JP2007275308A - 超音波診断装置およびその画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】任意の位置の２次元の断層画像を表示させる場合において、超音波診断装置の操作性を向上させることができるようにする。
【解決手段】本発明の超音波診断装置においては、ステップＳ１乃至Ｓ８において画像生成回路は、複数の２次元の断層画像データを生成し、３次元の領域にわたる断層画像データを収集する。画像再構成部は、収集されたデータをボリュームデータに変換し、直交３断面の断層画像データを生成する。モニタは直交３断面の２次元の断層画像を表示する。演算条件設定部は、演算処理の演算条件に関するデータに基づいて演算条件を設定し、画像再構成部は、演算条件設定データとボリュームデータに基づいて所定の演算処理を施すことにより奥行き情報付き断層画像データを複数生成する。モニタは、複数の奥行き情報付き断層画像と位置情報付き断層画像を同時に表示する。
【選択図】 図２

Description

本発明は超音波診断装置およびその画像処理プログラムに係り、特に、超音波診断装置の操作性を向上させることができるようにした超音波診断装置およびその画像処理プログラムに関する。

超音波診断装置を用いた診断においては、超音波診断装置に設けられた超音波プローブを患者（以下、「被検体」という。）の体表に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をリアルタイムで表示させることができ、かつ、Ｘ線などを用いた場合とは異なって被曝がなく安全性が高いため、繰り返し検査を行うことが可能である。また、超音波診断装置はＸ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、および磁気共鳴イメージング装置などの他の医用画像診断装置と比べて装置やそのシステムの規模が小さいため、医師や技師など（以下、「オペレータ」という。）は、超音波診断装置自体を病棟のベットサイドに移動して被検体を簡単に検査することが可能である。

さらに、近年、より小型で携帯可能な超音波診断装置も開発されており、産婦人科などの診療や在宅医療などの種々の用途に利用可能となってきている。

ところで、現在、医学会においては心臓の臨床診断における心筋虚血の評価方法の向上が課題となっているが、心筋虚血評価方法の１つとして、従来から、超音波診断装置におけるカラードプラ法や造影剤を用いたコントラスト影像法などにより虚血部位を診断する方法が知られている。

また、近年、超音波ビームを３次元領域で走査させることにより３次元画像を再構成・表示させることができる超音波診断装置（例えば、３次元のコントラスト画像やパワードプラ画像、また、心筋の厚みの変化を映像化したストレイン像などの種々の３次元画像を表示させることができる超音波診断装置）が提案されており、心筋虚血の評価方法や種々部位の臨床診断への応用が期待されている。

３次元画像を再構成・表示させることができる超音波診断装置では、超音波ビームを３次元領域で走査させることにより取得された３次元のボリュームデータに基づいて、種々の３次元画像表示方法（例えば、ＭＩＰ法（maximum intensity projection）やボリュームレンダリング法など）により３次元画像を表示する。

ところが、例えばＭＩＰ（maximum intensity projection）法やボリュームレンダリング法などの３次元画像表示方法は３次元のボリュームデータを２次元に投影させる手法であるため、例えば、オペレータが表示される３次元画像のうちの特定の断層画像のみを見たい場合、このような３次元画像表示方法で３次元画像を表示するようにすると、オペレータは被検体の所望の部位を見ることが難しくなり、反対に診断しにくくなってしまう。

そこで、例えば、ＭＰＲ（multi-planar reconstruction）表示法などのように、取得されたボリュームデータから任意の位置の２次元の断層画像を表示する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に提案されている方法によれば、任意の位置の２次元の断層画像とともに、任意の位置の２次元の断層画像に対して垂直方向の２次元の断層画像を同時に表示することができる。これにより、オペレータは、表示された断層画像の空間的な位置関係を考慮しつつ、被検体の診断を行うことができる。

また、任意の位置の２次元の断層画像に対して垂直方向のボリュームデータについて演算処理を施し、演算処理を施した後の断層画像を表示する方法も提案されている。
米国特許第５，５４６，８０７号明細書

特許文献１に提案されている２次元断層画像表示方法では、所定の位置の２次元の断層画像を用いてオペレータが漏れのないように診断しようとすると、オペレータは、何度も同様の表示操作を繰り返すことにより異なる位置の複数の２次元の断層画像を表示させて被検体を診断しなければならない。そのため、被検体を診断するための一連の作業（表示操作など）に多くの時間がかかってしまい、オペレータにとって煩わしいという課題があった。

そこで、様々な位置の２次元の断層画像を一度保存した後、オペレータが、保存した様々な位置の２次元の断層画像を逐次表示させて被検体を診断する方法も考えられる。しかし、保存した画像の数が多くなるほど、オペレータがチェックしなければならない断層画像の数も多くなってしまい、結局、診断をするための一連の作業時間をそれほど低減することはできず、依然として、オペレータにとって煩わしいものであった。

また、様々な位置の２次元の断層画像を一度保存した後、保存した様々な位置の２次元の断層画像を複数同時に表示させて被検体を診断する方法も考えられる。しかし、この場合、オペレータは複数の断層画像を同時に見ることはできるが、オペレータがチェックしなければならない断層画像の数は依然として膨大であり、また、複数の断層画像が同時に表示されるため、一枚一枚の断層画像が小さくなってしまい、オペレータにとって一枚一枚の断層画像自体が見にくくなってしまう。

さらに、ボリュームデータに基づいて所定の位置の２次元の断層画像に対して垂直方向に演算処理を施し、演算処理の結果得られた断層画像を表示させる方法を用いて、表示される１つ１つの断層画像に含まれる情報量を増やすために、広範囲にわたって演算処理を施す方法も考えられるが、広範囲にわたって演算処理を施すようにすると、オペレータが診断に用いたい所望の部位以外の他の部位の余計な情報も含まれてしまい、診断に供する好適な断層画像が得られなくなってしまう。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、任意の位置の２次元の断層画像を表示させる場合において、超音波診断装置の操作性を向上させることができる超音波診断装置およびその画像処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明の超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成手段と、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成手段と、第２の画像データ生成手段により生成された複数の第２の画像データに基づく複数の画像を同時に表示する表示手段とを備えることを特徴とする。

第２の画像データ生成手段は、ボリュームデータに基づいて所定の間隔ごとに、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、複数の第２の画像データを生成するようにすることができる。

複数の第２の画像データは、ほぼ平行関係にあるようにすることができる。

第２の画像データ生成手段は、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく画像に対して垂直方向の所定の厚さで所定の演算を施し、第２の画像データを生成するようにすることができる。

第２の画像データ生成手段により第２の画像データが生成されるときにボリュームデータに基づいて施される所定の演算は、少なくとも、最大値保持演算、加算平均、または最小値保持演算であるようにすることができる。

第２の画像データ生成手段は、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施す演算領域から、所定の下限基準値よりも小さい輝度値をもつ低輝度領域、あるいは、所定の上限基準値よりも大きい輝度値をもつ高輝度領域を除外して所定の演算を施し、第２の画像データを生成するようにすることができる。

この超音波診断装置は、第２の画像データ生成手段において演算領域から低輝度領域あるいは高輝度領域を除外する所定の下限基準値と所定の上限基準値の少なくとも一方に関するデータを取得する基準値データ取得手段と、基準値データ取得手段により取得された所定の下限基準値と所定の上限基準値の少なくとも一方に関するデータに基づいて、所定の下限基準値と所定の上限基準値の少なくとも一方を設定する基準値設定手段とをさらに備え、第２の画像データ生成手段は、基準値設定手段により設定された所定の下限基準値と所定の上限基準値の少なくとも一方に基づいて、演算領域から低輝度領域と高輝度領域の少なくとも一方を除外して所定の演算を施し、第２の画像データを生成するようにすることができる。

第２の画像データ生成手段は、被検体の心臓領域において第２の画像データを生成するとき、心内膜を抽出し、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施す演算領域から心腔領域を除外して所定の演算を施し、第２の画像データを生成するようにすることができる。

表示手段は、さらに、第１の画像データに基づく断層画像と、第１の画像データに基づく断層画像における所定の直線上の輝度情報を重畳して表示するようにすることができる。

この超音波診断装置は、第２の画像データ生成手段により第２の画像データが生成されるときに施される所定の演算における演算条件に関するデータを取得する演算条件データ取得手段と、演算条件データ取得手段により取得された演算条件に関するデータに基づいて、演算条件を設定する演算条件設定手段とをさらに備え、第２の画像データ生成手段は、演算条件設定手段により設定された演算条件に従い、ボリュームデータに基づいて第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成するようにすることができる。

第２の画像データ生成手段により第２の画像データが生成されるときに施される所定の演算における演算条件に関するデータには、少なくとも、第２の画像データが生成される所定の間隔に関するデータ、および、第２の画像データが生成されるときに所定の演算が施される第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向の所定の厚さに関するデータが含まれるようにすることができる。

演算条件データ取得手段は、少なくとも１以上の、第２の画像データに基づく画像の中心を通る垂直な断層画像上において、演算条件に関するデータを取得するようにすることができる。

表示手段は、さらに、第１の画像データに基づく断層画像と、第２の画像データに基づく画像を色調を変えて重畳して表示するようにすることができる。

この超音波診断装置は、第２の画像データに基づく画像の中心を通る垂直な断層画像のデータである第３の画像データを生成する第３の画像データ生成手段をさらに備え、表示手段は、第３の画像データに基づく断層画像をさらに表示するようにすることができる。

この超音波診断装置は、造影剤バブル投与条件下において用いられるようにすることができる。

本発明の超音波診断装置の画像処理プログラムは、上述した課題を解決するために、複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成ステップと、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成ステップと、第２の画像データ生成ステップの処理により生成された複数の第２の画像データに基づく複数の画像を同時に表示する表示ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成手段と、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成手段と、第１の画像データに基づく断層画像と、第２の画像データに基づく画像とを重畳して表示する表示手段とを備えることを特徴とする。

本発明の超音波診断装置の画像処理プログラムは、上述した課題を解決するために、複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成ステップと、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成ステップと、第１の画像データに基づく断層画像と、第２の画像データに基づく画像とを重畳して表示する表示ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の超音波診断装置においては、複数の超音波振動子を振動させて超音波が送信され、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータが生成され、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データが生成され、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算が施され、第２の画像データが生成され、生成された複数の第２の画像データに基づく複数の画像が同時に表示される。

本発明の超音波診断装置の画像処理プログラムにおいては、複数の超音波振動子を振動させて超音波が送信され、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータが生成され、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データが生成され、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算が施され、第２の画像データが生成され、生成された複数の第２の画像データに基づく複数の画像が同時に表示される。

本発明の超音波診断装置においては、複数の超音波振動子を振動させて超音波が送信され、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータが生成され、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データが生成され、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算が施され、第２の画像データが生成され、第１の画像データに基づく断層画像と、第２の画像データに基づく画像とが重畳して表示される。

本発明の超音波診断装置の画像処理プログラムにおいては、複数の超音波振動子を振動させて超音波が送信され、被検体から反射された反射波から超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータが生成され、ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データが生成され、ボリュームデータに基づいて、第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算が施され、第２の画像データが生成され、第１の画像データに基づく断層画像と、第２の画像データに基づく画像とが重畳して表示される。

本発明によれば、任意の位置の２次元の断層画像を表示させる場合において、超音波診断装置の操作性を向上させることができる。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明を適用した超音波診断装置１の内部の構成を表している。

超音波診断装置１は、本体１１、その本体１１に電気ケーブルを介して接続されている超音波プローブ１２、入力装置１３、およびモニタ１４により構成される。

図１に示されるように、超音波診断装置１の本体１１は、制御プロセッサ２１、送受信部２２、Ｂモード処理部２３、ドプラモード処理部２４、画像生成回路２５、記憶部２６、内部記憶装置２７、画像再構成部２８、入力データ取得部２９、演算条件設定部３０、およびインタフェース部３１により構成される。なお、制御プロセッサ２１、記憶部２６、内部記憶装置２７、画像再構成部２８、入力データ取得部２９、演算条件設定部３０、およびインタフェース部３１は、超音診断装置１の本体１１内においてバスにより相互に接続される。

制御プロセッサ２１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit) またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）などからなる。制御プロセッサ２１は、内部記憶装置２７に記憶されている超音波の送受信処理や画像生成・表示処理などを実行する制御プログラムを読み出し、読み出された制御プログラムを記憶部２６のソフトウェア格納部２６ｂ上に展開して各種処理を実行するとともに、種々の制御信号を生成し、各部に供給することにより超音波診断装置１の駆動を総括的に制御する。

送受信部２２のうちの送信系回路は、レートパルス発生器、送信遅延回路、およびパルサ（いずれも図示せず）からなり、レートパルス発生器は、制御プロセッサ２１から供給された制御信号に基づいて被検体Ｐの内部に入射する超音波パルスのパルス繰り返し周波数を決定するレートパルスを発生し、送信遅延回路に供給する。また、送信遅延回路は、送信時における超音波ビームの焦点位置や偏向角度を設定するための遅延回路であり、制御プロセッサ２１から供給される制御信号に基づいて、送信時における超音波ビームの焦点位置と偏向角度が所定の焦点位置と偏向角度となるように、レートパルス発生器から供給されたレートパルスに遅延時間を加え、パルサに供給する。さらに、パルサは、超音波振動子を駆動するための高圧パルスを生成する駆動回路であり、送信遅延回路から供給されたレートパルスに基づいて、超音波振動子を駆動するための高圧パルスを生成し、生成された高圧パルスを超音波プローブ１２に出力する。

なお、送受信部２２は、制御プロセッサ２１の指示に従い、レートパルスに付加する遅延時間や送信周波数、送信駆動電圧などを瞬時に変更することができる。特に、送信駆動電圧を瞬時に変更することができるように、送受信部２２には、例えばリニアアンプ型の発信回路、あるいは、複数の電源ユニットを電気的に切り替え可能な回路などが設けられる。

送受信部２２のうちの受信系回路は、プリアンプ、Ａ／Ｄ変換器、受信遅延回路、および加算器（いずれも図示せず）などからなり、プリアンプは、超音波プローブ１２から被検体Ｐに入射された超音波パルスの反射波に基づく受信信号を取得し、取得された受信信号を所定のレベルまで増幅し、増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換器に供給する。Ａ／Ｄ変換器は、プリアンプから供給された受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、受信遅延回路に供給する。

受信遅延回路は、制御プロセッサ２１から供給される制御信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器から供給されたＡ／Ｄ変換後の受信信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間（各超音波振動子のフォーカス位置からの超音波の伝播時間の差に対応する遅延時間）を与え、加算器に供給する。加算器は、受信遅延回路から供給された各超音波振動子からの受信信号を加算し、加算された受信信号をＢモード処理部２３とドプラモード処理部２４に供給する。なお、加算器の加算により受信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。

Ｂモード処理部２３は、対数増幅器、包絡線検波回路、およびTGC（Time Gain Control）回路（いずれも図示せず）などからなり、制御プロセッサ２１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２３の対数増幅器は、送受信部２２から供給された受信信号を対数増幅し、対数増幅された受信信号を包絡線検波回路に供給する。包絡線検波回路は、超音波周波数成分を除去して振幅のみを検出するための回路であり、対数増幅器から供給された受信信号について包絡線を検波し、検波された受信信号をＴＧＣ回路に供給する。ＴＧＣ回路は、包絡線検波回路から供給された受信信号の強度を最終的な画像の輝度が均一になるように調整し、調整後のデータを画像生成回路２５に供給する。調整後のデータは画像生成回路２５を介してモニタ１４に供給され、その後、受信信号の強度を輝度により表したＢモード画像として表示される。

ドプラモード処理部２４は、基準信号発生器、π/２位相器、ミキサ、ＬＰＦ（Low Pass Filter）、ドプラ信号記憶回路、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）分析器、演算器、ＭＴＩ（Moving Target Indication Filter）フィルタ、自己相関器、平均速度演算器、分散演算器、およびパワー演算器（いずれも図示せず）などからなり、送受信部２２から供給された受信信号について主に直交位相検波とＦＦＴ分析やＭＴＩ演算処理などが行われ、生成されたデータを画像生成回路２５に供給する。このデータは画像生成回路２５を介してモニタ１４に供給され、その後、平均速度画像、分散画像、パワー画像などを組み合わせたドプラモード画像として表示される。

画像生成回路２５は、Ｂモード処理部２３とドプラモード処理部２４から供給されたデータを取得し、取得されたデータを超音波スキャンの走査線信号列からビデオフォーマットの走査線信号列に変換することによりＢモード画像データとドプラモード画像データを生成し、生成されたＢモード画像データとドプラモード画像データをモニタ１４と記憶部２６の画像メモリ２６aに供給する。

また、画像生成回路２５は、制御プロセッサ２１の制御に従い、画像メモリ２６aから供給された種々の画像データを取得し、取得された種々の画像データをモニタ１４に供給する。

記憶部２６は、画像メモリ２６aとソフトウェア格納部２６bからなり、画像メモリ２６aは、画像生成回路２５から供給されたＢモード画像データとドプラモード画像データを取得し、取得されたＢモード画像データとドプラモード画像データを記憶する。これにより、オペレータは、例えば診断後において、診断中に記憶された画像データを読み出し、画像生成回路２５を介してモニタ１４に静止画像または動画像として表示させることができる。

また、画像メモリ２６aは、送受信部２２から供給された出力信号（ＲＦ信号）などの生データ、画像再構成部２８から供給されたボリュームデータあるいは再構成された種々の画像データ、ネットワーク３２を介して取得された画像データなどを適宜記憶し、必要に応じて各部に供給する。

ソフトウェア格納部２６bは、制御プロセッサ２１の制御に従って、内部記憶装置２７から供給された種々の制御プログラムを格納する。

内部記憶装置２７は、スキャンシーケンス、画像生成・表示処理、差分画像生成処理、輝度値保持演算処理、重畳表示などを実行する制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見など）、診断プロトコル、超音波の送受信条件、画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件などに関するデータ群を格納している。また、内部記憶装置２７は、必要に応じて、記憶部２６の画像メモリ２６aから供給された種々の画像データを保管する。内部記憶装置２７は、必要に応じて、インタフェース部３１を介して外部装置（図示せず）へ種々のデータを転送することが可能である。

画像再構成部２８は、制御プロセッサ２１の制御に従い、記憶部２６の画像メモリ２６aに記憶されているＢモード画像データとドプラモード画像データを読み出し、読み出されたＢモード画像データとドプラモード画像データを共通の座標軸をもつボリュームデータに変換するとともに、変換された後のボリュームデータを画像メモリ２６aに供給する。画像再構成部２８は、内部記憶装置２７に記憶されている演算条件設定データを読み出し、読み出された演算条件設定データとボリュームデータに基づき、所定の演算処理を用いて再構成することにより所定の位置の２次元の断層画像データを生成し、生成された所定の位置の２次元の断層画像データを画像メモリ２６aに供給する。

また、画像再構成部２８は、ボリュームデータに基づいて所定の演算処理を用いて再構成することにより所定の３次元の画像データを生成し、生成された所定の３次元の画像データを画像メモリ２６aに供給する。

入力データ取得部２９は、オペレータが入力装置１３を操作することにより入力された演算条件に関するデータなどの種々のデータをインタフェース部３１を介して取得し、取得された演算条件に関するデータを演算条件設定部３０に供給するとともに、取得されたその他のデータを各部に適宜供給する。なお、インタフェース部３１を介して外部記憶装置（図示せず）など演算条件に関するデータなどの種々のデータを取得するようにしてもよい。

演算条件設定部３０は、制御プロセッサ２１の制御に従い、入力データ取得部２９から供給された演算条件に関するデータを取得し、取得された演算条件に関するデータに基づいて画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件を設定するとともに、設定された演算条件に関するデータである演算条件設定データを内部記憶装置２７に供給する。

インタフェース部３１は、入力装置１３、ネットワーク３２、および外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースであり、本体１１の各部から供給される種々のデータをネットワーク３２介して外部装置（図示せず）に供給したり、外部記憶装置に供給することが可能である。

また、超音波プローブ１２は、本体１１に電気ケーブルを介して接続されており、被検体Ｐの表面に対してその前面を接触させ超音波の送受信を行う超音波トランスジューサであり、１次元にアレイ配列あるいは２次元にマトリクス配列された微小な超音波振動子（図示せず）をその先端部分に有している。この超音波振動子は圧電振動子としての電気音響変換素子である。超音波振動子の前方には、超音波を効率よく伝播させるための整合層が設けられ、超音波振動子の後方には、後方への超音波の伝播を防止するパッキング材が設けられる。

超音波プローブ１２は、送信時には本体１１の送受信部２２から入射された電気パルスを超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受信時には被検体Ｐにより反射された反射波を電気信号に変換し、本体１１に出力する。なお、被検体Ｐ内に送信された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体Ｐ内の臓器間の境界面あるいは組織にて反射される。また、送信された超音波が、移動している血流や心臓壁などの表面で反射されると、ドプラ効果により周波数偏移を受ける。

入力装置１３は、電気ケーブルを介して本体１１と接続され、操作パネル上にオペレータの種々の指示を入力するための表示パネル（図示せず）、トラックボール１３a、種々の操作スイッチ１３b、種々のボタン１３c、マウス１３d、キーボード１３eなどの入力デバイスを有しており、患者情報、計測パラメータ、物理パラメータ、テンプレートサイズ、および、画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件や、時相や格子間隔などをオペレータが入力するために用いられる。

モニタ１４は、ケーブルを介して本体１１の画像生成回路２５と接続され、図示せぬＬＣＤ(Liquid Crystal Display)や図示せぬＣＲＴ(Cathode Ray Tube)からなり、超音波スキャンの走査線信号列からビデオフォーマットの走査線信号列に変換された画像生成回路２５からのＢモード画像データとドプラモード画像データや３次元画像データなどを取得し、取得されたＢモード画像データに基づく画像とドプラモード画像データに基づく画像や３次元画像データに基づく画像などを表示する。

次に、図２のフローチャートを参照して、図１の超音波診断装置１における奥行き情報付き断層画像表示処理について説明する。なお、奥行き情報付き断層画像表示処理が開始される前に、オペレータにより予め造影剤が被検体Ｐに投与される。

ステップＳ１において、画像生成回路２５は、複数の２次元の断層画像データを生成する。具体的には、以下のようにして複数の２次元の断層画像データが生成される。

送受信部２２は、制御プロセッサ２１から供給された送信制御信号に基づいて、超音波ビームを被検体Ｐに送信する。すなわち、送受信部２２のレートパルス器は、制御プロセッサ２１から供給された送信制御信号に基づいて、被検体Ｐの内部に入射する超音波パルスのパルス繰り返し周波数が所定のパルス繰り返し周波数になるように決定するレートパルスを発生し、送信遅延回路に供給する。また、送信遅延回路は、制御プロセッサ２１から供給される送信制御信号に基づいて、送信時における超音波ビームの焦点位置と偏向角度が所定の焦点位置と偏向角度（θ１）となるように、レートパルス発生器から供給されたレートパルスに遅延時間を加え、パルサに供給する。さらに、パルサは、送信遅延回路から供給されたレートパルスに基づいて、超音波振動子を駆動するための高圧パルスを生成し、生成された高圧パルスを超音波プローブ１２に出力する。超音波プローブ１２は、送受信部２２から入力された高圧パルス（電気パルス）を超音波パルスに変換し、変換された超音波パルスを被検体Ｐに送信する。被検体Ｐ内に送信された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体Ｐ内の臓器間の境界面あるいは組織にて反射される。

超音波プローブ１２は、被検体Ｐにより反射された反射波を電気信号に変換し、本体１１に出力する。送受信部２２は、制御プロセッサ２１から供給された受信制御信号に基づいて、超音波プローブ１２から入力された受信信号を増幅し、所定の遅延時間を付加して、Ｂモード処理部２３とドプラモード処理部２４に供給する。すなわち、送受信部２２の受信系回路のプリアンプは、超音波プローブ１２から被検体Ｐに入射された超音波の反射波に基づく受信信号を取得し、取得された受信信号を所定のレベルまで増幅し、増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換器に供給する。Ａ／Ｄ変換器は、プリアンプから供給された受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、受信遅延回路に供給する。

受信遅延回路は、制御プロセッサ２１から供給される受信制御信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器から供給されたＡ／Ｄ変換後の受信信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間（各超音波振動子のフォーカス位置からの超音波の伝播時間の差に対応する遅延時間）を与え、加算器に供給する。加算器は、受信遅延回路から供給された各超音波振動子からの受信信号を加算し、加算された受信信号をＢモード処理部２３とドプラモード処理部２４に供給する。

Ｂモード処理部２３とドプラモード処理部２４は、送受信部２２から供給された受信信号に種々の処理を施し、θ１方向のデータをそれぞれ生成し、画像生成回路２５に供給する。画像生成回路２５は、Ｂモード処理部２３とドプラモード処理部２４から供給されたθ１方向のデータを取得し、取得されたθ１方向のデータを超音波スキャンの走査線信号列からビデオフォーマットの走査線信号列に変換することによりθ１方向のＢモード画像データとドプラモード画像データを生成し、生成されたθ１方向のＢモード画像データとドプラモード画像データを記憶部２６の画像メモリ２６aに供給する。

記憶部２６の画像メモリ２６aは、画像生成回路２５から供給されたθ１方向のＢモード画像データとドプラモード画像データを取得し、取得されたθ１方向のＢモード画像データとドプラモード画像データを記憶する。

次に、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながら[θ１＋（Ｎ−１）Δθ]まで変更してＮ方向の走査によって上記と同様な手順で超音波の送受信を行い、被検体Ｐ内をリアルタイム走査する。このとき、制御プロセッサ２１は、その制御信号によって送受信部２２の送信遅延回路と受信遅延回路の遅延時間を、所定の超音波送受信方向に対応させて順次切り替えさせながら、[θ１＋Δθ乃至θ１＋（Ｎ−１）Δθ]方向のＢモード画像データとドプラモード画像データの各々を生成させる。

また、画像メモリ２６aは、生成された[θ１＋Δθ乃至θ１＋（Ｎ−１）Δθ]方向のＢモード画像データとドプラモード画像データを、すでに記憶されているθ１方向のＢモード画像データとドプラモード画像データとともに、所定の時相の２次元のＢモード画像データとドプラモード画像データとして記憶する。

このようにして、所定の時相の１枚の２次元のＢモード画像データとドプラモード画像データを生成し、記憶することができる。なお、本発明の実施形態においては、造影剤を用いているので、ハーモニックモードによる受信信号に基づいて断層画像データ（Ｂモード画像データとドプラモード画像データ）を生成する。

次に、空間的に異なる条件で同様の操作を行うことにより、複数の２次元の断層画像データ（２次元のＢモード画像データとドプラモード画像データ）により構成される３次元の領域にわたる断層画像データを収集する。

具体的には、１次元にアレイ配列された複数の超音波振動子を有する超音波プローブ１２を用いてオペレータの手動走査を行う場合、例えば、あおり走査や平行移動走査などを手動にて一定の速度で行うことにより、複数の２次元の断層画像データにより構成される３次元の領域にわたる断層画像データを収集する。勿論、１次元にアレイ配列された複数の超音波振動子を有する超音波プローブ１２を用いて機械的に走査を行うようにしてもよい。

また、２次元にマトリクス配列された複数の超音波振動子を有する超音波プローブ１２を用いて直接３次元的に走査することにより３次元の領域にわたる断層画像データを収集するようにしてもよい。本発明においては、３次元の領域にわたる断層画像データを収集することができさえすればよく、いずれの走査方式により３次元にわたる断層画像データを収集する場合にも本発明を適用することができる。

本発明の実施形態においては、図３に示されるように、２次元にマトリクス配列された複数の超音波振動子を有する超音波プローブ１２を用いて直接３次元的に走査することにより３次元の領域にわたる断層画像データを収集する。具体的には、心臓の心尖から超音波を直接３次元的に走査することにより３次元の領域にわたる心臓の断層画像データを収集する。

このように収集（生成）された複数の２次元の断層画像データ（２次元のＢモード画像データとドプラモード画像データ）は、記憶部２６の画像メモリ２６aに順次記憶される。

ステップＳ２において、画像再構成部２８は、制御プロセッサ２１の制御に従い、記憶部２６の画像メモリ２６aに記憶されている複数の２次元のＢモード画像データとドプラモード画像データを読み出し、読み出された複数の２次元のＢモード画像データとドプラモード画像データを共通の座標軸をもつボリュームデータに変換するとともに、記憶部２６の画像メモリ２６aに供給する。

ステップＳ３において、画像再構成部２８は、制御プロセッサ２１の制御に従い、変換された後のボリュームデータに基づいて、直交３断面の断層画像データを生成する。すなわち、画像再構成部２８は、変換された後のボリュームデータに基づいて、オペレータにより入力装置１３が操作されることにより指示された所定の位置の２次元の断層画像データと、所定の位置の２次元の断層画像データに基づく断層画像に対して直交する２つの２次元の断層画像データを生成する。なお、所定の位置の２次元の断層画像と、それに対して直交する２つの断層画面を生成し、生成された３つの２次元の断層画像データに基づいて３断面を同時に表示する方法を「直交３断面表示方法」という。

例えば、図４に示されるように、オペレータが入力装置１３を操作することにより所望の断面として断面Ａを指定した場合、断面Ａに対して直交する断面Ｂと断面Ｃを含めた直交する３断面（断面Ａ、断面Ｂ、および断面Ｃ）の２次元の断層画像データが生成される。

なお、ボリュームデータに基づいて直交３断面の断層画像データを生成し、表示する直交３断面表示法においては、オペレータが入力装置１３を特に操作しない限り、超音波診断装置１のデフォルトとして、被検体Ｐの体表面に接触された位置で超音波プローブ１２から超音波を送受信することにより生成される通常の２次元の断層画像データと、それに対して直交する２つの２次元の断層画面データが生成される。勿論、オペレータは、入力装置１３を操作することにより、３次元的に任意の位置の２次元の断層画像データと、それに対して直交する２つの２次元の断層画面データを生成させることが可能である。

画像再構成部２８は、生成された直交３断面の２次元の断層画像データを画像メモリ２６aに供給する。画像メモリ２６aは、画像再構成部２８から供給された直交３断面の２次元の断層画像データを画像生成回路２５を介してモニタ１４に供給する。

ステップＳ４において、モニタ１４は、画像生成回路２５から供給された直交３断面の２次元の断層画像データを取得し、取得された直交３断面の２次元の断層画像データに基づく直交３断面の２次元の断層画像を図５に示されるように表示する。

図５は、モニタ１４に表示される直交３断面の２次元の断層画像の表示例を表している。

図５に示されるように、モニタ１４には断層画像４１乃至４３が表示されており、断層画像４１乃至４３は、それぞれ、所定の位置の断層画像（図４の断面Ａに対応する断層画像）、断層画像４１が生成されるように被検体Ｐに接触された超音波プローブ１２を９０度ひねって走査することで通常得られる断層画像（図４の断面Ｂに対応する断層画像）、断層画像４１と断層画像４２に対して直交する断層画像（図４の断面Ｃに対応する断層画像）を示している。なお、断層画像４３はいわゆるＣモード断層画像と呼ばれる。

これにより、オペレータは、表示された３つの断層画像４１乃至４３の空間的な位置関係を考慮しつつ、被検体Ｐの診断を行うことができる。

ところが、従来の直交３断面表示法においては、いわゆるＣモード断層画像として表示される断層画像は断層画像４３の１枚だけであることから、例えばオペレータが心筋の虚血部位を観察する場合には、１０ｃｍ乃至１５ｃｍ程度の大きさの心臓を十分に観察するために、入力装置１３を何度も操作することにより空間的に異なる位置のＣモード断層画像を逐次表示させ、被検体Ｐの心筋において虚血部位があるか否かを観察しなければならない。

また、オペレータが直交３断面表示法を用いて心臓の心筋虚血の部位を観察する場合、造影剤を投与したときでも、通常、虚血が発生している心筋の虚血部位の断層画像上における階調は、虚血が発生していない心筋の部位の断層画像上における階調よりも多少暗い程度である。そのため、直交３断面表示法を用いて心臓の心筋虚血の部位を観察する場合、オペレータが被検体Ｐに心筋虚血部位があるか否かを正確に判定することは困難なことであった。

そこで、所定の位置のＣモード断層画像に対して垂直方向に所定の厚さで所定の演算処理を施し、この演算処理により奥行き情報が付加されたＣモード断層画像を所定の間隔ごとに複数生成・表示するようにする。これにより、奥行き情報が付加されたほぼ平行な複数のＣモード断層画像（以下、「奥行き情報付き断層画像」という。）が生成・表示される。その結果、オペレータは、より３次元の情報が増加した複数の奥行き情報付き断層画像を用いて、被検体Ｐの診断を短時間で効率よく行うことが可能となる。以下、複数の奥行き情報付き断層画像の生成・表示方法について具体的に説明する。

まず、オペレータは、入力装置１３を操作することにより、画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件に関するデータを入力する。具体的には、図６に示されるように、オペレータは、入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−２乃至１３b−４を操作することにより、それぞれ、所定の演算処理が施される垂直方向の所定の厚さ、表示される奥行き情報付き断層画像の枚数、および、奥行き情報付き断層画像が表示される所定の間隔を入力することができる。図６の例の場合、オペレータは、入力装置１３を操作することにより、所定の演算処理が施される垂直方向の所定の厚さ、表示される奥行き情報付き断層画像の枚数、および、奥行き情報付き断層画像が表示される所定の間隔として、それぞれ、「５ｍｍ」、「３枚」、および「２ｃｍ」を入力している。

また、オペレータは、入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−１を操作することにより、画像再構成部２８において演算処理を開始させることができるとともに、入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−５を操作することにより、演算条件設定部３０に演算条件を設定させることができる。

なお、一般に、心臓は便宜上例えば１６個の部位に区分することが可能であるが、１６個に分けられた部位のうち所定の１つの部位を観察する場合に、演算処理が施される垂直方向の所定の厚さを厚く設定しすぎてしまうと、演算処理が施された奥行き情報付き断層画像に異なる部位の余計な情報が含まれてしまう可能性がある。そこで、演算処理を施す演算領域に観察を所望しない部位が含まれないようにするために、オペレータにより入力される所定の厚さの範囲は５ｍｍ乃至３０ｍｍ程度で、より好ましくは５ｍｍ乃至２０ｍｍ程度にすべきである。

ステップＳ５において、入力データ取得部２９は、オペレータが入力装置１３を操作することにより入力された画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件に関するデータ（所定の演算処理が施される垂直方向の所定の厚さに関するデータ、表示される奥行き情報付き断層画像の枚数に関するデータ、および、奥行き情報付き断層画像が表示される所定の間隔に関するデータ）を取得し、取得された画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件に関するデータを演算条件設定部３０に供給する。

次ぎに、オペレータは、入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−５を操作することにより、演算条件設定部３０に演算条件を設定させる。

ステップＳ６において、演算条件設定部３０は、オペレータにより入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−５が操作されると、制御プロセッサ２１の制御に従い、入力データ取得部２９から供給された画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件に関するデータを取得し、取得された画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件に関するデータに基づいて、画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件を設定するとともに、設定された演算条件に関するデータである演算条件設定データを内部記憶装置２７に供給する。

図６の例の場合、画像再構成部２８において行われる演算処理の演算条件として、所定の演算処理が施される垂直方向の所定の厚さ、表示される奥行き情報付き断層画像の枚数、および、奥行き情報付き断層画像が表示される所定の間隔が、それぞれ、「５ｍｍ」、「３枚」、および「２ｃｍ」に設定される。なお、この場合、奥行き情報付き断層画像は、超音波プローブ１２から２ｃｍ、４ｃｍ、および６ｃｍの位置に生成される。

これにより、オペレータは、演算条件設定部３０に所望の演算条件を設定させることができる。

なお、本発明の実施形態においては、表示される奥行き情報付き断層画像の枚数を「３枚」に設定するようにしているが、このような場合に限られず、オペレータの好みの枚数を設定することができる。但し、便宜上１６個に分けられる心臓を観察する場合、オペレータが見にくくならずにどの部位であるかを識別することができるように、表示される奥行き情報付き断層画像の枚数を２枚乃至６枚程度に設定することが好ましい。

また、図６の例の場合、所定の演算処理が施される垂直方向の所定の厚さ、および、奥行き情報付き断層画像が表示される所定の間隔として、それぞれ、「５ｍｍ」および「２ｃｍ」が設定されているが、このような場合に限られず、オペレータの好みで任意の厚さと間隔や位置に設定することができる。

続いて、オペレータは、入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−１を操作することにより、超音波診断装置１に演算処理を開始させる。制御プロセッサ２１は、内部記憶装置２７に記憶されている演算処理などの制御プログラムを読み出し、読み出された演算処理などの制御プログラムを記憶部２６のソフトウェア格納部２６ｂ上に展開して処理を実行する。

ステップＳ７において、画像再構成部２８は、制御プロセッサ２１の制御に従い、オペレータにより入力装置１３に設けられたスイッチ１３b−１が操作されると、内部記憶装置２７に記憶されている演算条件設定データを読み出すとともに、画像メモリ２６aに記憶されているボリュームデータを読み出す。画像再構成部２８は、読み出された演算条件設定データとボリュームデータに基づいて所定の演算処理を施すことにより、奥行き情報付き断層画像のデータである奥行き情報付き断層画像データを複数生成する。

具体的には、例えば、所定の演算処理方法として最大値保持演算処理方法、加算平均演算処理方法、最小値保持演算処理方法、または単純加算演算処理方法などを用いて、図７に示されるように設定された厚さ（図６の例の場合、「５ｍｍ」）で画像の特徴量（例えば、信号強度など）について演算処理を行う。

最大値保持演算処理方法を用いた場合、設定された厚さにおいて最も大きい画像の特徴量が演算結果として用いられる。加算平均演算処理方法を用いた場合、設定された厚さにおける全ての画像の特徴量を加算平均した値が演算結果として用いられる。最小値保持演算処理方法を用いた場合、設定された厚さにおいて最も小さい画像の特徴量が演算結果として用いられる。

例えばオペレータが心臓の心筋虚血部位を観察する場合、図８[Ａ]乃至[Ｃ]に示されるように、設定された厚さの中で最も浅い部分と最も深い部分では周囲の部位と比べて画像の特徴量が例えば０．１しか小さく（周囲の部位の画像の特徴量が例えば１．０で心筋虚血部位の画像の特徴量が例えば０．９）ないが、設定された厚さの中で中間の部分では周囲と比べて画像の特徴量が例えば０．２小さい（周囲の部位の画像の特徴量が例えば１．０で心筋虚血部位の画像の特徴量が例えば０．８）ときに、最小値保持演算処理方法を用いて演算処理を施すと、その結果、図８[Ｄ]に示されるように周囲の部位の画像の特徴量として１．０が用いられ、心筋虚血部位の画像の特徴量として０．８が用いられる。

また、例えばオペレータが心臓の心筋虚血部位を観察する場合、図９[Ａ]乃至[Ｃ]に示されるように、設定された厚さの中で最も浅い部分では周囲の部位と比べて画像の特徴量が例えば０．１小さく（周囲の部位の画像の特徴量が例えば１．０で心筋虚血部位の画像の特徴量が例えば０．９）、設定された厚さの中で中間の部分では周囲と比べて画像の特徴量が例えば０．６小さく（周囲の部位の画像の特徴量が例えば１．０で心筋虚血部位の画像の特徴量が例えば０．４）、設定された厚さの中で最も深い部分では周囲の部位と比べて画像の特徴量が例えば０．２小さい（周囲の部位の画像の特徴量が例えば１．０で心筋虚血部位の画像の特徴量が例えば０．８）ときに、加算平均演算処理を施すと、その結果、図９[Ｄ]に示されるように周囲の部位の画像の特徴量として１．０が用いられ、心筋虚血部位の画像の特徴量として０．７が用いられる。

これにより、心筋虚血部位の画像の特徴量を周囲の部位に比べて相対的に低くすることができ、その結果、演算処理を施さないで心臓の心筋虚血部位を観察する場合に比べて、オペレータにより予め設定された厚さの範囲内で心筋の虚血部位と周囲の部位とのコントラスト比を向上させることができる。

一方、腫瘍には新生の血管などが多いことから造影剤を用いると、腫瘍の部分は他の周辺の部位に比べて強く染影されるが、例えばオペレータが心臓の腫瘍部分を観察する場合、図１０[Ａ]乃至[Ｃ]に示されるように、設定された厚さの中で最も浅い部分では周囲の部位と比べて画像の特徴量が例えば１．０大きく（周囲の部位の画像の特徴量が例えば０．５で腫瘍部分の画像の特徴量が例えば１．５）、設定された厚さの中で中間の部分では周囲と比べて画像の特徴量が例えば１．０大きく（周囲の部位の画像の特徴量が例えば０．５で腫瘍部分の画像の特徴量が例えば１．５）、設定された厚さの中で最も深い部分では周囲の部位と比べて画像の特徴量が例えば２．０大きい（周囲の部位の画像の特徴量が例えば０．５で腫瘍部分の画像の特徴量が例えば２．５）ときに、最大値保持演算処理を施すと、その結果、図１０[Ｄ]に示されるように周囲の部位の画像の特徴量として０．５が用いられ、腫瘍部分の画像の特徴量として２．５が用いられる。

これにより、腫瘍部分の画像の特徴量を周囲の部位に比べて相対的に高くすることができ、その結果、演算処理を施さないで心臓の腫瘍部分を観察する場合に比べて、オペレータにより予め設定された厚さの範囲内で腫瘍部分と周囲の部位とのコントラスト比を向上させることができる。

なお、最大値保持演算処理方法、加算平均演算処理方法、最小値保持演算処理方法、または単純加算演算処理方法以外の他の演算処理方法を用いるようにしてもよい。

また、画像再構成部２８は、複数の奥行き情報付き断層画像データを生成するとき、同時に、直交３断面表示される３断面の断層画像のうちのＣモード断層画像以外の残り２つの断層画像の画像データを画像メモリ２６aから読み出し、演算条件設定データに基づき、読み出された２つの断層画像データに、奥行き情報付き断層画像データが生成された位置情報を付加する。

具体的には、図６の例の場合、奥行き情報付き断層画像データが２ｃｍの間隔で３枚生成されることから、超音波プローブ１２から２ｃｍ、４ｃｍ、および６ｃｍの位置に位置情報が付加される。なお、奥行き情報付き断層画像データが生成された位置情報が付加された断層画像データを「位置情報付き断層画像データ」という。

画像再構成部２８は、生成された複数の奥行き情報付き断層画像データと位置情報付き断層画像データを画像メモリ２６aに供給する。画像メモリ２６aは、画像再構成部２８から供給された複数の奥行き情報付き断層画像データと位置情報付き断層画像データを取得し、取得された複数の奥行き情報付き断層画像データと位置情報付き断層画像データを記憶するとともに、画像生成回路２５を介してモニタ１４に供給する。

ステップＳ８において、モニタ１４は、画像メモリ２６aから供給された複数の奥行き情報付き断層画像データと位置情報付き断層画像データを取得し、取得された複数の奥行き情報付き断層画像データと位置情報付き断層画像データに基づく複数の奥行き情報付き断層画像と位置情報付き断層画像を同時に表示する。

図１１は、モニタ１４に表示される奥行き情報付き断層画像と位置情報付き断層画像の表示例を表している。

図１１に示されるように、モニタ１４には断層画像５１乃至５３−３が同時に表示されており、断層画像５１乃至５３−３は、それぞれ、奥行き情報付き断層画像データが生成された位置情報が図５の断層画像４１に付加された位置情報付き断層画像、奥行き情報付き断層画像データが生成された位置情報が図５の断層画像４２に付加された位置情報付き断層画像、断層画像５１と断層画像５２に対して直交する断層画像であって所定の演算処理が施された３枚の奥行き情報付き断層画像のうち最も浅い位置（超音波プローブ１２から２ｃｍの位置）の奥行き情報付き断層画像、断層画像５１と断層画像５２に対して直交する断層画像であって所定の演算処理が施された３枚の奥行き情報付き断層画像のうちの中間の位置（超音波プローブ１２から４ｃｍの位置）の奥行き情報付き断層画像、および、断層画像５１と断層画像５２に対して直交する断層画像であって所定の演算処理が施された３枚の奥行き情報付き断層画像のうち最も深い位置（超音波プローブ１２から６ｃｍの位置）の奥行き情報付き断層画像を示している。なお、断層画像５３−１乃至５３−３は、ほぼ平行関係にある。

また、心尖から超音波を走査した場合、断層画像５３−１乃至５３−３は、心臓の短軸の基部、乳頭筋レベル、および心尖部における画像となる。

本発明の実施形態においては、所定の位置において所定の厚さで演算処理を施すことで奥行き情報が付加された奥行き情報付き断層画像データを複数生成して同時に表示しているので、単に所定の位置の断層画像データを生成して表示する場合に比べて、高コントラストな断層画像を複数同時に表示することができる。これにより、オペレータは、例えば心臓の心筋虚血部位や腫瘍などを観察する場合に現在表示されている断層画像に心筋虚血部位や腫瘍などがあるかを容易に判定することができるだけでなく、現在表示されている複数の断層画像を同時に見ることで心臓のどこに心筋虚血部位や腫瘍があるか否かを容易に推測することが可能となる。

また、オペレータにより予め設定された厚さの範囲内で心筋の虚血部位と周囲の部位とのコントラスト比を向上させることができるようにしているので、オペレータが指示した所定の位置の断面から多少離れた所に所望の部位が存在するような場合であっても、どこに心筋虚血部位や腫瘍があるか否かを推測することが可能となる。これにより、オペレータは、所望の部位の近傍であるか否かをそれほど注意を払うことなく所定の位置の断面を指示した場合であっても、表示される高コントラストな断層画像に基づいて、心臓のどこに心筋虚血部位や腫瘍があるか否かを推測することが可能となる。

さらに、所定の位置において所定の厚さで演算処理を施すことで奥行き情報が付加された奥行き情報付き断層画像データを生成して表示するようにしているので、単に所定の位置の断層画像データを生成して表示する場合に比べて、オペレータは、より少ない表示操作で短時間で所望の部位の断層画像を表示させることができる。

従って、任意の位置の２次元の断層画像を表示させる場合において、超音波診断装置の操作性を向上させることができる。

なお、図１１の表示画面上においてオペレータが入力装置１３を操作することにより、断層画像５３−１乃至５３−３のうちの所望の断層画像を拡大表示させるようにしてもよい。これにより、例えば心臓の心筋虚血部位や腫瘍などを観察する場合に心筋虚血部位や腫瘍などがあるかをさらに容易に判定することができる。

また、オペレータが入力装置１３に設けられたトラックボール１３aを操作して断層画像５１や断層画像５２の画像上の位置情報を所定の位置に移動させるのに連動して、移動した後の所定の位置における断層画像５３−１乃至５３−３を表示するようにしてもよい。これにより、任意の位置の２次元の断層画像を表示させる場合において、超音波診断装置の操作性をより向上させることができる。

ところで、画像再構成部２８において行われる演算処理における演算条件に関するデータをオペレータが入力装置１３を操作することにより入力する場合、オペレータは、図１２に示されるような表示画面を見ながら、画像再構成部２８において行われる演算処理における演算条件に関するデータなどを入力するようにしてもよい。

図１２に示されるように、オペレータは、入力装置１３を用いて表示画面上の厚さ設定用アイコン５４で範囲指定することにより、所定の演算処理が施される垂直方向の所定の厚さ、所定の間隔、および位置などを入力することができる。

また、演算処理が施される演算領域に観察を所望しない部位が含まれないようにするために、オペレータが好みで演算領域から除外する領域を入力するようにしてもよい。例えば、図１２に示されるように断層画像４３上にその画像の輝度情報（輝度プロファイル）５５を重畳表示させ、オペレータが、入力装置１３を用いて表示画面上の領域設定用アイコン５６で範囲指定することにより、所定の演算処理を施させる演算領域から除外する所定の領域を入力するようにしてもよい。これにより、所定の演算処理の妨げとなる高輝度領域や低輝度領域などを除外し、より好適な奥行き情報付き断層画像データを生成・表示することができる。従って、よりコントラスト比の高い奥行き情報付き断層画像データを生成・表示することができる。

勿論、重畳表示される画像の輝度情報を参照して、オペレータが入力装置１３を操作することにより所定の演算処理を施させる演算領域から高輝度領域や低輝度領域を除外する閾値（基準値）となる１つあるいは複数の輝度値を入力するようにしてもよい。これにより、入力された輝度値に基づいて演算領域から高輝度領域や低輝度領域を除外して演算処理が施されるので、オペレータの好みに合わせて所定の演算処理を施すことができる。

なお、心臓の心腔内には大量の血液があることから、造影剤を用いると心臓の心腔内の部分が他の部位に比べて強く染影され高輝度となってしまい、その結果、所定の演算処理の妨げとなってしまう。そこで、画像再構成部２８に演算処理を開始させるとき、オペレータは、図１３に示されるように、入力装置１３に設けられたボタン１３cの内膜抽出開始ボタンを操作することにより内膜抽出処理を開始させ、心腔内のボクセルを所定の演算処理が施される演算領域から除外するようにしてもよい。これにより、より好適な奥行き情報付き断層画像データを生成・表示することができる。従って、より高コントラストな奥行き情報付き断層画像データを生成・表示することができる。

また、奥行き情報付き断層画像を表示するとき、図１４に示されるように、生成された所定の位置の奥行き情報付き断層画像と、その位置で所定の演算処理が施されていない２次元の断層画像とを重畳表示するようにしてもよい。

図１４の例の場合、生成された所定の位置の奥行き情報付き断層画像と、その位置で所定の演算処理が施されていない２次元の断層画像とを色調を変えて重畳表示している。なお、図１４の例の場合、右下に重畳表示されている奥行き情報付き断層画像のカラーを示すカラーバー５７が表示されている。

これにより、例えば心筋虚血部位とその他の部分とのコントラスト比が所定の演算処理が施されることにより２つの画像間で大きく変化した場合、発生している虚血５８が鮮明に描出される。従って、オペレータは、心臓の心筋虚血部位などを観察する場合に現在表示されている部位の断層画像に心筋虚血部位などがあるか否かをより容易に判定することが可能となる。その結果、任意の位置の２次元の断層画像を表示させる場合において、超音波診断装置の操作性を向上させることができる。

なお、本発明の実施形態においては、心臓の心尖から超音波を走査して被検体Ｐの心臓を観察する場合に適用するようにしたが、このような場合に限られず、心臓以外の部位（例えば、乳腺などの部位）を観察する場合にも適用することができる。

また、本発明の実施形態に示された超音波診断装置１においては、造影剤を被検体Ｐに投与した場合について説明したが、造影剤を被検体Ｐに投与しない場合についても適用することができる。

さらに、本発明の実施形態においては、オペレータが入力装置１３を操作することにより演算処理方法を代えて奥行き情報付き断層画像データを生成し、表示するようにしてもよい。これにより、オペレータにより指定された所定の位置において好適な演算処理方法を用いて所定の部位に応じた奥行き情報付き断層画像データを生成し、表示することができる。

また、本発明の実施形態に示された超音波診断装置１においては、いわゆるＣモード断層画像に奥行き情報を付加するようにしたが、このような場合に限られず、オペレータは、任意の断層画像を指定して奥行き情報を付加させることができる。

なお、本発明の実施形態において説明した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。

なお、本発明の実施形態では、フローチャートのステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

本発明を適用した超音波診断装置の内部の構成を示すブロック図。 図１の超音波診断装置における奥行き情報付き断層画像表示処理について説明するフローチャート。 ２次元にマトリクス配列された超音波振動子を有する超音波プローブを用いて直接３次元的に超音波を走査する場合の原理を説明する説明図。 直交３断面表示法の原理について説明する説明図。 図１のモニタに表示される直交３断面の２次元の断層画像の表示例を示す図。 図１の入力装置の概略的な概観の構成を示す概観図。 図２のステップ７における演算処理方法の概念について説明する説明図。 図２のステップ７における演算処理の具体的な方法について説明する説明図。 図２のステップ７における他の演算処理の具体的な方法について説明する説明図。 図２のステップ７における他の演算処理の具体的な方法について説明する説明図。 図１のモニタに表示される複数の奥行き情報付き断層画像の表示例を示す図。 図１のモニタに表示される演算条件の入力表示画面の表示例を示す図。 図１の超音波診断装置において演算処理を施す演算領域から心腔内の領域を除外する方法について説明する説明図。 図１のモニタに表示される奥行き情報付き断層画像と通常の２次元の断層画像とを重畳して表示する表示例を示す図。

符号の説明

１ 超音波診断装置
１１ 本体
１２ 超音波プローブ
１３ 入力装置
１３a トラックボール
１３b スイッチ
１３c ボタン
１３d マウス
１３e キーボード
１４ モニタ
２１ 制御プロセッサ
２２ 送受信部
２３ Ｂモード処理部
２４ ドプラモード処理部
２５ 画像生成回路
２６ 記憶部
２６a 画像メモリ
２６b ソフトウェア格納部
２７ 内部記憶装置
２８ 画像再構成部
２９ 入力データ取得部
３０ 演算条件設定部
３１ インタフェース部
３２ ネットワーク

Claims (18)

1. 複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から前記超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、
   前記ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成手段と、
   前記ボリュームデータに基づいて、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成手段と、
   前記第２の画像データ生成手段により生成された複数の前記第２の画像データに基づく複数の画像を同時に表示する表示手段とを備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記第２の画像データ生成手段は、前記ボリュームデータに基づいて所定の間隔ごとに、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、複数の前記第２の画像データを生成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. 複数の前記第２の画像データは、ほぼ平行関係にあることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記第２の画像データ生成手段は、前記ボリュームデータに基づいて、前記第１の画像データに基づく画像に対して垂直方向の所定の厚さで所定の演算を施し、前記第２の画像データを生成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. 前記第２の画像データ生成手段により前記第２の画像データが生成されるときに前記ボリュームデータに基づいて施される前記所定の演算は、少なくとも、最大値保持演算、加算平均、または最小値保持演算であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記第２の画像データ生成手段は、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施す演算領域から、所定の下限基準値よりも小さい輝度値をもつ低輝度領域、あるいは、所定の上限基準値よりも大きい輝度値をもつ高輝度領域を除外して所定の演算を施し、前記第２の画像データを生成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。
7. 前記第２の画像データ生成手段において前記演算領域から前記低輝度領域あるいは前記高輝度領域を除外する前記所定の下限基準値と前記所定の上限基準値の少なくとも一方に関するデータを取得する基準値データ取得手段と、
   前記基準値データ取得手段により取得された前記所定の下限基準値と前記所定の上限基準値の少なくとも一方に関するデータに基づいて、前記所定の下限基準値と前記所定の上限基準値の少なくとも一方を設定する基準値設定手段とをさらに備え、
   前記第２の画像データ生成手段は、前記基準値設定手段により設定された前記所定の下限基準値と前記所定の上限基準値の少なくとも一方に基づいて、前記演算領域から前記低輝度領域と前記高輝度領域の少なくとも一方を除外して所定の演算を施し、前記第２の画像データを生成することを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記第２の画像データ生成手段は、前記被検体の心臓領域において前記第２の画像データを生成するとき、心内膜を抽出し、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施す演算領域から心腔領域を除外して所定の演算を施し、前記第２の画像データを生成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。
9. 前記表示手段は、さらに、前記第１の画像データに基づく断層画像と、前記第１の画像データに基づく断層画像における所定の直線上の輝度情報を重畳して表示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。
10. 前記第２の画像データ生成手段により前記第２の画像データが生成されるときに施される前記所定の演算における演算条件に関するデータを取得する演算条件データ取得手段と、
    前記演算条件データ取得手段により取得された前記演算条件に関するデータに基づいて、前記演算条件を設定する演算条件設定手段とをさらに備え、
    前記第２の画像データ生成手段は、前記演算条件設定手段により設定された前記演算条件に従い、前記ボリュームデータに基づいて前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に前記所定の演算を施し、前記第２の画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載に超音波診断装置。
11. 前記第２の画像データ生成手段により前記第２の画像データが生成されるときに施される前記所定の演算における演算条件に関するデータには、少なくとも、前記第２の画像データが生成される所定の間隔に関するデータ、および、前記第２の画像データが生成されるときに所定の演算が施される前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向の所定の厚さに関するデータが含まれることを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記演算条件データ取得手段は、少なくとも１以上の、前記第２の画像データに基づく画像の中心を通る垂直な断層画像上において、前記演算条件に関するデータを取得することを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
13. 前記表示手段は、さらに、前記第１の画像データに基づく断層画像と、前記第２の画像データに基づく画像を色調を変えて重畳して表示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。
14. 前記第２の画像データに基づく画像の中心を通る垂直な断層画像のデータである第３の画像データを生成する第３の画像データ生成手段をさらに備え、
    前記表示手段は、前記第３の画像データに基づく断層画像をさらに表示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。
15. 前記超音波診断装置は、造影剤バブル投与条件下において用いられることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
16. 複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から前記超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、
    前記ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成ステップと、
    前記ボリュームデータに基づいて、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成ステップと、
    前記第２の画像データ生成ステップの処理により生成された複数の前記第２の画像データに基づく複数の画像を同時に表示する表示ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする超音波診断装置の画像処理プログラム。
17. 複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から前記超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、
    前記ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成手段と、
    前記ボリュームデータに基づいて、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成手段と、
    前記第１の画像データに基づく断層画像と、前記第２の画像データに基づく画像とを重畳して表示する表示手段とを備えることを特徴とする超音波診断装置。
18. 複数の超音波振動子を振動させて超音波を送信し、被検体から反射された反射波から前記超音波振動子によって変換された受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、
    前記ボリュームデータに基づいて、所定の位置の２次元の断層画像データである第１の画像データを生成する第１の画像データ生成ステップと、
    前記ボリュームデータに基づいて、前記第１の画像データに基づく断層画像に対して垂直方向に所定の演算を施し、第２の画像データを生成する第２の画像データ生成ステップと、
    前記第１の画像データに基づく断層画像と、前記第２の画像データに基づく画像とを重畳して表示する表示ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする超音波診断装置の画像処理プログラム。

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