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JP7757403B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents
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JP7757403B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法

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Description

本発明は、超音波画像における便領域を検出し、モニタに表示された超音波画像において便領域を強調表示させる機能を有する超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。
近年、超音波画像を利用して、便の有無、および、硬便、軟便、普通便等の便性状の評価を含む、便秘の診断を行うことが提案されている。
例えば、特許文献1には、超音波画像に対して画像解析を施して、被検体の直腸内に存在する便が軟便であるか硬便であるか等の便秘評価を行い、便秘評価結果を表示部に表示させる超音波診断装置が記載されている。
また、便秘に関する内容ではないが、特許文献2には、現在の超音波画像に対応する基準画像データセットの画像スライスの前立腺等の関心対象の外縁輪郭を現在の超音波画像に重ね合わせて表示する介入治療システムが記載されている。
一方、超音波画像を利用した便秘の診断は、まだ診断方法および検査手法として十分に浸透しておらず、熟練者であっても超音波画像における便の読影が難しい。また、非経験者および非熟練者にとっては超音波画像自体の読影が非常に難しい。
国際公開第2020/075449号公報 特許第6745796号公報
超音波画像を解析することにより便領域を検出し、モニタに表示された超音波画像における便領域を強調表示させることにより、超音波画像を利用した便秘の診断の非経験者および非熟練者が、便秘の診断を実施する際の手助けとなることが期待できる。
しかし、ユーザ(検査者)が被検体の検査箇所をリアルタイムにスキャンしている際に、モニタに表示された超音波画像の便領域を強調表示し続けると、かえってユーザによる超音波画像の読影の妨げとなる場合がある。特に、便秘の診断において、ユーザは、便領域とその周囲の領域との輝度差によって便の有無および便性状を判断するため、便領域を強調表示し続けると、ユーザが便の有無および便性状を確認することができない。
従って、本発明の目的は、ユーザによる超音波画像の読影の妨げとならないように、超音波画像における便領域を強調表示させることができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、超音波プローブと、
モニタと、
超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
超音波画像をモニタに表示させる表示制御部と、
超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
便領域が検出された場合に、便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
モニタに表示された超音波画像において、便領域を、強調度合い決定部によって決定された強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備える、超音波診断装置を提供する。
ここで、便情報検出部は、テンプレートマッチング、画像特徴量を利用した機械学習、および、深層学習モデルの少なくとも1つを用いて、超音波画像から便領域を検出することが好ましい。
また、超音波プローブの動き量を検出する動き量検出部を備え、
強調度合い決定部は、動き量に基づいて強調度合いを決定することが好ましい。
また、動き量検出部は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像と、の相関値を動き量として求めることが好ましい。
また、動き量検出部は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、現在のフレームの超音波画像よりも、定められたフレーム数だけ前の過去のフレームの超音波画像と、の相関値を動き量として求めることが好ましい。
また、動き量検出部は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像の便領域と、現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像の便領域と、の重畳度合いを動き量として求めることが好ましい。
また、動き量検出部は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像と、の間の動き量を現在のフレームの超音波画像の動き量として求め、現在のフレームの超音波画像から、定められた数の過去のフレームの超音波画像までの動き量からなる動き量群から求められる統計値を動き量として求めることが好ましい。
また、統計値は、動き量群から求められる平均値、過去から現在に近くなるほど重みを大きくして、動き量群から求められる重み付け平均値、または、動き量群から求められる中央値である、ことが好ましい。
また、動き量を保存する動き量メモリを備え、
便情報検出部は、超音波画像のフレーム毎に便領域の検出処理を行い、
動き量検出部は、超音波画像のフレーム毎に動き量を求めて動き量メモリに保存しておき、便領域が検出された場合に、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量を動き量メモリから読み出し、現在のフレームの超音波画像の動き量および動き量メモリから読み出された過去のフレームの超音波画像の動き量からなる動き量群から統計値を求めることが好ましい。
また、動き量を保存する動き量メモリを備え、
便情報検出部は、超音波画像のフレーム毎に便領域の検出処理を行い、
動き量検出部は、便領域が検出された場合に、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量のうち、動き量メモリに保存されている過去のフレームの超音波画像の動き量がある場合に、動き量メモリに保存されている過去のフレームの超音波画像の動き量を第1動き量として動き量メモリから読み出し、動き量メモリに保存されていない過去のフレームの超音波画像の動き量がある場合に、動き量メモリに保存されていない過去のフレームの超音波画像の動き量を第2動き量として求め、さらに、現在のフレームの超音波画像の動き量を第3動き量として求め、第2動き量および第3動き量を動き量メモリに保存しておき、第1動き量、第2動き量および第3動き量からなる動き量群から統計値を求めることが好ましい。
また、動き量検出部は、超音波プローブに設けられたモーションセンサによる動きの検出結果に基づいて動き量を検出することが好ましい。
また、動き量検出部は、動き量に基づいて、超音波プローブの動きを、動きあり、または、動きなしの2値に判定する2値判定を行い、
強調度合い決定部は、超音波プローブの2値の動きに対応する2段階の強調度合いである、第1の強調度合い、および、第1の強調度合いよりも小さい第2の強調度合いの中から、動きありと判定された場合に、第1の強調度合いに決定し、動きなしと判定された場合に、第2の強調度合いに決定することが好ましい。
また、動き量検出部は、動き量に基づいて、超音波プローブの動きを3値以上の多値に検出する多値判定を行い、
強調度合い決定部は、超音波プローブの多値の動きに対応する多段階の強調度合いの中から、強調度合いを多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに決定することが好ましい。
また、強調度合い決定部は、多値判定の判定結果が変化した場合に、多値判定の判定結果が変化した直後のフレームの超音波画像において、強調度合いを、変化後の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに変えることが好ましい。
また、強調度合い決定部は、多値判定の判定結果が2値以上変化した場合に、多値判定の判定結果が変化してから複数のフレームの超音波画像において、強調度合いを、変化前の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いから変化後の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いまで段階的に変えることが好ましい。
また、強調度合い決定部は、隣接するフレームの超音波画像の便領域が同一の便領域であるか否かを判定する同一判定を行って、同一であると判定された便領域の連続表示時間に基づいて強調度合いを決定することが好ましい。
また、強調度合い決定部は、便領域の面積に基づいて強調度合いを決定することが好ましい。
また、便情報表示部は、便領域内を、定められた表示色に着色して塗りつぶすマスクを作成し、表示色の透過度を強調度合いに応じて変更し、透過度が変更されたマスクを便領域に重畳して表示させることが好ましい。
また、便情報表示部は、便領域の輪郭を検出することにより輪郭線を作成し、輪郭線の太さまたは表示色の透過度を強調度合いに応じて変更し、太さまたは透過度が変更された輪郭線を便領域の輪郭に重畳して表示させることが好ましい。
また、便情報表示部は、強調度合いが閾値以上である場合に、便領域内を、定められた表示色に着色して塗りつぶすマスクを作成し、マスクを便領域に重畳して表示させ、強調度合いが閾値未満である場合に、便領域の輪郭を検出することにより輪郭線を作成し、輪郭線を便領域の輪郭に重畳して表示させることが好ましい。
また、便情報表示部は、強調表示させるフレームを強調度合いに応じて間引いて便領域を強調表示させることが好ましい。
便情報検出部は、さらに、超音波画像から便領域の便性状を検出するための検出処理を行い、
便情報表示部は、便性状が検出された場合に、便性状に応じて便領域の強調表示の表示色を変えることが好ましい。
また、便情報検出部は、超音波画像のフレーム毎に、便領域内の輝度の統計値を検出し、便領域内の輝度の統計値と閾値とを比較することにより第1比較結果を求め、1フレームまたは複数のフレームの超音波画像における第1比較結果に基づいて便性状を検出する、または、
便情報検出部は、超音波画像のフレーム毎に、便領域内の輝度の統計値と便領域の周囲の定められた領域内の輝度の統計値との輝度比を検出し、輝度比と閾値とを比較することにより第2比較結果を求め、1フレームまたは複数のフレームの超音波画像における第2比較結果に基づいて便性状を検出することが好ましい。
また、便情報検出部は、深層学習モデルを用いて便領域を検出することが好ましい。
また、強調度合い決定部は、隣接するフレームの超音波画像の便領域が同一の便領域であるか否かを判定する同一判定を行って、同一であると判定された便領域の便性状の検出結果が変化した場合に、強調度合いを一時的に上げることが好ましい。
また、便情報表示部は、便性状の検出結果をテキスト情報としてモニタに表示させることが好ましい。
また、強調度合い決定部は、ユーザからの指示に応じて強調度合いを変更することが好ましい。
また、便領域を強調表示しない第1の動作モード、決定条件に係わらず、定められた強調度合いで便領域を強調表示する第2の動作モード、および、決定条件に基づいて強調度合いを決定して便領域を強調表示する第3の動作モードのうちの少なくとも2つの動作モード、を有し、
ユーザからの指示に応じて、少なくとも2つの動作モードのうちの1つの動作モードに切り替えるモード切替部を備えることが好ましい。
また、本発明は、画像生成部が、超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成するステップと、
表示制御部が、超音波画像をモニタに表示させるステップと、
便情報検出部が、超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行うステップと、
強調度合い決定部が、便領域が検出された場合に、便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、便領域の強調度合いを決定するステップと、
便情報表示部が、モニタに表示された超音波画像において、便領域を、便領域の強調度合いを決定するステップによって決定された強調度合いに応じて強調表示させるステップと、を含む、超音波診断装置の制御方法を提供する。
本発明においては、便領域が、モニタに表示された超音波画像において、強調度合いの決定条件に基づいて決定された強調度合いに応じて強調表示される。そのため、ユーザは、決定条件に応じて強調度合いが大きくなるように決定された場合に、超音波画像における便領域を容易に把握することができ、強調度合いが小さくなるように決定された場合に、強調表示に妨げられることなく、超音波画像の読影を行うことができる。
本発明の超音波診断装置の構成を表す一実施形態のブロック図である。 送受信回路の構成を表す一実施形態のブロック図である。 画像生成部の構成を表す一実施形態のブロック図である。 便処理部の構成を表す一実施形態のブロック図である。 第1の動作モードの場合の超音波診断装置の動作を表す一実施形態のフローチャートである。 第2の動作モードの場合の超音波診断装置の動作を表す一実施形態のフローチャートである。 第3の動作モードの場合の超音波診断装置の動作を表す一実施形態のフローチャートである。 複数のフレームの超音波画像の動き量群から統計値を求める場合の超音波診断装置の動作を表す一実施形態のフローチャートである。 複数のフレームの超音波画像の動き量群から統計値を求める場合の超音波診断装置の動作を表す別の実施形態のフローチャートである。 強調度合いに応じてマスクの透過度を下げた場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。 強調度合いに応じてマスクの透過度を上げた場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。 強調度合いに応じて輪郭線の太さを太くした場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。 強調度合いに応じて輪郭線の太さを細くした場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。 強調度合いに応じて強調表示の表示形態をマスクにした場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。 強調度合いに応じて強調表示の表示形態を輪郭線にした場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。 便性状の検出結果をテキスト情報として表示させた場合の超音波診断装置のモニタの表示画面を表す一実施形態の概念図である。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を詳細に説明する。
図1は、本発明の超音波診断装置の構成を表す一実施形態のブロック図である。図1に示す超音波診断装置は、据置型の超音波診断装置であって、超音波プローブ1と、この超音波プローブ1に接続される装置本体3と、を備えている。
超音波プローブ1は、超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして、この検査箇所の超音波画像に対応する音線信号を出力する。超音波プローブ1は、図1に示すように、振動子アレイ11と、送受信回路14と、モーションセンサ12と、を備えている。振動子アレイ11と送受信回路14とは双方向に接続されている。また、送受信回路14およびモーションセンサ15は、後述する装置本体3の装置制御部36に接続されている。
振動子アレイ11は、1次元または2次元に配列された複数の超音波振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送受信回路14から供給される駆動信号に従って超音波を送信し、かつ、被検体からの反射波を受信してアナログの受信信号を出力する。
各振動子は、例えば、PZT(Lead Zirconate Titanate:チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミック、PVDF(Poly Vinylidene Di Fluoride:ポリフッ化ビニリデン)に代表される高分子圧電素子およびPMN-PT(Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate:マグネシウムニオブ酸鉛-チタン酸鉛固溶体)に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した素子を用いて構成される。
送受信回路14は、装置制御部36による制御の下で、振動子アレイ11から超音波を送信させ、かつ、超音波エコーを受信した振動子アレイ11から出力される受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成する。送受信回路14は、図2に示すように、振動子アレイ11に接続されるパルサ51と、振動子アレイ11から順次直列に接続される増幅部52、AD(Analog Digital)変換部53およびビームフォーマ54と、を有している。
パルサ51は、例えば複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部36により選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ11の複数の振動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を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ11の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。
送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ1の振動子アレイ11に向かって伝搬する。振動子アレイ11を構成するそれぞれの振動子は、このように振動子アレイ11に向かって伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して、電気信号である受信信号を発生し、これらの受信信号を増幅部52に出力する。
増幅部52は、振動子アレイ11を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をAD変換部53に送信する。AD変換部53は、増幅部52から送信されたアナログの信号をデジタルの受信データに変換し、これらの受信データをビームフォーマ54に出力する。
ビームフォーマ54は、装置制御部36により選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、AD変換部53により変換された各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる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、AD変換部53で変換された各受信データが整相加算され、かつ、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。
モーションセンサ12は、超音波プローブ1の動きを検出する。
次に、装置本体3は、超音波プローブ1によって生成された音線信号に基づいて、被検体の検査箇所の超音波画像を生成し、この被検体の検査箇所の超音波画像を表示する。装置本体3は、図1に示すように、画像生成部31と、画像メモリ32と、便処理部35と、動き量メモリ38と、表示制御部33と、モニタ(表示部)34と、入力装置37と、装置制御部36と、を備えている。
画像生成部31は、送受信回路14に接続され、画像生成部31には、表示制御部33およびモニタ34が順次接続されている。また、画像生成部31には、画像メモリ32および便処理部35がそれぞれ接続され、画像メモリ32および便処理部35には、表示制御部33が接続されている。便処理部35は動き量メモリ38と双方向に接続されている。画像生成部31、表示制御部33、画像メモリ32および便処理部35は装置制御部36に接続され、装置制御部36は入力装置37に接続されている。
画像生成部31は、装置制御部36の制御の下で、超音波プローブ1(より厳密には、振動子アレイ11)を用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて、さらに言えば、送受信回路14によって受信信号から生成された音線信号に基づいて、被検体の検査箇所の超音波画像(超音波画像信号)を生成する。画像生成部31は、図3に示すように、信号処理部16、DSC(Digital Scan Converter:デジタルスキャンコンバータ)18および画像処理部17が順次直列に接続された構成を有している。
信号処理部16は、送受信回路14により生成された音線信号に基づいて、超音波画像に対応する画像情報データを生成する。より具体的には、信号処理部16は、送受信回路14のビームフォーマ54により生成された音線信号に対して信号処理、例えば超音波が反射した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を表す画像情報データを生成する。
DSC18は、信号処理部16により生成された画像情報データを、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換する。
画像処理部17は、DSC18から入力される画像信号に対して、モニタ34の表示フォーマットに従う明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正、画像サイズ補正、リフレッシュレート補正、走査周波数補正および色補正等の各種の画像処理を施すことにより、超音波画像(超音波画像信号)を生成し、画像処理が施された超音波画像を画像メモリ32、便処理部35および表示制御部33に出力する。
画像メモリ32は、装置制御部36の制御の下で、画像生成部31により検査毎に生成された一連の複数のフレームの超音波画像(超音波画像信号)を保存するメモリである。
動き量メモリ38は、便処理部35の制御の下で、例えば、超音波画像のフレーム毎に、超音波プローブ1の動き量を保存するメモリである。
表示制御部33は、装置制御部36の制御の下で、各種の情報をモニタ34に表示させる。表示制御部33は、例えば、画像生成部31により生成された超音波画像または画像メモリ32に保存されている超音波画像に対して所定の処理を施して、処理後の超音波画像をモニタ34に表示させる。
モニタ34は、表示制御部33の制御の下で、各種の情報を表示する。モニタ34は、例えば、超音波画像等を表示する。モニタ34としては、例えばLCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)および有機EL(Electro-Luminescence:エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ等を例示することができる。
入力装置37は、超音波診断装置のユーザ(検査者)から入力される各種の指示を受け取る。入力装置37は、特に限定されないが、各種のボタン、音声認識を利用して各種の指示を入力する音声入力装置、および、ユーザがモニタ34に表示されたGUI(Graphical User Interface:グラフィカルユーザインタフェイス)画面においてタッチ操作を行って各種の指示を入力するタッチパネル等を含む。
装置制御部36は、予め記憶されているプログラムおよび入力装置37から入力されたユーザの指示等に基づいて、超音波プローブ1および装置本体3の各部の制御を行う。
便処理部35は、装置制御部36の制御の下で、超音波画像における便領域を強調表示するための各種の処理を行う。便処理部35は、図4に示すように、便情報検出部41と、動き量検出部44と、強調度合い決定部42と、便情報表示部43と、モード切替部46と、を有する。
便情報検出部41は画像生成部31に接続されている。強調度合い決定部42は、便情報検出部41および動き量検出部44のそれぞれに接続されている。強調度合い決定部42には便情報表示部43が接続され、便情報表示部43には表示制御部33が接続されている。動き量検出部44は動き量メモリ38と双方向に接続されている。なお、図示を省略しているが、モード切替部46には、便処理部35の各部が接続されている。
便情報検出部41は、超音波画像を解析することにより、超音波画像から、便に関する各種の情報を検出する。便情報検出部41は、例えば、超音波画像から、便がある領域である便領域を検出するための検出処理を行う。便情報検出部41は、便領域の検出に加え、さらに、便領域の検出処理の結果、超音波画像から、便領域の便性状を検出するための検出処理を行う。
便領域の検出方法は、特に限定されないが、便情報検出部41は、例えば、テンプレートマッチング、画像特徴量を利用した機械学習、および、深層学習モデルの少なくとも1つを用いて、超音波画像から便領域を検出することができる。
便情報検出部41は、テンプレートマッチングを用いて超音波画像から便領域を検出する場合、関心領域内のサイズ、形状およびテクスチャ等が異なる複数のテンプレート用意しておき、複数のテンプレートのそれぞれを用いて超音波画像内をラスタスキャンすることにより、テンプレートとの相関値が、定められた閾値以上である領域を便領域として検出する。
便情報検出部41は、画像特徴量を利用した機械学習を用いて超音波画像から便領域を検出する場合、解剖学的構造体および便領域を含む教師画像を複数用意しておき、関心領域を特徴量ベクトルに変換(画像量子化)して、Adaboost(Adaptive Boosting)およびSVM(Support Vector Machine)等の機械学習アルゴリズムを利用して機械学習することにより、超音波画像から便領域を検出する。
便情報検出部41は、深層学習モデルを用いて超音波画像から便領域を検出する場合、解剖学的構造体および便領域を含む教師画像を大量に用意しておき、大量の教師画像を用いて、教師画像と、教師画像における便領域と、の関係を、大量の教師画像について学習した深層学習モデルを作成し、この深層学習モデルを用いて、超音波画像から便領域を検出する。
深層学習モデルを用いて超音波画像から便領域を検出する場合、便情報検出部41は、深層学習モデルを用いて、超音波画像から便領域のみを検出してもよいし、便領域およびこの便領域が便の領域である確率を検出してもよい。
便領域のみを検出する場合、便情報検出部41は、例えば、深層学習モデルを用いて、便領域を矩形領域として検出する。
便領域およびこの便領域が便の領域である確率を検出する場合、便情報検出部41は、例えば、深層学習モデルを用いて、超音波画像のフレーム毎に、便領域を矩形領域として検出し、便領域の位置およびこの便領域が便の領域である確率を検出する。そして、便情報検出部41は、複数のフレームの超音波画像の確率の統計値、例えば、平均値、重み付け平均値または中央値等と閾値とを比較することにより、便領域が、実際に便がある領域なのか否かを検出する。便情報検出部41、例えば、便の領域である確率の統計値が閾値以上である場合に、便領域であると検出する。
あるいは、便情報検出部41は、深層学習モデルを用いて、超音波画像の画素毎に、画素が便の画素である確率を検出してもよい。この場合、便情報検出部41は、例えば、深層学習モデルを用いて、超音波画像のフレーム毎に、かつ、超音波画像の画素毎に、画素が便の画素である確率を検出し、便の画素である確率と閾値とを比較することにより、画素が便の画素であるか否かを検出する。便情報検出部41は、例えば、確率が閾値以上である場合に、画素が便の画素であると検出する。そして、便情報検出部41は、便の画素であると検出された複数の画素の集合体(塊)を便領域として検出する。
上記のように、複数のフレームの超音波画像から便領域を検出する場合、便情報検出部41は、隣接するフレームの超音波画像における便領域が同一の便領域であるか否かを判定する同一判定を行って、同一の便領域に対して処理を行うことが望ましい。
同一判定の方法は、特に限定されないが、便情報検出部41は、例えば、隣接するフレームの超音波画像における便領域のIoU(Intersection over Union)による評価指標、すなわち、フレーム間の超音波画像における便領域の重畳度合いを求め、この評価指標と閾値とを比較することにより、便領域が同一であるか否かを判定することができる。便情報検出部41は、例えば、評価指標が閾値以上である場合に、便領域が同一であると判定する。
便性状の検出方法は、特に限定されないが、便情報検出部41は、例えば、便領域の輝度値に基づいて、または、深層学習モデルを用いて、便領域の便性状を検出することができる。
便領域の輝度値に基づいて便性状を検出する場合、便情報検出部41は、例えば、超音波画像から便領域を検出して、超音波画像のフレーム毎に、便領域内の輝度の統計値、例えば、平均値、重み付け平均値または中央値等を検出し、便領域内の輝度の統計値と閾値とを比較することにより第1比較結果を求め、1フレームまたは複数のフレームの超音波画像における第1比較結果に基づいて便性状を検出する。例えば、輝度の統計値が、第1閾値以上である場合に硬便、第1閾値よりも小さい第2閾値以上、かつ、第1閾値未満である場合に普通便、第2閾値未満である場合に軟便であると検出する。
あるいは、便情報検出部41は、超音波画像のフレーム毎に、超音波画像から便領域を検出して、便領域内の輝度の統計値とこの便領域の周囲の定められた領域内の輝度の統計値との輝度比を検出し、輝度比と閾値とを比較することにより第2比較結果を求め、1フレームまたは複数のフレームの超音波画像における第2比較結果に基づいて便性状を検出してもよい。同様に、輝度比が、第1閾値以上である場合に硬便、第1閾値よりも小さい第2閾値以上、かつ、第1閾値未満である場合に普通便、第2閾値未満である場合に軟便であると検出する。
深層学習モデルを用いて便性状を検出する場合、便情報検出部41は、便性状として、便領域が便性状の各クラスである確率、例えば、硬便、軟便、普通便または背景である確率を検出してもよいし、あるいは、超音波画像の画素毎に、画素が便性状の各クラスである確率を検出してもよい。
便情報検出部41は、便領域が便性状の各クラスである確率を検出する場合、深層学習モデルを用いて、例えば、便領域を矩形領域として検出し、この便領域が便性状の各クラスである確率を検出する。そして、便情報検出部41は、便性状のクラスのうち、確率が最も高いクラスを、その便領域の便性状として検出する。
便情報検出部41は、超音波画像の画素毎に、画素が便性状の各クラスである確率を検出する場合、深層学習モデルを用いて、例えば、超音波画像の画素毎に、画素が便性状の各クラスである確率を検出し、便性状のクラスのうち、確率が最も高いクラスを、その画素のクラスとして検出する。続いて、便情報検出部41は、画素のクラスに基づいて便の画素であると検出された複数の画素の集合体(塊)を便領域として検出する。この場合、1つの便領域には、クラスが異なる複数の画素が混在する場合がある。これに応じて、便情報検出部41は、便性状のクラス毎に、クラスの合計面積を求め、合計面積が最も大きいクラスを、その便領域の便性状として検出する。
動き量検出部44は、スキャンを行う際の超音波プローブ1の動き量を検出する。
動き量の検出方法は、特に限定されないが、動き量検出部44は、例えば、超音波画像の解析結果、および、超音波プローブ1に設けられたモーションセンサ12による動きの検出結果の少なくとも1つに基づいて超音波プローブ1の動き量を検出することができる。
強調度合い決定部42は、便領域の検出処理の結果、超音波画像から便領域が検出された場合に、この便領域の強調度合いを決定(変更)するための決定条件に基づいて、強調表示させる際の便領域の強調度合いを決定(変更)する。
強調度合いの決定条件は、特に限定されないが、例えば、超音波プローブ1の動き量、同一の便領域の連続表示時間(同一の便領域が連続的に表示されるフレーム数)、および、便領域の面積の少なくとも1つを用いることができる。
超音波プローブ1の動き量、同一の便領域の連続表示時間、および、便領域の面積のそれぞれから便領域の強調度合いへの変換は、例えば、予めLUT(LookUp Table:ルックアップテーブル)または変換式を用意しておき、このLUTまたは変換式を用いて変換することができる。
強調度合いの決定条件が超音波プローブ1の動き量である場合、強調度合い決定部42は、超音波プローブ1の動き量に基づいて便領域の強調度合いを決定する。
超音波プローブ1の動き量が大きい場合、ユーザは、便を探している状態であると考えられる。このため、強調度合い決定部42は、ユーザが便領域を把握しやすいように、超音波プローブ1の動き量が大きくなるほど、便領域の強調度合いを上げる。
一方、超音波プローブ1の動き量が小さい場合、ユーザは、便領域を把握していると考えられる。このため、強調度合い決定部42は、ユーザが超音波画像を読影する際の妨げとならないように、超音波プローブ1の動き量が小さくなるほど、便領域の強調度合いを下げる。
強調度合いの決定条件が同一の便領域の連続表示時間である場合、強調度合い決定部42は、前述の便領域の同一判定を行って、同一であると判定された便領域の連続表示時間に基づいて便領域の強調度合いを決定する。
便領域の連続表示時間が長いということは、隣接するフレームの便領域が動いておらず、同一であると判定されている時間が長い(フレーム数が多い)、すなわち、超音波プローブ1の動き量が小さい時間が長いとも言える。
便領域の連続表示時間が短い場合、ユーザは、便領域をまだ十分に把握できていない可能性が高いと考えられる。このため、強調度合い決定部42は、ユーザが便領域を把握しやすいように、便領域の連続表示時間に応じて、便領域の連続表示時間が短いほど、便領域の強調度合いを上げる。
一方、便領域の連続表示時間が長い場合、ユーザは、便領域を既に把握していると考えられる。このため、強調度合い決定部42は、ユーザが超音波画像を読影する際の妨げとならないように、便領域の連続表示時間に応じて、便領域の連続表示時間が長くなるほど、便領域の強調度合いを下げる。
強調度合いの決定条件が便領域の面積である場合、強調度合い決定部42は、便領域の面積に基づいて便領域の強調度合いを決定する。
便領域の面積が小さい場合、ユーザは、便領域を見落とす可能性がある。このため、強調度合い決定部42は、ユーザが便領域を認識しやすいように、便領域の面積に応じて、便領域の面積が小さいほど、便領域の強調度合いを上げる。
一方、便領域の面積が大きい場合、ユーザは、便領域を容易に認識することができる。このため、強調度合い決定部42は、ユーザが超音波画像を読影する際の妨げとならないように、便領域の面積に応じて、便領域の面積が大きいほど、便領域の強調度合いを下げる。
強調度合い決定部42は、強調度合いの決定条件に係わらず、ユーザからの指示に応じて便領域の強調度合いを変更することもできる。
便情報表示部43は、表示制御部33の制御の下で、便に関する各種の情報をモニタ34に表示させる。便情報表示部43は、例えば、モニタ34に表示された超音波画像において、便領域を、強調度合い決定部42によって決定(変更)された強調度合いに応じて強調表示させる。
便領域を強調表示する方法は、特に限定されないが、便情報表示部43は、例えば、便領域の輪郭を検出することにより輪郭線を作成し、この輪郭線を便領域の輪郭に重畳して表示させてもよい。また、便情報表示部43は、便領域内を、定められた表示色に着色して塗りつぶしたマスクを作成し、このマスクを便領域に重畳して表示させてもよい。さらに、便情報表示部43は、マスクおよび輪郭線の両方を用いて、便領域を強調表示させてもよい。
超音波診断装置は、便領域を強調表示しない第1の動作モード、強調度合いの決定条件に係わらず、定められた強調度合いで便領域を強調表示する第2の動作モード、および、強調度合いの決定条件に基づいて強調度合いを決定(変更)して便領域を強調表示する第3の動作モードのうちの少なくとも2つの動作モードを有する。
モード切替部46は、例えば、GUIまたは音声認識等を利用して入力されるユーザからの指示に応じて、前述の少なくとも2つの動作モードのうちの1つの動作モードに切り替える。
画像生成部31、便処理部35、表示制御部33および装置制御部36はプロセッサ39によって構成されている。
次に、図5のフローチャートを参照しながら、第1の動作モードの場合の超音波診断装置の動作を説明する。
この場合、まず、超音波プローブ1が被検体の検査箇所に接触された状態において、装置制御部36の制御の下で、送受信回路14により超音波の送信が開始され、音線信号が生成される(ステップS1)。
つまり、パルサ51からの駆動信号に従って振動子アレイ11の複数の振動子から被検体の検査箇所に超音波ビームが送信される。
パルサ51から送信された超音波ビームに基づく検査箇所からの超音波エコーは、振動子アレイ11の各振動子により受信され、超音波エコーを受信した振動子アレイ11の各振動子からアナログ信号である受信信号が出力される。
振動子アレイ11の各振動子から出力される受信信号は、増幅部52により増幅され、AD変換部53によりAD変換されて受信データが取得される。
この受信データに対して、ビームフォーマ54により受信フォーカス処理が施されることにより、音線信号が生成される。
続いて、装置制御部36の制御の下で、画像生成部31により、送受信回路14のビームフォーマ54により生成された音線信号に基づいて、被検体の検査箇所の超音波画像(超音波画像信号)が生成される(ステップS2)。
つまり、ビームフォーマ54により生成された音線信号は、信号処理部16により各種の信号処理が施され、被検体内の組織に関する断層画像情報を表す画像情報データが生成される。
信号処理部16により生成された画像情報データは、DSC18によりラスター変換され、さらに画像処理部17により各種の画像処理が施され、超音波画像(超音波画像信号)が生成される。
画像処理部17により生成された超音波画像は、画像メモリ32に保存される。
続いて、装置制御部36の制御の下で、表示制御部33により、画像処理部17により生成された超音波画像または画像メモリ32に保存された超音波画像に所定の処理が施されて、モニタ34に表示される(ステップS3)。
次に、図6に示すフローチャートを参照しながら、第2の動作モードの場合の超音波診断装置の動作を説明する。
この場合、まず、画像生成部31により、超音波画像のフレーム毎に、超音波画像が生成され、画像メモリ32に保存される(ステップS11)。
続いて、便情報検出部41により、超音波画像が解析され、超音波画像から便領域を検出するための検出処理が行われる(ステップS12)。
その結果、超音波画像から便領域が検出されない場合(ステップS13においてNo)、ステップS11へ戻り、超音波画像から便領域が検出されるまで、便領域の検出処理が繰り返し行われる。
一方、超音波画像から便領域が検出された場合(ステップS13においてYes)、強調度合い決定部42により、強調度合いの決定条件に係わらず、定められた強調度合いに決定される(ステップS14)。すなわち、第2の動作モードの場合、強調度合い決定部42は、強調度合いの決定条件が変わった場合であっても、便領域の強調度合いを、定められた強調度合いから変更しない。
そして、便情報表示部43により、表示制御部33の制御の下で、モニタ34に表示された超音波画像において、便領域が、定められた強調度合いで強調表示される(ステップS15)。
その後、ステップS11へ戻り、超音波画像のフレーム毎に前述の動作が繰り返される。
このように、超音波診断装置においては、第2の動作モードの場合、便領域が、モニタ34に表示された超音波画像において強調表示されるため、ユーザは、超音波画像における便領域を容易に把握することができる。
次に、図7に示すフローチャートを参照しながら、第3の動作モードの場合の超音波診断装置の動作を説明する。
この場合、ステップS21からS23までの動作は、図6のフローチャートのステップS11からS13までの動作と同じである。
便領域の検出処理の結果、超音波画像から便領域が検出されない場合(ステップS23においてNo)、ステップS21へ戻り、超音波画像から便領域が検出されるまで、便領域の検出処理が繰り返し行われる。
一方、超音波画像から便領域が検出された場合(ステップS23においてYes)、強調度合い決定部42により、強調度合いの決定条件に基づいて強調度合いが決定される(ステップS24)。すなわち、第3の動作モードの場合、強調度合い決定部42は、強調度合いの決定条件が変わった場合に、強調度合いの決定条件に基づいて便領域の強調度合いを変更する。
そして、便情報表示部43により、表示制御部33の制御の下で、モニタ34に表示された超音波画像において、便領域が、強調度合いの決定条件に基づいて決定(変更)された強調度合いに応じて強調表示される(ステップS25)。
その後、ステップS21へ戻り、超音波画像のフレーム毎に前述の動作が繰り返される。
このように、超音波診断装置においては、第3の動作モードの場合、便領域が、モニタ34に表示された超音波画像において、強調度合いの決定条件に基づいて決定(変更)された強調度合いに応じて強調表示される。そのため、ユーザは、決定条件に応じて強調度合いが大きくなるように決定された場合に、超音波画像における便領域を容易に把握することができ、強調度合いが小さくなるように決定された場合に、強調表示に妨げられることなく、超音波画像の読影を行うことができる。
次に、超音波画像の解析結果に基づいて超音波プローブ1の動き量を検出する方法について具体例を挙げて説明する。
動き量検出部44は、例えば、超音波画像のフレーム毎に、隣接するフレーム間の超音波画像の相関値、すなわち、現在のフレームの超音波画像と、現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像と、の相関値を、隣接するフレーム間の超音波画像の動き量、すなわち、超音波プローブ1の動き量として求めることができる。動き量検出部44は、相関値が大きいほど、超音波プローブ1の動き量がより小さく、相関値が小さいほど、超音波プローブ1の動き量がより大きいと検出する。すなわち、相関値と超音波プローブ1の動き量の大小関係は、逆の関係になっている。
この場合、動き量検出部44は、現在のフレームをnとすると、nフレーム目の超音波画像と、(n-1)フレーム目の超音波画像と、の相関値を求める。
相関値の算出方法は、特に限定されないが、例えば、正規化相互相関演算を行うことによって相関値を算出することができる。また、相関値として、隣接するフレーム間の超音波画像のオプティカルフローを算出してもよい。
あるいは、動き量検出部44は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、現在のフレームの超音波画像よりも、定められたフレーム数だけ、例えば、5フレームだけ前の過去のフレームの超音波画像と、の相関値を超音波プローブ1の動き量として求めてもよい。
この場合、動き量検出部44は、現在のフレームをnとすると、nフレーム目の超音波画像と、(n-5)フレーム目の超音波画像と、の相関値を求める。
フレームレートにもよるが、隣接するフレーム間の超音波画像の相関値は大きくなりすぎる可能性があるため、超音波プローブ1の動き量を正確に求めることが難しい場合がある。これに対し、定められたフレーム数だけ離れたフレーム間の超音波画像の相関値を求めることにより、より超音波プローブ1の動き量をより正確に求めることができる。
動き量検出部44は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像の便領域と、現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像の便領域と、の重畳度合いを超音波プローブ1の動き量として求めてもよい。動き量検出部44は、便領域の重畳度合いが大きいほど、超音波プローブ1の動き量がより小さく、便領域の重畳度合いが小さいほど、超音波プローブ1の動き量がより大きいと検出する。
重畳度合いの算出方法は、特に限定されないが、動き量検出部44は、例えば、前述のIoUによる評価指標を、フレーム間の超音波画像における便領域の重畳度合いとして求めることができる。なお、便領域の相関値と、便領域の重畳度合いと、は超音波プローブ1の動き量として同等に扱うことができる。
さらに、動き量検出部44は、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像と、の間の動き量を現在のフレームの超音波画像の動き量として求め、現在のフレームの超音波画像から、定められた数の過去のフレームの超音波画像までの動き量からなる動き量群から求められる統計値、例えば、10フレーム分の超音波画像の動き量群から求められる統計値を超音波プローブ1の動き量として求めてもよい。
この場合、動き量検出部44は、現在のフレームをnとすると、nフレーム目の超音波画像と、(n-1)フレーム目の超音波画像と、の間の動き量を求め、nフレーム目から(n-9)フレーム目までの10フレーム分の超音波画像の動き量群から統計値を求める。
隣接するフレーム間の超音波画像の動き量を求めて便領域の強調度合い、例えば、便領域の表示色の透過度を変える場合、頻繁に便領域の強調度合いが変わって見づらくなる可能性がある。これに対し、複数のフレームの超音波画像の動き量群から求められる統計値を超音波プローブ1の動き量として求めることにより、より正確に超音波プローブ1の動き量を算出することができ、便領域の強調度合いが頻繁に変わることを防止することができる。
統計値は、特に限定されないが、例えば、動き量群から求められる平均値、過去から現在に近くなるほど重みを大きくして、動き量群から求められる重み付け平均値、または、動き量群から求められる中央値等を例示することができる。
複数のフレームの超音波画像の動き量群から統計値を求める場合、便領域が検出されたか否かに係わらず、超音波画像のフレーム毎に動き量を求めておき、便領域が検出された場合に、複数のフレームの超音波画像の動き量群から統計値を求めてもよい。
この場合、図8のフローチャートに示すように、まず、画像生成部31により、超音波画像のフレーム毎に、超音波画像が生成され、画像メモリ32に保存される(ステップS31)。
続いて、便情報検出部41により、超音波画像のフレーム毎に、便領域の検出処理が行われる(ステップS32)。
続いて、動き量検出部44により、超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像の動き量が求められる(ステップS33)。動き量検出部44は、超音波画像のフレーム毎に求められる動き量を超音波プローブ1の動き量として動き量メモリ38に保存しておく(ステップS34)。
便領域の検出処理の結果、現在のフレームの超音波画像から便領域が検出されない場合(ステップS35においてNo)、ステップS31へ戻り、超音波画像から便領域が検出されるまで、便領域の検出処理が繰り返し行われる。
一方、現在のフレームの超音波画像から便領域が検出された場合(ステップS35においてYes)、動き量検出部44により、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量が動き量メモリ38から読み出され(ステップS36)、現在のフレームの超音波画像の動き量および動き量メモリ38から読み出された、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量からなる動き量群から統計値が求められる(ステップS37)。
続いて、強調度合い決定部42により、動き量群から求められた統計値に基づいて強調度合いが決定される(ステップS38)。
そして、便情報表示部43により、表示制御部33の制御の下で、モニタ34に表示された超音波画像において、便領域が、動き量群から求められた統計値に基づいて決定(変更)された強調度合いに応じて強調表示される(ステップS39)。
その後、ステップS31へ戻り、前述の動作が繰り返される。
あるいは、複数のフレームの超音波画像の動き量群から統計値を求める場合、便領域が検出された場合に、複数のフレームの超音波画像の動き量群を求め、この動き量群から統計値を求めてもよい。
この場合、図9のフローチャートに示すように、ステップS41およびS42の動作は、図8のフローチャートのステップS31およびS32の動作と同じである。
便領域の検出処理の結果、現在のフレームの超音波画像から便領域が検出されない場合(ステップS43においてNo)、ステップS41へ戻り、超音波画像から便領域が検出されるまで、便領域の検出処理が繰り返し行われる。
一方、現在のフレームの超音波画像から便領域が検出された場合(ステップS43においてYes)、動き量検出部44により、複数のフレームの超音波画像の動き量群が求められる。
この場合、便領域が検出された現在の超音波画像のフレームよりも1つ前に便領域が検出された過去の超音波画像のフレームの位置に応じて、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量の全てが動き量メモリ38に保存されていない場合、その一部の動き量のみが動き量メモリ38に保存されている場合、および、その全ての動き量が動き量メモリ38に保存されている場合がある。
これに応じて、動き量検出部44により、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量のうち、動き量メモリ38に保存されている過去のフレームの超音波画像の動き量がある場合に、動き量メモリ38に保存されている過去のフレームの超音波画像の動き量が第1動き量として動き量メモリ38から読み出される(ステップS44)。
また、動き量検出部44により、定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量のうち、動き量メモリ38に保存されていない過去のフレームの超音波画像の動き量がある場合に、動き量メモリ38に保存されていない過去のフレームの超音波画像の動き量が第2動き量として求められ(ステップS45)、さらに、現在のフレームの超音波画像の動き量が第3動き量として求められる(ステップS46)。動き量検出部44は、第2動き量および第3動き量を超音波プローブ1の動き量として動き量メモリ38に記憶しておく(ステップS47)。そして、動き量検出部44により、第1動き量、第2動き量および第3動き量からなる動き量群から統計値が求められる(ステップS48)。
ステップS49およびS50の動作は、図8のフローチャートのステップS38およびS39の動作と同じである。
その後、ステップS41へ戻り、前述の動作が繰り返される。
動き量検出部44は、超音波プローブ1の動き量に基づいて、超音波プローブ1の動きを、動きあり、または、動きなしの2値に判定する2値判定を行ってもよい。この場合、動き量検出部44は、超音波プローブ1の動き量と閾値とを比較することにより、超音波プローブ1の動きの有無を検出する。すなわち、動き量検出部44は、超音波プローブ1の動き量が閾値以上である場合に動きありと判定し、超音波プローブ1の動き量が閾値未満である場合に動きなしと判定する。
動き量検出部44が、超音波プローブ1の動きの2値判定を行う場合、強調度合い決定部42は、例えば、超音波プローブ1の2値の動き、すなわち、動きあり、および、動きなしに対応する2段階の強調度合いである、第1の強調度合い、および、第1の強調度合いよりも小さい第2の強調度合いの中から、動きありと判定された場合に、第1の強調度合いに決定し、動きなしと判定された場合に、第2の強調度合いに決定する。
また、強調度合い決定部42は、2値判定の判定結果が変化した場合に、例えば、2値判定の判定結果が変化した直後のフレームの超音波画像において、強調度合いを、変化後の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに変える。
また、動き量検出部44は、超音波プローブ1の動き量に基づいて、超音波プローブ1の動きを3値以上の多値に判定する多値判定を行ってもよい。この場合、動き量検出部44は、超音波プローブ1の動き量と多値の閾値のそれぞれとを比較することにより、超音波プローブ1の動きを多値に検出する。動き量検出部44は、例えば、超音波プローブ1の動き量と、連続的に変換するn個の閾値のそれぞれとを比較することにより、超音波プローブ1の動きを(n+1)値に検出する。
動き量検出部44が、超音波プローブ1の動きの多値判定を行う場合、強調度合い決定部42は、例えば、超音波プローブ1の多値の動きに対応する多段階の強調度合いの中から、強調度合いを多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに決定する。
また、強調度合い決定部42は、多値判定の判定結果が変化した場合に、例えば、多値判定の判定結果が変化した直後のフレームの超音波画像において、強調度合いを、変化後の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに変える。あるいは、強調度合い決定部42は、多値判定の判定結果が2値以上変化した場合に、多値判定の判定結果が変化してから複数のフレームの超音波画像において、強調度合いを、変化前の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いから変化後の多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いまで段階的に変えてもよい。
次に、便領域を強調表示する方法について具体例を挙げて説明する。
便情報表示部43は、例えば、便領域内を、定められた表示色に着色して塗りつぶすマスクを作成し、表示色の透過度を、強調度合い決定部42によって決定された便領域の強調度合いに応じて変更し、透過度が変更されたマスクをモニタ34に表示された超音波画像の便領域に重畳して表示させることができる。
この場合、便情報表示部43は、強調度合いが大きいほど、図10Aに示すように、マスク47の透過度を下げ、強調度合いが小さいほど、図10Bに示すように、マスク47の透過度を上げてマスク47を表示させる。なお、図10A,10Bにおいては、透過度の違いが、ハッチングの粗密によって表現されている。すなわち、図10Aに示す、透過度が小さい場合のハッチングを密にし、図10Bに示す、透過度が大きい場合のハッチングを粗にしている。
あるいは、便情報表示部43は、便領域の輪郭を検出することにより輪郭線を作成し、この輪郭線の太さまたは表示色の透過度を便領域の強調度合いに応じて変更し、太さまたは透過度が変更された輪郭線を、モニタ34に表示された超音波画像の便領域の輪郭に重畳して表示させることができる。
この場合、便情報表示部43は、強調度合いが大きいほど、図11Aに示すように、輪郭線48の太さを太くし、強調度合いが小さいほど、図11Bに示すように、輪郭線48の太さを細くして輪郭線を表示させる。また、便情報表示部43は、マスク47の場合と同じように、強調度合いが小さいほど、輪郭線48の透過度を上げ、強調度合いが大きいほど、輪郭線48の透過度を下げて輪郭線48を表示させる。
さらに、便情報表示部43は、便領域の強調度合いに応じて、強調表示の表示形態を、マスクから輪郭線に変えてもよいし、輪郭線からマスクに変えてもよい。この場合、便情報表示部43は、例えば、便領域の強調度合いが閾値以上である場合に、すなわち、便領域の強調度合いを上げる場合に、前述のマスク47を作成し、図12Aに示すように、このマスク47を便領域に重畳して表示させる。一方、便情報表示部43は、便領域の強調度合いが閾値未満である場合に、すなわち、便領域の強調度合いを下げる場合に、前述の輪郭線48を作成し、図12Bに示すように、この輪郭線48を便領域の輪郭に重畳して表示させる。
便情報表示部43は、便領域を強調表示させるフレームを、強調度合い決定部42によって決定された便領域の強調度合いに応じて間引いて便領域を強調表示させてもよい。この場合、ユーザは、便領域の強調表示が点滅しているように見える。これにより、便領域を強調表示させるフレームの数(時間)と、便領域を強調表示させないフレームの数(時間)と、の比率、すなわち、便領域の強調表示の点滅の度合いを便領域の強調度合いに応じて変化させることができる。
便情報表示部43は、例えば、便領域の強調度合いが大きいほど、間引くフレームの数をより減らして便領域を強調表示させる時間をより長くし、便領域の強調度合いが小さいほど、間引くフレームの数をより増やして便領域を強調表示させる時間をより短くする。便情報表示部43は、例えば、強調度合いを上げる場合、点滅の間隔が短くなるように、フレームを間引いてもよいし、便領域を強調表示させる時間を長くするように、フレームを間引いてもよい。
便情報検出部41が、便領域の検出に加え、さらに、超音波画像から便領域の便性状を検出するための検出処理を行う場合、便情報表示部43は、便性状の検出処理の結果、超音波画像から便領域の便性状が検出された場合に、例えば、硬便、軟便、普通便等の便性状に応じて便領域の強調表示の表示色を変えてもよい。これにより、ユーザは、便領域の強調表示の表示色を見るだけで便性状を把握することができる。
便領域の便性状がスキャン中に変化することはないが、超音波プローブ1が被検体の検査箇所に接触された状態等によっては、便情報検出部41が、便領域の便性状を誤検出する可能性がある。しかし、便領域の強調表示の表示色の強調度合い、例えば、透過度が下がった状態において、便領域の便性状が変化し、これに応じて便領域の強調表示の表示色を変えた場合、ユーザは、便領域の強調表示の表示色の変化が分かりづらい。
これに応じて、強調度合い決定部42は、前述の便領域の同一判定を行って、同一であると判定された便領域の便性状の検出結果が変化した場合に、すなわち、便領域の便性状が誤判定された場合に、便領域の強調度合いを一時的に上げてもよい。
便情報表示部43は、便領域を、一時的に上げられた便領域の強調度合いに応じて強調表示させる。
そして、強調度合い決定部42は、便性状の検出結果が変化してから、定められた期間が経過した後に、強調度合いを上げる前の便領域の強調度合いに戻し、これ以後は、強調度合いの決定条件に基づいて便領域の強調度合いを決定する。
このように、便領域の便性状が変化した場合に、便領域の強調度合いを一時的に上げることにより、便性状が誤検出である可能性があることをユーザに対して注意喚起することができる。
便情報表示部43は、図13に示すように、「硬便あり」等の便性状の検出結果をテキスト情報としてモニタ34に表示させてもよい。この場合、便領域を強調表示させ、かつ、テキスト情報を表示させてもよいし、便領域を強調表示させず、テキスト情報のみを表示させてもよい。これにより、便領域を強調表示させていない場合、または、便領域の強調表示の強調度合いが小さい場合であっても、ユーザは、テキスト情報を見るだけで便性状を把握することができる。
本発明は、据置型の超音波診断装置に限らず、装置本体3がラップトップ型の端末装置によって実現されている携帯型の超音波診断装置、および、装置本体3がスマートフォンまたはタブレットPC(Personal Computer:パーソナルコンピュータ)等のハンドヘルド型の端末装置によって実現されているハンドヘルド型の超音波診断装置においても同様に適用可能である。また、超音波プローブ1と装置本体3との間は、有線で接続してもよいし、無線で接続してもよい。さらに、画像生成部31の全部または信号処理部16のみを、超音波プローブ1側に設けてもよいし、これらを装置本体3側に設けてもよい。
本発明の装置において、送受信回路14、画像生成部31、表示制御部33、便処理部35および装置制御部36等の各種の処理を実行する処理部(Processing Unit)のハードウェア的な構成は、専用のハードウェアであってもよいし、プログラムを実行する各種のプロセッサまたはコンピュータであってもよい。
また、画像メモリ32および動き量メモリ38としては、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk 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、または外部サーバ等を用いることができる。
各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理をさせるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
1つの処理部を、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成してもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ、例えば、複数のFPGAの組み合わせ、または、FPGAおよびCPUの組み合わせ等によって構成してもよい。また、複数の処理部を、各種のプロセッサのうちの1つで構成してもよいし、複数の処理部のうちの2以上をまとめて1つのプロセッサを用いて構成してもよい。
例えば、サーバおよびクライアント等のコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。また、システムオンチップ(System on Chip:SoC)等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構成は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路(Circuitry)である。
また、本発明の方法は、例えば、その各々のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムにより実施することができる。また、このプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
1 超音波プローブ、3 装置本体、11 振動子アレイ、12 モーションセンサ、14 送受信回路、16 信号処理部、17 画像処理部、18 DSC、31 画像生成部、32 画像メモリ、33 表示制御部、34 モニタ、35 便処理部、36 装置制御部、37 入力装置、38 動き量メモリ、39 プロセッサ、41 便情報検出部、42 強調度合い決定部、43 便情報表示部、44 動き量検出部、46 モード切替部、47 マスク、48 輪郭線、51 パルサ、52 増幅部、53 AD変換部、54 ビームフォーマ。

Claims (28)

  1. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、
    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
    前記強調度合い決定部は、前記動き量に基づいて前記強調度合いを決定する、超音波診断装置。
  2. 前記便情報検出部は、テンプレートマッチング、画像特徴量を利用した機械学習、および、深層学習モデルの少なくとも1つを用いて、前記超音波画像から前記便領域を検出する、請求項1に記載の超音波診断装置。
  3. 前記動き量検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、前記現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像と、の相関値を前記動き量として求める、請求項に記載の超音波診断装置。
  4. 前記動き量検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、前記現在のフレームの超音波画像よりも、定められたフレーム数だけ前の過去のフレームの超音波画像と、の相関値を前記動き量として求める、請求項に記載の超音波診断装置。
  5. 前記動き量検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像の前記便領域と、前記現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像の前記便領域と、の重畳度合いを前記動き量として求める、請求項に記載の超音波診断装置。
  6. 前記動き量検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に、現在のフレームの超音波画像と、前記現在のフレームよりも1つ前の過去のフレームの超音波画像と、の間の動き量を現在のフレームの超音波画像の動き量として求め、前記現在のフレームの超音波画像から、定められた数の過去のフレームの超音波画像までの動き量からなる動き量群から求められる統計値を前記動き量として求める、請求項に記載の超音波診断装置。
  7. 前記統計値は、前記動き量群から求められる平均値、過去から現在に近くなるほど重みを大きくして、前記動き量群から求められる重み付け平均値、または、前記動き量群から求められる中央値である、請求項に記載の超音波診断装置。
  8. 前記動き量を保存する動き量メモリを備え、
    前記便情報検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に前記便領域の検出処理を行い、
    前記動き量検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に前記動き量を求めて前記動き量メモリに保存しておき、前記便領域が検出された場合に、前記定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量を前記動き量メモリから読み出し、前記現在のフレームの超音波画像の動き量および前記動き量メモリから読み出された前記過去のフレームの超音波画像の動き量からなる動き量群から前記統計値を求める、請求項に記載の超音波診断装置。
  9. 前記動き量を保存する動き量メモリを備え、
    前記便情報検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に前記便領域の検出処理を行い、
    前記動き量検出部は、前記便領域が検出された場合に、前記定められた数の過去のフレームの超音波画像の動き量のうち、前記動き量メモリに保存されている過去のフレームの超音波画像の動き量がある場合に、前記動き量メモリに保存されている過去のフレームの超音波画像の動き量を第1動き量として前記動き量メモリから読み出し、前記動き量メモリに保存されていない過去のフレームの超音波画像の動き量がある場合に、前記動き量メモリに保存されていない過去のフレームの超音波画像の動き量を第2動き量として求め、さらに、前記現在のフレームの超音波画像の動き量を第3動き量として求め、前記第2動き量および前記第3動き量を前記動き量メモリに保存しておき、前記第1動き量、前記第2動き量および前記第3動き量からなる動き量群から前記統計値を求める、請求項に記載の超音波診断装置。
  10. 前記動き量検出部は、前記超音波プローブに設けられたモーションセンサによる動きの検出結果に基づいて前記動き量を検出する、請求項に記載の超音波診断装置。
  11. 前記動き量検出部は、前記動き量に基づいて、前記超音波プローブの動きを、動きあり、または、動きなしの2値に判定する2値判定を行い、
    前記強調度合い決定部は、前記超音波プローブの2値の動きに対応する2段階の強調度合いである、第1の強調度合い、および、前記第1の強調度合いよりも小さい第2の強調度合いの中から、前記動きありと判定された場合に、前記第1の強調度合いに決定し、前記動きなしと判定された場合に、前記第2の強調度合いに決定する、請求項に記載の超音波診断装置。
  12. 前記動き量検出部は、前記動き量に基づいて、前記超音波プローブの動きを3値以上の多値に検出する多値判定を行い、
    前記強調度合い決定部は、前記超音波プローブの多値の動きに対応する多段階の強調度合いの中から、前記強調度合いを前記多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに決定する、請求項に記載の超音波診断装置。
  13. 前記強調度合い決定部は、前記多値判定の判定結果が変化した場合に、前記多値判定の判定結果が変化した直後のフレームの超音波画像において、前記強調度合いを、変化後の前記多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いに変える、請求項12に記載の超音波診断装置。
  14. 前記強調度合い決定部は、前記多値判定の判定結果が2値以上変化した場合に、前記多値判定の判定結果が変化してから複数のフレームの超音波画像において、前記強調度合いを、変化前の前記多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いから変化後の前記多値判定の判定結果に対応する段階の強調度合いまで段階的に変える、請求項12に記載の超音波診断装置。
  15. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記強調度合い決定部は、隣接するフレームの超音波画像の前記便領域が同一の便領域であるか否かを判定する同一判定を行って、同一であると判定された便領域の連続表示時間に基づいて前記強調度合いを決定する、超音波診断装置。
  16. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記強調度合い決定部は、前記便領域の面積に基づいて前記強調度合いを決定する、超音波診断装置。
  17. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記便情報表示部は、前記便領域内を、定められた表示色に着色して塗りつぶすマスクを作成し、前記表示色の透過度を前記強調度合いに応じて変更し、前記透過度が変更されたマスクを前記便領域に重畳して表示させる、超音波診断装置。
  18. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記便情報表示部は、前記便領域の輪郭を検出することにより輪郭線を作成し、前記輪郭線の太さまたは表示色の透過度を前記強調度合いに応じて変更し、前記太さまたは前記透過度が変更された輪郭線を前記便領域の輪郭に重畳して表示させる、超音波診断装置。
  19. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記便情報表示部は、前記強調度合いが閾値以上である場合に、前記便領域内を、定められた表示色に着色して塗りつぶすマスクを作成し、前記マスクを前記便領域に重畳して表示させ、前記強調度合いが前記閾値未満である場合に、前記便領域の輪郭を検出することにより輪郭線を作成し、前記輪郭線を前記便領域の輪郭に重畳して表示させる、超音波診断装置。
  20. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記便情報表示部は、前記強調表示させるフレームを前記強調度合いに応じて間引いて前記便領域を強調表示させる、超音波診断装置。
  21. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記便情報検出部は、さらに、前記超音波画像から前記便領域の便性状を検出するための検出処理を行い、
    前記便情報表示部は、前記便性状が検出された場合に、前記便性状に応じて前記便領域の強調表示の表示色を変える、超音波診断装置。
  22. 前記便情報検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に、前記便領域内の輝度の統計値を検出し、前記便領域内の輝度の統計値と閾値とを比較することにより第1比較結果を求め、1フレームまたは複数のフレームの超音波画像における前記第1比較結果に基づいて前記便性状を検出する、または、
    前記便情報検出部は、前記超音波画像のフレーム毎に、前記便領域内の輝度の統計値と前記便領域の周囲の定められた領域内の輝度の統計値との輝度比を検出し、前記輝度比と閾値とを比較することにより第2比較結果を求め、1フレームまたは複数のフレームの超音波画像における前記第2比較結果に基づいて前記便性状を検出する、請求項21に記載の超音波診断装置。
  23. 前記便情報検出部は、深層学習モデルを用いて前記便領域を検出する、請求項21に記載の超音波診断装置。
  24. 前記強調度合い決定部は、隣接するフレームの超音波画像の前記便領域が同一の便領域であるか否かを判定する同一判定を行って、同一であると判定された便領域の便性状の検出結果が変化した場合に、前記強調度合いを一時的に上げる、請求項21に記載の超音波診断装置。
  25. 前記便情報表示部は、前記便性状の検出結果をテキスト情報として前記モニタに表示させる、請求項21に記載の超音波診断装置。
  26. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記強調度合い決定部は、ユーザからの指示に応じて前記強調度合いを変更する、超音波診断装置。
  27. 超音波プローブと、
    モニタと、
    前記超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記超音波画像を前記モニタに表示させる表示制御部と、
    前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行う便情報検出部と、
    前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定する強調度合い決定部と、
    前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記強調度合い決定部によって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させる便情報表示部と、を備え、
    前記便領域を強調表示しない第1の動作モード、前記決定条件に係わらず、定められた強調度合いで前記便領域を強調表示する第2の動作モード、および、前記決定条件に基づいて前記強調度合いを決定して前記便領域を強調表示する第3の動作モードのうちの少なくとも2つの動作モードを有し、
    ユーザからの指示に応じて、前記少なくとも2つの動作モードのうちの1つの動作モードに切り替えるモード切替部をさらに備える、超音波診断装置。
  28. 画像生成部が、超音波プローブを用いて超音波ビームにより被検体の検査箇所をスキャンして得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成するステップと、
    表示制御部が、前記超音波画像をモニタに表示させるステップと、
    便情報検出部が、前記超音波画像から便領域を検出するための検出処理を行うステップと、
    強調度合い決定部が、前記便領域が検出された場合に、前記便領域の強調度合いを決定するための決定条件に基づいて、前記便領域の強調度合いを決定するステップと、
    便情報表示部が、前記モニタに表示された前記超音波画像において、前記便領域を、前記便領域の強調度合いを決定するステップによって決定された前記強調度合いに応じて強調表示させるステップと、
    前記超音波プローブの動き量を検出するステップと、を含
    前記強調度合い決定部は、前記動き量に基づいて前記強調度合いを決定する、超音波診断装置の制御方法。
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