JP2013226401A - 超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管腔の内腔領域を容易に検出すること。
【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、取得部と、検出部とを備える。取得部は、超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータを取得する。検出部は、前記流体情報を用いて前記領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、画像処理対象のボリュームデータにおける管腔の内腔領域を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法に関する。

従来、管腔内を観察可能な表示方法の一例として、管腔状組織を含む３次元医用画像データ（ボリュームデータ）を用いた仮想内視鏡（ＶＥ：Virtual Endoscopy）画像のフライスルー（Flythrough）表示が知られている。ＶＥ画像は、管腔内に設定された視点及び視線方向を用いた透視投影法により、ボリュームデータから生成される画像である。また、フライスルー表示は、管腔の中心線（芯線）に沿って視点を移動することで、視点位置が異なるＶＥ画像を動画表示する表示方法である。フライスルー表示は、主に、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置等で取得された大腸等の消化器官を含むボリュームデータに対して行なわれている。

また、近年、超音波の３次元走査が可能な超音波プローブにより、ボリュームデータを略リアルタイムで時系列に沿って生成する超音波診断装置が実用化されている。このため、超音波検査の分野でも、管腔状組織を含むＢモードボリュームデータを用いたフライスルー表示の導入が進められている。ただし、超音波診断装置は、その性質上、水分や実質で満たされていない消化器官等の臓器の観察には不向きである。このため、超音波診断装置によるフライスルー表示の適用範囲は、血液で満たされている血管や、胆汁で満たされている胆管等、流体で満たされた管腔となる。

超音波診断装置は、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の他の医用画像診断装置と比較して、微細な構造物の描出能に優れ、血管を中心とした循環器系の観察において有用な医用画像診断装置である。例えば、超音波診断装置を用いた血管のフライスルー表示は、循環器系疾患、特に血管狭窄や血管瘤の新たな観察手法として有用である。ここで、管腔のフライスルー表示を行なう場合、管腔の内壁がレンダリング対象であるクリップ領域となる。

しかし、超音波画像（Ｂモード画像）は、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像等の他の医用画像と比較して、構造物間の輪郭がぼやける傾向が強い。このため、管腔の太さがある程度以上でなければ、プログラムを用いた自動処理によりＢモードボリュームデータから管腔の内腔領域を検出することが困難であった。このため、現在、超音波診断装置におけるフライスルー表示は、ある程度の太さを持つ管状組織に限られており、細い管状組織に適用することが困難であった。

特開２０００−１３２６６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、管腔の内腔領域を容易に検出することができる超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法を提供することである。

実施形態の超音波診断装置は、取得部と、検出部とを備える。取得部は、超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータを取得する。検出部は、前記流体情報を用いて前記領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、画像処理対象のボリュームデータにおける管腔の内腔領域を検出する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係る検出部を説明するための図（１）である。 図３は、第１の実施形態に係る検出部を説明するための図（２）である。 図４は、第１の実施形態に係る検出部を説明するための図（３）である。 図５は、第１の実施形態に係る検出部を説明するための図（４）である。 図６は、第１の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（１）である。 図７Ａは、第１の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（２）である。 図７Ｂは、第１の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（３）である。 図７Ｃは、第１の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（４）である。 図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置処理例を説明するためのフローチャートである。 図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図１０は、第２の実施形態に係る取得部及び検出部を説明するための図である。 図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置処理例を説明するためのフローチャートである。 図１２は、第３の実施形態に係る検出部を説明するための図である。 図１３は、第３の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（１）である。 図１４は、第３の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（２）である。 図１５は、第３の実施形態に係る画像生成部を説明するための図（３）である。 図１６は、第３の実施形態に係る超音波診断装置処理例を説明するためのフローチャートである。 図１７は、第１の変形例を説明するための図である。 図１８は、第２の変形例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。

超音波プローブ１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１０が有する送受信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

ここで、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波により被検体Ｐを２次元で走査するとともに、被検体Ｐを３次元で走査することが可能な超音波プローブである。具体的には、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、一列に配置された複数の圧電振動子により、被検体Ｐを２次元で走査するとともに、複数の圧電振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで、被検体Ｐを３次元で走査するメカニカル４Ｄプローブである。或いは、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の圧電振動子がマトリックス状に配置されることで、被検体Ｐを３次元で超音波走査することが可能な２Ｄプローブである。なお、２Ｄプローブは、超音波を集束して送信することで、被検体Ｐを２次元で走査することも可能である。

入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。

モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像等を表示したりする。

装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。具体的には、第１の実施形態に係る装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した３次元の反射波データに基づいて３次元の超音波画像データを生成可能な装置である。以下、３次元の超音波画像データを「ボリュームデータ」と記載する。

装置本体１０は、図１に示すように、送受信部１１と、Ｂモード処理部１２と、ドプラ処理部１３と、画像生成部１４と、画像メモリ１５と、制御部１６と、内部記憶部１７とを有する。

送受信部１１は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。

なお、送受信部１１は、後述する制御部１６の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

また、送受信部１１は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

第１の実施形態に係る送受信部１１は、被検体Ｐを３次元走査するために、超音波プローブ１から３次元の超音波ビームを送信させる。そして、第１の実施形態に係る送受信部１１は、超音波プローブ１が受信した３次元の反射波信号から３次元の反射波データを生成する。

なお、送受信部１１からの出力信号の形態は、ＲＦ（Radio Frequency）信号と呼ばれる位相情報が含まれる信号である場合や、包絡線検波処理後の振幅情報である場合等、種々の形態が選択可能である。

Ｂモード処理部１２は、送受信部１１から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。

ドプラ処理部１３は、送受信部１１から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。本実施形態の移動体は、管腔内を流動する血液等の流体である。

なお、第１の実施形態に係るＢモード処理部１２及びドプラ処理部１３は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Ｂモード処理部１２は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、ドプラ処理部１３は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。３次元のＢモードデータは、３次元走査範囲の各走査線上で設定された複数の点それぞれに位置する反射源の反射強度に応じた輝度値が割り当てられたデータとなる。また、３次元のドプラデータは、３次元走査範囲の各走査線上で設定された複数の点それぞれに、血流情報（速度、分散、パワー）の値に応じた輝度値が割り当てられたデータとなる。

画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２及びドプラ処理部１３が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像データは、超音波走査された領域内の組織形状が描出されたデータとなる。また、画像生成部１４は、ドプラ処理部１３が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせた画像である。ドプラ画像データは、超音波走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示すデータとなる。

ここで、画像生成部１４は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１４は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１４は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成部１４は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１４が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。また、３次元Ｂモードデータ及び３次元Ｂモードデータは、ボリュームデータとも呼ばれる。

更に、画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元のＢモード画像データを生成する。また、画像生成部１４は、ドプラ処理部１３が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元のドプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成部１４は、「３次元のＢモード画像データや３次元のドプラ画像データ」を「３次元の超音波画像データであるボリュームデータ」として生成する。以下では、３次元のＢモード画像データをＢモードボリュームデータと記載し、３次元のドプラ画像データをドプラボリュームデータと記載する。Ｂモードボリュームデータは、超音波により３次元走査された領域内の組織形状を示す組織ボリュームデータとなる。また、ドプラボリュームデータは、超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータとなる。

更に、画像生成部１４は、ボリュームデータをモニタ２にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう。画像生成部１４が行なうレンダリング処理としては、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行なってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成部１４が行なうレンダリング処理としては、ボリュームデータに対して「Curved MPR」を行なう処理や、ボリュームデータに対して「Maximum Intensity Projection」を行なう処理がある。

また、画像生成部１４が行なうレンダリング処理としては、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理がある。例えば、画像生成部１４は、ボリュームレンダリング処理として、透視投影（Perspective Projection）法を行なうことで、フライスルー表示用の仮想内視鏡（ＶＥ）画像を生成することができる。

ここで、ドプラデータを用いた画像の表示方法について説明する。ドプラデータを用いた画像の表示方法は、一般的には、カラードプラ法（ＣＤＩ:Color Doppler Imaging）とパワードプラ法（ＰＤＩ:Power Doppler Imaging）とに大別される。カラードプラ法では、画像生成部１４は、血流の方向及び血流の速度の大きさに応じて色相を変化させたカラードプラ画像データを生成する。例えば、画像生成部１４は、超音波プローブ１に向かってくる方向の血流を、血流の速度の大きさに応じて赤系色（赤から黄）の色相を割り当て、超音波プローブ１から遠ざかる方向の血流を、血流の速度の大きさに応じて青系色（青から青緑）の色相を割り当てたカラードプラ画像データを生成する。なお、カラードプラ法では、画像生成部１４は、速度情報に分散情報を組み合わせた速度―分散表示を行なうためのカラードプラ画像データを生成する場合もある。

また、パワードプラ法では、画像生成部１４は、ドプラ信号の強度であるパワーの値に応じて、例えば、赤色系の色相や明度、或いは、彩度を変化させたパワー画像データを生成する。

３次元走査でカラードプラ法を行なう場合、画像生成部１４は、３次元ドプラデータからドプラボリュームデータとして、カラードプラボリュームデータを生成する。また、３次元走査でパワードプラ法を行なう場合、画像生成部１４は、３次元ドプラデータからドプラボリュームデータとして、ドプラ信号の強度であるパワーの値を３次元空間上にマッピングしたパワーボリュームデータを生成する。また、３次元走査が時系列に沿って繰り返し行なわれる場合、画像生成部１４は、カラードプラボリュームデータやパワーボリュームデータを時系列に沿って順次生成する。

なお、カラードプラ法では、血流が存在する範囲の検出精度が、血流方向と超音波プローブ１との相対位置に依存する。具体的には、カラードプラ法では、超音波ビームの方向と直交する方向の血流の検出精度が低下する。一方、パワードプラ法では、血流の方向や速度に関する情報を検出できないが、血流が存在する範囲を、血流方向と超音波プローブ１との相対位置に依存することなく、検出することができる。

また、ドプラ画像データは、通常、Ｂモード画像データに重畳されて、モニタ２に出力される。送受信部１１は、２次元走査や３次元走査において、１本の走査線で１回超音波ビームの送受信を行なうＢモード用のスキャンと、１本の走査線で複数回超音波ビームの送受信を行なうドプラモード用のスキャンとを並行して行なう。ドプラ処理部１３は、同一走査線の複数の反射波データに対して、ＭＴＩフィルタ処理、自己相関演算処理、速度・分散・パワー推定処理を行なうことで、ドプラデータを生成する。

図１に示す画像メモリ１５は、画像生成部１４が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１５は、Ｂモード処理部１２やドプラ処理部１３が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ１５が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部１４を経由して表示用の超音波画像データとなる。

内部記憶部１７は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部１７は、必要に応じて、画像メモリ１５が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、内部記憶部１７が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部の装置へ転送することができる。

制御部１６は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部１６は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１７から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部１１、Ｂモード処理部１２、ドプラ処理部１３、画像生成部１４の処理を制御する。また、制御部１６は、画像メモリ１５や内部記憶部１７が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ２にて表示するように制御する。なお、図１に示すように、第１の実施形態に係る制御部１６は、取得部１６ａ及び検出部１６ｂを有する。取得部１６ａ及び検出部１６ｂについては、後に詳述する。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、流体で満たされた管腔を含む領域の３次元走査を行なってＢモードボリュームデータを生成する。流体で満たされた管腔としては、血管や、胆管、リンパ腺等がある。そして、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、Ｂモードボリュームデータを用いて、管腔の内壁を観察するための各種画像データを生成する。例えば、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、管腔の中心線（芯線）に沿って、管腔の中心線（芯線）に沿って視点を移動して視点位置が異なるＶＥ画像を順次生成表示することで、管腔のフライスルー表示を行なう。フライスルー表示を行なうことで、操作者は、被検体Ｐに内視鏡を挿入したり、血管内超音波検査（ＩＶＵＳ：intravascular ultrasound）において振動子カテーテルを被検体Ｐの血管に挿入したりすることなく、管腔を内側から観察することができる。ここで、管腔のフライスルー表示を行なう場合、管腔の内壁が、レンダリング対象であるクリップ領域となる。

しかし、Ｂモードの画像は、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像等の他の医用画像と比較して、構造物間の輪郭がぼやける傾向が強い。このため、管腔の太さがある程度以上でなければ、プログラムを用いた自動処理によりＢモードボリュームデータから管腔の内腔領域を検出することが困難であった。特に、拍動による動きが激しい血管の場合、血管の輪郭は、更に、ぼやけることが多い。このため、現状では、管腔の太さがある程度以上でなければ、クリップ領域を検出できなかった。このようなことから、従来の超音波診断装置におけるフライスルー表示は、ある程度の太さを持つ管状組織に限られており、細い管状組織に適用することが困難であった。

そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、管腔の内腔領域を容易に検出するために、以下に説明する取得部１６ａ及び検出部１６ｂの処理が行なわれる。

取得部１６ａは、超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータを取得する。そして、検出部１６ｂは、流体情報を用いて領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、画像処理対象のボリュームデータにおける管腔の内腔領域を検出する。第１の実施形態では、取得部１６ａは、更に、画像処理対象のボリュームデータとして、領域内の組織形状を示す組織ボリュームデータを取得する。具体的には、第１の実施形態では、取得部１６ａは、組織ボリュームデータとして、上記の領域を超音波により３次元走査して生成された組織ボリュームデータを取得する。すなわち、第１の実施形態に係る取得部１６ａは、超音波により３次元走査された領域内の組織形状を示す組織ボリュームデータと、超音波により３次元走査された当該領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータとを取得する。そして、第１の実施形態に係る検出部１６ｂは、流体ボリュームデータの流体情報を用いて領域内で流体が存在する領域を検出する。そして、検出部１６ｂは、検出した領域を用いて、組織ボリュームデータに含まれる管腔の内腔領域を検出する。

すなわち、第１の実施形態では、管腔の内壁を観察するために、Ｂモード用のスキャンとともに、ドプラモード用のスキャンも行なう。具体的には、第１の実施形態では、同一の領域に対して、Ｂモード用のスキャンとドプラモード用のスキャンとを行なう。より具体的には、第１の実施形態では、操作者は、観察対象となる管腔を含む領域の３次元走査が可能な位置に超音波プローブ１を被検体Ｐに当接する。そして、操作者は、Ｂモード用の３次元走査とドプラモード用の３次元走査とを並行して行なう指示を行なう。これにより、送受信部１１は、Ｂモード用の３次元の反射波データ及びドプラモード用の３次元の反射波データを生成する。Ｂモード処理部１２は、Ｂモード用の３次元の反射波データから、３次元Ｂモードデータを生成し、ドプラ処理部１３は、ドプラモード用の３次元の反射波データから３次元ドプラデータを生成する。そして、画像生成部１４は、３次元ＢモードデータからＢモードボリュームデータを生成し、３次元ドプラデータからドプラボリュームデータを生成する。

ここで、上述したように、血流等の流体が存在する範囲の検出精度は、ＣＤＩよりＰＤＩの方が高い。このため、操作者は、ドプラボリュームデータとして、パワーボリュームデータを収集するように指示する。すなわち、画像生成部１４は、パワーボリュームデータを生成する。なお、第１の実施形態は、例えば、管腔の走行方向により、血流が存在する範囲の検出精度が低下しないと判断されるならば、カラードプラボリュームデータを収集する場合であっても良い。

第１の実施形態では、３次元走査を１回行なって、同一時相のＢモードボリュームデータ及びパワーボリュームデータを１つずつ生成する。取得部１６ａは、画像メモリ１５に格納された同一時相のＢモードボリュームデータ及びパワーボリュームデータを取得し、検出部１６ｂに送信する。

なお、第１の実施形態では、３次元走査を複数回行なって、Ｂモードボリュームデータ及びパワーボリュームデータを時系列に沿って複数生成する場合であっても良い。かかる場合、例えば、操作者は、収集された複数のＢモードボリュームデータそれぞれのＭＰＲ画像を参照して、観察に適したＢモードボリュームデータを指定する。取得部１６ａは、操作者が指定したＢモードボリュームデータと、当該Ｂモードボリュームデータと同時に収集されたパワーボリュームデータとを取得し、検出部１６ｂに送信する。

そして、検出部１６ｂは、上述したように、流体ボリュームデータの流体情報を用いて領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、組織ボリュームデータに含まれる管腔の内腔領域を検出する。第１の実施形態では、検出部１６ｂは、パワーボリュームデータにおいて、パワーが検出されたことで、輝度値が割り当てられたボクセルの位置情報を用いて流体が存在する領域を検出する。

すなわち、パワーボリュームデータは、流体が存在する位置に対応するボクセルに、流体情報の１つであるパワー値に応じた色を描出するための値が付与されたデータである。検出部１６ｂは、パワーボリュームデータから流体が存在する領域を検出することができる。また、Ｂモードボリュームデータとパワーボリュームデータとは、同一の座標系を用いて生成されている。すなわち、パワーボリュームデータから検出される「流体が存在する領域の座標」は、Ｂモードボリュームデータにおいて「流体が存在する領域の座標」となる。ここで、流体が存在する領域は、管腔の内腔を流動する流体が存在する領域であり、Ｂモードボリュームデータに含まれる管腔の内腔領域となる。以下、図２〜図５を用いて、検出部１６ｂの処理について説明する。図２〜５は、第１の実施形態に係る検出部を説明するための図である。

検出部１６ｂは、図２に例示するパワーボリュームデータ１００内で「流体が存在する領域」である流体領域１１０を検出する。具体的には、検出部１６ｂは、流体領域１１０の輪郭を形成するボクセルの座標を検出する。以下、検出部１６ｂが行なう処理の具体例について、図３及び図４を用いて説明する。

図３に例示する処理では、検出部１６ｂは、レンダリングの手法の１つであるサーフィスレンダリングを用いて流体領域１１０の表面の座標を検出する。サーフィスレンダリングとは、視点方向からボリュームデータを見た場合に、最初にボリュームに視線が当たったボクセルのみを投影するレンダリング手法である。すなわち、複数の視点からサーフィスレンダリングを行なうことで、ボリューム内に存在する物体の表面の位置を取得することができる。

検出部１６ｂは、パワーボリュームデータ１００に対して、複数の視点を設定し、各視点からパワーボリュームデータ１００の中心や重心に向かう方向の視線方向を設定する。そして、検出部１６ｂは、図３に示すように、複数の視点それぞれでサーフィスレンダリングを行なった結果から、流体領域１１０の表面の座標を検出する。なお、パワーボリュームデータ１００に対するサーフィスレンダリング処理は、検出部１６ｂが行なっても良いし、検出部１６ｂの制御により画像生成部１４が行なっても良い。

また、図４に例示する処理では、検出部１６ｂは、レンダリングの手法の１つであるＭＰＲを用いて流体領域１１０の表面の座標を検出する。すなわち、検出部１６ｂは、パワーボリュームデータ１００に対して、平行する複数断面を設定する。設定された複数断面により、パワーボリュームデータ１００から再構成された複数のＭＰＲ画像それぞれには、図４に例示するように、流体領域１１０の輪郭が描出される。検出部１６ｂは、各ＭＰＲ画像の流体領域１１０の輪郭を検出し、ＭＰＲ画像ごとに検出した輪郭を結合することで、流体領域１１０の表面の座標を検出する。なお、パワーボリュームデータ１００に対するＭＰＲ処理は、検出部１６ｂが行なっても良いし、検出部１６ｂの制御により画像生成部１４が行なっても良い。

また、流体領域１１０の検出処理は、図３や図４で説明した方法以外にも、例えば、領域拡張法等、様々な方法を用いることができる。

そして、検出部１６ｂは、図５に例示するように、検出した流体領域１１０の表面（輪郭）の座標を、取得部１６ａから受信したＢモードボリュームデータ２００における内腔領域２１０の表面（輪郭）の座標として検出する。内腔領域２１０の表面は、内腔領域２１０の内壁となる。検出部１６ｂは、内腔領域２１０の表面をクリップ領域として設定する。なお、検出部１６ｂは、ノイズ低減等を目的として、検出した流体領域１１０の表面や、内腔領域２１０の表面に対して平滑化フィルタ処理等の後処理を行なっても良い。

そして、画像生成部１４は、検出部１６ｂが検出した内腔領域の表面を処理対象として、組織ボリュームデータ（Ｂモードボリュームデータ）からモニタ２に表示する画像データを生成する。図６、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、第１の実施形態に係る画像生成部を説明するための図である。

画像生成部１４は、検出部１６ｂが検出した内腔領域に基づいて、管腔の内部に設定した視点から組織ボリュームデータを投影した投影像を、モニタ２に表示する画像データとして生成する。具体的には、画像生成部１４は、組織ボリュームデータから内腔領域を除去したデータから管腔の中心線を抽出し、当該中心線に沿って視点を移動させた複数の投影像を、モニタ２に動画表示する画像データ群として生成する。例えば、画像生成部１４は、図６に示すように、内腔領域２１０の中心線２１１を抽出する。そして、画像生成部１４は、図６に示すように、中心線２１１に沿って設定された視点を用いて、クリップ領域（内腔領域２１０の輪郭）からＶＥ画像を生成する。画像生成部１４は、中心線２１１に沿って視点を移動することで、フライスルー表示用のＶＥ画像を順次生成する。

或いは、例えば、画像生成部１４は、図７Ａに示すように、中心線２１１に直交する断面により、内腔領域２１０を切断したＭＰＲ画像データＡを生成する。或いは、例えば、画像生成部１４は、図７Ｂに示すように、中心線２１１全てを含む断面（曲面）により、内腔領域２１０を切断したＣｕｒｖｅｄ ＭＰＲ画像データＢを生成する。

或いは、例えば、画像生成部１４は、図７Ｃに示すように、中心線２１１全てを含む断面と内腔領域２１０の輪郭とが交わる曲線Ｃにより、内腔領域２１０を切り開いた展開画像データＤを生成する。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに例示する画像データをモニタ２で参照することでも、操作者は、内腔領域２１０の内壁の形状を観察することができる。

次に、図８を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理について説明する。図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理例を説明するためのフローチャートである。

図８に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、３次元の走査開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、３次元の走査開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、超音波診断装置は、３次元の走査開始要求を受け付けるまで待機する。

一方、３次元の走査開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、制御部１６の制御により、超音波プローブ１は、超音波の３次元走査を行ない、送受信部１１は、３次元の反射波データを収集する（ステップＳ１０２）。なお、超音波プローブ１は、Ｂモード用の３次元走査と、ドプラモード用の３次元走査とを並行して行なう。また、送受信部１１は、Ｂモード用の３次元反射波データと、ドプラモード用の３次元反射波データとを生成する。

そして、画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータ及びパワーボリュームデータを生成する（ステップＳ１０３）。そして、取得部１６ａは、Ｂモードボリュームデータ及びパワーボリュームデータを取得し（ステップＳ１０４）、検出部１６ｂに転送する。

そして、検出部１６ｂは、パワーボリュームデータを用いて、管腔の内腔領域の表面であるクリップ領域を検出し（ステップＳ１０５）、Ｂモードボリュームデータにクリップ領域を設定する（ステップＳ１０６）。

そして、画像生成部１４は、クリップ領域を用いて、Ｂモードボリュームデータから表示用の画像データを生成する（ステップＳ１０７）。そして、制御部１６の制御により、モニタ２は、画像データを表示し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。

上述したように、第１の実施形態では、管腔内壁の観察を行なうために必要となるＢモードボリュームデータのクリップ領域の検出処理を、Ｂモードのボリュームデータと同一領域のドプラボリュームデータを用いて行なう。すなわち、第１の実施形態では、ドプラモードにより流体を検出できる箇所であれば、管腔の太さに依存することなく、クリップ領域を高精度に検出することができる。従って、第１の実施形態では、管腔の内腔領域を容易に検出することができる。

また、第１の実施形態では、管腔の太さに依存することなく、クリップ領域を高精度に検出することができるので、例えば、フライスルー表示等を利用した血管狭窄探索の適用範囲を拡げることができる。また、クリップ領域を検出するために、造影剤を用いる手法もあるが、第１の実施形態では、造影剤を用いることなく、クリップ領域を高精度に検出できるので、被検体Ｐに対する負担を軽減することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとが異なる時期に個別に連続収集される場合について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図であり、図１０は、第２の実施形態に係る取得部及び検出部を説明するための図である。

ここで、ドプラモードのデータ収集は、Ｂモードのデータ収集と比較して、計算量が多くなる。このため、ドプラモードの画像データの時間分解能や空間分解能を向上するためには、超音波プローブ１の位置を固定したままで、Ｂモードのデータ収集と、ドプラモードのデータ収集とを個別に行なうことが望ましい。しかし、異なる時期に収集されたドプラボリュームデータを用いてＢモードボリュームデータのクリップ領域を検出するには、検出対象となる２つのボリュームデータが同一時相で収集されたデータであることが必要である。

このため、図９に例示するように、第２の実施形態に係る超音波診断装置は、図１に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置と同様の構成を有する装置本体１０に、心電計４が接続される点が異なる。心電計４は、データが収集される被検体Ｐ（３次元走査される被検体Ｐ）の生体信号として、被検体Ｐの心電波形（ＥＣＧ： Electrocardiogram）を取得する。心電計４は、取得した心電波形を装置本体１０に送信する。

第２の実施形態に係る取得部１６ａは、組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとが異なる時期に個別に連続収集された場合、データが収集された被検体Ｐ（３次元走査された被検体Ｐ）の生体信号を用いて、同一時相の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとを取得する。そして、検出部１６ｂは、同一心位相の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとを用いて、第１の実施形態で説明した処理により、内腔領域の検出を行なう。

以下、第２の実施形態で行なわれる処理の一例について説明する。第２の実施形態では、超音波プローブ１は、組織ボリュームデータであるＢモードボリュームデータを時系列に沿って複数ボリューム収集するために、Ｂモード用の３次元走査を行なう。そして、第２の実施形態では、超音波プローブ１は、流体ボリュームデータであるパワーボリュームデータを時系列に沿って複数ボリューム収集するために、ドプラモード用の３次元走査を行なう。なお、送受信部１１は、最適な時間分解能及び空間分解能となるスキャンシーケンスにより、ドプラモード用の３次元走査を超音波プローブ１に実行させる。

そして、画像生成部１４は、ボリュームデータと当該ボリュームデータを生成するために行なわれた超音波走査の時間とを、心電計４から送信された心電波形に対応付けて画像メモリ１５に格納する。取得部１６ａは、画像メモリ１５に格納されたデータを参照することで、ボリュームデータを生成するために行なわれた超音波走査時の心時相を取得することができる。

取得部１６ａは、画像メモリ１５から、同一の心時相のＢモードボリュームデータとパワーボリュームデータとを取得する。図１０に示す一例では、取得部１６ａは、Ｒ波のＢモードボリュームデータとパワーボリュームデータとを取得する。なお、取得部１６ａが取得対象とする時相は、操作者により行なわれる場合であっても、初期設定されている場合であっても良い。

そして、検出部１６ｂは、図１０に示すように、Ｒ波のパワーボリュームデータからクリップ領域（内腔領域の表面）を検出し、検出したクリップ領域をＲ波のＢモードボリュームデータに設定する。そして、画像生成部１４は、Ｒ波のＢモードボリュームデータに設定されたクリップ領域を用いて表示用の画像データを生成する。

なお、第２の実施形態は、ドプラモード用の３次元走査を行なった後に、Ｂモード用の３次元走査を行なっても良い。また、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、流体ボリュームデータとしてカラードプラボリュームデータを収集しても良い。

また、第２の実施形態は、複数の時相（例えば、Ｒ波、Ｐ波）を対象として、同一心位相の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとを取得して、各時相でクリップ領域を検出する場合であっても良い。また、第２の実施形態は、時相を判別するための生体信号として、ＥＣＧの他に、ＰＣＧ（phonocardiogram）波形や呼吸信号が用いられる場合であっても良い。

次に、図１１を用いて、第２の実施形態に係る超音波診断装置の処理について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置処理例を説明するためのフローチャートである。

図１１に示すように、第２の実施形態に係る超音波診断装置は、Ｂモードの走査開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、Ｂモードの走査開始要求を受け付けない場合（ステップＳ２０１否定）、超音波診断装置は、Ｂモードの走査開始要求を受け付けるまで待機する。

一方、Ｂモードの走査開始要求を受け付けた場合（ステップＳ２０１肯定）、制御部１６の制御により、超音波プローブ１は、Ｂモード用のスキャンシーケンスにより、超音波の３次元走査を開始し、制御部１６は、心電波形の収集を開始する。そして、送受信部１１は、３次元の反射波データを収集する（ステップＳ２０２）。なお、送受信部１１は、Ｂモード用の３次元反射波データを生成する。

そして、画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータを生成し（ステップＳ２０３）、制御部１６は、ドプラモードの走査開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、ドプラモードの走査開始要求を受け付けない場合（ステップＳ２０４否定）、超音波診断装置は、ステップ２０２に戻って、Ｂモード用の３次元反射波データの収集を継続する。

一方、ドプラモードの走査開始要求を受け付けた場合（ステップＳ２０４肯定）、制御部１６の制御により、超音波プローブ１は、ドプラモード用のスキャンシーケンスにより、超音波の３次元走査を開始し、送受信部１１は、３次元の反射波データを収集する（ステップＳ２０５）。なお、送受信部１１は、ドプラモード用の３次元反射波データを生成する。

そして、画像生成部１４は、パワーボリュームデータを生成し（ステップＳ２０６）、制御部１６は、クリップ領域の設定要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで、クリップ領域の設定要求を受け付けない場合（ステップＳ２０７否定）、超音波診断装置は、ステップ２０５に戻って、ドプラモード用の３次元反射波データの収集を継続する。

一方、クリップ領域の設定要求を受け付けた場合（ステップＳ２０７肯定）、取得部１６ａは、同一時相のＢモードボリュームデータ及びパワーボリュームデータを取得する（ステップＳ２０８）。そして、検出部１６ｂは、パワーボリュームデータを用いて、クリップ領域を検出し（ステップＳ２０９）、Ｂモードボリュームデータにクリップ領域を設定する（ステップＳ２１０）。

そして、画像生成部１４は、クリップ領域を用いて、Ｂモードボリュームデータから表示用の画像データを生成する（ステップＳ２１１）。そして、制御部１６の制御により、モニタ２は、画像データを表示し（ステップＳ２１２）、処理を終了する。

上述したように、第２の実施形態では、所定時相のＢモードボリュームデータのクリップ領域を、最適化したスキャンシーケンスにより個別に収集された所定時相のドプラボリュームデータを用いて検出することができる。従って、第２の実施形態では、クリップ領域を更に高精度に検出することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態又は第２の実施形態で検出したクリップ領域を用いて、管腔の形状解析をより詳細に行なう場合について説明する。

第３の実施形態では、取得部１６ａは、第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した方法により、組織ボリュームデータ及び流体ボリュームデータを取得する。そして、第３の実施形態では、検出部１６ｂは、第１の実施形態で説明した方法により、組織ボリュームデータのクリップ領域を検出する。そして、第３の実施形態に係る検出部１６ｂは、上述したフライスルー表示で抽出される中心線を用いて、以下の処理を行なう。

検出部１６ｂは、更に、内腔領域の中心線に直交する複数の断面それぞれにおける当該内腔領域の面積を算出する。そして、検出部１６ｂは、算出した面積が周囲の断面で算出された面積と比較して異なる断面を、異常断面として検出する。図１２は、第３の実施形態に係る検出部を説明するための図である。

例えば、検出部１６ｂは、図１２に示すように、画像生成部１４が抽出した内腔領域２１０の中心線２１１に直交する複数の断面を設定する。例えば、検出部１６ｂは、中心線２１１に沿って一定の間隔（例えば、１ｍｍ）で複数の断面を設定する。なお、間隔は、操作者により設定される場合であっても、初期設定される場合であっても良い。

そして、検出部１６ｂは、各断面と内腔領域２１０の輪郭（クリップ領域）との交線で囲まれる部分の面積を算出する。ここで、内腔領域２１０を血管の内腔領域とすると、検出部１６ｂが各断面で算出した面積は、血管の内壁の断面積となる。

例えば、狭窄部位を含む断面で算出された断面積は、周囲の断面で算出された断面積より急激に小さくなる。一方、動脈瘤のように血管に瘤がある部位を含む断面で算出された断面積は、周囲の断面で算出された断面積より大きくなる。

そこで、検出部１６ｂは、例えば、面積が最小となる断面や、面積が最大となる断面を異常断面として検出する。或いは、検出部１６ｂは、検出精度を高めるため、例えば、中心線２１１に沿って、面積の変化量を算出し、変化量がピークとなる断面を異常断面として検出しても良い。

或いは、検出部１６ｂは、検出精度を更に高めるために、流体ボリュームデータの流体情報を検出用のパラメータとして用いても良い。流体ボリュームデータとしてカラードプラボリュームデータを収集している場合、検出部１６ｂは、各断面の交線内で抽出された速度を抽出する。狭窄部位は、血管断面積が小さいために流速が早くなる傾向がある。そこで、検出部１６ｂは、例えば、面積が所定の閾値より小さい断面の中で、流速が最大となる断面を、異常断面として検出する。

上記の処理を行なうことで、検出部１６ｂは、例えば、図１２に示すように、異常断面２１３を検出する。異常断面２１３は、図１２に示すように、狭窄部位２１２の中で、最も狭窄している部位を通る断面となる。

そして、第３の実施形態に係る画像生成部１４は、異常断面を用いて、画像処理対象のボリュームデータである組織ボリュームデータ（Ｂモードボリュームデータ）からモニタ２に表示する画像データを生成する。換言すると、画像生成部１４は、レンダリング処理を行なうクリップ面として異常断面を用いる。以下、第３の実施形態に係る画像生成部１４が生成する画像データについて、図１３〜図１５を用いて説明する。図１３〜図１５は、第３の実施形態に係る画像生成部を説明するための図である。

図１３に示す一例では、画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータ２００を異常断面２１３で切断して２つの領域に分断し、一方の領域を除去したＢモードボリュームデータ２０１を生成する。なお、図１３に示す点２１４は、異常断面２１３と中心線２１１との交点である。画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータ２０１を用いて画像データを生成する。

例えば、画像生成部１４は、図１３に示すように、Ｂモードボリュームデータ２０１の表面に位置する異常断面２１３のＭＰＲ画像データ２１５を生成する。ＭＰＲ画像データ２１５には、図１３に示すように、異常断面２１３における血管の内壁とともに外壁が描出されている。ＭＰＲ画像データ２１５を観察することで、操作者は、狭窄部位２１２の最も隆起した部分の形状を把握することができる。

なお、画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータ２０１を用いてＶＲ画像やＭＩＰ画像を生成しても良い。また、画像生成部１４は、異常断面２１３及び異常断面２１３に平行な断面で挟まれる領域のＢモードボリュームデータ２０１を用いて、厚み付きＭＩＰ画像を生成しても良い。

図１４に示す一例では、クリップ断面である異常断面２１３を、点２１４を中心として自由回転させて、クリップ断面を変更する場合を示している。例えば、操作者は、トラックボールを操作して、図１４に示すように、異常断面２１３を回転した断面２１６をクリップ断面として設定する。例えば、断面２１６は、異常断面２１３に直交する断面である。

画像生成部１４は、図１４に示すように、Ｂモードボリュームデータ２００を断面２１６で切断して２つの領域に分断し、一方の領域を除去したＢモードボリュームデータ２０２を生成する。そして、画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータ２０２を用いて画像データを生成する。

例えば、画像生成部１４は、図１４に示すように、Ｂモードボリュームデータ２０２の表面に位置する断面２１６のＭＰＲ画像データ２１７を生成する。ＭＰＲ画像データ２１７には、図１４に示すように、血管の走行方向に略沿った断面２１６における血管の内壁とともに外壁が描出されている。ＭＰＲ画像データ２１７を観察することで、操作者は、狭窄部位２１２の血管の走行方向に沿った形状を把握することができる。

なお、画像生成部１４は、Ｂモードボリュームデータ２０２を用いてＶＲ画像やＭＩＰ画像を生成しても良い。また、画像生成部１４は、断面２１６及び断面２１６に平行な断面で挟まれる領域のＢモードボリュームデータ２０２を用いて、厚み付きＭＩＰ画像を生成しても良い。

図１５に示す一例では、検出部１６ｂが検出した異常断面２１３から特定される点２１４を用いて、フライスルー表示を行なうための開始点が自動的に設定される場合を示している。検出部１６ｂは、図１５に示すように、点２１４の近傍に位置する中心線２１１上の点２１７を、フライスルー表示を開始する視点とする。例えば、検出部１６ｂは、中心線２１１に沿って、点２１４から３ｃｍ離れた位置の点を点２１７として設定する。

画像生成部１４は、点２１７から狭窄部位２１２に向かう視線方向でＶＥ画像を生成する。更に、画像生成部１４は、点２１７から点２１４に向かって視点を移動して、新規のＶＥ画像を順次生成する。これにより、操作者は、狭窄部位２１２を中心にしたフライスルー表示を重点的に観察することができる。なお、第３の実施形態は、異常断面が複数検出される場合であっても良い。

次に、図１６を用いて、第３の実施形態に係る超音波診断装置の処理について説明する。図１６は、第３の実施形態に係る超音波診断装置処理例を説明するためのフローチャートである。なお、図１６に示すフローチャートは、クリップ領域の検出後に、クリップ面である異常断面が自動的に検出される場合を示している。しかし、第３の実施形態は、操作者が手動でクリップ面の検出要求を行なう場合であっても良い。

図１６に示すように、第３の実施形態に係る超音波診断装置は、クリップ領域が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、クリップ領域が検出されていない場合（ステップＳ３０１否定）、超音波診断装置は、クリップ領域が検出されるまで待機する。

一方、クリップ領域が検出された場合（ステップＳ３０１肯定）、検出部１６ｂは、中心線に直交する複数の断面を設定する（ステップＳ３０２）。そして、検出部１６ｂは、複数の断面のおけるクリップ領域の面積を算出し（ステップＳ３０３）、異常断面となるクリップ面を検出する（ステップＳ３０４）。

そして、画像生成部１４は、クリップ面を用いて、Ｂモードボリュームデータから表示用の画像データを生成する（ステップＳ３０５）。そして、制御部１６の制御により、モニタ２は、画像データを表示し（ステップＳ３０６）、処理を終了する。

上述したように、第３の実施形態では、クリップ領域を利用して、狭窄や血管瘤が発生している部位を異常断面として容易に検出することができる。また、第３の実施形態では、異常断面をクリップ面として用いて各種画像データを生成するので、血管等の管腔の形態異常を詳細に観察することができる。

従って、第３の実施形態では、非侵襲という特性を有する超音波診断装置を用いた血管の形態異常診断における診断精度を向上し、および検査効率を向上することができる。

なお、上記の第１〜第３の実施形態では、組織ボリュームデータとしてＢモードボリュームデータを用い、流体ボリュームデータとしてパワーボリュームデータ又はカラードプラデータを用いる場合について説明した。しかし、第１〜第３の実施形態は、組織ボリュームデータとして３次元のＢモードデータを用い、流体ボリュームデータとして３次元のドプラデータを用いる場合であっても良い。かかる場合、検出部１６ｂは、３次元のドプラデータのパワー値を用いて、３次元のＢモードデータにおけるクリップ領域を検出し、更に、検出したクリップ領域を用いて、Ｂモードボリュームデータにおけるクリップ領域を検出する。

また、上記の第１〜第３の実施形態で説明した画像処理方法は、以下に説明する２つの変形例（第１の変形例及び第２の変形例）により行なわれても良い。

まず、第１の変形例について説明する。上記の第１〜第３の実施形態では、画像処理対象のボリュームデータとして用いる組織ボリュームデータが、流体ボリュームデータを収集した領域を超音波により３次元走査して生成された組織ボリュームデータである場合について説明した。しかし、上記の第１〜第３の実施形態で説明した画像処理方法は、画像処理対象のボリュームデータとして用いる組織ボリュームデータが、流体ボリュームデータを収集した領域を超音波診断装置とは異なる種類の医用画像診断装置により３次元撮影して生成された組織ボリュームデータである場合にも適用できる。第１の変形例では、取得部１６ａは、組織ボリュームデータとして、超音波診断装置とは異なる種類の医用画像診断装置により、流体ボリュームデータを収集した領域を３次元撮影して生成された組織ボリュームデータを取得する。

そして、第１の変形例では、検出部１６ｂは、流体ボリュームデータと組織ボリュームデータとの位置合わせを行なった後に、組織ボリュームデータに含まれる管腔の内腔領域を検出する。

図１７は、第１の変形例を説明するための図である。例えば、取得部１６ａは、図１７に示すように、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１を取得する。取得部１６ａは、操作者の指示に基づいて、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１を、図示しないインターフェースを経由して、Ｘ線ＣＴ装置や、医用画像のデータベースから取得する。Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１は、流体ボリュームデータを収集する領域を撮影した組織ボリュームデータである。具体的には、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１は、ＶＥ画像のフライスルー表示用に、操作者が指定した組織ＣＴボリュームデータである。

ここで、第１の変形例を行なう場合、例えば、図１７に示すように、位置センサ４及びトランスミッター５を用いた位置検出システムが用いられる。位置センサ４は、例えば、磁気センサであり、超音波プローブ１に取り付けられる。トランスミッター５は、例えば、超音波プローブ１の近傍に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する装置である。

位置センサ４は、トランスミッター５によって形成された３次元の磁場を検出する。そして、位置センサ４は、検出した磁場の情報に基づいて、トランスミッター５を原点とする空間における自装置の位置（座標及び角度）を算出し、算出した位置を検出部１６ｂに送信する。ここで、位置センサ４は、自装置が位置する３次元の座標及び角度を、超音波プローブ１の３次元位置情報として、検出部１６ｂに送信する。これにより、検出部１６ｂは、超音波プローブ１の３次元位置情報を取得する。

操作者は、被検体Ｐの管腔を含む領域でＢモード用の超音波走査を行う。例えば、操作者は、まず、超音波プローブ１を用いて、図１７に示すように、断面３００で被検体Ｐの２次元走査を行う。ここで、断面３００は、例えば、３次元走査が行われる領域の中心に位置する断面として設定される。制御部１６は、送受信部１１を介して超音波送受信を制御する。このことから、検出部１６ｂは、断面３００の超音波プローブ１に対する相対的な位置を取得可能である。また、検出部１６ｂは、超音波プローブ１の３次元位置情報を取得していることから、断面３００の実空間における３次元位置情報を取得可能である。

モニタ２は、図１７に示すように、断面３００を２次元走査して生成された２次元のＢモード画像データ３０１を表示する。操作者は、モニタ２に表示されたＢモード画像データ３０１を参照しながら、ＶＥ画像の表示対象となる被検体Ｐの管腔が画像内の略中心に描出されるように、位置センサ４が取り付けられた超音波プローブ１を操作する。また、操作者は、被検体Ｐの管腔が描出されたＸ線ＣＴ画像データがモニタ２に表示されるように、入力装置３を介してＭＰＲ処理用の切断面の位置を調整する。これにより、モニタ２は、図１７に示すように、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１のＭＰＲ画像データ１０２を表示する。

そして、操作者は、ＭＰＲ画像データ１０２に描出された特徴部分と同一の特徴部分がＢモード画像データ３０１で描出された場合、確定ボタンを押下する。また、操作者は、各画像において、特徴部分の中心位置を、マウスを用いて指定する。或いは、操作者は、各画像において、複数の特徴部分の位置を、マウスを用いて指定する。そして、操作者は、確定ボタン押下時の断面３００を含む３次元領域で、流体ボリュームデータを収集するために、ドプラモードで被検体Ｐの３次元走査を行なう。

これにより、画像生成部１４は、流体ボリュームデータ（例えば、パワーボリュームデータ）を生成する。検出部１６ｂは、確定ボタン押下時の各種情報を用いて、流体ボリュームデータとＸ線ＣＴボリュームデータ１０１との位置合わせを行なう。確定ボタン押下時の各種情報とは、確定ボタン押下時のＭＰＲ画像データ１０２に対応する断面のＸ線ＣＴボリュームデータ１０１における３次元位置情報と、確定ボタン押下時のＢモード画像データ３０１に対応する断面３００の実空間における３次元位置情報である。検出部１６ｂは、超音波送受信条件及びスキャンコンバートの条件等から、断面３００の実空間における３次元位置情報を、断面３００の流体ボリュームデータにおける３次元位置情報に変換する。また、確定ボタン押下時の各種情報とは、ＭＰＲ画像データ１０２及びＢモード画像データ３０１それぞれの特徴部位の位置情報である。例えば、検出部１６ｂは、これら各種情報を用いて、流体ボリュームデータの座標系をＸ線ＣＴボリュームデータ１０１の座標系に変換するための変換行列を生成する。

なお、第１の変形例では、検出部１６ｂは、流体ボリュームデータと同一の時相で収集されたＢモードボリュームデータと、他種の組織ボリュームデータとの位置合わせを、操作者が指定した３つ以上の特徴部位を用いて行なっても良い。また、検出部１６ｂは、流体ボリュームデータと同一の時相で収集されたＢモードボリュームデータと、他種の組織ボリュームデータとの位置合わせを、例えば、エッジ検出処理や、特徴点検出処理等を用いて行なっても良い。これにより、検出部１６ｂは、流体ボリュームデータと他種の組織ボリュームデータとの位置合わせを行なうことができる。

そして、検出部１６ｂは、第１の実施形態で説明したように、流体ボリュームデータの流体領域を検出する。そして、検出部１６ｂは、流体領域の３次元位置情報を、例えば、上記の変換行列を用いて、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１における３次元位置情報に変換する。かかる３次元位置情報は、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１における管腔の内腔領域となる。これにより、画像生成部１４は、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１から、第１の実施形態で図６を用いて説明した処理を行なって、フライスルー表示用のＶＥ画像を生成する。なお、画像生成部１４は、Ｘ線ＣＴボリュームデータ１０１から、第１の実施形態で図７Ａ、Ｂ及びＣを用いて説明した各種画像データを生成しても良い。

また、第１の変形例でも、第２の実施形態で説明したように、他種の組織ボリュームデータ及び流体ボリュームデータが連続収集されている場合、取得部１６ａは、被検体Ｐの生体信号を用いて、同一時相の他種の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとを取得する。そして、検出部１６ｂは、同一時相の他種の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとの位置合わせを行なった後、内腔領域の検出を行なう。

また、第１の変形例でも、第３の実施形態で説明したように、検出部１６ｂは、他種の組織ボリュームデータから、異常断面を検出しても良い。また、第１の変形例でも、第３の実施形態で説明したように、画像生成部１４は、異常断面を用いて、他種の組織ボリュームデータからモニタ２に表示する画像データを生成しても良い。

第１の変形例では、流体ボリュームデータを用いることで、例えば、非造影のＸ線ＣＴボリュームデータやＭＲＩボリュームデータの管腔の内腔領域を容易に検出することができる。

次に、第２の変形例について、図１８等を用いて説明する説明する。図１８は、第２の変形例を説明するための図である。第２の変形例では、画像処理対象のボリュームデータとして流体ボリュームデータが用いられる。第２の変形例では、取得部１６ａは、流体ボリュームを取得する。そして、検出部１６ａは、流体ボリュームデータで検出した流体領域を、この流体ボリュームデータにおける管腔の内腔領域として検出する。

例えば、検出部１６ｂは、図２に示すように、パワーボリュームデータ１００の流体領域１１０を検出する。そして、検出部１６ｂは、図１８の左図に示すように、流体領域１１０をパワーボリュームデータ１００における管腔の内腔領域１１１として検出する。なお、図１８の左図では、パワーボリュームデータ１００及び内腔領域１１１を２次元のデータとして示しているが、実際には、パワーボリュームデータ１００及び内腔領域１１１は、３次元のデータである。また、図１８の左図では、輝度値が付与された流体領域１１０である内腔領域１１１をハッチングで示し、流体が存在しない領域（パワーボリュームデータ１００で内腔領域１１１以外の領域）を白で示している。

そして、第２の変形例では、画像生成部１４は、検出部１６ｂが検出した内腔領域を用いて、流体ボリュームデータから擬似ボリュームデータを生成する。具体的には、画像生成部１４は、流体ボリュームデータから検出部１６ｂが検出した内腔領域を除去する。更に、画像生成部１４は、検出部１６ｂが検出した内腔領域に基づいて少なくとも管腔の内壁に所定の輝度値を付与する。

例えば、画像生成部１４は、内腔領域１１１に輝度値「０」を付与し、パワーボリュームデータ１００で内腔領域１１１以外の領域に輝度値「１」を付与する。これにより、画像生成部１４は、内腔領域１１１が除去され、かつ、管腔の内壁に対応するボクセルに輝度値「１」が付与された擬似ボリュームデータ１２０を生成する（図１８の右図を参照）。なお、図１８の右図では、擬似ボリュームデータ１２０を２次元のデータとして示しているが、実際には、擬似ボリュームデータ１２０は、３次元のデータである。また、図１８の右図では、輝度値「１」が付与された領域、すなわち、管腔の内壁等、流体が存在しない領域を黒で示している。また、図１８の右図では、輝度値「０」を付与した領域、すなわち、除去された内腔領域１１１を白で示している。なお、画像生成部１４は、例えば、パワーボリュームデータ１００で内腔領域１１１以外の領域の中で、管腔の内壁及び内壁近傍のみに輝度値「１」が付与して、擬似ボリュームデータ１２０を生成しても良い。

そして、画像生成部１４は、管腔の内部に設定した視点から擬似ボリュームデータ１２０を投影した投影像（ＶＥ画像）を、モニタ２に表示する画像データとして生成する。また、画像生成部１４は、擬似ボリュームデータ１２０から管腔の中心線を抽出する。そして、画像生成部１４は、中心線に沿って視点を移動させた複数の投影像（ＶＥ画像）を、モニタ２に動画表示する画像データ群として生成する。

なお、第２の変形例でも、第３の実施形態で説明したように、検出部１６ｂは、画像処理対象のボリュームデータであるパワーボリュームデータ１００から生成された擬似ボリュームデータ１２０から、異常断面を検出しても良い。また、第２の変形例でも、第３の実施形態で説明したように、画像生成部１４は、異常断面を用いて、擬似ボリュームデータ１２０からモニタ２に表示する画像データを生成しても良い。

第２の変形例では、管腔の内腔領域を容易に検出できるドプラボリュームデータ（流体ボリュームデータ）のみを用いて、フライスルー表示を行なうことができる。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態、第１の変形例及び第２の変形例で説明した画像処理方法は、超音波診断装置とは独立に設置された画像処理装置により行なわれる場合であってもよい。かかる画像処理装置は、３次元のＢモードデータ及び３次元のドプラデータや、Ｂモードボリュームデータ及びドプラボリュームデータを取得することで、第１の実施形態〜第３の実施形態で説明した画像処理方法を行なうことができる。また、かかる画像処理装置は、３次元のドプラデータやドプラボリュームデータと、他種組織ボリュームデータと、位置合わせ情報（例えば、変換行列）とを取得することで、第１の変形例で説明した画像処理方法を行なうことができる。また、かかる画像処理装置は、３次元のドプラデータや、ドプラボリュームデータを取得することで、第２の変形例で説明した画像処理方法を行なうことができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態、第１の変形例及び第２の変形例で説明した画像処理方法は、あらかじめ用意された画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ及びＳＤカードメモリ等のＦｌａｓｈメモリ等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録され、コンピュータによって非一時的な記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上、説明したとおり、第１の実施形態〜第３の実施形態、第１の変形例及び第２の変形例によれば、管腔の内腔領域を容易に検出することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 超音波プローブ
２ モニタ
３ 入力装置
１０ 装置本体
１１ 送受信部
１２ Ｂモード処理部
１３ ドプラ処理部
１４ 画像生成部
１５ 画像メモリ
１６ 制御部
１６ａ 取得部
１６ｂ 検出部
１７ 内部記憶部

Claims (13)

1. 超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータを取得する取得部と、
   前記流体情報を用いて前記領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、画像処理対象のボリュームデータにおける管腔の内腔領域を検出する検出部と、
   を備える、超音波診断装置。
2. 前記取得部は、更に、前記画像処理対象のボリュームデータとして、前記領域内の組織形状を示す組織ボリュームデータを取得し、
   前記検出部は、前記流体情報を用いて前記領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、前記組織ボリュームデータに含まれる管腔の内腔領域を検出する、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記検出部が検出した前記内腔領域に基づいて、前記管腔の内部に設定した視点から前記組織ボリュームデータを投影した投影像を、所定の表示部に表示する画像データとして生成する画像生成部、
   を更に備える、請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記画像生成部は、前記組織ボリュームデータから前記内腔領域を除去したデータから前記管腔の中心線を抽出し、当該中心線に沿って視点を移動させた複数の投影像を、前記所定の表示部に動画表示する画像データ群として生成する、請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記取得部は、前記組織ボリュームデータと前記流体ボリュームデータとが異なる時期に個別に連続収集された場合、データが収集された被検体の生体信号を用いて、同一時相の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとを取得し、
   前記検出部は、前記同一時相の組織ボリュームデータと流体ボリュームデータとを用いて、前記内腔領域の検出を行なう、請求項２に記載の超音波診断装置。
6. 前記取得部は、前記組織ボリュームデータとして、前記領域を超音波により３次元走査して生成された組織ボリュームデータを取得する、請求項２に記載の超音波診断装置。
7. 前記取得部は、前記組織ボリュームデータとして、超音波診断装置とは異なる種類の医用画像診断装置により前記領域を３次元撮影して生成された組織ボリュームデータを取得し、
   前記検出部は、前記流体ボリュームデータと前記組織ボリュームデータとの位置合わせを行なった後に、前記組織ボリュームデータに含まれる管腔の内腔領域を検出する、請求項２に記載の超音波診断装置。
8. 前記検出部は、前記画像処理対象のボリュームデータとして前記流体ボリュームデータを用いる場合、前記領域内で流体が存在する領域を、前記流体ボリュームデータにおける管腔の内腔領域として検出し、
   前記検出部が検出した前記内腔領域を除去し、前記検出部が検出した前記内腔領域に基づいて少なくとも前記管腔の内壁に所定の輝度値を付与して、前記流体ボリュームデータから擬似ボリュームデータを生成し、前記管腔の内部に設定した視点から前記擬似ボリュームデータを投影した投影像を、所定の表示部に表示する画像データとして生成する画像生成部、
   を更に備える、請求項１に記載の超音波診断装置。
   
9. 前記画像生成部は、前記擬似ボリュームデータから前記管腔の中心線を抽出し、当該中心線に沿って視点を移動させた複数の投影像を、前記所定の表示部に動画表示する画像データ群として生成する、請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記検出部は、更に、前記内腔領域の中心線に直交する複数の断面それぞれにおける当該内腔領域の面積を算出し、算出した面積が周囲の断面で算出された面積と比較して異なる断面を、異常断面として検出する、請求項１に記載の超音波診断装置。
11. 前記異常断面を用いて、前記画像処理対象のボリュームデータから所定の表示部に表示する画像データを生成する画像生成部、
    を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータを取得する取得部と、
    前記流体情報を用いて前記領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、画像処理対象のボリュームデータにおける管腔の内腔領域を検出する検出部と、
    を備える、画像処理装置。
13. 取得部が、超音波により３次元走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示す流体ボリュームデータを取得し、
    検出部が、前記流体情報を用いて前記領域内で流体が存在する領域を検出し、当該検出した領域を用いて、画像処理対象のボリュームデータにおける管腔の内腔領域を検出する、
    ことを含む、画像処理方法。