JP2010284516A - 超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】空間分解能とコントラスト分解能に優れたＢモード画像とボリュームデータを用いて生成される画像とを区別し、所望のタイミングで選択的に表示、或いは対応付けて所定の形態で表示することができる超音波診断装置等を提供すること。
【解決手段】一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行し、断面毎の画像データを取得する。取得された複数の画像データを用いてボリュームデータを再構成し、ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成すると共に、超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成し、第１の画像と第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは第１の画像及び第２の画像を同時に所定の形態で表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムに関する。

超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行えるほか、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便である。また、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。

この様な超音波診断装置は、近年、Ｘ線マンモグラフィ ( X-ray mammography ) と同様に乳癌の検診にも多く使用されている。また、超音波振動子が機械的に揺動するメカニカルプローブ (Mechanical probe) によって、ボリュームスキャン (Volume Scan) が可能になり、広範囲に渡るデータを一度に得られ、これを利用した新たな画像も得られるようになっている。

超音波診断装置の代表的な画像として、例えばＢモード断層像と３次元再構成像とがある。Ｂモード像とは、従来から超音波診断装置の２次元断層像として用いられている映像モードであり、特に７ＭＨｚから１０ＭＨｚといった高周波帯域での使用は、臓器の微細な形態を映像化可能である。特に近年、音波の非線形現象を用いたハーモニックイメージング (Harmonic Imaging) などの技術により、その空間分解能とコントラスト分解能はさらに向上している。一方、３次元再構成画像を生成する場合には、例えばまず揺動走査（一次元アレイプローブを煽り動作（揺動）させながら超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行し、断面毎の画像データを取得するもの）によって取得された複数断面の画像データを用いて画像再構成することで、ボリュームデータを生成する。次いで、得られたボリュームデータを用いたボリュームレンダリング処理等によって、３次元再構成画像が生成されることになる。この様な３次再構成画像を用いることで、例えば臓器の概形の３次元的把握や、体積計測といった多くの状況下において、良好な診断が可能になる。

ところで、ボリュームデータを用いて生成される画像（例えばボリュームデータから１断面として切り出されるＭＰＲ画像やボリュームレンダリング（volume rendering: VR）画像等。以下「ボリュームデータ利用画像」と呼ぶ。）と、同じ断面を実際に超音波走査して取得されるエコー信号を用いたＢモード断層像（以下「走査断面画像」と呼ぶ。）と比較した場合、ボリュームデータ利用画像の空間分解能やコントラスト分解能は、走査断面画像に比して低下する。これは、ボリュームデータ利用画像は、補間処理等を含む画像再構成処理を経由して生成されているためである。

すなわち、例えば微細な構造の診断を行いたい等場合には、画質の観点から走査断面画像は格段に優れており、一方で、ボリュームデータ利用画像は十分でない場合がある。しかしながら、従来の超音波診断装置では、揺動走査によって取得された走査断面画像を、（再構成処理を経由しないで）そのまま表示する機能はなく、また、揺動走査によって取得された走査断面画像とボリュームデータ利用画像とを選択的に或いは同時に表示することもできない。さらに、再構成処理においては座標変換等の処理が施される。このため、図１２に示すように、再構成前の（すなわち実際の超音波走査時の）所定断面の位置は、再構成によって得られたボリュームデータ上の同じ位置の断面（Ａ面）に単純には対応しない。従って、例えば操作者が超音波走査時の断面位置を手がかりとして、ボリュームデータから所望する断面（例えば、診断対象となる微細な構造物を含む断面）を切り出すことは困難な場合がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、空間分解能とコントラスト分解能に優れたＢモード画像とボリュームデータを用いて生成される画像とを区別し、所望のタイミングで選択的に表示、或いは対応付けて所定の形態で表示することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを提供することを目的としている。

ところで、ボリュームデータを用いて生成される画像（例えばボリュームデータから１断面として切り出されるＭＰＲ画像やボリュームレンダリング（volume rendering: VR）画像等。以下「ボリュームデータ利用画像」と呼ぶ。）と、同じ断面を実際に超音波走査して取得されるエコー信号を用いたＢモード断層像（以下「走査断面画像」と呼ぶ。）と比較した場合、ボリュームデータ利用画像の空間分解能やコントラスト分解能は、走査断面画像に比して低下する。これは、ボリュームデータ利用画像は、補間処理等を含む画像再構成処理を経由して生成されているためである。

すなわち、例えば微細な構造の診断を行いたい等場合には、画質の観点から走査断面画像は格段に優れており、一方で、ボリュームデータ利用画像は十分でない場合がある。しかしながら、従来の超音波診断装置では、揺動走査によって取得された走査断面画像を、（再構成処理を経由しないで）そのまま表示する機能はなく、また、揺動走査によって取得された走査断面画像とボリュームデータ利用画像とを選択的に或いは同時に表示することもできない。さらに、再構成処理においては座標変換等の処理が施される。このため、図１２に示すように、再構成前の（すなわち実際の超音波走査時の）所定断面の位置は、再構成によって得られたボリュームデータ上の同じ位置の断面（Ａ面）に単純には対応しない。従って、例えば操作者が超音波走査時の断面位置を手がかりとして、ボリュームデータから所望する断面（例えば、診断対象となる微細な構造物を含む断面）を切り出すことは困難な場合がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、空間分解能とコントラスト分解能に優れたＢモード画像とボリュームデータを用いて生成される画像とを区別し、所望のタイミングで選択的に表示、或いは対応付けて所定の形態で表示することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行し、断面毎の画像データを取得する画像データ取得ユニットと、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いてボリュームデータを再構成する再構成ユニットと、前記ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成すると共に、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成する画像生成ユニットと、前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは前記第１の画像及び前記第２の画像を同時に所定の形態で表示する表示ユニットと、を具備する超音波診断装置である。

請求項８に記載の発明は、一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行して取得された、断面毎の画像データを記憶する記憶ユニットと、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いてボリュームデータを再構成する再構成ユニットと、前記ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成すると共に、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成する画像生成ユニットと、前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは前記第１の画像及び前記第２の画像を同時に所定の形態で表示する表示ユニットと、を具備する超音波画像処理装置である。

請求項１５に記載の発明は、コンピュータに、一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行し、取得された断面毎の画像データを用いてボリュームデータを再構成させる再構成機能と、前記ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成させると共に、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成させる生成機能と、前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは前記第１の画像及び前記第２の画像を同時に所定の形態で表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラムである。

以上本発明によれば、空間分解能とコントラスト分解能に優れたＢモード画像とボリュームデータを用いて生成される画像とを区別し、所望のタイミングで選択的に表示、或いは対応付けて所定の形態で表示することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図を示している。 図２は、走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能に従う処理の流れを示したフローチャートである。 図３は、ボリュームレンダリング画像における走査断面画像の位置を示す情報（位置マーカ）を含んだ走査断面位置付きＶＲ画像の一例を示した図である。 図４は、モニター１４に走査断面画像、走査断面位置付きＶＲ画像、位置インジケータを並列表示する例を示している。 図５は、走査断面画像と、ボリュームデータから生成されるＭＰＲ画像（Ｂ面、Ｃ面）と、走査断面位置、Ｂ面、Ｃ面の各位置を示す位置マーカを含む走査断面位置付きＶＲ画像を並列表示した例を示している。 図６は、走査断面画像と、当該走査断面画像に直交する二断面に関するＭＰＲ画像と、走査断面位置、各ＭＰＲ画像のそれぞれの位置を示す位置マーカを含む走査断面位置付きＶＲ画像を並列表示した例を示している。 図７は、マルチビュー表示された複数のＭＰＲ画像（Ａ面画像）を示した図である。 図８は、選択された走査断面画像が含まれるボリュームデータの走査断面画像表示領域の概念図である。 図９は、抽出した走査断面画像表示領域のデータを用いて走査断面位置付きＶＲ画像と、当該走査断面画像表示領域内に含まれる走査断面画像とを並列表示した例を示している。 図１０は、ボリュームデータを用いて生成された厚み付きＣモード画像を示した図である。 図１１は、抽出した走査断面画像表示領域のデータを用いて走査断面位置付きＶＲ画像と、当該走査断面画像表示領域内に含まれる走査断面画像とを並列表示した例を示している。 図１２は、再構成前の走査断面の位置と、再構成によって得られたボリュームデータ上の同じ位置の断面（Ａ面）との位置関係を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。また、各実施形態においては説明を具体的とするため、診断対象は乳房であるとする。しかしながら、これに拘泥されることなく、本発明に係る技術的思想は、乳房以外の所定の臓器、例えば肝臓、膵臓等に対しても有効である。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１、装置本体１１に接続される超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、装置本体に内蔵される超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、画像生成ユニット２５、画像メモリ２６、画像合成ユニット２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２８、記憶ユニット２９、インタフェースユニット３０を具備している。以下、個々の構成要素の機能について説明する。

超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

なお、本実施形態においては、超音波プローブ１２は、説明を具体的にするため、所定方向に配列された複数の超音波振動子を当該配列方向に垂直な方向に沿って機械的に揺動させながら超音波走査可能な揺動プローブであるとする。

入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。

モニター１４は、画像生成ユニット２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。

超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。

なお、超音波送信ユニット２１は、制御プロセッサ２８の指示に従って所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に送信駆動電圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー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、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード処理ユニット２３は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。画像生成ユニット２５は、Ｂモード処理ユニット２３からの信号を反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター１４に表示される。この時、エッジ強調や時間平滑化、空間平滑化など、種々の画像フィルタも施され、ユーザの好みに応じた画質を提供できるようになっている。

ドプラ処理ユニット２４は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成ユニット２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニター１４にカラー表示される。

画像生成ユニット２５は前記の他、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。また、画像生成ユニット２５は、専用プロセッサや画像データを格納する記憶メモリ等を搭載しており、これらを用いた座標変換処理、補間処理等により３ボリュームデータの再構成処理を行う。さらに、画像生成ユニット２５は、入力置１３からの指示に応答して、走査断面画像、ボリュームデータ利用画像（ＭＰＲ画像、ボリュームレンダリング画像等）を生成する。なお、当該画像生成ユニット２５に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。

画像メモリ２６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。この画像メモリ２６に記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。

画像合成ユニット２７は、画像生成ユニット２５から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター１４に出力する。また、画像合成ユニット２７は、ボリュームレンダリング画像における走査断面画像の位置を示す情報を含む走査断面位置付きＶＲ画像を生成する。

制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する制御ユニットである。制御プロセッサ２８は、記憶ユニット２９から画像生成・表示等を実行するための制御プログラム、後述する走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能を実現するための専用プログラム等を読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。

記憶ユニット２９は、送受信条件、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、後述する走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能を実現するための専用プログラム、各フレームに対応する走査断面画像、ボリュームデータ、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶ユニット２９のデータは、インタフェースユニット３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。

インタフェースユニット３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、当該インタフェースユニット３０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

（走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能）
次に、本超音波診断装置１の走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能について説明する。本機能は、一次元アレイプローブを煽り動作させながらの超音波走査、或いは二次元アレイプローブを用いての超音波走査によって得られる現実の走査断面（単数でも複数でもよい）に対応するＢモード画像である走査断面画像と、ボリュームデータを用いて生成されるボリュームデータ利用画像（ボリュームレンダリング画像、ＭＰＲ画像等）とを対応付けて、同時に又は選択的に任意のタイミングで表示するものである。なお、以下においては、説明を具体的にするため、超音波プローブ１２として一次元アレイプローブを用い、これを煽り動作させながら超音波走査して、複数の断面に対応するＢモード画像を取得する場合を例とする。

図２は、本走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能に従う処理（走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示処理）の流れを示したフローチャートである。以下、各ステップの処理の内容について説明する。

［患者情報・送受信条件等の入力受、揺動走査：ステップＳ１、ステップＳ２］
まず、入力装置１３を介して患者情報、送受信条件（焦点深さ、送信電圧、揺動範囲等）等が入力されると、制御プロセッサ２８は、各種情報、条件を記憶ユニット２９に記憶する（ステップＳ１）。次に、制御プロセッサ２８は、超音波プローブ１２の超音波振動子列を当該配列方向に垂直な方向に揺動させながら、複数の揺動角度（揺動位置）に対応する各断面に超音波を送信し、各断面からのエコー信号を取得する超音波走査（揺動走査）を繰り返し実行する（ステップＳ２）。当該揺動走査により、各時刻に対応した複数断面に関するエコー信号が取得される。

［走査断面画像の生成：ステップＳ３］
ステップＳ２において取得された各断面毎のエコー信号は、超音波受信ユニット２２を経由してＢモード処理ユニット２３に送られる。Ｂモード処理ユニット２３は、対数増幅処理、包絡線検波処理等を実行し、信号強度が輝度で表現される輝度データを生成する。画像生成ユニット２５は、Ｂモード処理ユニット２３から受け取った輝度データを用いて、各走査断面に対応する２次元画像（走査断面画像）を生成する（ステップＳ３）。

［ボリュームデータ、位置対応情報の生成：ステップＳ４］
画像生成ユニット２５は、生成された複数の走査断面画像データに対して実際の空間座標系（すなわち、複数の走査断面画像データが定義される座標系）からボリュームデータ空間座標系への座標変換を実行し補間処理を行うことで、ボリュームデータを再構成する。また、画像生成ユニット２５は、複数の走査断面画像データとボリュームデータとの位置の対応関係を示す情報（位置対応情報）を生成する（ステップＳ４）。なお、この位置対応情報は、上記座標変換の前後関係に基づいて生成することができる。生成された走査断面画像データ、ボリュームデータ、位置対応情報は、記憶ユニット２９に記憶される。

［ボリュームデータ利用画像の生成：ステップＳ５］
画像生成ユニット２５は、生成されたボリュームデータを用いて、ボリュームレンダリング画像、ＭＰＲ画像等のボリュームデータ利用画像を生成する（ステップＳ５）。

［走査断面画像／ボリュームレンダリング画像等の表示：ステップＳ６］
次に、例えばボリュームレンダリング画像を表示した状態で、入力装置１３を介して走査断面画像の表示が指示されると、制御プロセッサ２８は、走査断面画像、ボリュームレンダリング画像等を表示するための制御を実行する。

すなわち、画像合成ユニット２７は、制御プロセッサ２８からの制御に従って、位置対応情報とボリュームレンダリング画像とを用いて、ボリュームレンダリング画像における走査断面画像の位置を示す情報を含む走査断面位置付きＶＲ画像を生成する。さらに、画像合成ユニット２７は、必要に応じて、揺動方向における走査断面（画像）の位置を示すインジケータ（位置インジケータ）を生成する。制御プロセッサ２８は、設定に応じて、生成された走査断面画像、ボリュームデータ利用画像、対応付け画像、位置カラーバーをモニター１４に表示する（ステップＳ６）。このときの表示形態は、種々のものか考えられる。以下、表示形態のバリエーションについて、以下実施例に従って説明する。

（実施例１）
本実施例に係る表示形態は、任意の走査断面画像と、ボリュームデータ利用画像としての任意のボリュームレンダリング画像と、を、入力装置１３を介して入力された指示に従って所望のタイミングで切り換えて選択的に（例えば交互に）表示するものである。制御プロセッサ２８は、選択された任意の走査断面画像、ボリュームデータ利用画像を、任意のタイミングで表示するように、画像生成ユニット２５、画像合成ユニット２７、モニター１４を制御する。また、各画像は、単独で、或いはマルチビュー表示する事も可能である。

（実施例２）
ボリュームレンダリング画像と走査断面画像とは、位置対応情報によって互いの位置関係が対応付けられている。本実施例に係る表示形態は、ボリュームデータ利用画像としてのボリュームレンダリング画像と、走査断面画像とを選択的に（交互に）切り換えて表示する際に、位置の近いものを自動的に選択し表示するものである。

例えば、例えばボリュームレンダリング画像を表示した状態で、入力装置１３を介して走査断面画像の表示が指示され、さらに入力装置１３を介して所望する位置が指定される。制御プロセッサ２８は、当該各指示に応答して、指定された位置に対応する走査断面画像を記憶ユニット２９から読み出し、ボリュームレンダリング画像から切り替えて表示する。一方、指定された位置に対応する走査断面画像が存在しない場合には、制御プロセッサ２８は、ボリュームデータを用いて当該位置に関するＭＰＲ画像を生成し、ボリュームレンダリング画像から切り替えて生成したＭＰＲ像を表示する。

なお、ボリュームレンダリング画像を表示する場合には、例えば図３に示すように、ボリュームレンダリング画像における走査断面画像の位置を示す情報（位置マーカ）を含んだ走査断面位置付きＶＲ画像を表示するようにしてもよい。この走査断面位置付きＶＲ画像上の位置マーカの位置を指定すると、位置マーカに対応する走査断面画像が表示され、また、位置マーカ以外の位置を指定すると、指定された位置に対応する走査断面画像が表示される。なお、表示された超音波画像が走査断面画像であるかボリュームデータから生成されたＭＰＲ画像であるかを区別するための情報を、同時に表示することが好ましい。

この様な対応付け画像であれば、操作者は、走査断面画像が存在する断面位置と存在しない断面位置（すなわち、ＭＰＲ画像として表示される断面位置）とを、明確且つ迅速に視認することができる。

さらに、走査断面位置付きＶＲ画像を表示する場合、図３に示すように、揺動方向における走査断面の位置を示す位置インジケータを表示するようにしてもよい。この位置インジケータにより、操作者は揺動方向における走査断面の位置を、直観的且つ迅速に視認することができる。

（実施例３）
本実施例に係る表示形態は、走査断面画像とボリュームデータ利用画像としての走査断面位置付きＶＲ画像とを並列表示するものである。

図４は、本実施例３に係る表示形態を示した図であり、モニター１４に走査断面画像、走査断面位置付きＶＲ画像、位置インジケータを並列表示する例を示している。走査断面画像、走査断面位置付きＶＲ画像については、リアルタイム動画表示、シネ表示、静止画表示のいずれであってもよい。なお、本実施形態では、診断対象が乳房である場合を想定している。しかしながら、例えば心臓等の周期的運動を行う臓器等が診断対象である場合には、走査断面画像と走査断面位置付きＶＲ画像との間において、時相を同期させながら表示されることになる。

（実施例４）
本実施例に係る表示形態は、走査断面画像と、ボリュームデータにおいて定義される直交三段のうちの二断面（例えばＢ面、Ｃ面）に対応する二つのＭＰＲ画像と、走査断面位置付きＶＲ画像とを並列表示する例である。

図５は、本実施例４に係る表示形態を示した図であり、走査断面画像と、ボリュームデータから生成されるＭＰＲ画像（Ｂ面、Ｃ面）と、走査断面位置、Ｂ面、Ｃ面の各位置を示す位置マーカを含む走査断面位置付きＶＲ画像を並列表示した例を示している。この様な表示形態によれば、高い空間分解能とコントラスト分解能とを有する走査断面画像と、Ｂ面、Ｃ面に対応する二つのＭＰＲ画像とを、位置関係を確認しながら同時に観察することができる。

なお、Ｂ面、Ｃ面に対応する各ＭＰＲ画像には、同図に示すように、走査断面画像がボリュームの上面（超音波プローブと最も近い面）と交わる線を含みＣ面に垂直となる面（ここでは「Ａ’面」と呼ぶ）の位置と走査断面画像の位置とを、例えば角度で表示する。操作者は、Ｂ面、Ｃ面に対応する各ＭＰＲ画像に示されたＡ’面の位置と走査断面画像の位置との関係から、揺動のあおりの度合を迅速且つ簡便に視認することができる。

（実施例５）
本実施例に係る表示形態は、走査断面画像と、ボリュームデータから生成され走査断面画像に直交する二断面に対応する二つのＭＰＲ画像と、走査断面位置付きＶＲ画像とを並列表示する例である。

図６は、本実施例５に係る表示形態を示した図であり、走査断面画像と、当該走査断面画像に直交する二断面に関するＭＰＲ画像と、走査断面位置、各ＭＰＲ画像のそれぞれの位置を示す位置マーカを含む走査断面位置付きＶＲ画像を並列表示した例を示している。この様な表示形態によれば、高い空間分解能とコントラスト分解能とを有する走査断面画像と、当該走査断面画像に直交する二つのＭＰＲ画像とを、位置関係を確認しながら同時に観察することができる。

（実施例６）
本実施例に係る表示形態は、ＭＰＲ画像又は走査断面画像のマルチビュー表示（多断面並列表示）を利用して、詳細に検討したい走査断面画像が含まれるボリュームデータの領域（走査断面画像表示領域）を抽出し、当該走査断面画像表示領域内に含まれる走査断面画像、及び抽出された走査断面画像表示領域に対応する走査断面位置付きＶＲ画像を並列表示するものである。

図７は、マルチビュー表示された複数のＭＰＲ画像（Ａ面画像）を示した図である。操作者は、この様にマルチビュー表示された走査断面画像の中から、詳細に検討したい画像を入力装置１３を介して選択する。この画像の選択については、例えば走査断面画像表示領域の両端に対応する二つのＡ面を選択する、或いは走査断面画像表示領域の中心となる画像を選択する等の手法を採用することができる。制御プロセッサ２８は、選択された走査断面画像が含まれるボリュームデータの走査断面画像表示領域を図８に示すように抽出し、当該抽出した走査断面画像表示領域のデータを用いて走査断面位置付きＶＲ画像を生成すると共に、当該走査断面画像表示領域に含まれる走査断面画像を表示する。

図９は、本実施例６に係る表示形態を示した図である。同図に示すように、抽出した走査断面画像表示領域のデータを用いて走査断面位置付きＶＲ画像と、当該走査断面画像表示領域内に含まれる走査断面画像とが並列表示される。また、位置インジケータには、抽出された走査断面画像表示領域の範囲が示される。操作者は、走査断面位置付きＶＲ画像に含まれる走査断面画像に対応する位置マーカを入力装置１３から選択することで、所望する走査断面画像に切替表示することができる。

（実施例７）
本実施例に係る表示形態は、厚み付きＣモード画像を利用して、詳細に検討したい走査断面画像が含まれるボリュームデータの走査断面画像表示領域を抽出し、当該走査断面画像表示領域内に含まれる走査断面画像、及び抽出された走査断面画像表示領域に対応する走査断面位置付きＶＲ画像を並列表示するものである。

図１０は、ボリュームデータを用いて生成された厚み付きＣモード画像を示した図である。操作者は、この厚み付きＣモード画像に対して、走査断面画像表示領域の揺動方向に関する抽出幅を入力装置１３を介して選択する。この画像の選択については、例えば図１０に示すように、走査断面画像表示領域の揺動方向に関する両端を選択する、或いは走査断面画像表示領域の中心となる位置を選択する等の手法を採用することができる。制御プロセッサ２８は、選択された走査断面画像が含まれるボリュームデータの走査断面画像表示領域を図８に示すように抽出し、当該抽出した走査断面画像表示領域のデータを用いて走査断面位置付きＶＲ画像を生成すると共に、当該走査断面画像表示領域に含まれる走査断面画像を表示する。

図１１は、本実施例７に係る表示形態を示した図である。同図に示すように、抽出した走査断面画像表示領域のデータを用いて走査断面位置付きＶＲ画像と、当該走査断面画像表示領域内に含まれる走査断面画像とが並列表示される。また、実施例５と同様に、走査断面位置付きＶＲ画像に含まれる走査断面画像に対応する位置マーカを入力装置１３から選択することで、所望する走査断面画像に切替表示することができる。

（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本超音波診断装置によれば、走査断面画像とボリュームデータ利用画像とを所望のタイミングで切り替えることができ、また、選択的に、或いは同時に表示することもできる。従って、例えばボリュームレンダリング画像や走査断面位置付きＶＲ画像によって臓器の全体的な把握を簡便に行いながら、所望のタイミングで所望の位置についての走査断面画像を観察することができる。その結果、操作者は、例えば特に詳細な画像観察が必要な部位については、空間分解能とコントラスト分解能に優れた走査断面画像を選択し観察することで、より質の高い画像診断を実現することができる。

また、本超音波診断装置によれは、ボリュームデータ利用画像を用いて詳細に画像診断すべき領域を指定し、当該指定された領域に含まれる走査断面画像を選択して表示することができる。従って、観察者は、迅速且つ正確に診断領域と当該診断領域に対応する走査断面画像とを選択することができる。その結果、画像診断時における観察者の作業負担を軽減させることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

（１）本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

（２）上記実施形態においては、走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能を超音波診断装置において実現する場合を例として説明した。しかしながら、これに拘泥されず、例えば走査断面画像に関するデータ、ボリュームデータ、位置対応情報を記憶ユニットに記憶しておき、超音波画像処理装置によって、走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能を事後的に実現するようにしてもよい。

（３）上記実施形態においては、図２に示した様に、走査断面画像とボリュームデータ、ボリュームデータ利用画像とを並列的に生成する場合を例とした。しかしながら、走査断面画像の生成タイミングは当該例に拘泥されない。例えば、走査断面画像の生データを記憶ユニット２９にそのまま格納しておき、走査断面位置付きＶＲ画像等のボリュームデータ利用画像に対する断面指定に応答して、その都度対応する断面に対応する生データを読み出し、走査断面画像を生成し表示するようにしてもよい。

（４）上記実施形態においては、超音波プローブが揺動プローブである場合を例に説明を行った。しかしながら、超音波プローブ１２は揺動プローブに拘泥されず、２次元アレイプローブ（超音波振動子が２次元マトリックス状に配列されたプローブ）、マルチプレーンプローブ、手動で煽りながらの超音波走査が可能な一次元アレイプローブ等、複数の２次元画像データを収集することができるものであれば、どの様なものであってもよい。いずれのプローブであっても、走査断面画像とボリュームデータとの位置対応付けにより、記述の走査断面画像・ボリュームデータ利用画像対応表示機能を実現することができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本実施形態によれば、空間分解能とコントラスト分解能に優れたＢモード画像とボリュームデータを用いて生成される画像とを区別し、所望のタイミングで表示画像を切り替えることができ、また、所望のタイミングで選択的に表示、或いは対応付けて所定の形態で表示することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、空間分解能とコントラスト分解能に優れたＢモード画像とボリュームデータを用いて生成される画像とを区別し、所望のタイミングで選択的に表示、或いは対応付けて所定の形態で表示することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。

１…超音波診断装置、１１…装置本体、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２４…ドプラ処理ユニット、２５…画像生成ユニット、２６…画像メモリ、２７…画像合成ユニット、２８…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、２９…記憶ユニット、３０…インターフェースユニット

Claims (15)

1. 一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行し、断面毎の画像データを取得する画像データ取得ユニットと、
   前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いてボリュームデータを再構成する再構成ユニットと、
   前記ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成すると共に、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成する画像生成ユニットと、
   前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは前記第１の画像及び前記第２の画像を同時に所定の形態で表示する表示ユニットと、
   を具備する超音波診断装置。
2. 前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に表示する場合に、前記表示の切り替え指示を入力するための入力ユニットをさらに具備する請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記ボリュームデータと前記超音波走査によって取得された複数の画像データとの位置対応付けを行う位置対応付けユニットをさらに具備し、
   前記少なくとも一つの第１の画像はボリュームレンダリング画像を含み、
   前記表示ユニットは、前記ボリュームレンダリング画像に対して指定された位置に対応する前記第２の画像を表示する請求項１又は２記載の超音波診断装置。
4. 前記少なくとも一つの第１の画像は、表示される前記第２の画像に直交する断面に対応する画像を含む請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
5. 前記少なくとも一つの第１の画像は、前記ボリュームデータにおいて定義される直交三断面のうちの二断面に対応する画像を含む請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
6. 前記表示ユニットは、前記直交三断面のうちの二断面に対応する画像上に、表示される前記第２の画像の位置と前記直交三断面のうちの残りの一断面の位置とを表示する請求項５記載の超音波診断装置。
7. 前記ボリュームデータに対して、所定領域を指定するための指定ユニットをさらに具備し、
   前記画像生成ユニットは、前記指定ユニットによって指定された所定領域に含まれる前記第２の画像を生成する請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
8. 一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行して取得された、断面毎の画像データを記憶する記憶ユニットと、
   前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いてボリュームデータを再構成する再構成ユニットと、
   前記ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成すると共に、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成する画像生成ユニットと、
   前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは前記第１の画像及び前記第２の画像を同時に所定の形態で表示する表示ユニットと、
   を具備する超音波画像処理装置。
9. 前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に表示する場合に、前記表示の切り替え指示を入力するための入力ユニットをさらに具備する請求項８記載の超音波画像処理装置。
10. 前記ボリュームデータと前記超音波走査によって取得された複数の画像データとの位置対応付けを行う位置対応付けユニットをさらに具備し、
    前記少なくとも一つの第１の画像はボリュームレンダリング画像を含み、
    前記表示ユニットは、前記ボリュームレンダリング画像に対して指定された位置に対応する前記第２の画像を表示する請求項８又は９記載の超音波画像処理装置。
11. 前記少なくとも一つの第１の画像は、表示される前記第２の画像に直交する断面に対応する画像を含む請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載の超音波画像処理装置。
12. 前記少なくとも一つの第１の画像は、前記ボリュームデータにおいて定義される直交三断面のうちの二断面に対応する画像を含む請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載の超音波画像処理装置。
13. 前記表示ユニットは、前記直交三断面のうちの二断面に対応する画像上に、表示される前記第２の画像の位置と前記直交三断面のうちの残りの一断面の位置とを表示する請求項１２記載の超音波画像処理装置。
14. 前記ボリュームデータに対して、所定領域を指定するための指定ユニットをさらに具備し、
    前記画像生成ユニットは、前記指定ユニットによって指定された所定領域に含まれる前記第２の画像を生成する請求項８乃至１３のうちいずれか一項記載の超音波画像処理装置。
15. コンピュータに、
    一次元アレイプローブを煽り動作させながら超音波走査すること、或いは二次元アレイプローブを用いて超音波走査することで複数断面について超音波送受信を実行し、取得された断面毎の画像データを用いてボリュームデータを再構成させる再構成機能と、
    前記ボリュームデータを用いて少なくとも一つの第１の画像を生成させると共に、前記超音波走査によって取得された複数の画像データを用いて、超音波走査された断面に対応する複数の第２の画像を生成させる生成機能と、
    前記第１の画像と前記第２の画像とを選択的に切り替えて、或いは前記第１の画像及び前記第２の画像を同時に所定の形態で表示させる表示機能と、
    を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。

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