以下、添付図面を参照して、この発明にかかる超音波診断装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1である超音波診断装置の概略構成を例示するブロック図である。図1において、この超音波診断装置1は、体腔内に挿入される挿入部3と挿入部3を操作する操作部4とを備えたプローブ2と、超音波観測装置5と、受信アンテナ6bと、位置データ算出装置7と、入力装置8と、モニタ9と、画像処理装置10とを有する。挿入部3の先端には、超音波振動子3aが回転自在に組み込まれ、挿入部3の後端には、操作部4が配置される。超音波振動子3aの近傍には、送信コイル6aが着脱可能に配置される。操作部4は、モータ4aを有し、モータ4aは、シャフト3bを介して超音波振動子3aと接続される。超音波観測装置5は、操作部4に設けられた電源スイッチ(図示せず)およびケーブル等を介して、超音波振動子3aおよびモータ4aと電気的に接続される。位置データ算出装置7は、ケーブル等を介して、送信コイル6aおよび受信アンテナ6bと電気的に接続される。画像処理装置10は、ケーブル等を介して、超音波観測装置5、位置データ算出装置7、入力装置8、およびモニタ9と電気的に接続される。
プローブ2は、上述したように、先端に超音波振動子3aが配置された挿入部3とモータ4aが組み込まれた操作部4とを用いて構成され、体腔内を放射状に走査(ラジアルスキャン)するように機能する。また、プローブ2には、内視鏡等の光学系が設けられてもよく、この場合、プローブ2は、この光学系による体腔内の光学画像に関するデータを画像処理装置10に送出し、画像処理装置10は、受信した光学画像に関するデータをもとに、該データに対応する光学画像をモニタ9に画面表示させる。挿入部3は、可撓性部材を用いて実現され、体腔内への挿入に好適な細長い筒形状を有する。超音波振動子3aは、チタン酸バリウムまたはチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックを用いて実現され、印加されたパルス状の電圧を逆圧電効果によって超音波に変換する機能と、この超音波の反射波(エコー)を圧電効果によって電気的なエコー信号に変換する機能とを有する。シャフト3bは、フレキシブルなシャフトであり、モータ4aによる回転駆動を超音波振動子3aに伝達する可撓自在な駆動軸として機能する。
操作部4は、操作者の操作に応じ、超音波振動子3aおよび送信コイル6aが配置される部位を含む挿入部3の先端を湾曲させる機能を有する。また、操作部4は、操作者が操作部4の電源スイッチをオン状態にした場合、超音波振動子3aおよびモータ4aと超音波観測装置5とを電気的に接続し、超音波観測装置5は、超音波振動子3に、たとえば100[V]程度のパルス状の電圧(パルス電圧)を印加するとともに、モータ4aに、たとえば12[V]程度の直流駆動電圧を印加する。この場合、超音波振動子3aは、超音波観測装置5から印加されたパルス電圧を用いて超音波を出力するとともに該超音波のエコーを受波し、受波したエコーに対応するエコー信号を超音波観測装置5に送出する。これと同時に、モータ4aは、超音波観測装置5から印加された駆動電圧を用いて回転駆動を行うとともに、シャフト3bを介して該回転駆動を超音波振動子3aに伝達する。これによって、モータ4aは、シャフト3bを駆動軸として、超音波振動子3aを回転させる。
ここで、操作者が、体腔内に挿入部3を挿入した状態で操作部4の電源スイッチをオン状態にした場合、超音波振動子3aは、シャフト3bを駆動軸として回転駆動するとともに、体腔内に対する超音波の出力および該超音波のエコーの受波を繰り返す。この場合、超音波振動子3aは、挿入部3の挿入軸方向に垂直な平面について、ラジアルスキャンを行い、これによって、プローブ2は、一回のラジアルスキャンを達成する。その後、超音波振動子3aは、操作部4の電源スイッチがオフ状態に切り換えられるまで、このラジアルスキャンを繰り返すとともに、ラジアルスキャン毎に得られたエコー信号を順次超音波観測装置5に送出する。また、ラジアルスキャンを実行しているプローブ2が操作者によって手引きされた場合、超音波振動子3aは、このラジアルスキャンを3次元的に行い、体腔内を3次元的に走査(3次元走査)する。
超音波観測装置5は、検波回路(図示せず)、増幅回路(図示せず)、A/D変換回路(図示せず)、および座標変換回路(図示せず)等を用いて構成され、超音波振動子3aから順次受信したエコー信号に対して、包絡線検波処理、対数増幅処理、A/D変換処理、および極座標系から直交座標系系への座標変換処理等の周知の各処理をそれぞれ行い、順次受信したエコー信号毎に一つの2次元画像データを順次作成する。その後、超音波観測装置5は、作成した2次元画像データを画像処理装置10に順次送出する。また、超音波観測装置5は、操作者が操作部4の電源スイッチをオン状態にした場合、上述したように、超音波振動子3に100[V]程度のパルス電圧を印加するとともに、モータ4aに12[V]程度の駆動電圧を印加する。
送信コイル6aは、挿入部3の体腔内への挿入軸方向に関する第1コイルと該挿入軸方向に垂直な方向に関する第2コイルとを用いて実現され、上述したように、超音波振動子3aの近傍、たとえば、超音波振動子3aから0.5〜1[cm]程度離れた位置に着脱可能に配置され、さらに、ケーブル(図示しない)等を介して位置データ算出装置7と電気的に接続される。この場合、送信コイル6aは、超音波振動子3aに対する距離および方向がほぼ一定になるように固定され、これによって、第1コイルおよび第2コイルの各位置と各方向とが、超音波振動子3aに対してほぼ一定に設定される。また、送信コイル6aは、位置データ算出装置7が第1コイルおよび第2コイルに電流を供給した場合、送信コイル6aの周囲空間に磁場を発生させる。なお、送信コイル6aは、超音波振動子3aの近傍に配置される場合、挿入部3の外壁に着脱可能に配置されてもよいが、挿入部3内部に着脱可能に挿入されることが望ましい。
受信アンテナ6bは、複数のコイルを用いて実現され、送信コイル6aが発生させた磁場を感知するとともに該磁場を電流に変換し、その後、この電流に対応する電気的な信号(磁場信号)を位置データ算出装置7に送出する。
位置データ算出装置7は、操作者が位置データ算出装置7に設けられた電源スイッチ(図示せず)をオン状態にした場合、ケーブル等を介して送信コイル6aに電流を供給するとともに、受信アンテナ6bが送出した磁場信号を受信する。さらに、位置データ算出装置7は、受信アンテナ6bから順次受信した磁場信号をもとに、送信コイル6aの位置ベクトルr、単位長の軸方向ベクトルVa、および単位長の面平行ベクトルVbを算出し、得られた位置ベクトルr、軸方向ベクトルVa、および面平行ベクトルVbを送信コイル6aに関する位置データとして画像処理装置10に順次送出する。
ここで、位置データ算出装置7には、所定位置、たとえば受信アンテナ6bの中心位置を原点Oとし、x軸、y軸、およびz軸からなる空間座標系xyzが予め設定され、位置ベクトルrは、空間座標系xyz上における送信コイル6aの位置を決定するベクトルである。なお、位置ベクトルrは、送信コイル6aが超音波振動子3aの近傍に配置されていることに起因し、超音波振動子3aの回転駆動の中心位置を決定するベクトルとして近似できる。一方、軸方向ベクトルVaは、送信コイル6aの第1コイルから出力された磁場に対応する磁場信号をもとに算出され、空間座標系xyz上のベクトルであって、挿入部3の体腔内への挿入軸方向を示す単位長の方向ベクトルである。したがって、軸方向ベクトルVaは、超音波振動子3aがラジアルスキャンを行う体腔内の平面に垂直な方向を示す。また、面平行ベクトルVbは、送信コイル6aの第2コイルから出力された磁場に対応する磁場信号をもとに算出され、空間座標系xyz上のベクトルであって、この挿入軸方向に垂直な所定方向を示す単位長の方向ベクトルである。したがって、面平行ベクトルVbは、超音波振動子3aがラジアルスキャンを行う体腔内の平面に平行である所定方向を示す。なお、面平行ベクトルVbによって示される所定方向は、軸方向ベクトルVaによって示される垂直方向に対して常時一定方向に設定される。このことは、第1コイルおよび第2コイルの各位置と各方向とが、上述したように、超音波振動子3aに対してほぼ一定に設定されることに起因する。
入力装置8は、キーボード、タッチパネル、トラックボール、マウス、またはジョイスティック等を用いてまたはこれらの組み合わせによって実現され、超音波観測装置5によって作成された2次元画像データ上に指定される点(指定点)の座標情報に関する指定点情報、画面表示された各種断層像の回転角度を指定する角度情報、またはモニタ9に対する画面表示処理に関する指示情報等を画像処理装置10に入力する。たとえば、キーボードまたはタッチパネルを用いる場合には、各情報の入力受付状態において、指定点情報または角度情報に対応する数値を入力しまたは選択し、あるいは、モニタ9またはタッチパネルに画面表示された座標位置を直接入力することによって、指定点情報または角度情報の入力が行われる。一方、トラックボール、マウス、またはジョイスティックを用いる場合には、各情報の入力受付状態において、指定点情報に対応する数値を選択し、あるいはモニタ9に画面表示された座標位置を直接入力することによって、指定点情報の入力が行われ、また、角度情報に対応する数値を選択し、あるいはモニタ9に画面表示されたカーソル等をマウスボタンを押し下げながら所定方向に移動させる操作(以下、ドラッグ操作)を行うことによって、角度情報の入力が行われる。たとえば、操作者がこのドラッグ操作を行い、カーソルが画面の上方向に移動した場合に断層像を正方向に回転する角度情報が入力され、カーソルが画面の下方向に移動した場合に断層像を負方向に回転する角度情報が入力される。あるいは、カーソルが画面の右方向に移動した場合に断層像を正方向に回転する角度情報が入力され、カーソルが画面の左方向に移動した場合に断層像を負方向に回転する角度情報が入力される。
画像処理装置10は、RAM、ROM、またはハードディスク等の各種記憶媒体とCPUとを備えた周知のコンピュータを用いて実現され、画像データ記憶部11と表示回路12と制御部13とを有する。画像データ記憶部11は、RAM、EEPROM、またはフラッシュメモリ等の各種ICメモリ、ハードディスクドライブ、あるいは光磁気ディスクドライブ等のデータの書き込みおよび読み出しが可能な各種記憶装置を用いて実現される。画像データ記憶部11は、制御部13の制御のもと、制御部13から送出された各種画像データを記憶する。また、画像データ記憶部11は、制御部13が各種断層像データを作成した場合、制御部13の制御のもと、この各種断層像データを記憶する。
制御部13は、処理プログラム等の各種データが記憶されたROM、各演算パラメータを記憶するRAM、および該ROMに記憶された処理プログラムを実行するCPU等を用いて実現され、記憶部13a、画像データ演算部13b、および切断面演算部13cを有する。記憶部13aは、このROMおよびRAMを用いて構成され、この処理プログラムや演算パラメータの他に、制御部13が位置データ算出装置7から順次受信した位置データを記憶する。制御部13には、上述した空間座標系xyzが予め設定され、記憶部13aは、この空間座標系xyzに関するデータを基準設定データとして記憶する。
また、超音波振動子3aがn回(n=1,2,3,…)のラジアルスキャンによって得られたn個のエコー信号を超音波観測装置5に順次送出した場合、制御部13は、超音波観測装置5がn個のエコー信号をもとにn個の2次元画像データをそれぞれ作成した各タイミングを把握するとともに、位置データ算出装置7から順次受信した位置データを該タイミング毎に把握する。その後、制御部13は、超音波観測装置5からn個の2次元画像データを順次受信するとともに、該2次元画像データ毎に、このタイミングにおいて作成された2次元画像データと該タイミングにおいて受信した位置データとの対応付けを行う。これによって、制御部13は、ラジアルスキャンが行われた位置に対応する位置データと、このラジアルスキャンによるエコー信号をもとに作成された2次元画像データとの対応付けを確実に行う。
図2は、制御部13が超音波観測装置5からn個の2次元画像データを順次受信した場合に、制御部13によって位置データとの対応付けが行われたn個目の2次元画像データを例示する図である。なお、以下では、操作者が、被検体の十二指腸内に挿入部3を挿入し、その後、超音波振動子3aによるラジアルスキャンを行うとともに挿入部3を挿入軸方向に徐々に手引きし、これによって、この被検体に対する3次元走査が行われた場合について説明するが、このことは、この発明を限定するものではない。
図2に示すように、このn個目の2次元画像データDnには、十二指腸の横断面である十二指腸像Enと膵管の横断面である膵管像Fnが含まれている。制御部13は、上述したように、2次元画像データDnと2次元画像データDnが作成されたタイミングで受信した位置データとの対応付けを行う。この場合、制御部13は、2次元画像データDnに対応する平面の法線ベクトルとして軸方向ベクトルVanを設定し、この平面に平行であって、軸方向ベクトルVanに対して所定方向、たとえば、この平面における12時方向を示す方向ベクトルとして面平行ベクトルVbnを設定する。また、制御部13は、2次元画像データDnの画像中心Cnを示す位置ベクトルとして位置ベクトルrnを設定する。これによって、制御部13は、2次元画像データDnに対して、画像中心Cnを原点とし、面平行ベクトルVbnに平行な軸と外積ベクトル(Vbn×Van)に平行な軸とによる直交座標系を設定できる。なお、外積ベクトル(Vbn×Van)は、面平行ベクトルVbnと軸方向ベクトルVanとの外積によって求められる。
制御部13は、超音波観測装置5から順次受信した(n−1)個の2次元画像データD1,D2,…,Dn-1についても、上述した2次元画像データDnの場合と同様に位置データの対応付けを行う。これによって、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnには、軸方向ベクトルVa1,Va2,…,Vanと、面平行ベクトルVb1,Vb2,…,Vbnと、位置ベクトルr1,r2,…,rnとがそれぞれ設定される。
図3は、制御部13が、位置データとの対応付けが行われたn個の2次元画像データを空間座標系xyzに配列する動作を説明する図である。図3に示すように、制御部13は、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnと位置データとの対応付けをそれぞれ行った場合、記憶部13aから読み取った空間座標系xyzと各2次元画像データに対応付けられた位置データとをもとに、このn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを空間座標系xyzに配列する。ここで、この位置データを構成する軸方向ベクトルVa1,Va2,…,Van、面平行ベクトルVb1,Vb2,…,Vbn、および位置ベクトルr1,r2,…,rnは、空間座標系xyzに配列される2次元画像データD1,D2,…,Dnの各位置と各方向を決定するので、制御部13は、超音波振動子3aが3次元的にラジアルスキャンを行った実際の位置関係とほぼ同じになるように、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを空間座標系xyzに配列できる。その後、制御部13は、空間座標系xyzにおける配列関係が設定されたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを画像データ記憶部11に記憶する。
図4は、制御部13が、n個の2次元画像データと位置データとを取得してから、各指定点を含む切断面を設定するとともに該切断面の断層像(指定断層像)をモニタ9に画面表示させるまでの各処理工程を説明するフローチャートである。図4において、超音波観測装置5が、上述したエコー信号をもとに2次元画像データを作成し、かつ、位置データ算出装置7が、このエコー信号が得られた位置に関する位置データを算出した場合、制御部13は、超音波観測装置5から送出された2次元画像データと、位置データ算出装置7から送出された位置データとを取得するとともに、上述したように、取得した2次元画像データと位置データとの対応付けを行う(ステップS101)。
つぎに、制御部13は、この位置データとの対応付けがなされた2次元画像データを空間座標系xyz上に配列するとともに、該2次元画像データに対し、該2次元画像データに対応付けられた軸方向ベクトルと面平行ベクトルとをもとに直交座標系を設定する(ステップS102)。この場合、制御部13は、図2に示したように、2次元画像データDn(n=1,2,3,…)に対し、画像中心Cnを原点とし、面平行ベクトルVbnに平行な軸(Bn軸)と外積ベクトル(Vbn×Van)に平行な軸(An軸)とによる直交座標系AnBnをそれぞれ設定する。
その後、制御部13は、直交座標系が設定された2次元画像データを空間座標系xyz上に配列した状態で画像データ記憶部11に記憶するとともに、表示回路12を介して、この2次元画像データをモニタ9に送出し、この2次元画像データに対応する2次元超音波断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS103)。なお、制御部13は、プローブ2がラジアルスキャンを行っている場合、すなわち、操作部4の電源スイッチがオン状態である場合、プローブ2の電源オフ状態に対応する電源オフ情報を受信しない(ステップS104,No)。この場合、制御部13は、上述したステップS101以降の処理工程を繰り返す。すなわち、制御部13は、プローブ2が電源オフ状態になるまでにn回のラジアルスキャンを行った場合、上述したステップS101以降の処理工程をn回繰り返し、これによって、制御部13は、位置データとの対応付けがなされたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを得るとともに、これらの各2次元画像データに上述した直交座標系を対応付け、さらに、図3に示したように、得られたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを空間座標系xyz上に配列した状態で画像データ記憶部11に記憶する。
つぎに、操作者が、n回のラジアルスキャンを行った後に操作部4の電源スイッチをオフ状態にした場合、制御部13は、プローブ2の電源オフ情報を受信する(ステップS104,Yes)。その後、操作者が、入力装置8を用いて、上述した指定点情報の入力操作を行わずに、画面表示された2次元超音波断層像を別の2次元超音波断層像に切り換える指示情報(切り換え指示情報)を入力した場合、制御部13は、指定点情報を受け付けずに(ステップS105,No)、切り換え指示情報に対応する切り換え指示を受け付ける(ステップS106,Yes)。この場合、制御部13は、入力受付した切り換え指示情報による切り換え指示に基づき、画像データ記憶部11に記憶された2次元画像データを読み出すとともに、表示回路12を介して、この2次元画像データをモニタ9に送出する。表示回路12は、この2次元画像データに対してD/A変換等の各処理を行い、モニタ9は、この2次元画像データに対応する2次元超音波断層像に対応する2次元超音波断層像に画面表示を切り換える(ステップS107)。その後、制御部13は、上述したステップS105以降の工程を繰り返す。また、指定点情報および切り換え指示情報がともに制御部13に入力されなかった場合、制御部13は、指定点情報を受け付けず(ステップS105,No)、かつ、切り換え指示情報に対応する切り換え指示を受け付けない(ステップS106,No)。この場合、制御部13は、上述したステップS105以降の工程を繰り返す。
一方、操作者が、入力装置8を用いて、所望の2次元超音波断層像上の各所望位置に指定する二つの指定点の指定点情報を入力した場合、制御部13は、入力された指定点情報を受け付け(ステップS105,Yes)、この2次元超音波断層像に対応する2次元画像データの直交座標系上に、入力受付を行った指定点情報に対応する二つの指定点を設定する。二つの指定点は、n個のうちの一つの2次元画像データの直交座標系上に設定される。制御部13は、この二つの指定点の座標情報をもとに、n個の2次元画像データの各直交座標系上に二つの指定点と該二つの指定点を通過する直線とをそれぞれ設定するとともに、空間座標系xyzに配列されたn個の2次元画像データの縦断面位置として、この直線を設定する。すなわち、この直線を通過する曲面は、空間座標系xyzに配列されたn個の2次元画像データの縦断面を形成する切断面に相当する。その後、制御部13は、各2次元画像データについて、得られた各直線上の全ての画素と該画素の輝度とを求めて、1列j行(j=1,2,3,…)の1列画像データを作成するとともに、得られた各1列画像データの各行の画素に対して、空間座標系xyz内の位置ベクトル(画素位置ベクトル)を設定する。これによって、制御部13は、n個の2次元画像データに対して、各行の画素位置が空間座標系xyzの座標に対応する1列画像データをそれぞれ設定する(ステップS108)。
制御部13が2次元画像データ毎に1列画像データを設定すると、画像データ演算部13bは、1列画像データがそれぞれ設定されたn個の2次元画像データを用い、隣接する各1列画像データ間をそれぞれ線形補間して、上述した切断面の断層像(指定断層像)データを作成する(ステップS109)。なお、画像データ処理部13bが指定断層像データを作成する処理(指定断層像作成処理)の詳細については、後述する。
画像データ演算部13bが指定断層像データを作成した場合、制御部13は、表示回路12を介して、この指定断層像データをモニタ9に送出し、この指定断層像データに対応する指定断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS110)。図5は、モニタ9に画面表示された指定断層像を例示する図である。画像データ演算部13bは、上述したように、n個の2次元画像データ上の直線を含む曲面として定義された切断面の指定断層像データを作成するので、この指定断層像データに対応する指定断層像Hは、図5に示すように、3次元走査が行われた場合に体腔内を移動したプローブ2の実際の移動経路または移動方向等に応じた曲面またはねじれ等を有する帯状の縦断面画像になる。すなわち、この指定断層像Hは、プローブ2が3次元走査を行った体腔内の被検体に比して形状の歪み等が少なく、実際の被検体とほぼ同じ形状の断層像を呈することができる。たとえば、操作者が、2次元超音波断層像に捉えられた十二指腸像および膵管像に上述した指定点をそれぞれ指定した場合、指定断層像Hは、実際の十二指腸とほぼ同じ形状の十二指腸断層像Eと、実際の膵管とほぼ同じ形状の膵管断層像Fとを確実に呈することができる。
なお、画面表示された曲面の立体的な指定断層像Hは、操作者が入力装置8を用いて角度情報を入力した場合、この角度情報に対応する角度に応じて所定方向に回転するので、操作者は、指定断層像Hにねじれ等があっても、隠れた箇所を含めて、指定断層像Hに捉えられた全ての断層像を容易に観察することができる。また、制御部13は、操作者が入力装置8を用いて画像拡大または画像縮小の指示情報を入力した場合、この指示情報による指示に基づき、入力装置8による入力量に応じた大きさに、指定断層像Hを拡大または縮小する。さらに、制御部13は、操作者が入力装置8を用いて画像表示に関する指示情報を入力した場合、この指示情報による指示に基づき、図5に示すように、指定断層像Hと2次元画像データD1に対応する2次元超音波断層像G1とを同一画面内に表示出力してもよい。
また、操作者が、上述したステップS110に続いて、超音波振動子3aにラジアルスキャンを行わせるとともに、プローブ2を手引きすれば、超音波振動子3aによる3次元走査が再開され、制御部13は、上述したステップS201によって既に設定された指定点と、この3次元走査によって逐次得られる2次元画像データとをもとに、上述した指定断層像データを作成するとともに、該指定断層像データに対応する指定断層像をモニタ9に画面表示させる。この場合、制御部13は、モニタ9に既に画面表示された指定断層像Hに対して、この操作者によるプローブ2の手引きに応じて作成された指定断層像を追加表示し、これによって、制御部13は、3次元走査における操作者によるプローブ2の手引き操作に応じて逐次、指定断層像Hを延長する。
つぎに、制御部13が、上述したステップS108において、n個の2次元画像データに1列画像データをそれぞれ設定する処理(1列画像データ設定処理)を達成するまでの各処理工程について詳細に説明する。図6は、制御部13が1列画像データ設定処理を達成するまでの処理工程を詳細に説明するフローチャートである。図7は、制御部13が、2次元画像データ毎に、二つの指定点と該二つの指定点を通過する直線とを設定する処理を説明する図である。
図6および図7において、操作者が、入力装置8を用いて、所望の2次元超音波断層像上の各所望位置に指定する二つの指定点の指定点情報を入力した場合、制御部13は、この2次元超音波断層像に対応する2次元画像データDmの直交座標系AmBm上に、この指定点情報に対応する指定点Pm,Qmを設定する。たとえば、制御部13は、図7に示すように、直交座標系AmBm上の座標(a2,b2)に指定点Pmを設定し、直交座標系AmBm上の座標(a1,b1)に指定点Qmを設定する。ただし、整数mは、1≦m≦(n−1)を満足する整数であり、直交座標系AmBmは、上述したように、画像中心Cmを原点とし、面平行ベクトルVbmに平行なBm軸と外積ベクトル(Vbm×Vam)に平行なAm軸とからなる直交座標系である。
制御部13は、指定点Pm,Qmが、上述したように、2次元画像データDmの直交座標系AmBm上に設定された場合、2次元画像データDmに隣接する2次元画像データDm+1の直交座標系Am+1Bm+1上に、指定点Pm+1,Qm+1を設定する。この場合、制御部13は、図6に示すように、直交座標系Am+1Bm+1上の座標(a2,b2)に指定点Pm+1を設定し、直交座標系Am+1Bm+1上の座標(a1,b1)に指定点Qm+1を設定する。このような指定点の設定方法に基づき、制御部13は、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnについて、各直交座標系の座標(a2,b2)に指定点P1,P2,…,Pnをそれぞれ設定し、かつ各直交座標系の座標(a1,b1)に指定点Q1,Q2,…,Qnを設定し、これによって、制御部13は、2次元画像データ毎に二つの指定点を設定する処理(指定点設定処理)を達成する(ステップS201)。
つぎに、切断面演算部13cは、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnにそれぞれ設定された指定点P1,P2,…,Pnの各座標情報と、指定点Q1,Q2,…,Qnの各座標情報を用いて、2次元画像データ毎に設定された二つの指定点Pn,Qn(n=1,2,3,…)を通過する直線Ln(n=1,2,3,…)を演算出力する(ステップS202)。この場合、2次元画像データDmの直交座標系AmBm上には、指定点Pm,Qmを通過する直線Lmが設定され、2次元画像データDm+1の直交座標系Am+1Bm+1上には、指定点Pm+1,Qm+1を通過する直線Lm+1が設定される。n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnについて、直線L1,L2,…,Lnがそれぞれ設定された場合、切断面演算部13cは、この直線L1,L2,…,Lnを含む平面または曲面を演算出力する。この場合、制御部13は、空間座標系xyzに配列されたn個の2次元画像データの縦断面位置として直線L1,L2,…,Lnを設定するとともに、切断面演算部13cによって演算出力された曲面をこの縦断面が形成される指定切断面として設定する(ステップS203)。
制御部13が、n個の2次元画像データについて、直線L1,L2,…,Lnをそれぞれ設定した場合、画像データ演算部13bは、直線L1,L2,…,Lnに1列j行の画素群をそれぞれ設定するとともに、該画素群の各画素の輝度を求めて、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnに1列j行の1列画素データd1,d2,…,dnをそれぞれ作成する(ステップS204)。この場合、1列画素データd1,d2,…,dnは、直線L1,L2,…,Lnにそれぞれ対応しているので、画像データ演算部13bは、1列画素データd1,d2,…,dnの各画素の位置を空間座標系xyz内の画素位置ベクトルとして求めることができる。
たとえば、2次元画像データDmの直交座標系AmBm上の座標(a2,b2)に設定された指定点Pmは、画像中心Cmおよび直交座標系AmBmが空間座標系xyz上に存在するので、空間座標系xyzにおける指定点Pmの位置ベクトルOPmは、この座標(a2,b2)と画像中心Cmの位置ベクトルrmとを用いて、次式(1)によって求められる。
OPm=rm+a2(Vbm×Vam)+b2Vbm ・・・(1)
これと同様に、2次元画像データDmの直交座標系AmBm上の座標(a1,b1)に設定された指定点Qmの位置ベクトルOQmは、この座標(a1,b1)と画像中心Cmの位置ベクトルrmとを用いて、次式(2)によって求められる。
OQm=rm+a1(Vbm×Vam)+b1Vbm ・・・(2)
この場合、直線Lm上の各点は、指定点Pmとの距離および指定点Qmとの距離と、式(1)および式(2)とを用い、直線Lmに線形に内挿または外挿することによって演算出力される。すなわち、画像データ演算部13bは、画素位置と指定点Pmとの距離および画素位置と指定点Qmとの距離と、式(1)および式(2)とを用いれば、1列画素データdmの各画素の位置を空間座標系xyz内の位置ベクトルとして求めることができる。画像データ演算部13bは、1列画素データd1,d2,…,dnについて、これと同様の演算処理を行った場合、1列画素データd1,d2,…,dnの各画素の画素位置ベクトルを設定することができる(ステップS205)。
つぎに、画像データ演算部13bが、上述したステップS109において行う指定断層像作成処理について、詳細に説明する。図8は、画像データ演算部13bが、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnにそれぞれ設定された1列画像データd1,d2,…,dnの各隣接1列画像データ間を補間する処理を説明する図である。図8に示すように、1列画像データd1,d2,…,dnは、2次元画像データD1,D2,…,Dnの各軸方向ベクトルと各面平行ベクトルとに基づき、空間座標系xyz内に配列される。この場合、指定点P1,P2,…,Pnは、2次元画像データD1,D2,…,Dn上の各直交座標系について同じ座標成分を有し、指定点Q1,Q2,…,Qnは、2次元画像データD1,D2,…,Dn上の各直交座標系について同じ座標成分を有する。なお、図8では、紙面での説明の都合上、1列画像データd1,d2,…,dnが同一平面上にあり、かつ互いに平行に描かれているが、実際には同一の平面上に存在するとは限らず、また、互いに平行になるとも限らない。
ここで、画像データ演算部13bは、1列画像データd1,d2,…,dnの各隣接1列画像データ間を補間する場合、指定点P1,P2,…,Pnおよび指定点Q1,Q2,…,Qnを基点とし、各基点からの行数によって決定される画素位置が同じ隣接画素間を線形補間する。たとえば、画像データ演算部13bは、図8に示すように、指定点P1,P2,…,Pnと同一画素位置の各隣接画素間および指定点Q1,Q2,…,Qnと同一画素位置の各隣接画素間を線形補間し、また、指定点Pmを基点にf行(f=1,2,…,j)に位置し、かつ、指定点Qmを基点にg行(g=1,2,…,j)に位置する画素と、指定点Pm+1を基点にf行(f=1,2,…,j)に位置し、かつ、指定点Qm+1を基点にg行(g=1,2,…,j)に位置する画素とを線形補間する。画像データ演算部13bは、1列画像データd1,d2,…,dnの上に設定された全画素について、これと同様の処理を行えば、1列画像データd1,d2,…,dnの各隣接1列画像データ間を全て補間することができ、これによって、画像データ演算部13bは、直線L1,L2,…,Lnを含む切断面の指定断層像データを作成することができる。なお、画像データ演算部13bは、隣接する1列画像データdm,dm+1の各隣接画素間を線形補間する場合、上述した画素位置が同じ隣接画素間において、1列画像データdm,dm+1上の各画素の輝度を内挿して、この各隣接画素間の輝度を決定する。
なお、この実施の形態1では、プローブの先端に組み込まれた超音波振動子の近傍に送信コイルが配置され、位置データ算出装置が、この送信コイルから出力された磁場を用いて、この超音波振動子によるラジアルスキャンの位置データを算出していたが、この発明は、これに限定されるものではなく、操作者がこのプローブを手引きする場合の超音波振動子の移動加速度を検出するとともに該移動加速度の積分処理等を行って、この超音波振動子によるラジアルスキャンの位置データを算出してもよい。
また、この実施の形態1では、磁場を発生する送信コイルがプローブ内の超音波振動子の近傍に配置され、該送信コイルによる発生磁場が受信アンテナに検出された場合に、この送信コイルの位置を検出していたが、この発明は、これに限定されるものではなく、送信コイルを受信アンテナの位置に代わって設け、超音波振動子の挿入方向と該挿入方向に垂直な方向との各指向性が設けられた受信コイルをプローブ内の超音波振動子の近傍に配置し、この受信コイルの位置を検出してもよい。
以上に説明したように、この実施の形態1では、3次元走査によって得られた複数の2次元画像データと、該3次元走査が行われた位置および方向に関する位置データとを対応付けるとともに、この位置データとの対応付けがなされた複数の2次元画像データを所定の空間座標内に配列し、その後、この複数の2次元画像データの縦断像が形成される切断面として、3次元走査におけるプローブの移動経路または移動方向に対応する曲面を設定するとともに、この切断面に被検体の断層像を表示するように構成したので、プローブが体腔内の形状に沿って曲がりながら3次元走査を行った場合であっても、あるいは、プローブが操作者による挿入または手引き等の動作に依存してねじれながら3次元走査を行った場合であっても、この位置データとの対応付けがなされた複数の2次元画像データをもとに、3次元走査におけるプローブの移動経路または移動方向を的確にトレースした切断面に被検体の断層像を作成でき、実際の被検体とほぼ同じ形状の断層像を容易に表示出力する超音波診断装置を実現できる。操作者は、この超音波診断装置を用いた場合、プローブを体腔内に挿入また引き出す駆動装置等を用いることなく、ラジアルスキャン実行中の体腔内のプローブを人為的に挿入または手引きすれば、被検体とほぼ同じ形状の断層像を容易に得ることができ、これによって、この断層像を用いた体腔内超音波診断を効率よく行うことができる。
また、この実施の形態1では、実際の被検体とほぼ同じ形状の断層像を容易に作成できるので、体腔内の特徴的部位または腫瘍等の疾患部位等の所望の関心領域の距離、面積、または体積等を的確に把握することができる。さらに、画像を回転させる指示情報が入力された場合、この指示情報の入力量に応じた回転角度を用い、画面表示上の断層像を所定方向に回転するように構成したので、断層像の表示向きを所望の方向に変更することができ、関心領域の観察または体腔内超音波診断に好適な断層像の方向を容易に設定できる。また、画像を格段または縮小させる指示情報が入力された場合、この指示情報の入力量に応じた大きさで画面表示上の断層像を拡大または縮小するように構成したので、関心領域の観察または体腔内超音波診断に好適な断層像の画面表示を容易に設定できる。
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。上述した実施の形態1では、指定点情報の入力受付が行われた後に、この指定点情報をもとに設定された切断面の指定断層像を画面表示するように構成していたが、この実施の形態2では、予め設定されたデフォルト点データをもとにデフォルト切断面を設定して、このデフォルト切断面に作成されたデフォルト断層像を画面表示し、指定点情報の入力受付が行われた後に、このデフォルト断層像を指定断層像に更新するように構成している。
図9は、この発明の実施の形態2である超音波診断装置の概略構成を例示するブロック図である。この超音波診断装置21は、画像処理装置10に代えて画像処理装置22が配置され、画像処理装置22には、制御部13に代えて、更新処理部23aを備えた制御部23が設けられる。また、記憶部13aには、予めデフォルト点データ13a−1が記憶されている。制御部23は、制御部13と同様に、処理プログラム等の各種データが記憶されたROM、各演算パラメータを記憶するRAM、および該ROMに記憶された処理プログラムを実行するCPU等を用いて実現される。その他の構成は実施の形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
図10は、制御部23が、n個の2次元画像データと位置データとを取得してから、予め設定されたデフォルト点データをもとにデフォルト断層像を画面表示し、その後、指定点情報をもとに設定された切断面の指定断層像をモニタ9に画面表示させるまでの各処理工程を説明するフローチャートである。図10において、超音波観測装置5が、上述したエコー信号をもとに2次元画像データを作成し、かつ、位置データ算出装置7が、このエコー信号が得られた位置に関する位置データを算出した場合、制御部23は、上述したステップS101と同様に、超音波観測装置5から受信した2次元画像データと位置データ算出装置7から受信した位置データとの対応付けを行う(ステップS301)。
2次元画像データと位置データとの対応付けがなされた場合、制御部23は、この位置データとの対応付けがなされた2次元画像データを空間座標系xyz上に配列するとともに、上述したステップS102と同様に、この2次元画像データに直交座標系を設定する(ステップS302)。その後、制御部23は、直交座標系が設定された2次元画像データを空間座標系xyz上に配列した状態で画像データ記憶部11に記憶するとともに、上述したステップS103と同様に、この2次元画像データに対応する2次元超音波断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS303)。
つぎに、制御部23は、予め設定されたデフォルト点データをもとに、2次元画像データの直交座標系上に二つのデフォルト点と該二つのデフォルト点を通過するデフォルト直線とを設定するとともに、デフォルト直線が設定された2次元画像データを用いて、該デフォルト直線を含むデフォルト切断面を設定する。その後、制御部23は、このデフォルト直線上に1列画像データを作成し、該1列画像データをもとにデフォルト切断面の断層像データ(デフォルト断層像データ)を作成するとともに、該デフォルト断層像データに対応するデフォルト断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS304)。
なお、制御部23は、プローブ2がラジアルスキャンを行っている場合、すなわち、操作部4の電源スイッチがオン状態である場合、プローブ2の電源オフ状態に対応する電源オフ情報を受信しない(ステップS305,No)。この場合、制御部23は、上述したステップS301以降の処理工程を繰り返す。すなわち、制御部23は、プローブ2が電源オフ状態になるまでにn回のラジアルスキャンを行った場合、上述したステップS301以降の処理工程をn回繰り返し、これによって、制御部23は、位置データとの対応付けがなされたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを得るとともに、これらの各2次元画像データに上述した直交座標系を対応付け、さらに、図3に示したように、得られたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを空間座標系xyz上に配列した状態で画像データ記憶部11に記憶する。また、制御部23は、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnにデフォルト直線とデフォルト切断面とを設定するとともに、各デフォルト直線上に1列画像データをそれぞれ設定し、n個の該1列画像データを用いて、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnのデフォルト切断面におけるデフォルト断層像をモニタ9に画面表示させる。
つぎに、操作者が、n回のラジアルスキャンを行った後に操作部4の電源スイッチをオフ状態にした場合、制御部23は、プローブ2の電源オフ情報を受信する(ステップS305,Yes)。その後、操作者が、入力装置8を用いて、上述したデフォルト点を変更する指定点情報の入力操作を行わずに、画面表示された2次元超音波断層像の切り換え指示情報を入力した場合、制御部23は、指定点情報を受け付けずに(ステップS306,No)、切り換え指示情報に対応する切り換え指示を受け付ける(ステップS307,Yes)。この場合、制御部23は、上述したステップS107と同様に、入力受付した切り換え指示情報による切り換え指示に基づき、モニタ9に画面表示された2次元超音波断層像を別の2次元超音波断層像に切り換え、その後、制御部23は、ステップS306以降の処理工程を繰り返す。
また、指定点情報および切り換え指示情報がともに制御部23に入力されなかった場合、制御部23は、指定点情報を受け付けず(ステップS306,No)、かつ、切り換え指示情報に対応する切り換え指示を受け付けない(ステップS307,No)。この場合、制御部13は、上述したステップS306以降の処理工程を繰り返す。
一方、操作者が、入力装置8を用いて、上述したデフォルト点を少なくとも一つ変更する指定点に関する指定点情報を入力した場合、制御部23は、入力された指定点情報を受け付ける(ステップS306,Yes)。つぎに、制御部23は、2次元画像データの直交座標系に既に設定されたデフォルト点の内、この指定点情報の入力によって変更指定がなされたデフォルト点を該指定点情報に対応する指定点に更新するとともに、この変更指定がなされたデフォルト点に関するデフォルト直線およびデフォルト切断面も更新する。さらに、制御部23は、ステップS304において設定された1列画像データを更新するとともに、更新した1列画像データを用いて、指定断層像データを作成し、ステップS304において作成されたデフォルト断層像データを該指定断層像データに更新する(ステップS309)。
その後、制御部23は、上述したステップS110と同様に、ステップS309において作成した指定断層像データに対応する指定断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS310)。操作者は、モニタ9に画面表示された指定断層像を観察し、所望の関心領域がモニタ9に画面表示されているか否かを確認する。所望の関心領域がモニタ9に画面表示されていない場合、操作者は、入力装置8を用いて、既に設定された指定点を変更する指定点情報を入力する。この場合、制御部23は、この指定点情報を受け付け(ステップS311,Yes)、その後、制御部23は、この指定点情報を用いて、上述したステップS309以降の処理工程を繰り返す。一方、操作者は、モニタ9に画面表示された指定断層像を観察して、所望の関心領域がモニタ9に画面表示されていることを確認した場合、既に設定された指定点を変更する指定点情報の入力操作を行わない。この場合、制御部23は、この指定点情報を受け付けず(ステップS311,No)、既に設定された指定点に関する情報を更新しないので、モニタ9は、この指定断層像が画面表示された状態を維持する。これによって、操作者は、モニタ9に画面表示された所望の関心領域を観察することができ、被検体に対する超音波診断を達成できる。
また、操作者が、上述したステップS310に続いて、超音波振動子3aにラジアルスキャンを行わせるとともに、プローブ2を手引きすれば、超音波振動子3aによる3次元走査が再開され、制御部23は、上述したステップS501によって既に設定された指定点と、この3次元走査によって逐次得られる2次元画像データとをもとに、上述した指定断層像データを作成するとともに、該指定断層像データに対応する指定断層像をモニタ9に画面表示させる。この場合、制御部23は、モニタ9に既に画面表示された指定断層像Hに対して、この操作者によるプローブ2の手引きに応じて作成された指定断層像を追加表示し、これによって、制御部13は、3次元走査における操作者によるプローブ2の手引き操作に応じて逐次、指定断層像Hを延長する。
つぎに、制御部23が、ステップS304において、デフォルト断層像をモニタ9に画面表示させるまでの処理工程を詳細に説明する。図11は、制御部23が、予め設定されたデフォルト点データをもとにデフォルト直線を設定してから、デフォルト断層像をモニタ9に画面表示させるまでの処理工程を説明するフローチャートである。図12は、制御部23が、デフォルト点データをもとに、2次元画像データ上の直交座標系に二つのデフォルト点と該デフォルト点を通過するデフォルト直線とを設定する処理を説明する図である。図11および図12において、直交座標系AmBmが、上述したステップS102と同様に、位置データと対応付けられた2次元画像データDmに設定された場合、制御部23は、記憶部13aに予め記憶されたデフォルト点データ13a−1を読み出すとともに、デフォルト点データ13a−1に対応するデフォルト点Rm,Smを設定する。たとえば、制御部23は、図12に示すように、直交座標系AmBmの座標(a3,b3)にデフォルト点Rmを設定し、直交座標系AmBmの座標(a4,b4)にデフォルト点Smを設定する。
制御部23は、デフォルト点Rm,Smが、上述したように、2次元画像データDmの直交座標系AmBm上に設定された場合、上述したステップS201と同様に、2次元画像データDmに隣接する2次元画像データDm+1の直交座標系Am+1Bm+1上に、デフォルト点Rm+1,Sm+1を設定する。この場合、制御部23は、図12に示すように、直交座標系Am+1Bm+1上の座標(a3,b3)に指定点Rm+1を設定し、直交座標系Am+1Bm+1上の座標(a4,b4)に指定点Sm+1を設定する。このようなデフォルト点の設定方法に基づき、制御部23は、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnについて、各直交座標系の座標(a3,b3)にデフォルト点R1,R2,…,Rnをそれぞれ設定し、かつ、各直交座標系の座標(a4,b4)にデフォルト点S1,S2,…,Snを設定し、これによって、制御部23は、2次元画像データ毎に二つのデフォルト点を設定し、上述したステップS202と同様に、2次元画像データ毎に二つのデフォルト点をそれぞれ通過するデフォルト直線T1,T2,…,Tnがそれぞれ設定される(ステップS401)。
n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnについて、デフォルト直線T1,T2,…,Tnがそれぞれ設定された場合、切断面演算部13cは、このデフォルト直線T1,T2,…,Tnを含む曲面を演算出力する。この場合、制御部23は、空間座標系xyzに配列されたn個の2次元画像データの縦断面位置としてデフォルト直線T1,T2,…,Tnを設定するとともに、切断面演算部13cによって演算出力された曲面をこの縦断面が形成されるデフォルト切断面として設定する(ステップS402)。
制御部23が、n個の2次元画像データについて、デフォルト直線T1,T2,…,Tnをそれぞれ設定した場合、画像データ演算部13bは、上述したステップS204と同様に、デフォルト直線T1,T2,…,Tnに1列j行の画素群をそれぞれ設定するとともに、該画素群の各画素の輝度を求めて、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnに1列j行の1列画素データd1,d2,…,dnをそれぞれ作成する(ステップS403)。その後、画像データ演算部13bは、作成された1列画素データd1,d2,…,dnについて、上述したステップS205と同様に、1列画素データd1,d2,…,dnの各画素の画素位置ベクトルを設定し(ステップS404)、1列画素データd1,d2,…,dnの各画素を空間座標系xyzの座標に対応させる。
空間座標系xyzの座標に対応した1列画素データd1,d2,…,dnが、デフォルト直線T1,T2,…,Tn上にそれぞれ設定された場合、画像データ演算部13bは、上述したステップS109と同様に、隣接する各1列画像データ間をそれぞれ線形補間して、上述したステップS402において設定されたデフォルト切断面にデフォルト断層像データを作成し(ステップS405)、その後、制御部23は、表示回路12を介して、このデフォルト断層像データをモニタ9に送出し、このデフォルト断層像データに対応するデフォルト断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS406)。
図13は、モニタ9に画面表示されたデフォルト断層像を例示する図である。画像データ演算部13bは、上述したステップS109と同様に、n個の2次元画像データの各直交座標系上のデフォルト直線を含む曲面として定義されたデフォルト切断面のデフォルト断層像データを作成するので、このデフォルト断層像データに対応するデフォルト断層像H0は、図13に示すように、3次元走査が行われた場合に体腔内を移動したプローブ2の実際の移動経路または移動方向等に応じた曲面等を有する帯状の縦断面画像になる。すなわち、このデフォルト断層像H0は、上述した指定断層像Hの場合と同様に、プローブ2が3次元走査を行った体腔内の被検体に比して形状の歪み等が少なく、実際の被検体とほぼ同じ形状の断層像を呈することができる。たとえば、操作者が、十二指腸内に挿入したプローブ2を用いて3次元走査を行った場合、デフォルト断層像H0は、実際の十二指腸とほぼ同じ形状の十二指腸断層像Eを表示するので、操作者は、このデフォルト断層像H0を観察しながら3次元走査を行った場合、3次元走査を実行中のプローブ2の移動経路または移動方向等を的確に把握でき、これによって、安心して3次元走査に関する作業を行うことができる。
また、操作者は、入力装置8を操作して、たとえば、マウスを用いてカーソルkを画面上の膵管像F1に移動させ、その後、マウスのボタンを押す。この操作によって、指定点Q1が、膵管像F1上に設定される。この指定点を設定する操作は、入力装置8を実現するキーボード、タッチパネル、トラックボール、またはジョイスティックを用いても、マウスの場合と同様に行われ、これによって、指定点が画面上の所望位置に設定される。
なお、制御部23は、操作者が入力装置8を用いて画像表示に関する指示情報を入力した場合、この指示情報による指示に基づき、図13に示すように、デフォルト断層像H0と2次元画像データD1に対応する2次元超音波断層像G1または最新の2次元超音波断層像とを同一画面内に表示出力してもよい。
つぎに、制御部23が、ステップS309において、予め設定された二つのデフォルト点のうちの少なくとも一つを更新する指定点情報が入力された場合に、この指定点情報に対応する指定点を設定してから、デフォルト断層像を指定断層像に更新するまでの処理工程について詳細に説明する。図14は、制御部23が、入力された指定点情報をもとに、デフォルト点を更新する指定点を設定してから、デフォルト断層像を指定断層像に更新するまでの処理工程について詳細に説明するフローチャートである。図15は、制御部23が、デフォルト点を更新する指定点情報を用いて、デフォルト直線を更新する処理を説明する図である。なお、以下では、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnに予め設定されたデフォルト点S1,S2,…,Snを指定点Q1,Q2,…,Qnに更新する場合について説明するが、このことは、この発明を限定するものではない。
図14および図15において、所望の2次元画像データ、たとえば、2次元画像データDmのデフォルト点Smを膵管像Fm上の指定点に更新する指定点情報が入力された場合、制御部23は、図12および図15に示したように、この指定点情報に対応する指定点Qmを膵管像Fm上に対応する座標(a1,b1)に設定する(ステップS501)とともに、更新処理部23aは、デフォルト点Smを消去する。この場合、制御部23が、上述したステップS201と同様に、2次元画像データD1,D2,…,Dnの各直交座標系について、座標(a1,b1)の指定点Q1,Q2,…,Qnを設定するとともに、更新処理部23aが、座標(a4,b4)のデフォルト点S1,S2,…,Snを消去し、これによって、更新処理部23aは、デフォルト点S1,S2,…,Snを指定点Q1,Q2,…,Qnにそれぞれ更新する。
更新処理部23aが、デフォルト点S1,S2,…,Snを指定点Q1,Q2,…,Qnにそれぞれ更新した場合、切断面演算部13cは、デフォルト点R1,R2,…,Rnと指定点Q1,Q2,…,Qnとをそれぞれ通過する直線L1,L2,…,Lnを演算出力するとともに、更新処理部23aは、デフォルト点R1,R2,…,Rnとデフォルト点S1,S2,…,Snとをそれぞれ通過する直線T1,T2,…,Tnを消去し、これによって、更新処理部23aは、図15に示すように、直線T1,T2,…,Tnを直線L1,L2,…,Lnに更新する(ステップS502)。
つぎに、切断面演算部13cが、ステップS502において新規に設定された直線L1,L2,…,Lnを含む指定切断面を演算出力するとともに、更新処理部23aが、直線T1,T2,…,Tnを含む既知のデフォルト切断面を消去し、これによって、更新処理部23aは、直線T1,T2,…,Tnを含む既知のデフォルト切断面を直線L1,L2,…,Lnを含む指定切断面に更新する(ステップS503)。
更新処理部23aがデフォルト切断面または指定切断面を更新した場合、画像データ演算部13bが、上述したステップS204からステップS205までの処理工程と同様に、最新の指定切断面の直線L1,L2,…,Ln上に空間座標系xyzに対応する最新の1列画像データd1,d2,…,dnを作成するとともに、更新処理部23aが、デフォルト切断面または更新前の指定切断面の1列画像データを消去し、これによって、更新処理部23aは、2次元画像データD1,D2,…,Dn上にそれぞれ作成された1列画像データの更新処理を達成する(ステップS504)。
2次元画像データD1,D2,…,Dn上の1列画像データd1,d2,…,dnが最新の1列画像データに更新された時、画像データ演算部13bが、上述したステップS109と同様に、最新の1列画像データd1,d2,…,dnを用いて指定断層像データを作成する(ステップS505)とともに、更新処理部23aが、デフォルト断層像データまたは更新前の指定断層像データを消去する。その後、更新処理部23aは、最新の指定断層像データを画像データ記憶部11に記憶し(ステップS506)、これによって、デフォルト断層像または指定断層像を最新のデータに更新する断層像更新処理を達成する。
図16は、断層像更新処理によって更新された指定断層像が画面表示された状態を例示する図である。制御部23は、一つの2次元画像データ上の所望の関心領域、たとえば、膵管像上を通過するように、該一つの2次元画像データの切断面を決定する直線を更新し、該直線の座標に対応させて、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dn上の各直線を更新し、図15に示したように、膵管像F1,F2,…,Fn上を通過する直線を用いて切断面を決定しているので、該切断面の断層像である指定断層像は、図16に示すように、膵管断層像Fを容易に捉えることができる。
なお、この実施の形態2では、一つの2次元画像データに指定される指定点情報を用いて、該一つの2次元画像データの切断面を決定する直線を更新した場合に、この直線の更新された座標に対応させて、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dn上の各直線を更新していたが、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dn上の各直線は、相互に座標を対応させずに、2次元画像データ毎に直線を更新してもよい。図17は、この実施の形態2の変形例において、制御部23が、2次元画像データ毎に入力される指定点情報を用いて、2次元画像データ毎に指定点と該指定点を通過する直線とを更新してから、新規の指定断層像が記憶されるまでの処理工程を説明するフローチャートである。図18は、制御部23が、2次元画像データ毎に指定点と該指定点を通過する直線とを更新する処理を説明する図である。図19は、2次元画像データ上の直線が2次元画像データ毎に更新された状態を説明する図である。
図17、図18、および図19において、所望の2次元画像データ、たとえば、2次元画像データDmのデフォルト点Smを膵管像Fm上の指定点に更新する指定点情報が入力された場合、制御部23は、この指定点情報に対応する指定点Umを膵管像Fm上に対応する座標(a5,b5)に設定する(ステップS601)とともに、更新処理部23aは、デフォルト点Smを消去する。つぎに、切断面演算部13cは、デフォルト点Rmと指定点Umとを通過する直線Lmを演算出力するとともに、更新処理部23aは、デフォルト点Rmとデフォルト点Smとを通過する直線Tmを消去し、これによって、更新処理部23aは、直線Tmを直線Lmに更新する(ステップS602)。
制御部23は、このステップS601からステップS602までの工程を行った場合に
、一つの2次元画像データ、たとえば、2次元画像データDmの指定点および直線についての更新処理を達成した。そのため、操作者は、入力装置8を用いて、別の2次元超音波断層像に画面表示を切り換える切換指示情報を入力する。この場合、制御部23は、この切換指示情報を受信するとともに該切換指示情報による切換指示を受け付ける(ステップS603,Yes)。制御部23は、受け付けた切換指示のもと、上述したステップS107と同様に、モニタ9に画面表示される2次元超音波断層像を切り換える(ステップS604)。操作者は、表示切換がなされた2次元超音波断層像を観察し、該2次元超音波断層像に設定されたデフォルト点または指定点を変更する場合、入力装置8を用いて、この変更に関する指定点情報を入力する。この場合、制御部23は、この指定点情報の入力受付を行い(ステップS606,Yes)、その後、上述したステップS601以降の処理工程を繰り返す。
ここで、2次元画像データDm+1のデフォルト点Sm+1を膵管像Fm+1上の指定点に更新する指定点情報が入力された場合、制御部23は、この指定点情報に対応する指定点Qm+1を膵管像Fm+1上に対応する座標(a1,b1)に設定するとともに、更新処理部23aは、デフォルト点Smを消去する。つぎに、切断面演算部13cは、デフォルト点Rm+1と指定点Qm+1とを通過する直線Lm+1を演算出力するとともに、更新処理部23aは、デフォルト点Rm+1とデフォルト点Sm+1とを通過する直線Tm+1を消去し、これによって、更新処理部23aは、直線Tm+1を直線Lm+1に更新する。すなわち、制御部23は、ステップS601〜ステップS605の処理工程をn回繰り返した場合、n個の2次元画像データD1,D2,…,Dnに対して、2次元画像データ毎に指定点と該指定点を通過する直線とを更新することができる。この場合、制御部23は、図19に示すように、2次元画像データ毎に指定点を通過する直線を所望の位置に更新できる。これによって、制御部23は、2次元画像データ上の膵管等の関心領域に対して、確実に直線を通過させることができる。
一方、制御部23は、2次元超音波断層像の切換指示を受け付けなかった場合(ステップS603,No)、ステップS604の処理を行わずに指定点情報の入力待機状態になる。操作者は、n個の2次元画像データについて指定点および外指定点を通過する直線の更新を完了した場合、指定点情報の入力を行わずに、更新した指定点情報等を用いて切断面を更新する切断面更新処理の開始を指示する。この場合、制御部23は、指定点情報を受け付けずに(ステップS605,No)、切断面を更新する指示信号を受信する(ステップS606,Yes)。この場合、制御部23は、上述したステップS503と同様に、n個の2次元画像データの切断面を更新する(ステップS607)。なお、切断面更新処理の指示信号が入力されなかった場合、制御部23は、この指示信号を受信せず(ステップS606,No)、その後、上述したステップS603以降の処理工程を繰り返す。
制御部23がn個の2次元画像データの切断面を更新した場合、画像データ演算部13bが、上述したステップS504と同様に、最新の指定切断面の各直線上に空間座標系xyzに対応する最新の1列画像データをそれぞれ作成するとともに、更新処理部23aが、デフォルト切断面または更新前の指定切断面の1列画像データを消去し、これによって、更新処理部23aは、2次元画像データD1,D2,…,Dn上にそれぞれ作成された1列画像データの更新処理を達成する(ステップS608)。
2次元画像データD1,D2,…,Dn上の1列画像データが最新の1列画像データに更新された場合、画像データ演算部13bが、上述したステップS109と同様に、最新の1列画像データを用いて指定断層像データを作成する(ステップS609)とともに、更新処理部23aが、デフォルト断層像データまたは更新前の指定断層像データを消去する。その後、更新処理部23aは、最新の指定断層像データを画像データ記憶部11に記憶し(ステップS610)、これによって、デフォルト断層像または指定断層像を最新のデータに更新する断層像更新処理を達成する。
なお、この実施の形態2では、一つのデフォルト点が新規の指定点に更新された場合を例示したが、この発明は、これに限定されるものではなく、2次元画像データに設定されている二つのデフォルト点を変更してもよいし、既に設定された指定点を新規指定点に変更してもよい。
また、この実施の形態2では、デフォルト点に関するデフォルト点データが記憶部に予め記憶されていた場合を例示したが、この発明は、これに限定されるものではなく、3次元走査を行う前に操作者がデフォルト点データを入力しても良い。
以上に説明したように、この実施の形態2では、3次元走査を行って順次得られる2次元画像データを指定された縦断面位置で切断するとともに、該縦断面位置に設定された隣接する1列画像データ間を線形補間し、該線形補間によって作成された断層像をこの3次元走査と同時に画面表示するように構成したので、3次元走査を実行中の超音波振動子の位置または移動経路等を容易に把握でき、これによって、所望の関心領域が3次元走査のスキャン範囲に入っているか否かを判断し易く、3次元走査の操作上の安心感が得られるとともに、体腔内超音波診断の作業性を向上した超音波診断装置を実現できる。
また、この実施の形態2では、一つの2次元画像データ上に位置する所望の関心領域を通過するように、該一つの2次元画像データの縦断面位置を決定する直線を更新した場合に、この直線の座標変更に対応させて、他の複数の2次元画像データ上の各直線を自動更新するように構成したので、所望の関心領域に断層像の縦断面位置を容易に設定でき、所望の関心領域の断層像を探し出す操作を容易にした超音波診断装置を実現できる。
さらに、この実施の形態2の変形例では、2次元画像データの縦断面位置を決定する直線を2次元画像データ毎に更新できるように構成したので、所望の関心領域が2次元画像データ毎に無秩序に位置する場合であっても、この直線を2次元画像データ上の所望の関心領域に確実に配置でき、これによって、所望の関心領域を的確に捉えた断層像を容易に画面表示する超音波診断装置を実現できる。
(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。上述した実施の形態1では、二つの指定点に関する指定点情報をもとに設定された切断面の指定断層像を2次元的な断層像として画面表示していたが、この実施の形態3では、3次元走査によって最初と最後に得られる各2次元超音波断層像と指定断層像とを用いて、3次元的な断層像である3次元断層像を画面表示している。
図20は、この発明の実施の形態3である超音波診断装置の概略構成を例示するブロック図である。この超音波診断装置31は、画像処理装置10に代えて画像処理装置32が配置され、画像処理装置32には、制御部13に代えて、表面画像処理部33aを備えた制御部33が設けられる。制御部33は、制御部13と同様に、処理プログラム等の各種データが記憶されたROM、各演算パラメータを記憶するRAM、および該ROMに記憶された処理プログラムを実行するCPU等を用いて実現される。その他の構成は実施の形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
図21は、制御部33が、n個の2次元画像データと位置データとを取得してから、各指定点を含む切断面を設定するとともに該切断面の指定断層像を作成し、その後、この指定断層像を3次元的に表示した3次元断層像をモニタ9に画面表示させるまでの各処理工程を説明するフローチャートである。図21において、超音波観測装置5が、上述したエコー信号をもとに2次元画像データを作成し、かつ、位置データ算出装置7が、このエコー信号が得られた位置に関する位置データを算出した場合、制御部33は、超音波観測装置5から送出された2次元画像データと、位置データ算出装置7から送出された位置データとを取得するとともに、上述したステップS101と同様に、取得した2次元画像データと位置データとの対応付けを行う(ステップS701)。
つぎに、制御部33は、上述したステップS102と同様に、この位置データとの対応付けがなされた2次元画像データを空間座標系xyz上に配列するとともに、該2次元画像データに対し、該2次元画像データに対応付けられた軸方向ベクトルと面平行ベクトルとをもとに直交座標系を設定する(ステップS702)。その後、制御部33は、直交座標系が設定された2次元画像データを空間座標系xyz上に配列した状態で画像データ記憶部11に記憶するとともに、表示回路12を介して、この2次元画像データをモニタ9に送出し、この2次元画像データに対応する2次元超音波断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS703)。
ここで、制御部33は、プローブ2がラジアルスキャンを行っている場合、すなわち、操作部4の電源スイッチがオン状態である場合、プローブ2の電源オフ状態に対応する電源オフ情報を受信しない(ステップS704,No)。この場合、制御部33は、上述したステップS701以降の処理工程を繰り返す。すなわち、制御部33は、プローブ2が電源オフ状態になるまでにn回のラジアルスキャンを行った場合、上述したステップS701以降の処理工程をn回繰り返し、これによって、制御部33は、位置データとの対応付けがなされたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを得るとともに、これらの各2次元画像データに上述した直交座標系を対応付け、さらに、図3に示したように、得られたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを空間座標系xyz上に配列した状態で画像データ記憶部11に記憶する。
つぎに、操作者が、n回のラジアルスキャンを行った後に操作部4の電源スイッチをオフ状態にした場合、制御部33は、プローブ2の電源オフ情報を受信する(ステップS704,Yes)。その後、操作者が、入力装置8を用いて、上述した指定点情報の入力操作を行わずに、画面表示された2次元超音波断層像を別の2次元超音波断層像に切り換える切り換え指示情報を入力した場合、制御部33は、指定点情報を受け付けずに(ステップS705,No)、切り換え指示情報に対応する切り換え指示を受け付ける(ステップS706,Yes)。この場合、制御部33は、入力受付した切り換え指示情報による切り換え指示に基づき、画像データ記憶部11に記憶された2次元画像データを読み出すとともに、表示回路12を介して、この2次元画像データをモニタ9に送出し、この2次元画像データに対応する2次元超音波断層像に画面表示を切り換える(ステップS707)。その後、制御部33は、上述したステップS705以降の工程を繰り返す。また、指定点情報および切り換え指示情報がともに制御部33に入力されなかった場合、制御部33は、指定点情報を受け付けず(ステップS705,No)、かつ、切り換え指示情報に対応する切り換え指示を受け付けない(ステップS706,No)。この場合、制御部33は、上述したステップS705以降の工程を繰り返す。
一方、操作者が、入力装置8を用いて、所望の2次元超音波断層像上の各所望位置に指定する二つの指定点の指定点情報を入力した場合、制御部33は、入力された指定点情報を受け付け(ステップS705,Yes)、この2次元超音波断層像に対応する2次元画像データの直交座標系に、入力受付を行った指定点情報に対応する二つの指定点を設定する。二つの指定点がn個のうちの一つの2次元画像データの直交座標系上に設定された場合、制御部33は、上述したステップS108と同様に、この二つの指定点の座標情報をもとに、n個の2次元画像データの各直交座標系上に二つの指定点と該二つの指定点を通過する直線とをそれぞれ設定するとともに、空間座標系xyzに配列されたn個の2次元画像データの縦断面位置として、この直線を設定する。
その後、制御部33は、上述したステップS108と同様に、各2次元画像データについて、得られた各直線上の全ての画素と該画素の輝度とを求めて、1列j行(j=1,2,3,…)の1列画像データを作成するとともに、得られた各1列画像データの各行の画素に対して、空間座標系xyz内の画素位置ベクトルを設定する。これによって、制御部33は、n個の2次元画像データに対して、各行の画素位置が空間座標系xyzの座標に対応する1列画像データをそれぞれ設定する(ステップS708)。
制御部33が2次元画像データ毎に1列画像データを設定した場合、画像データ演算部13bは、上述したステップS109と同様に、1列画像データがそれぞれ設定されたn個の2次元画像データを用い、隣接する各1列画像データ間をそれぞれ線形補間して、上述した切断面の指定断層像データを作成する(ステップS709)。
画像データ演算部13bが指定断層像データを作成した場合、表面画像処理部33aは、空間座標系xyz内に配列されたn個の2次元画像データD1,D2,…,Dnを用い、2次元画像データD1,D2,…,Dnの上端部、下端部、および側端部について、隣接する2次元画像データ間を線形補間する。図22は、表面画像処理部33aが、2次元画像データD1,D2,…,Dnの上端部、下端部、および側端部について、隣接する2次元画像データ間を線形補間し、上部表面画像データ、下部表面画像データ、および側部表面画像データを作成する処理(表面画像作成処理)を説明する図である。なお、図22には、切断面を決定する直線L1,L2,…,Lnがそれぞれ設定された2次元画像データD1,D2,…,Dnが、空間座標系xyzに配列された状態を模式的に示している。
図22に示すように、表面画像処理部33aは、2次元画像データD1,D2,…,Dnの上端部について、隣接する2次元画像データ間を線形補間した場合に上部表面画像データI1を作成し、2次元画像データD1,D2,…,Dnの下端部について、隣接する2次元画像データ間を線形補間した場合に下部表面画像データI2を作成し、2次元画像データD1,D2,…,Dnの側端部について、隣接する2次元画像データ間を線形補間した場合に側部表面画像データI3を作成する(ステップS710)。なお、この切断面は、上述したように、直線L1,L2,…,Lnを含む平面または曲面として設定され、少なくとも2次元画像データD1,Dnに対応する2次元超音波断層像を切断する。
つぎに、表面画像処理部33aは、画像データ演算部13bがステップS709において作成した指定断層像データH1と、表面画像処理部33aがステップS710において作成した上部表面画像データI1、下部表面画像データI2、および側部表面画像データI3と、上述した切断面によって切断された2次元画像データD1,Dnとを用い、指定断層像を3次元的に表示する3次元断層像の3次元断層像データを作成する(ステップS711)。
図23は、表面画像処理33aが、3次元断層像データを作成する処理(3次元断層像作成処理)を説明する図である。図23に示すように、表面画像処理33aは、指定断層像データH1の前端に2次元画像データD1を接続し、指定断層像データH1の後端に2次元画像データDnを接続する。また、表面画像処理部33aは、上部表面画像データI1に対して、指定断層像データH1、2次元画像データD1,Dn、および側部表面画像データI3の各上端を接続し、下部表面画像データI2に対して、指定断層像データH1、2次元画像データD1,Dn、および側部表面画像データI3の各下端を接続する。これによって、表面画像処理部33aは、3次元断層像データを作成する。なお、表面画像処理部33aは、3次元断層像データを作成する場合、上部表面画像データI1、下部表面画像データI2、側部表面画像データI3、指定断層像データH1、および2次元画像データD1,Dnにおいて、空間座標系xyz内の同じ座標に対応する各部を接続する。
表面画像処理部33aが3次元断層像データを作成した場合、制御部33は、表示回路12を介して、この3次元断層像データをモニタ9に送出し、この3次元断層像データに対応する3次元断層像をモニタ9に画面表示させる(ステップS712)。図24は、モニタ9に画面表示された3次元断層像を例示する図である。図24に示すように、この3次元断層像Wは、2次元画像データD1に対応する2次元超音波断層像G1の十二指腸像E1と指定断層像Hの十二指腸断層像Eと3次元的に接続されているので、3次元的な断層像として観察される。すなわち、3次元断層像Wは、プローブ2が3次元走査を行った体腔内の被検体に比して形状の歪み等が少なく、実際の被検体とほぼ同じ形状の断層像を呈するとともに、体腔内の関心領域等の断層像を3次元的に捉えることができる。この場合、操作者は、体腔内の関心領域等の状態を的確に把握し易い。
なお、制御部33は、操作者が入力装置8を用いて画像表示に関する指示情報を入力した場合、この指示情報による指示に基づき、図24に示すように、3次元断層像Wと2次元超音波断層像G1とを同一画面内に表示出力してもよい。この場合、2次元超音波断層像G1は、切断面を決定する直線L1を補助線として2次元超音波断層像G1上に重畳してもよい。この直線L1を補助線は、3次元断層像WのL1に対応するので、操作者は、2次元超音波断層像G1と3次元断層像Wとを観察すれば、2次元超音波断層像G1と3次元断層像Wとの位置関係を容易に把握し易い。
また、操作者が、上述したステップS712に続いて、超音波振動子3aにラジアルスキャンを行わせるとともに、プローブ2を手引きすれば、超音波振動子3aによる3次元走査が再開され、制御部33は、上述したステップS708によって既に設定された指定点と、この3次元走査によって逐次得られる2次元画像データとをもとに、上述した指定断層像データを作成するとともに、該指定断層像データに対応する指定断層像を有した3次元断層像をモニタ9に画面表示させる。この場合、制御部33は、モニタ9に既に画面表示された3次元断層像Wに対して、この操作者によるプローブ2の手引きに応じて作成された指定断層像と、この3次元走査によって逐次得られた2次元超音波断層像とをもとに作成された3次元断層像を追加表示し、これによって、制御部33は、3次元走査における操作者によるプローブ2の手引き操作に応じて逐次、3次元断層像Wを延長する。
また、この実施の形態3では、空間座標に配列された2次元画像データの上端、下端、および側端について、隣接する2次元画像データ間を線形補間し、上部表面画像、下部表面画像、および側部表面画像を作成していたが、この発明は、これに限定されるものではなく、隣接する2次元画像データ間の全画素について線形補間等の画像処理を行い、上部表面画像、下部表面画像、および側部表面画像を作成してもよい。
以上に説明したように、この実施の形態3では、指定点情報をもとに設定された切断面の指定断層像の前端および後端に、3次元走査によって最初に得られた2次元超音波断層像と最後に得られた2次元超音波断層像とをそれぞれ接続して、3次元断層像を作成するように構成したので、3次元走査が行われた体腔内の被検体に比して形状の歪み等が少なく、実際の被検体とほぼ同じ形状の断層像を呈するとともに、体腔内の関心領域等の断層像を3次元的に捉えることができ、体腔内の関心領域等の状態を的確に把握し易くする超音波診断装置を実現できる。操作者は、この超音波診断装置を用いた場合、体腔内の関心領域等の状態を的確に捉えた画像を容易に観察できるので、患者に対する体腔内超音波診断を効率的に行うことができる。
(実施の形態4)
つぎに、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。上述した実施の形態3では、3次元走査によって最初と最後に得られる各2次元超音波断層像と指定断層像とを用いて、3次元的な断層像である3次元断層像を画面表示していたが、この実施の形態4では、この指定点情報をもとに切断面を設定した後、予め設定されたステップ角度を用いて切断面を回転させ、この回転後の切断面における指定断層像と、3次元走査によって最初と最後に得られた各2次元超音波断層像とを用いて、3次元的な断層像である3次元断層像を画面表示している。
図25は、この発明の実施の形態4である超音波診断装置の概略構成を例示するブロック図である。この超音波診断装置41は、画像処理装置32に代えて画像処理装置42が配置され、画像処理装置42には、制御部33に代えて、更新処理部43aを備えた制御部43が設けられる。制御部43は、制御部33と同様に、処理プログラム等の各種データが記憶されたROM、各演算パラメータを記憶するRAM、および該ROMに記憶された処理プログラムを実行するCPU等を用いて実現される。その他の構成は実施の形態3と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
図26は、モニタ9に画面表示された3次元断層像と2次元超音波断層像とを例示する図である。図26に示すように、この3次元断層像Wは、上述した実施の形態3の場合と同様に、2次元画像データD1に対応する2次元超音波断層像G1の十二指腸像E1と指定断層像Hの十二指腸断層像Eと3次元的に接続されている。また、2次元超音波断層像Gmが、3次元断層像Wと同一画面上に表示されている。制御部43は、操作者が入力装置8を操作して入力した指示情報に基づき、3次元断層像Wにおける2次元超音波断層像Gmの位置を示す直線Lmを該3次元断層像W上に表示する。また、制御部43は、操作者が入力装置8を操作して入力した指示情報に基づき、3次元断層像Wの指定断層像Hが形成された切断面に対応するカットラインCLを2次元超音波断層像Gm上に表示する。なお、カットラインCLは、2次元超音波断層像Gmの画像中心Cmを通る直線である。
ここで、操作者が、入力装置8を操作して、2次元超音波断層像Gm上に表示されたカットラインCLを所定方向に回転させる指示情報を入力すれば、制御部43は、この指示情報による指示のもと、予め設定されたステップ角度θsを記憶部13aから読み出すとともに、所定方向、たとえば反時計回りを正の方向にし、かつ画像中心Cmを回転中心として、読み出したステップ角度θsだけカットラインCLを回転する。この場合、画像データ演算部13bは、この回転した後のカットラインCLに対応する切断面の指定断層像データを作成し、その後、更新処理部43aは、上述した実施の形態2の場合と同様に、作成された指定断層像データを最新の指定断層像データとして指定断層像データの更新処理を行う。これによって、制御部43は、更新処理部43aによって更新された最新の指定断層像データに対応する指定断層像と、2次元超音波断層像G1,Gnとを用い、上述した実施の形態3の場合と同様に、3次元断層像Wをモニタ9に画面表示させる。すなわち、制御部43は、カットラインCLを回転すれば、このカットラインCLの回転に応じて切断面を更新するとともに、この切断面の指定断層像を更新し、この更新された指定断層像を用いて、3次元断層像を再構築する。その後、制御部43は、再構築した3次元断層像に画面表示を更新する。
なお、操作者は、入力装置8のキー操作またはボタン操作によって、たとえばキーボードのキーを押す毎に、カットラインCLをステップ角度θsだけ所定方向に回転させる指示情報を入力でき、制御部43は、この指示情報が入力される毎に、カットラインCLをステップ角度θsだけ所定方向に回転し、その後、上述した3次元断層像を再構築するとともに、3次元断層像の画面表示を更新する処理を達成する。
また、操作者が、入力装置8を操作して、3次元断層像Wと同一画面に表示された2次元超音波断層像Gmを切り換える指示情報を入力すれば、制御部43は、この指示情報による指示のもと、2次元画像データを記憶部13aから読み出すとともに、この2次元画像データに対応する2次元超音波断層像に画面表示を切り換える。たとえば、2次元超音波断層像画像Gmを2次元超音波断層像画像Gm-1に切り換える指示情報が入力されれば、制御部43は、2次元超音波断層像画像Gm-1に対応する2次元画像データ2Dm-1を画像データ記憶部11から読み出すとともに、2次元超音波断層像画像Gm-1をモニタ9に画面表示させる。この場合、更新処理部43aは、2次元超音波断層像の画面表示を2次元超音波断層像画像Gmから2次元超音波断層像画像Gm-1に更新するとともに、3次元断層像W上に表示された直線Lmを直線Lm-1に更新する。同様に、2次元超音波断層像画像Gmを2次元超音波断層像画像Gm+1に切り換える指示情報が入力されれば、制御部43は、2次元超音波断層像画像Gm+1に対応する2次元画像データ2Dm+1を画像データ記憶部11から読み出すとともに、2次元超音波断層像画像Gm+1をモニタ9に画面表示させる。この場合、更新処理部43aは、2次元超音波断層像の画面表示を2次元超音波断層像画像Gmから2次元超音波断層像画像Gm+1に更新するとともに、3次元断層像W上に表示された直線Lmを直線Lm+1に更新する。
すなわち、操作者が、入力装置8のキー操作またはボタン操作によって、たとえばキーボードのキーを押す毎に2次元超音波断層像の画面表示を切り換える指示情報を入力すれば、制御部43は、この指示情報が入力される毎に、2次元超音波断層像の画面表示を更新するとともに、3次元断層像W上に表示された直線Lmに対して、画面表示が更新された新規の2次元超音波断層像の3次元断層像Wにおける位置を示す直線に更新する処理を行う。また、操作者が、入力装置8のキー操作またはボタン操作によって、たとえばキーボードのキーを押す毎に3次元断層像上に表示された直線Lmを更新する指示情報を入力すれば、制御部43は、この指示情報が入力される毎に、この直線Lmを別の直線(たとえば直線Lm-1,Lm+1)に更新するとともに、更新された直線の3次元断層像Wにおける位置に対応する2元超音波断層像に画面表示を更新することもできる。
さらに、3次元断層像と2次元超音波断層像とが同一画面上に表示された後に、操作者が、超音波振動子3aにラジアルスキャンを行わせるとともに、プローブ2を手引きすれば、超音波振動子3aによる3次元走査が再開され、制御部43は、既に設定された指定点と、この3次元走査によって逐次得られる2次元画像データとをもとに指定断層像データを作成するとともに、該指定断層像データを有した3次元断層像をモニタ9に画面表示させる。この場合、制御部43は、モニタ9に既に画面表示された3次元断層像Wに対して、この操作者によるプローブ2の手引きに応じて作成された指定断層像と、この3次元走査によって逐次得られた2次元超音波断層像とをもとに作成された3次元断層像を追加表示し、これによって、制御部43は、3次元走査における操作者によるプローブ2の手引き操作に応じて逐次、3次元断層像Wを延長する。
以上に説明したように、この実施の形態4では、複数の2次元画像データをもとに作成された3次元断層像と、この2次元画像データのうちのいずれか一つに対応する2次元超音波断層像とを同一画面上に表示出力し、該3次元断層像における該2次元超音波断層像の位置に対応する直線を該3次元断層像上に表示するとともに、該3次元断層像が有する指定断層像の切断面に対応するカットラインを該2次元超音波断層像上に表示するように構成し、さらに、このカットラインが回転した場合に該回転したカットラインに対応する切断面の指定断層像を有するように3次元断層像を更新し、また、この2次元超音波断層像が別の2次元超音波断層像に切り換えられた場合に3次元断層像上の直線を該別の2次元超音波断層像の3次元断層像上における位置に対応する直線に更新するように構成したので、同一画面上に表示出力された3次元断層像と2次元超音波断層像との相互の位置関係を操作者が把握し易く、これによって、体腔内の特徴的部位または腫瘍等の疾患部位等の関心領域を的確に捉えた断層像を容易に表示出力できる超音波診断装置を実現できる。操作者は、この超音波診断装置を用いれば、所望の関心領域を容易に探し出すことができる。