JP2007319190A - 超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】生体組織の３次元的な運動の計測を短時間で行える超音波診断装置を提供する。
【解決手段】画像処理部５は、生体組織のＢモード画像の画像データに基づいてボリュームデータを生成するとともに、このボリュームデータに基づき、２以上の断面位置のそれぞれについて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する。制御部９は、各断面位置について１つの断層画像を表示部８１に表示させる。ユーザは、操作部８２を操作し、表示された断層画像に計測画像領域を指定する。変位演算部６１は、各断面位置について、指定された計測画像領域の時系列に沿った変位を演算する。運動情報演算部６２は、各断面位置について演算された計測画像領域の変位に基づいて、生体組織の運動情報を演算する。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波プローブによって被検体内に超音波を送信し、その反射波に基づいて被検体の医用画像を取得する超音波診断装置と、超音波診断装置により取得された医用画像を処理する医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムとに関する。特に、生体組織の運動機能の評価に用いられる超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムに関するものである。

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により、その場で画像を観察できるなどのメリットがあることから、生体組織の形態や機能の診断に広く利用されている。近年では、心臓の壁運動などの生体組織の運動機能の評価、特に３次元的な運動機能の評価に対する注目が高まっている。

特許文献１には、生体組織の運動機能評価に用いられる超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、生体組織の２次元画像中の特徴点を抽出し、その特徴点に基づいて計測点を指定する。そして、指定された各計測点を中心に所定数以上の特徴点を含む大きさのテンプレートを設定し、このテンプレートを用いて２画像間の相互相関処理を行って組織の変位や速度などの物理パラメータを計測することにより、計測精度の向上を図るものである。

特開２００４−３１３２９１号公報

ところで、生体組織は、一般に３次元的に運動している。たとえば心臓は、壁厚方向への運動（壁厚の変化、壁厚の歪み等）とともに、それに直交する方向においても伸縮や歪み等の運動を行っている。従来の運動機能評価は、生体組織の２次元的な変位や速度を計測しているので、このような３次元的な運動を把握するのには限界がある。

一方、生体組織の３次元画像を用いて３次元的な運動を評価しようとすると、つまり、３次元的に分布する複数の計測点を指定し、各計測点の３次元的な変位を解析することにより、生体組織の３次元的な運動を評価しようとすると、処理すべきデータ量が増大し、処理時間が長くなるという問題が生じる。

また、３次元画像を用いて運動機能評価を行おうとすると、運動の計測対象とする領域を画像上に指定する作業が困難になるという問題も生じる。たとえば、心臓の壁厚の変化を計測したい場合、心臓の３次元画像中において内膜に相当する領域と外膜に相当する領域とを見つけ出し、それらの領域をそれぞれ指定する必要がある。しかし、このような作業を的確に行うには、熟練された手技が必要とされ、また、相当の作業時間が必要とされる。

この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、生体組織の３次元的な運動の計測を短時間で行うことを可能にする超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムを提供することを目的とする。

また、この発明は、生体組織の運動を計測する領域を容易に指定することを可能にする超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムを提供することを別の目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、超音波プローブと、前記超音波プローブに超音波を送受信させる送受信手段と、前記超音波の送受信の結果として得られた受信信号に基づき、生体組織の２以上の断面位置のそれぞれについて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する画像生成手段と、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記生成された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するとともに、前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された局所運動情報に基づいて、前記生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算する演算手段と、を備え、前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記運動情報を表示する、ことを特徴とする超音波診断装置である。

また、請求項１５に記載の発明は、前記超音波プローブに超音波を送受信させる送受信手段と、前記超音波の送受信の結果として得られた受信信号に基づき、生体組織の１以上の断面位置のそれぞれについて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する画像生成手段と、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記生成された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算する演算手段と、を備え、前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記局所運動情報を表示する、ことを特徴とする超音波診断装置である。

また、請求項１９に記載の発明は、超音波診断装置により得られた生体組織の医用画像の画像データを処理する医用画像処理装置であって、生体組織の２以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するとともに、前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された局所運動情報に基づいて、前記生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算する演算手段と、を備え、前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記運動情報を表示する、ことを特徴とする。

また、請求項２０に記載の発明は、超音波診断装置により得られた生体組織の医用画像の画像データを処理する医用画像処理装置であって、生体組織の１以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算する演算手段と、を備え、前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記局所運動情報を表示する、ことを特徴とする。

また、請求項２１に記載の発明は、生体組織の２以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、表示手段とを有するコンピュータを、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を前記表示手段に表示させるように機能させ、前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測領域が指定されたことに対応し、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するように機能させ、前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された局所運動情報に基づいて、前記生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算するように機能させ、前記演算された前記運動情報を前記表示手段に表示するように機能させる、ことを特徴とする医用画像処理プログラムである。

また、請求項２２に記載の発明は、生体組織の１以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、表示手段とを有するコンピュータを、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を前記表示手段に表示させるように機能させ、前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域が指定されたことに対応し、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するように機能させ、前記演算された前記局所運動情報を前記表示手段に表示するように機能させる、ことを特徴とする医用画像処理プログラムである。

請求項１、請求項１９又は請求項２１に記載の発明は、生体組織の２以上の断面位置のそれぞれについて、１つの断層画像を表示させるとともに、この表示された断層画像に計測画像領域が指定されたことに対応して、この計測画像領域における生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算し、この演算された２以上の断面位置のそれぞれにおける局所運動情報に基づいて当該生体組織の運動情報を演算し、その運動情報を表示するようになっている。

この発明によれば、生体組織の２以上の断面位置のそれぞれにおける局所運動情報に基づく運動情報を求めることにより、生体組織の３次元的な運動の計測を行うことが可能となる。また、２以上の断面位置における局所運動情報のみを考慮して運動情報を求めるようになっているので、断面位置の間の部分については変位を演算する必要がないことから、運動情報を短時間で取得することができる。

また、表示された断層画像に対して計測画像領域を指定するように構成されているので、運動情報を取得するための計測画像領域を容易に指定することが可能である。

請求項１５、請求項２０又は請求項２２に記載の発明は、生体組織の１以上の断面位置のそれぞれについて、１つの断層画像を表示させるとともに、この表示された断層画像に計測画像領域が指定されたことに対応して、この計測画像領域における生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算し、その局所運動情報を表示するようになっている。

この発明によれば、表示された断層画像に対して計測画像領域を指定するようになっているので、局所運動情報を取得するための計測画像領域を容易に指定することができる。

この発明に係る超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムの好適な実施の形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〈第１の実施の形態〉
この発明に係る超音波診断装置の実施形態を説明する。図１は、この発明に係る超音波診断装置の全体構成の一例を表している。同図に示す超音波診断装置１は、たとえば心臓等の生体組織の形態を表す画像や血流状態を表す画像を取得するために用いられる装置であり、２次元超音波プローブ２、送受信部３、信号処理部４、画像処理部５、演算処理部６、記憶部７、ユーザインターフェイス８及び制御部９を含んで構成される。以下、超音波診断装置１を構成する各部の一具体例を説明する。

〔記憶部、ユーザインターフェイス、制御部〕
まず、記憶部７、ユーザインターフェイス８及び制御部９について説明する。記憶部７は、たとえばハードディスクドライブ等の記憶装置によって構成される。この記憶部７には、この発明に特徴的な動作を超音波診断装置１に実行させるための医用画像処理プログラム７１があらかじめ記憶されている。また、記憶部７には、超音波画像の画像データ、この画像データに付帯される付帯情報（ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）付帯情報）などの各種のデータが記憶される。

ユーザインターフェイス８には、表示部８１と操作部８２が設けられている。表示部８１は、この発明の「表示手段」の一例に相当し、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ等の任意の表示デバイスによって構成される。この表示部８１には、超音波診断装置１により取得された超音波画像等の画像や、その画像のＤＩＣＯＭ付帯情報等の情報などが表示される。

操作部８２は、マウス、トラックボール、ジョイスティック、コントロールパネル、キーボード等の任意の操作デバイスや入力デバイスによって構成される。

操作部８２は、特に、表示部８１に表示された超音波画像（断層画像）上に計測画像領域を指定するための「指定手段」として作用する。この計測画像領域は、生体組織の運動状態を計測するための基準となる、断層画像上の領域（実際は、この領域に相当する画像データ）である。なお、詳細については後述するが、超音波診断装置１は、生体組織に対して超音波を３次元的にスキャンしつつ、この３次元スキャンを反復することにより、時系列に沿った一連のボリュームデータを生成するとともに、この一連のボリュームデータの一つに基づいて、生体組織の断層画像の画像データを生成するように動作する。操作部８２は、この断層画像に対して計測画像領域を指定するために用いられるものである。超音波診断装置１は、指定された計測画像領域が時系列に沿ってどのように変化するかを解析することによって、生体組織の運動状態を計測するように作用する。

制御部９は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサを含んで構成され、医用画像処理プログラム７１に基づいて超音波診断装置１の各部を制御する。特に、制御部９は、表示部８１に画像や画面を表示させるための処理を行う。また、操作部８２からの操作信号に応じた動作を超音波診断装置１に実行させるための処理を行う。

〔２次元超音波プローブ〕
２次元超音波プローブ２（単に超音波プローブ２と称することがある。）は、従来と同様に、２次元的に（たとえばマトリックス状（格子状）に）配列された複数の超音波振動子を有している（図示は省略する。）。この複数の超音波振動子は、後述の送受信部３によって個別に駆動される。

図２及び図３は、この２次元超音波プローブ２による超音波スキャンの態様を表している。超音波プローブ２は、図２（Ａ）に示すように、超音波振動子の配列面から出力させる超音波（ビーム）を主走査方向Ｘにスキャンすることにより、放射状（扇形形状）の２次元スキャン面Ｐを形成する。更に、超音波プローブ２は、主走査方向Ｘに直交する副走査方向Ｙに超音波をスキャンすることにより、図２（Ｂ）に示すように、副走査方向Ｙに配列された複数の扇形形状の２次元スキャン面Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎを順次に形成する。それにより、図３に示すような３次元スキャン領域Ｒを形成する。

なお、副走査方向Ｙはこの発明の「所定の方向」に相当し、主走査方向Ｘはこの発明の「所定の方向に直交する方向」に相当する。また、２次元スキャン面Ｐ１〜Ｐｎは、この発明の「所定の方向に沿った複数（ｎ個）の位置」に形成されるものである。

〔送受信部〕
送受信部３は、超音波プローブ２に電気信号を供給して超音波を発生させる送信部と、この超音波の反射波を受信した超音波プローブ２から出力されるエコー信号（受信信号）を受信する受信部とを有する（図示は省略する。）。

送受信部３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２の各超音波振動子に供給するように動作する。

また、送受信部３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２の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー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。なお、加算処理された信号を「ＲＦデータ（若しくは生データ）」などと称することがある。送受信部３は、取得されたＲＦデータを信号処理部４に入力する。

〔信号処理部〕
信号処理部４は、送受信部３から入力されたＲＦデータに基づいて、エコー信号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４により生成されたデータは、制御部９に送られてユーザインターフェイス８の表示部８１にて表示されるか、若しくは、画像処理部５に入力される。この信号処理部４は、主として、Ｂモード処理部４１、ドプラ処理部４２、及びＣＭＦ処理部４３を含んで構成される。

（Ｂモード処理部）
Ｂ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）モード処理部４１は、ＲＦデータに基づいてＢモード超音波ラスタデータを生成する。より具体的に説明すると、Ｂモード処理部４１は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ処理を行うとともに、その出力信号の包絡線を検出し、この検出されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。これにより、各２次元スキャン面Ｐ１〜Ｐｎについて、信号強度が輝度の明るさで表現された断層画像の画像データが生成される。このＢモード処理部４１は、この発明の「第１の断層画像生成手段」の一例に相当するものである。

（ドプラ処理部）
ドプラ（Ｄｏｐｐｌｅｒ）処理部４２は、たとえばパルスドプラ法（ＰＷドプラ法）や連続波ドプラ法（ＣＷドプラ法）により生体組織における血流情報を生成する。

パルスドプラ法では、パルス波を用いることにより、或る特定の深度（超音波プローブ２からの距離）における血流によるドプラ効果に起因する超音波の周波数の変位（ドプラ変位周波数成分）を検出することができる。このように、パルスドプラ法は、良好な距離分解能を有するため、特定部位の組織や血流の深度計測などに好適に用いられる。このパルスドプラ法を適用する場合、ドプラ処理部４２は、送受信部３から入力されるＲＦデータについて、所定の大きさを有する血流観測領域における信号を位相検波することによりドプラ変位周波数成分を抽出し、更にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施して、血流観察領域内における血流速度を表すドプラ周波数分布を示すデータを生成する。

また、連続波ドプラ法においては、パルスドプラ法と異なり連続波を用いることにより、超音波の送受信方向（図２（Ａ）に示す扇形形状の２次元スキャン面Ｐにおける径方向）の全ての部位におけるドプラ変位周波数成分が重畳された信号、すなわち超音波の経路上の血流状態を全て反映した信号が得られることになるが、計測速度が優れているというメリットがある。この連続波ドプラ法を適用する場合、ドプラ処理部４２は、送受信部３から入力されるＲＦデータについて、血流観測のサンプルライン上にて受信した信号を位相検波することによりドプラ変位周波数成分を抽出し、更にＦＦＴ処理を施してサンプルライン上における血流速度を表すドプラ周波数分布を示すデータを生成する。

（ＣＦＭ処理部）
ＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部４３は、生体組織の血流情報をモノクロのＢモード画像上にカラーで重ねてリアルタイム表示させるカラーフローマッピング法を実施するときに動作する。表示される血流情報としては、血流の速度、分散、パワー等がある。この血流情報は、２値化情報として得られる。より具体的に説明すると、ＣＦＭ処理部４３は、位相検波回路、ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｅｃａｔｉｏｎ）フィルタ、自己相関器、流速・分散演算器などを含んで構成される。ＣＦＭ処理部４３は、生体組織の形態が反映された形態信号と、血流が反映された血流信号とをハイパスフィルタ処理（ＭＴＩフィルタ処理）で分離し、自己相関処理により血流の速度、分散、パワー等の血流情報を複数の位置について求める。また、形態信号を低減するための非線形処理などを実施することもある。

〔画像処理部〕
画像処理部５は、信号処理部４により生成されたデータに基づく各種の画像処理を行う。たとえば、画像処理部５は、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有し、信号処理部４により生成された超音波走査に同期したデータを、表示用のデータ（テレビ走査方式のデータ）に変換する処理、すなわちスキャンコンバージョン処理を行う。

また、画像処理部５には、以下に説明するボリュームデータ生成部５１とＭＰＲ処理部５２が設けられている。

（ボリュームデータ生成部）
ボリュームデータ生成部５１は、信号処理部４のＢモード処理部４１により生成された各２次元スキャン面Ｐ１〜Ｐｎの画像データに補間処理を施して、ボリュームデータ（ボクセルデータ）を生成する。このボリュームデータ生成部５１は、この発明の「ボリュームデータ生成手段」の一例に相当し、たとえばＤＳＣやマイクロプロセッサ等を含んで構成される。

なお、ボリュームデータに基づく擬似的な３次元画像を表示させる場合には、画像処理部５は、このボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理やＭＩＰ（Ｍａｘｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）処理などを施す。

（ＭＰＲ処理部）
ＭＰＲ（ＭｕｌｔｉＰｌａｎｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理部５２は、ボリュームデータ生成部５１によって生成されたボリュームデータに基づいて断面変換処理を実行することにより、任意の断面における断層画像の画像データを生成する。このＭＰＲ処理部５２は、この発明の「第２の断層画像生成手段」の一例に相当し、たとえばＤＳＣやマイクロプロセッサ等を含んで構成される。また、信号処理部４のＢモード処理部４１、ボリュームデータ生成部５１及びＭＰＲ処理部５２は、この発明の「画像生成手段」の一例として作用するものである。

〔演算処理部〕
演算処理部６は、画像処理部５のＭＰＲ処理部５２により生成された断層画像の画像データに基づいて、生体組織の局所的な運動の状態を示す局所運動情報や、より大局的な運動の状態を示す運動情報を演算するもので、この発明の「演算手段」の一例として機能するものである。

演算処理部６により得られる局所運動情報としては、たとえば生体組織が心臓である場合においては、心臓壁の厚さの変化、当該変化の速度、心臓壁の運動のストレイン（ｓｔｒａｉｎ；歪み）、ストレインレート（ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ）、心臓壁の内膜や外膜の回転角度、当該回転角度の速度（回転速度）、内膜及び外膜の相対回転角度などがある（詳細は後述する。）。

また、運動情報としては、たとえば、心臓壁の捻れ運動、当該捻れ運動の速度、伸縮（ショートニング）、当該伸縮の速度、心臓壁の運動のストレイン、ストレインレート、相対回転勾配などがある（詳細は後述する。）。

演算処理部６は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサを含んで構成される。この演算処理部６には、変位演算部６１と運動情報演算部６２とが設けられている。

（変位演算部）
変位演算部６１は、操作部８２によって断層画像に指定された計測画像領域を時系列に沿ってトラッキングすることにより、当該計測画像領域（における生体組織）の時系列に沿った変位を演算する。この計測画像領域の変位は、この発明の「局所運動情報」の一例に相当するものである。

なお、時系列に沿った２次元又は３次元の画像間の変位を、その画像間の時間間隔（フレーム間隔）で除算することにより、変位の速度を求めることができる。逆に、計測画像領域の変位の速度を、その画像間の時間間隔を乗算することにより、当該画像間における変位を求めることができる。すなわち、画像間の時間間隔が既知であれば、変位と速度とは同義と考えることができる。この意味において、この発明では、変位と速度とを同一視することがある。

変位演算部６１の動作についてより詳しく説明する。前述のように、超音波診断装置１は、生体組織の時系列に沿った一連のボリュームデータを生成するとともに、そのうちの一つのボリュームデータ（或る時刻（時相）のボリュームデータ）に基づく断層画像の画像データを生成する。そして、この断層画像に対して計測画像領域が指定される。変位演算部６１は、この計測画像領域が、他の時刻（時相）のボリュームデータにおいてどれだけ変位したかを時系列に沿って追跡するものである。このような、時系列に沿ったボリュームデータにおける計測画像領域の変位の追跡処理を「３次元トラッキング」と呼ぶことがある。

また、変位演算部６１は、断層画像に指定された計測画像領域が、この断層画像と同じ断面位置における他の時刻（時相）の断層画像においてどれだけ変位したかを時系列に沿って追跡することもできる。このような追跡処理を「２次元トラッキング」と呼ぶことがある。この２次元トラッキングは、時系列に沿ったボリュームデータに基づいて、当該断面位置における時系列に沿った断層画像の画像データを生成し、この時系列に沿った断層画像の画像データにおいて変位を追跡することにより実行できる。また、時系列に沿ったボリュームデータにおける当該断面位置内での変位を追跡することで、２次元トラッキングを行ってもよい。

このようなトラッキング処理は、従来と同様の方法で行うことができる。たとえば、２次元トラッキングは、前述の特許文献１に記載の方法と同様に、時系列に沿った複数の断層画像のそれぞれに指定された計測画像領域から特徴点を抽出し、その特徴点に基づいて計測点を指定する。そして、この計測点を中心に所定数以上の特徴点を含む大きさのテンプレートを設定し、このテンプレートを用いて２つの断層画像（計測画像領域）について相互相関処理（パターンマッチング処理）を行って各計測点の変位を演算する。

また、３次元トラッキングにおいては、ボリュームデータに基づいて３次元的なテンプレートを同様にして設定し、この３次元的なテンプレートを用いて、時刻（時相）の異なる２つのボリュームデータについてパターンマッチング処理を行って各計測点の変位を演算する。

なお、特徴点や計測点は、計測画像領域（たとえば後述の図５に示す内膜位置画像ｍ１）上にのみ指定するように構成してもよいし、計測画像領域を境界とする領域内（たとえば内膜位置画像ｍ１と外膜位置画像Ｍ１により囲まれる心臓壁の断面に相当する画像領域）や、計測画像領域の近傍領域など、計測画像領域以外の領域に指定するように構成してもよい。いずれにしても、指定された計測画像領域の時系列に沿った変位を演算可能な任意のトラッキング手法を適用することが可能である。

２次元トラッキングや３次元トラッキングによって求められた計測点の変位は、そのまま計測画像領域の変位として用いることができる。また、これらの計測点の変位に基づいて、計測画像領域の境界（たとえば後述の図６に示す内膜位置画像ｍ１〜ｍ３や外膜位置画像Ｍ１〜Ｍ３など）の変位を演算し、この境界の変位を計測画像領域の変位として用いることもできる。

このように、変位演算部６１は、１つの断層画像に指定された計測画像領域に複数の計測点を指定し、各フレームの断層画像についてこれらの計測点の位置をそれぞれ求める。そして、この各フレームの断層画像の計測点の位置に基づいて各計測点の時系列に沿った変位を演算するとともに、この計測点の変位に基づいて、指定された計測画像領域の変位を演算するように作用するものである。

（運動情報演算部）
運動情報演算部６２は、変位演算部６１により演算された計測画像領域の変位に基づいて、生体組織の（より大局的な）運動の状態を示す運動情報を演算する処理を行うものである。この運動情報演算部６２による運動情報の演算処理の具体例については後述することにする。

［動作態様］
以上のような構成を具備するこの実施形態に係る超音波診断装置１の動作態様の一例について、図４〜図１４を参照しつつ説明する。ここでは、心臓の運動状態を評価する場合について説明する。以下、超音波画像の取得及び計測画像領域の指定について図４〜図６を参照しつつ説明し、次に、計測画像領域のトラッキング処理及び運動情報の演算処理について図７〜図１４を参照しつつ説明する。

〔超音波画像の取得及び計測画像領域の指定〕
最初に、運動状態の評価対象の心臓の超音波画像を取得する。そのために、まず、被検者の心臓の近傍（一般に、心臓の心尖の近傍）の体表に超音波プローブを当てて、所定の操作を行うことにより、送受信部３が、制御部９の制御に基づいて超音波プローブ２を制御して、心臓の３次元超音波スキャン（図２、図３に示した超音波スキャン）を行う（Ｓ０１）。

超音波診断装置１は、この３次元超音波スキャンを反復して実行する。このとき、３次元超音波スキャンは、１心周期（心臓の拍動の１周期（たとえば心電図におけるＲ波から次のＲ波まで））以上の時間反復して行うことが望ましい。

次に、送受信部３は、超音波プローブ２から順次送られるエコー信号をＲＦデータに変換し、信号処理部４に順次入力する。信号処理部４のＢモード処理部４１は、このＲＦデータに基づいて、各２次元スキャン面Ｐ１〜Ｐｎにおける断層画像の画像データを順次に生成する（Ｓ０２）。生成された画像データは、画像処理部５に入力される。なお、ボリュームデータが先に得られる場合には、このボリュームデータに対してＭＰＲ処理等を施して断層画像の画像データを生成するようにしてもよい。

続いて、画像処理部５のボリュームデータ生成部５１は、２次元スキャン面Ｐ１〜Ｐｎにおける断層画像の画像データに対して順次に補間処理を施して、１回の３次元超音波スキャンに対応する３次元スキャン領域Ｒにおけるボリュームデータを順次に生成する（Ｓ０３）。それにより、時系列に沿った複数のボリュームデータが得られる。

次に、ＭＰＲ処理部５２は、生成された複数のボリュームデータのうちの一つに基づいて、心臓の所定の断面位置における断層画像の画像データを生成する。この実施形態では、心尖四腔像（心尖四腔断層などとも呼ばれる。）の画像データと、心尖二腔像（心尖二腔断層などとも呼ばれる。）の画像データとを生成する（Ｓ０４）。ここで、心尖四腔像と心尖二腔像は、それぞれ心臓の長軸方向に沿った断面位置における断層画像であって、互いの断面位置が直交している。

制御部９は、ステップＳ０４で生成された画像データに基づく断層画像（心尖四腔像と心尖二腔像）を表示部８１に表示させる（Ｓ０５）。図５は、このときの表示態様の一例を示している。同図における表示部８１（の表示画面）には、ステップＳ０４で生成された画像データに基づく断層画像が表示される断面位置指定画像表示部８１Ａ、８１Ｂが設けられている。同図の断面位置指定画像表示部８１Ａには心尖四腔像が表示され、断面位置指定画像表示部８１Ｂには心尖二腔像が表示されている。

また、心電同期による超音波診断の場合には、表示部８１の心電図表示部８１Ｆに心電図が表示される。この心電図表示部８１Ｆには、断面位置指定画像表示部８１Ａ、８１Ｂに表示された断層画像が取得された時間（時相、時刻）を示す時間カーソルＴが表示される。図５では、心電図のＲ波の時相に時間カーソルＴが配置されている。ここで、心電図の時間方向（横方向）に時間カーソルＴを移動（ドラッグアンドドロップ等）できるように構成するとともに、時間カーソルＴの移動先の時間（時相）における断層画像をボリュームデータから生成して断面位置指定画像表示部８１Ａ、８１Ｂに表示させるように構成することもできる。

断面位置指定画像表示部８１Ｂの横位置には、断面位置指定カーソルＣ１、Ｃ２、Ｃ３が設けられている。ユーザは、心尖四腔像や心尖二腔像を観察しつつ、たとえば、操作部８２のマウスを操作して断面位置指定カーソルＣ１〜Ｃ３をそれぞれ上下方向（心臓の長軸方向）にドラッグアンドドロップすることによって断面位置を指定する（Ｓ０６）。

制御部９は、たとえば、心尖四腔像（及び／又は心尖二腔像）の表示画面における座標と、断面位置指定カーソルＣ１〜Ｃ３の表示画面における座標とに基づいて、心尖四腔像の画像データにおける、指定された断面位置の座標を決定し、画像処理部５に送る。

ＭＰＲ処理部５２は、制御部９から送られた座標の情報と、ステップＳ０３にて生成された複数のボリュームデータに基づき、指定された各断面位置において心臓の短軸方向に断面を有する断層画像の画像データをそれぞれ生成する（Ｓ０７）。このとき、ＭＰＲ処理部５２は、複数のボリュームデータのそれぞれについて、指定された各断面位置における断層画像の画像データを生成する。

制御部９は、ステップＳ０７にて生成された画像データのうち、ステップＳ０４と同じボリュームデータから生成された画像データに基づく断層画像を、表示部８１の断層画像表示部８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅに表示させる（Ｓ０８）。なお、ステップＳ０７において、ステップＳ０８の表示処理に関わる画像データを優先的に生成し、その他の画像データの生成処理については、ステップＳ０８以降の処理のバックグラウンドで実行するようにしてもよい。

図５に示す例においては、断面位置指定カーソルＣ１〜Ｃ３は、それぞれ、心臓の心尖部レベル、乳頭筋レベル、心基部レベルに指定されている。この場合、断層画像表示部８１Ｃには、断面位置指定カーソルＣ１にて指定された心尖部レベルの断層画像（心尖部短軸像）Ｇ１が表示される。また、断層画像表示部８１Ｄには、断面位置指定カーソルＣ２にて指定された乳頭筋レベルの断層画像（乳頭筋短軸像）Ｇ２が表示される。また、断層画像表示部８１Ｅには、断面位置指定カーソルＣ３にて指定された心基部レベルの断層画像（心基部短軸像）Ｇ３が表示される。

ユーザは、操作部８２を操作して、各断層画像表示部８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅに表示された断層画像上に計測画像領域を指定する（Ｓ０９）。この操作は、たとえば、マウスをドラッグして断層画像上に計測画像領域を示す境界を入力することで行う。

図６は、図５の心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２及び心基部短軸像Ｇ３に対する計測画像領域の指定態様の一例を表している。なお、各短軸像Ｇ１〜Ｇ３に示す内側の点線は心臓壁の内膜を示し、外側の点線は外膜を示している。ユーザは、表示された短軸像Ｇ１〜Ｇ３を観察しつつ操作部８２を操作して、内膜及び外膜をそれぞれなぞるようにして計測画像領域を示す線を入力する。

それにより、図６に示すように、心尖部短軸像Ｇ１には、その心臓壁の内膜をなぞって得られる内膜位置画像ｍ１と、外膜をなぞって得られる外膜位置画像Ｍ１とが入力される。また、乳頭筋短軸像Ｇ２には、その心臓壁の内膜をなぞって得られる内膜位置画像ｍ２と、外膜をなぞって得られる外膜位置画像Ｍ２とが入力される。また、心基部短軸像Ｇ３には、その心臓壁の内膜をなぞって得られる内膜位置画像ｍ３と、外膜をなぞって得られる外膜位置画像Ｍ３とが入力される。

以上で、超音波画像の取得及び計測画像領域の指定は終了となる。

〔計測画像領域のトラッキング処理及び運動情報の演算処理〕
次に、図７〜図１４を参照し、計測画像領域のトラッキング処理（変位演算処理）及び運動情報の演算処理について説明する。以下、取得対象となる運動情報ごとに説明する。以下に説明する各処理は、図４のフローチャートのステップＳ０９に続いて実行される。なお、以下に説明する複数の処理を順次に行ってもよいし、並行して行ってもよい。また、異なる処理において実行される同一のプロセスは、それぞれ個別に実行する必要はない。

（運動情報：捻れ運動）
まず、心臓壁の捻れ運動の状態を運動情報として取得するときの処理について、図７、図８を参照しつつ説明する。断層画像表示部８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅに表示された断層画像上に計測画像領域が指定されると（Ｓ０９）、変位演算部６１は、時系列に沿った複数のボリュームデータのそれぞれについて生成された断層画像の画像データ（Ｓ０７）に基づいて内膜位置画像ｍ１の２次元トラッキングを実行することにより、心尖部短軸像Ｇ１の断面に直交する方向（心臓の長軸方向）を軸とする内膜位置画像ｍ１の回転角度（局所運動情報）を演算する。同様に、乳頭筋短軸像Ｇ２及び心基部短軸像Ｇ３についても、心臓の長軸方向を軸とする内膜位置画像ｍ２、ｍ３の回転角度（局所運動情報）を演算する（Ｓ１１）。なお、内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３に代えて、外膜位置画像Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の回転角度を演算してもよい。

このとき、変位演算部６１は、たとえば各時相について、ステップＳ０９で内膜位置画像ｍ１等が入力された時相（基準時相）に対する回転角度として内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３の回転角度を演算する。また、時系列に沿って隣接するフレーム（つまり連続するフレーム）における内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３の回転角度を順次演算していくようにしてもよい。

運動情報演算部６２は、内膜位置画像ｍ１の回転角度と、内膜位置画像ｍ２の回転角度との差（相対回転角度）を演算する（Ｓ１２）。同様に、内膜位置画像ｍ２の回転角度と、内膜位置画像ｍ３の回転角度との差（相対回転角度）を演算する（Ｓ１３）。これらの相対回転角度は、発明の「差異情報」の一例に相当する。

ステップＳ１２、Ｓ１３の処理について、図８を参照しつつ具体的に説明する。断層画像表示部８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅにおいて、たとえば反時計回り方向を正の回転方向（＋θ方向）と定義する。また、内膜位置画像ｍ１の回転角度をθ１、内膜位置画像ｍ２の回転角度をθ２、内膜位置画像ｍ３の回転角度をθ３とする。

このとき、ステップＳ１２で演算される相対回転角度Δθ１２は、Δθ１２＝θ１−θ２（又は、θ２−θ１）によって算出される。また、ステップＳ１３で演算される相対回転角度Δθ２３は、Δθ２３＝θ２−θ３（又は、θ３−θ２）によって算出される。

ステップＳ１２で得られる相対回転角度Δθ１２は、心尖部短軸像Ｇ１の断面位置と乳頭筋短軸像Ｇ２の断面位置との間における心臓壁の捻れ運動の状態（大きさ）を反映する情報である。つまり、相対回転角度Δθ１２＝０（θ１＝θ２）である場合、これらの断面位置の間の任意の位置において、心臓壁は同じ方向に同じ角度だけ回転しており、回転方向への捻れは無いものと考えることができる。

一方、｜Δθ１２｜≠０である場合には、これらの断面位置の間において回転角度に差異があり、心臓壁が回転角度方向に捻れていることになる。この心臓壁の捻れは、相対回転角度Δθ１２の絶対値が大きいほど大きくなる。たとえば、θ１の符号とθ２の符号とが異なる場合、すなわち内膜位置画像ｍ１の回転方向と内膜位置画像ｍ２の回転方向とが逆である場合には、相対回転角度Δθ１２の絶対値は比較的大きくなる。

ステップＳ１３で得られる相対回転角度Δθ２３は、同様に、乳頭筋短軸像Ｇ２の断面位置と心基部短軸像Ｇ３の断面位置との間における心臓壁の捻れ運動の大きさを反映する情報である。

制御部９は、ステップＳ１２、Ｓ１３で演算された相対回転角度Δθ１２、Δθ２３を、心臓壁の捻れ運動の大きさを示す運動情報として表示部８１に表示させる（Ｓ１４）。この表示された相対回転角度Δθ１２、Δθ２３を参照することにより、ユーザは、心臓壁の捻れ運動の大きさを把握することができる。ここで、心臓壁の内膜及び外膜についてそれぞれ相対回転角度を演算し、この２つの相対回転角度に基づいて捻れ運動の大きさを評価することもできる（たとえば２つの相対回転角度の平均値を取るなど。）。

なお、相対回転角度Δθ１２を時間で微分することにより、内膜位置画像ｍ１、ｍ２の間における心臓壁の捻れ運動の速度を求めることができる。同様に、相対回転角度Δθ２３を時間で微分することにより、内膜位置画像ｍ２、ｍ３の間における心臓壁の捻れ運動の速度を求めることができる。そして、これらの速度を表示部８１に表示させるように構成することが可能である。ここで、「微分」とは、通常の微分演算とともに、相対回転角度を求めたフレーム間の時間間隔で当該相対回転角度を除算する処理も含むものとする。

（運動情報：相対回転勾配）
心臓壁の相対回転勾配を運動情報として取得するときの処理について、図９、図１０を参照しつつ説明する。この相対回転勾配は、心臓壁の捻れ運動の度合いを示す運動情報である。

まず、変位演算部６１が、図７のステップＳ１１と同様にして、心尖部短軸像Ｇ１の内膜位置画像ｍ１の回転角度θ１と、乳頭筋短軸像Ｇ２の内膜位置画像ｍ２の回転角度θ２と、心基部短軸像Ｇ３の内膜位置画像ｍ３の回転角度θ３とをそれぞれ演算する（Ｓ２１）。

次に、運動情報演算部６２が、ステップＳ１２、１３と同様にして、内膜位置画像ｍ１の回転角度θ１と、内膜位置画像ｍ２の回転角度θ２との相対回転角度Δθ１２を演算し（Ｓ２２）、内膜位置画像ｍ２の回転角度θ２と、内膜位置画像ｍ３の回転角度θ３と相対回転角度Δθ２３を演算する（Ｓ２３）。

運動情報演算部６２は、続いて、心尖部短軸像Ｇ１と乳頭筋短軸像Ｇ２との間の距離ｄ１２を演算し（Ｓ２４）、乳頭筋短軸像Ｇ２と心基部短軸像Ｇ３との間の距離ｄ２３を演算する（Ｓ２５）。この距離ｄ１２、ｄ２３は、たとえば、ステップＳ０６の後に制御部９によって求められた、心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２、心基部短軸像Ｇ３の断面位置の座標に基づいて演算することができる。

更に、運動情報演算部６２は、図１０に示すように、ステップＳ２２で求めた相対回転角度Δθ１２を、ステップＳ２４で求めた距離ｄ１２で除算して、内膜位置画像ｍ１と内膜位置画像ｍ２との間における相対回転勾配δθ１２＝Δθ１２／ｄ１２を演算する（Ｓ２６）。同様に、運動情報演算部６２は、ステップＳ２３で求めた相対回転角度Δθ２３を、ステップＳ２５で求めた距離ｄ２３で除算して、内膜位置画像ｍ２と内膜位置画像ｍ３との間における相対回転勾配δθ２３＝Δθ２３／ｄ２３を演算する（Ｓ２７）。

制御部９は、ステップＳ２６、Ｓ２７で演算された相対回転勾配δθ１２、δθ２３を、心臓壁の捻れ運動の度合いを示す運動情報として表示部８１に表示させる（Ｓ２８）。

相対回転勾配δθ１２は、心尖部レベルの内膜と乳頭筋レベルの内膜の間における単位距離当たりの捻れの大きさを示している。また、相対回転勾配δθ２３は、乳頭筋レベルの内膜の心基部レベルの内膜と間における単位距離当たりの捻れの大きさを示している。つまり、相対回転勾配δθ１２、δθ２３は、心臓壁（内膜）の捻れの度合いを反映した運動情報である。ユーザは、表示された相対回転勾配δθ１２、δθ２３を参照することにより、心臓壁の捻れ運動の度合いを把握することができる。なお、心臓壁の内膜及び外膜についてそれぞれ相対回転勾配を演算し、この２つの相対回転勾配に基づいて捻れ運動の度合いを評価することもできる（たとえば２つの相対回転勾配の平均値を取るなど。）。

（運動情報：長軸方向への伸縮）
心臓壁の長軸方向への伸縮（ショートニング）を運動情報として取得するときの処理について、図１１、図１２を参照しつつ説明する。

まず、変位演算部６１は、時系列に沿った複数のボリュームデータ（Ｓ０３）に基づいて、心尖部短軸像Ｇ１の内膜位置画像ｍ１、乳頭筋短軸像Ｇ２の内膜位置画像ｍ２、心基部短軸像Ｇ３の内膜位置画像ｍ３の３次元トラッキングをそれぞれ行うことにより、内膜位置画像ｍ１、内膜位置画像ｍ２、内膜位置画像ｍ３のそれぞれについて、計測画像領域が指定された断層画像３次元的な変位（Δｘ１、Δｙ１、Δｚ１）、（Δｘ２、Δｙ２、Δｚ２）、（Δｘ３、Δｙ３、Δｚ３）を演算する（Ｓ３１）。これらの変位は、「局所運動情報」の一例に相当する。なお、内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３に代えて、外膜位置画像Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の３次元的な変位を演算するようにしてもよい。

このとき、変位演算部６１は、たとえば各時相について、ステップＳ０９で内膜位置画像ｍ１等が入力された基準時相に対する３次元的な変位として、内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３の３次元的な変位を演算する。また、連続するフレームにおける内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３の３次元的な変位を順次演算していくようにしてもよい。

なお、Δｘ、Δｙは、それぞれ、図２、図３に示すＸ方向（いずれかの方向を＋Ｘ方向とする。）、Ｙ方向への変位を表す。なお、このＸ方向とＹ方向とを含む平面は、心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２、心基部短軸像Ｇ３の断面と平行になっている。また、Δｚは、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向（たとえば乳頭筋レベルから見て心尖の方向を−Ｚ方向とし、心基部の方向を＋Ｚ方向とする。）への変位を表す。このＺ方向は、心臓の長軸方向と平行になっている。

変位演算部６１は、更に、これらの３次元的な変位（Δｘ１、Δｙ１、Δｚ１）、（Δｘ２、Δｙ２、Δｚ２）、（Δｘ３、Δｙ３、Δｚ３）のそれぞれから、Ｚ方向（長軸方向）への変位Δｚ１、Δｚ２、Δｚ３を抽出する（Ｓ３２）。

なお、ここでは心尖部短軸像Ｇ１等の断面がＸＹ平面に平行であると仮定したが、心尖部短軸像Ｇ１等の断面がｘｙ平面に平行でない場合であっても、３次元的な変位（ベクトル）をＺ方向に投影することによって、Ｚ方向への変位を容易に演算することが可能である。

次に、運動情報演算部６２は、図１２に示すように、内膜位置画像ｍ１のＺ方向への変位Δｚ１と、内膜位置画像ｍ２のＺ方向への変位Δｚ２との差を演算することにより、心尖部レベルと乳頭筋レベルとの間における心臓壁の伸縮Δｚ１２＝Δｚ１−Δｚ２（又はΔｚ２−Δｚ１）を求める（Ｓ３３）。同様に、運動情報演算部６２は、内膜位置画像ｍ２のＺ方向への変位Δｚ２と、内膜位置画像ｍ３のＺ方向への変位Δｚ３との差を演算することにより、乳頭筋レベルと心基部レベルとの間における心臓壁の伸縮Δｚ２３＝Δｚ２−Δｚ３（又はΔｚ３−Δｚ２）を求める（Ｓ３４）。これらの伸縮Δｚ１２、Δｚ１３は、「差異情報」の一例に相当する。

制御部９は、ステップＳ３３、Ｓ３４で演算された心臓壁の伸縮Δｚ１２、Δｚ２３を、心臓壁の伸縮の大きさを示す運動情報として表示部８１に表示させる（Ｓ３５）。ユーザは、表示された心臓壁の伸縮Δｚ１２、Δｚ２３を参照することにより、心臓壁の伸縮の大きさを把握することができる。

なお、心臓壁の内膜及び外膜についてそれぞれ心臓壁の伸縮を演算し、この２つの伸縮の値に基づいて伸縮の大きさを評価することもできる（たとえば２つの伸縮の値の平均値を取るなど。）。

また、伸縮Δｚ１２を時間で微分することにより、内膜位置画像ｍ１、ｍ２の間における心臓壁の伸縮運動の速度を求めることができる。同様に、伸縮Δｚ２３を時間で微分することにより、内膜位置画像ｍ２、ｍ３の間における心臓壁の伸縮運動の速度を求めることができる。そして、これらの速度を表示部８１に表示させるように構成することが可能である。ここでも、「微分」は前述の意味と同様である。

（運動情報：長軸方向のストレイン）
心臓壁の長軸方向のストレインを運動情報として取得するときの処理について、図１３、図１４を参照しつつ説明する。このストレインは、心臓壁の歪みの大きさの度合いを示す情報であり、心臓壁の歪み状態を示すものである。

まず、長軸方向への伸縮を求める場合と同様にして、変位演算部６１が、内膜位置画像ｍ１、内膜位置画像ｍ２、内膜位置画像ｍ３のそれぞれについて、計測画像領域が指定された断層画像３次元的な変位（Δｘ１、Δｙ１、Δｚ１）、（Δｘ２、Δｙ２、Δｚ２）、（Δｘ３、Δｙ３、Δｚ３）を演算し（Ｓ４１）、これらの３次元的な変位から、Ｚ方向（長軸方向）への変位Δｚ１、Δｚ２、Δｚ３をそれぞれ抽出する（Ｓ４２）。

次に、運動情報演算部６２が、前述の場合と同様にして、心尖部レベルと乳頭筋レベルとの間における心臓壁の伸縮Δｚ１２＝Δｚ１−Δｚ２を演算し（Ｓ４３）、乳頭筋レベルと心基部レベルとの間における心臓壁の伸縮Δｚ２３＝Δｚ２−Δｚ３を演算する（Ｓ４４）。

また、運動情報演算部６２は、図９のステップＳ２４、Ｓ２５と同様にして、計測画像領域が指定された心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２、心基部短軸像Ｇ３について、心尖部短軸像Ｇ１と乳頭筋短軸像Ｇ２との間の距離ｄ１２を演算し（Ｓ４５）、乳頭筋短軸像Ｇ２と心基部短軸像Ｇ３との間の距離ｄ２３を演算する（Ｓ４６）。

運動情報演算部６２は、更に、ステップＳ４３で演算した伸縮Δｚ１２をステップＳ４５で演算した距離ｄ１２で除算することにより、心尖部レベルと乳頭筋レベルとの間における長軸方向のストレインδｚ１２＝Δｚ１２／ｄ１２を演算する（Ｓ４７）。また、運動情報演算部６２は、ステップＳ４４で演算した伸縮Δｚ２３をステップＳ４６で演算した距離ｄ２３で除算することにより、乳頭筋レベルと心基部レベルとの間における長軸方向のストレインδｚ２３＝Δｚ２３／ｄ２３を演算する（Ｓ４８）。

制御部９は、ステップＳ４７、Ｓ４８で演算された心臓壁のストレインδｚ１２、δｚ２３を、心臓壁のストレインの大きさを示す運動情報として表示部８１に表示させる（Ｓ４９）。ユーザは、表示された心臓壁のストレインδｚ１２、δｚ２３を参照することにより、心臓壁の歪みの大きさを把握することができる。

なお、心臓壁の内膜及び外膜についてそれぞれストレインを演算し、この２つのストレインの値に基づいて歪みの大きさを評価することもできる（たとえば２つのストレインの値の平均値を取るなど。）。

（運動情報：長軸方向のストレインレート）
心臓壁の長軸方向のストレインレートを運動情報として取得するときの処理について説明する。このストレインレートは、心臓壁の歪み（ストレイン）の時間変化率を示す情報であり、心臓壁の歪み状態を示すものである。

ストレインレートを求める場合、図１３のフローチャートのステップＳ４１〜Ｓ４８と同様の処理を行って、心尖部レベルと乳頭筋レベルとの間における長軸方向のストレインδｚ１２と、乳頭筋レベルと心基部レベルとの間における長軸方向のストレインδｚ２３とを演算する。

ここで、ストレインδｚ１２、ストレインδｚ２３は、２つの時相ｔ１、ｔ２（ｔ１＝ｔ２）における心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２、心基部短軸像Ｇ３について演算されるものである。運動情報演算部６２は、ストレインδｚ１２を時間間隔Δｔ＝｜ｔ１−ｔ２｜で除算することにより、心尖部レベルと乳頭筋レベルとの間における長軸方向のストレインレートを演算する。また、ストレインδｚ２３を時間間隔Δｔで除算することにより、乳頭筋レベルと心基部レベルとの間における長軸方向のストレインレートを演算する。なお、通常の微分演算を実行することにより、ストレインからストレインレートを算出するようにしてもよい。

制御部９は、演算された心臓壁のストレインレートδｚ１２／Δｔ、δｚ２３／Δｔを、心臓壁のストレインの時間変化率を示す運動情報として表示部８１に表示させる。ユーザは、表示された心臓壁のストレインレートを参照することにより、心臓壁の歪みの時間変化率を把握することができる。

なお、心臓壁の内膜及び外膜についてそれぞれストレインレートを演算し、この２つのストレインレートの値に基づいて歪みの時間変化率を評価することもできる（たとえば２つのストレインレートの値の平均値を取るなど。）。

［作用・効果など］
以上に説明したように動作する超音波診断装置１によれば、次のような作用、効果が奏される。

この超音波診断装置１は、まず、生体組織（心臓）の２以上の断面位置（たとえば心尖部レベル、乳頭筋レベル、心基部レベルの３つの断面位置）について、それぞれ動画像の画像データを生成する。この動画像の画像データは、時系列に沿った一連の断層画像の画像データ（フレーム）である。なお、画像をリアルタイム表示させる場合においては、ＣＰＵ等の動作速度などを考慮すると動画像を表示できないこともあるが、その場合には、たとえば、ボリュームデータに対してＭＰＲ処理を施すなどして得られる断層画像を表示するのみとすることが可能である。

次に、超音波診断装置１は、２以上の断面位置のそれぞれについて、一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示させる。ユーザは、操作部８２を操作して、表示された各断層画像に計測画像領域を指定する。計測画像領域が指定されると、超音波診断装置１は、各断面位置の断層画像に指定された計測画像領域の時系列に沿った変位を演算する。そして、２以上の断面位置についてそれぞれ演算された計測画像領域の変位に基づいて、生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算する。

このように、１つの断面位置における計測画像領域の変位（局所運動情報）によって生体組織の運動を計測していた従来の手法とは異なり、この実施形態に係る超音波診断装置１は、２以上の断面位置にそれぞれ計測画像領域を指定し、この２以上の計測画像領域の変位（局所運動情報）をそれぞれ求めて運動情報を取得するように作用するので、生体組織の３次元的な運動の計測を行うことが可能となる。

特に、各断面位置における計測画像領域の変位に基づいて、異なる断面位置の間における相対的な変位（相対変位（差異情報）；上述した相対回転角度、伸縮など）を求め、この相対変位に基づいて生体組織の３次元的な運動を計測することができる。また、このような相対変位に基づいて計測を行うことにより、断面位置の間の部分についてはデータ解析を行う必要がない（つまり、３次元的なデータ解析を行う必要がない）ので、３次元的な計測を短時間で実行できるというメリットもある。

また、２次元の断層画像に指定された計測画像領域をボリュームデータに基づいて３次元的にトラッキングすることにより、計測画像領域の３次元的な変位を求めることができるため、精度の高い計測を行うことができる。

なお、取得目的の運動情報によって２次元的なトラッキングと３次元的なトラッキングとを切り換えて行うようにすれば、処理の効率化を図ることもできる。また、取得目的の運動情報に応じて、２次元トラッキングのみを実行可能な超音波診断装置や、３次元トラッキングのみを実行可能な超音波診断装置を構成することも可能である。

また、この超音波診断装置１によれば、表示される疑似的な３次元画像に計測画像領域を指定する従来の構成とは異なり、ボリュームデータに基づく断層画像（ＭＰＲ画像）を表示させ、この断層画像に対して計測画像領域の指定を行うようになっているので、計測画像領域を容易に指定することが可能である。

この超音波診断装置１によれば、上記の運動情報以外にも、たとえば、心臓壁の厚さの変化（速度）、心臓壁の厚さ方向（短軸方向）におけるストレインやストレインレート、長軸方向を軸とする心臓壁の内膜や外膜の回転角度（回転速度）、長軸方向を軸とする回転方向における心臓壁のストレインやストレインレート、長軸方向を軸とする回転方向における心臓壁の内膜と外膜との相対回転角度など、各種の（局所）運動情報を取得することも可能である。これらの運動情報は、従来と同様に、１つの断層画像における２次元トラッキングによって求めることができる。また、３次元トラッキングを用いる場合であっても、たとえば、ボリュームデータを所定の視線方向に射影して得られる画像（レンダリング処理により得られる画像）によって運動情報を取得することができる。以下、これらの運動情報の演算方法の一例を簡単に説明する。

心臓壁の厚さ（壁厚）の変化は、時相の異なる２つの断層画像について、それぞれ、心臓壁の厚さを演算し、それらの差を求めることにより取得できる。ここで、心臓壁の壁厚は、内膜（又は外膜）の任意の位置において、その位置において内膜（又は外膜）に接する接線に直交する直線を求め、この直線が外膜（又は内膜）と交わる位置（交点）を求めるとともに、当該任意の位置と交点との間の距離を演算することによって求めることができる。また、壁厚の変化速度は、２つの断層画像の間の時間で壁厚の変化を除算したり、壁厚の変化に対して通常の微分処理（時間を変数とする微分処理）を施したりすることにより、容易に求めることができる。

心臓壁の厚さ方向におけるストレインは、上記の壁厚の変化を求めるとともに、この壁厚の変化を、２つの断層画像のうちの一方の断層画像（或る時相の断層画像）における壁厚の値で除算することにより求めることができる。ストレインレートは、このストレインの値を、２つの断層画像の時相の時間間隔で除算する（若しくは時間で微分する）ことにより求めることができる。

長軸方向を軸とする心臓壁の内膜（外膜）の回転角度は、時相の異なる２つの断層画像について、内膜（外膜）の短軸方向における回転方向の位置をそれぞれ求めるとともに、一方の断層画像における内膜（外膜）の位置に対する他方の断層画像における内膜（外膜）の位置を演算することにより求めることができる。また、回転速度についても前述の要領で容易に求めることができる。

長軸方向を軸とする回転方向における心臓壁のストレインは、時相の異なる２つの断層画像について、内膜（外膜）の２つの位置の回転方向における距離をそれぞれ演算し、この２つの距離の差を演算する。そして、２つの断層画像の一方について演算された距離で当該差の値を除算することにより求めることができる。また、ストレインレートは、このストレインの値を、２つの断層画像の時相の時間間隔で除算することにより求めることができる。

長軸方向を軸とする回転方向における心臓壁の内膜と外膜との相対回転角度は、時相の異なる２つの断層画像における内膜の回転角度と外膜の回転角度とを求め（上述）、それらの差を演算することにより求めることができる。

なお、この実施形態においては、心臓の短軸方向に平行な計測画像領域を指定しているが、長軸方向に平行な断面に計測画像領域を指定することもできる。その場合、長軸方向における捻れ運動や相対回転勾配については、当該断面の断層画像における２次元トラッキングによって求めることができる。また、短軸方向への伸縮、ストレイン、ストレインレートについては、ボリュームデータを用いて３次元トラッキングを実行することにより求めることができる。

更に、心臓の任意の断面に平行な計測画像領域を指定することも可能である。その場合、計測画像領域に平行な方向の変位のみから取得できる運動情報については、当該断面に平行な方向の断層画像における２次元トラッキングにより求めることができる。また、当該断面に直交する方向の変位が必要な運動情報については、ボリュームデータを用いて３次元トラッキングを実行することにより求めることができる。

また、ボリュームデータを生成するための任意のスキャン態様で３次元超音波スキャンを行う場合においても同様の運動情報取得処理を実施することができる。たとえば、２次元のスキャン面を回転走査させる場合などにおいても、この実施形態と同様の処理を実行することができる。すなわち、生体組織のボリュームデータを生成できさえすれば、超音波のスキャン態様は任意に選択できる。

［変形例］
以上に詳述した超音波診断装置１は、この発明に係る超音波診断装置を好適に実施するための一具体例に過ぎないものである。以下、この発明に係る超音波診断装置に関する各種の変形例を説明する。

〔変形例１〕
この変形例は、生体組織に対する３次元超音波スキャンにより得られるボリュームデータに基づく画像に対する計測画像領域の指定操作の容易化を図るものである。この変形例に係る超音波診断装置は、上記実施形態に係る超音波診断装置１と同様の構成を有する。以下、この変形例に係る処理を説明する。

画像処理部５のＭＰＲ処理部５２が時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成するまでの処理は、上記実施形態と同様である。なお、上記実施形態においては、２以上の断面位置について、それぞれ断層画像の画像データを生成しているが、この変形例では、１つの断面位置についてのみ断層画像の画像データを生成してもよい。

制御部９は、一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示部８１に表示させる。ユーザは、操作部８２を操作して、表示された断層画像に計測画像領域を指定する。これにより、疑似的な３次元画像を表示して計測画像領域の指定を行う従来の構成と比較して、計測画像領域を容易に指定することが可能になる。

この変形例によれば、たとえば心臓の短軸方向の断面に平行な計測画像領域を指定する場合、前述した運動情報のうちのたとえば心臓壁の厚さの変化（速度）、心臓壁の厚さ方向におけるストレインやストレインレート、長軸方向を軸とする心臓壁の内膜や外膜の回転角度（回転速度）、長軸方向を軸とする回転方向における心臓壁のストレインやストレインレート、長軸方向を軸とする回転方向における心臓壁の内膜と外膜との相対回転角度などを演算することが可能である。

〔変形例２〕
上記実施形態の超音波診断装置１では、ユーザが操作部８２を操作して計測画像領域を指定するように構成されている。この変形例は、計測画像領域の指定操作を自動的に行うものである。

この変形例に係る超音波診断装置の一例を図１５に示す。同図に示す超音波診断装置１００は、上記実施形態の超音波診断装置１とほぼ同様の構成を有するが、画像処理部５に計測画像領域指定部５３を備えている点が異なっている。また、この変形例に特徴的な処理を実行するために、上記実施形態とは異なる医用画像処理プログラム７２を備えている。

計測画像領域指定部５３は、ＭＰＲ処理部５２により生成された断層画像（たとえば心尖部短軸像、乳頭筋短軸像、心基部短軸像）の画像データを解析し、この断層画像に計測画像領域を指定する。

より具体的に説明すると、計測画像領域指定部５３は、たとえば一般的な境界抽出処理を適用して、この画像データの各画素の画素値を解析することにより、生体組織の境界部分（心臓壁の内膜、外膜など）を抽出する。そして、計測画像領域指定部５３は、抽出した境界部分を、当該断層画像における計測画像領域として指定する。計測画像領域指定部５３は、この発明の「指定手段」の一例に相当するもので、たとえば医用画像処理プログラム７２に基づいて動作するマイクロプロセッサ等を含んで構成される。

この計測画像領域指定部５３が行う処理は、図４のフローチャートのステップＳ０９の手順に相当する。なお、計測画像領域指定部５３が計測画像領域の指定処理を行うとき、断層画像を表示部８１に表示させてもよいし、表示させなくてもよい。

また、自動指定された計測画像領域をユーザが確認できるように、この計測画像領域が入力された断層画像を表示部８１に表示させることが望ましい。このとき、操作部８２を用いて計測画像領域を適宜に変更できるように構成することが望ましい。

この変形例によれば、計測画像領域を自動的に指定するように構成されているので、計測画像領域の指定が容易になる（実際、自動指定された計測画像領域をそのまま用いるときには、計測画像領域の指定作業は不要になる。）。

〔変形例３〕
上記実施形態の超音波診断装置１では、超音波振動子が２次元的に配列された２次元超音波振動子を用いることにより、３次元超音波スキャンを電子的に行っている。この変形例は、超音波振動子が１次元方向に配列された１次元超音波プローブを搭載した超音波診断装置に関するものである。

１次元超音波プローブを用いる場合、１次元方向（図２、３における主走査方向Ｘ）への超音波スキャンしか電子的に実行できないので、３次元超音波スキャンを行うときには副走査方向Ｙへのスキャンを手動若しくは機械的に行うようになっている。

このような１次元超音波プローブを用いる場合にも、３次元超音波スキャンに基づくボリュームデータを生成し、このボリュームデータに基づいて断層画像の画像データを生成するとともに、この断層画像を表示させて計測画像領域を指定するように構成することが可能である。

〔変形例４〕
上記実施形態の超音波診断装置１は、心尖部レベルや乳頭筋レベル等の２以上の断面位置における断層画像に指定された計測画像領域の時系列に沿った変位を演算し、この２以上の断面位置における計測画像領域の変位に基づいて生体組織の運動情報を演算するものである。すなわち、上記実施形態では、指定された計測画像領域の変位のみに基づいて運動情報を演算するようになっている。

この変形例は、指定された計測画像領域以外の計測画像領域を自動的に別途指定するととともに、この自動的に指定された計測画像領域の変位を加味して運動情報を演算するものである。以下、この変形例に係る超音波診断装置について説明する。この変形例の超音波診断装置は、図１５に示す超音波診断装置１００と同様に、計測画像領域指定部５３を備えている。

この変形例に係る超音波診断装置の動作を説明する。ユーザは、上記実施形態と同様に、表示部８１に表示された心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２、心基部短軸像Ｇ３の計測画像領域として、たとえば内膜位置画像ｍ１、ｍ２、ｍ３と外膜位置画像Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３とをそれぞれ計測画像領域として指定する（図５、図６参照）。なお、〔変形例２〕の自動指定処理によって計測画像領域を指定してもよい。

計測画像領域指定部５３は、指定された計測画像領域ｍ１〜ｍ３、Ｍ１〜Ｍ３以外の計測画像領域を指定する。その一例として、計測画像領域指定部５３は、図１６に示すように、心尖部短軸像Ｇ１よりも外側の位置に内膜位置画像ｍ４及び外膜位置画像Ｍ４を指定し、心尖部短軸像Ｇ１と乳頭筋短軸像Ｇ２との間の位置に内膜位置画像ｍ５及び外膜位置画像Ｍ５を指定し、乳頭筋短軸像Ｇ２と心基部短軸像Ｇ３との間に内膜位置画像ｍ６及び外膜位置画像Ｍ６を指定する。

この計測画像領域自動指定処理についてより具体的に説明する。計測画像領域指定部５３は、まず、ユーザ等により計測画像領域が指定された心尖部短軸像Ｇ１、乳頭筋短軸像Ｇ２、心基部短軸像Ｇ３の断面位置（座標）に基づいて、新たな計測画像領域を指定する断面位置（座標）を決定する。この処理は、たとえば、心尖部短軸像Ｇ１から乳頭筋短軸像Ｇ２と反対方向に所定距離だけ離れた位置の座標（第１のＺ座標）を求め、心尖部短軸像Ｇ１のＺ座標と乳頭筋短軸像Ｇ２のＺ座標とに基づいてこれらの断面の中央の座標（第２のＺ座標）を求め、乳頭筋短軸像Ｇ２のＺ座標と心基部短軸像Ｇ３のＺ座標との中央の座標（第３のＺ座標）を求める。

次に、ＭＰＲ処理部５２が、ボリュームデータに基づき、第１〜第３のＺ座標において、心尖部短軸像Ｇ１等と平行な方向の断層画像の画像データをそれぞれ生成する。

計測画像領域指定部５３は、第１のＺ座標における断層画像の画像データの画素値を解析するなどして心臓壁の境界部分を抽出し、内側の境界部分を内膜位置画像ｍ４とし、外側の境界部分を外膜位置画像Ｍ４とする。同様に、第２のＺ座標における断層画像の画像データの画素値を解析するなどして心臓壁の境界部分を抽出し、内側の境界部分を内膜位置画像ｍ５とし、外側の境界部分を外膜位置画像Ｍ５とし、第３のＺ座標における断層画像の画像データの画素値を解析するなどして心臓壁の境界部分を抽出し、内側の境界部分を内膜位置画像ｍ６とし、外側の境界部分を外膜位置画像Ｍ６とする。そして、これらの内膜位置画像ｍ４〜ｍ６、外膜位置画像Ｍ４〜Ｍ６を、それぞれ新たな計測画像領域として指定する。

この変形例の変位演算部６１は、ユーザ等により指定された計測画像領域ｍ１〜ｍ３、Ｍ１〜Ｍ３と、計測画像領域指定部５３により指定された計測画像領域ｍ４〜ｍ６、Ｍ４〜Ｍ６の全てについて、それぞれ、時系列に沿った変位を演算する。

運動情報演算部６２は、計測画像領域ｍ１〜ｍ６、Ｍ１〜Ｍ６の全ての変位に基づいて、運動情報を演算する。たとえば、心臓壁の捻れ運動を評価する場合、内膜位置画像ｍ４と内膜位置画像ｍ１との相対回転角度を演算し、内膜位置画像ｍ１と内膜位置画像ｍ５との相対回転角度を演算し、内膜位置画像ｍ５と内膜位置画像ｍ２との相対回転角度を演算し、内膜位置画像ｍ２と内膜位置画像ｍ６との相対回転角度を演算し、内膜位置画像ｍ６と内膜位置画像ｍ３との相対回転角度を演算する。外膜位置画像Ｍ１〜Ｍ６についても同様にして相対回転角度を演算することができる。

制御部９は、演算された相対回転角度に基づく運動情報を表示部８１に表示させる。このように、この変形例によれば、上記実施形態よりも精度の高い運動情報を取得することができる。

〔変形例５〕
上記実施形態では、計測画像領域を指定する断面位置をユーザが指定するようになっているが（図５の断面位置指定カーソルＣ１〜Ｃ３参照）、この断面位置を自動的に指定するように構成することも可能である。

たとえば、術前術後観察や経過観察のように、過去に同一の生体組織について取得した超音波画像の画像データが存在する場合においては、指定された断面位置を記憶しておくことにより、過去に指定された断面位置の情報を読み出して、今回の断面位置として自動的に指定することができる。

また、心尖部レベル、乳頭筋レベル、心基部レベルなど、典型的な断面位置をあらかじめ設定しておくとともに、たとえばＢモード画像の画像データやボリュームデータに基づいて典型的な断面位置を決定することができる。

また、Ｂモード画像の画像データ等に基づいて、生体組織の大きさ（たとえば心臓の長軸方向の長さなど）を解析し、その大きさを複数に分割したときの各断面位置を、計測画像領域を指定する断面位置として指定するように構成することも可能である。

〔その他〕
上記の実施形態においては、生体組織の変位を求め、この変位を微分（時間間隔で除算）して速度を求めるようになっているが、まず、速度を求め、その速度を積分して変位を求めるようにしてもよい。

また、上記の実施形態においては、生体組織の（より大局的な）運動の状態を示す運動情報を求めて表示するようになっているが、各計測画像領域における局所運動情報を表示するように構成してもよい。その場合において、運動情報を演算し表示させない場合には、局所運動情報を演算して表示するために必要な構成のみを備えた超音波診断装置を適用することが可能である（これは、後述の医用画像処理装置及び医用画像処理プログラムにおいても同様である。）。

〈第２の実施の形態〉
この発明に係る医用画像処理装置について説明する。この医用画像処理装置は、たとえば、超音波診断装置に接続されたコンピュータや、超音波画像の画像データを保管するＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等のデータベースに接続されたコンピュータを含んで構成される。図１７は、この発明に係る医用画像処理装置の一例を表している。なお、同図において、第１の実施の形態と同様の構成部分には同じ符号が付されている。

図１７に示す医用画像処理装置１０００は、図１に示した超音波診断装置１と同様の画像処理部５、演算処理部６、記憶部７、ユーザインターフェイス８及び制御部９を備えている。記憶部７は、この発明の「記憶手段」の一例として作用する。この医用画像処理装置１０００は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮを介して超音波診断装置２０００や医用画像データベース３０００に接続されている。この実施形態の制御部９は、ネットワークＮを通じてデータ通信を行うネットワークアダプタを備えている。

医用画像処理装置１０００の動作について説明する。この医用画像処理装置１０００には、超音波診断装置２０００や医用画像データベース３０００から超音波画像の画像データが入力される。

入力された画像データがＢモード画像の画像データである場合、ボリュームデータ生成部５１が、この画像データに基づくボリュームデータを生成する。ＭＰＲ処理部５２は、第１の実施の形態と同様に、このボリュームデータに基づいて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する。この一連の断層画像の画像データは、記憶部７に記憶される。

また、入力された画像データがボリュームデータである場合、ＭＰＲ処理部５２が、このボリュームデータに基づいて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する。この一連の断層画像の画像データは、記憶部７に記憶される。

医用画像処理装置１０００は、記憶部７に記憶された一連の断層画像の画像データ（及びボリュームデータ）に基づいて、第１の実施の形態と同様の処理を実行する（図４〜図１４参照）。それにより、生体組織の３次元的な運動の計測を短時間で行うことができる。また、生体組織の運動を計測する領域を容易に指定することが可能になる。

この実施形態の変形例として、画像処理部５に計測画像領域指定部５３を設けた構成を適用することができる（図１５参照。医用画像処理プログラム７２に基づく処理）。それにより、第１の実施の形態の変形例２や変形例４と同様の処理を実行することができる。

〈第３の実施の形態〉
この発明に係る医用画像処理プログラムについて説明する。第１、第２の実施形態で説明した医用画像処理プログラム７１、７２は、この発明に係る医用画像処理プログラムの一例である。医用画像処理プログラムは、第１の実施の形態やその変形例において説明した処理をコンピュータに実行させるものである。この医用画像処理プログラムは、当該コンピュータに内蔵されたハードディスクドライブ等の記憶装置にあらかじめ記憶されていてもよいし、ＬＡＮ等のネットワーク上のサーバ等にあらかじめ記憶しておき、当該コンピュータがこれを読み出して実行するようにしてもよい。

この医用画像処理プログラムは、コンピュータによって読み取りが可能な状態で任意の記憶媒体に記憶させることが可能である。この記憶媒体としては、たとえば、光ディスク、光磁気ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＡＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＭＯ等）、磁気記憶媒体（ハードディスク／フロッピー（登録商標）ディスク／ＺＩＰ等）、半導体メモリなどがある。

この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態における超音波のスキャン態様の一例を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態における超音波のスキャン態様の一例を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態の動作態様の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による表示画面の表示態様の一例を表す概略図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による表示画面の表示態様の一例を表す概略図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理の一例を表すフローチャートである。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態による処理を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態の変形例の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態の変形例による処理を説明するための概略説明図である。 この発明に係る超音波診断装置の好適な実施の形態の全体構成の一例を表す概略ブロック図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ ２次元超音波プローブ
３ 送受信部
４ 信号処理部
４１ Ｂモード処理部
５ 画像処理部
５１ ボリュームデータ生成部
５２ ＭＰＲ処理部
６ 演算処理部
６１ 変位演算部
６２ 運動情報演算部
７ 記憶部
７１、７２ 医用画像処理プログラム
８ ユーザインターフェイス
８１ 表示部
８２ 操作部
９ 制御部
Ｐ ２次元スキャン面
Ｒ ３次元スキャン領域
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向
ｍ１〜ｍ６ 内膜位置画像
Ｍ１〜Ｍ６ 外膜位置画像
１０００ 医用画像処理装置

Claims (22)

1. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブに超音波を送受信させる送受信手段と、
   前記超音波の送受信の結果として得られた受信信号に基づき、生体組織の２以上の断面位置のそれぞれについて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する画像生成手段と、
   前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記生成された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、
   前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、
   前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するとともに、前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された局所運動情報に基づいて、前記生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算する演算手段と、
   を備え、
   前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記運動情報を表示する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記超音波プローブは、前記送受信手段により、所定の方向に沿った複数の位置のそれぞれにおいて、当該所定の方向に直交する方向に沿って超音波の送受信方向を走査するとともに、前記所定の方向及び前記直交する方向に沿った超音波の送受信を反復し、
   前記画像生成手段は、
   超音波の送受信方向が前記直交する方向に走査されるときに順次に得られた受信信号に基づいて、前記生体組織の前記送受信方向及び前記直交する方向を含む断面における第１の断層画像の画像データを生成する第１の断層画像生成手段と、
   前記複数の位置のそれぞれについて前記生成された前記第１の断層画像の画像データに基づいて、前記生体組織の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、
   前記生成されたボリュームデータに基づいて、前記２以上の断面位置のそれぞれにおける第２の断層画像の画像データを生成する第２の断層画像生成手段と、
   を備えるとともに、
   前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記超音波の送受信を前記反復することにより得られる複数の前記第２の断層画像の画像データを、前記時系列に沿った一連の断層画像の画像データとする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記演算手段は、前記２以上の断面位置のうちのいずれか２つの断面位置における前記局所運動情報の差異を示す差異情報を演算して前記運動情報を求める、
   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２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
   前記演算手段は、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の断面に直交する方向を軸とする前記計測画像領域における前記生体組織の回転角度を前記局所運動情報として演算するとともに、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記回転角度の差を前記差異情報として演算し、この演算された回転角度の差を前記生体組織の捻れ運動を示す前記運動情報とする、
   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２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
   前記演算手段は、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の断面に直交する方向を軸とする前記計測画像領域における前記生体組織の回転角度を前記局所運動情報として演算するとともに、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記回転角度の差を前記差異情報として演算し、この演算された回転角度の差を時間で微分することにより、前記生体組織の捻れ運動の速度を示す前記運動情報を演算する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
6. 前記２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
   前記演算手段は、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の断面に直交する方向を軸とする前記計測画像領域における前記生体組織の回転角度を前記局所運動情報として演算するとともに、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記回転角度の差を前記差異情報として演算し、この演算された回転角度の差を前記２つの断面位置の間の距離で除算して、前記生体組織の相対回転勾配を示す前記運動情報を求める、
   ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
7. 前記演算手段は、
   前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記ボリュームデータに基づき、前記指定手段により指定された計測画像領域における前記生体組織の３次元的な運動の状態を示す前記局所運動情報を演算するとともに、
   前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された前記３次元的な運動の状態を示す局所運動情報に基づいて、前記運動情報を演算する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
8. 前記演算手段は、前記２以上の断面位置のうちのいずれか２つの断面位置における前記３次元的な運動の状態を表す局所運動情報の差異を示す差異情報を演算して前記運動情報を求める、
   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２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
   前記演算手段は、
   前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記演算された前記３次元的な運動の状態を示す局所運動情報に基づき、前記計測画像領域における前記生体組織の前記一連の断層画像の断面に直交する方向への変位を演算するとともに、前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記直交する方向への変位の差を前記差異情報として演算し、この演算された変位の差を前記生体組織の前記直交する方向における伸縮運動を示す前記運動情報とする、
   ことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
    前記演算手段は、
    前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記演算された前記３次元的な運動の状態を示す局所運動情報に基づき、前記計測画像領域における前記生体組織の前記一連の断層画像の断面に直交する方向への変位を演算するとともに、前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記直交する方向への変位の差を前記差異情報として演算し、この演算された変位の差を時間で微分することにより、前記生体組織の前記直交する方向における伸縮運動の速度を示す前記運動情報を演算する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
11. 前記２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
    前記演算手段は、
    前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記演算された前記３次元的な運動の状態を示す局所運動情報に基づき、前記計測画像領域における前記生体組織の前記一連の断層画像の断面に直交する方向への変位を演算するとともに、前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記直交する方向への変位の差を前記差異情報として演算し、この演算された変位の差を前記２つの断面位置の間の元の距離で除算し、その商を前記生体組織の前記直交する方向におけるストレインを示す前記運動情報とする、
    ことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
12. 前記２つの断面位置の一方の断面位置における前記一連の断層画像の断面と、他方の断面位置における前記一連の断層画像の断面とは、互いに平行であり、
    前記演算手段は、
    前記２つの断面位置のそれぞれについて、前記演算された前記３次元的な運動の状態を示す局所運動情報に基づき、前記計測画像領域における前記生体組織の前記一連の断層画像の断面に直交する方向への変位を演算するとともに、前記２つの断面位置のそれぞれについて前記演算された前記直交する方向への変位の差を前記差異情報として演算し、この演算された変位の差を前記２つの断面位置の間の元の距離で除算し、その商を時間で微分することにより、前記生体組織の前記直交する方向におけるストレインレートを示す前記運動情報を演算する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
13. 前記指定手段は、前記表示手段に表示された前記１つの断層画像に対して前記指定された計測画像領域に基づいて、前記２以上の断面位置とは異なる断面位置に新たな計測画像領域を指定する自動指定手段を含み、
    前記演算手段は、前記指定された新たな計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するとともに、前記２以上の断面位置及び前記異なる断面位置のそれぞれについて前記演算された前記局所運動情報に基づいて、前記運動情報を演算する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
14. 前記生体組織は心臓であり、
    前記指定手段により指定される計測画像領域は、前記表示手段に表示された前記１つの断層画像において前記心臓の心臓壁に相当する画像領域である、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
15. 超音波プローブと、
    前記超音波プローブに超音波を送受信させる送受信手段と、
    前記超音波の送受信の結果として得られた受信信号に基づき、生体組織の１以上の断面位置のそれぞれについて、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを生成する画像生成手段と、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記生成された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算する演算手段と、
    を備え、
    前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記局所運動情報を表示する、
    ことを特徴とする超音波診断装置。
16. 前記生体組織は心臓であり、
    前記指定される前記計測画像領域は、前記表示された前記１つの断層画像における心臓壁であり、
    前記演算手段は、前記局所運動情報として、前記心臓壁の厚さの変化、前記心臓壁の厚さの変化の速度、前記心臓壁の厚さ方向におけるストレイン、前記心臓壁の厚さ方向におけるストレインレート、前記一連の断層画像の断面に直交する方向を軸とする回転方向における前記心臓壁の内膜又は外膜の回転角度、前記回転方向における前記心臓壁のストレイン、前記回転方向における前記心臓壁のストレインレート、及び、前記回転方向における前記心臓壁の内膜と外膜との相対回転角度のうちの少なくとも１つを演算する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の超音波診断装置。
17. 前記演算手段は、前記表示された前記１つの断層画像に前記指定された計測画像領域に複数の計測点を指定し、前記一連の断層画像のそれぞれにおける前記複数の計測点のそれぞれの位置を求め、この求められた位置に基づいて前記複数の計測点のそれぞれの時系列に沿った変位又は当該変位の速度を演算し、前記複数の計測点のそれぞれについて前記演算された前記変位又は速度に基づいて前記計測画像領域の変位を演算する、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項１５に記載の超音波診断装置。
18. 前記超音波プローブは、２次元的に配列された複数の超音波振動子を備え、
    前記送受信手段は、前記複数の超音波振動子を個別に又は２以上のグループ毎に制御して、所定の方向及び当該所定の方向に直交する方向に超音波を走査させる、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項１５に記載の超音波診断装置。
19. 超音波診断装置により得られた生体組織の医用画像の画像データを処理する医用画像処理装置であって、
    生体組織の２以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、
    前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、
    前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、
    前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するとともに、前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された局所運動情報に基づいて、前記生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算する演算手段と、
    を備え、
    前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記運動情報を表示する、
    ことを特徴とする医用画像処理装置。
20. 超音波診断装置により得られた生体組織の医用画像の画像データを処理する医用画像処理装置であって、
    生体組織の１以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を表示する表示手段と、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域を指定する指定手段と、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算する演算手段と、
    を備え、
    前記表示手段は、前記演算手段により演算された前記局所運動情報を表示する、
    ことを特徴とする医用画像処理装置。
21. 生体組織の２以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、表示手段とを有するコンピュータを、
    前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を前記表示手段に表示させるように機能させ、
    前記２以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測領域が指定されたことに対応し、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するように機能させ、
    前記２以上の断面位置のそれぞれについて前記演算された局所運動情報に基づいて、前記生体組織の運動の状態を示す運動情報を演算するように機能させ、
    前記演算された前記運動情報を前記表示手段に表示するように機能させる、
    ことを特徴とする医用画像処理プログラム。
22. 生体組織の１以上の断面位置のそれぞれにおける、時系列に沿った一連の断層画像の画像データを記憶する記憶手段と、表示手段とを有するコンピュータを、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記記憶された画像データに基づき、前記一連の断層画像のうちの１つの断層画像を前記表示手段に表示させるように機能させ、
    前記１以上の断面位置のそれぞれについて、前記表示された前記１つの断層画像に計測画像領域が指定されたことに対応し、前記一連の断層画像の画像データに基づき、前記指定された計測画像領域における前記生体組織の運動の状態を示す局所運動情報を演算するように機能させ、
    前記演算された前記局所運動情報を前記表示手段に表示するように機能させる、
    ことを特徴とする医用画像処理プログラム。

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