JP2009291295A - 医用画像処理装置、超音波診断装置、及び超音波画像取得プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】患部における超音波断層像、患部の３次元画像、及び血流画像を組み合わせて表示する超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波プローブ００１を介して超音波を送受信する送受信部００２と、超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモードデータ及びドプラデータを生成する信号処理部００３と、Ｂモードデータから複数のボリューム方向の位置の異なるＢモード画像を生成する超音波断層画像生成部００４と、Ｂモードデータから関心領域の３次元画像を生成する関心領域画像生成部１００と、ドプラデータから３次元血流画像を生成する血流画像生成部００５と、複数のＢモードデ画像の中から特定の位置のＢモード画像を指定する位置指定部と、該指定されたＢモード画像、関心領域の３次元画像、及び３次元血流画像を各画像の座標を一致させて合成する画像合成部００６と、合成された画像を表示部０８１に表示させる表示制御部００７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、関心領域、該関心領域の周辺組織、及び該関心領域内の血管の画像を組み合わせて表示する医用画像処理装置、超音波診断装置、及び超音波取得プログラムに関する。

現在、我が国における三大疾病の一つであるがん疾患の死亡率は年々増加の一途にある。このため、がん疾患に対する早期診断及び早期治療が強く望まれている。

超音波診断装置、ＭＲＩ装置、Ｘ線ＣＴ装置等の医用画像診断装置の技術進歩は目覚ましく、各種がん疾患の早期発見に必要不可欠なものとなってきている。特に、高速回転ヘリカルスキャンと並列検出器を組み合わせたＸ線ＣＴ装置による３次元撮像法や、傾斜磁場系、高周波磁場系およびＲＦコイル系の性能向上により高速撮像が可能となったＭＲＩ装置による３次元撮像法が実用化されている。これらの３次元撮像法によって得られる３次元画像データ等を使用して診断を行うことによって、その診断能は従来の２次元撮像法を用いた診断と比較して著しく向上している。この３次元撮像法では血管の状態を観察する血流画像を生成することも可能である。

一方、超音波診断装置は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で２次元画像データのリアルタイム観測が可能となっている。さらに近年では、超音波振動子が２次元配列された２次元アレイ超音波プローブにより、３次元的なＢモード画像やカラードプラ画像データを生成する方法が開発されている。

しかし、これらの医用画像診断装置で作成した患部の３次元画像では、患部の全体的な状態がわかってもその患部の周りの組織との関係を把握することが困難である。また、２次元の断層像では、幹部の周りの組織の状態を把握することはできるが、患部の全体的な状態が把握できない。また、血流画像は血管の狭窄などの状態は把握できるが、それだけでは血流と患部との関係を理解することは困難である。

そこで従来、患部の３次元画像と血管などの構造物の３次元画像を組み合わせて表示する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、血管などと患部の３次元画像との位置関係を把握することができる。

特開２００１−５９８７２号公報

しかし、例えば超音波画像を参照して診断する場合には、関心領域の状態と血流との相関関係に基づいて診断を行うことが重要である。具体的には、腫瘍診断などにおいては、腫瘍に栄養を送る動脈の存在とその状態が重要である。そのため、より正確な診断を行う場合にはＢモード画像などの被検体の２次元断層像と、患部の３次元的な状態を表す関心領域の３次元画像と、血液の流れ等を表した３次元画像である血流画像とを組み合わせた画像診断が必要となる。しかし、特許文献１に記載の技術では、関心領域の３次元画像と血流画像を組み合わせて表示するだけなので、患部の周辺の組織、患部の全体的な状態、及び血流や血流の状態の相互の関係を一度に把握することは困難である。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、患部における超音波断層像、患部の３次元画像、及び血流画像を組み合わせて表示する超音波診断装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の超音波診断装置は、超音波プローブを介して被検体に向けて超音波を送受信する送受信手段と、超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモード画像データ及びドプラ画像データを生成する信号処理手段と、前記Ｂモード画像データからボリューム方向の位置が異なる複数のＢモード画像を生成する超音波断層像生成手段と、前記Ｂモード画像データから関心領域の３次元画像を生成する関心領域画像生成手段と、前記ドプラ画像データから３次元血流画像を生成する血流画像生成手段と、前記複数のＢモード画像の中から特定の前記位置のＢモード画像を指定する位置指定手段と、前記指定されたＢモード画像、前記関心領域の３次元画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させて合成する画像合成手段と、前記合成された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項７に記載の超音波診断装置は、超音波プローブを介して被検体に向けて超音波走査し、該被検体からの超音波エコーを受信する送受信手段と、前記超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモード画像データ及びドプラ画像データを生成する信号処理手段と、前記Ｂモード画像データからボリューム方向の位置が異なる複数のＢモード画像を生成する超音波断層像生成手段と、前記複数のＢモード画像の中から特定の前記位置のＢモード画像を指定する位置指定手段と、 前記指定されたＢモード画像の前記位置から前記ボリューム方向側であって前記走査された領域の３次元画像である３次元走査領域画像を生成し、該３次元走査領域画像から関心領域を除いた部分の３次元画像である関心領域外画像を生成する関心領域外画像生成手段と、前記ドプラ画像データから３次元血流画像を生成する血流画像生成手段と、前記関心領域外画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させて合成する画像合成手段と、前記合成された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項１０に記載の医用画像処理装置は、被検体の関心領域を含む複数のボリューム方向の位置の異なる２次元画像のデータ及び血管の状態を表す３次元画像のデータを受信する受信手段と、前記複数の２次元画像の中から特定の前記位置の２次元画像を指定する位置指定手段と、入力された２次元画像のデータを基に、指定された前記２次元画像の前記位置で切断した関心領域の部分領域の３次元画像を生成し、該部分領域から該部分領域を縮小して生成された縮小領域を除いた部分を関心領域の３次元画像とする関心領域画像生成手段と、前記特定の位置の２次元画像の指定を受けて、該指定された２次元画像、前記関心領域の３次元画像、及び前記血管の状態を表す３次元画像を各画像の座標を一致させることで合成する画像合成手段と、前記合成された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項１１に記載の超音波画像取得プログラムは、コンピュータを有する制御手段に、送受信手段に対し超音波プローブを介して被検体に向けて超音波の送受信を実行させ、信号処理手段に対し超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモード画像データ及びドプラ画像データの生成を実行させ、超音波断層像生成手段に対し前記Ｂモード画像データから複数のボリューム方向の位置の異なるＢモード画像の生成を実行させ、表示制御部に対し前記Ｂモード画像を表示部への表示を実行させ、関心領域画像生成手段に前記表示されたＢモード画像のうちの特定の前記位置の前記Ｂモード画像の指定を受け付けさせ、関心領域画像生成手段に対し前記指定されたＢモード画像の前記位置で前記Ｂモード画像データから生成した関心領域を切断した部分領域を生成させ、該部分領域から該部分領域を縮小して生成された縮小領域を除いた部分を関心領域の３次元画像とすることを実行させ、血流画像生成手段に対し前記ドプラ画像データから前記指定されたＢモード画像の位置で切断された３次元血流画像の生成を実行させ、画像合成手段に対し前記Ｂモード画像の指定を受けて、該指定された前記Ｂモード画像、前記関心領域の３次元画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させることで合成を実行させ、表示制御手段に対し前記合成された画像の表示手段への表示を実行させる、ことを特徴とするものである。

請求項１に記載の超音波診断装置によると、Ｂモード画像、関心領域の３次元画像、及び３次元血流画像を合成した画像を表示することができる構成とした。これにより、操作者は、患部の周辺の組織、患部の全体の状態、及び患部における血流の流れの相互の関係を容易に把握することが可能となる。

請求項７に記載の超音波診断装置によると、関心領域外Ｂモード画像、関心領域外画像、及び３次元血流画像を合成した画像を表示することができる構成とした。これにより、操作者は、関心領域の周りの組織と関心領域の内部を通過する血流の流れを容易に把握することが可能となる。

請求項１０に記載の医用画像処理装置によると、医用画像装置で生成された２次元画像及び血管の３次元画像を基に、関心領域の３次元画像、被検体の２次元画像、及び血管の３次元画像を合成した画像を表示することができる構成とした。これにより、操作者は、医用画像装置で作成されたデータに基づいて、患部の周辺の組織、患部の全体の状態、及び患部における血管の状態の相互の関係を把握することが可能となる。

請求項１１に記載の超音波画像取得プログラムによると、関心領域の中身を繰り抜いた３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像を合成した画像を表示することができる構成とした。これにより、操作者は、より関心領域の中を通過する血流の状態や、関心領域の内部に位置する被検体の組織を観察することが容易となる。これにより、操作者はより正確に患部の周辺の組織、患部の全体の状態、及び患部における血流の流れの相互の関係を把握することが可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図１は本実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。

超音波プローブ００１は、複数の振動子（不図示）を有している。超音波プローブ００１は、送受信部００２から入力されたパルス信号を該振動子で超音波に変換し、被検体に向けて送信する。そして、超音波プローブ００１は、被検体で反射した超音波（以下では、「超音波エコー」という。）を振動子で受信して該超音波エコーに基づく電気信号に変換し送受信手段へ出力する。

送受信部００２は、超音波プローブ００１にパルス信号を供給し超音波を発生させる送信部と、超音波エコーを受信した超音波プローブ００１から出力される超音波エコーに基づく電気信号を受信する受信部とを有する（いずれも不図示。）。この送受信部００２が本発明における「送受信手段」にあたる。

送受信部００２内の送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路などを含んで構成される。クロック発生回路は、超音波 の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波 の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路は、各超音波 振動子に対応した個別経路（チャンネル）に相当する個数のパルサを内蔵し、遅延が掛けられる送信タイミングで駆動パルスを発生して、超音波プローブ００１の各超音波 振動子に供給するように動作する。ここで、送受信部００２は、生成したい断面の方向に超音波ビームを走査し、その走査を走査方向と直交する方向（ボリューム方向）の異なる位置で繰り返し、あらかじめ操作者により指定されている走査領域内の走査を行う。

また、送受信部００２内の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を含んで構成される。プリアンプ回路は、超音波プローブ００１の各超音波 振動子から出力される超音波エコーに基づく電気信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後の信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。この加算処理により、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、前述のように送受信部００２は、ボリューム方向の異なる位置で走査を行っているため、ボリューム方向の異なる位置で取得した複数の被検体の断面におけるデータを取得する。送受信部００２は、加算された信号を信号処理部００３に入力する。

信号処理部００３は、送受信部００２から入力された信号に基づいて、超音波エコーの振幅情報を映像化するための信号処理を行う。信号処理部００３により生成された信号は、超音波断層画像生成部００４または血流画像生成部００５へ出力される。この信号処理部００３は、主として、Ｂモード処理部０３１とドプラ処理部０３２により構成されている。この信号処理部００３が本発明における「信号処理手段」にあたる。

Ｂモード処理部０３１は、対数増幅器、包絡線検波回路、およびＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）からなる。そして、統括制御部００９から供給された制御信号に基づいて、以下の処理を行う。

すなわち、Ｂモード処理部０３１の対数増幅器は、送受信部００２から供給された信号を対数増幅する。そして、対数増幅器は、該対数増幅された信号を包絡線検波回路へ出力する。包絡線検波回路は、対数増幅器から入力された信号に対し包絡線を検波する。そして、包絡線検波回路は、該検波された信号をＡ／Ｄ変換器へ出力する。Ａ／Ｄ換器は、包絡線検波回路から供給された信号をデジタル信号に変換し、Ｂモード画像データとして超音波断層画像生成部００４及び関心領域画像生成部１００へ出力する。

ドプラ処理部０３２は、送受信部００２から入力された信号を取得し、該取得した信号に対し主に直交検波及びＦＦＴを行う。すなわち、ドプラ処理部０３２は、直交検波により周波数を下げ、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析によって信号処理部００３から入力された時間領域信号を周波数領域の信号に変換する。そして、ドプラ処理部０３２は、ＦＦＴ分析を行ったドプラ信号の周波数スペクトルに対して、その中心周波数や分散を計算し、ドプラ画像データとして血流画像生成部００５へ出力する。

超音波断層画像生成部００４は、ＤＳＣ（Ｄｅｓｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有している。超音波断層画像生成部００４は、信号処理部００３のＢモード処理部０３１からＢモード画像データの入力を受ける。そして、超音波断層画像生成部００４は、入力された超音波エコーの走査線信号列であるＢモード画像データを直交座標系のデータに変換する。さらに、超音波断層画像生成部００４は、Ｂモード画像データに対しその信号値に応じて輝度を割り当てＢモード画像を生成する。超音波断層画像生成部００４は、ボリューム方向の位置が異なる位置における複数枚のＢモード画像を生成する。この超音波断層画像生成部００４は本発明における「超音波断層画像生成手段」にあたる。

超音波断層画像生成部００４は、生成した複数枚のＢモード画像を関心領域画像生成部１００及び画像合成部００６へ出力する。

また、超音波断層画像生成部００４は、後述する表示制御部００７を介して生成した複数枚のＢモード画像を選択可能に表示部０８１に表示させる。操作者はこの表示されたＢモード画像から１枚を選択し、入力部０８２により関心領域の切断位置となるＢモード画像の指定を行う。この操作者が複数のＢモード画像の中から特定のボリューム方向の位置におけるＢモード画像を選ぶために用いられる表示部０８１及び入力部０８２を合わせたユーザインタフェース００８が本発明における「位置指定手段」にあたる。

関心領域画像生成部１００は、画像着色部１０１を有している。関心領域画像生成部１００は、Ｂモード処理部０３１からＢモード画像データの入力を受ける。さらに、関心領域画像生成部１００は、超音波断層画像生成部００４からＢモード画像の入力を受ける。この関心領域画像生成部１００が本発明における「関心領域画像生成手段」にあたる。

関心領域画像生成部１００は、操作者から入力部０８２を介したＢモード画像の指定を受ける。また、関心領域画像生成部１００は、操作者から入力部０８２を介した関心領域の指定を受ける。この関心領域の指定は操作者が複数のＢモード画像を参照しながら３次元領域における関心領域を指定することで行われる。そして、関心領域画像生成部１００は、超音波断層画像生成部００４から入力されたＢモード画像の中から、操作者により指定されたＢモード画像を選択し、そのＢモード画像がボリューム方向の何枚目の画像であるかという情報などを基に、そのＢモード画像のボリューム方向における位置を求める。そして、求めたボリューム方向の位置から、該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向に向かって関心領域に対してボリュームレンダリングを行っていき、操作者が指定したボリューム方向の位置から操作者が指定したＢモード画像を見た時の視線の起点がある方向への関心領域の３次元画像を生成する。この指定されたボリューム方向の位置から操作者が指定したＢモード画像を見た時の視線の起点がある方向への関心領域の３次元画像が本発明における「指定されたＢモード画像の位置で切断した３次元画像」及び「部分領域」にあたる。

画像着色部１０１は、生成した関心領域の３次元画像に含まれるすべての画素を半透明の単一色に変換する。ここで、配色はどのような色でもいいが、透視した時に内部が見易い色が好ましい。このように関心領域の３次元画像を半透明の単一色にすることにより、後述するように表示部０８１に関心領域の３次元画像が表示された場合に、操作者は関心領域の３次元画像を透視してその中を通っている血流などの状態を把握することが可能となる。また、単一の色にすることにより、ボリュームレンダリングによって表示される関心領域内部の構造物を除くことができ、より関心領域を透視した時の内部の把握が容易になる。この画像着色部１０１が本発明における「画像着色手段」にあたる。

そして、関心領域画像生成部１００は、生成した関心領域の３次元画像を画像合成部００６へ出力する。

血流画像生成部００５は、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有している。そして、血流画像生成部００５は、信号処理部００３のドプラ処理部０３２からドプラ画像データの入力を受ける。そして、血流画像生成部００５は、入力されたドプラ画像データに対しボリュームレンダリングを行い、血流の３次元画像を生成する。そして、血流画像生成部００５は、指定されたＢモード画像の位置で生成した血流の３次元画像を切断し、該Ｂモード画像の位置から該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向へ延びる血流の３次元画像を生成する。さらに、血流画像生成部００５は、生成した３次元画像に対しその信号値に応じて色を割り当てる。この血流画像生成部００５が本発明における「血流画像生成手段」にあたる。

そして、血流画像生成部００５は、生成した血流の３次元画像を画像合成部００６へ出力する。

画像合成部００６は、関心領域画像生成部１００からの関心領域の３次元画像の入力と、血流画像生成部００５からの血流の３次元画像の入力と、超音波断層画像生成部００４からのＢモード画像の入力とを受ける。そして、画像合成部００６は、関心領域の３次元画像と血流の３次元画像との座標位置を合わせ、関心領域の３次元画像と血流の３次元画像とを重ね合わせて合成する。さらに、画像合成部００６は、関心領域の３次元画像とＢモード画像との座標位置を合わせ、関心領域の３次元画像とＢモード画像を重ね合わせて合成する。ここで、これらの座標位置合わせは、関心領域の３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像ともに同じ座標空間を有するため、単に重ね合わせるだけで座標の位置合わせが行える。このようにして、画像合成部００６は、関心領域の３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像の合成画像を生成する。図２は画像合成部００６が生成した合成画像を説明するための図である。図２（Ａ）は画像合成部００６が生成した合成画像の一例の図。図２（Ｂ）は３次元の合成画像を横から見た場合の図である。画像２０１がＢモード画像であり、画像２０２が関心領域の３次元画像、画像２０３が血流の３次元画像である。図２のようにＢモード画像２０１の位置で関心領域の３次元画像２０２が切断されたような状態で表示されており、それに重なって血流の３次元画像２０３がＢモード画像２０１の位置で切断されたような状態で表示されている。関心領域の３次元画像２０２とＢモード画像２０１を重ねて表示することで、操作者は関心領域とその周辺の組織との関係が把握でできる。また、関心領域の３次元画像２０２と血流の３次元画像２０３とを重ねて表示することで、操作者は関心領域とその内部を通っている血流との関係を把握することができる。この画像合成部００６が本発明における「画像合成手段」にあたる。

画像合成部００６は、生成した関心領域の３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像の合成画像を表示制御部００７へ出力する。

表示制御部００７は、画像合成部００６から入力された合成画像を表示部０８１に表示させる。この表示制御部００７が本発明における「表示制御手段」にあたり、この表示部０８１が本発明における「表示手段」にあたる。

統括制御部００９は、各部の動作のタイミングや情報の受け渡しを制御する。情報の受け渡しは実際には統括制御部００９を介して行われているが、以上の説明では説明の都合上各機能部が直接情報の受け渡しを行っているように説明している場合がある。

ユーザインタフェース００８は、表示部０８１及び入力部０８２を有している。操作者はユーザインタフェース００８を用いて各機能部に指示を入力する。具体的には、操作者は表示部０８１に表示された画像を参照して、入力部０８２を用いて指示の入力を行う。

次に、図３を参照して本実施形態に係る超音波診断装置における超音波画像の生成について説明する。ここで、図３は本実施形態に係る超音波診断装置における超音波画像の生成のフローチャートの図である。

ステップＳ００１：送受信部００２は、超音波プローブ００１を介して被検体に対し超音波の送受信を行う。

ステップＳ００２：信号処理部００３は、送受信部００２により超音波エコーに基づく電気信号の入力を受ける。Ｂモード処理部０３１は、超音波エコーに基づく電気信号を基にＢモード画像データを生成する。ドプラ処理部０３２は、超音波エコーに基づく電気信号を基にドプラ画像データを生成する。

ステップＳ００３：超音波断層画像生成部００４は、信号処理部００３のＢモード処理部０３１からＢモード画像データの入力を受け、ボリューム方向の位置の異なる複数のＢモード画像を生成する。また、超音波断層画像生成部００４が生成した複数のＢモード画像は、表示部０８１に選択可能に表示される。

ステップＳ００４：操作者は、入力部０８２を使用して、表示部０８１に表示されたＢモード画像の中からボリューム方向の位置を指定することにより、該位置にあたるＢモード画像を指定する。

ステップＳ００５：関心領域画像生成部１００は、操作者からのＢモード画像の指定を受けて、指定されたＢモード画像が表示しているボリューム方向に向かって指定されたＢモード画像の位置からボリュームレンダリングを行っていき、関心領域の３次元画像を生成する。

ステップＳ００６：血流画像生成部００５は、信号処理部００３のドプラ処理部０３２からドプラ画像データの入力を受け、血流の３次元画像を生成する。

ステップＳ００７：画像合成部００６は、各画像の３次元空間における座標の位置を合わせることで、Ｂモード画像、関心領域の３次元画像、及び血流の３次元画像を合成する。

ステップＳ００８：表示制御部００７は、表示部０８１にＢモード画像、関心領域の３次元画像、及び血流の３次元画像の合成画像を表示させる。

さらに、本実施形態に係る超音波診断装置において操作者が指定するＢモード画像を変更することで、関心領域の断面を動かすことが可能である。すなわち、図４に示すように、合成画像４０１が表示されている場合に、操作者が奥のＢモード画像（すなわち、Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向とは反対方向にあるＢモード画像）を指定すると、断面が奥に移動して合成画像４０２のような画像が生成され表示される。ここで、図４はＢモード画像の指定の変更による合成画像の遷移を説明するための図である。また、合成画像４０１が表示されている場合に、操作者が手前のＢモード画像（すなわち、Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向と同じ方向にあるＢモード画像）を指定すると、断面が手前に移動して合成画像４０３のような画像が生成され表示される。このときの断面の移動を横から見ると、奥のＢモード画像を指定した場合には、画像４０４の状態から画像４０５の状態に移動しており、関心領域の表示される範囲が大きくなっているのが分かる。また、手前のＢモード画像を指定した場合には、画像４０４の状態から画像４０６の状態に変化しており、関心領域の表示される範囲が小さくなっているのが分かる。この様に、操作者は指定するＢモード画像の位置を変えることで関心領域とその周辺の組織との関係をより正確に把握することが可能となる。

以上で説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置では、Ｂモード画像、半透明の関心領域の３次元画像、及び血流の３次元画像を合成して、１つの画像として表示することができる構成とした。これにより、操作者はＢモード画像によって関心領域周辺の状態を把握し、さらに、血流の３次元画像と関心領域の３次元画像により、関心領域のどの部分にどのくらいの血流が流れているかといった関心領域と血流との関係を把握することが可能となる。また、操作者は指定するＢモード画像を変更することで関心領域と周辺の組織との関係をより正確に把握することが可能となる。したがって、操作者は腫瘍などの診断を容易にかつ確実に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、関心領域を指定されたＢモード画像のボリューム方向の位置で切断した３次元画像を関心領域の３次元画像としたが、指定された位置での切断を行わずそのまま関心領域全体を関心領域の３次元画像として使用することも可能である。

〔第２の実施形態〕
以下、この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図５は本実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、関心領域を縮小して生成された縮小領域（すなわち縮小領域は関心領域と相似形になる。）を、該関心領域から取り除いた画像（以下では、「輪郭画像」ともいう。）を関心領域の３次元画像として用いることが第１の実施形態と異なるものである。そこで、以下では関心領域の３次元画像の生成について主に説明する。以下の説明では、図５は図１と同一符合を有するブロックは特に記述のない限り同一の機能を有している。

本実施形態では、図５に示すように、関心領域画像生成部１００は、関心領域生成部１０２、縮小領域生成部１０３、３次元画像生成部１０４、及び画像着色部１０１を備えている。

関心領域画像生成部１００は、超音波断層画像生成部００４より、Ｂモード画像の入力を受ける。また、関心領域画像生成部１００は、信号処理部００３よりＢモード画像データの入力を受ける。図６は本実施形態に係る関心領域の３次元画像の生成を説明するための図である。

関心領域画像生成部１００の関心領域生成部１０２は、操作者から入力部０８２を介してＢモード画像の指定の入力を受ける。そして、関心領域生成部１０２は、超音波断層画像生成部００４から入力されたＢモード画像の中から、操作者により指定されたＢモード画像の位置を求める。そして、求めたＢモード画像の位置から該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向に向かって、Ｂモード画像データを用いてボリュームレンダリングを行っていき、操作者が指定したＢモード画像から該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向への関心領域の元画像を生成する。この元画像が図６に示す関心領域６０１である。関心領域６０１は内部が詰まった３次元画像である。そして、関心領域生成部１０２は、生成した関心領域の元画像である関心領域６０１を３次元画像生成部１０４へ出力する。さらに、関心領域生成部１０２は、生成した関心領域６０１の表面を構成する画素の座標を縮小領域生成部１０３へ出力する。

関心領域画像生成部１００の縮小領域生成部１０３は、関心領域を縮小するための関心領域６０１の表面から縮小領域までの距離を予め記憶している。この距離が図６における矢印６０５で表わされる距離である。本実施形態では関心領域の３次元画の表示と内部の透過率とのバランスからこの距離を１ｃｍとする。ただし、この距離はある程度の長さを持った距離であればよく、この距離が長い程関心領域の３次元画像の厚みは増すほど関心領域を明確に表示することができ、この距離が短いほど関心領域の３次元画像の厚みは減り関心領域の内部の透過率を上げることができる。そのため、この距離は要求される関心領域の表示具合と透過率を基に設定することが好ましい。

縮小領域生成部１０３は、関心領域生成部１０２から関心領域６０１の表面を構成する画素の座標の入力を受ける。この関心領域６０１の表面を構成する画素を集めたものが表面６０２である。縮小領域生成部１０３は、関心領域の表面を構成する各画素における法線を求める。この法線は矢印６０５を含む直線である。さらに、縮小領域生成部１０３は、求めた法線に沿って１ｃｍ関心領域の内側の点を求める。そして、縮小領域生成部１０３は関心領域の表面の各点に対応する求めた点を集めてその点の集合の内側の領域を縮小領域とする。この縮小領域が図６における縮小領域６０３で表わされる領域である。この縮小領域６０３は図６に示すように関心領域６０１の輪郭を表す表面６０２と相似形になっている。縮小領域生成部１０３は、求めた縮小領域６０３を３次元画像生成部１０４へ出力する。

３次元画像生成部１０４は、関心領域生成部１０２からの関心領域６０１の入力と、縮小領域生成部１０３からの縮小領域６０３の入力とを受ける。そして、３次元画像生成部１０４は、関心領域６０１から縮小領域６０３を取り除く。これにより、３次元画像生成部１０４は、関心領域の表面６０２から１ｃｍの厚みを持った中空の領域のデータを生成することができる。この表面６０２から１ｃｍの厚みを有する画像を以下では「輪郭画像６０４」という。３次元画像生成部１０４は、生成した輪郭画像６０４のデータを画像着色部１０１へ出力する。

画像着色部１０１は、３次元画像生成部１０４から入力された輪郭画像６０４に含まれる全ての画素の色を半透明の単一色に着色する。

関心領域画像生成部１００は、画像着色部１０１で着色された輪郭画像６０４を画像合成部００６に出力する。

画像合成部００６は、輪郭画像６０４、血流の３次元画像、及びＢモード画像のそれぞれの３次元座標を一致させることで各画像を重ね合わせ合成画像を生成する。

表示制御部００７は、輪郭画像６０４、血流の３次元画像、及びＢモード画像の合成画像を表示部０８１に表示させる。

以上で説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置では、関心領域を中空にして表示することができる。これにより、関心領域の内部を通っている血流などがみやすくなり、操作者はより容易にかつ正確に関心領域と血流との関係を把握することが可能となる。

〔第３の実施形態〕
以下、この発明の第３の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図７は本実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。また、図８は関心領域の拡大又は縮小を説明するための図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、操作者の指示を受けて関心領域を拡大又は縮小した上で、その拡大又は縮小した関心領域の３次元画像を生成することが第１及び第２の実施形態と異なるものである。そこで、以下では関心領域の拡大及び縮小、並びに拡大又は縮小された拡大領域の３次元画像の生成について主に説明する。また、本実施形態では、第１の実施形態に係る超音波診断装置に上述の構成を加えた超音波診断装置として説明を行うが、これは第２の実施形態に係る超音波診断装置に上述の構成を加えた超音波診断装置でも動作可能である。すなわち、関心領域の元画像から縮小領域を除いた関心領域の３次元画像が拡大又は縮小されることになる。

本実施形態に係る超音波診断装置においては、図７に示すように、関心領域画像生成部１００は、画像着色部１０１及び拡大縮小部１０５を備えている。

関心領域画像生成部１００は、第１の実施形態と同様に操作者により指定されたＢモード画像の位置から該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向に向けてボリュームレンダリングを行うことにより、関心領域の３次元画像を生成する。この生成された関心領域の３次元画像が図８における８０１にあたる。

さらに、関心領域画像生成部１００の拡大縮小部１０５は、操作者から入力部０８２を介した関心領域の倍率（この「倍率」には拡大率及び縮小率の何れも含むこととする。）の入力を受ける。本実施形態では、操作者は倍率の指定として関心領域画像生成部１００が最初に生成した関心領域（以下では、「第１関心領域８０１」という。）の３次元画像の表面から法線方向にどのくらいの距離を拡大または縮小させるかを入力する。

拡大縮小部１０５は、第１関心領域の表面上の各点から法線を求める。そして、拡大縮小部１０５は、入力された距離（倍率）を基に、第１関心領域の表面上の各点から法線に沿って入力された距離分離れた点を求める。このようにして、拡大縮小部１０５は、第１関心領域の表面上の全ての点に対応する点を求め、３次元空間におけるその求めた点を集めた領域を第２関心領域とする。ここで、第２関心領域は第１関心領域を拡大又は縮小した領域となっており、第２関心領域は第１関心領域と相似形となる。具体的には、第１関心領域を拡大した場合には第２関心領域は図８に示す画像８０２のようになり、第１関心領域を縮小した場合には図８に示す画像８０３のようになる。この第２関心領域が本発明における「第２の関心領域」にあたる。

拡大縮小部１０５は、求めた点の集合及びその内部を合わせた領域を表す画像データを第２関心領域の３次元画像として画像着色部１０１へ出力する。

画像着色部１０１は、第２関心領域の３次元画像に含まれるすべての画素を半透明の単一色に着色する。

関心領域画像生成部１００は、着色された第２関心領域の３次元画像を画像合成部００６へ出力する。

画像合成部００６は、第２関心領域の３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像のそれぞれの３次元座標を一致させ重ね合わせることで、第２関心領域の３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像を合成する。

次に本実施形態に係る第２関心領域の３次元画像の生成及び合成画像の表示を、図９を参照して説明する。ここで、図９は本実施形態に係る超音波診断装置における関心領域の拡大縮小及び合成画像の表示のフローチャートの図である。

ステップＳ１０１：操作者によるＢモード画像の指定をうけて、関心領域画像生成部１００が生成した第１関心領域の３次元画像を基に作られた合成画像を、表示制御部００７が表示部０８１に表示させる。

ステップＳ１０２：拡大縮小部１０５は、操作者より倍率の入力がなされたか否かを判断する。倍率の入力がなされている場合にはステップＳ１０３に進む。倍率の入力がなされていない場合にはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０３：拡大縮小部１０５は、入力された倍率を基に第１関心領域を拡大又は縮小し第２関心領域を生成する。

ステップＳ１０４：拡大縮小部１０５は、現在の倍率で第１関心領域を拡大又は縮小し第２関心領域を生成する。

ステップＳ１０５：画像着色部１０１は、第２関心領域の３次元画像に含まれる全ての画素を半透明の単一色にする。

ステップＳ１０６：画像合成部００６は、関心領域画像生成部１００から入力された第２関心領域の３次元画像、血流の３次元画像、及びＢモード画像の３次元空間の座標を一致させて重ねることで合成画像を生成する。

ステップＳ１０７：表示制御部００７は、画像合成部００６より入力された合成画像を表示部０８１に表示させる。

ステップＳ１０８：統括制御部００９は超音波診断装置による診断が終了したか否かを判断する。終了した場合には合成画像の生成および表示を終了する。終了していない場合にはステップＳ１０２に進む。

以上で説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置では、関心領域の３次元画像の大きさを変更することができる。これにより、操作者は表示されている関心領域の３次元画像の中に含まれている部分を、関心領域に含まれないように表示することが可能となる。したがって、操作者は、関心領域の中に含まれている血流の状態をより正確に把握することが可能となる。

〔第４の実施形態〕
以下、この発明の第４の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図１０は本実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、操作した領域の全体を表示する３次元画像から関心領域を除いたものを表示する構成である。図１１は本実施形態で生成される関心領域外の３次元画像を説明するための図である。図１１（Ａ）は本実施形態に係る超音波診断装置で生成される関心領域外の３次元画像の一例の図である。図１１（Ｂ）は関心領域外の３次元画像を横から見た場合の断面図である。

送受信部００２は、超音波プローブ００１を介して被検体に超音波を送受信する。

信号処理部００３は、送受信部００２から超音波エコーに基づく電気信号を受ける。Ｂモード処理部０３１は、超音波エコーに基づく電気信号基にＢモード画像データを生成する。ドプラ処理部０３２は、超音波エコーに基づく電気信号基にドプラ画像データを生成する。

超音波断層画像生成部００４は、Ｂモード処理部０３１からＢモード画像データの入力を受けて、ボリューム方向の位置が異なる複数枚のＢモード画像を生成する。

血流画像生成部００５は、ドプラ処理部０３２からドプラ画像データの入力を受けて、血流画像の３次元画像を生成する。

関心領域外画像生成部１２０は、３次元走査領域画像生成部１２１、関心領域生成部１２２、関心領域除外部１２３、及び関心領域外Ｂモード画像生成部１２４を備えている。この関心領域外画像生成部１２０が本発明における「関心領域外画像生成手段」にあたる。

関心領域外画像生成部１２０は、Ｂモード処理部０３１からＢモード画像データを取得するとともに、超音波断層画像生成部００４よりＢモード画像を取得する。

３次元走査領域画像生成部１２１は、操作者による入力部０８２を介したＢモード画像の指定を受ける。３次元走査領域画像生成部１２１は、Ｂモード画像データを基に、指定されたＢモード画像の位置から該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向と反対の方向にボリュームレンダリングを行っていき、該Ｂモード画像を前面に有する走査領域の３次元画像１１２（図１１参照）を生成する。ここで、走査領域の３次元画像とは、送受信部００２が走査した領域の３次元画像である。そして、３次元走査領域画像生成部１２１は、生成した走査領域の３次元画像１１２を関心領域除外部１２３へ出力する。

関心領域生成部１２２は、Ｂモード画像データを基に、指定されたＢモード画像の位置から該Ｂモード画像を見た時の視線の起点がある方向と反対方向に関心領域のボリュームレンダリングを行い関心領域の３次元画像１１３を生成する。関心領域生成部１２２は、生成した関心領域の３次元画像１１３を関心領域除外部１２３へ出力する。

関心領域除外部１２３は、指定されたＢモード画像の位置を先頭に持つ走査領域の３次元画像１１２から生成された関心領域の３次元画像１１３の部分を削除して関心領域外の３次元画像を生成する。これが図１１（Ａ）に示される画像である。ここで、関心領域の３次元画像１１３の部分を削除するとは、関心領域の３次元画像１１３に対応する部分の画素をすべて透明にすることである。

関心領域除外部１２３は、生成した関心領域外の３次元画像を画像合成部００６へ出力する。

関心領域外Ｂモード画像生成部１２４は、指定されたＢモード画像から関心領域の部分を除いた画像１１１を生成する。この画像を関心領域外Ｂモード画像という。関心領域外Ｂモード画像生成部１２４は、生成した関心領域外Ｂモード画像を画像合成部００６に出力する。

画像合成部００６は、関心領域外の３次元画像、血流の３次元画像、及び関心領域外Ｂモード画像のそれぞれの３次元空間の座標を一致させて重ね合わせることで、合成画像を生成する。

この合成画像の横から見た断面は図１１（Ｂ）に示すようになる。すなわち、走査領域の３次元画像から関心領域をくりぬき、そこに血流の３次元画像を重ね合わせた状態となっている。

以上で説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置では、関心領域の外側の３次元画像と関心領域を流れる血流の３次元画像とを合成して、１枚の画像として表示することができる。これにより、操作者は関心領域の外側と関心領域を流れる血流の関係を容易に把握することができ、より正確な診断を行うことが可能となる。

さらに、本実施形態に係る超音波診断装置に、第３実施形態で説明した関心領域の拡大又は縮小を行う構成を備えさせることも可能である。これにより、より関心領域の外側部分を流れる血流を正確に把握することが可能となる。

また、本実施形態では、走査領域の３次元画像１１２から生成された関心領域の３次元画像１１３の部分を削除して関心領域外の３次元画像を生成しているが、これは削除する部分を逆にしてもよい。すなわち、走査領域の３次元画像１１２から関心領域の３次元画像１１３以外の部分のＢモード画像を削除して関心領域の３次元画像としてもよい。この場合、関心領域の３次元画像１１３の外の部分を削除するとは、関心領域の３次元画像１１３以外の部分に対応する画素をすべて透明にすることである。これにより、関心領域の外側からの視点で、関心領域とその部分を流れる血流との関係を正確に把握することが可能となる。

また、以上の各実施形態での説明では、超音波診断装置においては特に関心領域とその関心領域の内部を流れる血流との関係を把握することが必要とされるため、超音波診断装置を用いて説明した。ただし、これは、関心領域の３次元画像、その関心領域の内部に位置する構造物（超音波診断装置における血流に対応するもの）、及び被検体内の２次元画像（超音波断層像に対応するもの）を生成する医用画像装置であれば他の装置でもよい。さらに、医用画像装置で生成された、関心領域の３次元画像を生成するためのデータ、その関心領域の内部に位置する構造物のデータ、及び被検体内の２次元画像のデータを取得して、関心領域の３次元画像、その関心領域の内部に位置する構造物、及び被検体内の２次元画像を生成し合成して表示する医用画像処理装置でもよい。

第１の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図 （Ａ）は第１の実施形態において画像合成部が生成した合成画像の一例の図、（Ｂ）第１の実施形態における３次元の合成画像を横から見た場合の図 第１の実施形態に係る超音波診断装置における超音波画像の生成のフローチャートの図 Ｂモード画像の指定の変更による合成画像の遷移を説明するための図 第２の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図 第２の実施形態に係る関心領域の３次元画像の生成を説明するための図 第３の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図 関心領域の拡大又は縮小を説明するための図 第３の実施形態に係る超音波診断装置における関心領域の拡大縮小及び合成画像の表示のフローチャートの図 第４の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図 （Ａ）第４の実施形態に係る超音波診断装置で生成される関心領域外の３次元画像の一例の図、（Ｂ）関心領域外の３次元画像を横から見た場合の断面図

符号の説明

００１ 超音波プローブ
００２ 送受信部
００３ 信号処理部
０３１ Ｂモード処理部
０３２ ドプラ処理部
００４ 超音波断層画像生成部
００５ 血流画像生成部
００６ 画像合成部
００７ 表示制御部
００８ ユーザインタフェース
０８１ 表示部
０８２ 入力部
００９ 統括制御部
１００ 関心領域画像生成部
１０１ 画像着色部
１０２ 関心領域生成部
１０３ 縮小領域生成部
１０４ ３次元画像生成部
１０５ 拡大縮小部
１２０ 関心領域外画像生成部
１２１ ３次元走査領域画像生成部
１２２ 関心領域生成部
１２３ 関心領域除外部
１２４ 関心領域外Ｂモード画像生成部

Claims (11)

1. 超音波プローブを介して被検体に向けて超音波を送受信する送受信手段と、
   超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモード画像データ及びドプラ画像データを生成する信号処理手段と、
   前記Ｂモード画像データからボリューム方向の位置が異なる複数のＢモード画像を生成する超音波断層像生成手段と、
   前記Ｂモード画像データから関心領域の３次元画像を生成する関心領域画像生成手段と、
   前記ドプラ画像データから３次元血流画像を生成する血流画像生成手段と、
   前記複数のＢモード画像の中から特定の前記位置のＢモード画像を指定する位置指定手段と、
   前記指定されたＢモード画像、前記関心領域の３次元画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させて合成する画像合成手段と、
   前記合成された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記関心領域画像生成手段は、前記関心領域を前記指定されたＢモード画像の前記位置で切断した３次元画像を前記関心領域の３次元画像とし、
   前記血流画像生成手段は、前記血流の３次元画像を前記指定されたＢモード画像の位置で切断した３次元画像を前記３次元血流画像とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記関心領域画像生成手段は、前記指定されたＢモード画像の位置で切断した関心領域を縮小して生成された縮小領域を、該切断した関心領域から除いた部分を前記関心領域の３次元画像とすることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記縮小関心領域は、前記切断した関心領域の表面上の各点から前記関心領域の内部方向であって法線方向に所定距離離れた点及びその内部を含む３次元領域であることを特徴とする、請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記関心領域画像生成手段は、
   倍率の指定を受けて、前記関心領域を前記倍率で縮小又は拡大した第２の関心領域から、前記縮小関心領域を前記倍率で縮小又は拡大した第２の縮小関心領域を除いた部分を前記関心領域の３次元画像とすることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
6. 前記関心領域の３次元画像における全ての画素の色を半透明な単一色にする画像着色手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
7. 超音波プローブを介して被検体に向けて超音波走査し、該被検体からの超音波エコーを受信する送受信手段と、
   前記超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモード画像データ及びドプラ画像データを生成する信号処理手段と、
   前記Ｂモード画像データからボリューム方向の位置が異なる複数のＢモード画像を生成する超音波断層像生成手段と、
   前記複数のＢモード画像の中から特定の前記位置のＢモード画像を指定する位置指定手段と、
   前記指定されたＢモード画像の前記位置から前記ボリューム方向側であって前記走査された領域の３次元画像である３次元走査領域画像を生成し、該３次元走査領域画像から関心領域を除いた部分の３次元画像である関心領域外画像を生成する関心領域外画像生成手段と、
   前記ドプラ画像データから３次元血流画像を生成する血流画像生成手段と、
   前記関心領域外画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させて合成する画像合成手段と、
   前記合成された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
8. 前記関心領域外画像生成手段は、前記指定されたＢモード画像から関心領域に含まれる部分を除いた関心領域外Ｂモード画像を生成し、
   前記画像合成手段は、前記関心領域外Ｂモード画像、前記関心領域外画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させて合成する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記関心領域外画像生成手段は、
   倍率の指定を受けて、前記関心領域を前記倍率で縮小又は拡大した第２の関心領域とし、前記走査領域画像から前記第２の関心領域を除いた部分を前記関心領域外画像とすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 被検体の関心領域を含む複数のボリューム方向の位置の異なる２次元画像のデータ及び血管の状態を表す３次元画像のデータを受信する受信手段と、
    前記複数の２次元画像の中から特定の前記位置の２次元画像を指定する位置指定手段と、
    入力された２次元画像のデータを基に、指定された前記２次元画像の前記位置で切断した関心領域の部分領域の３次元画像を生成し、該部分領域から該部分領域を縮小して生成された縮小領域を除いた部分を関心領域の３次元画像とする関心領域画像生成手段と、
    前記特定の位置の２次元画像の指定を受けて、該指定された２次元画像、前記関心領域の３次元画像、及び前記血管の状態を表す３次元画像を各画像の座標を一致させることで合成する画像合成手段と、
    前記合成された画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
    を備えることを特徴とする医用画像処理装置。
11. コンピュータを有する制御手段に、
    送受信手段に対し超音波プローブを介して被検体に向けて超音波の送受信を実行させ、
    信号処理手段に対し超音波エコーに基づく電気信号に信号処理を施しＢモード画像データ及びドプラ画像データの生成を実行させ、
    超音波断層像生成手段に対し前記Ｂモード画像データから複数のボリューム方向の位置の異なるＢモード画像の生成を実行させ、
    表示制御部に対し前記Ｂモード画像を表示部への表示を実行させ、
    関心領域画像生成手段に前記表示されたＢモード画像のうちの特定の前記位置の前記Ｂモード画像の指定を受け付けさせ、
    関心領域画像生成手段に対し前記指定されたＢモード画像の前記位置で前記Ｂモード画像データから生成した関心領域を切断した部分領域を生成させ、該部分領域から該部分領域を縮小して生成された縮小領域を除いた部分を関心領域の３次元画像とすることを実行させ、
    血流画像生成手段に対し前記ドプラ画像データから前記指定されたＢモード画像の位置で切断された３次元血流画像の生成を実行させ、
    画像合成手段に対し前記Ｂモード画像の指定を受けて、該指定された前記Ｂモード画像、前記関心領域の３次元画像、及び前記３次元血流画像を各画像の座標を一致させることで合成を実行させ、
    表示制御手段に対し前記合成された画像の表示手段への表示を実行させる、
    ことを特徴とする超音波画像取得プログラム。