JP2011244931A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元で超音波を走査する際の操作者の負担を軽減すること。
【解決手段】実施例の超音波診断装置において、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータから生成された画像（直交３断面のＭＰＲ画像およびボリューム画像）をモニタ２に表示するように制御する。移動ベクトル算出部１８ｂは、時系列に沿って生成された超音波ボリュームデータ間で３次元の関心領域の移動ベクトルを算出する。そして、移動量算出部１８ｃは、移動ベクトル算出部１８ｂにより算出された移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量を算出する。そして、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、モニタ２にて表示されるボリューム画像内の関心領域の位置が略同一となるように調整する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施の形態は、超音波診断装置に関する。

従来、超音波診断装置では、複数の超音波振動子が一列に配置された超音波プローブにおける超音波の送受信を電子的に遅延制御することで、２次元の超音波画像が撮影されている。また、近年、複数の超音波振動子が一列に配置された超音波プローブを機械的に揺動するメカニカルスキャンプローブや、複数の超音波振動子がマトリックス（格子）状に配置された超音波プローブにより、略リアルタイムで３次元の超音波画像（ボリューム画像）を時系列に沿って生成する超音波診断装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる超音波診断装置は、例えば、胎児の発育診断において、胎児のボリューム画像をリアルタイムで提供できる。以下、胎児のボリューム画像を観察する手順の一例について説明する。操作者は、例えば、メカニカルスキャンプローブを被検体（妊婦）にあてて２次元でスキャンを行い、胎児が良く見える位置を２次元の超音波画像で特定する。胎児の位置を特定したのち、操作者は、プローブ位置を固定して、ボリューム画像の表示のため３次元の関心領域の位置および大きさを調整する。具体的には、操作者は、２次元の超音波画像に２次元の関心領域を設定し、さらに、メカニカルスキャンプローブの揺動角度を設定することで、３次元の関心領域の位置および大きさを調整する。

そして、操作者は、３次元の撮影を時系列に沿って連続して行なうための４Ｄ機能をＯＮとする。これにより、超音波診断装置は、一定のボリュームレート（例えば、１秒当たり１から１０ボリューム）で３次元の関心領域におけるボリューム画像を生成して表示する。また、操作者は、３次元の関心領域に設定した回転軸（例えば、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直交３軸）により、胎児の顔など観察したい対象を、正面から見えるようにボリューム画像を回転することができる。ここで、観察対象が、他の組織に起因するアーチファクトのために観察が困難となる場合がある。例えば、胎児の顔を観察する場合、羊水内の物質に起因するアーチファクトなどは、胎児の顔を表示させる際の妨げとなる。このため、操作者は、観察対象のみが所望の方向にて表示されるように、３次元の関心領域の設定や、回転軸による回転位置などの各種パラメータを調整する。

特開２０００−１３２６６４号公報

しかしながら、胎児などの観察対象は、常に動くため、調整後、しばらくすると、観察対象が表示されているボリューム画像の範囲から外れる場合や、観察対象の方向が変わってしまう場合がある。かかる場合、操作者は、再度、上述したパラメータを調整する必要があり、操作が煩雑となっていた。

実施の形態の超音波診断装置は、表示制御部と、移動ベクトル算出部と、移動量算出部と、調整部とを備える。表示制御部は、超音波ボリュームデータから生成された画像を所定の表示部に表示するように制御する。移動ベクトル算出部は、時系列に沿って生成された超音波ボリュームデータ間で関心領域の移動ベクトルを算出する。移動量算出部は、前記移動ベクトル算出部により算出された前記移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける関心領域の移動量を算出する。調整部は、前記移動量算出部により算出された前記移動量に基づいて、前記所定の表示部に表示される画像内の関心領域の位置が略同一となるように調整する。

図１は、実施例１に係る超音波診断装置の構成を説明するための図である。 図２は、実施例１に係る制御部および内部記憶部の構成を説明するための図である。 図３は、３次元の関心領域の調整を説明するための図である。 図４は、超音波ボリュームデータから生成される画像を説明するための図である。 図５は、超音波ボリュームデータから生成された画像の表示形態の一例を説明するための図である。 図６は、動き補正スイッチの一例を説明するための図である。 図７は、移動ベクトル算出部および移動量算出部を説明するための図である。 図８は、調整部による処理を説明するための図（１）である。 図９は、調整部による処理を説明するための図（２）である。 図１０は、調整部による処理を説明するための図（３）である。 図１１は、実施例１に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。 図１２は、変形例に係る調整部を説明するための図である。 図１３は、実施例２に係る制御部および内部記憶部の構成を説明するための図である。 図１４は、実施例２に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本願の開示する超音波診断装置の好適な実施例を詳細に説明する。

まず、実施例１に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、実施例１に係る超音波診断装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、実施例１に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。

超音波プローブ１は、複数の振動子セルが集積された複数の超音波振動子を内蔵する。各超音波振動子は、後述する装置本体１０が有する送受信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生するとともに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、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などを有する。

超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の超音波振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

ここで、本実施例１に係る超音波プローブ１は、超音波により被検体Ｐを２次元で走査するとともに、被検体Ｐを３次元で走査することが可能な超音波プローブである。具体的には、本実施例１に係る超音波プローブ１は、被検体Ｐを２次元で走査する複数の超音波振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで、被検体Ｐを３次元で走査するメカニカルスキャンプローブである。

なお、本実施例１は、超音波プローブ１が、複数の超音波振動子がマトリックス状に配置されることで、被検体Ｐを３次元で超音波走査することが可能な２次元超音波プローブである場合であっても適用可能である。２次元超音波プローブは、超音波を集束して送信することで、被検体Ｐを２次元で走査することが可能である。

入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボールなどを有し、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、本実施例１に係る入力装置３は、後述する補正処理をＯＮ／ＯＦＦするための「動き補正スイッチ」を有する。

モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像などを表示したりする。

装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図１に示すように、送受信部１１と、Ｂモード処理部１２と、ドプラ処理部１３と、画像生成部１４と、画像メモリ１５と、画像合成部１６と、内部記憶部１７と、制御部１８とを有する。

送受信部１１は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。

なお、送受信部１１は、後述する制御部１８の指示に基づいて、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、送信駆動電圧など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、または、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。

また、送受信部１１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波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る。

このように、送受信部１１は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。

Ｂモード処理部１２は、送受信部１１からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。

ドプラ処理部１３は、送受信部１１から受信した反射波データ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、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

なお、本実施例１に係るＢモード処理部１２およびドプラ処理部１３は、２次元の反射波データおよび３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、本実施例１に係るＢモード処理部１２は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、本実施例１に係るドプラ処理部１３は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。なお、以下では、３次元のＢモードデータおよび３次元のドプラデータを「超音波ボリュームデータ」と記載する。

画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２が生成したＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成部１４は、ドプラ処理部１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、または、これらの組み合わせ画像としてのドプラ画像を超音波画像として生成する。

具体的には、画像生成部１４は、２次元のＢモードデータから断面画像であるＢモード画像を生成し、２次元のドプラデータから断面画像であるドプラ画像を生成する。また、画像生成部１４は、超音波ボリュームデータからレンダリング処理（例えば、ボリュームレンダリング処理やサーフェースレンダリング処理など）により、３次元の情報を反映させた２次元画像であるボリューム画像を生成する。例えば、画像生成部１４は、超音波プローブ１の位置に視点を設定することでボリューム画像を生成する。また、画像生成部１４は、超音波ボリュームデータを所定の断面で切断したＭＰＲ（Multi Planar Reconstructions）画像を生成することが可能である。

なお、画像生成部１４は、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ビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像としての超音波画像を生成する。

画像合成部１６は、画像生成部１４が生成した超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマークなどを合成した合成画像を生成し、ビデオ信号としてモニタ２に出力する。

画像メモリ１５は、画像生成部１４が生成した超音波画像や、画像合成部１６が生成した合成画像を記憶するメモリである。

内部記憶部１７は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディーマークなどの各種データを記憶する。

また、内部記憶部１７は、必要に応じて、画像メモリ１５が記憶する画像の保管などにも使用される。なお、内部記憶部１７が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部の周辺装置へ転送することができる。

制御部１８は、超音波診断装置における処理全体を制御する。具体的には、制御部１８は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１７から読込んだ各種制御プログラムおよび各種データに基づき、送受信部１１、Ｂモード処理部１２、ドプラ処理部１３、画像生成部１４および画像合成部１６の処理を制御したり、画像メモリ１５が記憶する超音波画像や合成画像をモニタ２にて表示するように制御したりする。

以上、実施例１に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、実施例１に係る超音波診断装置は、時系列に沿って超音波ボリュームデータを生成し、超音波ボリュームデータからボリューム画像やＭＰＲ画像を生成する。そして、実施例１に係る超音波診断装置は、時系列に沿って順次生成したレンダリング画像やＭＰＲ画像をモニタ２にて順次表示させるが、以下、詳細に説明する制御部１８の処理により、３次元で超音波を走査する際の操作者の負担を軽減させる。

なお、以下では、胎児の発育診断において、観察対象である被検体Ｐの子宮内にある胎児のボリューム画像やＭＰＲ画像をリアルタイムで観察する場合について説明する。ただし、本実施例１は、観察対象が被検体Ｐの肝臓や心臓などの臓器である場合であっても、適用可能である。

図２は、実施例１に係る制御部および内部記憶部の構成を説明するための図である。図２に示すように、実施例１に係る制御部１８は、表示制御部１８ａと、移動ベクトル算出部１８ｂと、移動量算出部１８ｃと、調整部１８ｄとを有する。

表示制御部１８ａは、２次元の反射波データから生成された画像（例えば、２次元のＢモード画像）をモニタ２にて表示するように制御する。また、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータから生成された画像（ボリューム画像やＭＰＲ画像）をモニタ２にて表示するように制御する。

本実施例１では、胎児のボリューム画像やＭＰＲ画像をリアルタイムで観察するため、従来と同様に、まず、操作者は、超音波プローブ１を被検体Ｐにあてて２次元で超音波を走査する。これにより、画像生成部１４は、２次元の超音波画像（２次元のＢモード画像）を生成し、表示制御部１８ａは、２次元の超音波画像をモニタ２にて表示するように制御する。

表示制御部１８ａの制御によりモニタ２に表示される画像を参照しながら、操作者は、超音波プローブ１を移動させ、胎児が良く見える超音波プローブ１の位置を、２次元の超音波画像で特定する。そして、胎児の位置を特定したのち、操作者は、超音波プローブ１の位置を固定して、ボリューム画像の表示のため３次元の関心領域の位置および大きさを調整する。

図３は、３次元の関心領域の調整を説明するための図である。まず、操作者は、例えば、羊水内の物質に起因するアーチファクトなどがボリューム画像に発生することを回避するため、図３の（Ａ）に示すように、胎児の頭部を含む領域が描出された２次元のＢモード画像にて、観察対象である胎児の顔を含む領域をＶＯＩ（Volume Of Interest）として設定する。そして、操作者は、図３の（Ｂ）に示すように、超音波プローブ１の揺動角度「α（アルファ）」を設定する。これにより、観察対象を含む３次元の関心領域が設定されることとなる。なお、揺動角度は、３０度、６０度、９０度といったように、超音波プローブ１により規定されており、例えば、操作者は、「６０度」を揺動角度「α（アルファ）」として設定する。

これにより、２次元のＢモード画像におけるＶＯＩの大きさおよび位置と、揺動角度と、揺動される走査面の中心となる断面（２次元走査面）とのパラメータが設定されることで、３次元の関心領域が設定される。すなわち、３次元の関心領域は、超音波ボリュームデータの収集範囲となる。なお、３次元の関心領域を設定するために用いられたパラメータは、例えば、表示制御部１８ａの制御により、内部記憶部１７のパラメータデータ１７ａに格納される（図２を参照）。

そして、操作者は、３次元の撮影を時系列に沿って連続して行なうために、超音波の３次元走査（３Ｄスキャン）の開始要求を、入力装置３を介して入力する。かかる処理により、例えば、Ｂモード処理部１２は、一定のボリュームレート（例えば、１秒当たり１から１０ボリューム）で３次元の関心領域における３次元のＢモードデータを生成する。そして、画像生成部１４は、３次元のＢモードデータから、超音波プローブ１の位置に設定された視点からのボリューム画像を生成する。また、画像生成部１４は、３次元のＢモードデータから、直交３断面（Ａ面、Ｂ面およびＣ面）のＭＰＲ画像を生成する。図４は、超音波ボリュームデータから生成される画像を説明するための図である。

まず、Ａ面とは、図４に示すように、機械的に揺動する超音波プローブ１において、超音波振動子が配列される方向と、超音波の送信方向とで構築される断面のことである。また、Ｂ面とは、図４に示すように、超音波振動子が配列される方向と、揺動方向で構築される断面のことである。また、Ｃ面とは、図４に示すように、超音波の送信方向に対して垂直方向にある断面のことである。これにより、画像生成部１４は、図４に示すように、３次元のＢモードデータから、ＭＰＲ画像（Ａ面）、ＭＰＲ画像（Ｂ面）およびＭＰＲ画像（Ｃ面）を生成する。なお、ＭＰＲ画像を生成するための断面は、Ａ面、Ｂ面およびＣ面に限定されるものではなく、操作者により任意に設定することが可能である。

また、画像生成部１４は、図４に示すように、３次元のＢモードデータから、ボリューム画像を生成する。かかるボリューム画像は、上述したように、超音波プローブ１の位置に設定された視点により生成されたものである。したがって、例えば、胎児の顔をなるべく正面から見たボリューム画像を参照したい場合、操作者は、ボリューム画像を回転したい場合がある。かかる場合、操作者は、例えば、入力装置３が有するトグルスイッチを操作して、図４に示すように、予め３次元の関心領域に設定されたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直交３軸にてボリューム画像を回転させて、所望の位置からのボリューム画像が表示されるように調整を行なう。例えば、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の直交３軸は、ＸＹ平面がＣ面となり、ＹＺ平面がＡ面となり、ＸＺ平面がＢ面となるように設定される。

図５は、超音波ボリュームデータから生成された画像の表示形態の一例を説明するための図である。例えば、表示制御部１８ａは、ＭＰＲ画像（Ａ面）、ＭＰＲ画像（Ｂ面）およびＭＰＲ画像（Ｃ面）と、ボリューム画像とを合成した画像を画像合成部１６が生成するように制御する。これにより、表示制御部１８ａは、図５に示すように、ＭＰＲ画像（Ａ面）、ＭＰＲ画像（Ｂ面）、ＭＰＲ画像（Ｃ面）およびボリューム画像それぞれが、左上、右上、左下および右下に配置された合成画像を画像メモリ１５から読み出して、モニタ２に表示させる。

図５に示す合成画像を参照した操作者は、上述したように、直交３軸を用いた回転調整を行なって、回転位置を調整する。なお、確定された回転位置は、ボリューム画像を表示する際のパラメータとして、例えば、表示制御部１８ａの制御により、図２に示すパラメータデータ１７ａに格納される。

これにより、パラメータデータ１７ａは、超音波ボリュームデータの収集範囲を設定するためのパラメータおよびボリューム画像を表示するためのパラメータを記憶することとなる。

上記した設定が行なわれることで、超音波ボリュームデータから生成される画像の観察が行なわれる。

そして、入力装置３が有する「動き補正スイッチ」が「ＯＮ」となることで、図２に示す移動ベクトル算出部１８ｂ、移動量算出部１８ｃおよび調整部１８ｄの処理が開始される。図６は、動き補正スイッチの一例を説明するための図である。

動き補正スイッチは、例えば、タッチパネルであり、図６に示すように、動き補正処理をＯＮにするためのＯＮスイッチと、動き補正処理をＯＦＦにするためのＯＦＦスイッチと、動き補正処理を行なう間隔である更新時間を設定するための上下矢印（スピンボタン）とを有する。例えば、操作者は、更新時間を「１．０ｓｅｃ」と設定したうえで、ＯＮスイッチを押下する。

ここで、ＯＮスイッチが押下されると、制御部１８は、後述する移動ベクトル算出部１８ｂが処理を行なうための情報を、内部記憶部１７の画像情報データ１７ｂに格納する。具体的には、制御部１８は、動き補正スイッチのＯＮスイッチが押下された時点で、モニタ２に表示されているＭＰＲ画像（Ａ面）、ＭＰＲ画像（Ｂ面）およびＭＰＲ画像（Ｃ面）を、後述する移動ベクトル算出部１８ｂが処理を行なうための画像情報として画像情報データ１７ｂに格納する。

そして、図２に示す移動ベクトル算出部１８ｂは、時系列に沿って生成された超音波ボリュームデータ間で３次元の関心領域の移動ベクトルを算出する。そして、図２に示す、移動量算出部１８ｃは、移動ベクトル算出部１８ｂにより算出された移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量を算出する。以下、動き補正スイッチのＯＮスイッチが押下された時点を「ｔ０」とし、「ｔ０」から更新時間（例えば、１秒間）後の時点を「ｔ１」とする。また、「ｔ１」から更新時間後の時点を「ｔ２」とする。図７は、移動ベクトル算出部および移動量算出部を説明するための図である。

具体的には、移動ベクトル算出部１８ｂは、画像情報データ１７ｂの画像情報に基づいて、３次元の関心領域の移動ベクトルを算出する。より具体的には、移動ベクトル算出部１８ｂは、画像情報データ１７ｂが記憶する『「ｔ０」のＭＰＲ画像（Ａ面）、ＭＰＲ画像（Ｂ面）およびＭＰＲ画像（Ｃ面）』それぞれと略一致する３断面の位置を、「ｔ１」にて生成された超音波ボリュームデータにて決定する。例えば、移動ベクトル算出部１８ｂは、局所的な相互相関処理を行なうことで、画像情報データ１７ｂと略一致する３断面の位置を、「ｔ１」の超音波ボリュームデータにて決定する。これにより、移動ベクトル算出部１８ｂは、図７に示すように、「ｔ０」と「ｔ１」との間で３次元の関心領域の移動ベクトルを算出する。

すなわち、移動ベクトル算出部１８ｂは、ＭＰＲ画像を用いたトラッキング処理により移動ベクトルが算出する。ただし、本実施例１は、移動ベクトル算出部１８ｂが、超音波ボリュームデータ間の相互相関処理により移動ベクトルを算出する場合であってもよい。かかる場合、画像情報データ１７ｂに格納されるデータは、「ｔ０」で生成された超音波ボリュームデータとなる。

なお、移動ベクトル算出部１８ｂの計算処理能力が低い場合は、移動ベクトル算出処理に際し、１走査線当たりのサンプル点数を間引くことにより演算量を減らすように設定することもできる。一方、移動ベクトル算出部１８ｂの計算処理能力が高い場合は、移動量算出に際し、逐次近似法を用いることもできる。また、更新時間は、移動ベクトル算出部１８ｂの計算処理能力の高低に応じて、設定される。

そして、移動量算出部１８ｃは、「ｔ０」と「ｔ１」との間の移動ベクトルに基づいて、図７に示すように、「ｔ０」での３次元の関心領域に対する「ｔ２」での３次元の関心領域の移動量を算出する。

このような移動ベクトル算出部１８ｂおよび移動量算出部１８ｃの処理により、順次生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量が順次算出されることとなる。

図２に戻って、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、モニタ２に表示されるボリューム画像内の３次元の関心領域の位置が略同一となるように調整する。具体的には、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータの収集範囲を変更する。

より具体的には、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、３次元の関心領域の位置および大きさを調整することで新規に生成される超音波ボリュームデータの収集範囲を変更する。すなわち、調整部１８ｄは、移動量に基づいて、パラメータデータ１７ａに格納されているＶＯＩの位置および大きさと、揺動される走査面の中心となる断面とを更新する。なお、３次元の関心領域は、柔軟な生体組織であるので、剛体のような平行移動を行なうだけでなく、拡張や縮小、ねじれを伴って移動する場合がある。かかる場合、ＶＯＩの大きさを調整することは、収集領域を調整するうえで、重要となる。

さらに、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、３次元の関心領域に設定された回転軸によるボリューム画像の回転位置を調整する。すなわち、調整部１８ｄは、移動量に基づいて、動き補正スイッチのＯＮスイッチが押下された時点で格納されていたボリューム画像を表示するためのパラメータ（回転位置）を更新する。

図８〜１０は、調整部による処理を説明するための図である。例えば、胎児が被検体Ｐの子宮内で移動すると、図８に示すように、ボリューム画像における胎児の顔は、「ｔ０」の時点で表示されていた位置から外れることとなる。

しかし、上述した移動量算出部１８ｃの処理により、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量が推定されているので、調整部１８ｄは、図９に示すように、ＶＯＩの位置および大きさを調整する。例えば、図９に示す一例では、調整後のＶＯＩの位置は、図３の（Ａ）のＶＯＩの位置から、反時計回りに回転するように調整されている。また、調整部１８ｄは、揺動される走査面の中心となる断面を調整する。また、調整部１８ｄは、収集範囲が調整されることで新規に生成された超音波ボリュームデータのボリューム画像が、「ｔ０」の時点で表示されていたボリューム画像の方向と略一致するように、回転位置を調整する。

かかる調整部１８ｄの調整処理により、収集範囲が調整された３次元超音波ボリュームデータが生成されて、３断面のＭＰＲ画像およびボリューム画像が生成される。そして、表示制御部１８ａの制御により表示されるボリューム画像は、図１０に示すように、動き補正スイッチのＯＮスイッチが押下された時点の状態と略一致するようになる。

なお、補正スイッチのＯＦＦスイッチが押下された場合、移動ベクトル算出部１８ｂ、移動量算出部１８ｃおよび調整部１８ｄによる処理は、停止される。

次に、図１１を用いて、実施例１に係る超音波診断装置の処理について説明する。図１１は、実施例１に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。

図１１に示すように、実施例１に係る超音波診断装置は、検査を行なうための２Ｄスキャン（超音波による２次元走査）の開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、２Ｄスキャンの開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。

一方、２Ｄスキャンの開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、制御部１８の制御により２Ｄスキャンが実行される（ステップＳ１０２）。これにより、画像生成部１４は、２Ｄの超音波画像を生成する。

そして、表示制御部１８ａは、２Ｄスキャンにより生成された２Ｄの超音波画像をモニタ２に表示するように制御する（ステップＳ１０３）。そして、表示制御部１８ａは、操作者から、３次元の関心領域である超音波ボリュームデータの収集範囲の設定を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。すなわち、表示制御部１８ａは、ＶＯＩの大きさおよび位置と、揺動角度と、揺動される走査面の中心となる断面（２次元走査面）とのパラメータが設定されたか否かを判定する。

ここで、収集範囲が設定されていない場合（ステップＳ１０４否定）、表示制御部１８ａは、ステップＳ１０３に戻って、２Ｄの超音波画像の表示制御処理を続行する。

一方、収集範囲が設定された場合（ステップＳ１０４肯定）、制御部１８は、３Ｄスキャン（超音波による３次元走査）の開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、３Ｄスキャンの開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１０５否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。

一方、３Ｄスキャンの開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１０５肯定）、制御部１８は、ステップＳ１０５にて受け付けた収集範囲にて３Ｄスキャンを開始させる（ステップＳ１０６）。これにより、超音波ボリュームデータが順次生成され、画像生成部１４は、直交３断面のＭＰＲ画像およびボリューム画像を順次生成する。そして、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータから生成された各画像の合成画像をモニタ２にて順次表示するように制御する。

そして、表示制御部１８ａは、操作者から直交３軸によるボリューム画像の回転位置の調整を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、回転位置の調整を受け付けない場合（ステップＳ１０７否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。

一方、回転位置の調整を受け付けた場合（ステップＳ１０７肯定）、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータの収集範囲を設定するためのパラメータおよびボリューム画像を表示するための回転位置のパラメータをパラメータデータ１７ａに格納する（ステップＳ１０８）。なお、超音波ボリュームデータの収集範囲を設定するためのパラメータは、ステップＳ１０４が肯定となった時点でパラメータデータ１７ａに格納される場合であってもよい。

そして、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータから生成された各画像（直交３断面のＭＰＲ画像およびボリューム画像）の合成画像をモニタ２にて表示するように制御する（ステップＳ１０９）。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０９の処理が、従来、超音波の３Ｄスキャンにより観察において行なわれていた手順となる。

そののち、制御部１８は、更新時間の設定とともに動き補正スイッチのＯＮスイッチが押下されることで、補正開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、補正開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１１０肯定）、表示制御部１８ａは、補正開始要求を受け付けた時点の直交３断面のＭＰＲ画像の画像情報を画像情報データ１７ｂに格納する（ステップＳ１１１）。

そして、移動ベクトル算出部１８ｂは、更新時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ここで、更新時間が経過していない場合（ステップＳ１１２否定）、移動ベクトル算出部１８ｂは、更新時間が経過するまで待機する。

一方、更新時間が経過した場合（ステップＳ１１２肯定）、移動ベクトル算出部１８ｂは、画像情報データ１７ｂに基づいて、超音波ボリュームデータ間にて、３次元の関心領域の移動ベクトルを算出し、移動量算出部１８ｃは、移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量を算出する（ステップＳ１１３）。

そして、調整部１８ｄは、移動量に基づいて、パラメータデータ１７ａが記憶するパラメータを調整する（ステップＳ１１４）。すなわち、調整部１８ｄは、ＶＯＩの位置および大きさと、揺動される走査面の中心となる断面と、回転位置とを調整する。

そして、表示制御部１８ａは、パラメータ調整後の超音波ボリュームデータから生成された合成画像をモニタ２に表示するように制御する（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１１５の後、または、補正開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１１０否定）、制御部１８は、検査終了要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１６）。ここで、検査終了要求を受け付けた場合（ステップＳ１１６肯定）、制御部１８は、処理を終了する。

一方、検査終了要求を受け付けない場合（ステップＳ１１６否定）、制御部１８は、補正中であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。ここで、補正処理中でない場合（ステップＳ１１７否定）、制御部１８は、ステップＳ１１０に戻って、補正開始要求を受け付けたか否かの判定処理を行なう。

一方、補正処理中である場合（ステップＳ１１７肯定）、ステップＳ１１２に戻って、移動ベクトル算出部１８ｂは、更新時間が経過したか否かを判定する。

なお、ステップＳ１１１にて格納された画像情報は、ステップＳ１１５にて表示された直交３断面のＭＰＲ画像に更新される場合であってもよい。

上述してきたように、実施例１では、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータから生成された画像（直交３断面のＭＰＲ画像およびボリューム画像）をモニタ２に表示するように制御する。移動ベクトル算出部１８ｂは、時系列に沿って生成された超音波ボリュームデータ間で３次元の関心領域の移動ベクトルを算出する。そして、移動量算出部１８ｃは、移動ベクトル算出部１８ｂにより算出された移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量を算出する。そして、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、モニタ２にて表示されるボリューム画像内の関心領域の位置が略同一となるように調整する。

したがって、実施例１によれば、観察対象である３次元の関心領域が動いても、再度、パラメータを調整する必要がなくなるので、３次元で超音波を走査する際の操作者の負担を軽減することが可能となる。また、実施例１によれば、再度、パラメータを調整する必要がなくなるので、検査時間を短くすることができ、検査効率を向上させることが可能となる。

また、実施例１では、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータの収集範囲を変更する。したがって、実施例１よれば、観察対象３次元の関心領域が必ず含まれる超音波ボリュームデータを生成することが可能となる。

また、実施例１では、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、３次元の関心領域の位置および大きさを調整することで新規に生成される超音波ボリュームデータの収集範囲を変更する。さらに、調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、３次元の関心領域に設定された回転軸によるボリューム画像の回転位置を調整する。したがって、実施例１によれば、ボリューム画像の回転位置も、操作者が所望する位置に自動的に調整することができ、３次元で超音波を走査する際の操作者の負担をより軽減することが可能となる。

また、実施例１では、移動ベクトル算出部１８ｂは、入力装置３の動き補正スイッチを介して補正要求を受け付けた場合に、移動ベクトルの算出処理を開始する。したがって、実施例１によれば、不用意に補正処理が行なわれることを回避して、操作者の判断で補正処理を開始させることができる。

なお、調整部１８ｄによる調整処理は、上記した実施例１に限定されるものではなく、以下に説明する変形例により実行される場合であってもよい。すなわち、変形例における調整部１８ｄは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量に基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の方向のみが異なると判定される場合、当該３次元の関心領域に設定された回転軸による回転位置を調整する。図１２は、変形例に係る調整部を説明するための図である。

例えば、図１２の（Ａ）に示す胎児の顔のボリューム画像の方向が、操作者が参照したい所望の方向であるとする。そして、調整部１８ｄは、図１２の（Ｂ）の左図に示すように、３次元の関心領域が新規に生成される超音波ボリュームデータに含まれるが、３次元の関心領域の方向のみが異なっていると移動量により判定した場合、調整部１８ｄは、収集範囲の変更処理を行なわない。そして、調整部１８ｄは、図１２の（Ｂ）の左図に示すように、新規に生成された超音波ボリュームデータから画像生成部１４が生成したボリューム画像を、Ｚ軸により回転させる。かかる処理により、新規に生成された超音波ボリュームデータから生成されたボリューム画像は、図１２の（Ｂ）の右図に示すように、図１２の（Ａ）に示すボリューム画像の方向と略一致することとなる。

したがって、本変形例では、収集範囲を変更する必要がない場合の調整処理数を軽減することが可能となる。

実施例２では、移動量に基づいて、補正処理を中止させる場合について、図１３を用いて説明する。図１３は、実施例２に係る制御部および内部記憶部の構成を説明するための図である。

実施例２に係る制御部１８および内部記憶部１７それぞれは、図１３に示すように、図２を用いて説明した実施例１に係る制御部１８および内部記憶部１７それぞれと比較して、判定部１８ｅおよび閾値データ１７ｃをさらに有する点がことなる。以下、これらを中心にして説明する。

超音波プローブ１による超音波ボリュームデータの収集範囲は、揺動角度の上限値により制限される。したがって、移動量が所定の閾値より大きくなると、収集範囲を調整しても、３次元の関心領域を含む超音波ボリュームデータを生成することができないこととなる。そこで、閾値データ１７ｃには、収集範囲の調整が不可となる移動量に対応する閾値が予め格納されている。

そして、判定部１８ｅは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量が、閾値データ１７ｃに格納された閾値より大きいか否かを判定する。

ここで、判定部１８ｅにより移動量が閾値以下であると判定された場合、調整部１８ｄは、実施例１で説明した調整処理を行なう。一方、判定部１８ｅにより移動量が閾値より大きいと判定された場合、表示制御部１８ａは、移動量が前記所定の閾値より大きい旨をモニタ２にて表示するように制御する。例えば、表示制御部１８ａは、「補正の上限値を越えました」との警告が表示されるように制御する。さらに、制御部１８は、３Ｄスキャンを停止させて、操作者が２Ｄスキャンによる収集範囲の設定を再度行なうように、２Ｄスキャンモードに移行させる。

次に、図１４を用いて、実施例２に係る超音波診断装置の処理について説明する。図１４は、実施例２に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。

図１４に示すように、実施例２に係る超音波診断装置は、検査を行なうための２Ｄスキャンの開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、２Ｄスキャンの開始要求を受け付けない場合（ステップＳ２０１否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。

一方、２Ｄスキャンの開始要求を受け付けた場合（ステップＳ２０１肯定）、制御部１８の制御により２Ｄスキャンが実行される（ステップＳ２０２）。

そして、表示制御部１８ａは、２Ｄスキャンにより生成された２Ｄの超音波画像をモニタ２に表示するように制御する（ステップＳ２０３）。そして、表示制御部１８ａは、操作者から、３次元の関心領域である超音波ボリュームデータの収集範囲の設定を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

ここで、収集範囲が設定されていない場合（ステップＳ２０４否定）、表示制御部１８ａは、ステップＳ２０３に戻って、２Ｄの超音波画像の表示制御処理を続行する。

一方、収集範囲が設定された場合（ステップＳ２０４肯定）、制御部１８は、３Ｄスキャンの開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、３Ｄスキャンの開始要求を受け付けない場合（ステップＳ２０５否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。

一方、３Ｄスキャンの開始要求を受け付けた場合（ステップＳ２０５肯定）、制御部１８は、ステップＳ２０５にて受け付けた収集範囲にて３Ｄスキャンを開始させる（ステップＳ２０６）。

そして、表示制御部１８ａは、操作者から直交３軸によるボリューム画像の回転位置の調整を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで、回転位置の調整を受け付けない場合（ステップＳ２０７否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。

一方、回転位置の調整を受け付けた場合（ステップＳ２０７肯定）、表示制御部１８ａは、各種パラメータをパラメータデータ１７ａに格納する（ステップＳ２０８）。

そして、表示制御部１８ａは、超音波ボリュームデータから生成された各画像（直交３断面のＭＰＲ画像およびボリューム画像）の合成画像をモニタ２にて表示するように制御する（ステップＳ２０９）。

そののち、制御部１８は、補正開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、補正開始要求を受け付けた場合（ステップＳ２１０肯定）、表示制御部１８ａは、補正開始要求を受け付けた時点の直交３断面のＭＰＲ画像の画像情報を画像情報データ１７ｂに格納する（ステップＳ２１１）。

そして、移動ベクトル算出部１８ｂは、更新時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。ここで、更新時間が経過していない場合（ステップＳ２１２否定）、移動ベクトル算出部１８ｂは、更新時間が経過するまで待機する。

一方、更新時間が経過した場合（ステップＳ２１２肯定）、移動ベクトル算出部１８ｂは、画像情報データ１７ｂに基づいて、超音波ボリュームデータ間にて、３次元の関心領域の移動ベクトルを算出し、移動量算出部１８ｃは、移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける３次元の関心領域の移動量を算出する（ステップＳ２１３）。

そして、判定部１８ｅは、移動量算出部１８ｃにより算出された移動量が、閾値データ１７ｃに格納された閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１４）。ここで、判定部１８ｅにより、移動量が閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ２１４肯定）、表示制御部１８ａは、警告をモニタ２にて表示するように制御し（ステップＳ２１９）、制御部１８は、３Ｄスキャンを中止して、ステップＳ２０２に戻って、２Ｄスキャンを実行するように制御する。

一方、判定部１８ｅにより、移動量が閾値以下と判定された場合（ステップＳ２１４否定）、調整部１８ｄは、移動量に基づいて、パラメータデータ１７ａが記憶するパラメータを調整する（ステップＳ２１５）。

そして、表示制御部１８ａは、パラメータ調整後の超音波ボリュームデータから生成された合成画像をモニタ２に表示するように制御する（ステップＳ２１６）。

ステップＳ２１６の後、または、補正開始要求を受け付けない場合（ステップＳ２１０否定）、制御部１８は、検査終了要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２１７）。ここで、検査終了要求を受け付けた場合（ステップＳ２１７肯定）、制御部１８は、処理を終了する。

一方、検査終了要求を受け付けない場合（ステップＳ２１７否定）、制御部１８は、補正中であるか否かを判定する（ステップＳ２１８）。ここで、補正処理中でない場合（ステップＳ２１８否定）、制御部１８は、ステップＳ２１０に戻って、補正開始要求を受け付けたか否かの判定処理を行なう。

一方、補正処理中である場合（ステップＳ２１８肯定）、ステップＳ２１２に戻って、移動ベクトル算出部１８ｂは、更新時間が経過したか否かを判定する。

上述してきたように、実施例２では、観察対象が大きく移動したことから補正処理が不可となったことを操作者が容易に認識させて、再度、収集範囲の設定を実行させることができ、検査効率が低下することを回避することが可能となる。また、実施例２では、補正処理が不可となった場合に自動的に２Ｄスキャンに移行することができるので、操作者の処理を軽減させることが可能となる。

以上説明したとおり、実施例１および２によれば、３次元で超音波を走査する際の操作者の負担を軽減することが可能となる。

１ 超音波プローブ
２ モニタ
３ 入力装置
１０ 装置本体
１１ 送受信部
１２ Ｂモード処理部
１３ ドプラ処理部
１４ 画像生成部
１５ 画像メモリ
１６ 画像合成部
１７ 内部記憶部
１７ａ パラメータデータ
１７ｂ 画像情報データ
１８ 制御部
１８ａ 表示制御部
１８ｂ 移動ベクトル算出部
１８ｃ 移動量算出部
１８ｄ 調整部

Claims (6)

1. 超音波ボリュームデータから生成された画像を所定の表示部に表示するように制御する表示制御部と、
   時系列に沿って生成された超音波ボリュームデータ間で関心領域の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、
   前記移動ベクトル算出部により算出された前記移動ベクトルに基づいて、新規に生成される超音波ボリュームデータにおける関心領域の移動量を算出する移動量算出部と、
   前記移動量算出部により算出された前記移動量に基づいて、前記所定の表示部に表示される画像内の関心領域の位置が略同一となるように調整する調整部と、
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記調整部は、前記移動量算出部により算出された前記移動量に基づいて、前記新規に生成される超音波ボリュームデータの収集範囲を変更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. 前記調整部は、前記移動量算出部により算出された前記移動量に基づいて、前記関心領域の位置および大きさを調整することで前記新規に生成される超音波ボリュームデータの収集範囲を変更し、さらに、当該関心領域に設定された回転軸による前記画像の回転位置を調整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. 前記調整部は、前記移動量算出部により算出された前記移動量に基づいて、前記新規に生成される超音波ボリュームデータにおける関心領域の方向のみが異なると判定した場合、当該関心領域に設定された回転軸による回転位置を調整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。
5. 前記移動量算出部により算出された前記移動量が所定の閾値より大きいか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記判定部により前記移動量が所定の閾値より大きいと判定された場合、前記移動量が前記所定の閾値より大きい旨を前記所定の表示部にて表示するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
6. 前記移動ベクトル算出部は、所定の入力部を介して算出処理の開始要求を受け付けた場合に、前記移動ベクトルの算出処理を開始することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

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