JP5620666B2 - 超音波診断装置、超音波画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＳＴＩＣ（Spatio-Temporal Imaging Correlation）機能を用いてボ
リュームスキャンが可能な超音波診断装置、超音波画像処理装置に関する。

超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。この他、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度のものが開発されており、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。

また、近年では、超音波診断装置を用いてボリュームデータを取得し、３次元動画像をリアルタイムで観察することもできる。この様な３次元動画診断を行う場合に用いるものとして、ＳＴＩＣ機能がある。これは、ＥＣＧ（Electrocardiogram）を参照せずにフレームデータを収集し、収集したフレームデータ間の周波数解析からボリュームデータを構築するものである。これにより、産婦人科医師や循環器医師等は、胎児の心臓動態を解剖学的に診断することができる。超音波診断装置を用いて胎児の心疾患を診断する場合、胎児のＥＣＧ信号を参照することは困難であるため、ＳＴＩＣ機能を用いることは不可欠である。

特開２００５−７４２２５号公報

しかしながら、ＳＴＩＣ機能を用いる場合であっても、胎児胸部内での心臓位置を把握するためには、目印としての脊柱を含む広い画角でのボリュームスキャンが必要である。しかしながら、広い画角でのボリュームスキャンを実行した場合にはボリュームレートの低下を招くため、心臓の動きを解析する観点からは好ましいものとは言えない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、ボリュームレートを実質的に低下させる
ことなく、心臓位置を把握するための目印となる脊柱を含む広い画角でのボリュームスキ
ャンをも実行可能とすることで、胎児胸部内での心臓位置を正確に把握することができる
超音波診断装置、超音波画像処理装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、被検体としての胎児における心臓と当該心臓の位置を把握す
るための指標となる前記胎児の脊柱との双方を含む大きさに設定されたアジマス方向にお
ける第１の画角を用いる第１の超音波走査と、前記心臓を含み前記第１の画角よりも小さ
く設定された前記アジマス方向における第２の画角を用いる第２の超音波走査とを、前記
被検体に設定される走査面に対し行いつつこの走査面をエレベーション方向へ遥動させる
ことにより、超音波画像のボリュームデータを取得する超音波走査ユニットと、少なくと
も一回の前記第１の超音波走査と複数回の前記第２の超音波走査とを実行することで、前
記心臓に関する複数の超音波画像データセットが取得されるように、前記超音波走査ユニ
ットを制御する制御ユニットと、前記第１の超音波走査によって得られる第１の超音波画
像の少なくとも一つを用いて、前記超音波画像のボリュームデータに対して、前記脊柱を
規準とする前記胎児固有の座標軸を設定する設定ユニットと、前記設定された走査面に対
応する超音波画像を少なくとも表示する表示ユニットと、を具備する超音波診断装置であ
る。

請求項１６に記載の発明は、被検体としての胎児における心臓と当該心臓の位置を把握
するための指標となる前記胎児の脊柱との双方を含む大きさに設定されたアジマス方向に
おける第１の画角を用いる第１の超音波走査と、前記心臓を含み前記第１の画角よりも小
さく設定された前記アジマス方向における第２の画角を用いる第２の超音波走査とを、前
記被検体に設定される走査面に対し行いつつこの走査面をエレベーション方向へ遥動させ
ることにより、超音波画像のボリュームデータを取得する超音波走査ユニットと、少なく
とも一回の前記第１の超音波走査と複数回の前記第２の超音波走査とを実行することで、
前記心臓に関する複数の超音波画像データセットが取得されるように、前記超音波走査ユ
ニットを制御する制御ユニットと、前記第１の超音波走査によって得られる第１の超音波
画像の少なくとも一つを用いて、前記超音波画像のボリュームデータに対して、前記脊柱
を規準とする前記胎児固有の座標軸を設定する設定ユニットと、前記設定された走査面に
対応する超音波画像を少なくとも表示する表示ユニットと、を具備する超音波画像処理装
置である。

以上本発明によれば、ボリュームレートを実質的に低下させることなく、心臓位置を把握するための目印となる脊柱を含む広い画角でのボリュームスキャンをも実行可能とすることで、胎児胸部内での心臓位置を正確に把握することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置、超音波画像取得プログラム及び超音波診断表示プログラムを実現することができる。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。 図２は、心臓解析機能を用いた処理によって実行されるボリュームスキャンの一例を示した図である。 図３は、本心臓解析機能に従う処理（心臓解析処理）の流れを示したフローチャートである。 図４は、胎児の心臓を診断対象とする場合の本揺動規準断面設定を説明するための図である。 図５は、胎児の心臓を診断対象とする場合の本揺動規準断面設定を説明するための図である。 図６は、胎児の心臓を診断対象とする場合の本揺動規準断面設定を説明するための図である。 図７は、揺動規準断面上における、広域スキャン及び狭域スキャンについてのＲＯＩ設定を説明するための図である。 図８は、本ステップＳ２におけるスキャンシーケンスを説明するための図である。 図９は、本ステップＳ２におけるスキャンシーケンスを説明するための図である。 図１０は、本ステップＳ２におけるスキャンシーケンスを説明するための図である。 図１１は、広域超音波画像上において指定された脊柱位置の様子を例示した図である。 図１２は、広域超音波画像及び狭域超音波画像に共通する、脊柱を規準とした座標軸の設定を説明するための図である。 図１３は、ボリュームデータに設定された、脊柱方向に垂直な複数の任意断面を例示した図である。 図１４は、ステップＳ４に係る心臓のＰ点等の演算処理の流れを示したフローチャートである。 図１５は、心臓のＰ点の指定、位置演算を説明するための図である。 図１６は、中隔上のＱ点の指定、傾き演算を説明するための図である。 図１７は、心臓解析機能を用いて取得された狭域超音波画像の表示形態の一例を示した図である。 図１８は、心臓解析機能を用いて取得された広域超音波画像、狭域超音波画像の表示形態の一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１１は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、画像生成ユニット２５、画像メモリ２６、画像合成ユニット２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２８、内部記憶部２９、インターフェース部３０、画像処理部３１を具備している。以下、個々の構成要素の機能について説明する。

超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該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している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、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エコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

なお、本超音波装置が具備する超音波プローブ１２は、被検体の三次元領域を超音波走査可能なものである。そのため、超音波プローブ１２は、振動子をその配列方向の直交方向に沿って機械的に揺動させ、三次元領域を超音波走査する構成、又は二次元的に配列された二次元振動素子を用いて電気的制御により三次元領域を超音波走査する構成等を有する。前者の構成を採用する場合、被検体の三次元的走査は揺動回路（揺動機構）によって行われるため、検査者はプローブ本体を被検体に接触させるだけで、自動的に複数の二次元断層像を取得することができる。制御された揺動速度から断面間の正確な距離も検知できる。また、後者の構成を採用する場合には、原理的には、従来の二次元断層像を取得するのと同じ時間で、三次元領域を超音波走査することができる。本実施形態では、説明を具体的にするため、超音波プローブ１２は、機械的揺動によって三次元領域を超音波走査するものとする。

入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。

モニター１４は、スキャンコンバータ２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報（通常のＢモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像等を所定の形態で表示する。

超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。

なお、超音波送信ユニット２１は、制御プロセッサ２８の指示に従っ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については、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。

超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー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。

Ｂモード処理ユニット２３は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、スキャンコンバータ２５に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター１４に表示される。

ドプラ処理ユニット２４は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号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、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。

画像生成ユニット２５は、一般的には、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的な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、表示画像としての超音波診断画像を生成する。

心臓解析処理部２６は、異なる画角設定により収集された複数のボリュームデータを用いて、後述する心臓解析機能を実現する。この心臓解析処理部２６の動作については、後で詳しく説明する。

画像合成ユニット２７は、画像生成ユニット２５又は心臓解析処理部２６から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター１４に出力する。

制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ２８は、内部記憶部２９から心臓解析機能を実現するための専用プログラム、所定のスキャンシーケンスを実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。

内部記憶部２９は、異なる画角設定により複数のボリュームデータを収集するための所定のスキャンシーケンス、後述する心臓解析機能を実現するための専用プログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、ボディマーク生成プログラムその他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶部２９のデータは、インターフェース回路３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。

インターフェース部３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインターフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェース部３０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

（心臓等解析機能）
次に、本超音波診断装置１が有する、心臓解析機能について説明する。この機能は、診断対象と、当該診断対象の位置を把握するための指標部位とを映像化するために画角が広く設定された広域スキャンと、診断対象を高い時間分解能で映像化するために広域スキャンに比して画角θ２が狭く設定された狭域スキャンとによって、異なる画角設定によるフレームを混在させた揺動走査によってボリュームデータを収集する。そして、広域スキャンによって得られた超音波画像（広域超音波画像）を用いて指標部位を規準とする空間座標を設定し、当該空間座標を用いて狭域スキャンを用いて得られた超音波画像（狭域超音波画像）の位置合わせをし、狭域超音波画像、ボリュームにおける任意断面に対応する超音波画像（任意超音波画像）に含まれる診断対象の位置を客観的に評価可能とするものである。本実施形態では、説明を具体的にするため、胎児の心臓を診断対象とし、心臓の位置を把握するための指標部位を脊柱とする場合を例とし、また、例えば図２に示すように、画角をθ１とする広域スキャン（第１のスキャン）、画角をθ２（但し、θ１＞θ２）とする狭域スキャン（第２のスキャン）の二種類の画角設定を用いる場合を例とする。しかしながら、これはあくまでも一例であり、本発明の技術的思想は、設定する画角の数、各画角の範囲には拘泥されない。

図３は、本心臓解析機能に従う処理（心臓解析処理）の流れを示したフローチャートである。以下、同図に示す各ステップの処理の内容について説明する。

［各種情報・心臓解析処理の実行指示の入力／揺動規準断面等の設定：ステップＳ１］
まず、入力装置１３を介して、患者情報等の各種情報、心臓解析処理の実行指示が入力されると共に、揺動規準断面、広域スキャンにおける画角θ１、狭域スキャンにおける画角θ２２、ＲＯＩ（心臓位置）等が設定される（ステップＳ１）。

図４、５、６は、胎児の心臓を診断対象とする場合の揺動規準断面設定を説明するための図である。すなわち、図４（ａ）に示すように、胎児の頭が画面の右側に出現するように超音波プローブ１２の位置を設定し、胎児長軸断層像を取得する。その後、図４（ｂ）に示すように、超音波プローブ１２を反時計回りに回転させると、超音波プローブ１２を上から見た場合、図５（ａ）に示すように時計の文字盤の３時方向が胎児の左手方向となり、取得される超音波断層像は、胸部短軸断層像となる。この胸部短軸断層像を図５（ｂ）に示すように上下逆に考える。すると、超音波画像上においては、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、心臓中隔が心房後壁と接する点Ｐ（Cardiac position）が中央付近に、心臓が左上付近に、脊柱（spine）が中央下側付近にそれぞれ配置される。心臓等が例えばこの様な位置関係で表示される超音波画像を用いて所望の断面が選択され、揺動規準断面として設定する所定の操作が入力装置１３を介して入力される。ここで、揺動規準断面とは、例えば揺動範囲の中心に位置する断面である。

次に、設定された揺動規準断面に対応する画像上において、入力装置１３からの操作により、広域スキャン及び狭域スキャンのそれぞれにおけるＲＯＩ、広域スキャンにおける画角θ１、狭域スキャンにおける画角θ２が設定される。すなわち、図７（ａ）に示すように、揺動規準断面上において、診断対象である心臓及び心臓位置を把握するための規準となる脊椎を含む領域をＲＯＩとして設定すると、制御プロセッサ２８において当該ＲＯＩを超音波走査するための画角が計算され、画角θ１として設定される。また、図７（ｂ）に示すように、揺動規準断面上において、診断対象である心臓を含み脊椎を含まない領域をＲＯＩとして設定すると、制御プロセッサ２８において当該ＲＯＩを超音波走査するための画角が計算され、画角θ２として設定される。さらに、同様に、当該揺動規準断面において、被検体の体表の位置及び脊柱の位置が設定される。

なお、本実施形態では、広域スキャンにおける画角θ１、狭域スキャンにおける画角θ２のそれぞれが設定されると、制御プロセッサ２８において各画角に基づいて好適なボリュームレート（すなわち、単位時間あたりの広域スキャン及び狭域スキャンの各実行回数）が計算され、走査条件として設定されるものとする。しかしながら、当該例に拘泥されず、装置の仕様の範囲内において、ユーザがマニュアル設定により所望のボリュームレートを設定するようにしてもよい。また、上記例では、広域スキャン及び狭域スキャンでの各ＲＯＩについて、入力装置１３を介して揺動規準断面においてユーザがマニュアル設定する場合について説明した。しかしながら、当該例には拘泥されず、いずれか一方のＲＯＩ（例えば、狭域スキャンにおけるＲＯＩ）については、当該装置において初期設定されているＲＯＩ、或いは自動設定機能により設定されるＲＯＩを用いるようにしてもよい。また、当然ながら、狭域スキャンにおけるＲＯＩの位置、形状、大きさ等は任意に設定したり変更することが可能である。典型例としては、例えば図７（ｂ）に示すＲＯＩの四頂点を入力装置１３を介して指定すること等により、狭域スキャンにおけるＲＯＩの位置、形状、大きさ等を設定、変更することができる。

［異なる画角設定によるフレームを混在させた揺動走査／ボリュームデータの収集：ステップＳ２］
次に、制御プロセッサ２８は、ステップＳ１において設定された揺動規準断面、画角等に従って、異なる画角θ１、θ２によって広域スキャンと狭域スキャンとを含む揺動によるボリュームスキャンを実行し、ボリュームデータを収集する（ステップＳ２）。このボリュームスキャンは、所定の期間（例えば、少なくとも一心拍以上の期間）実行され、当該期間に対応する時系列のボリュームデータが取得される。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、揺動規準断面、広域スキャンによる超音波走査面、狭域スキャンによる超音波走査面、揺動範囲との間の関係を説明するための図である。ステップＳ１の処理により、胎児に対して超音波プローブ１２が図８（ａ）に示すような位置関係に配置される。超音波走査面を揺動させる揺動範囲は、例えば図８（ｂ）に示すように、エレベーション方向に沿って揺動初期断面を始点、揺動最終断面を終点とし、揺動規準断面を中間地点とする範囲である。制御プロセッサ２８は、この揺動範囲について、揺動規準断面から揺動初期断面、揺動最終断面へと超音波走査面（フレーム）を揺動させながら図８（ｃ）に示すような広域スキャン又は狭域スキャンによって超音波走査を実行する。

なお、エレベーション方向において、広域スキャン、狭域スキャンを行う位置には特に限定はない。また、広域スキャンを行うフレーム数についても、特に限定はない。すなわち、広域スキャンは、最低一回実行されればよく、許容されるボリュームレートの範囲内（例えば、有る程度のリアルタイム性が維持可能な範囲内）であれば、何回実行されてもよい。本実施形態では、精度向上のため、例えば図９に示すように、揺動初期断面、揺動最終断面の２箇所において広域スキャンを実行し、その他の位置については、狭域スキャンを実行するものとする。係る場合には、揺動範囲について、図１０に示すような超音波走査が実行されることになる（各縦線分は１フレームに対応している）。

［脊柱位置の指定／座標軸の設定：ステップＳ３］
次に、入力装置１３を介して、広域スキャンによって取得された少なくとも一枚の超音波画像（例えば、揺動初期断面に対応する超音波画像、揺動最終断面に対応する超音波画像）上において、入力装置１３を介して脊柱位置が指定され、指定された脊柱位置に基づいて、座標軸が設定される（ステップＳ３）。

すなわち、例えば揺動初期断面に対応する超音波画像上において、脊柱位置が判定可能である場合には、入力装置１３を介して脊柱位置が指定される。また、揺動初期断面に対応する超音波画像上において、脊柱位置が判定不可能である場合には、揺動最終断面に対応する超音波画像上において、入力装置１３を介して脊柱位置が指定される。図１１は、揺動初期断面に対応する超音波画像（又は揺動最終断面に対応する超音波画像）上において脊柱位置が指定された様子を例示している。また、脊柱の指定は、入力装置１３を介する形態に拘泥されず、例えば超音波画像上の特定領域（今の場合、深部に対応する領域）に限定し、高輝度抽出を抽出すること等によって自動的に指定するようにしてもよい。

次に、制御プロセッサ２８は、ステップＳ１において指定された、揺動規準断面に対応する超音波画像上の脊柱位置と当該ステップＳ３において指定された脊柱位置とを通る直線（脊柱方向）を、最小自乗法等の所定の手法により求め、例えば図１２に示すような、広域スキャン及び狭域スキャンによって取得された複数の超音波画像（すなわち、揺動によって取得された超音波画像）に共通する座標軸を設定する。なお、本実施形態においては、揺動規準断面に対応する超音波画像上の脊柱位置と、揺動初期断面に対応する超音波画像上（又は揺動最終断面に対応する超音波画像上）の脊柱位置との２つ（２点）を用いて脊柱方向を求めた。しかしながら、これに拘泥されず、例えば揺動規準断面、揺動初期断面、揺動最終断面の３点、或いはそれ以上の広域スキャンに対応する超音波画像上で設定された脊柱位置を用いて、脊柱方向を定義するようにしてもよい。

［心臓のＰ点等の演算：ステップＳ４］
次に、心臓解析ユニット２６は、ステップＳ３において設定された脊柱方向を規準として、例えば図１３に示すような複数の任意断面（例えば、脊柱方向に垂直な任意断面位置）を設定し、設定された任意断面に対応する超音波画像（任意断面超音波画像）を用いて、Ｐ点の位置、中隔の傾き等を演算する（ステップＳ４）。

図１４は、本ステップＳ４に係る心臓のＰ点等の演算処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、複数の任意断面の超音波画像を動画再生し、心臓の拡張期に対応する超音波画像（拡張期画像）が入力装置１３を介して指定される（ステップＳ４１）。

次に、指定された拡張期画像上において、図１５（ａ）に示すようなＰ点の位置が入力装置１３を介して指定されると、心臓解析ユニット２６は、図１５（ｂ）に示すように、ステップＳ３において設定された座標軸を規準とするＰ点の位置（座標）を演算する（ステップＳ４２）。また、指定された拡張期画像上において、図１６（ａ）に示すような中隔上の所望の点（Ｑ点）が入力装置１３を介して指定されると、心臓解析ユニット２６は、図１６（ｂ）に示すように、指定された当該中隔上のＱ点の位置（座標）を演算すると共に、Ｐ点と中隔上のＱ点とから中隔の傾きを演算する（ステップＳ４３）。心臓解析ユニット２６は、得られたＰ点の位置、中隔の傾き等から、心臓異常を評価するための所定のスコアを作成する（ステップＳ４４）。

［超音波画像の表示：ステップＳ５］
次に、制御プロセッサ２８は、本実施形態では、広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像を、所定の形態で表示するようにモニター１４等を制御する（ステップＳ６）以下、具体的な表示形態を、実施例に従って説明する。しかしながら、本実施形態での表示は、以下に述べる例に拘泥されない。すなわち、広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像、座標軸、座標（位置）のうちの少なくとも二つを重畳させて表示するものであれば、どの様な表示形態であってもよい。

（実施例１）
広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像は、それぞれ単独で、或いは並べてに表示することができる。このとき、図１７に示すように、各超音波画像に脊柱位置を規準とした座標軸を設定して表示する。この様な表示形態により、心臓と脊柱との位置関係を客観的に評価することができる。

（実施例２）
広域超音波画像、狭域超音波画像は、揺動方向に沿って重畳表示することができる。すなわち、広域超音波画像上（例えば、揺動初期断面に対応する超音波画像上）に、脊柱位置を基準とする座標軸を設定し表示する。このときの座標軸は、縦軸が脊柱位置を含む垂直方向の直線となり、横軸は脊柱位置とステップＳ１において設定された体表との中間に位置する直線となる。この広域超音波画像上に対して、適切な位置関係を維持したまま、心臓を含む狭域超音波画像を重畳表示する。このとき、脊柱位置を基準とする座標軸については、図１８（ａ）に示すように表示を省略してもよいし、図１８（ｂ）に示すように表示してもよい。この様な表示形態により、広域超音波画像と狭域超音波画像とを、脊柱を規準とした適切な位置関係によって表示することができ、心臓と脊柱との位置関係を客観的に評価することができる。

（実施例３）
広域超音波画像、任意断面超音波画像は、脊柱の方向に沿って重畳表示することができる。すなわち、広域超音波画像上（例えば、揺動初期断面に対応する超音波画像上）に、実施例２と同じく脊柱位置を基準とする座標軸を設定し表示する。この広域超音波画像上に対して、適切な位置関係を維持したまま、心臓を含む任意断面超音波画像を重畳表示する。このとき、脊柱位置を基準とする座標軸の表示についても、実施例２と同様に制御することができる。この様な表示形態により、広域超音波画像と任意断面超音波画像とを、脊柱を規準とした適切な位置関係によって表示することができ、心臓と脊柱との位置関係を客観的に評価することができる。

（実施例４）
実施例３又は実施例４における重畳表示を行う際に、広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像は、それぞれ互いに異なる色彩を割り当てて表示することができる。例えば、広域超音波画像に狭域超音波画像（又は任意断面超音波画像）を重畳表示する場合、狭域超音波画像（又は任意断面超音波画像）をカラー画像とし、広域超音波画像のうち狭域超音波画像と重畳しない領域をモノトーン表示とする。或いは、狭域超音波画像又は任意断面超音波画像の境界線に所定の色彩を和割り当てて、狭域超音波画像又は任意断面超音波画像と広域超音波画像との境界を明示するように表示する。係る表示により、ユーザは、狭域超音波画像又は任意断面超音波画像と広域超音波画像との境界や、広域超音波画像上における狭域超音波画像又は任意断面超音波画像の範囲を、容易且つ迅速に視認することができる。

［異常の評価：ステップＳ６］
次に、心臓解析ユニット２６は、ステップＳ４において作成されたスコアを用いて、心臓の位置異常等を評価する（ステップＳ６）。評価結果は、所定の形態で超音波画像と共に或いは単独でモニター１４に表示される。

（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本超音波診断装置によれば、診断対象と、当該診断対象の位置を把握するための指標部位とを映像化するために画角が広く設定された広域スキャンと、診断対象を高い時間分解能で映像化するために広域スキャンに比して画角θ２が狭く設定された狭域スキャンとによって、異なる画角設定によるフレームを混在させた揺動走査によってボリュームデータを収集する。そして、広域超音波画像を用いて指標部位を規準とする空間座標を設定し、当該空間座標を用いて狭域超音波画像の位置合わせをし、その位置関係を維持したまま広域超音波画像、狭域超音波画像、任意超音波画像を所定の形態にて表示する。従って、ボリュームレートを実質的に低下させることなく、狭域超音波画像、任意超音波画像に映像化された心臓の位置を、脊柱の位置を規準として客観的かつ正確に把握することができる。

また、本超音波診断装置によれば、位置合わせされた狭域超音波画像、任意超音波画像を用いてＰ点の位置、中隔の傾き等を演算し、これを用いて心臓異常を評価する。従って、心臓異常に関する評価を客観的かつ正確に実現することができる。

さらに、本超音波診断装置によれば、広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像を、単独で、或いは脊柱を規準とする座標軸において位置関係を維持したまま同時に表示することができる。操作者は、任意の表示形態を選択することで、位置合わせされた広域超音波画像、狭域超音波画像、任意断面超音波画像を種々の形態で観察することができ、画像診断における自由度を広げることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

（１）本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

（２）上記実施形態においては、画像生成ユニット２５から出力された超音波画像（すなわち、スキャンコンバート後の超音波画像）を用いて、心臓等解析処理を行う構成について説明した。しかしながら、対象とする超音波画像データは、スキャンコンバート後のものに拘泥されず、スキャンコンバート前の生データを対象としてもよい。係る場合、輝度値の代わりに、信号値の大きさを用いることで、同様の効果を達成することができる。

（３）上記実施形態においては、画角をθ１とする広域スキャン（第１のスキャン）と、画角をθ２（θ１＞θ２）とする狭域スキャン（第２のスキャン）とによって、異なる画角設定によるフレームを混在させた揺動走査によってボリュームデータを収集する場合を例とした。しかしながら、本発明の技術的思想は、当該例に拘泥されない。例えば、広域スキャンと狭域スキャンとを実質的に同じ断面について実行し、異なる画角設定による二次元走査を繰り返し実行するようにしてもよい。このような構成よれば、同一断面上の特定領域（例えば、診断対象を含むＲＯＩ）について選択的に狭域スキャンを実行することができる。その結果、特定領域に関する超音波走査を高レートで実行することができ、時間分解能の高い超音波画像を取得することができる。

（４）画角をθ１とする広域スキャンの走査線密度に比して、画角をθ２（θ１＞θ２）とする狭域スキャンの走査線密度を高くすることも可能である。例えば、狭域スキャンの走査線数を広域スキャンの走査線数と同程度とした場合には、診断対象を被走査領域とする狭域スキャンの空間分解能（方位分解能）を、広域スキャンのθ１／θ２倍にすることができる。また、画角をθ１とする広域スキャンの走査線密度に比して、画角をθ２とする狭域スキャンの走査線密度を低くすることも可能である。この様な走査線密度の変更は、入力装置１３から変更指示を入力することにより、任意に実行可能である。

（５）広域スキャンの回数を制御することで、広域スキャンでの方位分解能を制御することも可能である。例えば、広域スキャンをｎ回（ただし、ｎ＞１の整数）から１回とし、その一回での広域スキャンにおける走査線密度を高く（例えば３倍に）して、方位分解能を高くしてもよい。一方、広域スキャンを１回からｎ回とし、各広域スキャンにおける走査線密度を低くして、方位分解能を低くしてもよい。

（６）送受信条件、画質条件は、広域スキャン、狭域スキャンのそれぞれにおいて独立に設定可能である。例えば、広域スキャンのゲインは、狭域スキャンとは異なる値に設定することができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、ボリュームレートを実質的に低下させることなく、心臓位置を把
握するための目印となる脊柱を含む広い画角でのボリュームスキャンをも実行可能とする
ことで、胎児胸部内での心臓位置を正確に把握することができる超音波診断装置、超音波
画像処理装置を実現することができる。

１０…超音波診断装置、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２４…ドプラ処理ユニット、２５…スキャンコンバータ、２６…心臓解析ユニット、２７…画像合成ユニット、２８…制御プロセッサ、２９…内部記憶部、３０…インタフェース部、３１…画像処理部

Claims (16)

1. 被検体としての胎児における心臓と当該心臓の位置を把握するための指標となる前記胎
   児の脊柱との双方を含む大きさに設定されたアジマス方向における第１の画角を用いる第
   １の超音波走査と、前記心臓を含み前記第１の画角よりも小さく設定された前記アジマス
   方向における第２の画角を用いる第２の超音波走査とを、前記被検体に設定される走査面
   に対し行いつつこの走査面をエレベーション方向へ遥動させることにより、超音波画像の
   ボリュームデータを取得する超音波走査ユニットと、
   少なくとも一回の前記第１の超音波走査と複数回の前記第２の超音波走査とを実行する
   ことで、前記心臓に関する複数の超音波画像データセットが取得されるように、前記超音
   波走査ユニットを制御する制御ユニットと、
   前記第１の超音波走査によって得られる第１の超音波画像の少なくとも一つを用いて、
   前記超音波画像のボリュームデータに対して、前記脊柱を規準とする前記胎児固有の座標
   軸を設定する設定ユニットと、
   前記設定された走査面に対応する超音波画像を少なくとも表示する表示ユニットと、
   を具備する超音波診断装置。
2. 前記表示ユニットは、前記座標軸、前記座標軸に従う位置、前記第１の超音波画像、前
   記第２の超音波走査によって取得される第２の超音波画像、前記複数の超音波画像データ
   セットに設定される任意断面に対応する超音波画像のうちの少なくとの二つを重畳させて
   表示する請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記表示ユニットは、前記第２の超音波走査によって得られる第２の超音波画像又は前
   記複数の超音波画像データセットに設定される任意断面に対応する超音波画像を、前記第
   １の超音波画像上の対応する位置に重畳させて表示する請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記表示ユニットは、前記第２の超音波走査によって得られる第２の超音波画像又は前
   記複数の超音波画像データセットに設定される任意断面に対応する超音波画像を、前記第
   １の超音波画像上の対応する位置に重畳させて表示する請求項２記載の超音波診断装置。
5. 前記表示ユニットは、前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを重畳表示する
   場合には、前記第１の超音波画像及び前記第２の超音波画像の一方を、他方と異なる色彩
   を割り当てて表示する請求項２乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
6. 前記表示ユニットは、前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを重畳表示する
   場合には、前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像との境界線を表示する請求項２
   乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
7. 前記座標軸が設定された前記超音波画像データを用いて、前記診断対象の位置、大きさ
   、形状、構造のうちの少なくとも一つを評価する評価ユニットをさらに具備する請求項１
   乃至６のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
8. 前記制御ユニットは、前記第１の超音波走査における走査面及び前記第２の超音波走査
   における走査面を機械的に揺動させながら、少なくとも一回の前記第１の超音波走査と複
   数回の前記第２の超音波走査とを実行することで、前記診断対象に関する超音波画像のボ
   リュームデータが取得されるように、前記超音波走査ユニットを制御する請求項１乃至７
   のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
9. 前記制御ユニットは、前記第１の超音波走査を、前記揺動の初期位置における断面、前
   記揺動の終了位置における断面、前記初期位置と前記終了位置との間に存在する任意の断
   面のうちの少なくとも一つにおいて実行するように、前記超音波走査ユニットを制御する
   請求項８記載の超音波診断装置。
10. 前記制御ユニットは、前記第１の超音波走査における走査面及び前記第２の超音波走査
    における走査面を電子的に揺動させながら、少なくとも一回の前記第１の超音波走査と複
    数回の前記第２の超音波走査とを実行することで、前記診断対象に関する超音波画像のボ
    リュームデータが取得されるように、前記超音波走査ユニットを制御する請求項１乃至７
    のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
11. 前記制御ユニットは、少なくとも一回の前記第１の超音波走査と複数回の前記第２の超
    音波走査とを実質的に同一走査面について実行する請求項１乃至１０のうちいずれか一項
    記載の超音波診断装置。
12. 前記第２の超音波走査における超音波送信ビームの密度及びゲインのうちの少なくとも
    一方を含む送受信条件を変更するための変更ユニットをさらに具備し、
    前記制御ユニットは、前記変更に従って前記第２の超音波走査における送受信条件を制
    御する請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
13. 前記設定ユニットは、初期設定された前記指標となる部位と前記第１の超音波画像の少
    なくとも一つを用いて、前記座標軸を設定する請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載
    の超音波診断装置。
14. 前記第２の超音波走査による被走査領域位置、形状及び大きさのうちの少なくとも一つ
    を入力するための入力ユニットをさらに具備する請求項１乃至１３のうちいずれか一項記
    載の超音波診断装置。
15. 前記入力ユニットは、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査の初期時相に対
    応する走査面において、前記被走査領域の位置、形状及び大きさの少なくとも一方を入力
    する請求項１４記載の超音波診断装置。
16. 被検体としての胎児における心臓と当該心臓の位置を把握するための指標となる前記胎
    児の脊柱との双方を含む大きさに設定されたアジマス方向における第１の画角を用いる第
    １の超音波走査と、前記心臓を含み前記第１の画角よりも小さく設定された前記アジマス
    方向における第２の画角を用いる第２の超音波走査とを、前記被検体に設定される走査面
    に対し行いつつこの走査面をエレベーション方向へ遥動させることにより、超音波画像の
    ボリュームデータを取得する超音波走査ユニットと、
    少なくとも一回の前記第１の超音波走査と複数回の前記第２の超音波走査とを実行する
    ことで、前記心臓に関する複数の超音波画像データセットが取得されるように、前記超音
    波走査ユニットを制御する制御ユニットと、
    前記第１の超音波走査によって得られる第１の超音波画像の少なくとも一つを用いて、
    前記超音波画像のボリュームデータに対して、前記脊柱を規準とする前記胎児固有の座標
    軸を設定する設定ユニットと、
    前記設定された走査面に対応する超音波画像を少なくとも表示する表示ユニットと、
    を具備する超音波画像処理装置。

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