JP5192697B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、周期的に運動を繰り返す臓器などを異なる時間に撮像した複数の診断画像を対比して診断するのに好適な技術に関する。
超音波診断装置は、リアルタイムで被検体の任意断面の超音波画像を観察できることから、治療前などに撮像されたリファレンス画像と治療後（または、治療中）の超音波画像とを対比することにより、治療効果の診断、あるいは治療時のガイドとして有効利用が図られている。リファレンス画像としては、超音波画像、Ｘ線ＣＴ画像、ＭＲ画像などの診断画像を利用できる。リファレンス画像は、それらの診断画像の３次元画像データ（ボリュームデータ）から、超音波画像に対応するスライス位置の２次元画像データを切り出して生成される。
ここで、超音波画像は、リアルタイム性に優れるとともに、動きのある臓器等を撮像するのに好適で、かつ簡便な装置で撮像できる点で有用である。一方、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置により撮像される診断画像は、分解能に優れることからリファレンス画像として利用するのに好適であるが、臓器等の動きによりアーチファクトが発生しやすいという性質がある。
例えば、特許文献１、２には、リアルタイムで操作される超音波探触子の位置および姿勢を検出して超音波画像のスライス位置を割り出し、Ｘ線ＣＴ画像またはＭＲ画像のボリュームデータから、超音波画像と同一部位のリファレンス画像を切り出してモニタなどの画面に表示することが行われている。
特開平１０−１５１１３１号公報 特開２００２−１１２９９８号公報
しかし、特許文献１、２に記載された従来技術は、肝臓などの動きが殆どない部位の対比診断については有効であるが、心臓や抹消血管等のように周期的な運動を伴う部位を対比する場合については配慮されていない。すなわち、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲ画像は、臓器等の動きによりアーチファクトが発生しやすいことから、ボリュームデータを動画像により作成するに際して、心臓や抹消血管などの運動状態を示す生体信号に対応付けて撮像することが行われていない。
例えば、周期的に運動する臓器などの治療前後の画像を対比する場合、治療前のリファレンス画像に表示される臓器と、治療後（または治療中）のリアルタイム画像または再生画像に表示される臓器は、同一の運動状態にあるのが的確な診断を行うために望まれる。つまり、運動の周期に基準時相を設定し、その基準時相からの時間遅れに基づいて複数の時相を設定したとき、対比する治療前後の画像の時相を一致させることが望ましい。
この点、従来の技術によれば、互いに時相が異なる超音波画像とリファレンス画像を対比して診断することを余儀なくされるから、治療効果の診断あるいは治療時のガイド等に利用する場合の対比判断に支障がでるおそれがある。
本発明の目的は、周期的に運動する臓器などを異なる時間に撮像した複数の診断画像を的確に対比して表示できる超音波診断装置を提供することにある。
前述した目的を達成するために本発明は、被検体との間で超音波を送受する超音波探触子により計測された反射エコー信号に基づいて超音波画像を再構成する超音波画像作成手段と、予め撮像した前記被検体のボリュームデータを保持する保持手段と、前記保持手段に保持されるボリュームデータから前記超音波画像の断面位置に対応するリファレンス画像を切り出すリファレンス画像作成手段と、前記超音波画像と前記リファレンス画像とを表示する表示手段と、を具備する超音波診断装置であって、前記保持手段は、一定の時間間隔の時相情報が各断面の２次元画像データに付され、複数の断面の２次元画像データが同一時相で並び替えられた時系列のボリュームデータを保持し、前記リファレンス画像作成手段は、リアルタイムで撮像された超音波画像の時相情報に一致する時相情報が付された２次元画像データからなるボリュームデータを前記保持手段から取得し、前記超音波画像のスライス面に対応する位置の前記リファレンス画像を切り出して再構成することを特徴とする超音波診断装置である。
本発明によれば、リアルタイムで撮像された超音波画像の時相情報に一致する時相情報が付された２次元画像データからなるボリュームデータから、前記超音波画像のスライス面に対応する位置の前記リファレンス画像が切り出される。このように、周期的に運動する臓器を撮像した２つの画像の時相が一致ないし近似される。治療前のリファレンス画像に表示される臓器と治療後（または治療中）のリアルタイム画像または再生画像に表示される臓器とを同じ運動状態で対比できるから、治療効果等を的確に診断できると共に、治療時のガイドラインに使用することができる。
また、被検体の生体信号に基づいて時相情報を作成し、前記超音波画像に時相情報を付すことが望ましい。
このように、被検体の生体信号に基づいて取得した時相情報を超音波画像に付すことにより、後の診断の際に当該超音波画像をリファレンス画像を切り出すための撮影画像データとして用いることができる。
尚、被検体の臓器の運動状態を示す時相情報に関しては、例えば、心臓を画像診断する場合には生体信号として心電信号を用い、心電波形のＲ波を基準時相としてＲ波からの時間遅れを時相情報として設定することができる。
また、前記保持手段に保持されるボリュームデータの各断面の２次元画像データに、前記時相情報とともに当該時相情報の作成に用いた前記生体信号の種類を付し、前記リファレンス画像の表示機能の起動時に、入力される生体信号の種類と、前記保持手段に保持されるボリュームデータの各断面の２次元画像データに付された生体信号の種類とが一致しているかを確認し、一致しない場合には警告（メッセージ表示等）を行うようにしてもよい。
また、周期的に運動する臓器の少なくとも１周期に渡る複数枚の２次元画像データを保持することが望ましい。
また、超音波画像の表示時のフレームレートに合わせて生成した時系列ボリュームデータを保持することが望ましい。
また、超音波画像の撮像に同期して通知されるフレーム番号を、前記保持手段に保持されるボリュームデータの各断面の２次元画像データに付し、基準時点からの経過時間であるカウント時刻を、前記フレーム番号に関連付けて前記保持手段に保持することが望ましい。
また、前記リアルタイムで撮像された超音波画像の時相情報に一致する時相情報が付された２次元画像データが保持手段にない場合、他の時相情報が付された２次元画像データを用いて補間処理を行いリファレンス画像を作成することが望ましい。
このように、あらゆる時相情報に対応するボリュームデータを保持する必要がなく、補間処理により必要なボリュームデータを取得することができるので、記憶装置等のハードウェア資源を有効活用することができる。
また、リアルタイムで撮像された超音波画像及びリファレンス画像と共に、時相情報や被検体の生体信号の波形等を表示することが望ましい。
このように、リアルタイムで撮像された超音波画像及びリファレンス画像と共に、時相情報を表示することにより、表示画像において診断対象部位の運動状態を把握することができる。
また、リアルタイムで撮像された超音波画像及びリファレンス画像と共に、超音波画像の断面位置を示すカットプレーンを表示することが望ましい。
このように、リアルタイムで撮像された超音波画像及びリファレンス画像と共に、超音波画像の断面位置を示すカットプレーンを表示することにより、表示画像において断面位置を把握することができる。
また、保持手段に保持されるボリュームデータ上で指定した基準位置と、被検体上で超音波探触子により指定した基準位置との位置関係に基づいて、リアルタイムで撮像された超音波画像とリファレンス画像との位置関係を対応づけることが望ましい。
このように、ボリュームデータ上と被検体上とで基準位置を指定するという簡易な操作でリアルタイムで撮像された超音波画像とリファレンス画像との位置関係を対応づけることができる。
また、保持手段に保持されるボリュームデータに関しては、超音波診断装置やＸ線ＣＴ装置やＭＲ装置等の画像診断装置により撮像され、被検体の生体信号に基づいて作成された時相情報が付されたものを用いてもよい。
このように、予め撮像して保持する被検体のボリュームデータに関しては、他の画像診断装置を用いることもできる。
また、保持手段に保持されるボリュームデータは、被検体の生体信号に同期して再構成されたものであることが望ましい。
このように、心電同期再構成を行ったボリュームデータを用いることにより、リファレンス画像におけるアーチファクトを低減することができる。
尚、所定の時相（例えば、心時相８０％、ＲＲ８０％）を終端にして、被検体の生体信号に同期した再構成に用いる投影データの切り出しを行うようにしてもよい。
本発明によれば、周期的に運動する臓器などを異なる時間に撮像した複数の診断画像が的確に対比して表示される。
本発明の一実施の形態の超音波診断装置のブロック構成図である。 生体信号の一例の心電波形を示す図である。 本発明に係る時系列ボリュームデータの作成法の一例を説明する図である。 図１実施形態の観察前の処理手順のフローチャートである。 図１実施形態の観察時の処理手順のフローチャートである。 本発明による表示画面の一例を示す図である。 本発明の他の実施の形態の超音波診断装置のブロック構成図である。 本発明による表示画面の他の一例を示す図である。 ＥＣＧ再構成法の一例を説明する図である。 ＥＣＧ再構成法の他の例を説明する図である。
符号の説明
１…探触子
２…超音波送受信部
３…超音波画像構成部
４…画像メモリ制御部
５…磁気位置センサ
６…位置情報演算保持部
９…生体信号検出部
１０…時相情報演算保持部
１１…表示画像選択部
１２…画像表示部
１３…操作パネル
１４…時系列ボリュームデータ生成部
１５…時系列ボリュームデータ記録部
１６…時系列ボリュームデータ参照取得処理部
１７…ボリュームデータ情報取得保持部
１８…時相情報取得部
１９…位置情報取得部
２０…リファレンス画像構成部
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明を適用した超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図を示す。本実施形態の超音波診断装置は、被検体との間で超音波を送受信し、診断部位の超音波画像（Ｂモード像）を得て表示画面に表示するとともに、予め撮像されたボリュームデータに基づいて、その診断部位と同一部位で同一時相のリファレンス画像を抽出して同時に表示する機能を実現するものである。特に、本実施形態は、リファレンス画像を切り出す時系列のボリュームデータを超音波画像により生成する例である。
図１に示すように、複数の振動子が内蔵された超音波の探触子１は、超音波送受信部２から出力される超音波信号を変換して被検体８に超音波を送信するとともに、被検体８の各部位から反射される反射エコー信号を超音波送受信部２に出力するようになっている。超音波送受信部２は、探触子１から出力される反射エコー信号を処理して、超音波画像構成部３に出力するようになっている。超音波画像構成部３は、入力される反射エコー信号に基づいて診断部位の超音波画像（Ｂモード像）を再構成して、画像メモリ制御部４の画像メモリ部に格納する。画像メモリ制御部４は、超音波画像データを記録管理するようになっている。
また、磁気位置センサ５は、被検体８の３次元座標系を基準に、探触子１の位置および姿勢（角度）を検出し、その検出値を位置情報演算保持部６に出力するようになっている。位置情報演算保持部６は、撮像される超音波画像のスライス面の位置を演算により求め、画像メモリ制御部４から通知される超音波画像のフレームＮｏ．に対応付けて保存する。生体信号検出部９は、被検体８に取り付けられた生体信号計測器から出力される生体信号を取り込み、予め定められた生体信号の基準時相を検出して時相情報演算保持部１０に出力するようになっている。例えば、心電計等から出力される図２に示す心電波形に基づいて、例えばＲ波を検出し、それを基準時相として時相情報演算保持部１０に出力するようになっている。
一方、画像メモリ制御部４に一旦格納された超音波画像は、表示画像選択部１１を介して画像表示部１２に転送され、リアルタイムで画面に表示されるようになっている。また、操作パネル１３は、キーボードやトラックボール等を有して構成され、操作パネル１３から指令を入力することにより、リファレンス画像表示に関係する各部を起動させたり、表示画像選択部１１を介して画面上に表示する画像の切り替え、あるいは表示方法の変更を行なえるようになっている。
次に、本実施形態の特徴部に係る時系列ボリュームデータの生成およびリファレンス画像の生成に係る部分について説明する。まず、時系列ボリュームデータ生成部１４は、画像メモリ制御部４に格納された超音波画像と、磁気位置センサ５により検出された探触子１の位置および角度の検出データと、生体信号検出部９から出力される基準時相の検出信号に基づいて、時系列の３次元画像データである時系列ボリュームデータを生成するようになっている。また、画像メモリ制御部４から時系列ボリュームデータ生成部１４に転送される超音波画像には、２次元画像のフレームＮｏ．が付されるようになっており、そのフレームＮｏ．は位置情報演算保持部６と時相情報演算保持部１０に通知されるようになっている。このように、時系列ボリュームデータ生成部１４は、従来の時系列ボリュームデータ生成処理において、時相情報を同時に記録させる機能を備えている。そして、生成された時系列ボリュームデータは、時系列ボリュームデータ記録部１５に格納されるようになっている。なお、時系列ボリュームデータ記録部１５は、本実施形態に示すように、超音波診断装置の内部に設けてもよいが、ＣＤ等の記録媒体やネットワーク上のサーバ等に設けることができる。
一方、生体信号検出部９は、心電波形あるいは脈波の基準時相、例えば、心電波形の場合はＲ波、脈波の場合は最大値等の位置を検出する。被検体８から入力された心電波形あるいは脈波の信号の変化を解析し、例えば心電波形のＲ波の位置を検出する場合は、信号の立ち上がり方や、高さの比較等から判断する。生体信号の特定位置である基準時相を検出した際、直ちに時相情報演算保持部１０に通知する。時相情報演算保持部１０は、通知された基準時相の時点から時刻のカウントを開始する。そして、画像メモリ制御部４から超音波画像の撮像に同期して通知されるフレームNo．の取得時点におけるカウント時刻を、そのフレームNo．に関連付けて保持する。このカウント時刻は、次の基準時相の通知を受けることによりリセットされる。
時系列ボリュームデータ生成部１４は、超音波画像の時系列のボリュームデータを従来から知られている方法により生成できる。すなわち、図３に示すように、任意のスライス面の断面Ａの超音波画像を、任意の時相（例えば、Ｒ波）を基準として設定した一定の時間間隔の複数の時相（例えば、図２の時相１〜時相１２）に同期させて、臓器の運動周期の少なくとも一周期（例えば、一心拍分）にわたって、複数枚取得する。取得した同一スライス面の超音波画像を束ねて時系列ボリュームデータを作成する。この同一断面の時系列ボリュームデータ処理を、スライス面をずらしながら、複数の断面（例えば、断面Ｂ〜Ｅ）について繰り返すことにより、複数の断面についての時系列ボリュームデータ（Ａ〜Ｅ）が作成される。このようにして作成された複数の断面の時系列ボリュームデータを、同一時相の２次元画像データ群に並び換えて時系列化することにより、時系列ボリュームデータを生成することができる。
また、同一時相ごとの２次元画像データ群に時相情報を付して記録保存する。なお、これに代えて、基準時相の２次元画像データ群の位置と、時系列のボリュームデータに付加して保存することもできる。これは、各ボリュームデータ毎にその時相を保持していても良いが、基準時相のボリュームデータの位置と、各スライス面の時間間隔を保持することにより、同一時相の３次元画像データ（ボリュームデータ）の位置を演算して求めることができる。
上述した時系列ボリュームデータの生成方法は一例であって、他の方法によって生成する場合でも、時相情報を付加して記録すればよいことは明らかである。例えば、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲ画像の場合も、生体信号に基づいて時相情報演算保持部１０と同様に時相情報を生成して、各スライス面の２次元画像に時相情報を付して記録する。
また、時相情報に関しては、心電波形と脈波のいずれの情報を用いてもよいが、どちらの情報であるかがわかるように記録保持する。その区別は、例えば、時相情報にインデックスを付ければよい。これにより、本実施形態によるリファレンス画像の表示機能の起動時に、超音波診断装置に接続されている生体信号の種類が、時系列ボリュームデータの生体信号に一致しているかの確認を行なうことができる。不一致の場合は、メッセージとしてユーザーに知らせるようにすることができる。
次に、操作パネル１３からの指令に基づいて、画像表示部１２に表示される超音波画像に対応するリファレンス画像を時系列ボリュームデータ記録部１５から抽出する処理手順を説明する。まず、操作パネル１３からリファレンス画像の表示指令が時系列ボリュームデータ参照取得処理部１６に入力される。これにより、時系列ボリュームデータ参照取得処理部１６からボリュームデータ情報取得保持部１７に指令が出される。ボリュームデータ情報取得保持部１７は、時相情報取得部１８を介して時相情報演算保持部１０から、画像表示部１２に表示される超音波画像の時相情報を取得する。そして、ボリュームデータ情報取得保持部１７は、時系列ボリュームデータ記録部１５から、画像表示部１２に表示される超音波画像の時相情報に一致する時相情報が付された２次元画像データ群からなるボリュームデータを取得して保持する。一方、位置情報取得部１９は、位置情報演算保持部６から、画像表示部１２に表示される超音波画像のスライス面の位置情報を取得する。
そして、リファレンス画像構成部２０は、ボリュームデータ情報取得保持部１７に保持されている同一時相のボリュームデータから、超音波画像のスライス面に対応する位置のリファレンス画像を切り出して再構成する。再構成されたリファレンス画像は、表示画像選択部１１を介して画像表示部１２に転送されて、リアルタイムで撮像された超音波画像と対比可能に画面に表示される。
ここで、リアルタイムの超音波画像の時相と、予め撮像された時系列ボリュームデータ内の時相とは、撮像方法の違いや、画像処理の方法によって異なる場合がある。したがって、ボリュームデータ情報取得保持部１７において、リアルタイムの超音波画像に完全に一致するボリュームデータを抽出できないことが多い。このような場合は、最も近い時相のボリュームデータを取得するようにすることができる。また、時系列ボリュームデータがＸ線ＣＴ画像やＭＲ画像の場合は、時相間隔を密にできないことがある。このような場合は、時系列ボリュームデータ内で、リアルタイムの超音波画像の時相に近い２つの２次元画像データに基づき、補間等を行なうことによってリファレンス画像を求めることができる。
あるいは、時系列ボリュームデータを生成する前に、超音波画像の描出条件を決定しておき、超音波画像の表示時のフレームレートに合わせて、時系列ボリュームデータを生成することにより、時相がほぼ一致したリファレンス画像により対比することもできる。
また、時相情報取得部１８は、リアルタイムで超音波画像を取得して表示するときは、上述のとおりであるが、画像メモリ制御部４に記憶されている一の超音波画像を繰り返し表示するフリーズ時は、画像メモリから読み出される超音波画像の時相情報を取得するようにする。
また、本実施形態では、ボリュームデータ情報取得保持部１７は、時系列ボリュームデータ記録部１５から超音波画像と同一時相のボリュームデータを抽出して保持するようにしたが、本発明はこれに限らず、時系列ボリュームデータ内における一時相のボリュームデータを示す番号等の参照時に必要となる情報を保持するようにすることができる。この場合、リファレンス画像構成部２０は、その番号等の情報に従って、時系列ボリュームデータ記録部１５から直接、リファレンス画像を切り出すことになる。
次に、実際の対比観察をする前に予め取得しなければならない時系列ボリュームデータの取得処理手順を図４に示す。まず、時系列ボリュームデータ記録部１５に格納されている対比したい時系列ボリュームデータを指定する（Ｓ３０１）。指定の方法は、メニュー等により、格納先や名称を指示することにより行なう。次に、指定した時系列ボリュームデータ上で、次の処理にて指定する探触子１の基準点位置と一致する位置を直交座標のＸ，Ｙ，Ｚ座標で指定する（Ｓ３０２）。この際、使用する探触子１に関する情報も与え、探触子１の形状により異なる最大表示幅等についても考慮して、基準値の設定が行なえるようにしてもよい。
次に、指定した基準点位置の設定を超音波診断装置側で行なう。つまり、探触子１を被検体８上の指定した基準点と同様の部位に当て、操作パネル等により、設定実行を入力する（Ｓ３０３）。これにより、超音波画像とリファレンス画像との位置関係を対応付けることができる。また、別途、被検体８に対して生体信号取得用のプローブをセットする（Ｓ３０４）。このプローブは、例えば、心電図の取得をする場合は電極である。ここまでが、実際の対比観察を行なうまでの準備処理となる。
次に、図５を用いて実際に対比観察を行なう際の処理手順を説明する。画像観察をしながら、観察前処理にて基準点に設定した探触子１を、関心領域に移動する。探触子移動時は、磁気位置サンサ５から探触子１の位置情報が取得され、位置情報演算保持部６にて撮像した超音波画像に対応させて探触子１の位置情報が演算され、フレームＮｏ．に対応付けて記録される（Ｓ４０１）。次に、時相情報演算保持部１０は、生体信号検出部９から得る基準時相の検出情報に基づいて、撮像した各超音波画像に対応した、時相情報をフレームＮｏ．に対応付けて記録する（Ｓ４０２）。そして、リファレンス画像を抽出するために、まず、表示する超音波画像の時相に対応するボリュームデータを、時系列ボリュームデータから検出する（Ｓ４０３）。次に、検出したボリュームデータの中から、表示する超音波画像の探触子１の位置情報に基づいて位置情報演算保持部６により求められたスライス面の位置に一致したリファレンス画像を取得する（Ｓ４０４）。これにより得られたリファレンス画像と、撮像された超音波画像を画像表示部１２の画面に表示することにより、図６に示すように、同一時相および同一位置の超音波画像２１とリファレンス画像２２を同一画面上で対比観察することができる（Ｓ４０５）。
この場合に、図６に示すように、表示された画像２１，２２が、時相を同期させて表示されていることを示す「時相同期モード」２３等の表示を付加することができる。また、超音波画像２１の現在の時相を、心電波形２４に重ねて、矢印２５を表示することができる。さらに、リファレンス画像２２の時相を表示することもできる。また、心電波形２４および矢印２５に代えて、周期的に運動する臓器の表示時相を、バーチャートや数値などによって表示するようにすることができる。
なお、超音波画像を生成するための時間（ＦＲ）に、リファレンス画像を生成するための処理時間が追いつかない場合は、超音波画像のＦＲと、リファレンス画像生成時間を考慮して、先のリファレンス画像を生成したり、超音波画像の画面表示を若干遅らせること等によって、表示画像の時相を合わせることができる。また、２つの画像の時相のずれを画面上に、波形を用いた図や文字等表示したりしてしらせてもよい。
また、リファレンス画像２２を表示する際に、同一画面上に３次元画像を表示してもよい。この場合、３次元画像の時相を同期させて表示することができる。この３次元画像データは、図５のステップＳ４０３の処理にて取得したボリュームデータを表示することで実現できる。以上説明したリファレンス画像は、超音波画像の動きに合わせて、動画像表示できることは言うまでもない。
（実施形態２）
図７に、本発明の超音波診断装置の他の実施形態のブロック構成図を示す。本実施形態は、画像処理表示装置３０と、超音波診断装置３１と、Ｘ線ＣＴ装置３２と、他の画像診断装置３３を、例えば通信ネットを介して接続可能に構成されている。画像処理表示装置３０は、３次元画像の時系列ボリュームデータに基づいてリファレンス画像を生成して画面に表示する機能を有し、図１の実施形態の特徴部を分離して構成したものである。本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置３２などにより撮像された時系列ボリュームデータが、画像処理表示装置３０のサーバ３５に入力され、必要に応じて記憶媒体３７に格納されるように構成されている。また、画像処理表示装置３０のモニタ３６に、超音波診断装置３１で得られるリアルタイム画像と同一時相、同一断面のＸ線ＣＴ画像がリファレンス画像として表示されるようになっている。なお、リファレンス画像としては、Ｘ線ＣＴ画像に限らず、ＭＲＩ装置などの他の画像診断装置３３により撮像された診断画像をリファレンス画像として用いることができるのは言うまでもない。
本実施形態によれば、図８に示すように、リアルタイムで取得される超音波画像４１と、この超音波画像４１に対応した同一断面のＣＴ画像４２が並べて表示される。また、超音波画像４１とＣＴ画像４２を合成した合成画像４３が、同一画面に表示されている。それらの画像には、関心部位である同一の部位４５が表示されている。さらに、ＣＴ画像の３次元画像４４が同一画面に表示され、この３次元画像４４には、ＣＴ画像４２のスライス面を示すカットプレート４６が表示されている。
本実施形態においては、図１の時系列ボリュームデータ記録部１５に格納されているような時系列ボリュームデータが、Ｘ線ＣＴ装置３２により取得されて、同装置内の記録媒体等に格納されている。つまり、Ｘ線ＣＴ装置３２により取得された時系列ボリュームデータは、超音波診断装置３１で診断する被検体と同一被検体の同一部位を含む２次元画像データに、座標情報および生体信号に基づいた時相情報を付して、少なくとも周期的に運動する臓器等の１周期以上にわたって時系列的に取得されたボリュームデータである。
本実施形態の画像処理表示装置３０は、Ｘ線ＣＴ装置３２から時系列ボリュームデータをネットワークなどの接続媒体を経由してサーバ３５に取り込み、サーバ３５の演算により超音波診断装置３１から入力されるリアルタイム画像に対する同一時相、同一位置のリファレンス画像を作成して、モニタ３６上に例えば図８に示すように表示する。
例えば、肝臓などの臓器は動きが小さいので、超音波診断装置３１の探触子を動かさずに同じ位置のみを撮影していれば、図８の超音波画像４１は動かない。このため、ＣＴ画像４２も当然変化しない。しかし、撮影部位を肝臓ではなく、心臓の場合、心臓は拍動しているため、リアルタイム画像を表示可能な超音波診断装置３１により得られる超音波画像４１は、時々刻々変化して表示される。当然ではあるが探触子の位置を動かさなくても超音波画像は変化する。これに対応して、本実施形態によれば、ＣＴ画像４２は時々刻々変化して表示される。
ところで、Ｘ腺ＣＴ装置３２で心臓を撮影した場合には、通常の画像再構成方法を用いると、心臓の動きによるモーションアーチファクトが発生し臨床的に有効な画像とはならない。この動きによるモーションアーチファクトを低減させる手法としてＥＣＧ同期再構成技術が知られている。これはＣＴ撮影する際に、患者に心電計の電極を取り付け、ＣＴ撮影しながら心電情報も得て、この心電情報をもとに比較的動きの少ない心臓収縮期末期や拡張期など画像を作成する技術である。
このＥＣＧ再構成法を図９を参照して説明する。ここでは、ＥＣＧハーフ再構成と一般に呼ばれる再構成法である。しかし、本発明はＥＣＧハーフ再構成法に限定するものではない。図９の横軸は撮影時間を撮影角度で示し、縦軸は体軸方向を示している。ここでは、４列マルチスライスＣＴの検出器（１〜４）をら旋スキャンしたときの検出器軌跡を図示するとともに、心電波形４６を重ねて示している。心電波形４６は、煩雑さを避けるためにＲ波のみを示している。また、同図のＥＣＧ再構成の例では、Ｒ波とＲ波の間隔４７を１００％とした場合、ＥＣＧ再構成に必要な投影データの終端が８０％位置になるように投影データを切り出している例である。この位置は心臓拡張期に相当し、ハーフ再構成法を周いるため１回転が０．５秒で回転するスキャナを実装したＸ線ＣＴ装置であれば、約３００ｍｓ程度の心臓拡張期の画像を得ることが可能となる。上述した８０％を一般的に心時相８０％と標記したり、ＲＲ８０％等と表現する。この心時相をずらした例が図１０であり、心臓収縮末期であるＲＲ４０％位置のＥＣＧハーフ再構成可能範囲を示している。このようにＲＲ時相をずらし、ＥＣＧ再構成を行うことで任意の時相でのモーションアーチファクトが低減された心臓断層画像を得る技術がＥＣＧ同期再構成法である。
これら各時相のＥＣＧ再構成画像を作成するのは、図７のＸ線ＣＴ装置３２でも可能である。また、画像処理表示装置３０でも可能である。画像処理表示装置３０の特徴は、図７に示すように、超音波診断装置３１で得られる心臓の超音波画像のスライス位置情報および時相情報を画像処理表示装置３０に取り込む。そして、その超音波画像とほぼ同一時相の時系列ボリュームデータをＸ線ＣＴ装置３２のＨＤＤ等の記憶媒体から読み込んで、画像処理表示装置３０の記憶媒体３７に転送する。そして、画像処理表示装置３０は、記憶媒体３７に格納した超音波画像とほぼ同一時相の時系列ボリュームデータから、超音波画像に対応したリファレンス画像を切り出してモニタ３６に表示する。上記で説明したＥＣＧ再構成方法は、２次元再構成方法である。本実施形態では、ＥＣＧ再構成方法として、コーンビーム再構成法を用いて３次元ＥＣＧ再構成方法を適用することができる。このコーンビーム再構成法は、一旦２次元像を作成することなく、計測データから直接３次元像を作成する周知の方法である。
ここで、画像処理表示装置３０は、超音波診断装置３１により撮像された拍動している心臓のリアルタイム超音波画像を得て、その超音波画像に相当するＣＴ画像のリファレンス画像の動きをなめらかに表示させることができる。この場合は、Ｘ線ＣＴ装置３２から転送される時系列ボリュームデータが、細かなＲ−Ｒ時相ごとのデータであることが必要である。例えば、Ｒ―Ｒ時相の１％ごとにＥＣＧ再構成画像を計算して格納する場合、体軸方向に２００枚とすると全部で１０ＧＢの記憶領域が必要となる。このような記憶領域はハードウェア構成の向上によって実現できるが、あまり現実的ではない。そこで、本実施形態の画像処理表示装置３０は、時系列ボリュームデータを次のように作成している。
すなわち、Ｘ線ＣＴ装置３２あるいは画像処理表示装置３０によって、例えば、Ｒ−Ｒ時相の０％〜９０％までを１０％ごとに１０時相のＥＣＧ再構成画像が作成され、これに基づいて時系列ボリュームデータが作成する。そして、超音波診断装置３１で得られた超音波画像の心時相が４５％である場合、画像処理表示装置３０は予め作成されている上記の時系列ボリュームデータの心時相５０％と４０％から心時相４５％の画像を画像補間によって作成する。
ここで用いる補間は、単純な線形補間でも高次補間でもよい。この方法を用いれば実際の超音波診断装置３１に合わせて、任意タイミングでのＥＣＧ補正された心臓の超音波画像を表示することが可能となる。なお、１０時相では視覚的に満足できない場合には、２０時相等のようにより細かく時系列ボリュームデータを予め作成しておくことができる。
本実施形態によれば、心臓のように周期的に運動する臓器を含む超音波画像であっても、超音波診断装置３１で得られたリアルタイムの超音波画像とＣＴ画像のリファレンス画像とを対比しながら画像診断することが可能となり、画像診断能が顕著に向上する。
なお、本実施形態では、周期的に運動する臓器として心臓を例に説明したが、心臓以外に肺野領域も呼吸により運動しているから、呼吸の動きを呼吸モニターにより計測した生体信号に基づいて時相を設定することにより、同様に適用することができる。
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる超音波診断装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims (13)

  1. 被検体との間で超音波を送受する超音波探触子により計測された反射エコー信号に基づいて超音波画像を再構成する超音波画像作成手段と、予め撮像した前記被検体のボリュームデータを保持する保持手段と、前記保持手段に保持されるボリュームデータから前記超音波画像の断面位置に対応するリファレンス画像を切り出すリファレンス画像作成手段と、前記超音波画像と前記リファレンス画像とを表示する表示手段と、を具備する超音波診断装置であって、
    前記保持手段は、一定の時間間隔の時相情報が各断面の２次元画像データに付され、複数の断面の２次元画像データが同一時相で並び替えられた時系列のボリュームデータを保持し、
    前記リファレンス画像作成手段は、リアルタイムで撮像された超音波画像の時相情報に一致する時相情報が付された２次元画像データからなるボリュームデータを前記保持手段から取得し、前記超音波画像のスライス面に対応する位置の前記リファレンス画像を切り出して再構成することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記被検体の生体信号に基づいて前記時相情報を作成する時相情報作成手段と、
    前記超音波画像作成手段により作成された前記超音波画像に前記時相情報作成手段により作成された前記時相情報を付して前記保持手段に保持する時相情報付与手段と、
    を具備し、
    前記保持手段に保持されるボリュームデータは、前記超音波画像作成手段によって作成され、前記時相情報付与手段によって時相情報が付された超音波画像であ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. 前記保持手段に保持されるボリュームデータは、画像診断装置により撮像され、前記生体信号に基づいて作成された時相情報が付されたものであ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. 前記保持手段に保持されるボリュームデータは、前記被検体の生体信号に同期して再構成されたものであ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. 所定の時相を終端にして、前記被検体の生体信号に同期した再構成に用いる投影データの切り出しを行うことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
  6. 前記保持手段に保持されるボリュームデータは、前記被検体の周期的に運動する臓器の少なくとも１周期に渡る複数枚の２次元画像データを有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。
  7. 前記保持手段に保持されるボリュームデータの各断面の２次元画像データには、前記時相情報とともに当該時相情報の作成に用いた前記生体信号の種類が付され、
    前記リファレンス画像の表示機能の起動時に、入力される生体信号の種類と、前記保持手段に保持されるボリュームデータの各断面の２次元画像データに付された生体信号の種類とが一致しているかを確認し、一致しない場合には警告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。
  8. 前記超音波画像の表示時のフレームレートに合わせて生成した時系列のボリュームデータを前記保持手段に保持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。
  9. 前記超音波画像の撮像に同期して通知されるフレーム番号を、前記保持手段に保持されるボリュームデータの各断面の２次元画像データに付し、基準時点からの経過時間であるカウント時刻を、前記フレーム番号に関連付けて前記保持手段に保持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。
  10. 前記リファレンス画像作成手段は、前記リアルタイムで撮像された超音波画像の時相情報に一致する時相情報が付された２次元画像データが前記保持手段にない場合、他の時相情報が付された２次元画像データを用いて補間処理を行い前記リファレンス画像を作成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。
  11. 前記表示手段は、前記リアルタイムで撮像された超音波画像及び前記リファレンス画像と共に、前記時相情報を表示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。
  12. 前記表示手段は、前記リアルタイムで撮像された超音波画像及び前記リファレンス画像と共に、前記超音波画像の断面位置を示すカットプレーンを表示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。
  13. 前記保持手段に保持されるボリュームデータ上で指定した基準位置と前記被検体上で前記超音波探触子により指定した基準位置との位置関係に基づいて、前記リアルタイムで撮像された超音波画像と前記リファレンス画像との位置関係を対応づける位置対応付け手段を具備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。
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