JP7828242B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、複数の分岐を有する定められた判定手順に従って病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する超音波診断装置に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵する超音波プローブと、超音波プローブに接続される装置本体とを備えており、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信し、その受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

被検体の病変部が撮像された超音波画像等の画像に基づいて、病変部の良悪性を判断することにより、被検体に対する検査の支援を行う装置が特許文献１に開示されている。
所定の検査手順に従って、順次判断の選択肢が示され、計測ツール等の各種のツールにより取得された病変部の情報を参照することにより、判断が実行され、検査手順の全体をツリー状に示した図の上に、それぞれの判断の履歴が太線により表示される。さらに、ツールにより取得され且つ判断の根拠となる病変部の計測値等の情報が、それぞれの判断に対応して表示される。

特開２００５－３４２０２８号公報

しかしながら、病変部の良悪性を判断するために、動画として表される複数の超音波画像を参照することが多く、この場合には、判断の履歴と共に病変部の計測値等の情報を表示しても、判断の根拠を正確に把握することができないおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、複数の超音波画像を参照することにより病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定し且つ判定の根拠を正確に把握す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を目的とする。

以下の構成により、上記目的を達成することができる。
〔１〕 複数の分岐を有する定められた判定手順に従って病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する超音波診断装置であって、
判定手順が格納された判定手順メモリと、
同一の病変部を撮影した複数の超音波画像に基づいて判定手順メモリに格納された判定手順の複数の分岐における経路選択のための判断項目に対する病変部の性状を識別する識別部と、
複数の超音波画像から識別部による判定手順の複数の分岐における性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出する抽出部と、
識別部により識別された性状を判断項目に当てはめて判定手順の複数の分岐における経路選択を行うことにより病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する判定部と、
モニタと、
判定部により検診カテゴリまたは診断カテゴリが判定される際の判定手順における経路と抽出部により抽出された根拠画像をモニタに表示する表示制御部と
を備える超音波診断装置。

〔２〕 複数の超音波画像は、病変部を撮影した動画を構成する画像である〔１〕に記載の超音波診断装置。
〔３〕 複数の超音波画像のそれぞれは、病変部の全体または一部が撮影された画像である〔１〕または〔２〕に記載の超音波診断装置。
〔４〕 複数の超音波画像は、病変部を撮影した動画を構成する画像から間引きされた画像、補間された画像、または、合成された画像である〔２〕または〔３〕に記載の超音波診断装置。

〔５〕 抽出部は、根拠画像において、識別部による性状の識別に寄与する部分を囲む囲み線を形成し、
表示制御部は、根拠画像上に、囲み線を重畳表示する〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔６〕 抽出部は、根拠画像に基づいて、識別部による性状の識別に寄与する部分の寄与率が色の濃淡または色の違いにより表されたヒートマップを形成し、
表示制御部は、ヒートマップをモニタに表示する〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の超音波診断装置。

〔７〕 表示制御部は、抽出部により１つの分岐に対して複数の根拠画像が抽出された場合に、複数の根拠画像を並べてモニタに表示する〔１〕～〔６〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔８〕 ユーザが入力操作を行うための入力装置を備え、
表示制御部は、抽出部により１つの分岐に対して複数の根拠画像が抽出された場合に、入力装置を介したユーザの入力操作に基づいて、複数の根拠画像を順次モニタに表示する〔１〕～〔７〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔９〕 表示制御部は、モニタに表示される根拠画像に、複数の根拠画像のいずれであるかを表すページ番号をオーバーレイ表示する〔８〕に記載の超音波診断装置。

〔１０〕 識別部は、病変部のサイズを測定し、
表示制御部は、識別部により測定されたサイズをモニタに表示する〔１〕～〔９〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔１１〕 識別部は、判断項目毎に、識別された性状が現れている領域が病変部全体の領域に対して占める割合を算出し、
表示制御部は、識別部により算出された割合をモニタに表示する〔１〕～〔１０〕のいずれかに記載の超音波診断装置。

〔１２〕 判定部は、病変部の性状に基づいて判定手順の複数の分岐における経路選択の確度を算出する確度算出部を含み、
表示制御部は、確度算出部により算出された確度をモニタに表示する〔１〕～〔１１〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔１３〕 判定手順の複数の分岐のいずれかに複数の検診カテゴリまたは診断カテゴリが対応している場合に、判定部は、確度算出部により算出された確度を定められたしきい値と比較することにより、病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する〔１２〕に記載の超音波診断装置。
〔１４〕 超音波プローブと、被検体に対し超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより同一の病変部を撮影した複数の超音波画像を生成する画像生成部を備える〔１〕～〔１３〕のいずれかに記載の超音波診断装置。

〔１５〕 複数の分岐を有する定められた判定手順に従って病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する超音波診断装置の制御方法であって、
同一の病変部を撮影した複数の超音波画像に基づいて判定手順の複数の分岐における経路選択のための判断項目に対する前記病変部の性状を識別する工程と、
複数の超音波画像から性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出する工程と、
識別された性状を判断項目に当てはめて複数の分岐における経路選択を行うことにより病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する工程と、
検診カテゴリまたは診断カテゴリが判定される際の判定手順における経路と抽出された根拠画像をモニタに表示するする工程とを含む
超音波診断装置の制御方法。

本発明によれば、識別部により、同一の病変部を撮影した複数の超音波画像に基づいて判定手順メモリに格納された判定手順の複数の分岐における経路選択のための判断項目に対する病変部の性状を識別し、抽出部により、複数の超音波画像から識別部による判定手順の複数の分岐における性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出し、検診カテゴリまたは診断カテゴリが判定される際の判定手順における経路と抽出部により抽出された根拠画像をモニタに表示するので、複数の超音波画像を参照することにより病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定し且つ判定の根拠を正確に把握することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における送受信回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１における画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１において用いられる判定手順を示す図である。 １つの断面において測定部により測定される病変部の最大径を示す図である。 他の断面において測定部により測定される病変部の最大径を示す図である。 測定部により測定される病変部の縦横比を示す図である。 楕円形の形状を有する病変部を概略的に示す図である。 多角形の形状を有する病変部を概略的に示す図である。 分葉状の形状を有する病変部を概略的に示す図である。 不整形の形状を有する病変部を概略的に示す図である。 実施の形態１の動作を表すフローチャートである。 実施の形態１に従って経路と根拠画像が示された判定手順を示す図である。 囲み線を含む根拠画像が表示された判定手順の一部を示す図である。 根拠画像とヒートマップが並べて表示された判定手順の一部を示す図である。 根拠画像とヒートマップが順次表示される判定手順の一部を示す図である。 複数の根拠画像が並べて表示された判定手順の一部を示す図である。 複数の根拠画像が順次表示される判定手順の一部を示す図である。 病変部のサイズが表示された判定手順の一部を示す図である。 識別された病変部の性状が現れている領域が病変部全体の領域に対して占める割合が表示された判定手順の一部を示す図である。 「くびれ」および「かど」の個数が表示された判定手順の一部を示す図である。 実施の形態１の変形例の動作を表すフローチャートである。 実施の形態２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 経路選択の確度が表示された判定手順の一部を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。

［実施の形態１］
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１０と、装置本体２０を備えている。超音波プローブ１０と装置本体２０は、互いに図示しないケーブルを介して有線接続されている。

超音波プローブ１０は、振動子アレイ１１と、振動子アレイ１１に接続された送受信回路１２を有している。

装置本体２０は、超音波プローブ１０の送受信回路１２に接続された画像生成部２１を有し、画像生成部２１に、表示制御部２２およびモニタ２３が順次接続され、画像生成部２１に画像メモリ２４が接続されている。
画像メモリ２４には、識別部２５および抽出部２６がそれぞれ接続され、識別部２５に抽出部２６が接続されている。また、識別部２５に判定部２７が接続され、識別部２５、抽出部２６および判定部２７がそれぞれ表示制御部２２に接続されている。また、識別部２５、抽出部２６および判定部２７に判定手順メモリ３２が接続されている。

画像生成部２１、表示制御部２２、画像メモリ２４、識別部２５、抽出部２６、判定部２７および判定手順メモリ３２に、本体制御部２８が接続されており、本体制御部２８に、入力装置２９が接続されている。また、超音波プローブ１０の送受信回路１２が、本体制御部２８に接続されている。
画像生成部２１、表示制御部２２、識別部２５、抽出部２６、判定部２７、判定手順メモリ３２および本体制御部２８により、プロセッサ３０が構成されている。

超音波プローブ１０の振動子アレイ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１２から供給される駆動信号に従って超音波を送信し、且つ、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することにより構成される。

送受信回路１２は、本体制御部２８による制御の下で、振動子アレイ１１から超音波を送信し且つ振動子アレイ１１により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する。送受信回路１２は、図２に示されるように、振動子アレイ１１に接続されるパルサ１３と、振動子アレイ１１に順次直列に接続された増幅部１４、ＡＤ（Analog Digital）変換部１５およびビームフォーマ１６を有している。

パルサ１３は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、本体制御部２８からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ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、超音波エコーが、超音波プローブ１０の振動子アレイ１１に向かって伝搬する。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は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子は、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させ、これらの受信信号を増幅部１４に出力する。

増幅部１４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１５に送信する。ＡＤ変換部１５は、増幅部１４から送信された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１６に送信する。ビームフォーマ１６は、本体制御部２８からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部１５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１５で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。

装置本体２０の画像生成部２１は、図３に示されるように、信号処理部４１、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）４２および画像処理部４３が順次直列に接続された構成を有している。
信号処理部４１は、超音波プローブ１０の送受信回路１２から送出された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報である超音波画像信号（Ｂモード画像信号）を生成する。

ＤＳＣ４２は、信号処理部４１で生成された超音波画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部４３は、ＤＳＣ４２から入力される超音波画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、超音波画像を表す信号を表示制御部２２および画像メモリ２４に出力する。このようにして画像生成部２１により生成された超音波画像を表す信号を、単に、超音波画像と呼ぶこととする。

画像メモリ２４は、本体制御部２８の制御の下、画像生成部２１により生成された超音波画像を保存するメモリである。例えば、画像メモリ２４は、被検体の乳房に対する診断に対応して画像生成部２１により生成された複数フレームの超音波画像を保持することができる。

画像メモリ２４としては、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディアを用いることができる。

判定手順メモリ３２は、病変部の良悪性に基づいて、標準化された複数の検診カテゴリのいずれに該当するかを判定するための定められた判定手順が格納されたメモリである。例えば、図４に示されるような、乳腺に形成された腫瘤の検診カテゴリを判定するための判定手順が判定手順メモリ３２に格納されている。この判定手順は、ＪＡＢＴＳ（the Japanese Association of Breast and Thyroid Sonology：日本乳腺甲状腺超音波医学会）により作成されたガイドラインに示されているもので、それぞれの判断項目に従って経路が分かれる複数の分岐を有している。
判定手順メモリ３２としては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＦＤ、ＭＯディスク、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等を用いることができる。

ＪＡＢＴＳは、検診カテゴリ１－５を次のように規定している。
検診カテゴリ１：異常所見なし
検診カテゴリ２：所見があるが精密検査不要
検診カテゴリ３：良性であるが悪性を否定できない
検診カテゴリ４：悪性の疑い
検診カテゴリ５：悪性

例えば、最初の分岐Ｂ１では、超音波画像における腫瘤内部からの超音波エコーに関して、嚢胞性パターン（無エコー）、混合性パターン（充実性部分と液状部分を有する）、充実性パターンの３つの判断項目が設定されている。
そして、腫瘤は、超音波エコーの性状に基づいて嚢胞性パターンが選択された場合に、検診カテゴリ２に属すると判定され、混合性パターンが選択された場合に、検診カテゴリ３、４に属するが、腫瘍の最大径が５ｍｍ以下の場合は、検診カテゴリ２に属すると判定される。

また、分岐Ｂ１において、充実性パターンが選択されると、さらに、超音波エコーの性状に応じて、「最大径が２ｃｍ以下で十分に縦横比の小さい全周性に境界明瞭平滑なもの」等に該当する場合は、検診カテゴリ２に属すると判定され、該当しない場合は、次の分岐Ｂ２に進む。
分岐Ｂ２においては、境界部高エコー像および乳腺境界線の断裂が判断項目として設定されており、少なくとも一方に該当する場合は、腫瘤は、検診カテゴリ４、５に属すると判定される。境界部高エコー像および乳腺境界線の断裂のいずれにも該当しない場合は、微細・点状高エコーを複数有するか否かに応じて、また、腫瘍の最大径と腫瘤の縦横比に応じて、検診カテゴリの判定がなされることとなる。さらに、腫瘤の形状に応じて、検診カテゴリが調整される場合もある。

ここで、腫瘍の径は、例えば図５に示されるように、腫瘍Ｎの最大寸法を含む断面において、腫瘍Ｎの最大長さＬ１と、最大長さＬ１に直交する線上における最大幅Ｌ３を測定し、さらに、図６に示されるように、腫瘍Ｎの最大寸法を含む断面に直交する断面における最大径Ｌ２を測定して、Ｌ１×Ｌ２×Ｌ３［ｍｍ］と表す。なお、これらの最大長さＬ１、最大径Ｌ２および最大幅Ｌ３は、境界部高エコー部分Ｈを含めた寸法が測定される。
また、腫瘤の縦横比は、例えば図７に示されるように、境界部高エコー部分を含めずに、被検体の体表（皮膚）と平行な方向における腫瘤Ｍの横径Ｗと、横径Ｗに直交する方向における縦径Ｄを測定し、縦径Ｄを横径Ｗで除した値で表すことができる。

さらに、腫瘤の形状は、境界部高エコー部分を含めた形状が「くびれ」および「かど」を有するか否かに応じて、例えば図８に示されるような円形または楕円形（くびれ無し、かど無し）、図９に示されるような多角形（くびれ無し、かど有り）、図１０に示されるような分葉形（くびれ有り、かど無し）、図１１に示されるような不整形（くびれ有り、かど有り）に分類される。

識別部２５は、判定手順メモリ３２から判定手順を読み出し、画像生成部２１により生成され且つ画像メモリ２４に保存された複数の超音波画像を解析することにより、図４に示されるような判定手順の複数の分岐における経路選択のための判断項目に対する病変部の性状を識別する。上記の判定手順において例示された「嚢胞性パターン」、「混合性パターン」、「充実性パターン」、「境界部高エコー像」、「乳腺境界線の断裂」、「微細・点状高エコー」、「腫瘍の最大径」、「腫瘤の縦横比」、「腫瘤の形状」、「くびれ」、「かど」等が、識別部２５により識別される病変部の性状に対応している。

識別部２５における病変部の性状の識別は、テンプレートマッチングと、Adaboost（Adaptive Boosting）、SVM（Support Vector Machine）またはSIFT（Scale-Invariant Feature Transform）等の特徴量を利用した画像解析技術と、深層学習等の機械学習技術を利用して学習された判定モデルと、の少なくとも１つを用いて実行することができる。なお、判定モデルは、例えば、病変領域を含む乳房の学習用超音波画像を用いて学習した学習済みモデルである。
識別部２５により、病変部の境界が判定され、境界に基づいて、病変部の最大径および縦横比等のサイズの測定も行われる。

識別部２５が解析する複数の超音波画像は、被検体の同一の病変部を撮影した動画を構成するものであってもよく、複数の超音波画像のそれぞれは、病変部の全体または一部が撮影された画像である。
また、識別部２５は、病変部を撮影した動画を構成する複数の超音波画像をそのまま解析してもよく、あるいは、動画を構成する複数の超音波画像から間引きされた画像、動画を構成する複数の超音波画像に対して補間された画像、または、動画を構成する複数の超音波画像から合成された画像を解析することもできる。
識別部２５による病変部の性状の識別結果は、識別部２５から抽出部２６および判定部２７に送出される。

抽出部２６は、識別部２５から病変部の性状の識別結果を受け取り、画像生成部２１により生成され且つ画像メモリ２４に保存された複数の超音波画像の中から、識別部２５による判定手順の複数の分岐における識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出する。すなわち、図４に示される判定手順の複数の分岐において、病変部の性状が判断項目に該当するか否かを判断する際に、その判断を最もよく表している超音波画像、判断の決め手となる超音波画像が抽出される。
このとき、例えば、複数の超音波画像に対して、判定手順の分岐に対応する各性状と判断した確からしさ（likelihood）をそれぞれスコア化して記録しておき、スコアが最も高い性状、または、複数の超音波画像のスコアの平均値、中央値、最頻値等が最も高い性状を分岐の経路として選択し、且つ、選択された経路に対応する性状のスコアが最も高い超音波画像を根拠画像として抽出する。
抽出される超音波画像は、１枚に限るものではなく、抽出部２６は、複数の超音波画像を根拠画像として抽出することもできる。

判定部２７は、識別部２５から病変部の性状の識別結果を受け取り、判定手順メモリ３２に格納されている判定手順の複数の分岐において、識別部２５により識別された病変部の性状を、それぞれの分岐に対応する判断項目に当てはめて、判定手順の経路選択を行うことにより、病変部の検診カテゴリを判定する。

表示制御部２２は、本体制御部２８の制御の下、画像生成部２１から送出された超音波画像に所定の処理を施し、モニタ２３に、超音波画像を表示する。
また、表示制御部２２は、識別部２５に格納されている判定手順をモニタ２３に表示し、判定手順に重畳させて、判定部２７により検診カテゴリが判定される際の判定手順における経路と、抽出部２６により抽出された根拠画像をモニタ２３に表示する。
モニタ２３は、表示制御部２２の制御の下、超音波画像、判定手順等を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を有している。

本体制御部２８は、予め記憶している制御プログラム等に基づいて、装置本体２０の各部および超音波プローブ１０の送受信回路１２の制御を行う。
また、図示しないが、本体制御部２８に、本体側格納部が接続されている。本体側格納部は、制御プログラム等を記憶している。また、本体側格納部としては、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＳＤカード、ＳＳＤ等を用いることができる。

入力装置２９は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、および、モニタ２３に重ねて配置されたタッチセンサ等の装置により構成される。

なお、画像生成部２１、表示制御部２２、識別部２５、抽出部２６、判定部２７および本体制御部２８を有するプロセッサ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

また、プロセッサ３０の画像生成部２１、表示制御部２２、識別部２５、抽出部２６、判定部２７および本体制御部２８は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。

次に、図１２に示されるフローチャートを参照して、実施の形態１に係る超音波診断装置の動作について説明する。
まず、ステップＳ１において、識別部２５により、判定手順メモリ３２から判定手順が読み出され、被検体の同一の病変部が撮影され且つ画像メモリ２４に保存された複数の超音波画像の解析が行われ、判定手順のそれぞれの分岐に設定されている判断項目に対する病変部の性状が識別される。
例えば、病変部が、図４に示される判定手順の最初の分岐Ｂ１に設定されている３つの判断項目、すなわち、嚢胞性パターン、混合性パターン、充実性パターンのいずれに該当するかが判断される。

次に、ステップＳ２において、抽出部２６により、判定手順メモリ３２から判定手順が読み出され、ステップＳ１で行われた判定手順の複数の分岐における病変部の性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像が根拠画像として抽出される。抽出部２６は、ステップＳ１において、識別部２５により解析が行われた複数の超音波画像の中から、病変部の性状が判断項目に該当するか否かを判断する際に、その判断を最もよく表している超音波画像を根拠画像として抽出する。
例えば、複数の超音波画像に対して、判定手順の分岐に対応する各性状と判断した確からしさ（likelihood）をそれぞれスコア化し、スコアが最も高い性状、または、複数の超音波画像のスコアの平均値、中央値、最頻値等が最も高い性状を分岐の経路として選択し、且つ、選択された経路に対応する性状のスコアが最も高い超音波画像を根拠画像として抽出する。
識別部２５による識別に最も寄与する超音波画像が複数存在する場合には、根拠画像を１枚の超音波画像に限定することなく、複数の超音波画像が根拠画像として抽出される。

根拠画像が抽出されると、ステップＳ３に進み、判定手順の複数の分岐のすべてに対してステップＳ１における病変部の性状の識別およびステップＳ２における根拠画像の抽出が終了したか否かが判定される。
病変部の性状の識別および根拠画像の抽出がまだなされていない分岐が残っている場合には、ステップＳ１に戻り、判定手順における次の分岐に対して、識別部２５により、病変部の性状の識別が行われ、さらに、ステップＳ２において、抽出部２６により、根拠画像の抽出が行われる。
このようにして、ステップＳ３において、すべての分岐に対して病変部の性状の識別および根拠画像の抽出が終了するまで、ステップＳ１～Ｓ３が繰り返される。

そして、ステップＳ３において、すべての分岐に対する病変部の性状の識別および根拠画像の抽出が終了したと判定されると、ステップＳ４に進み、判定部２７により、判定手順メモリ３２から判定手順が読み出され、判定手順に従って病変部の検診カテゴリが判定される。このとき、判定部２７は、判定手順の複数の分岐において、識別部２５により識別された病変部の性状を、それぞれの分岐に対応する判断項目に当てはめて、判定手順の経路選択を行うことにより、病変部の検診カテゴリを判定することができる。

このようにして病変部の検診カテゴリが判定されると、ステップＳ５に進み、図１３に示されるように、表示制御部２２により、検診カテゴリの判定に使用された判定手順がモニタ２３に表示され、さらに、判定部２７により検診カテゴリが判定される際の経路と抽出部２６により抽出された根拠画像とが判定手順に重畳表示される。
なお、識別部２５により判定された病変部の境界を根拠画像に重畳表示することができる。
図１３では、判定部２７により検診カテゴリが判定される際の経路が、太線により強調表示され、被検体の病変部が検診カテゴリ４、５に属すると判定されたことが分かる。
判定の経路は、太線に限るものではなく、特定の色を付した線により強調表示することもできる。

また、図１３に示される例では、最初の分岐Ｂ１において、病変部が、３つの判断項目、嚢胞性パターン、混合性パターン、充実性パターンのうち充実性パターンに該当すると判断されているが、この判断を最もよく表している超音波画像が抽出部２６により抽出され、根拠画像Ｕ１として判定手順における分岐Ｂ１の近傍に表示されている。
同様に、分岐Ｂ２において、病変部が、境界部高エコー像および乳腺境界線の断裂の少なくとも一方に該当すると判断されているが、この判断を最もよく表している超音波画像が抽出部２６により抽出され、根拠画像Ｕ２として判定手順における分岐Ｂ２の近傍に表示されている。

このように、識別部２５により、被検体の同一の病変部を撮影した複数の超音波画像に基づいて判定手順の複数の分岐における判断項目に対する病変部の性状が識別され、抽出部２６により、複数の超音波画像から識別部２５による性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像が根拠画像として抽出され、表示制御部２２により、検診カテゴリが判定される際の判定手順における経路と抽出部２６により抽出された根拠画像がモニタ２３に表示されるので、ユーザの熟練度に関わらず、複数の超音波画像から病変部の検診カテゴリを判定し且つ判定の根拠を正確に把握することが可能となる。

なお、抽出部２６は、識別部２５から受け取った病変部の性状の識別結果に基づき、複数の超音波画像の中から抽出した根拠画像において、識別部２５による識別に寄与する部分を囲む囲み線を形成し、図１４に示されるように、表示制御部２２により、根拠画像Ｕ１上に、囲み線Ｅを重畳表示することもできる。また、囲み線Ｅの代わりに、識別に寄与する部分の境界線を根拠画像Ｕ１上に重畳表示してもよい。
また、抽出部２６は、根拠画像Ｕ１に基づいて、識別部２５による識別に寄与する部分の寄与率が色の濃淡または色の違いにより表されたヒートマップを形成してもよい。図１５に示されるように、表示制御部２２により、根拠画像Ｕ１に並べてヒートマップＵ１Ｈをモニタ２３に表示することができる。

ヒートマップＵ１Ｈを根拠画像Ｕ１に並べて表示する代わりに、入力装置２９を介したユーザの入力操作に基づいて、図１６に示されるように、根拠画像Ｕ１とヒートマップＵ１Ｈを交互に表示するようにしてもよい。
このように、囲み線Ｅを根拠画像Ｕ１上に重畳表示する、または、ヒートマップＵ１Ｈを表示することにより、ユーザは、識別部２５による識別に寄与する部分を直感的に把握することができる。

また、判定手順のそれぞれの分岐において、抽出部２６により、識別部２５における識別に寄与する複数の根拠画像が抽出された場合は、例えば図１７に示されるように、分岐の近傍に、対応する複数の根拠画像Ｕ１ａおよびＵ１ｂを並べて表示することができる。
あるいは、入力装置２９を介したユーザの入力操作に基づいて、抽出部２６により抽出された複数の根拠画像を順次モニタ２３に表示してもよい。この場合、例えば図１８に示されるように、現在表示されている根拠画像Ｕ１ｍが、抽出部２６により抽出されたｎ枚の根拠画像のいずれであるか、すなわち、何枚目であるかを表すページ番号ｍ／ｎを根拠画像Ｕ１ｍにオーバーレイ表示することもできる。
このように、複数の根拠画像を順次表示すれば、モニタ２３が大きな表示スペースを有しない場合であっても、複数の根拠画像を表示することができ、また、ページ番号をオーバーレイ表示することで、ユーザは、複数の根拠画像を把握しやすくなる。
さらに、ユーザの入力操作によらずに、複数の根拠画像を自動的に一定の時間間隔で順次表示してもよい。

図４に示される判定手順のように、複数の分岐には、病変部のサイズが判断項目として設定されることがあるため、図１９に示されるように、識別部２５により測定された病変部のサイズ、例えば腫瘍の最大径および腫瘤の縦横比を判定手順に重畳させてモニタ２３に表示することができる。
また、腫瘍の領域と腫瘤の領域を画像上に表示し、表示された領域をユーザが入力装置２９を介して修正することができるように構成し、識別部２５が、修正された領域に基づいて腫瘍の最大径、腫瘤の縦横比を再度測定することで、測定値を補正するようにしてもよい。例えば、表示された領域の輪郭線がユーザにより修正されると、修正された領域に基づいて識別部２５により腫瘍の最大径、腫瘤の縦横比の測定値が補正され、補正された測定値に基づいて判定部２７により改めて検診カテゴリが判定される。なお、補正された腫瘍の最大径、腫瘤の縦横比は、判定手順に重畳されてモニタ２３に表示される。

さらに、識別部２５は、判定手順に設定された判断項目毎に、識別された病変部の性状が現れている領域が病変部全体の領域に対して占める割合を算出することができる。例えば、識別部２５は、被検体の同一の病変部が撮影され且つ解析対象となった複数の超音波画像に基づいて、三次元画像を作成し、例えば、病変部の境界部において、「粗造」と認められる領域が病変部全体の領域に対して、どの程度の割合を占めるかを算出する。算出された割合は、図２０に示されるように、判定手順に重畳させてモニタ２３に表示することができる。
なお、三次元画像を作成する代わりに、例えば、第１枚目のフレームにおいて、粗造部分が２ｃｍ、それ以外が８ｃｍ、第２枚目のフレームにおいて、粗造部分が１．５ｃｍ、それ以外が７ｃｍ等と、それぞれのフレームに対して粗造部分と他の部分の長さを算出し、すべてのフレームにおける粗造部分の長さの和と他の部分の長さの和の割合を算出してモニタ２３に表示してもよい。

また、上述したように、腫瘤の形状は、境界部高エコー部分を含めた形状が「くびれ」および「かど」を有するか否かに応じて分類され、例えば図１１に示されるような不整形は、「くびれ」および「かど」の双方を有しているが、不整形であると認定するためには、「くびれ」および「かど」の個数を確認することが望まれる。そこで、識別部２５により、複数の超音波画像から、病変部が有する「くびれ」および「かど」のそれぞれの個数を算出し、図２１に示されるように、判定手順に重畳させてモニタ２３に表示することができる。

このように、識別部２５による解析に基づいて、病変部のサイズ、識別された病変部の性状が現れている領域が病変部全体の領域に対して占める割合、「くびれ」および「かど」の個数をモニタ２３に表示することで、ユーザは、判定手順の複数の分岐における経路選択の根拠をより詳細に把握することが可能となる。

なお、上記の実施の形態１では、図１２に示されるように、ステップＳ１において、識別部２５により、複数の超音波画像に対して病変部の性状が識別され、ステップＳ２において、性状の識別に寄与する根拠画像が抽出されるが、これに限るものではない。
例えば、図２２のフローチャートに示されるように、まず、ステップＳ６において、複数の超音波画像のすべてに対して、識別部２５に予め保存されているすべての性状項目の判定を行い、この判定に伴って、続くステップＳ７において、個々の性状項目を最もよく表す少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出してもよい。

このようにして、すべての性状項目の判定と根拠画像の抽出が行われると、実施の形態１と同様に、ステップＳ４に進んで、判定部２７により、判定手順に従って病変部の検診カテゴリが判定され、さらに、ステップＳ５において、表示制御部２２により、判定手順がモニタ２３に表示され、検診カテゴリが判定される際の経路と根拠画像とが判定手順に重畳表示される。

［実施の形態２］
図２３に、実施の形態２に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置は、超音波プローブ１０に装置本体２０Ａを接続したものである。装置本体２０Ａは、図１に示した実施の形態１に係る超音波診断装置の装置本体２０において、判定部２７および本体制御部２８の代わりに判定部２７Ａおよび本体制御部２８Ａを用いたもので、その他の構成は、実施の形態１における装置本体２０と同様である。

判定部２７Ａは、内部に確度算出部３１を含んでおり、確度算出部３１が表示制御部２２に接続されている。
画像生成部２１、表示制御部２２、画像メモリ２４、識別部２５、抽出部２６および判定部２７Ａに、本体制御部２８Ａが接続されており、本体制御部２８Ａに、入力装置２９が接続されている。また、超音波プローブ１０の送受信回路１２が、本体制御部２８Ａに接続されている。
画像生成部２１、表示制御部２２、識別部２５、抽出部２６、判定部２７Ａおよび本体制御部２８Ａにより、プロセッサ３０Ａが構成されている。

確度算出部３１は、識別部２５により識別された病変部の性状を、それぞれの分岐に対応する判断項目に当てはめて、判定手順の経路選択を行う際に、分岐毎に経路選択の確度を算出する。
確度算出部３１における確度の算出は、例えば、深層学習等の機械学習技術を利用して学習された判定モデルを用いて実行することができる。なお、判定モデルは、例えば、乳房が撮影された学習用超音波画像における乳腺領域（セグメンテーション）を学習した学習済みモデルである。

例えば、図１３に示される判定手順の最初の分岐Ｂ１において、病変部が、３つの判断項目、嚢胞性パターン、混合性パターン、充実性パターンのそれぞれに該当する確度が、確度算出部３１により算出される。そして、図２４に示されるように、表示制御部２２により、嚢胞性パターンに該当する確度Ｘ％、混合性パターンに該当する確度Ｙ％、充実性パターンに該当する確度Ｚ％が、判定手順に重畳してモニタ２３に表示される。
これにより、ユーザは、判定手順のそれぞれの分岐における経路選択の根拠をより詳細に把握することができる。

また、例えば、図１３に示される判定手順の分岐Ｂ２において、病変部が、境界部高エコー像および乳腺境界線の断裂の少なくとも一方に該当する場合は、検診カテゴリ４、５に属すると判定される。このように、１つの分岐に複数の検診カテゴリが対応している場合には、確度算出部３１により算出された経路選択の確度を、定められたしきい値と比較することにより、対応する複数の検診カテゴリのいずれであるかを判定することもできる。
例えば、分岐Ｂ２において、境界部高エコー像および乳腺境界線の断裂の少なくとも一方に該当する確度が、定められたしきい値以下であれば、検診カテゴリ４に属し、定められたしきい値より大きければ、検診カテゴリ５に属すると判定することが可能となる。

上記の実施の形態１および２では、超音波プローブ１０が送受信回路１２を有しているが、装置本体２０、２０Ａが送受信回路１２を有するように構成することもできる。また、装置本体２０、２０Ａが画像生成部２１を有しているが、超音波プローブ１０が画像生成部２１を有していてもよい。さらに、図３に示された、画像生成部２１を構成する信号処理部４１、ＤＳＣ４２および画像処理部４３のうち、信号処理部４１のみを超音波プローブ１０が有し、装置本体２０、２０ＡがＤＳＣ４２および画像処理部４３を有するように構成してもよい。
また、実施の形態１および２における装置本体２０、２０Ａとしては、据え置き型の装置本体を用いることもでき、また、携帯型、ハンドヘルド型のコンパクトな装置本体を用いることもできる。

上記の実施の形態１および２においては、判定手順メモリ３２に格納された判定手順に従って乳腺における病変部の検診カテゴリを判定しているが、これに限るものではなく、甲状腺に関する検診カテゴリを判定する判定手順を判定手順メモリ３２に格納することで、同様にして、複数の分岐を有する定められた判定手順に従って甲状腺における病変部の検診カテゴリを判定することができる。
さらに、検診カテゴリの判定だけでなく、診断カテゴリの判定を行うための判定手順を判定手順メモリ３２に格納することで、診断カテゴリの判定に対しても、同様にして、この発明を適用することができる。

ＪＡＢＴＳは、診断カテゴリＩ－Ｖを次のように規定している。
診断カテゴリＩ：正常
診断カテゴリＩＩ：正常または炎症細胞
診断カテゴリＩＩＩａ：良性の細胞であるが悪性を否定できない
診断カテゴリＩＩＩｂ：悪性の可能性が高いが良性を否定できない
診断カテゴリＩＶ：悪性の疑い
診断カテゴリＶ：悪性

この発明に係る超音波診断装置を用いることにより、検診カテゴリと同様に、ユーザの熟練度に関わらず、複数の超音波画像から乳腺または甲状腺における病変部の診断カテゴリを判定し且つ判定の根拠を正確に把握することが可能となる。

１０ 超音波プローブ、１１ 振動子アレイ、１２ 送受信回路、１３ パルサ、１４ 増幅部、１５ ＡＤ変換部、１６ ビームフォーマ、２０ 装置本体、２１ 画像生成部、２２ 表示制御部、２３ モニタ、２４ 画像メモリ、２５ 識別部、２６ 抽出部、２７，２７Ａ 判定部、２８，２８Ａ 本体制御部、２９ 入力装置、３０，３０Ａ プロセッサ、３１ 確度算出部、３２ 判定手順メモリ、４１ 信号処理部、４２ ＤＳＣ、４３ 画像処理部、Ｂ１，Ｂ２ 分岐、Ｍ 腫瘤、Ｎ 腫瘍、Ｈ 境界部高エコー部分、Ｌ１，Ｌ２ 最大長さ、Ｌ３ 最大幅、Ｗ 横径、Ｄ 縦径、Ｕ１，Ｕ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｍ，Ｕ２ 根拠画像、Ｅ 囲み線、Ｕ１Ｈ ヒートマップ。

Claims (14)

1. 複数の分岐を有する定められた判定手順に従って病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する超音波診断装置であって、
   前記判定手順が格納された判定手順メモリと、
   同一の病変部を撮影した複数の超音波画像に基づいて前記判定手順メモリに格納された前記判定手順の前記複数の分岐における経路選択のための判断項目に対する前記病変部の性状を識別する識別部と、
   前記複数の超音波画像から前記識別部による前記判定手順の前記複数の分岐における前記性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出する抽出部と、
   前記識別部により識別された前記性状を前記判断項目に当てはめて前記判定手順の前記複数の分岐における経路選択を行うことにより前記病変部の前記検診カテゴリまたは前記診断カテゴリを判定する判定部と、
   モニタと、
   前記判定部により前記検診カテゴリまたは前記診断カテゴリが判定される際の前記判定手順における経路と前記抽出部により抽出された前記根拠画像を前記モニタに表示する表示制御部と
   を備え、
   前記表示制御部は、前記判定手順を前記モニタに表示し、且つ、前記判定手順の前記複数の分岐のそれぞれにおいて前記抽出部により抽出された前記根拠画像を前記判定手順の対応する前記分岐の近傍に位置させて前記モニタに表示し、
   前記複数の分岐のうち少なくとも２つの分岐において前記抽出部により抽出される前記根拠画像は互いに異なる超音波診断装置。
2. 前記複数の超音波画像は、前記病変部を撮影した動画を構成する画像である請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記複数の超音波画像のそれぞれは、前記病変部の全体または一部が撮影された画像である請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記複数の超音波画像は、前記病変部を撮影した動画を構成する画像から間引きされた画像、補間された画像、または、合成された画像である請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記抽出部は、前記根拠画像において、前記識別部による前記性状の識別に寄与する部分を囲む囲み線を形成し、
   前記表示制御部は、前記根拠画像上に、前記囲み線を重畳表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
6. 前記表示制御部は、前記抽出部により１つの前記分岐に対して複数の前記根拠画像が抽出された場合に、前記複数の前記根拠画像を並べて前記モニタに表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
7. ユーザが入力操作を行うための入力装置を備え、
   前記表示制御部は、前記抽出部により１つの前記分岐に対して複数の前記根拠画像が抽出された場合に、前記入力装置を介した前記ユーザの入力操作に基づいて、前記複数の前記根拠画像を順次前記モニタに表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
8. 前記表示制御部は、前記モニタに表示される前記根拠画像に、前記複数の前記根拠画像のいずれであるかを表すページ番号をオーバーレイ表示する請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記識別部は、前記病変部のサイズを測定し、
   前記表示制御部は、前記識別部により測定された前記サイズを前記モニタに表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
10. 前記識別部は、前記判断項目毎に、識別された前記性状が現れている領域が前記病変部全体の領域に対して占める割合を算出し、
    前記表示制御部は、前記識別部により算出された前記割合を前記モニタに表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
11. 前記判定部は、前記病変部の性状に基づいて前記判定手順の前記複数の分岐における経路選択の確度を算出する確度算出部を含み、
    前記表示制御部は、前記確度算出部により算出された前記確度を前記モニタに表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
12. 前記判定手順の前記複数の分岐のいずれかに複数の前記検診カテゴリまたは前記診断カテゴリが対応している場合に、前記判定部は、前記確度算出部により算出された前記確度を定められたしきい値と比較することにより、前記病変部の前記検診カテゴリまたは前記診断カテゴリを判定する請求項１１に記載の超音波診断装置。
13. 超音波プローブと、被検体に対し前記超音波プローブを用いて超音波ビームの送受信を行うことにより前記同一の病変部を撮影した前記複数の超音波画像を生成する画像生成部を備える請求項１または２に記載の超音波診断装置。
14. 複数の分岐を有する定められた判定手順に従って病変部の検診カテゴリまたは診断カテゴリを判定する超音波診断装置の制御方法であって、
    同一の病変部を撮影した複数の超音波画像に基づいて前記判定手順の前記複数の分岐における経路選択のための判断項目に対する前記病変部の性状を識別する工程と、
    前記複数の超音波画像から前記性状の識別に寄与する少なくとも１つの超音波画像を根拠画像として抽出する工程と、
    識別された前記性状を前記判断項目に当てはめて前記複数の分岐における経路選択を行うことにより前記病変部の前記検診カテゴリまたは前記診断カテゴリを判定する工程と、
    前記検診カテゴリまたは前記診断カテゴリが判定される際の前記判定手順における経路と抽出された前記根拠画像をモニタに表示する工程とを含み、
    前記表示する工程は、前記判定手順を前記モニタに表示し、且つ、前記判定手順の前記複数の分岐のそれぞれにおいて抽出された前記根拠画像を前記判定手順の対応する前記分岐の近傍に位置させて前記モニタに表示し、
    前記複数の分岐のうち少なくとも２つの分岐において抽出される前記根拠画像は互いに異なる超音波診断装置の制御方法。