特許ウォッチ

公開番号2025038829
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2023145675
出願日2023-09-07
発明の名称超音波画像の探索装置及びそのプログラム
出願人学校法人早稲田大学
代理人個人
主分類A61B 8/14 20060101AFI20250312BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】エコー検査の診断に適切となる超音波画像を簡易に取得すること。
【解決手段】本発明の超音波画像の探索装置13は、被検者の胸部表面に接触する超音波プローブPの位置や姿勢を変化させながら得られた複数の心臓の超音波画像から、心エコー検査のための所望の検査断面が描出される対象画像を探索可能になっている。この探索装置13は、各超音波画像の画像解析により、対象画像が得られる超音波プローブPの所望位置及び所望姿勢からなる適正配置を推定し、適正配置のときに得られた前記超音波画像を前記対象画像として抽出する画像解析部16を備える。画像解析部16は、各超音波画像について、対象画像での描出が必要となる心臓内の所定部位の存在確率を表す推論値を含む検出情報を取得する画像解析を行い、被検者の心尖部表面上での超音波プローブPの適正配置を特定するプローブ配置特定部19を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被検者の胸部表面に接触する超音波プローブの位置や姿勢を変化させながら得られた複数の心臓の超音波画像から、心エコー検査のための所望の検査断面が描出される対象画像を探索する装置であって、
前記各超音波画像の画像解析により、前記対象画像が得られる前記超音波プローブの所望位置及び所望姿勢からなる適正配置を推定し、当該適正配置のときに得られた前記超音波画像を前記対象画像として抽出する画像解析部を備え、
前記画像解析部は、前記各超音波画像について、前記対象画像での描出が必要となる心臓内の所定部位の存在確率を表す推論値を含む検出情報を取得する画像解析を行い、前記被検者の心尖部表面上での前記超音波プローブの前記適正配置を特定するプローブ配置特定部を備えたことを特徴とする超音波画像の探索装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記プローブ配置特定部は、前記超音波プローブが前記心尖部表面に当接する状態となる前記所望位置を推定する所望位置推定部を備え、
前記所望位置推定部では、予め位置が推定された僧帽弁上を起点として、前記超音波プローブが左室長軸に沿って前記胸部表面を移動しながら逐次得られる前記各超音波画像について、僧帽弁の前記検出情報に基づき、前記推論値が所定値以上で、且つ、複数連続して僧帽弁を検出した最後のタイミングでの前記超音波プローブの位置を前記所望位置とすることを特徴とする請求項１記載の超音波画像の探索装置。
【請求項３】
前記プローブ配置特定部は、前記心尖部表面に当接する位置に存在する前記超音波プローブの前記所望姿勢を推定する所望姿勢推定部を備え、
前記所望姿勢推定部は、前記超音波プローブのヨー方向の回転動作に伴って逐次得られる前記各超音波画像の解析により、ヨー方向における前記所望姿勢を特定するヨーイング情報取得部を含み、
前記ヨーイング情報取得部では、前記各超音波画像について、僧帽弁及び心室中隔の前記検出情報に基づき、僧帽弁及び心室中隔の前記各推論値を総合した総合推論値のより高いヨー方向の姿勢を前記所望姿勢とすることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像の探索装置。
【請求項４】
前記プローブ配置特定部は、前記心尖部表面に当接する位置に存在する前記超音波プローブの前記所望姿勢を推定する所望姿勢推定部を備え、
前記所望姿勢推定部は、前記超音波プローブのロール方向の回転動作に伴って逐次得られる前記各超音波画像の解析により、ロール方向における前記所望姿勢を特定するローリング情報取得部を含み、
前記ローリング情報取得部では、前記各超音波画像について、心室中隔の前記検出情報に基づき、当該心室中隔が画像中心付近に存在するロール方向の姿勢を前記所望姿勢とすることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像の探索装置。
【請求項５】
前記プローブ配置特定部は、前記心尖部表面に当接する位置に存在する前記超音波プローブの前記所望姿勢を推定する所望姿勢推定部を備え、
前記所望姿勢推定部は、前記超音波プローブのピッチ方向の回転動作に伴って逐次得られる前記各超音波画像の解析により、ピッチ方向における前記所望姿勢を特定するピッチング情報取得部を含み、
前記ピッチング情報取得部では、前記各超音波画像について、僧帽弁及び三尖弁の前記検出情報に基づき、僧帽弁及び三尖弁の前記各推論値を総合した総合推論値のより高いピッチ方向の姿勢を前記所望姿勢とすることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像の探索装置。
【請求項６】
前記プローブ配置特定部は、前記対象画像として心尖部四腔断面が描出されるように、前記心尖部表面に当接する位置に存在する前記超音波プローブの前記所望姿勢を推定する所望姿勢推定部を備え、
前記所望姿勢推定部では、前記超音波プローブのヨー方向及びロール方向の回転動作に伴って逐次得られる前記各超音波画像の解析により得られた僧帽弁及び心室中隔の前記検出情報に基づき、僧帽弁、三尖弁及び心室中隔を超音波画像の同一平面上に描出可能で、且つ、心室中隔を中心に四腔を描出可能となるヨー方向及びロール方向における前記所望姿勢が特定されるとともに、当該ヨー方向及びロール方向の前記所望姿勢の状態での前記超音波プローブのピッチ方向の回転動作に伴って逐次得られる前記各超音波画像の解析により得られた僧帽弁及び三尖弁の前記検出情報から、四腔のバランスがより良い状態で描出可能となるピッチ方向における前記所望姿勢が特定されることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像の探索装置。
【請求項７】
被検者の胸部表面に接触する超音波プローブの位置や姿勢を変化させながら得られた複数の心臓の超音波画像から、心エコー検査のための所望の検査断面が描出される対象画像を探索する装置のプログラムであって、
前記各超音波画像の画像解析により、前記対象画像が得られる前記超音波プローブの所望位置及び所望姿勢からなる適正配置を推定し、当該適正配置のときに得られた前記超音波画像を前記対象画像として抽出する画像解析部としてコンピュータを機能させ、
前記画像解析部は、前記各超音波画像について、前記対象画像での描出が必要となる心臓内の所定部位の存在確率を表す推論値を含む検出情報を取得する画像解析を行い、前記被検者の心尖部表面上での前記超音波プローブの前記適正配置を特定するプローブ配置特定部を備えたことを特徴とする超音波画像の探索装置のプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査での診断に適切となる超音波画像を探索する装置及びそのプログラムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、日本では死亡率上位を占める心疾患に対して、医師の診断を非侵襲的且つ高精度に支援する心臓超音波検査（心エコー検査）が注目されている。当該心エコー検査は、超音波を被検者の心臓に当て、反射した音波を電気信号に変換して画像として描出することにより、被検者の心臓の形態や運動を評価するために行われる。この心エコー検査においては、適切な診断のために、２次元の検査断面となる心臓の超音波画像を的確且つ鮮明に描出する高度な技術を要することから、検査を行う医師や検査技師等の検査者に相応の知識と経験が求められる。ところが、熟練の検査者が在籍している病院は限られており、多くの医療機関では、心エコー検査を行うための検査者が不足しているのが現状である。更に、心エコー検査においては、検査者によって把持される超音波プローブが患者等の被験者の身体表面に様々な角度で当てられ、被検者は不自然な姿勢維持を強いられることから、検査の時間が長引くと被検者の負担が増大する。そこで、本発明者らは、従来、検査者が超音波プローブを手動操作しながら適正な超音波画像を探索していた心エコー検査を自動化した超音波検査ロボットを開発している（特許文献１参照）。この超音波検査ロボットでは、座位姿勢の被検者を体側方向及び前後方向に回転させながら、被検者の胸部に相対配置された超音波プローブを被検者の胸部表面に沿って自動的に動作させる。これにより、検査者による従前の超音波プローブの複雑な手動操作が不要となるとともに、被検者は、検査負担が軽減された状態で心エコー検査を受けることができる。
【０００３】
ところで、前記超音波検査ロボットにおいては、ロボットによる超音波プローブの動作制御に際して、心エコー検査による心疾患の有無を判定するための適切な検査断面の超音波画像が得られる超音波プローブの位置及び姿勢を特定する必要がある。ここで、心疾患の診断の有無を判定するための検査断面として、傍胸骨左縁左室長軸断面、傍胸骨左縁左室短軸断面、心尖部四腔断面と呼ばれる基本断面の描出が必要となる。そのうち、傍胸骨左縁左室長軸断面については、本発明者らにより、所望とする超音波画像を取得可能な超音波プローブの位置情報や姿勢情報を自動的に特定するアルゴリズムが既に提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－７０６０７号公報
特開２０２３－７０６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らの更なる研究により、前記基本断面のうち前記心尖部四腔断面の超音波画像については、前記特許文献２のアルゴリズムでの左室長軸断面の超音波画像を取得する際に特定される情報を利用して、診断に適切となる心尖部四腔断面の超音波画像が得られる超音波プローブの位置及び姿勢を効率的な超音波プローブの動作で特定するアルゴリズムを創出した。
【０００６】
本発明は、本発明者らの研究に基づいて案出されたものであり、その目的は、超音波プローブの効率的な動作で、診断に適切となる心尖部四腔断面の超音波画像を簡易に取得することができる超音波画像の探索装置及びそのプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、主として、被検者の胸部表面に接触する超音波プローブの位置や姿勢を変化させながら得られた複数の心臓の超音波画像から、心エコー検査のための所望の検査断面が描出される対象画像を探索する装置であって、前記各超音波画像の画像解析により、前記対象画像が得られる前記超音波プローブの所望位置及び所望姿勢からなる適正配置を推定し、当該適正配置のときに得られた前記超音波画像を前記対象画像として抽出する画像解析部を備え、前記画像解析部は、前記各超音波画像について、前記対象画像での描出が必要となる心臓内の所定部位の存在確率を表す推論値を含む検出情報を取得する画像解析を行い、前記被検者の心尖部表面上での前記超音波プローブの前記適正配置を特定するプローブ配置特定部を備える、という構成を採っている。
【０００８】
なお、本特許請求の範囲及び本明細書においては、超音波プローブの位置及び姿勢の各方向については、特に明示しない限り、図１に示される方向とされる。すなわち、超音波プローブＰの位置を表す直交３軸の座標における「ｘ軸方向」は、被検者の頭尾方向とされ、同「ｙ軸方向」は、被検者の横（左右）方向とされ、同「ｚ軸方向」は、被検者の体表面の法線方向とされる。また、同図に示される向きの超音波プローブＰの下端中央部分を回転中心としたときに、超音波プローブＰの姿勢を表す「ロール方向」は、ビーム走査面Ｆに直交する軸（前記ｘ軸）回りの回転方向φとされ、同「ピッチ方向」は、ビーム走査面Ｆを前後に揺動させる方向（前記ｙ軸回り）の回転方向θとされ、同「ヨー方向」は、前記ｚ軸回りの回転方向ψとされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、所定の超音波プローブの動作により得られた複数の心臓の超音波画像から、心エコー検査のための心尖部四腔断面が描出される対象画像の探索に際し、当該対象画像を得るための心尖部表面上の超音波プローブの適正配置が自動的に特定される。つまり、別途自動取得した傍胸骨左縁左室長軸断面に関する情報から、超音波プローブの必要最小限の動作にてそれぞれ得られた超音波画像の解析により、前記適正配置が自動的に特定され、対象画像が抽出される。従って、超音波検査ロボットの併用により、対象画像を自動的に取得するための超音波プローブの効率的な動作が可能となり、従前よりも心エコー検査の所要時間を大幅に短縮し、被検者の負担軽減に資することができる他、検査者不足に伴う心エコー検査の実施件数不足という社会課題の解決も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態に係る心エコー検査システムの概略構成を表すブロック図である。
心臓の所定部位を説明するための心尖部四腔断面の概念図である。
（Ａ）～（Ｃ）は、所望姿勢推定部での超音波プローブのヨー方向及びロール方向の姿勢変化とビーム走査面との関係を説明するための心尖部四腔断面の概念図である。
（Ａ）、（Ｂ）は、所望姿勢推定部での超音波プローブのピッチ方向の姿勢変化とビーム走査面との関係を説明するための心尖部四腔断面の概念図である。
第１のステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
第１のステップの変形例における手順を説明するためのフローチャートである。
第２のステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
第３のステップにおける手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許