特許 7648344 超音波診断装置及び画像処理装置

(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】2025-03-10

(45)【発行日】2025-03-18

(54)【発明の名称】超音波診断装置及び画像処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20250311BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020093551

(22)【出願日】2020-05-28

(65)【公開番号】P2021186208

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-03-30

【審判番号】

【審判請求日】2024-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】天城 星奈

(72)【発明者】

【氏名】今村 智久

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 正毅

(72)【発明者】

【氏名】高田 優子

【合議体】

【審判長】南 宏輔

【審判官】▲高▼見 重雄

【審判官】北島 拓馬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－３９６４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

A61B8/00-8/15

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波画像と当該超音波画像における計測部位の輪郭とによって学習された学習済モデルに、被検体の超音波画像を入力し、当該学習済モデルによって出力された、前記被検体の超音波画像における計測部位を内包し、当該計測部位の輪郭に外接する外接矩形を第１矩形として出力する検出部と、
前記第１矩形の位置情報に基づいて、前記計測部位の輪郭を近似した楕円が前記第１矩形に内接する複数の点を、前記計測部位を計測するための複数の計測点として推定する推定部と、
前記計測点に関する情報を出力させる出力部と、
を備え、
前記推定部は、前記複数の計測点を用いて、前記計測部位を計測する、
超音波診断装置。

【請求項2】

超音波画像と当該超音波画像における計測部位の輪郭とによって学習された学習済モデルに、被検体の超音波画像を入力し、当該学習済モデルによって出力された、前記被検体の超音波画像における計測部位を内包し、当該計測部位の輪郭に外接する外接矩形を第１矩形として出力する検出部と、
前記第１矩形の位置情報に基づいて、前記計測部位の輪郭を近似した楕円が前記第１矩形に内接する複数の点を、前記計測部位を計測するための複数の計測点として推定する推定部と、
前記計測点に関する情報を出力させる出力部と、
を備え、
前記検出部は、
前記学習済モデルを用いて、前記被検体の超音波画像から、所定の構造物を検出し、
前記所定の構造物の位置情報と、前記第１矩形の位置情報とに基づいて、前記被検体の超音波画像に対して回転処理を行い、
前記回転処理が行われた超音波画像から、前記計測部位を内包する第２矩形を検出し、
前記推定部は、前記複数の計測点として、前記第１矩形の位置情報に基づく計測点を、前記第２矩形の位置情報に基づく計測点に更新し、
前記出力部は、前記第２矩形の位置情報に基づく計測点に関する情報を出力させる、
超音波診断装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記所定の構造物と前記第１矩形の中心とを結ぶ線分の方向が、前記被検体の超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となるように、前記回転処理を行う、
請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記検出部は、前記線分の方向が、前記被検体の超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となる場合は、前記回転処理を行わない、
請求項３に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記検出部は、前記計測部位の輪郭を楕円で近似している場合、当該楕円の長軸または短軸が、前記被検体の超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となるように、前記回転処理を行う、
請求項２～４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記検出部は、前記計測部位の輪郭を矩形で近似している場合、当該矩形の一辺が、前記被検体の超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となるように、前記回転処理を行う、
請求項２～４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記出力部は、前記複数の計測点の位置を示すマークが、前記被検体の超音波画像に描出された画像を表示部に表示させる、
請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

前記出力部は、前記複数の計測点の位置を示すマークが、前記回転処理が行われる前の超音波画像に描出された画像を表示部に表示させる、
請求項２～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記計測部位が胎児の腹部である場合、前記所定の構造物は、前記胎児の脊椎である、
請求項２～６、８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

前記計測部位が胎児の頭部である場合、前記所定の構造物は、前記胎児の透明中隔腔および四丘体槽の少なくとも１つである、
請求項２～６、８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項11】

超音波画像と当該超音波画像における計測部位の輪郭とによって学習された学習済モデルに、被検体の超音波画像を入力し、当該学習済モデルによって出力された、前記被検体の超音波画像における計測部位を内包し、当該計測部位の輪郭に外接する外接矩形を第１矩形として出力する検出部と、
前記第１矩形の位置情報に基づいて、前記計測部位の輪郭を近似した楕円が前記第１矩形に内接する複数の点を、前記計測部位を計測するための複数の計測点として推定する推定部と、
前記計測点に関する情報を出力する出力部と、
を備え、
前記推定部は、前記複数の計測点を用いて、前記計測部位を計測する、
画像処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置及び画像処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波画像は、胎児の発育を確認するために用いられている。例えば、超音波診断装置は、超音波画像を用いることにより、胎児の児頭大横径（ＢＰＤ：biparietal diameter）、児頭周囲長（ＨＣ：head circumference）、腹部周囲長（ＡＣ：abdominal circumference）、大腿骨長（ＦＬ：femur length）、上腕骨長（ＨＬ：humerus length）等のパラメータを計測することができる。

【0003】

ここで、ＢＰＤ、ＨＣ、ＡＣ、ＦＬ、ＨＬ等のパラメータを計測する際、輝度に基づく画像処理により、計測部位を計測するための計測点を推定する方法が知られている。しかし、かかる方法では、超音波画像において、実際の計測部位の輪郭よりも輝度が高い部分が存在する場合、当該輝度が高い部分につられて、計測点が推定される可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１１５５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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、超音波画像を用いた計測の精度を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決され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づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る超音波診断装置は、検出部と、推定部と、出力部とを備える。検出部は、超音波画像から、計測部位を内包する第１矩形を検出する。推定部は、前記第１矩形の位置情報に基づいて、前記計測部位を計測するための計測点を推定する。出力部は、前記計測点に関する情報を出力する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、計測部位を計測するときの問題点を説明するための図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。

【図9】図９は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図12】図１２は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図である。

【図13】図１３は、本実施形態における学習済モデル生成装置の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置及び画像処理装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。

【0009】

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置１は、装置本体１００と、超音波プローブ１０１と、入力装置１０２と、ディスプレイ１０３とを備える。超音波プローブ１０１、入力装置１０２、およびディスプレイ１０３は、それぞれ装置本体１００に接続される。

【0010】

超音波プローブ１０１は、超音波の送受信（超音波スキャン）を実行する。例えば、超音波プローブ１０１は、被検体Ｐの体表面（例えば、妊婦の腹部）に接触され、妊婦の子宮内の胎児の少なくとも一部を含む領域に対して、超音波の送受信を実行する。超音波プローブ１０１は、複数の圧電振動子を有する。複数の圧電振動子は、電気信号（パルス電圧）と機械振動（音による振動）とを相互に変換する圧電効果を有する圧電素子であり、装置本体１００から供給される駆動信号（電気信号）に基づいて、超音波を発生させる。発生した超音波は、被検体Ｐ内の音響インピーダンスの不整合面で反射され、組織内の散乱体によって散乱された成分等を含む反射波信号（電気信号）として複数の圧電振動子にて受信される。超音波プローブ１０１は、複数の圧電振動子にて受信した反射波信号を装置本体１００へ送る。

【0011】

なお、本実施形態では、超音波プローブ１０１は、所定方向に１次元で配列された複数の圧電振動子を有する１Ｄアレイプローブや、複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２Ｄアレイプローブや、１次元で配列された複数の圧電振動子が機械的に揺動することで３次元領域を走査するメカニカル４Ｄプローブなど、如何なる形態の超音波プローブが用いられてもよい。

【0012】

入力装置１０２は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、ホイール、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。

【0013】

ディスプレイ１０３は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１０２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データ等を表示したりする。また、ディスプレイ１０３は、装置本体１００の処理状況を操作者に通知するために、各種のメッセージを表示する。なお、ディスプレイ１０３は、「表示部」の一例である。

【0014】

装置本体１００は、超音波プローブ１０１が受信した反射波信号に基づいて、超音波画像データを生成する装置である。装置本体１００により生成される超音波画像データは、２次元の反射波信号に基づいて生成される２次元の超音波画像データであってもよいし、３次元の反射波信号に基づいて生成される３次元の超音波画像データであってもよい。

【0015】

図１に示すように、装置本体１００は、例えば、送受信回路１１０と、Ｂモード処理回路１２０と、ドプラ処理回路１３０と、画像処理回路１４０と、画像メモリ１５０と、記憶回路１６０と、制御回路１７０とを有する。送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、画像処理回路１４０、画像メモリ１５０、記憶回路１６０、および制御回路１７０は、通信可能に互いに接続される。また、装置本体１００は、院内のネットワーク２に接続される。

【0016】

送受信回路１１０は、超音波プローブ１０１による超音波の送信を制御する。例えば、送受信回路１１０は、制御回路１７０の指示に基づいて、振動子ごとに所定の送信遅延時間が付与されたタイミングで超音波プローブ１０１に上述の駆動信号（駆動パルス）を印加する。これにより、送受信回路１１０は、超音波がビーム状に集束された超音波ビームを超音波プローブ１０１に送信させる。

【0017】

また、送受信回路１１０は、超音波プローブ１０１による反射波信号の受信を制御する。反射波信号は、上述のように、超音波プローブ１０１から送信された超音波が被検体Ｐの体内組織で反射された信号である。例えば、送受信回路１１０は、制御回路１７０の指示に基づいて、超音波プローブ１０１が受信した反射波信号に所定の遅延時間を与えて加算処理を行う。これにより、反射波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。そして、送受信回路１１０は、加算処理後の反射波信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。そして、送受信回路１１０は、Ｉ信号及びＱ信号（以下、ＩＱ信号と記載する）を反射波データとして、Ｂモード処理回路１２０及びドプラ処理回路１３０へ送る。なお、送受信回路１１０は、加算処理後の反射波信号を、ＲＦ（Radio Frequency）信号に変換した上で、Ｂモード処理回路１２０及びドプラ処理回路１３０へ送ってもよい。ＩＱ信号や、ＲＦ信号は、位相情報が含まれる信号（反射波データ）となる。

【0018】

Ｂモード処理回路１２０は、送受信回路１１０が反射波信号から生成した反射波データに対して各種の信号処理を行う。Ｂモード処理回路１２０は、送受信回路１１０から受信した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、サンプル点（観測点）ごとの信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路１２０は、生成したＢモードデータを画像処理回路１４０へ送る。

【0019】

また、Ｂモード処理回路１２０は、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行うための信号処理を実行する。ハーモニックイメージングとしては、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast Harmonic Imaging）や組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging）が知られている。また、コントラストハーモニックイメージングや組織ハーモニックイメージングには、スキャン方式として、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）、「Pulse Subtraction法」や「Pulse Inversion法」と呼ばれる位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）、及び、ＡＭとＰＭとを組み合わせることで、ＡＭの効果及びＰＭの効果の双方が得られるＡＭＰＭ等が知られている。

【0020】

ドプラ処理回路１３０は、送受信回路１１０が反射波信号から生成した反射波データより、移動体のドプラ効果に基づく運動情報を走査領域内の各サンプル点で抽出したデータを、ドプラデータとして生成する。ここで、移動体の運動情報とは、移動体の平均速度、分散値、パワー値等の情報であり、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。ドプラ処理回路１３０は、生成したドプラデータを画像処理回路１４０へ送る。

【0021】

例えば、移動体が血流である場合、血流の運動情報は、血流の平均速度、分散値、パワー等の情報（血流情報）である。血流情報は、例えば、カラードプラ法により得られる。

【0022】

カラードプラ法では、まず、超音波の送受信が同一の走査線上で複数回行われ、次に、ＭＴＩ（Moving Target Indicator）フィルタを用いて、同一位置（同一サンプル点）の反射波データのデータ列を表す信号に対して特定の周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号を減衰させる。すなわち、静止している組織、或いは、動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ成分）を抑制させる。これにより、反射波データのデータ列を表す信号から、血流に関する血流信号が抽出される。そして、カラードプラ法では、抽出した血流信号から、血流の平均速度、分散値、パワー等の血流情報を推定し、推定した血流情報をドプラデータとして生成する。

【0023】

画像処理回路１４０は、画像データ（超音波画像データ）の生成処理や、画像データに対する各種の画像処理等を行う。例えば、画像処理回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０が生成した２次元のＢモードデータから、反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像処理回路１４０は、ドプラ処理回路１３０が生成した２次元のドプラデータから、血流情報が映像化された２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、血流の平均速度を表す速度画像データ、血流の分散値を表す分散画像データ、血流のパワーを表すパワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。画像処理回路１４０は、ドプラ画像データとして、血流の平均速度、分散値、パワー等の血流情報がカラーで表示されるカラードプラ画像データを生成したり、１つの血流情報がグレースケールで表示されるドプラ画像データを生成したりする。

【0024】

ここで、画像処理回路１４０は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像処理回路１４０は、超音波プローブ１０１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像処理回路１４０は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行う。また、画像処理回路１４０は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

【0025】

すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像処理回路１４０が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。画像処理回路１４０は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データから、表示用の２次元超音波画像データを生成する。

【0026】

更に、画像処理回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行うことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像処理回路１４０は、ドプラ処理回路１３０が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行うことで、３次元ドプラ画像データを生成する。

【0027】

更に、画像処理回路１４０は、ボリューム画像データをディスプレイ１０３にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリューム画像データに対してレンダリング処理を行う。画像処理回路１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、多断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行ってボリューム画像データからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像処理回路１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、３次元画像の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理がある。また、画像処理回路１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、３次元画像の表面情報のみを抽出した２次元画像データを生成するサーフェスレンダリング（ＳＲ：Surface Rendering）処理がある。

【0028】

画像処理回路１４０は、生成した画像データや、各種の画像処理を行った画像データを、画像メモリ１５０に格納する。なお、画像処理回路１４０は、各画像データの表示位置を示す情報、超音波診断装置１の操作を補助するための各種情報、患者情報等の診断に関する付帯情報についても画像データとともに生成し、画像メモリ１５０に格納してもよい。

【0029】

また、本実施形態に係る画像処理回路１４０は、画像生成機能１４１と、検出機能１４２と、推定機能１４３と、表示制御機能１４４とを実行する。なお、検出機能１４２は、検出部の一例である。推定機能１４３は、推定部の一例である。表示制御機能１４４は、出力部の一例である。

【0030】

ここで、図１に示す画像処理回路１４０の構成要素である画像生成機能１４１、検出機能１４２、推定機能１４３、表示制御機能１４４が実行する各処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１６０に記録されている。画像処理回路１４０は、各プログラムを記憶回路１６０から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の画像処理回路１４０は、図１の画像処理回路１４０内に示された各機能を有することとなる。画像処理回路１４０が実行する画像生成機能１４１、検出機能１４２、推定機能１４３、表示制御機能１４４の処理内容については、後述する。

【0031】

なお、図１においては、単一の画像処理回路１４０において、画像生成機能１４１、検出機能１４２、推定機能１４３、表示制御機能１４４にて行われる各処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

【0032】

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)、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６０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、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、記憶回路６０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込まれる。なお、本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み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を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。

【0033】

画像メモリ１５０及び記憶回路１６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などである。

【0034】

画像メモリ１５０は、超音波画像データとして、画像処理回路１４０が生成したＢモード画像データやドプラ画像データ等の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１５０は、超音波画像データとして、Ｂモード処理回路１２０が生成したＢモードデータやドプラ処理回路１３０が生成したドプラデータ等の画像データを記憶することも可能である。画像メモリ１５０が記憶する超音波画像データは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像処理回路１４０を経由して表示用の超音波画像データとなる。

【0035】

記憶回路１６０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路１６０が記憶するデータは、図示しないインタフェース部を介して、外部装置へ転送することができる。なお、外部装置は、例えば、画像診断を行なう医師が使用するＰＣ（Personal Computer）や、ＣＤやＤＶＤ等の記憶媒体、プリンター等である。また、記憶回路１６０は、超音波診断装置１がネットワーク２上でアクセス可能であれば、超音波診断装置１に内蔵されていなくてもよい。

【0036】

また、記憶回路１６０は、学習済モデル４００を記憶する。学習済モデル４００は、超音波スキャンを過去に実施したときの超音波画像データと、当該超音波画像データにおける計測部位を含む領域を表す学習用データとを用いた学習により生成されたモデルである。当該学習としては、例えば、ニューラルネットワークを基にしたＡＩ（Artificial Intelligence）を用いた学習や機械学習等が挙げられる。当該学習により、学習済モデル４００は、入力データである超音波画像データの入力を受けて、当該超音波画像データにおける計測部位を含む領域を検出した結果を示す出力データを出力するように機能付けられている。ここで、計測部位としては、胎児の頭部、腹部、大腿部、上腕部などが挙げられる。学習済モデル４００の使用や生成については後述する。

【0037】

制御回路１７０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、制御回路１７０は、入力装置１０２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１６０から読み込んだ各種制御プログラムおよび各種データに基づき、送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、画像処理回路１４０等の処理を制御する。

【0038】

なお、装置本体１００に内蔵される送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、画像処理回路１４０、および制御回路１７０等は、プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、集積回路等）のハードウェアにより構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたプログラムにより構成される場合もある。

【0039】

このように構成される超音波診断装置１は、例えば、妊婦の子宮内の胎児の発育を確認する用途として、超音波プローブ１０１が、妊婦の子宮内の胎児の一部（計測部位）を含む領域に対して超音波の送受信（超音波スキャン）を実行し、画像処理回路１４０が、そのスキャン結果に基づいて、計測部位を含む領域が画像化された超音波画像を生成する。例えば、超音波診断装置１では、キャリパ（caliper）を用いたマニュアル計測ではなく、超音波画像から胎児の頭部や腹部等の計測部位を自動検出して、胎児の児頭大横径（ＢＰＤ）、児頭周囲長（ＨＣ）、腹部周囲長（ＡＣ）、大腿骨長（ＦＬ）、上腕骨長（ＨＬ）等のパラメータを計測するための計測点を推定する。また、超音波診断装置１では、上記計測点を用いて計測されたパラメータを用いることにより、推定胎児体重（ＥＦＷ）を算出することができる。

【0040】

以上、本実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係る超音波診断装置１では、超音波画像を用いた計測の精度を向上させることができる。

【0041】

例えば、ＢＰＤ、ＨＣ、ＡＣ、ＦＬ、ＨＬ等のパラメータを計測する際、輝度に基づく画像処理により、計測部位を計測するための計測点を推定する方法が知られている。具体的には、超音波画像から、ＢＰＤ、ＨＣ、ＡＣ等のパラメータを計測する場合では、頭部や腹部等の計測部位の輪郭を楕円で近似し、輝度値に基づいて超音波画像内で楕円形状の高輝度領域を検出することにより、当該計測部位を計測するための計測点を推定する。かかる場合、計測点は、楕円の長軸の端点や短軸の端点である。同様に、超音波画像から、ＦＬ、ＨＬ等のパラメータを計測する場合では、大腿骨や上腕骨等の計測部位に該当する棒状の領域を、輝度値に基づいて超音波画像内で検出し、当該計測部位を計測するための計測点を推定する。かかる場合、計測点は、棒状の領域の両端点である。しかし、この方法を適用する場合、以下のような問題点がある。

【0042】

図２は、計測部位を計測するときの問題点を説明するための図である。例えば、超音波画像からＨＣを計測する場合、図２に示すように、輝度を用いて、計測部位の輪郭を近似した楕円ＨＣ１００を検出することにより、当該計測部位を計測するための計測点Ｐ１０１～Ｐ１０３を推定する。しかし、超音波画像において、楕円ＨＣ１００で表す実際の計測部位の輪郭よりも輝度が高い部分が存在する場合、当該輝度が高い部分につられて、計測点が推定される可能性がある。例えば、図２に示すように、楕円ＨＣ１００で表す輪郭よりも輝度が高い部分が存在し、当該部分を含むように楕円ＨＣ２００が検出された場合、計測部位の外側に位置する点Ｐ２０１が計測点として推定される。このように、輝度に基づいて計測部位を検出する場合、計測部位以外の高輝度な部分により、正しい計測点が推定されない可能性があるため、ＢＰＤ、ＨＣ、ＡＣ、ＦＬ、ＨＬ等のパラメータを精度よく計測することができない場合があった。

【0043】

そこで、本実施形態に係る超音波診断装置１では、検出機能１４２は、超音波画像から、計測部位を内包する第１矩形を検出する。推定機能１４３は、第１矩形の位置情報に基づいて、計測部位を計測するための計測点を推定する。表示制御機能１４４は、計測点に関する情報を出力する。

【0044】

以下では、図３～図８を用いて、画像生成機能１４１、検出機能１４２、推定機能１４３、表示制御機能１４４の各機能について説明する。

【0045】

図３～図７は、本実施形態に係る超音波診断装置１の画像処理回路１４０による処理を説明するための図である。図３～図７では、例えば、超音波診断装置１が超音波画像を用いることにより、胎児の腹部周囲長（ＡＣ）を計測する場合の説明図である。この場合、計測部位は、胎児の腹部である。図８は、本実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。図８では、超音波診断装置１全体の動作（画像処理方法）を説明するフローチャートを示し、各構成要素がフローチャートのどのステップに対応するかを説明する。

【0046】

図８のステップＳ１０１は、超音波プローブ１０１により実施されるステップである。ステップＳ１０１では、超音波プローブ１０１は、超音波スキャンを実施する。具体的には、超音波プローブ１０１は、被検体Ｐの体表面（妊婦の腹部）に接触され、妊婦の子宮内の胎児の一部（計測部位）を含む領域に対して超音波スキャンを実行し、超音波スキャンの結果として、上記領域の反射波信号を収集する。

【0047】

図８のステップＳ１０２は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から画像生成機能１４１に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０２では、画像生成機能１４１は、超音波画像を生成する。

【0048】

具体的には、画像生成機能１４１は、超音波プローブ１０１により得られた反射波信号に基づいて、図３に示すような超音波画像２００を生成する。超音波画像２００は、計測部位を含む領域が画像化された超音波画像データである。ここで、画像生成機能１４１は、Ｂモード処理回路１２０により生成されたＢモードデータを用いてＢモード画像データを生成することで、上記超音波画像２００を生成してもよいし、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像データを用いて、上記超音波画像２００を生成してもよい。

【0049】

図８のステップＳ１０３は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から検出機能１４２に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０３では、検出機能１４２は、超音波画像２００から、計測部位を内包する第１バウンディングボックスを検出する。

【0050】

具体的には、まず、検出機能１４２は、記憶回路１６０から読み出した学習済モデル４００を用いて、超音波画像２００から、計測部位を検出する。学習済モデル４００は、入力データである超音波画像データの入力を受けて、当該超音波画像データにおける計測部位を検出した結果である出力データを出力する。例えば、学習済モデル４００は、計測部位である腹部の輪郭を近似した楕円を内包する矩形を、出力データとして出力する。かかる矩形は、バウンディングボックス（外接矩形）とも呼ばれる。検出機能１４２は、学習済モデル４００に超音波画像２００を入力することで、楕円で輪郭が近似された胎児の腹部の位置および大きさを示し、胎児の腹部を内包するバウンディングボックスとして、図４に示すような第１バウンディングボックス２１０を検出する。第１バウンディングボックス２１０は、「第１矩形」の一例である。

【0051】

また、検出機能１４２は、学習済モデル４００を用いて、超音波画像２００から、所定の構造物を検出する。学習済モデル４００は、入力データである超音波画像データの入力を受けて、当該超音波画像データにおける所定の構造を検出した結果である出力データを出力する。計測部位が胎児の腹部である場合、所定の構造物は、胎児の脊椎である。例えば、図４に示すように、検出機能１４２は、学習済モデル４００に超音波画像２００を入力することで、脊椎２０２を検出し、出力データとして出力する。

【0052】

ここで、推定機能１４３は、第１バウンディングボックス２１０の位置情報に基づいて、胎児の腹部を計測するための仮の計測点を推定する。例えば、図４に示すように、推定機能１４３は、胎児の腹部の輪郭を近似した楕円が第１バウンディングボックス２１０に内接する点２１１～２１３を、仮の計測点として推定する。計測点２１１～２１３は、第１バウンディングボックス２１０に内接する楕円の長軸の端点や短軸の端点となり、第１バウンディングボックス２１０の長辺の中点や、短辺の中点となる。

【0053】

図８のステップＳ１０４は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から検出機能１４２に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０４では、検出機能１４２は、第１バウンディングボックス２１０の位置情報と、所定の構造物の位置情報とに基づいて、計測部位の向きを検出する。

【0054】

具体的には、まず、検出機能１４２は、図４に示すように、超音波画像２００において、第１バウンディングボックス２１０の中心Ｃ２１０と、所定の構造物である胎児の脊椎２０２の中心とを結ぶ線分Ｌ２１０を検出する。次に、検出機能１４２は、線分Ｌ２１０の方向を、計測部位である胎児の腹部の向きとして検出する。図４に示す一例では、線分Ｌ２１０の方向は、超音波画像２００が表示される画面の縦方向または横方向を基準とした場合に、時計回りまたは反時計回りに角度θだけ傾いていることを表している。超音波画像２００が表示される画面の縦方向、横方向とは、それぞれ、超音波画像２００の画素の列方向、行方向に相当する。例えば、図４に示すように、線分Ｌ２１０の方向は、超音波画像２００が表示される画面の縦方向を基準とした場合に、反時計回りに角度θだけ傾いている。

【0055】

図８のステップＳ１０５は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から検出機能１４２に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０５では、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位が傾いているか否かを判定する処理を行う。

【0056】

上述したように、検出機能１４２が検出した線分Ｌ２１０の方向は、計測部位である胎児の腹部の向きとして見なすことができる。例えば、超音波画像２００に描出されている腹部は、超音波画像２００が表示される画面の縦方向を基準とした場合に、反時計回りに角度θだけ傾いていると見なすことができる。この場合、ステップＳ１０５の判定処理において、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位が傾いていると判定する（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）。

【0057】

図８のステップＳ１０６は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から検出機能１４２に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０６では、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位の向きに基づいて、超音波画像２００に対して回転処理を行う。具体的には、検出機能１４２は、線分Ｌ２１０の方向が、超音波画像２００が表示される画面の縦方向または横方向となるように、回転処理を行う。

【0058】

回転処理を行うことで、計測部位である胎児の腹部の前後方向が、画面の縦方向または横方向となり、左右方向が、画面の横方向または縦方向となる可能性が高くなる。すなわち、回転処理を行うことで、腹部の輪郭として検出される楕円の長軸または短軸が、超音波画像２００が表示される画面の縦方向または横方向となる可能性が高くなる。更に、かかる回転処理を行うことで、バウンディングボックスの一辺が、超音波画像２００が表示される画面の縦方向または横方向となる可能性が高くなる。

【0059】

例えば、図５に示すように、検出機能１４２は、線分Ｌ２１０の方向が、超音波画像２００が表示される画面の縦方向となるように、回転処理を行う。すなわち、線分Ｌ２１０の方向は、超音波画像２００が表示される画面の縦方向を基準とした場合に、反時計回りに角度θだけ傾いているため、検出機能１４２は、超音波画像２００を時計回りに角度θだけ回転させる。

【0060】

図８のステップＳ１０７は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から検出機能１４２に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０７では、検出機能１４２は、ステップＳ１０６で実行した回転処理後の超音波画像２００から、計測部位を内包する第２バウンディングボックスを検出する。

【0061】

具体的には、検出機能１４２は、学習済モデル４００に回転処理後の超音波画像２００を入力することで、楕円で輪郭が近似された胎児の腹部の位置および大きさを示し、胎児の腹部を内包するバウンディングボックスとして、図５に示すような第２バウンディングボックス２２０を検出する。この場合、バウンディングボックスが、第１バウンディングボックス２１０から、第２バウンディングボックス２２０に変更される。例えば、第２バウンディングボックス２２０は、「第２矩形」の一例である。

【0062】

図８のステップＳ１０８は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から推定機能１４３に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０８では、推定機能１４３は、第２バウンディングボックス２２０の位置情報に基づいて、胎児の腹部を計測するための計測点を推定する。

【0063】

具体的には、図５に示すように、推定機能１４３は、胎児の腹部の輪郭を近似した楕円２２４が第２バウンディングボックス２２０に内接する点２２１～２２３を、計測点として推定する。点２２１～２２３は、楕円２２４の長軸の端点や短軸の端点となり、第２バウンディングボックス２２０の長辺の中点や、短辺の中点となる。この場合、推定機能１４３は、胎児の腹部を計測するための計測点として、第１バウンディングボックス２１０の位置情報に基づく計測点２１１～２１３を、第２バウンディングボックス２２０の位置情報に基づく計測点２２１～２２３に更新する。

【0064】

なお、ステップＳ１０５の判定処理において、超音波画像２００が表示される画面の縦方向または横方向を基準としたときに、検出機能１４２が検出した線分Ｌ２１０の方向が、超音波画像２００が表示される画面の縦方向または横方向となる場合、超音波画像２００に描出されている腹部は、傾いていないと見なすことができる。この場合、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位が傾いていないと判定し（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０６、Ｓ１０７が実行されずに、ステップＳ１０８が実行される。すなわち、検出機能１４２は超音波画像２００に対して回転処理を行わず、ステップＳ１０８において、推定機能１４３は、第１バウンディングボックス２１０の位置情報に基づく計測点２１１～２１３を、胎児の腹部を計測するための計測点とする。

【0065】

図８のステップＳ１０９は、画像処理回路１４０が記憶回路１６０から表示制御機能１４４に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１０９では、表示制御機能１４４は、計測点２２１～２２３に関する情報を画面により出力させる。

【0066】

例えば、表示制御機能１４４は、計測点２２１～２２３に関する情報として、計測点２２１～２２３の位置を示すマークが、回転処理が行われる前の超音波画像２００に描出された画像をディスプレイ１０３に表示させる。具体的には、まず、表示制御機能１４４は、図５に示すように、計測点２２１～２２３の位置を示すマークを、回転処理後の超音波画像２００に描画する。ここで、計測点２２１～２２３の位置を示すマークが描画された超音波画像２００は、図４に示す超音波画像２００を、時計回りに角度θだけ回転させた画像である。このため、図６に示すように、表示制御機能１４４は、計測点２２１～２２３の位置を示すマークが描画された超音波画像２００を、反時計回りに角度θだけ回転させる。このとき、図７に示すように、ディスプレイ１０３には、計測点２２１～２２３の位置を示すマークが、回転処理が行われる前の超音波画像２００に描出された画像が表示される。また、ディスプレイ１０３には、計測点２２１～２２３が長軸の端点や短軸の端点となる楕円２２４が、当該画像に重ねて表示される。

【0067】

ここで、表示制御機能１４４は、計測点２２１～２２３に関する情報として、図７に示す画像をディスプレイ１０３に表示するときに、計測点２２１～２２３が推定された旨を操作者に通知してもよい。例えば、入力装置１０２またはディスプレイ１０３には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のランプが設けられ、表示制御機能１４４が、ランプを点灯することにより、計測点２２１～２２３が推定された旨を操作者に通知してから、図７に示す画像をディスプレイ１０３に表示してもよい。例えば、表示制御機能１４４が、計測点２２１～２２３が推定された旨をメッセージによりディスプレイ１０３に表示してから、図７に示す画像をディスプレイ１０３に表示してもよい。例えば、ディスプレイ１０３は、スピーカー（図示しない）を有し、表示制御機能１４４が、ビープ音などの所定の音声を出力してから、図７に示す画像をディスプレイ１０３に表示してもよい。

【0068】

なお、図７に示す画像上に表示されたマークは、操作者により変更可能である。例えば、操作者は、入力装置１０２を操作することより、画像上に表示されたマークを移動させることができる。

【0069】

これにより、推定機能１４３は、超音波画像２００と計測点２２１～２２３とを用いることにより、胎児の腹部周囲長（ＡＣ）を計測することができる。例えば、推定機能１４３は、超音波画像２００において、計測点２２１～２２３により形成される楕円２２４の周りの長さをＡＣとして計測する。

【0070】

このように、本実施形態に係る超音波診断装置１では、検出機能１４２は、超音波画像２００から、計測部位を内包する第１バウンディングボックス２１０を検出し、推定機能１４３は、第１バウンディングボックス２１０の位置情報に基づいて、計測部位を計測するための計測点を推定する。具体的には、検出機能１４２は、超音波画像２００から、第１バウンディングボックス２１０とともに、所定の構造物を検出する。次に、検出機能１４２は、所定の構造物の位置情報と、第１バウンディングボックス２１０の位置情報とに基づいて、超音波画像２００に対して回転処理を行い、回転処理が行われた超音波画像２００から、計測部位を内包する第２バウンディングボックス２２０を検出する。次に、推定機能１４３は、計測部位を計測するための計測点として、第１バウンディングボックス２１０の位置情報に基づく計測点２１１～２１３を、第２バウンディングボックス２２０の位置情報に基づく計測点２２１～２２３に更新する。そして、表示制御機能１４４は、計測点２２１～２２３に関する情報を出力させる。

【0071】

これにより、本実施形態に係る超音波診断装置１では、計測部位の輪郭に当てはまる楕円を高輝度領域に基づいて検出して、計測点を推定するのではなく、計測部位全体を内包するバウンディングボックスを検出して、計測点を推定するため、超音波画像２００を用いた計測の精度が向上する。また、本実施形態に係る超音波診断装置１では、バウンディングボックスを用いることにより計測部位全体から計測点を推定するため、特徴が出にくい計測点を１点ずつ推定するよりも、効率よく計測点を推定することができる。

【0072】

また、学習済モデル４００を用いた検出に限らないが、部位検出では、検出対象となる部位の姿勢が、傾いていない方が、より正確な位置で部位を検出することができる。本実施形態では、計測部位をバウンディングボックスにより検出するとともに、計測部位の姿勢を推定できる所定の構造物を検出し、計測部位を内包するバウンディングボックスの一辺が縦方向または横方向となるように、検出対象の画像を回転させる。そして、本実施形態では、回転処理後の画像から、再度、バウンディングボックスの検出処理を行うことで、より正確な位置で部位を検出することができ、その結果、計測点の推定精度も向上させることができる。

【0073】

上述した実施形態では、胎児の腹部周囲長（ＡＣ）を計測する場合について説明したが、これに限定されず、胎児の児頭大横径（ＢＰＤ）、児頭周囲長（ＨＣ）、大腿骨長（ＦＬ）や上腕骨長（ＨＬ）等のパラメータを計測する場合でも、本実施形態を適用できる。

【0074】

まず、ＢＰＤ、ＨＣ等のパラメータを計測する場合について説明する。図９は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図であり、ＢＰＤ、ＨＣ等のパラメータを計測する場合の説明図である。

【0075】

例えば、ステップＳ１０１、Ｓ１０２が実行された後、ステップＳ１０３において、検出機能１４２は、超音波画像から、計測部位を内包する第１バウンディングボックスを検出する。具体的には、検出機能１４２は、学習済モデル４００に超音波画像５００を入力することで、楕円で輪郭が近似された胎児の頭部の位置および大きさを示し、胎児の頭部を内包するバウンディングボックスとして、図９に示すような第１バウンディングボックス５１０を検出する。また、検出機能１４２は、学習済モデル４００に超音波画像５００を入力することで、所定の構造物を検出する。例えば、計測部位が胎児の頭部である場合、所定の構造物は、胎児の透明中隔腔５０２である。ここで、推定機能１４３は、第１バウンディングボックス５１０の位置情報に基づいて、胎児の頭部を計測するための仮の計測点を推定する。例えば、図９に示すように、推定機能１４３は、胎児の頭部の輪郭を近似した楕円が第１バウンディングボックス５１０に内接する点５１１～５１４を、仮の計測点として推定する。

【0076】

ステップＳ１０４において、検出機能１４２は、第１バウンディングボックス５１０の位置情報と、所定の構造物の位置情報とに基づいて、計測部位の向きを検出する。具体的には、まず、検出機能１４２は、図９に示すように、超音波画像５００において、第１バウンディングボックス５１０の中心Ｃ５１０と、所定の構造物である胎児の透明中隔腔５０２の中央部とを結ぶ線分Ｌ５１０を検出する。次に、検出機能１４２は、線分Ｌ５１０の方向を、計測部位である胎児の頭部の向きとして検出する。例えば、超音波画像５００が表示される画面の縦方向または横方向を基準とした場合に、線分Ｌ５１０の方向は、超音波画像５００が表示される画面の横方向となっている。

【0077】

ステップＳ１０５において、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位が傾いているか否かを判定する処理を行う。

【0078】

ステップＳ１０５の判定処理において、超音波画像５００が表示される画面の縦方向または横方向を基準としたとき、検出機能１４２が検出した線分Ｌ５１０の方向が、超音波画像５００が表示される画面の縦方向または横方向となる場合、超音波画像５００に描出されている頭部は、傾いていないと見なすことができる。この場合、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位が傾いていないと判定し（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０６、Ｓ１０７の処理が実行されずに、ステップＳ１０８の処理が実行される。すなわち、検出機能１４２は超音波画像５００に対して回転処理を行わず、ステップＳ１０８において、推定機能１４３は、第１バウンディングボックス３１０の位置情報に基づく計測点５１１～５１４を、胎児の頭部を計測するための計測点とする。

【0079】

ステップＳ１０９において、表示制御機能１４４は、計測点５１１～５１４に関する情報として、計測点５１１～５１４の位置を示すマークが、超音波画像５００に描出された画像をディスプレイ１０３に表示させる。

【0080】

これにより、推定機能１４３は、超音波画像５００と計測点５１１～５１４とを用いることにより、ＨＣを計測することができる。例えば、推定機能１４３は、超音波画像５００において、計測点５１１～５１４により形成される楕円の周りの長さをＨＣとして計測する。

【0081】

これにより、推定機能１４３は、超音波画像５００と計測点５１１～５１４とを用いることにより、ＨＣを計測することができる。例えば、推定機能１４３は、超音波画像５００において、計測点５１１～５１４により形成される楕円の周りの長さをＨＣとして計測する。

【0082】

また、推定機能１４３は、超音波画像５００と計測点５１３、５１４とを用いることにより、ＢＰＤを計測することができる。例えば、推定機能１４３は、超音波画像５００において、計測点５１３と計測点５１４とを結ぶ線分の長さをＢＰＤとして計測する。

【0083】

なお、ステップＳ１０５の判定処理において、検出機能１４２が、ステップＳ１０４で検出した計測部位が傾いていると判定した場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、以下のステップＳ１０６～Ｓ１０９の処理が実行される。

【0084】

まず、ステップＳ１０６において、検出機能１４２は、ステップＳ１０４で検出した計測部位の向きに基づいて、超音波画像５００に対して回転処理を行う。具体的には、検出機能１４２は、線分Ｌ５１０の方向が、超音波画像５００が表示される画面の縦方向または横方向となるように、回転処理を行う。次に、ステップＳ１０７において、検出機能１４２は、ステップＳ１０６で実行した回転処理後の超音波画像５００から、計測部位を内包する第２バウンディングボックスを検出する。具体的には、検出機能１４２は、学習済モデル４００に回転処理後の超音波画像５００を入力することで、楕円で輪郭が近似された胎児の頭部の位置および大きさを示し、胎児の頭部を内包するバウンディングボックスとして、第２バウンディングボックスを検出する。

【0085】

次に、ステップＳ１０８において、推定機能１４３は、第２バウンディングボックスの位置情報に基づいて、胎児の頭部を計測するための計測点を推定する。具体的には、推定機能１４３は、胎児の頭部の輪郭を近似した楕円が第２バウンディングボックスに内接する点を、計測点として推定する。この場合、推定機能１４３は、胎児の頭部を計測するための計測点として、第１バウンディングボックス５１０の位置情報に基づく計測点５１１～５１４を、第２バウンディングボックスの位置情報に基づく計測点に更新する。そして、ステップＳ１０９において、表示制御機能１４４は、計測点に関する情報として、更新した計測点の位置を示すマークが、超音波画像５００に描出された画像をディスプレイ１０３に表示させる。

【0086】

なお、ステップＳ１０３において、例えば、計測部位が胎児の頭部である場合に、所定の構造物が、胎児の透明中隔腔５０２である場合を例にしているが、これに限定されない。

【0087】

例えば、図１０に示すように、計測部位が胎児の頭部である場合、所定の構造物は、胎児の四丘体槽５０３であってもよい。この場合、ステップＳ１０４において、まず、検出機能１４２は、図１０に示すように、超音波画像５００において、第１バウンディングボックス５１０の中心Ｃ５１０と、所定の構造物である胎児の四丘体槽５０３の中央部とを結ぶ線分Ｌ５１０を検出する。次に、検出機能１４２は、線分Ｌ５１０の方向を、計測部位である胎児の頭部の向きとして検出する。その後、ステップＳ１０５以降の処理が行われる。例えば、計測部位が傾いていない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、超音波画像５００に対して回転処理が行われずに、第１バウンディングボックス３１０の位置情報から計測点５１１～５１４が推定され（ステップＳ１０８）、計測点５１１～５１４に関する情報がディスプレイ１０３に表示される（ステップＳ１０９）。一方、計測部位が傾いている（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、超音波画像５００に対して回転処理が行われ（ステップＳ１０６）、回転処理後の超音波画像５００から、計測部位を内包する第２バウンディングボックスが検出される（ステップＳ１０７）。そして、第２バウンディングボックスの位置情報から計測点が推定され（ステップＳ１０８）、計測点に関する情報がディスプレイ１０３に表示される（ステップＳ１０９）。図１０に示す例では、所定の構造物が胎児の四丘体槽５０３である場合でも、所定の構造物が透明中隔腔５０２である場合と同様に、胎児の頭部の向きを検出することができる。

【0088】

また、例えば、図１１に示すように、計測部位が胎児の頭部である場合、所定の構造物は、胎児の透明中隔腔５０２および四丘体槽５０３であってもよい。この場合、ステップＳ１０４において、まず、検出機能１４２は、図１１に示すように、超音波画像５００において、第１バウンディングボックス５１０の中心Ｃ５１０と、所定の構造物である胎児の透明中隔腔５０２および四丘体槽５０３の中央部とを結ぶ線分Ｌ５１０を検出する。次に、検出機能１４２は、線分Ｌ５１０の方向を、計測部位である胎児の頭部の向きとして検出する。その後、ステップＳ１０５以降の処理が行われる。例えば、計測部位が傾いていない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、超音波画像５００に対して回転処理が行われずに、第１バウンディングボックス３１０の位置情報から計測点５１１～５１４が推定され（ステップＳ１０８）、計測点５１１～５１４に関する情報がディスプレイ１０３に表示される（ステップＳ１０９）。一方、計測部位が傾いている（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、超音波画像５００に対して回転処理が行われ（ステップＳ１０６）、回転処理後の超音波画像５００から、計測部位を内包する第２バウンディングボックスが検出される（ステップＳ１０７）。そして、第２バウンディングボックスの位置情報から計測点が推定され（ステップＳ１０８）、計測点に関する情報がディスプレイ１０３に表示される（ステップＳ１０９）。図１１に示す例では、所定の構造物が胎児の透明中隔腔５０２および四丘体槽５０３であるため、所定の構造物が透明中隔腔５０２および四丘体槽５０３のいずれかである場合と比べて、胎児の頭部の向きを、より正確に検出することができる。

【0089】

次に、ＦＬを計測する場合について説明する。図１２は、本実施形態に係る超音波診断装置の画像処理回路による処理を説明するための図であり、ＦＬを計測する場合の説明図である。

【0090】

例えば、ステップＳ１０１、Ｓ１０２が実行された後、ステップＳ１０３において、検出機能１４２は、超音波画像から、計測部位を内包する第１バウンディングボックスを検出する。具体的には、学習済モデル４００は、超音波画像データが入力されると、計測部位である大腿骨に該当する棒状の領域に外接するバウンディングボックスを、出力データとして出力する。検出機能１４２は、学習済モデル４００に超音波画像６００を入力することで、棒状の領域に近似された胎児の大腿部の位置および大きさを示し、胎児の大腿部を内包するバウンディングボックスとして、図１２に示すような第１バウンディングボックス６１０を検出する。ここで、検出機能１４２は、計測部位が大腿骨や上腕骨の場合、ステップＳ１０４～Ｓ１０７は実行されない。

【0091】

ステップＳ１０８において、推定機能１４３は、第１バウンディングボックス６１０の位置情報に基づいて、胎児の大腿部を計測するための計測点を推定する。例えば、図１２に示すように、推定機能１４３は、胎児の大腿部に該当する棒状の領域が第１バウンディングボックス６１０に内接する点６１１、６１２を、計測点として推定する。計測点６１１、６１２は、大腿骨の両端部に相当する。

【0092】

ステップＳ１０９において、表示制御機能１４４は、計測点６１１、６１２に関する情報として、計測点６１１、６１２の位置を示すマークが、超音波画像６００に描出された画像をディスプレイ１０３に表示させる。

【0093】

これにより、推定機能１４３は、超音波画像６００と計測点６１１、６１２とを用いることにより、ＦＬを計測することができる。例えば、推定機能１４３は、超音波画像６００おいて、計測点６１１と計測点６１２とを結ぶ線分の長さをＦＬとして計測する。

【0094】

ＨＬを計測する場合においても同様に、例えば、ステップＳ１０１～Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１０９が実行されることにより、推定機能１４３は、超音波画像おいて、２つの計測点を結ぶ線分の長さをＨＬとして計測する。

【0095】

ここで、機械学習により、学習済モデル４００を生成する処理について説明する。

【0096】

学習済モデル４００は、例えば、超音波診断装置１とは別の装置（以下、学習済モデル生成装置と記載する）で生成されて、超音波診断装置１内に保管される（例えば、記憶回路１６０に記憶される）。ここで、学習済モデル生成装置は、超音波診断装置１により実現してもよく、例えば、学習済モデル４００は、超音波診断装置１（例えば、推定機能１４３）により生成されて、その記憶回路１６０に保管されてもよい。以下、学習済モデル４００が、学習済モデル生成装置で生成されて、超音波診断装置１内に保管される場合を例にして説明する。

【0097】

図１３は、本実施形態における学習済モデル生成装置３００の構成例を示すブロック図である。図１３に示すように、学習済モデル生成装置３００は、入力装置３０２と、ディスプレイ３０３と、画像処理回路３４０と、記憶回路３６０とを有する。学習済モデル生成装置３００は、学習済モデル４００を生成するビューアとして用いられる。

【0098】

入力装置３０２は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、ホイール、トラックボール、ジョイスティック等を有し、学習済モデル生成装置３００の操作者からの各種設定要求を受け付け、画像処理回路３４０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。ディスプレイ３０３は、学習済モデル生成装置３００の操作者によって参照されるモニタである。

【0099】

画像処理回路３４０は、学習済モデル生成装置３００の処理全体を制御する。例えば、画像処理回路３４０は、図１３に示すように、学習用データ取得機能３４１、学習済モデル生成機能３４２を実行する。

【0100】

記憶回路３６０は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などである。ここで、画像処理回路３４０の構成要素である学習用データ取得機能３４１、学習済モデル生成機能３４２が実行する各処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路３６０に記録されている。画像処理回路３４０は、各プログラムを記憶回路３６０から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。また、記憶回路３６０は、ニューラルネットワークのアルゴリズムとして学習用プログラムを記憶する。

【0101】

学習済モデル４００を生成する処理では、まず、学習済モデル生成装置３００の学習用データ取得機能３４１は、超音波スキャンを過去に実施したときに得られた複数のデータセットを取得する。複数のデータセットの各々は、計測部位に対する超音波スキャンを過去に実施したときに収集された超音波画像データと、当該超音波画像データにおける計測部位を含む領域を表す学習用データとを含む。なお、ニューラルネットワークのアルゴリズムは経験から学習していくものであるため、学習に用いられるデータセットは、同一の被検体でなくてもよい。

【0102】

学習済モデル生成装置３００の学習済モデル生成機能３４２は、記憶回路１６０から読み出した学習用プログラム５０２を用いて、複数のデータセットから学習用データのパターンを学習する。このとき、学習済モデル生成機能３４２は、入力データ（超音波画像データ）の入力を受けて当該超音波画像データにおける計測部位を含む領域を検出した結果を示す出力データを出力するように機能付けられた学習済モデル４００を生成する。例えば、生成した学習済モデル４００は、超音波診断装置１内に保管される（記憶回路１６０に記憶される）。記憶回路１６０内の学習済モデル４００は、例えば、超音波診断装置１の検出機能１４２により読み出し可能である。

【0103】

学習済モデル４００を利用する処理では、超音波診断装置１の検出機能１４２は、超音波画像データを入力データとして入力する。そして、検出機能１４２は、記憶回路１６０から読み出した学習済モデル４００を用いて、超音波画像データである超音波画像２００から、計測部位を含む領域を検出し、検出した結果である出力データを出力する。

【0104】

なお、本実施形態では、学習済モデル４００を利用する場合について説明したが、学習済モデル４００を利用しなくてもよい。例えば、本実施形態は、腹部等の計測部位を、輝度を用いた画像処理により検出した後に、計測部位を内包するバウンディングボックスを検出してもよい。かかる場合、本実施形態は、計測部位を、楕円等の計測部位に当てはまる図形として検出せずに、任意の曲線で囲まれる部位として検出してもよい。また、本実施形態は、所定の構造物も、学習済モデル４００を利用せずに、輝度を用いた画像処理により検出してもよい。

【0105】

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、画像処理回路１４０は、超音波診断装置１とは別に設置されたワークステーションでもよい。この場合、ワークステーションが、画像処理回路１４０と同様の処理回路を有し、上述した処理を実行する。

【0106】

また、実施形態で図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

【0107】

また、上記実施形態で説明した表示方法は、予め用意された画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

【0108】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、超音波画像を用いた計測の精度を向上させることができる。

【0109】

なお、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、実施形態同士の組み合わ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。

【0110】

以上の実施形態に関し、発明の一側面および選択的な特徴として以下の付記を開示する。
（付記１）
超音波画像から、計測部位を内包する第１矩形を検出する検出部と、
前記第１矩形の位置情報に基づいて、前記計測部位を計測するための計測点を推定する推定部と、
前記計測点に関する情報を出力する出力部と、
を備える超音波診断装置。
（付記２）
前記検出部は、
前記超音波画像から、前記第１矩形とともに、所定の構造物を検出し、
前記所定の構造物の位置情報と、前記第１矩形の位置情報とに基づいて、前記超音波画像に対して回転処理を行い、
前記回転処理が行われた超音波画像から、前記計測部位を内包する第２矩形を検出し、
前記推定部は、前記計測点として、前記第１矩形の位置情報に基づく計測点を、前記第２矩形の位置情報に基づく計測点に更新し、
前記出力部は、前記第２矩形の位置情報に基づく計測点に関する情報を出力してもよい。
（付記３）
前記検出部は、前記所定の構造物と前記第１矩形の中心とを結ぶ線分の方向が、前記超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となるように、前記回転処理を行ってもよい。
（付記４）
前記検出部は、前記線分の方向が、前記超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となる場合は、前記回転処理を行わなくてもよい。
（付記５）
前記検出部は、前記計測部位の輪郭を楕円で近似している場合、当該楕円の長軸または短軸が、前記超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となるように、前記回転処理を行ってもよい。
（付記６）
前記検出部は、前記計測部位の輪郭を矩形で近似している場合、当該矩形の一辺が、前記超音波画像が表示される画面の縦方向または横方向となるように、前記回転処理を行ってもよい。
（付記７）
前記出力部は、前記計測点の位置を示すマークが、前記超音波画像に描出された画像を表示部に表示させてもよい。
（付記８）
前記出力部は、前記計測点の位置を示すマークが、前記回転処理が行われる前の超音波画像に前記マークが描出された画像を表示部に表示させてもよい。
（付記９）
前記計測部位が胎児の腹部である場合、前記所定の構造物は、前記胎児の脊椎であってもよい。
（付記１０）
前記計測部位が胎児の頭部である場合、前記所定の構造物は、前記胎児の透明中隔腔および四丘体槽の少なくとも１つであってもよい。
（付記１１）
超音波画像から、計測部位を内包する第１矩形を検出する検出部と、
前記第１矩形の位置情報に基づいて、前記計測部位を計測するための計測点を推定する推定部と、
前記計測点に関する情報を出力する出力部と、
を備える画像処理装置。

【符号の説明】

【0111】

１４２ 検出機能
１４３ 推定機能
１４４ 表示制御機能
２１０ 第１バウンディングボックス
２２１～２２３ 計測点
５１０ 第１バウンディングボックス
５１１～５１３ 計測点
６１０ 第１バウンディングボックス
６１１～６１３ 計測点

【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】