JP2008307085A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次元画像データに連続した３次元画像データの表示。
【解決手段】２次元走査と３次元走査が可能な超音波プローブ３を用い被検体に対して２次元画像データ及び３次元画像データの収集とその表示を行なう際、スライス厚設定部９１は、３次元走査におけるスライス厚を零から順次増大させ、送受信部２は、このスライス厚に基づいて被検体に対する２次元走査及び３次元走査を行なう。このとき、受信信号処理部４及びデータ記憶部５は、各々の走査によって得られた受信信号を処理して２次元データ及び３次元データを生成し、画像データ生成部６は、前記２次元データに基づく２次元画像データと前記３次元データに基づく３次元画像データを生成する。そして、表示データ生成部７は、得られた２次元画像データと３次元画像データを前記スライス厚に基づいて重み付け加算し表示部８にリアルタイム表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、２次元画像データと３次元画像データを連続的に観測することが可能な超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、複数の振動素子が配列された超音波プローブを用いて被検体の複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像データをモニタ上に表示するものである。この装置は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で体内の２次元画像データや３次元画像データをリアルタイムで観測することができるため各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

３次元画像データの収集を目的とした従来の３次元走査では、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブをその配列方向に対して垂直な方向に移動あるいは回動させながら被検体の３次元領域に対し超音波を送受信し、このとき収集したボリュームデータをレンダリング処理することにより３次元画像データの生成を行なってきた。

又、近年では、複数の振動素子が２次元配列された超音波プローブ（２次元アレイ超音波プローブ）が実用化されている。この超音波プローブを用いることにより３次元領域に対する超音波の送受信は全て電子的な制御で行なうことができるため、３次元走査に要する時間は大幅に短縮され、検査における操作性は著しく向上した。

更に、上述の超音波プローブを用いることにより、当該被検体の診断対象部位に対する２次元走査と３次元走査を略同時に行なうことができるため、各々の走査によって生成された２次元画像データと３次元画像データとの同時表示や重畳表示をリアルタイムで行なうことが可能となった（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１０７１８２号公報

上述の特許文献１のように同一の超音波プローブを用いた２次元走査及び３次元走査によって収集した当該被検体の２次元画像データと３次元画像データを重畳して表示する方法が提案されている。しかしながら、通常の超音波検査における医師や検査技師（以下では、操作者と呼ぶ。）は、先ず、被検体の診断対象部位に対する２次元走査によって収集された２次元画像データの観察下にて超音波プローブの位置設定を行ない、好適な位置に配置された超音波プローブにより収集される前記診断対象部位の所望スライス断面での２次元画像データを用いて診断を行なう。そして、前記所望スライス断面の近傍における３次元情報の観察が更に必要となった場合、操作者は、２次元走査モードから３次元走査モードに切り替え、所定のスライス厚を有した３次元走査による３次元画像データの生成と表示を行なう。

この場合、表示部に表示されていた所望スライス断面における２次元画像データは、この所望スライス断面を含む比較的広い領域から収集された３次元画像データに急遽切り替わるため、２次元画像データと３次元画像データとの連続性が損なわれ、超音波診断を困難にするという問題点を有していた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体の診断対象部位から収集される２次元画像データ及び３次元画像データの表示に際し、２次元画像データと３次元画像データとの連続的な切り替え表示あるいは合成表示が可能な超音波診断装置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、被検体に対する超音波走査によって収集された超音波データに基づき、前記被検体の３次元領域におけるスライス断面に対し略垂直な方向にスライス厚を有した３次元画像データを生成する超音波診断装置において、前記スライス厚の増減を設定するスライス厚設定手段と、前記スライス厚に基づく前記被検体の３次元走査によって収集された３次元データを用いて前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、前記３次元画像データを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３に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対する超音波走査によって収集された超音波データに基づき、前記被検体の３次元領域におけるスライス断面に対し略垂直な方向にスライス厚を有した３次元画像データを生成する超音波診断装置において、前記スライス厚の増減を設定するスライス厚設定手段と、前記被検体に対する３次元走査によって収集された第１の３次元データの中から前記スライス厚に基づいて抽出した第２の３次元データを用いて前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、前記３次元画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、被検体の診断対象部位から収集された２次元画像データ及び３次元画像データの表示に際し、２次元画像データと３次元画像データとの連続的な切り替え表示あるいは合成表示を行なうことができる。このため、違和感のない画像データの表示により前記診断対象部位に対する診断が容易となり、診断精度と診断効率が向上する。

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実施例では、２次元走査と３次元走査が可能な超音波プローブを用い被検体の診断対象部位に対して２次元画像データ及び３次元画像データの収集とその表示を行なう際、前記診断対象部位の所望スライス断面に対する２次元走査によって収集した２次元画像データの観測下にて、スライス方向の厚み（スライス厚）を零から順次増大させながら３次元走査を行ない前記スライス断面における２次元画像データとこのスライス断面を中心とし前記スライス厚を有した診断対象部位の３次元領域に対して３次元画像データを生成する。そして、得られた２次元画像データと３次元画像データを前記スライス厚の情報に基づいて重み付け加算し表示部にリアルタイム表示する。

尚、以下の実施例では、２次元配列された複数の振動素子を有する超音波プローブによって収集されたボリュームデータのレンダリング処理により３次元画像データを生成する場合について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動して得られたボリュームデータに基づき３次元画像データを生成してもよい。又、この実施例における２次元画像データや３次元画像データは、Ｂモードデータを用いて生成する場合について述べるがカラードプラデータ等の他の超音波データを用いて生成しても構わない。

（装置の構成）
本発明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６を用いて説明する。尚、図１は、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と図４は、この超音波診断装置が備えた送受信部及び受信信号処理部と３次元画像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に示す超音波診断装置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が２次元配列された超音波プローブ３と、前記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モードデータを生成する受信信号処理部４と、前記２次元領域あるいは３次元領域から収集されたＢモードデータを送受信方向の情報と共に保存するデータ記憶部５と、前記データ記憶部５に保存された２次元的なＢモードデータ及び３次元的なＢモードデータを用いて２次元画像データ及び３次元画像データを生成する画像データ生成部６を備えている。

又、超音波診断装置１００は、画像データ生成部６によって生成された２次元画像データと３次元画像データに基づいて表示データを生成する表示データ生成部７と、生成された表示データを表示する表示部８と、被検体情報の入力や画像データ生成条件の設定、３次元走査におけるスライス厚の設定等を行なう入力部９と、２次元走査及び３次元走査における超音波の送受信方向を前記スライス厚の情報に基づいて設定し、更に、この送受信方向に対して超音波を送受信するための遅延時間を設定する走査制御部１０と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１１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、又、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１チャンネルの加算器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）に対して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。

次に、図２に示した受信信号処理部４は、包絡線検波器４１と対数変換器４２を備え、包絡線検波器４１は、受信部２２の加算器２２３から供給される整相加算後の受信信号を包絡線検波し、対数変換器４２は、包絡線検波された受信信号の振幅を対数変換してＢモードデータを生成する。尚、包絡線検波器４１と対数変換器４２は順序を入れ替えて構成してもよい。

図１に戻って、データ記憶部５は、診断対象部位の所望断面に対する２次元走査によって収集されるＢモードデータ（以下では、２次元データと呼ぶ。）あるいは前記所望断面を中心とした３次元領域に対する３次元走査によって収集されるＢモードデータ（以下では、３次元データと呼ぶ。）を送受信方向（θｐ、φｑ）の情報と共に保存する。

一方、画像データ生成部６は、３次元画像データ生成部６１と２次元画像データ生成部６２を備えている。３次元画像データ生成部６１は、当該被検体に対する３次元走査によって生成されデータ記憶部５に保存された３次元データを用いて３次元画像データを生成する機能を有している。

図４は、３次元画像データとしてのボリュームレンダリング画像データを生成する３次元画像データ生成部６１の機能ブロック図であり、この３次元画像データ生成部６１は、ボリュームデータ生成部６１１と、ヒストグラム演算部６１２と、不透明度・色調設定部６１３と、レンダリング処理部６１４を備えている。

ボリュームデータ生成部６１１は、データ記憶部５に保存された３次元データとその付帯情報である超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を読み出し、送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて配列した３次元データを補間処理し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、ヒストグラム演算部６１２は、所定の３次元領域において生成されたボリュームデータの画素値に対し各画素値の発生頻度を示すヒストグラムを算出し、不透明度・色調設定部６１３は、前記ヒストグラムに基づきボリュームデータの各画素に対して不透明度と色調を設定する。そして、レンダリング処理部６１４は、不透明度・色調設定部６１３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６１１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ボリュームレンダリング画像データを生成する。

図５は、ヒストグラム演算部６１２によって算出されたヒストグラムＨｇに対して不透明度・色調設定部６１３が設定する不透明度・色調Ｏｐを模式的に説明するための図であり、所定割合（例えば９０％）の画素値発生頻度が含まれるヒストグラムＨｇの画素値範囲［α１−α２］に対しＳ字特性あるいはリニア特性等を有する不透明度・色調Ｏｐが設定される。

再び図１に戻って、画像データ生成部６の２次元画像データ生成部６２は図示しない画像処理部を備え、当該診断対象部位の所望スライス断面において収集されデータ記憶部５に保存された２次元データとその付帯情報である超音波の送受信方向を読み出す。そして、上述の信号処理部は、送受信方向に対応させて配列した２次元データに対しフィルタリングや輪郭強調等の画像処理を行なって２次元画像データを生成する。又、２次元画像データ生成部６２の前記信号処理部は、前記診断対象部位に対する３次元走査によって収集されデータ記憶部５に保存された３次元データの中から前記所望スライス断面における２次元データを抽出し、この２次元データに対し上述と同様の処理を行なって２次元画像データを生成する。

次に、表示データ生成部７は、重み付け処理部７１と合成部７２を備え、画像データ生成部６によって生成された２次元画像データや３次元画像データを用いて表示データを生成する。即ち、重み付け処理部７１は、入力部９からシステム制御部１１を介して供給されるスライス厚の情報に基づき、画像データ生成部６から供給された２次元画像データ及び３次元画像データの各々を所定の大きさに重み付けする。一方、合成部７２は、重み付け処理された２次元画像データ及び３次元画像データを加算合成し、更に、入力部９のスライス厚設定部９１によって設定されたスライス厚の情報を重畳して表示データを生成する。この重み付け処理により、表示データ生成部７は、入力部９においてスライス厚が零に設定された場合（即ち、当該診断対象部位に対し２次元走査が行なわれた場合）には、２次元画像データのみを用いて表示データを生成し、スライス厚の増大に伴い３次元画像データが２次元画像データに対して相対的に強調された表示データを生成する。

表示部８は、図示しないデータ変換部とモニタを備え、前記データ変換部は、表示データ生成部７によって生成された上述の表示データに対しＤ／Ａ変換と表示フォーマット変換を行なって映像信号を生成し前記モニタに表示する。

図６は、表示部８のモニタに表示された２次元画像データ及び３次元画像データを示したものであり、例えば、図３のｘ−ｚ平面に対応するスライス断面において生成された２次元画像データ（実線）と、このスライス断面を中心としスライス厚がΔφの３次元領域において生成された３次元画像データ（破線）が重畳して表示される。但し、上述のように、スライス厚Δφが小さくなる程２次元画像データは３次元画像データに対し強調して表示される。

一方、入力部９は、操作パネル上の表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを用いて３次元走査におけるスライス厚の設定あるいは更新を行なうスライス厚設定部９１を有している。又、被検体情報の入力、画像データ収集モードの選択、画像データの生成条件や表示条件の設定、更には、種々のコマンド信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。

次に、走査制御部１０は、入力部９のスライス厚設定部９１によって設定あるいは更新された３次元走査に対するスライス厚の情報に基づき、当該被検体の２次元走査及び３次元走査における超音波の送受信方向を設定し、更に、これらの送受信方向に対する超音波の送受信に必要な送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２２２における遅延時間を設定する。

システム制御部１１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９にて入力／選択／設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、上述の入力／選択／設定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、当該被検体の診断対象部位に対する２次元走査及び３次元走査によって生成した２次元画像データや３次元画像データの表示を行なう。

（画像データの表示手順）
次に、本実施例における画像データの表示手順につき図７に示したフローチャートに沿って説明する。

当該被検体の診断対象部位に対する画像データの表示に先立ち、超音波診断装置１００の操作者は、入力部９において被検体情報の入力、画像データ生成条件の設定、画像データ表示条件の設定等を行なう。そして、これらの入力情報や設定情報は、システム制御部１１の記憶回路に保存される（図７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、入力部９において、Ｂモード画像データの収集を画像データ収集モードとして選択した後、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入力部９より画像データ表示開始コマンドを入力する。そして、このコマンド信号がシステム制御部１１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次元画像データの生成と表示が開始される（図７のステップＳ２）。

２次元画像データの収集に際し、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１１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、走査制御部１０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、φｍ）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。但し、上述のφｍは、スライス方向の中心（即ち、図３におけるｘ−ｚ平面）を示している。

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、φｍ）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走査制御部１０から供給される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受信信号処理部４の包絡線検波器４１及び対数変換器４２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データ記憶部５に保存する。

送受信方向（θ１、φｍ）に対するＢモードデータの生成と保存が終了したならば、送受信方向（θ２、φｍ）乃至（θＰ、φｍ）の各々に対し同様の手順で超音波の送受信が行なわれ、このとき得られたＢモードデータもデータ記憶部５に保存される。即ち、データ記憶部５では、送受信方向（θ１、φｍ）乃至（θＰ、φｍ）に対する超音波送受信によって得られた２次元データが保存される。

次いで、画像データ生成部６の２次元画像データ生成部６２は、データ記憶部５に保存された２次元データに対してフィルタリングや輪郭強調等の画像処理を行なって２次元画像データを生成し、表示データ生成部７は、２次元画像データ生成部６２が生成した２次元画像データを用いて表示データを生成し表示部８のモニタに表示する（図７のステップＳ３）。

一方、操作者は、表示部８に表示された２次元画像データの観察下にて、診断対象部位の中心が前記２次元画像データの好適な位置（例えば、中央部）に位置するように超音波プローブ３の位置や方向（被検体体表面に対する傾斜角度）を調整し、更に、スライス方向において狭小な３次元走査に対する最初のスライス厚を入力部９のスライス厚設定部９１において設定する（図７のステップＳ４）。

そして、走査制御部１０は、システム制御部１１を介しスライス厚設定部９１から受信したスライス厚の情報に基づいて当該被検体に対するスライス方向の最大走査角度φｍａｘ及び最小走査角度φｍｉｎを算出する。そして、最大走査角度φｍａｘと最小走査角度φｍｉｎによって決定された３次元走査範囲における超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）（θｐ＝θ１乃至θＰ、φｑ＝φ１（φ１＝φｍｉｎ）乃至φＱ（φＱ＝φｍａｘ））に超音波を順次送受信するための遅延時間を設定し、この遅延時間情報を送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２２２へ供給する。

３次元データの収集に際し、送受信部２及び受信信号処理部４は、上述と同様の手順により、走査制御部１０によって設定された送受信方向（θ１乃至θＰ、φ１）に対して超音波の送受信を行ないスライス方向の最初のスライス断面における２次元データを生成し、データ記憶部５に保存する。同様にして、送受信方向（θ１乃至θＰ、φ２）、（θ１乃至θＰ、φ３）、・・・（θ１乃至θＰ、φＱ）の各々に対し超音波の送受信を行ない、スライス方向における複数のスライス断面の各々に対して生成した複数の２次元データもデータ記憶部５に順次保存する。即ち、データ記憶部５では、スライス方向の最大走査角度φｍａｘ及び／最小走査角度φｍｉｎに基づく被検体の３次元領域にて収集された３次元データが保存される（図７のステップＳ５）。

次に、画像データ生成部６の３次元画像データ生成部６１におけるボリュームデータ生成部６１１は、データ記憶部５に保存された３次元データを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、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。

そして、ヒストグラム演算部６１２は、診断対象部位の３次元領域から収集されたボリュームデータの画素値に基づいて各画素値の発生頻度を示すヒストグラムを算出し、不透明度・色調設定部６１３は、前記ヒストグラムに基づきボリュームデータの各画素に対して不透明度と色調を設定する。次いで、レンダリング処理部６１４は、ボリュームデータ生成部６１１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きレンダリング処理してボリュームレンダリング画像データ（３次元画像データ）を生成する（図７のステップＳ６）。

一方、画像データ生成部６の２次元画像データ生成部６２は、データ記憶部５に保存された３次元データの中から送受信方向（θ１、φｍ）乃至（θＰ、φｍ）に対する超音波送受信によって得られた２次元データを抽出し、この２次元データに対しフィルタリングや輪郭強調等の画像処理を行なって２次元画像データを生成する（図７のステップＳ７）。

次に、表示データ生成部７の重み付け処理部７１は、入力部９のスライス厚設定部９１からシステム制御部１１を介して供給されたスライス厚の情報に基づき、画像データ生成部６から供給された２次元画像データ及び３次元画像データの各々に対し重み付け処理を行なう。そして、合成部７２は、重み付け処理された２次元画像データ及び３次元画像データを加算合成し、更に、入力部９のスライス厚設定部９１によって設定されシステム制御１１を介して供給されたスライス厚の情報を重畳して表示データを生成する（図７のステップＳ８）。次いで、表示部８のデータ変換部は、表示データ生成部７によって生成された上述の表示データに対しＤ／Ａ変換と表示フォーマット変換を行なって映像信号を生成しモニタに表示する（図７のステップＳ９）。

次いで、操作者は、上述の表示部８に表示された３次元画像データの表示領域が診断対象部位に対して好適となるまで３次元走査におけるスライス厚をスライス厚設定部９１において更新（漸増）する（図７のステップＳ１０）。そして、システム制御部１１は、更新されたスライス厚の情報に基づき超音波診断装置１００の各ユニットを制御して新たな表示データを生成し、表示部８のモニタに表示する（図７のステップＳ５乃至ステップＳ９）。

（変形例）
次に、本実施例の変形例につき図８を用いて説明する。上述の実施例に対する本変形例の特徴は、当該被検体の診断対象部位に対する３次元走査によって収集された第１の３次元データの中から、操作者が設定したスライス厚に基づく第２の３次元データと所望スライス断面における２次元データを抽出し、第２の３次元データに基づく３次元画像データと、前記２次元データに基づく２次元画像データを重み付け加算して表示することにある。

図８は、本変形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、第２の３次元データの抽出領域をスライス厚に基づいて設定する抽出領域設定部を新たに備えている。尚、図８において、図１に示した超音波診断装置１００のユニットと同様の構成及び機能を有するユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。

即ち、図８に示した本変形例における超音波診断装置２００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が２次元配列された超音波プローブ３と、前記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モードデータを生成する受信信号処理部４と、前記２次元領域あるいは３次元領域から収集されたＢモードデータを２次元データ及び第１の３次元データとして保存するデータ記憶部５ａと、前記データ記憶部５ａに保存された２次元データあるいは第１の３次元データの中から抽出された２次元データに基づく２次元画像データと前記第１の３次元データの中から抽出された第２の３次元データに基づく３次元画像データを生成する画像データ生成部６ａを備えている。

又、超音波診断装置２００は、画像データ生成部６ａによって生成された２次元画像データと３次元画像データに基づいて表示データを生成する表示データ生成部７と、生成された表示データを表示する表示部８と、３次元走査におけるスライス厚等を設定する入力部９と、２次元走査及び３次元走査における超音波の送受信方向を設定し、更に、この送受信方向に対して超音波を送受信するための遅延時間を設定する走査制御部１０ａと、データ記憶部５ａに保存された第１の３次元データの中から第２の３次元データを抽出する領域を前記スライス厚の情報に基づいて設定する抽出領域設定部１２と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１１ａを備えている。

データ記憶部５ａは、診断対象部位の所望スライス断面に対する２次元走査によって収集された２次元データあるいは前記所望スライス断面を中心とした３次元領域に対する３次元走査によって収集された第１の３次元データを送受信方向（θｐ、φｑ）の情報と共に保存する。

画像データ生成部６ａは、３次元画像データ生成部６１ａと２次元画像データ生成部６２ａを備えている。３次元画像データ生成部６１ａは、抽出領域設定部１２から供給された３次元データの抽出領域の情報に基づき、データ記憶部５ａに保存された第１の３次元データの中から所望領域における第２の３次元データを抽出し、この第２の３次元データに基づくボリュームデータをレンダリング処理してボリュームレンダリング画像データ（３次元画像データ）を生成する。一方、２次元画像データ生成部６２ａは、データ記憶部５ａに保存された２次元データに対しフィルタリングや輪郭強調等の画像処理を行なって２次元画像データを生成し、更に、データ記憶部５ａに保存されている第１の３次元データの中から抽出した所望スライス断面における２次元データに対し、上述と同様の処理を行なって２次元画像データを生成する。

走査制御部１０ａは、当該被検体の２次元走査及び３次元走査における超音波の送受信方向を設定し、更に、これらの送受信方向に対する超音波の送受信に必要な送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２２２における遅延時間を設定する。抽出領域設定部１２は、入力部９のスライス厚設定部９１からシステム制御部１１ａを介して供給されるスライス厚の情報に基づき、データ記憶部５ａに保存された第１の３次元データに対する第２の３次元データの抽出領域を設定する。そして、システム制御部１１ａは、超音波診断装置２００の各ユニットを統括的に制御し、当該被検体の診断対象部位に対する２次元走査及び３次元走査により２次元画像データ及び３次元画像データの生成と表示を行なう。

以上述べた本発明の実施例及びその変形例によれば、３次元走査におけるスライス厚を任意に設定することができるため、スライス厚を増減させながら３次元画像データを観察することが可能となり、診断対象部位の３次元走査に好適なスライス厚の設定が容易となる。

又、当該診断対象部位に対する２次元走査及び３次元走査によって収集された２次元画像データ及び３次元画像データを切り替え表示する際、所望スライス断面における２次元画像データに後続して前記所望スライス断面を中心とした狭小なスライス厚の３次元画像データを表示することにより、２次元画像データに連続した（即ち、２次元画像データの画像情報に類似した画像情報を有する）３次元画像データを表示することができる。従って、２次元画像データと３次元画像データの切り替え表示を違和感なく行なうことが可能となる。

更に、２次元画像データと３次元画像データとを切り替え表示する際、スライス厚の大きさに基づいて重み付け処理された各々の画像データを合成することにより、２次元画像データと３次元画像データとの切り替え表示における違和感を更に低減することが可能となる。

又、上述の実施例によれば、スライス厚に基づいて３次元走査における超音波の送受信方向が設定されるため、特に、スライス厚が小さい場合には３次元走査を短時間で行なうことができる。以上の理由により、超音波診断における診断精度と診断効率が大幅に向上するのみならず、操作者の負担を軽減することが可能となる。

以上、本発明の実施例及びその変形例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例及びその変形例に限定されるものではなく、更に変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例及びその変形例では、Ｂモードデータに基づいて２次元画像データ及び３次元画像データを生成する場合について述べたが、カラードプラデータ等、他の超音波データに基づいて２次元画像データ及び３次元画像データを生成してもよい。

又、２次元配列された振動素子による３次元走査について述べたが、１次元配列された振動素子を配列方向と直交する方向に移動あるいは回動させることにより３次元走査を行なってもよい。更に、コンベックス走査やリニア走査、更にはラジアル走査等により当該被検体に対する２次元走査及び３次元走査を行なってもよい。

一方、上述の実施例及びその変形例では、２次元画像データと３次元画像データとの切り替え表示を行なう場合について述べたが、例えば、図９に示すように所望スライス断面における第１の２次元画像データ（実線）と前記所望スライス断面を中心とした所定スライス厚の３次元画像データ（破線）を重畳表示してもよく、更に、第１の２次元画像データに直交する第２の２次元画像データ（一点鎖線）を上述の第１の２次元画像データや３次元画像データに重畳して表示してもよい。特に、上述の変形例のデータ記憶部５ａに保存された３次元データに基づいて２次元画像データ生成部６２ａが生成した第２の２次元画像データを第１の２次元画像データや３次元画像データに重畳して表示することにより、好適なスライス厚の設定を効率よく行なうことが可能となる。

更に、上述の実施例及びその変形例における３次元走査のスライス厚は、入力部９に備えられたスライス厚設定部９１によって設定される場合について示したが、このスライス厚設定部は超音波プローブ３に設けられていてもよい。ハンドヘルド可能な超音波プローブ３の表面近傍にスライス厚設定部を設けることにより、２次元走査におけるスライス断面の設定と３次元走査におけるスライス厚の設定が容易となり超音波プローブ３の操作性は大幅に向上する。

又、スライス厚設定部９１が設定したスライス厚の情報を、表示データ生成部７の合成部７２において２次元画像データ及び３次元画像データに重畳し表示部８に表示する場合について述べたが、入力部９が備えた表示パネル等の他の手段によって操作者に報知してもよい。

更に、画像データ生成部６の３次元画像データ生成部６１は、３次元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：Muximum Intensity Projection）画像データ等であってもよい。

本発明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受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の３次元走査における超音波の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３次元画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例におけるボリュームデータのヒストグラムと、このヒストグラムに基づいて設定される不透明度・色調を示す図。 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次元画像データの具体例を示す図。 同実施例における画像データの表示手順を示すフローチャート。 同実施例の変形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。 同実施例の表示部に表示される２次元画像データ及び３次元画像データの変形例を示す図。

符号の説明

２…送受信部
２１…送信部
２１１…レートパルス発生器
２１２…送信遅延回路
２１３…駆動回路
２２…受信部
２２１…Ａ／Ｄ変換器
２２２…受信遅延回路
２２３…加算器
３…超音波プローブ
４…受信信号処理部
４１…包絡線検波器
４２…対数変換器
５、５ａ…データ記憶部
６、６ａ…画像データ生成部
６１、６１ａ…３次元画像データ生成部
６１１…ボリュームデータ生成部
６１２…ヒストグラム演算部
６１３…不透明度・色調設定部
６１４…レンダリング処理部
６２、６２ａ…２次元画像データ生成部
７…表示データ生成部
７１…重み付け処理部
７２…合成部
８…表示部
９…入力部
９１…スライス厚設定部
１０、１０ａ…走査制御部
１１、１１ａ…システム制御部
１２…抽出領域設定部
１００、２００…超音波診断装置

Claims (12)

1. 被検体に対する超音波走査によって収集された超音波データに基づき、前記被検体の３次元領域におけるスライス断面に対し略垂直な方向にスライス厚を有した３次元画像データを生成する超音波診断装置において、
   前記スライス厚の増減を設定するスライス厚設定手段と、
   前記スライス厚に基づく前記被検体の３次元走査によって収集された３次元データを用いて前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、
   前記３次元画像データを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. ２次元画像データ生成手段を備え、前記２次元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３次元データの中から抽出した前記スライス断面における２次元データ、あるいは前記３次元走査の領域の１部を含む２次元走査によって収集された前記スライス断面における２次元データを用いて２次元画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 被検体に対する超音波走査によって収集された超音波データに基づき、前記被検体の３次元領域におけるスライス断面に対し略垂直な方向にスライス厚を有した３次元画像データを生成する超音波診断装置において、
   前記スライス厚の増減を設定するスライス厚設定手段と、
   前記被検体に対する３次元走査によって収集された第１の３次元データの中から前記スライス厚に基づいて抽出した第２の３次元データを用いて前記３次元画像データを生成する３次元画像データ生成手段と、
   前記３次元画像データを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。
4. ２次元画像データ生成手段を備え、前記２次元画像データ生成手段は、前記第１の３次元データあるいは前記第２の３次元データの中から抽出した前記スライス断面における２次元データ、あるいは前記３次元走査の領域の１部を含む２次元走査によって収集された前記スライス断面における２次元データの何れかを用いて２次元画像データを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. 前記表示手段に表示するための表示データを前記２次元画像データ及び前記３次元画像データに基づいて生成する表示データ生成手段を備え、前記表示データ生成手段は、前記被検体の同一診断対象部位における前記２次元画像データと前記３次元画像データを合成して前記表示データを生成することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載した超音波診断装置。
6. 前記表示データ生成手段は、前記スライス厚に基づいて前記２次元画像データと前記３次元画像データを重み付け加算し前記表示データを生成することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
7. 前記表示データ生成手段は、合成された前記２次元画像データ及び前記３次元画像データに前記スライス厚の情報を付加して前記表示データを生成することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
8. 走査制御手段を備え、前記走査制御手段は、前記スライス厚に基づいて前記３次元走査における超音波の送受信方向を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
9. 前記３次元画像データ生成手段は、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（ＭＩＰ）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１又は請求項３に記載した超音波診断装置。
10. 前記２次元画像データ生成手段は、前記３次元データの中から抽出された２次元データを用い互いに直交する２つの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。
11. 前記２次元画像データ生成手段は、前記第１の３次元データあるいは前記第２の３次元データの中から抽出した２次元データに基づき互いに直交する２つの２次元画像データを生成することを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
12. 前記表示データ生成手段は、前記２次元画像データ生成手段が生成した前記直交する２つの２次元画像データと前記３次元画像データ生成手段が生成した前記３次元画像データを合成して前記表示データを生成することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載した超音波診断装置。

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