JP2013163100A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】関心領域に対する基準断面の位置により、投影動画像から関心領域の情報が欠ける事態を防止することができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】画像生成手段は、指定又は予め定められた基準断面で前記ボリュームデータを分割して得られた両領域のうち、一方の領域における基準断面を一端面とする所定の厚みの領域が重複領域として他方の領域に反映された状態で、各々にレンダリング処理を行うことで両領域の投影動画像をそれぞれ生成し、表示手段は生成された両領域の投影動画像を並べて表示する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、超音波を送受信することで取得したボリュームデータをレンダリング処理して投影画像を生成し、該投影画像を表示する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、Ｘ線やＣＴ診断装置などの他の画像診断装置に比べ安価で、被曝が無く、非侵襲でリアルタイムに観測するための有用な装置として広く利用されている。また、超音波診断装置の適用範囲は広く、心臓などの循環器から、肝臓、腎臓などの腹部、抹消血管、産婦人科、脳血管など診断に適用されている。

近年、コンピュータの演算処理の急速な向上に伴い、被検体内部を継続的にスキャンすることで得られた４Ｄデータをレンダリングして３次元動画像を生成し、この３次元動画像を基にして診断及び治療が行えるようになってきた。超音波診断装置においても、超音波ビームを被検体内の空間に３次元的に送受信できる２次元アレイ超音波プローブによってボリュームデータを連続して取得し、順次レンダリング処理することにより３次元動画像を生成できる（例えば、特許文献１参照。）。

レンダリング処理は、レンダリングしようとする領域を視線の方向へ投影処理することで立体を表現した投影動画像を作成するものである。一例として、表面表示法や、ボリュームレンダリング法があげられる。ボリュームレンダリング法では、視点から見た領域のボクセルデータをサンプリングし、不透明度に従った光の透過と視点への反射を計算し、陰影付けを行いつつ、投影動画像を生成する。

近年の超音波診断装置では、このレンダンリング処理により基準断面から走査領域を見た投影動画像を生成し、基準断面の画像、その他各種の断面の画像とともに並べて表示することで、医師等による被検体内の３次元的な認識をサポートしている。

また、超音波診断装置は、医師等の操作に応じてレンダリングする領域に対する視点を変更させて再表示させたり、医師等の操作に応じてレンダリングする領域を変更させて再表示させたりして、医師等による被検体の３次元的な認識をさらに高める技術も提供されている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、処理速度の向上から、基準断面で分割した領域をそれぞれレンダリング処理してそれらの投影動画像を同時に表示する技術も提示されている。両投影動画像を同時に表示することで、基準断面を基準にした走査領域の立体的な構造が把握しやすくなる。

しかし、この分割した領域の両投影動画像を同時表示する場合における視点変更時の振る舞いについては未だ確立されているとはいえない。例えば、従来は、分割された領域のいずれか一方の視点をその領域を見下ろす位置に変更した場合、表示上では、分割された領域の片方については見下ろし表示がなされ、他方については見上げ表示がなされるというように、分割された領域のそれぞれを異なる視点から観察しているように表示されてしまう。

即ち、表示上では、分割された領域の物理的な配置関係がくずれてしまうことがあった。従って、操作者は、表示されている投影画像を基に頭の中で走査領域の立体的構造を構築し直さなくてはならず、作業効率の低下が指摘されていた。

特開２００４−２７５２２３号公報 特開２００４−３６２８５３号公報

本発明は、関心領域に対する基準断面の位置により、投影動画像から関心領域の情報が欠ける事態を防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被検体内の走査領域に超音波を送受信することでボリュームデータを取得し、このボリュームデータに基づき動画像を生成する超音波診断装置であって、指定又は予め定められた基準断面で前記ボリュームデータを分割して得られた両領域のうち、一方の領域における前記基準断面を一端面とする所定の厚みの領域が重複領域として他方の領域に反映された状態で、各々にレンダリング処理を行うことで前記両領域の投影動画像をそれぞれ生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された前記両領域の前記投影動画像を並べて表示する表示手段と備えること、を特徴とする。

前記画像生成手段は、前記画像生成手段は、さらに、前記他方の領域における前記基準断面を一端面とする所定の厚みの領域が重複領域として前記一方の領域に反映された状態で、前記レンダリング処理を行ってもよい（請求項２記載の発明に相当）。

前記重複領域の厚みの可変操作が入力される操作手段をさらに備え、前記画像生成手段は、前記操作手段で入力された厚みの領域を前記重複領域として加えて前記レンダリング処理を行ってもよい（請求項３記載の発明に相当）。

本実施形態によれば、基準断面上の関心領域Ｒ分割された領域に分けられてしまっても、またはどちらかに偏ってしまっても、少なくとも一方の領域に関心領域の情報が含まれることとなる。

本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す構成図である。 ２次元状に並ぶ圧電素子を示す模式図である。 第１の実施形態に係る画像生成部の画像生成態様を示す模式図であり、（ａ）はボリュームデータを軸Ａｘと直交する方向から見た側面図、（ｂ）はボリュームデータを軸Ａｘ側から見た上面図である。 視点が変更されたときの第１の実施形態に係る画像再生成態様を示す模式図であり、（ａ）はボリュームデータを軸Ａｘと直交する方向から見た側面図、（ｂ）はボリュームデータを軸Ａｘ側から見た上面図である。 第１の実施形態に係る表示された投影動画像を示す模式図である。 第１の実施形態に係る超音波診断装置の操作に伴う画像表示動作を示すフローチャートである。 視点が変更されたときの画像再生成態様を示す模式図であり、（ａ）はボリュームデータを軸Ａｘと直交する方向から見た側面図、（ｂ）はボリュームデータを軸Ａｘ側から見た上面図である。 第２の実施形態に係る超音波診断装置の視点変更動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る表示された投影動画像を示す模式図であり、（ａ）は視点変更前、（ｂ）は、視点変更後を示す。 第３の実施形態に係る画像再生成態様を示す模式図である。 第３の実施形態に係る投影画像生成の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る第１の画像再生成態様を示す模式図である。 重複領域を設定するＧＵＩ画面を示す模式図である。 重複領域の設定に応答した第２の画像生成態様を示す模式図である。 第４の実施形態に係る投影画像生成の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、超音波診断装置の構成を示す構成図である。図２は、超音波プローブが備える圧電素子を示す模式図である。

図１に示すように、超音波診断装置１は、３次元スキャンが可能な超音波プローブ２と接続されている。この超音波診断装置１は、超音波プローブ２に被検体の走査領域内に向けて超音波を送受信させ、受信した超音波から被検体内の画像を生成し、この画像を視認可能にモニタ７に表示させる。被検体は、例えば患者である。走査領域は、超音波を送受信して画像化する空間である。特にこの超音波診断装置１は、被検体内に３次元的に超音波を送受信させ、ボリュームデータを時系列上連続して生成し、３次元動画像を表示する。ボリュームデータは、走査領域内の様子を表現した３次元画像のデータであり、超音波の焦点の画素値を示すボクセルデータの集まりである。

図２に示すように、超音波プローブ２は、２次元状に複数の圧電素子２ａを配列させて構成される。圧電素子２ａは、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）等のセラミック材料で組成されている。

圧電素子２ａは、音響／電気可逆的変換素子であり、パルス信号が印加されると超音波を発振し、超音波を受波するとその超音波の強度に応じてエコー信号を出力する。エコー信号を超音波診断装置１で処理することによって被検体内の画像が可視化される。２次元状に複数の圧電素子２ａを配列させた超音波プローブ２は、３次元的に超音波を送受信し、超音波プローブ２の表面から放射状に拡がるボリュームデータをエコー信号として受信する。

超音波診断装置１は、送信部３と受信部４と信号処理部５と画像生成部６とモニタ７とコントローラ８と操作卓１２とを備える。送信部３と受信部４とが超音波プローブ２に接続される。画像生成部６は、座標変換部６１と断面画像生成部６２と投影画像生成部６３とを備える。

送信部３は、パルス信号を発生し、圧電素子２ａに対してパルス信号を印加する。この送信部３は、パルス発生器１１と遅延回路１０と高出力回路９とを備えている。

パルス発生器１１は、パルス信号を発生する回路である。内部に基本信号を発生するクロック生成器を有し、基本信号の周波数を基に、予め設定された周波数データが表す周波数のパルス信号を出力する。遅延回路１０は、パルス発生器１１が発生させたパルス信号を圧電素子２ａ毎に遅延させる回路である。予め設定された遅延データを基に遅延を発生させる。例えば、片側に配列されている圧電素子２ａに対して多くの遅延をかければ、他方の側で超音波ビームが集束する。即ち、このパルス発生器１１による遅延シークエンスによって主走査方向の走査範囲で超音波ビームが揺動する。高出力回路９は、遅延がかけられたパルス信号を高電圧に変換し、圧電素子２ａに印加する。副走査方向の走査範囲は、印加する圧電素子２ａの列を変える。

受信部４は、超音波プローブ２から走査領域内の各焦点のエコー信号を受信する。この受信部４では、エコー信号を増幅し、デジタル信号に変換する。さらに、各圧電素子２ａから出力されたエコー信号に受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与え整相加算し、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された単一のエコー信号を生成する。受信部４は、処理後のエコー信号を信号処理部５へ出力する。

信号処理部５は、走査領域内の各焦点に対するエコー信号の振幅情報の映像化を行い、それらをまとめてＢモードのボリュームデータを生成する。ボリュームデータは、走査領域内の各焦点に対するエコー信号の集まりである。具体的には、受信部４から出力されたエコー信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波する。検波したデータに対して対数変換により圧縮処理を施す。

画像生成部６は、ボリュームデータをＭＰＲ処理して断面画像を生成し、またボリュームデータをレンダリング処理して投影画像を生成する。図３は、第１の実施形態に係る画像生成部６の画像生成態様を示す模式図であり、（ａ）はボリュームデータを軸Ａｘと直交する方向から見た側面図、（ｂ）はボリュームデータを軸Ａｘ側から見た上面図である。軸Ａｘとは、ボリュームデータのローカル座標系における圧電素子２ａの２次元配列の重心から深さ方向に延びる軸である。また、図４は、視点が変更されたときの第１の実施形態に係る画像再生成態様を示す模式図であり、（ａ）はボリュームデータを軸Ａｘと直交する方向から見た側面図、（ｂ）はボリュームデータを軸Ａｘ側から見た上面図である。

座標変換部６１は、デジタルスキャンコンバータであり、ボリュームデータを直交座標で表されるワールド座標系にモデリング変換しておく。さらに座標変換部６１は、レンダリング処理の際、与えられた視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２の２つの視点座標系にボリュームデータをモデリング変換する。ワールド座標系は、３次元空間全体を定義する座標系である。視点座標系は、視点Ｖｐ１とＶｐ２をそれぞれ原点とし、視点Ｖｐ１及び視点Ｖｐ２が覗く方向をそれぞれＺ軸とするレンダリング処理のための座標系である。視点座標系は、ワールド座標系との位置関係が定義されている。

視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２が操作卓１２を用いて変更されると、座標変換部６１は、変更された視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２をワールド座標系に配置し直し、さらにボリュームデータを新たな視点座標系でモデリング変換し直す。

図３の（ａ）に示すように、座標変換部６１は、基準断面Ｓに沿った軸Ａｘの方向と視点Ｖｐ１の方向とがなす角度と、基準断面Ｓに沿った軸Ａｘの方向と視点Ｖｐ２の方向とがなす角度とが常に同一となる位置に配置し直す。換言すると、視点Ｖｐ１の方向と基準断面Ｓとのなす見上げ又は見下ろし角と、視点Ｖｐ２の方向と基準断面Ｓとがなす見上げ又は見下ろし角とが、常に同一となる位置に配置し直す。基準断面Ｓは、ボリュームデータが表現する領域を２つの領域ＡとＢに分割する断面であり、主走査方向に沿って設定される。軸Ａｘは、ボリュームデータのローカル座標系における圧電素子２ａの２次元配列の重心から深さ方向に延びる軸である。

また、図３の（ｂ）に示すように、本実施形態において座標変換部６１は、基準断面Ｓに沿った軸Ａｘとは直交する方向と視点Ｖｐ１の方向とがなす角度と、基準断面Ｓに沿った軸Ａｘとは直交する方向と視点Ｖｐ２の方向とがなす角度とが常に同一となる位置に配置し直す。換言すると、超音波送受信の深さ方向である軸Ａｘと直交する水平方向においては、視点Ｖｐ１の方向と基準断面Ｓとがなす角度と、視点Ｖｐ２の方向と基準断面Ｓとがなす角度が常に同一となる位置に配置し直す。

つまり、本実施形態では、座標変換部６１は、視点Ｖｐ１及びその方向と視点Ｖｐ２及びその方向とが常に基準断面Ｓを中心とした面対称で配置し直す。

また、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、視点Ｖｐ１が操作卓１２を用いて基準断面Ｓに対する所定迎角に変更されると、座標変換部６１は、変更後の迎角で基準断面Ｓとなす角度に視点Ｖｐ１の位置を変更する。伴って、座標変換部６１は、視点Ｖｐ２を基準断面Ｓを中心として視点Ｖｐ１と面対称となる位置に変更する。迎角は、基準断面Ｓに沿った軸Ａｘの方向となす角度及び基準断面Ｓに沿った軸Ａｘとは直交する方向となす角度である。

視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２と基準断面Ｓの位置座標の初期値は、初期値で表される基準断面Ｓに対して面対称となる位置関係で予め定められている。操作卓１２を用いて基準断面Ｓが変更されると、座標変換部６１は、基準断面Ｓの変位量を視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２の位置座標の初期値に加算することで、基準断面Ｓを変更した後の視点Ｖｐ１及びＶｐ２が決定される。

投影画像生成部６３は、基準断面Ｓで分割された領域ＡとＢとをそれぞれ投影領域としてレンダリング処理により投影変換して、領域Ａ及び領域Ｂに対する投影動画像を生成する。

投影画像生成部６３によるレンダリング処理は、例えばボリュームレンダリング処理である。ボリュームレンダリング処理は、いわゆる透過投影変換処理であり、不透明度に従った光の透過と視点への反射を計算し、陰影付けを行いつつ、投影動画像のフレームデータを順次生成する手法である。即ち、視点に近い側がより投影動画像に反映される。

投影画像生成部６３は、視点から覗く方向へ向かって、基準断面Ｓが手前となる領域をその視点に対する投影領域とする。即ち、投影画像生成部６３は、基準断面Ｓ側がより強く反映されるようにレンダリング処理を行う。

基準断面Ｓを挟んで一方が領域Ａ、他方が領域Ｂに分割されていれば、投影画像生成部６３は、領域Ａについては、基準断面Ｓを超えて向こう側に配置されている視点Ｖｐ１から見たレンダリング処理を行う。また、投影画像生成部６３は、領域Ｂについては、基準断面Ｓを超えて向こう側に配置されている視点Ｖｐ２から見たレンダリング処理を行う。投影画像生成部６３には、領域Ａに対して視点Ｖｐ１を用い、領域Ｂに対して視点Ｖｐ２を用いるように予め設定されている。

詳しくは、投影画像生成部６３は、視点Ｖｐ１の座標系で表された領域Ａを構成するボクセルデータを、視点Ｖｐ１の覗き方向であるＺ軸と直交する平面へ投影していく。また、投影画像生成部６３は、視点Ｖｐ２の座標系で表された領域Ｂを構成するボクセルデータを、視点Ｖｐ２の覗き方向であるＺ軸と直交する平面へ投影していく。

断面画像生成部６２は、ボリュームデータの基準断面ＳをＭＰＲ処理により断面変換して断面動画像を生成する。断面画像生成部６２は、基準断面Ｓに並ぶボクセルデータのボクセル値を２次元状に並べたフレームデータを、順次生成されるボリュームデータごとに順次生成する。また、断面画像生成部６２は、基準断面Ｓと直交し、かつ圧電素子２ａの２次元配列の重心から深さ方向に延びる軸Ａｘに沿った断面をＭＰＲ処理により断面変換して断面画像を生成する。

コントローラ８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含み構成され、操作卓１２の操作に応じて、送信部３、画像生成部６、及びモニタ７を制御する。操作卓１２は、キーボードやトラックボールを含み、視点Ｖｐ１及び視点Ｖｐ２の移動が可能な操作手段である。モニタ７は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等のディスプレイであり、画像生成部６で生成された断面動画像及び投影動画像を表示する。

図５は、第１の実施形態に係る表示された投影動画像を示す模式図である。（ａ）は視点の変更前を示し、（ｂ）は視点の変更後を示す。図中の枠は、表示画面に対する基準断面Ｓの向きを示す。

モニタ７には、基準断面Ｓとこれに直交する断面動画像と、領域Ａを視点Ｖｐ１の方向に投影して得たＡ側投影動画像Ｄａと、領域Ｂを視点Ｖｐ２の方向に投影して得たＢ側投影動画像Ｄｂとが表示される。特に、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂとは、基準断面Ｓを内向きにして並べて表示される。

この表示では、図中の枠で示すように、視点変更前であっても視点変更後であってもＡ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂの表示画面に対する基準断面Ｓの向きは、常に表示画面に立設する仮想面に対して対称となる。

即ち、この表示では、画像生成部６が基準断面Ｓを中心とした面対称で視点Ｖｐ１とＶｐ２を配置してＡ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂと生成しているために、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂの見下ろし又は見上げ角度が常に同一となる。従って、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂとにより、走査領域を基準断面Ｓを切り口として見開き、一点から領域ＡとＢとに分かれた切り口を同時に見下ろす又は見上げる見開き画像が表現できる。これにより、操作者は走査領域を立体的な構造をより直感的に理解することができる。

図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の操作に伴う画像表示動作を示すフローチャートである。なお、説明の都合上、視点Ｖｐ１を操作により移動させた場合について説明するが、視点Ｖｐ２を操作により移動させても同様である。

操作卓１２のトラックボールを用いて基準断面Ｓの位置が変更されると（Ｓ０１，Ｙｅｓ）、コントローラ８は、トラックボールの変位から基準断面Ｓの変位量を計算する（Ｓ０２）。座標変換部６１は、計算された変位量を視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２の位置座標に加算することで、基準断面Ｓの変更後の視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２の新たな位置座標を算出する（Ｓ０３）。

新たな視点Ｖｐ１とＶｐ２とが設定されると、投影画像生成部６３は、新たな視点Ｖｐ１の覗き方向に領域Ａを投影するレンダリング処理を行ってＡ側投影動画像Ｄａのフレームデータを順次生成し（Ｓ０４）、また投影画像生成部６３は、新たな視点Ｖｐ２の覗き方向に領域Ｂを投影するレンダリング処理を行ってＢ側投影動画像Ｄｂのフレームデータを順次生成する（Ｓ０５）。

このステップにおいて、座標変換部６１は、視点Ｖｐ１を原点とする視点座標系に領域Ａをモデリング変換し、視点Ｖｐ２を原点とする視点座標系に領域Ｂをモデリング変換する。そして、投影画像生成部６３は、投影画像生成部６３は、領域Ａの各ボクセルデータをサンプリングして、視点Ｖｐ１の原点の向きにＺ軸の方向に沿って各ボクセルデータを投影することで、Ａ側投影動画像Ｄａのフレームデータを生成する。また、投影画像生成部６３は、領域Ｂの各ボクセルデータをサンプリングして、視点Ｖｐ２の原点の向きにＺ軸の方向に沿って各ボクセルデータを投影することで、Ｂ側投影動画像Ｄｂのフレームデータを生成する。

Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂとが生成されると、コントローラ８は、これら画像を基準断面Ｓを挟んで並べた表示画面の画像を順次生成し（Ｓ０６）、モニタ７に表示させる（Ｓ０７）。

操作卓１２のトラックボールを用いて視点Ｖｐ１の位置が変更されると（Ｓ０８，Ｙｅｓ）、コントローラ８は、トラックボールの変位から視点Ｖｐ１の変位量を計算する（Ｓ０９）。座標変換部６１は、計算された変位量を視点Ｖｐ１の位置座標に加算することで、変更後の視点Ｖｐ１の新たな位置座標を算出する（Ｓ１０）。

さらに、座標変換部６１は、視点Ｖｐ１の新たな位置座標を基準断面Ｓを中心にした面対称で座標変換することで、視点Ｖｐ２の新たな位置座標を算出する（Ｓ１１）。

その後は、Ｓ０４〜Ｓ０７の処理を行い、新たな視点Ｖｐ１に対するＡ側投影動画像Ｄａと新たな視点Ｖｐ２に対するＢ側投影動画像Ｄｂとを生成し、基準断面Ｓを挟んで並べて表示する。

（第２の実施形態）
次に、視点変更に関する他の実施形態について説明する。図７は、視点が変更されたときの画像再生成態様を示す模式図であり、（ａ）はボリュームデータを軸Ａｘと直交する方向から見た側面図、（ｂ）はボリュームデータを軸Ａｘ側から見た上面図である。

図７の（ａ）に示すように、座標変換部６１は、視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２の基準断面Ｓに沿った見下ろし又は見上げ角度が常に同一となる位置に配置し直す。一方、図７の（ｂ）に示すように、本実施形態において座標変換部６１は、基準断面Ｓに沿った軸Ａｘとは直交する水平方向においては、視点Ｖｐ１の方向と視点Ｖｐ２の方向とがなす角度が常に同一となる位置に配置し直す。

図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の視点変更動作を示すフローチャートである。なお、説明の都合上、視点Ｖｐ１を操作により移動させた場合について説明するが、視点Ｖｐ２を操作により移動させても同様である。

操作卓１２のトラックボールを用いて視点Ｖｐ１の位置が変更されると（Ｓ２１，Ｙｅｓ）、コントローラ８は、トラックボールの変位から視点Ｖｐ１の変位量を計算する（Ｓ２２）。座標変換部６１は、計算された変位量を視点Ｖｐ１の位置座標に加算することで、変更後の視点Ｖｐ１の新たな位置座標を算出する（Ｓ２３）。

さらに、座標変換部６１は、視点Ｖｐ１の軸Ａｘ成分については基準断面Ｓを中心にした面対称移動（Ｓ２４）、及び視点Ｖｐ１の軸Ａｘと直交する水平成分については視点Ｖｐ１の変位量の減算することで（Ｓ２５）、視点Ｖｐ２の新たな位置座標を算出する。

その後は、Ｓ０４〜Ｓ０７の処理を行い、新たな視点Ｖｐ１に対するＡ側投影動画像Ｄａと新たな視点Ｖｐ２に対するＢ側投影動画像Ｄｂとを生成し、基準断面Ｓを挟んで並べて表示する。

図９は、第２の実施形態に係る表示された投影動画像を示す模式図であり、（ａ）は視点変更前、（ｂ）は、視点変更後を示す。図中の枠は、表示画面に対する基準断面Ｓの向きを示す。

この表示では、見下ろし又は見上げ角度がＡ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂとの関係において常に同一となる一方、走査領域を基準断面Ｓを切り口として見開いたときに、切り口をのぞき込む角度を変えた見開き画像を表現できる。

例えば、（ａ）の見開き画像は、基準断面Ｓを見開いた中心線と正対しているように表示されている一方、（ｂ）の見開き画像は、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂとの見下ろし又は見上げ角度は同一であるが、中心線よりも若干領域Ｂ側から分割した領域をのぞき込んでいるように表現される。従って、片方の動画像はより詳細な情報を盛り込んで描画され、他方の動画像にはより奥行きをもった表現で描画されるから、詳細な情報を読みとりつつも、その立体的な構造を把握しやすくなる。

（第３の実施形態）
次に、投影画像の生成に関する他の実施形態について説明する。図１０は、第３の実施形態に係る画像再生成態様を示す模式図である。

図１０に示すように、第３の実施形態に係る画像生成部６では、領域Ａと領域Ｂとに重複して存在する重複領域を双方に含めてレンダリングする。

詳しくは、基準断面Ｓを超えた領域ａ及びｂを領域Ａ及びＢに加えた上でレンダリング処理する。領域ａは、基準断面Ｓを超えて領域Ａとは反対側に拡がり、領域Ｂに含まれている重複領域である。領域ｂは、基準断面Ｓを超えて領域Ｂとは反対側に拡がり、領域Ａに含まれている重複領域である。

基準断面Ｓは、関心領域Ｒ上に設定される場合が多い。基準断面Ｓで関心領域Ｒを分断してしまうと、領域Ａには基準断面Ｓを超えて向こう側にある関心領域Ｒの一部についての情報が反映されず、領域Ｂには基準断面Ｓを超えて向こう側にある関心領域Ｒの一部についての情報が反映されないからである。

投影画像生成部６３は、領域Ａをレンダリングするとき、領域Ａと基準断面Ｓから連続する所定の厚みの領域ａのボクセルデータをサンプリングして視点Ｖｐ１の方向に投影するレンダリング処理を行う。

また、投影画像生成部６３は、領域Ｂをレンダリングするとき、領域Ｂと基準断面Ｓから連続する所定の厚みの領域ｂのボクセルデータをサンプリングして視点Ｖｐ２の方向に投影するレンダリング処理を行う。

加える領域の厚みは、予め初期設定されており、操作卓１２を用いて可変操作が可能となっている。投影画像生成部６３は、基準断面Ｓから予め記憶されている厚みの値分の距離に位置し、もしくは基準断面Ｓから入力された厚みの値分の距離に位置するボクセルデータを領域ａや領域ｂとしてサンプリングする。

図１１は、第３の実施形態に係る投影画像生成の動作を示すフローチャートである。

投影画像生成部６３は、視点Ｖｐ１の覗き方向に領域Ａと基準断面Ｓの向こう側に拡がる領域ａとを合わせた領域を投影するレンダリング処理を行ってＡ側投影動画像Ｄａのフレームデータを順次生成し（Ｓ３１）、また投影画像生成部６３は、視点Ｖｐ２の覗き方向に領域Ｂ及び基準断面Ｓの向こう側に拡がる領域ｂとを合わせた領域を投影するレンダリング処理を行ってＢ側投影動画像Ｄｂのフレームデータを順次生成する（Ｓ３２）。

このステップにおいて、投影画像生成部６３は、投影画像生成部６３は、領域Ａと基準断面Ｓから所定厚みの値分の距離内に拡がる領域ａの各ボクセルデータをサンプリングして、視点Ｖｐ１の原点の向きにＺ軸の方向に沿って各ボクセルデータを投影することで、Ａ側投影動画像Ｄａのフレームデータを生成する。また、投影画像生成部６３は、領域Ｂと基準断面Ｓから所定厚みの値分の距離内に拡がる領域ｂの各ボクセルデータをサンプリングして、視点Ｖｐ２の原点の向きにＺ軸の方向に沿って各ボクセルデータを投影することで、Ｂ側投影動画像Ｄｂのフレームデータを生成する。

Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂとが生成されると、Ｓ０６とＳ０７の処理を実行してモニタ７に表示させる。

（第４の実施形態）
次に、投影画像の生成に関する他の実施形態について異なる態様を説明する。図１２は、第３の実施形態に係る第１の画像再生成態様を示す模式図である。図１３は、重複領域を設定するＧＵＩ画面を示す模式図である。図１４は、重複領域の設定に応答した第２の画像生成態様を示す模式図である。

図１２に示すように、画像生成部６は、操作卓１２を用いて設定された基準断面Ｓを境に分割した領域ＡとＢについてそれぞれに対応する視点Ｖｐ１もしくはＶｐ２から投影し、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂを生成する。

ここで、一般的には、操作者が設定した基準断面Ｓは、操作者が観察したい関心領域Ｒとずれてしまう場合がある。そうすると、一方の領域Ａ又はＢは、関心領域Ｒが含まれた状態でレンダリング処理されるが、他方の領域Ａ又はＢには、関心領域Ｒが含まれないため、関心領域Ｒを観察するための投影画像としてふさわしくない場合がある。

そこで、コントローラ８は、図１３に示すＧＵＩ画面をモニタ７に表示させる。モニタ７のＧＵＩ画面には、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂのほか、断面画像生成部６２により生成された基準断面ＳのＳ断面動画像Ｄｓと領域Ａ及びＢを横断するＴ断面のＴ断面動画像Ｄｔとが表示される。

Ｔ断面動画像Ｄｔには、重複領域の範囲を示す帯を示す帯オブジェクトＥＯが基準断面Ｓの位置を始端として表示される。この帯オブジェクトＥＯの幅は、操作卓１２を用いて可変操作が可能となっている。例えば、帯オブジェクトＥＯをドラッグした状態でカーソルを移動させると、コントローラ８は、その移動量の分だけ帯オブジェクトＥＯの範囲が拡大又は減少して表示させる。同時に、コントローラ８は、重複領域の位置とその範囲を示す値を画像生成部６に入力する。重複領域が拡がる位置は、帯オブジェクトＥＯの拡がる位置に対応し、基準断面Ｓに対して領域Ａ側に拡がるか領域Ｂ側に拡がるかにより示される。重複領域の範囲は、帯オブジェクトＥＯの範囲に対応し、重複領域の厚みにより示される。

投影画像生成部６３は、重複領域の位置及び範囲が入力されると、図１４に示すように、重複領域を基準断面Ｓを挟んで反対側にある領域Ａ又はＢのいずれか一方に加えた上で、その重複領域を加えた領域Ａ又はＢのいずれか一方をレンダリング処理する。

例えば、基準断面Ｓを関心領域Ｒよりも領域Ａ側に設定し、帯オブジェクトＥＯを基準断面Ｓから領域Ｂ側へ関心領域Ｒを覆うように設定したものとする。このとき、投影画像生成部６３は、帯オブジェクトＥＯで示される重複した領域ａを、基準断面Ｓを挟んで反対側にある領域Ａに加える。そして、投影画像生成部６３は、領域Ａと重複した領域ａとを合わせた領域と、領域Ｂとをそれぞれレンダリング処理する。そうすると、Ａ側投影動画像ＤａについてもＢ側投影動画像Ｄｂについても関心領域Ｒを反映した状態で生成及び表示される。

図１５は、第４の実施形態に係る投影画像生成の動作を示すフローチャートである。

操作卓１２のトラックボールを用いて帯オブジェクトＥＯの拡がる位置及び範囲が変更されると（Ｓ４１，Ｙｅｓ）、コントローラ８は、トラックボールの変位から重複領域の位置及び厚みを計算する（Ｓ４２）。

投影画像生成部６３は、重複領域が基準断面Ｓを挟んで領域Ａの反対側であると（Ｓ４３，Ｙｅｓ）、視点Ｖｐ１の覗き方向に領域Ａと重複領域とを合わせた領域を投影するレンダリング処理を行ってＡ側投影動画像Ｄａのフレームデータを順次生成する（Ｓ４４）。

一方、重複領域が基準断面Ｓを挟んで領域Ｂの反対側であると（Ｓ４３，Ｎｏ）、投影画像生成部６３は、視点Ｖｐ２の覗き方向に領域Ｂと重複領域とを合わせた領域を投影するレンダリング処理を行ってＢ側投影動画像Ｄｂのフレームデータを順次生成する（Ｓ４５）。

以上の説明のように、各実施形態の超音波診断装置では、可変操作があったとしても、基準断面Ｓで分割された領域Ａ及びＢに対し、対応する視点Ｖｐ１の方向と基準断面Ｓとがなす見下ろし又は見上げ角と、視点Ｖｐ２の方向と基準断面Ｓとがなす見下ろし又は見上げ角が同一となる位置に設定した上で、レンダリング処理を行う。

具体的には、視点Ｖｐ１又は視点Ｖｐ２のいずれかについて基準断面Ｓに対する迎角の可変操作が入力されると、視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２とが基準断面Ｓを中心に面対称となる関係を維持したまま各視点Ｖｐ１，Ｖｐ２を連動して移動させた上で、前記レンダリング処理を行う。

または、視点Ｖｐ１又は視点Ｖｐ２のいずれかについて基準断面Ｓに対する迎角の可変操作が入力されると、超音波の送受信の深さ方向である軸Ａｘと直交する水平方向については視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２とがなす角度を維持したまま、各視点Ｖｐ１と視点Ｖｐ２を連動して移動させた上で、レンダリング処理を行う。

これにより、Ａ側投影動画像ＤａとＢ側投影動画像Ｄｂの見下ろし又は見上げ角度が常に同一となるため、可変操作があっても、走査領域を基準断面Ｓを切り口として見開き、一点から領域ＡとＢとに分かれた切り口を同時に見下ろす又は見上げる見開き画像を常に表現でき、立体的な構造をより直感的に理解することができる。

また、分割された領域Ａ及びＢ、又は領域Ａ若しくはＢに重複領域を含めてレンダリング処理を行う。例えば、分割された領域Ａ及びＢに、基準断面Ｓを超えて拡がる所定の厚みの領域ａ又はｂを加えて、レンダリング処理を行う。また、例えば、分割された領域Ａ又はＢの一方に、基準断面Ｓを超えて拡がる所定の厚みの領域を加えて、レンダリング処理を行う。

これにより、基準断面Ｓ上の関心領域Ｒが分割された領域に分けられてしまっても、またはどちらかに偏ってしまっても、双方の領域に関心領域Ｒの情報が欠けることなく含まれることとなり、どちらの投影動画像を参照してもより良好に関心領域Ｒを観察することができる。

尚、３次元スキャンが可能な超音波プローブ２として圧電素子２ａを２次元状に配した２Ｄアレイタイプを説明したが、その他、例えばメカ４Ｄタイプのものであってもよい。メカ４Ｄタイプの超音波プローブ２は、圧電素子２ａを一次元状に配し、その圧電素子２ａの配列自体を機械的に揺動させることで、３次元スキャン可能としたものである。また、主走査方向のスキャンは、電子セクタ走査のほか、電子リニア走査、コンベックス走査も採用できる。

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
２ａ 圧電素子
３ 送信部
４ 受信部
５ 信号処理部
６ 画像生成部
６１ 座標変換部
６２ 断面画像生成部
６３ 投影画像生成部
７ モニタ
８ コントローラ
９ 高出力回路
１０ 遅延回路
１１ パルス発生器
１２ 操作卓
Ａ，Ｂ，ａ，ｂ 領域
Ａｘ 軸
Ｓ 基準断面
Ｖｐ１，Ｖｐ２ 視点
Ｄａ Ａ側投影動画像
Ｄｂ Ｂ側投影動画像
Ｄｓ Ｓ断面動画像
Ｄｔ Ｔ断面動画像
ＥＯ 帯オブジェクト

Claims (3)

1. 被検体内の走査領域に超音波を送受信することでボリュームデータを取得し、このボリュームデータに基づき動画像を生成する超音波診断装置であって、
   指定又は予め定められた基準断面で前記ボリュームデータを分割して得られた両領域のうち、一方の領域における前記基準断面を一端面とする所定の厚みの領域が重複領域として他方の領域に反映された状態で、各々にレンダリング処理を行うことで前記両領域の投影動画像をそれぞれ生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段により生成された前記両領域の前記投影動画像を並べ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。
2. 前記画像生成手段は、さらに、前記他方の領域における前記基準断面を一端面とする所定の厚みの領域が重複領域として前記一方の領域に反映された状態で、前記レンダリング処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記重複領域の厚みの可変操作が入力される操作手段をさらに備え、
   前記画像生成手段は、
   前記操作手段で入力された厚みの領域を前記重複領域として加えて前記レンダリング処理を行う、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。