JP2008188287A - 超音波診断装置、画像データ表示装置及び画像データ表示用制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高フレームレート画像データと低フレームレート画像データとの同期表示を可能にする。
【解決手段】画像データ生成部５の補間処理部５３は、被検体に対する１回の３次元原画像データの収集と複数回の２次元画像データの収集を繰り返すことによって得られた間欠的な前記３次元原画像データを補間処理し、時系列的に得られた前記２次元画像データの各時相に対応する時系列的な３次元補間画像データを新たに生成する。次いで、入力部７の画像データ選択部７１は、表示部６のモニタ６３に順次表示された前記２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択する。そして、表示部６の表示データ生成部６１は、前記時系列的な３次元補間画像データの中から前記所望２次元画像データの時相に対応した３次元補間画像データを抽出し、前記所望２次元画像データに対する参照用画像データとして表示部６のモニタ６３に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置、画像データ表示装置及び画像データ表示用制御プログラムに係り、特に、被検体の診断対象部位から得られた高フレームレート画像データと低フレームレート画像データを比較表示する超音波診断装置、画像データ表示装置及び画像データ表示用制御プログラムに関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子によって受信することにより各種生体情報を収集するものである。

この装置を用いた診断法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で２次元画像データがリアルタイムで観察できるため、生体臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。生体内の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、これらの技術を用いて得られるＢモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波画像診断において不可欠なものとなっている。

更に、近年では振動素子が１次元配列された超音波プローブの機械的移動、あるいは振動素子が２次元配列された所謂２次元アレイ超音波プローブにより３次元的なＢモード画像データやカラードプラ画像データを生成する方法が開発され、同一の超音波プローブを用いて収集された診断対象部位の２次元画像データと３次元画像データを合成表示する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特に、振動素子が２次元配列された超音波プローブを用いることにより、被検体の体表面に配置した前記超音波プローブを移動させることなく空間分解能と時間分解能に優れた２次元画像データと広範囲の観察が可能な３次元画像データをリアルタイムで観察することができる。

ところで、超音波造影剤を用いて各種臓器における微小血流を観察することにより腫瘍等の鑑別診断を行なう場合等では、腫瘍組織における局所的な血行動態の観察は、通常、分解能に優れる２次元画像データを用いて行なわれるが、３次元的に走行する腫瘍周辺の血管や腫瘍血管の観察によりその内部を流れる造影剤の位置を確認する場合には、広範囲な観察が可能な３次元画像データを参照用画像データとして用いている。
特開２００５−１５２３４６号公報

上述のような超音波診断においては、２次元画像データと３次元画像データを略同一時相において収集することが望ましいが、比較的フレームレート（単位時間当たりに収集可能な画像データ数）が高い２次元画像データとフレームレートが低い３次元画像データを同時あるいは交互に収集した場合、２次元画像データの時間分解能は大幅に劣化する。このため、従来は、時系列的な２次元画像データの収集を行ない必要に応じて（即ち、広範囲な画像情報が必要となった場合）３次元画像データの収集モードに切り替える方法がとられてきた。

しかしながら、この方法によれば、２次元画像データと３次元画像データの対応付けが困難となり、参照している３次元画像データの収集時相を把握することができないという問題点を有していた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば、低フレームレートの第１の画像データの生成と高フレームレートの第２の画像データの生成を交互に繰り返して行なう際、第１の画像データを補間処理して新たな時相における低フレームレートの第３の画像データを生成することにより、所望の第２の画像データと同一時相における第３の画像データを参照表示することが可能な超音波診断装置、画像データ表示装置及び画像データ表示用制御プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、異なる第１の走査及び第２の走査により被検体に対して超音波送受信を行なう超音波プローブと、前記第１の走査と前記第２の走査を繰り返し実行するための制御を行なう制御手段と、前記第１の走査における前記超音波送受信によって収集された超音波データに基づいて第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、前記第２の走査における前記超音波送受信よって収集された超音波データに基づいて第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の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する補間処理手段と、前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。

又、請求項９に係る本発明の画像データ表示装置は、画像診断装置によって収集された第１の画像データ及び第２の画像データを保存する画像データ記憶手段と、前記第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する補間処理手段と、前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。

一方、請求項１２に係る本発明の画像データ表示用制御プログラムは、被検体に対する第１の走査に基づいて生成した第１の画像データと第２の走査に基づいて生成した第２の画像データを表示する画像データ表示用制御プログラムであって、前記第１の走査と前記第２の走査を繰り返し実行する機能と、前記第１の走査によって収集された超音波データに基づいて第１の画像データを生成する機能と、前記第２の走査によって収集された超音波データに基づいて第２の画像データを生成する機能と、前記第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する機能と、前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する機能とを具備することを特徴としている。

又、請求項１３に係る本発明の画像データ表示用制御プログラムは、画像診断装置によって収集された第１の走査による第１の画像データ及び第２の走査による第２の画像データを保存する機能と、前記第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する機能と、前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する機能とを具備することを特徴としている。

本発明によれば、異なる第１の走査と第２の走査によって第１の画像データと第２の画像データを交互に収集する際、第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相と略等しい時相における第３の画像データを生成することにより、同一時相における前記第２の画像データと前記第１の画像データに基づく前記第３の画像データとの比較表示が容易となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本発明の第１の実施例における超音波診断装置では、被検体に対する１回の３次元走査（第１の走査）と複数回の２次元走査（第２の走査）を繰り返して行ない、３次元走査によって間欠的に得られた３次元原画像データ（第１の画像データ）の補間処理により、２次元走査によって得られた時系列的な２次元画像データ（第２の画像データ）の各時相に対応する複数の３次元補間画像データ（第３の画像データ）を新たに生成する。そして、表示部において順次表示される２次元画像データの中から選択された所望２次元画像データの時相に対応した３次元補間画像データを抽出し、前記所望２次元画像データに対する参照用画像データとして表示する。

尚、本実施例では、低フレームレート画像データ（第１の画像データ）として当該被検体に対する３次元走査によって得られた３次元画像データを、又、高フレームレート画像データ（第２の画像データ）として前記被検体に対する２次元走査によって得られた２次元画像データを例に説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、低フレームレート画像データは、走査密度の高い２次元走査あるいは走査範囲の広い２次元走査によって得られた２次元画像データであり、高フレームレート画像データは、走査密度の粗い２次元走査あるいは走査範囲の狭い２次元走査によって得られた２次元画像データであってもよい。同様にして、低フレームレート画像データは、走査密度の高い３次元走査あるいは走査範囲の広い３次元走査によって得られた３次元画像データであり、高フレームレート画像データは、走査密度の粗い３次元走査あるいは走査範囲の狭い３次元走査によって得られた３次元画像データであっても構わない。

（装置の構成）
本発明の第１の実施例における超音波診断装置の構成につき図１乃至図７を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、この超音波診断装置が備える送受信部及び超音波データ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示した本実施例の超音波診断装置１００は、被検体の２次元領域あるいは３次元領域に対し超音波パルス（送信超音波）を送信し、この送信によって得られた超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する複数個の振動素子を有した超音波プローブ３と、当該被検体の所定方向に対して超音波パルスを送信するための駆動信号を前記振動素子に供給し、この振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２と、整相加算後の受信信号を処理してＢモードデータ等の超音波データを生成する超音波データ生成部４と、複数の超音波送受信方向の各々において収集された超音波データを用いて低フレームレートの３次元画像データ（第１の画像データ）及び高フレームレートの２次元画像データ（第２の画像データ）を生成する画像データ生成部５と、上述の２次元画像データ及び３次元画像データを表示する表示部６を備え、更に、被検体情報の入力、画像データ収集条件の設定、画像データ表示条件の設定、所望２次元画像データの選択等を行なう入力部７と、超音波診断装置１００における上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部８を備えている。

超音波プローブ３は、２次元配列されたＭ個の図示しない振動素子をその先端部に有し、この先端部を被検体の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。又、超音波プローブ３の振動素子の各々は、図示しないＭチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部２に接続されている。振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。

この超音波プローブ３には、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、操作者は診断部位に応じて任意に選択することが可能である。本実施例では、Ｍ個の振動素子が２次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ３を用いる場合について述べるが、リニア走査対応やコンベックス走査対応等の超音波プローブであっても構わない。

次に、図２に示す送受信部２は、超音波プローブ３の振動素子に対して駆動信号を供給する送信部２１と、振動素子から得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信部２２を備えている。

送信部２１は、レートパルス発生器２１１と、送信遅延回路２１２と、駆動回路２１３を備え、レートパルス発生器２１１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成して送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、送信に使用されるＭｔ個の振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束するための集束用遅延時間と所定方向（θｐ、φｑ）に送信するための偏向用遅延時間を上記レートパルスに与えて駆動回路２１３へ供給する。駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２と同数の独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ３にて２次元配列されたＭ個の振動素子の中から送信用として選択されたＭｔ（Ｍｔ≦Ｍ）個の振動素子を駆動し、被検体の体内に送信超音波を放射する。

一方、受信部２２は、超音波プローブ３に内蔵されたＭ個の振動素子の中から受信用として選択されたＭｒ（Ｍｒ≦Ｍ）個の振動素子に対応するＭｒチャンネルのＡ／Ｄ変換器２２１及び受信遅延回路２２２と加算器２２３を備えており、受信用の振動素子から供給されたＭｒチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２２１にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路２２２に送られる。

受信遅延回路２２２は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向（θｐ、φｑ）に対し強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換器２２１から出力されるＭｒチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器２２３は、受信遅延回路２２２からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路２２２と加算器２２３により、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。

図３は、超音波プローブ３の中心軸をｚ軸とした直交座標（ｘ−ｙ−ｚ）における超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を示したものであり、この場合、振動素子はｘ軸方向及びｙ軸方向に沿って２次元配列され、θｐ及びφｑは、ｘ−ｚ平面及びｙ−ｚ平面に投影された送受信方向のｚ軸に対する角度を示している。

尚、受信遅延回路２２２及び加算器２２３は、その遅延時間の制御によって複数方向に対する受信超音波ビームを同時に形成する所謂並列同時受信を行なうことも可能である。この並列同時受信法の適用により３次元走査に要する時間は大幅に短縮される。

図２に戻って、超音波データ生成部４は、送受信部２の受信部２２から出力される整相加算後の受信信号に対し所定の処理を行なってＢモードデータを生成する受信信号処理部４１と、被検体の複数方向に対する超音波送受信によって得られたＢモードデータを順次保存するデータ記憶部４２を備えている。

そして、受信信号処理部４１は、受信部２２の加算器２２３から供給された受信信号を包絡線検波する包絡線検波器４１１と、包絡線検波された信号の振幅を対数変換してＢモードデータを生成する対数変換器４１２を備えている。但し、包絡線検波器４１１と対数変換器４１２は順序を入れ替えて構成しても構わない。

一方、データ記憶部４２は、当該被検体に対する時系列的な２次元走査（第２の走査）によって収集されたＢモードデータを２次元データとして保存する２次元データ記憶部４２１と、前記被検体に対する間欠的な３次元走査（第１の走査）によって収集されたＢモードデータを３次元データとして保存する３次元データ記憶部４２２を有し、２次元走査及び３次元走査によって収集された上述のＢモードデータは、システム制御部８から供給される送受信方向（θｐ、φｑ）の情報や２次元走査あるいは３次元走査の時相情報と共に２次元データ記憶部４２１及び３次元データ記憶部４２２に一旦保存される。尚、当該被検体に対する時系列的な２次元走査及び間欠的な３次元走査の順序については後述する。

図１に戻って、画像データ生成部５は、高フレームレート画像データ生成部５１と低フレームレート画像データ生成部５２と補間処理部５３を備えている。そして、高フレームレート画像データ生成部５１は図示しない画像処理部と画像データ記憶部を有し、超音波データ生成部４のデータ記憶部４２における２次元データ記憶部４２１から読み出した複数のＢモードデータを、これらのＢモードデータに付加された送受信方向（θｐ、φｑ）の情報に基づいて再配列し、更に、フィルタリング処理等の画像処理を行なって高フレームレートの２次元画像データを生成する。そして、得られた２次元画像データに２次元走査の時相情報を付加して前記画像データ記憶部に保存する。

一方、低フレームレート画像データ生成部５２は、後述の３次元画像データ生成部５５と画像データ記憶部５６を有している。３次元画像データ生成部５５は、データ記憶部４２の３次元データ記憶部４２２から読み出した複数のＢモードデータを、これらのＢモードデータに付加された送受信方向（θｐ、φｑ）の情報に基づいて再配列しボリュームデータを生成する。次いで、このボリュームデータをレンダリング処理して低フレームレートの３次元画像データを生成し、得られた３次元画像データに３次元走査の時相情報を付加して画像データ記憶部５６に保存する。

次に、低フレームレート画像データ生成部５２の具体例につき図４を用いて説明する。この低フレームレート画像データ生成部５２は、データ記憶部４２の３次元データ記憶部４２２から読み出したＢモードデータを用いて３次元原画像データを生成する３次元画像データ生成部５５と、得られた３次元原画像データを３次元走査の時相情報と共に保存する画像データ記憶部５６を備えている。

そして、３次元画像データ生成部５５は、ボリュームデータ生成部５５１と、不透明度・色調設定部５５２と、レンダリング処理部５５３を有している。

ボリュームデータ生成部５５１は、３次元データ記憶部４２２に保存されたＢモードデータとその付帯情報である送受信方向（θｐ、φｑ）の情報を読み出し、送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて再配列したＢモードデータを補間処理して等方的なボクセルで構成されるボリュームデータを生成する。一方、不透明度・色調設定部５５２は、前記ボリュームデータのボクセル値に基づき不透明度と色調を画素単位で設定する。又、レンダリング処理部５５３は、不透明度・色調設定部５５２によって設定された不透明度や色調の情報に基づき、ボリュームデータ生成部５５１から供給されるボリュームデータをレンダリング処理して３次元原画像データを生成する。

再び図１に戻って、画像データ生成部５における補間処理部５３は、間欠的な３次元走査によって得られた上述の３次元原画像データを補間処理することにより、３次元走査が行なわれなかった時相における第２の３次元画像データ（第３の画像データ）を新たに生成する。そして、得られた３次元補間画像データに各々の時相情報を付加し、低フレームレート画像データ生成部５２の画像データ記憶部５６において上述の３次元原画像データと共に保存する。尚、３次元原画像データに対して通常の線形補間法やスプライン補間法を適用することにより３次元補間画像データの生成が可能となるが、他の補間法を適用してもよい。

次に、時系列的な２次元走査による２次元画像データの生成と間欠的な３次元走査による３次元原画像データの生成の順序につき図５を用いて説明する。

図５の横軸は、時刻ｔ＝ｔ０を基準とした３次元原画像データ及び２次元画像データの生成時刻を示しており、説明を簡単にするために、１つの３次元原画像データの生成に要する時間Ｔｖは、１つの２次元画像データの生成に要する時間Ｔｆの３倍となる場合について示している。そして、１つの２次元画像データが生成される期間は「○」で、又、１つの３次元原画像データが生成される期間は「◎」で示している。

即ち、図５では、ｔ＝ｔ０乃至ｔ３の時間Ｔｖ（Ｔｖ＝３Ｔｆ）では、最初の３次元原画像データの生成が行なわれた後ｔ＝ｔ３乃至ｔ３０で時間Ｔｆの２次元画像データの生成が連続して２７回行なわれ、更に、同様な３次元原画像データの生成と２次元画像データの生成がｔ＝ｔ３０以降において繰り返される。例えば、Ｔｆ＝１／３０ｓｅｃ、Ｔｖ＝１／１０ｓｅｃの場合、時間Ｔｖを要する３次元原画像データの生成が１秒間隔で繰り返し行なわれる。

次に、３次元原画像データの補間処理により新たに生成される３次元補間画像データと上述の２次元画像データとの関連につき図６を用いて説明する。

図６では、図５に示すｔ＝ｔ０乃至ｔ３、ｔ＝ｔ３０乃至ｔ３３及びｔ＝６０乃至６３において生成された時相τ３、時相τ３３及び時相τ６３の３次元原画像データを「◎」で示し、ｔ＝ｔ３乃至ｔ３０及びｔ＝ｔ３３乃至ｔ６０において生成された時相τ４乃至時相τ３０及び時相τ３４乃至時相τ６０の２次元画像データを「○」で示している。更に、時相τ３における３次元原画像データ及び時相τ３３における３次元原画像データの線形補間によって生成された時相τ４乃至時相τ３０における３次元補間画像データと、時相τ３３における３次元原画像データ及び時相τ６３における３次元原画像データの線形補間によって生成された時相τ３４乃至時相τ６０における３次元補間画像データを「△」で示している。

次に、図１に示した表示部６は、表示データ生成部６１と、データ変換部６２と、モニタ６３を備えている。表示データ生成部６１は、画像データ生成部５の高フレームレート画像データ生成部５１において生成された２次元画像データ、低フレームレート画像データ生成部５２において生成された３次元原画像データ及び補間処理部５３において生成された３次元補間画像データに被検体情報や時相情報等の付帯情報を付加して表示データを生成する。そして、データ変換部６２は、前記表示データに対してＤ／Ａ変換と表示フォーマット変換を行なってモニタ６３に表示する。

更に、モニタ６３に順次表示される時系列的な２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択するための画像データ選択信号が入力部７から供給された場合、この選択信号を受信した表示部６の表示データ生成部６１は、所望２次元画像データと略同一の時相における３次元補間画像データを低フレームレート画像データ生成部５２の画像データ記憶部５６から読み出す。そして、この３次元補間画像データと所望２次元画像データを合成し、更に、上述の付帯情報を付加して生成した表示データをモニタ６３に表示する。

図７は、表示部６のモニタ６３に表示された２次元画像データ及び３次元補間画像データの具体例を示したものであり、例えば、モニタ６３の左半分には２次元画像データを表示するための２Ｄ表示領域が、又、右半分には３次元補間画像データを表示するための３Ｄ表示領域が夫々形成される。そして、低フレームレート画像データ生成部５２にて生成されモニタ６３の２Ｄ表示領域において順次表示された時系列的な２次元画像データの中から所望２次元画像データＰａが入力部７から供給される画像データ選択信号に基づいて選択された場合、この所望２次元画像データと略等しい時相における３次元補間画像データＰｂが低フレームレート画像データ生成部５２の画像データ記憶部５６から抽出されモニタ６３の３Ｄ表示領域に表示される。このとき、３Ｄ表示領域に表示される３次元補間画像データに対し、所望２次元画像データが収集されたスライス断面の位置を示すインジケータＰｘを重畳して表示することにより２次元画像データＰａと３次元補間画像データＰｂとの対応付けが更に容易となる。

尚、時系列的な複数の２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択する際、モニタ６３の全領域を用いて順次表示される２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択した後図７に示す表示方法に切り替えてもよい。又、図７に示した表示方法の替わりに所望２次元画像データと同一時相の３次元補間画像データを単独表示しても構わない。

更に、時系列的な２次元画像データをモニタ６３の２Ｄ表示領域において動画像として表示する場合、２次元画像データの各々と同一時相における３次元補間画像データをモニタ６３の３Ｄ表示領域において動画像として同期表示することも可能である。

又、表示部６は、入力部７からの指示信号に従い、モニタ６３の３Ｄ表示領域に表示された３次元補間画像データを回転、移動、拡大／縮小等の処理を行なってもよい。

次に、図１の入力部７は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス、トラックボール等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースであり、表示部６に表示された時系列的な複数の２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択する画像データ選択部７１を備えている。又、入力部７では、被検体情報の入力、２次元画像データ生成条件及び３次元画像データ生成条件の設定、超音波データ収集モードの選択、更には、各種コマンド信号の入力等も上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。

システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部７にて入力／設定／選択された上述の被検体情報や超音波データ収集条件等が保存される。そして、前記ＣＰＵは、上述の入力／設定／選択情報に基づいて超音波診断装置１００の各ユニットを制御して被検体に対する３次元走査（第１の走査）と時系列的な２次元走査（第２の走査）を繰り返して行ない、高フレームレート画像データとしての２次元画像データと低フレームレート画像データとしての３次元原画像データ及び３次元補間画像データの生成と表示を行なう。

（画像データの表示手順）
次に、本実施例における２次元画像データ及び３次元補間画像データの表示手順につき、図８のフローチャートを用いて説明する。尚、以下では、造影剤が投与された被検体に対して１つの３次元原画像データと時系列的な複数の２次元画像データの収集を繰り返して行ない、間欠的に収集された３次元原画像データの補間処理によって時系列的な３次元補間画像データを生成する。そして、入力部７にて選択された所望２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データを抽出して参照表示する。

当該被検体の診断対象部位に対する２次元画像データ及び３次元原画像データの収集に先立ち、超音波診断装置１００の操作者は、入力部７において被検体情報の入力、２次元画像データ生成条件及び３次元画像データ生成条件の設定、画像データ表示条件の設定、更には、超音波データ収集モードとしてのＢモードの選択等を行なう。そして、これらの入力／設定／選択情報は、システム制御部８の記憶回路に保存される（図８のステップＳ１）。

上述の初期設定が終了したならば、操作者は、被検体に対して造影剤を投与し（図８のステップＳ２）、超音波プローブ３の先端部を被検体体表面の好適な位置に固定した状態で画像データ生成開始コマンドを入力部７にて入力する（図８のステップＳ３）。そして、このコマンド信号がシステム制御部８に供給されることにより当該被検体に対する２次元画像データ及び３次元原画像データの生成が開始される。

図５の画像データ生成時刻ｔ０乃至ｔ３における３次元原画像データの生成に際し、図２に示した送信部２１のレートパルス発生器２１１は、システム制御部８から供給された制御信号に従ってレートパルスを生成し送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、システム制御部８から供給された遅延時間情報に基づき、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を集束するための遅延時間と、最初の送受信方向（θ１、φ１）に超音波を送信するための遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをＭｔチャンネルの駆動回路２１３に供給する。

次いで、駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２から供給されたレートパルスに基づいて所定の遅延時間を有した駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ３におけるＭｔ個の送信用振動素子に供給し被検体に対して送信超音波を放射する。放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる臓器境界面や組織にて反射し、Ｍｒ個の受信用振動素子によって受信されてＭｒチャンネルの電気的な受信信号に変換される。

この受信信号は、受信部２２のＡ／Ｄ変換器２２１においてデジタル信号に変換された後、Ｍｒチャンネルの受信遅延回路２２２において所定の深さからの受信超音波を収束するための遅延時間と送受信方向（θ１、φ１）からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための遅延時間がシステム制御部８から供給された遅延時間情報に基づいて与えられ、加算器２２３にて整相加算される。そして、整相加算後の受信信号が供給された超音波データ生成部４における受信信号処理部４１の包絡線検波器４１１及び対数変換器４１２は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってＢモードデータを生成し、得られたＢモードデータは、送受信方向（θ１、φ１）を付帯情報としてデータ記憶部４２の３次元データ記憶部４２２に保存される。

送受信方向（θ１、φ１）に対するＢモードデータの収集が終了したならば、送受信部２及び超音波データ生成部４は、上述と同様の手順により、被検体の３次元領域における送受信方向（θ２乃至θＰ、φ１）、（θ１乃至θＰ、φ２）、（θ１乃至θＰ、φ３）、・・・（θ１乃至θＰ、φＱ）に対し超音波の３次元走査を行ない、各々の送受信方向において収集されたＢモードデータは送受信方向の情報と共に前記３次元データ記憶部４２２に保存されて３次元データが生成される。

一方、画像データ生成部５の低フレームレート画像データ生成部５２が備えた３次元画像データ生成部５５のボリュームデータ生成部５５１は、データ記憶部４２の３次元データ記憶部４２２から読み出した３次元データをその付帯情報である超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）（θｐ＝θ１乃至θＰ、φｑ＝φ１乃至φＱ）に対応させて配列し、更に、これらの３次元データを補間処理して等方的なボクセルで構成されるボリュームデータを生成する。

一方、不透明度・色調設定部５５２は、ボリュームデータのボクセル値に基づいて不透明度と色調を設定し、レンダリング処理部５５３は、ボリュームデータ生成部５５１から供給されたボリュームデータを上述の不透明度や色調の情報に基づいてレンダリング処理し時相τ３における３次元原画像データを生成する。そして、得られた３次元原画像データは、時相τ３の情報と共に画像データ記憶部５６に保存される（図８のステップＳ４）。

次に、図５の画像データ生成時刻ｔ３乃至ｔ４における２次元画像データの収集に際し、送受信部２及び超音波データ生成部４は、上述と同様の手順により、送受信方向（θ１乃至θＰ、φｍ）（φｍは予め選択されたφ方向の角度）に対して超音波の送受信を行なって所定のスライス断面における２次元データを生成し、送受信方向の情報と共にデータ記憶部４２の２次元データ記憶部４２１に保存する。

次いで、高フレームレート画像データ生成部５１は、２次元データ記憶部４２１から読み出した複数のＢモードデータを、これらのＢモードデータに付加された送受信方向の情報に基づいて再配列し、更に、フィルタリング処理等の画像処理を行なって２次元画像データを生成する。そして、得られた２次元画像データは、時相τ４の情報と共に自己の画像データ記憶部に保存される（図８のステップＳ５）。

時相τ４における２次元画像データの生成と保存が終了したならば、画像データ生成時刻ｔ４乃至ｔ３０においても同様の手順により時相τ４乃至τ３０における２次元画像データの生成と保存が行なわれ、更に、画像データ生成時刻ｔ３０乃至ｔ３３における時相τ３３の３次元原画像データ、画像データ生成時刻ｔ３４乃至τ６０における時相τ３４乃至τ６０の２次元画像データ、・・・・の生成と保存が繰り返し行なわれる（図８のステップＳ４乃至Ｓ５）。

所定量の２次元画像データ及び３次元原画像データの生成が終了したならば、画像データ生成部５の補間処理部５３は、間欠的に生成された複数の３次元原画像データを用いた補間処理により、３次元原画像データが生成されなかった時相（即ち、２次元画像データが生成された時相）に対して３次元補間画像データを新たに生成する。そして、得られた３次元補間画像データは、各々の時相情報と共に低フレームレート画像データ生成部５２の画像データ記憶部５６に保存される（図８のステップＳ６）。

次に、表示部６の表示データ生成部６１は、入力部７から供給された画像表示コマンド信号に従い、高フレームレート画像データ生成部５１の画像データ記憶部に保存された時系列的な２次元画像データを順次読み出してモニタ６３へ表示する。そして、操作者は、モニタ６３に順次表示された２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択する（図８のステップＳ７）。

この選択信号を受信した表示データ生成部６１は、前記所望２次元画像データと同一時相の３次元補間画像データを低フレームレート画像データ生成部５２の画像データ記憶部５６から読み出し、所望２次元画像データの参照用画像データとしてモニタ６３に表示する（図８のステップＳ８）。

以上述べた第１の実施例によれば、低フレームレートの３次元原画像データと時系列的な高フレームレートの２次元画像データの生成を交互に繰り返して行なう際、間欠的に得られた３次元原画像データを補間処理することにより２次元画像データの各々に対応した時相における低フレームレートの３次元補間画像データを生成することが可能となり、所望２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データを参照表示することができる。

又、同一時相における所望２次元画像データと３次元補間画像データを比較表示する際、所望２次元画像データが生成されたスライス断面を示すインジケータが３次元補間画像データに重畳表示されるため、画像データ間の対応付けが容易となる。更に、時系列的な２次元画像データを動画像として表示する際、これらの２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データを動画像として同期表示することも可能となる。

即ち、本実施例によれば、優れた空間分解能あるいは時間分解能を有する２次元画像データと広範囲の情報が得られる３次元画像データを比較表示することにより診断精度と検査効率は大幅に向上する。

尚、上述の実施例では、超音波データとしてＢモードデータを収集する場合について述べたが、カラードプラデータ等の他の超音波データであってもよい。又、振動素子が２次元配列された、所謂、２次元アレイ超音波プローブを用いて当該被検体に対する３次元走査を行なう場合について述べたが、振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に高速移動あるいは高速揺動することによって３次元走査を行なってもよい。

更に、３次元原画像データとしてボリュームレンダリング画像データを生成する場合について述べたが、サーフェスレンダリング画像データや最大値投影（ＭＩＰ：Maximum Intensity Projection）画像データ等の他の３次元画像データであっても構わない。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。上述の第１の実施例では、自己の送受信部２、超音波データ生成部４及び画像データ生成部５により時系列的な２次元画像データと間欠的な３次元原画像データを生成し、更に、この３次元原画像データの補間処理により前記２次元画像データの各時相における３次元補間画像データを新たに生成する場合について述べたが、この第２の実施例では、別途設置された超音波診断装置等の画像診断装置から供給される時系列的な２次元画像データと間欠的な３次元原画像データを一旦保存し、前記３次元原画像データの補間処理により前記２次元画像データの各時相における３次元補間画像データを新たに生成する場合について述べる。

即ち、以下に述べる本発明の第２の実施例における画像データ表示装置では、別途設置された画像診断装置からネットワークや記憶媒体等を介して供給される時系列的な２次元画像データと間欠的な３次元原画像データを保存し、この間欠的な３次元原画像データの補間処理により、２次元画像データの各時相に対応する複数の３次元補間画像データ（第３の画像データ）を新たに生成する。そして、表示部において順次表示される２次元画像データの中から選択された所望２次元画像データの時相に対応した３次元補間画像データを抽出し、前記所望２次元画像データに対する参照用画像データとして表示する。

本実施例における画像データ表示装置の全体構成につき図９のブロック図を用いて説明する。但し、図１に示した超音波診断装置のユニットと略同様な構成と機能を有するユニットは同類の符号を付加し詳細な説明は省略する。

図９に示す本実施例の画像データ表示装置２００は、ネットワーク１１との接続を行なうネットワークインターフェイス１０と、ネットワーク１１及びネットワークインターフェイス１０を介し画像診断装置から供給された時系列的な２次元画像データと間欠的な３次元原画像データを保存すると共に、前記３次元原画像データの補間処理により前記２次元画像データの各々の時相に対応する３次元補間画像データを生成する３次元補間画像データ生成部９と、上述の２次元画像データ及び３次元補間画像データを同期させて表示する表示部６ａを備え、更に、補間処理条件の設定、画像データ表示条件の設定、所望２次元画像データの選択等を行なう入力部７ａと、画像表示装置２００における上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部８ａを備えている。

３次元補間画像データ生成部９は、画像診断装置から供給される時系列的な２次元画像データとこの２次元画像データの時相情報を保存する高フレームレート画像データ記憶部９１と、前記画像診断装置から供給される間欠的な３次元原画像データとこの３次元原画像データの時相情報を保存する低フレームレート画像データ記憶部９２と補間処理部９３を備えている。

そして、補間処理部９３は、間欠的な３次元原画像データを補間処理することにより、３次元原画像データが欠けている時相の３次元補間画像データを新たに生成する。そして、得られた３次元補間画像データに各々の時相情報を付加し、低フレームレート画像データ記憶部９２において上述の３次元原画像データと共に保存する。

次に、表示部６ａの表示データ生成部６１ａは、３次元補間画像データ生成部９の高フレームレート画像データ記憶部９１に保存された２次元画像データ、低フレームレート画像データ記憶部９２に保存された３次元原画像データ及び３次元補間画像データを読み出し、これらの画像データに被検体情報や時相情報等の付帯情報を付加して表示データを生成する。そして、データ変換部６２は、前記表示データに対してＤ／Ａ変換と表示フォーマット変換を行なってモニタ６３に表示する。

更に、モニタ６３に順次表示される時系列的な２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択するための画像データ選択信号が入力部７ａの画像データ選択部７１から供給された場合、この選択信号を受信した表示部６ａの表示データ生成部６１ａは、所望２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データを低フレームレート画像データ記憶部９２から読み出す。そして、この３次元補間画像データと所望２次元画像データを合成し、更に、上述の付帯情報を付加した表示データを生成してモニタ６３に表示する。

一方、入力部７ａは、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス、トラックボール等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースであり、表示部６ａに表示された時系列的な複数の２次元画像データの中から所望２次元画像データを選択する画像データ選択部７１を備えている。又、入力部７ａでは、被検体情報の入力、補間処理条件の設定、画像データ表示条件の設定、所望２次元画像データの選択、更には、各種コマンド信号の入力等も上述の入力デバイスや表示パネルを用いて行なわれる。

システム制御部８ａは、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部７ａにて入力／設定／選択された上述の被検体情報や超音波データ収集条件等が保存される。そして、前記ＣＰＵは、上述の入力／設定／選択情報に基づいて画像表示装置２００の各ユニットを制御し、時系列的な３次元補間画像データの生成及び所望２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データの抽出と表示を行なう。尚、本実施例における３次元補間画像データの生成と表示の手順は、図８のフローチャートに示したステップＳ６乃至Ｓ８と略同様であるため説明は省略する。

以上述べた第２の実施例によれば、画像診断装置において生成される低フレームレートの３次元原画像データと高フレームレートの２次元画像データを同期表示する際、間欠的に得られた３次元原画像データを補間処理することにより時系列的な２次元画像データの各々の時相と同一時相における低フレームレートの３次元補間画像データを生成することが可能となり、所望２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データを参照表示することができる。

又、同一時相における所望２次元画像データと３次元補間画像データを比較表示する際、所望２次元画像データが生成されたスライス断面を示すインジケータが３次元補間画像データに重畳表示されるため、画像データ間の対応付けが容易となり、更に、時系列的な２次元画像データを動画像として表示する場合には、これらの２次元画像データと同一時相における３次元補間画像データを動画像として同期表示することも可能となる。即ち、本実施例によれば、優れた空間分解能あるいは時間分解能を有する２次元画像データと広範囲の情報が得られる３次元画像データを比較表示することにより診断精度と検査効率は大幅に向上する。

又、上述の実施例における画像データ表示装置は、別途設置された画像診断装置からネットワーク等を介して供給される２次元画像データや３次元原画像データに基づいて３次元補間画像データを生成することができるため、操作者は、時間や場所の制約をあまり受けることなく所望の画像データを観察することができる。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、既に述べたように、上述の実施例では、低フレームレート画像データとして当該被検体に対する３次元走査によって得られた３次元画像データを、又、高フレームレート画像データとして前記被検体に対する２次元走査によって得られた２次元画像データを例に説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、低フレームレート画像データは、走査密度の高い２次元走査あるいは走査範囲の広い２次元走査によって得られた２次元画像データであり、高フレームレート画像データは、走査密度の粗い２次元走査あるいは走査範囲の狭い２次元走査によって得られた２次元画像データであってもよい。同様にして、低フレームレート画像データは、走査密度の高い３次元走査あるいは走査範囲の広い３次元走査によって得られた３次元画像データであり、高フレームレート画像データは、走査密度の粗い３次元走査あるいは走査範囲の狭い３次元走査によって得られた３次元画像データであっても構わない。

又、上述の実施例では、線形補間法を適用して３次元原画像データに対する補間処理を行ない３次元補間画像データを生成する場合について述べたが、スプライン補間法等の他の補間法を適用してもよい。更に、入力部７（７ａ）の画像データ選択部７１にとって選択される所望２次元画像データは１つに限定されるものではなく、複数の所望２次元画像データを選択してもよい。

更に、上述の実施例のように時系列的な２次元画像データの時相に対応した複数の３次元補間画像データを３次元原画像データの補間処理によって生成し、これらの３次元補間画像データの中から所望２次元画像データと同一の時相における３次元補間画像データを抽出してもよいが、前記所望２次元画像データと同一の時相における３次元補間画像データのみを３次元原画像データの補間処理によって生成してもよい。この方法によれば、３次元補間画像データを保存する低フレームレート画像データ生成部５２の画像データ記憶部５６における記憶容量を少なくすることが可能となる。

一方、表示部６（６ａ）のモニタ６３に表示される３次元補間画像データに重畳されたインジケータの位置や角度は、入力部７（７ａ）の入力デバイス等を用いて更新してもよい。この場合、更新されたインジケータの位置に対応する当該被検体のスライス断面において時系列的な２次元画像データが新たに生成される。この機能の追加により、広範囲な３次元補間画像データの観察下において２次元画像データの好適な収集位置を正確かつ短時間で設定することが可能となる。

本発明の第１の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例の超音波診断装置が備える送受信部及び超音波データ生成部の構成を示すブロック図。 同実施例の超音波送受信方向を説明するための図。 同実施例の超音波診断装置が備える低フレームレート画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例における時系列的な２次元画像データと間欠的な３次元原画像データの生成順序を示す図。 同実施例における３次元補間画像データと２次元画像データとの関連を説明するための図。 同実施例の表示部に表示される２次元画像データ及び３次元補間画像データの具体例を示す図。 同実施例における２次元画像データ及び３次元補間画像データの表示手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施例における画像データ表示装置の全体構成を示すブロック図。

符号の説明

２…送受信部
２１…送信部
２２…受信部
３…超音波プローブ
４…超音波データ生成部
４１…受信信号処理部
４２…データ記憶部
５…画像データ生成部
５１…高フレームレート画像データ生成部
５２…低フレームレート画像データ生成部
５３…補間処理部
６、６ａ…表示部
６１、６１ａ…表示データ生成部
６２…データ変換部
６３…モニタ
７、７ａ…入力部
７１…画像データ選択部
８、８ａ…システム制御部
９…３次元補間画像データ生成部
９１…高フレームレート画像データ記憶部
９２…低フレームレート画像データ記憶部
９３…補間処理部
１０…ネットワークインターフェイス
１００…超音波診断装置
２００…画像データ表示装置

Claims (13)

1. 異なる第１の走査及び第２の走査により被検体に対して超音波送受信を行なう超音波プローブと、
   前記第１の走査と前記第２の走査を繰り返し実行するための制御を行なう制御手段と、
   前記第１の走査における前記超音波送受信によって収集された超音波データに基づいて第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、
   前記第２の走査における前記超音波送受信よって収集された超音波データに基づいて第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の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する補間処理手段と、
   前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する表示手段とを
   備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記制御手段は、前記被検体に対する超音波の３次元走査を前記第１の走査として、又、２次元走査を前記第２の走査として実行するための制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記第１の画像データ生成手段は、前記３次元走査によって収集された超音波データに基づいて低フレームレートの３次元画像データを生成し、前記第２の画像データ生成手段は、前記２次元走査によって収集された超音波データに基づいて高フレームレートの２次元画像データを生成することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
4. 前記第１の画像データ生成手段は、前記超音波データを処理してボリュームレンダリング画像データ、サーフェスレンダリング画像データあるいは最大値投影画像データの何れかを前記３次元画像データとして生成することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波データは、Ｂモードデータ及びカラードプラデータの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
6. 前記表示手段は、前記第２の画像データとこの第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを比較表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
7. 時系列的な複数の前記第２の画像データの中から所望の前記第２の画像データを選択する画像データ選択手段を備え、前記表示手段は、前記画像データ選択手段によって選択された前記所望の第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを時系列的な複数の前記第３の画像データの中から抽出して表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
8. 前記表示手段は、前記所望の第２の画像データが収集された位置を示すインジケータを抽出された前記第３の画像データに重畳して表示することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
9. 画像診断装置によって収集された第１の画像データ及び第２の画像データを保存する画像データ記憶手段と、
   前記第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する補間処理手段と、
   前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する表示手段とを
   備えたことを特徴とする画像データ表示装置。
10. 前記表示手段は、前記第２の画像データとこの第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを比較表示することを特徴とする請求項９記載の画像データ表示装置。
11. 時系列的な複数の前記第２の画像データの中から所望の前記第２の画像データを選択する画像データ選択手段を備え、前記表示手段は、前記画像データ選択手段によって選択された前記所望の第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを時系列的な複数の前記第３の画像データの中から抽出して表示することを特徴とする請求項９記載の画像データ表示装置。
12. 被検体に対する第１の走査に基づいて生成した第１の画像データと第２の走査に基づいて生成した第２の画像データを表示する画像データ表示用制御プログラムであって、
    前記第１の走査と前記第２の走査を繰り返し実行する機能と、
    前記第１の走査によって収集された超音波データに基づいて第１の画像データを生成する機能と、
    前記第２の走査によって収集された超音波データに基づいて第２の画像データを生成する機能と、
    前記第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する機能と、
    前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する機能とを
    具備することを特徴とする画像データ表示用制御プログラム。
13. 画像診断装置によって収集された第１の走査による第１の画像データ及び第２の走査による第２の画像データを保存する機能と、
    前記第１の画像データを補間処理して前記第２の画像データの時相に対応した第３の画像データを生成する機能と、
    前記第２の画像データの時相に対応した前記第３の画像データを前記第２の画像データに対する参照用画像データとして表示する機能とを
    具備することを特徴とする画像データ表示用制御プログラム。

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