成する。その結果、観察対象を観察しやすくすることができる。また、図８に示すように、のう胞に対応する領域を第２関心領域Ｒ２に設定した場合、図１３に示すように、画像生成部３３は、各超音波画像の第１関心領域Ｒ１を消去してすい管Ｄとのう胞とを含む観察対象のみを残した画像を生成する。

【0049】

輝度値変換部３６は、超音波画像における各画素の輝度値の大小関係を入れ換える（ステップＳ９）。図１４は、輝度値の大小関係を入れ換えた様子を表す図である。図１４に示すように、輝度値変換部３６は、超音波画像における各画素に対して、輝度値の大小関係を反転させるネガポジ変換を行う。その結果、すい管Ｄやのう胞に対応する、本来は輝度値が低くて見えづらい領域を観察しやすくすることができる。

【0050】

３Ｄ画像生成部３７は、超音波画像を合成して３次元超音波画像を生成する（ステップＳ１０）。図１５は、輝度値を入れ換えた３次元超音波画像の一例を示す図である。図１５に示すように、３次元超音波画像Ｉｍ２には、すい管Ｄやのう胞Ｔ、腫瘍性すいのう胞Ｉが含まれる。

【0051】

そして、表示制御部３９は、表示装置４に３次元超音波画像を表示させる（ステップＳ１１）。

【0052】

以上説明したように、実施の形態によれば、すい管Ｄやのう胞Ｔ、腫瘍性すいのう胞Ｉ等の観察対象をより観察しやすくすることができる。

【0053】

超音波画像において、すい管Ｄやのう胞Ｔ、腫瘍性すいのう胞Ｉ等は、本来輝度値が低く観察しにくい部分であるが、超音波観測システム１では、ネガポジ変換を行っているため、これらの観察対象が観察しやすい。また、従来の超音波観測システムでは図１１に示す３次元超音波画像Ｉｍ１のようにすい臓Ｐの外表面しか観察できなかったが、超音波観測システム１では、第１関心領域Ｒ１の外部、及び第１関心領域Ｒ１を削除しているため、図１５に示す３次元超音波画像Ｉｍ２のようにすい管Ｄやのう胞Ｔ、腫瘍性すいのう胞Ｉを観察することができる。なお、図１５に示すように、第１関心領域Ｒ１と外部との境界であるすい臓Ｐを破線等により表示してもよい。図１５を観察すると、のう胞Ｔによりすい管Ｄが圧迫されることにより、のう胞Ｔより右側において主すい管拡張がおきていることが容易に視認できる。

【0054】

なお、上述したフローチャートでは、第１関心領域Ｒ１の外部を削除し、第１関心領域Ｒ１を削除し、ネガポジ変換を行う例を説明したが、処理の順番はこれに限られない。例えば、ネガポジ変換を行った後に、変換後の画像の輝度値が閾値以下の部分を切り捨てることにより、第１関心領域Ｒ１の外部や第１関心領域Ｒ１を削除してもよい。この場合、第１関心領域Ｒ１と第１関心領域Ｒ１の外部との境界、第１関心領域Ｒ１と第２関心領域Ｒ２との境界の検出を行わなくてもよい。

【0055】

なお、上述した実施の形態では、輝度値変換部３６が輝度値の大小関係を入れ換えた後に閾値以下の輝度値をゼロにする例を示したがこれに限られない。輝度値変換部３６は、輝度値の大小関係を入れ換えた後に閾値以下の輝度値を十分に小さい所定の値とし、この部分が透過性を有することにより、内部の構造が視認できるようにしてもよい。この場合、すい臓Ｐの形状を視認することができ、すい管Ｄやのう胞Ｔ、腫瘍性すいのう胞Ｉ等の観察対象も視認することができる。

【0056】

また、超音波内視鏡として、内視鏡の処置具チャンネルに挿通可能なミニチュアプローブを用いる構成であってもよい。

【0057】

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。

【符号の説明】

【0058】

１ 超音波観測システム
２ 超音波内視鏡
３ 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 画像生成部
３４ 領域設定部
３５ 境界検出部
３６ 輝度値変換部
３７ ３Ｄ画像生成部
３８ 距離算出部
３９ 表示制御部
４０ 制御部
４１ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】