JP5631629B2 - 超音波画像処理装置及び超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波スキャンにより発生されたボリュームデータに画像処理を施す超音波画像処理装置及び超音波診断装置に関する。

超音波画像による画像診断のために、超音波スキャンにより発生されたボリュームデータに基づく３次元画像の生成・表示が行われている。所望の３次元画像を容易に生成する手段として、視点方向と３次元画像処理の対象領域（以下、切り出し領域と呼ぶことにする）とをＭＰＲ画像上で同時に設定する機能が登場している。

特表２００７―５０３８５７号公報

上述の同時設定機能においては、典型的には、１つの３次元画像と互いに直交する３つのＭＰＲ画像とが並列に表示されている。ＭＰＲ画像は、視点方向の設定と切り出し領域の設定とのために表示されている。ＭＰＲ画像の断面位置は、操作者により変更されない限り固定されている。３次元画像は、設定された視点方向と切り出し領域とに基づいて発生された２次元の表示画像である。

以下に同時設定機能を利用した視点方向と切り出し領域との操作者による設定作業の流れを示す。まず、操作者は、表示されている３つのＭＰＲ画像の中から、切り出し領域の指定を行い易い画像を選ぶ。次に操作者は、選ばれたＭＰＲ画像上にマウスカーソルを移動し、切り出し領域の一端となる位置でクリックすることによりベクトル（視点方向と切り出し領域との設定のためのベクトル。以下、設定ベクトルと表記する。）の始点を指定し、切り出し領域の他端となる位置にマウスカーソルを移動することにより設定ベクトルの終点を指定する。指定された始点から終点を結ぶベクトルが設定ベクトルに設定される。１つのＭＰＲ画像上で設定ベクトルが設定されると、他のＭＰＲ画像には設定ベクトルの投影が表示される。操作者は、他のＭＰＲ画像上に投影された設定ベクトルの向きや長さをマウスカーソルで調整することにより、設定ベクトルの３次元的な向きや長さを調整している。

しかしながら、設定ベクトルが表示中のＭＰＲ画像上で設定されるので、設定ベクトルの３次元的な向きは、表示中のＭＰＲ画像の断面内に制限されてしまう。そのため、設定ベクトルを表示中のＭＰＲ画像の断面外に向かせたい場合、ＭＰＲ画像の断面を調整し、調整後のＭＰＲ画像上で設定ベクトルの向きを再度調整しなければならない。このように、設定ベクトルを３次元的に最適に設定するためには、ＭＰＲ画像の断面の調整とＭＰＲ画像上でのベクトルの調整とを繰り返さなければならない。

目的は、超音波画像を利用した画像観察における操作性の向上を実現する超音波画像処理装置及び超音波診断装置を提供することにある。

本実施形態に係る超音波画像処理装置は、超音波スキャンにより発生されたボリュームデータを記憶する記憶部と、前記ボリュームデータに基づいて既定の複数の複数の断面にそれぞれ対応する複数の断面画像のデータを生成する断面画像生成部と、前記ボリュームデータに基づいて既定の視点方向に関する３次元画像のデータを生成する３次元画像生成部と、前記複数の断面画像と３次元画像とを表示する表示部と、前記表示されている複数の断面画像のうちの第１の断面画像上に、操作者からの指示に従ってベクトルを設定する設定部と、前記表示されている３次元画像を前記設定されたベクトルが示す切り出し領域と視線方向とに従って更新する更新部と、前記表示されている複数の断面画像のうちの第２の断面画像の断面の位置を、前記設定されたベクトルを包含し、且つ前記第１の断面画像の断面に直交する位置に変更し、前記表示されている複数の断面画像のうちの第３の断面画像の断面の位置を、前記ベクトル上の基準点において直交する位置に変更する変更部と、を具備する。

本実施形態に係る超音波画像処理装置と超音波診断装置との構成を示す図。 図１の表示部に表示される４画像表示のレイアウトの一例を示す図。 図１の表示部に表示される初期画面におけるＭＰＲ画像のＡ面、Ｂ面、及びＣ面の初期的な位置関係を示す図。 図１のシステム制御部の制御のもとに行なわれる断面自動変更処理の典型的な流れを示す図。 図４のステップＳ１において表示部に表示される初期画面の一例を示す図。 図４のステップＳ２にいて行われる設定ベクトルの位置指定を説明するための図。 図４のステップＳ４において行われる切り出し領域の設定処理を説明するための図。 図４のステップＳ７において行われる第１の断面計算処理を説明するための図。 図４のステップＳ８において行われる第２の断面計算処理を説明するための図。 図４のステップＳ１０において表示部により表示される画面の一例を示す図。 図４の２回目のステップＳ２における設定ベクトルの調整処理を説明するための図（Ｃ面が設定ベクトルの始点に交差する場合）。 図１の表示部により表示される、設定ベクトルの終点に交差するＣ面に関するＣ面画像の一例を示す図。 図１の表示部により表示される、設定ベクトルの中点に交差するＣ面に関するＣ面画像の一例を示す図。 図１の表示部により表示される、設定ベクトルの始点に交差するＣ面、終点に交差するＣ面、及び中点に交差するＣ面が一度に設定された場合の画面の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波画像処理装置と超音波診断装置とを説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１と超音波画像処理装置５０との構成を示す図である。図１に示すように、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１、スキャン制御部１３、送信部１５、受信部１７、信号処理部１９、ボリュームデータ発生部２１、記憶部２３、ベクトル設定部２５、切り出し部２７、３次元画像生成部２９、断面計算部３１、断面画像生成部３３、表示制御部３５、表示部３７、操作部３９、及びシステム制御部４１を有する。

超音波プローブ１１は、電子スキャン型である。超音波プローブ１１は、送信部１５からの駆動パルスを受け、超音波を発生する。超音波は、被検体の体内組織の音響インピーダンスの不連続点（エコー源）で次々と反射される。反射された超音波は、超音波プローブ１１により受波される。超音波プローブ１１は、超音波を受波すると、受波された超音波に由来するエコー信号（電気信号）に変換し、このエコー信号を出力する。

スキャン制御部１３は、超音波プローブ１１を介して被検体を超音波でスキャンするために送信部１５と受信部１７とを制御する。スキャン部１３と送信部１５と受信部１７とは、超音波プローブ１１を介して被検体を超音波でスキャンするスキャン部を構成する。

送信部１５は、スキャン制御部１３による制御に従って超音波プローブ１１に駆動パルスを繰り返し送信する。より詳細には、送信部１５は、レートパルスをチャンネル毎に繰り返し発生する。送信部１５は、発生された各レートパルスに対して、既定の送信方向と送信フォーカスとに関する超音波送信ビームを形成するのに必要な遅延時間を与える。この遅延時間は、例えば、送信方向と送信フォーカス位置とに応じて振動子毎に決定される。そして送信部１５は、各遅延されたレートパルスに基づくタイミングで送信駆動パルスを発生し、発生された駆動パルスを各振動子に供給する。駆動パルスの供給を受けた各振動子は、超音波を発生する。これにより超音波プローブ１１は、既定の送信方向と送信フォーカス位置とに関する超音波送信ビームを照射する。

受信部１７は、スキャン制御部１３による制御に従って、被検体により反射された超音波に由来するエコー信号を超音波プローブ１１を介して繰り返し受信する。エコー信号が受信されると受信部１７は、超音波ビームに関する受信信号を生成する。より詳細には受信部１７は、超音波プローブ１１からエコー信号を受信し、受信されたエコー信号を増幅し、増幅されたエコー信号をアナログからデジタルに変換する。次に受信部１７は、デジタルに変換されたエコー信号をデジタルメモリに記憶する。デジタルメモリは、振動子毎に設けられている。エコー信号は、受信した振動子に対応するデジタルメモリ上の、そのエコー信号の受信時刻に応じたアドレスに記憶される。受信部１７は、既定の受信フォーカス位置に対応するアドレスからエコー信号を読み出して加算する。受信フォーカス位置を超音波送信ビーム上に沿って変更しながらこの加算処理を繰り返すことにより受信部１７は、既定の受信方向に沿う超音波受信ビームに対応するエコー信号（以下、受信信号と呼ぶことにする）を生成する。生成された受信信号は、信号処理部１９に供給される。

信号処理部１９は、受信信号にＢモード処理を施す。具体的には、Ｂモード処理部１９は、受信信号に対数圧縮や包絡線検波処理を施す。対数圧縮や包絡線検波処理が施された受信信号は、Ｂモード信号と呼ばれている。Ｂモード信号は、ボリュームデータ生成部２１に供給される。

ボリュームデータ発生部２１は、Ｂモード信号に基づいて被検体に関するボリュームデータを生成する。具体的には、ボリュームデータ発生部２１は、Ｂモード信号をその位置情報に従ってスキャンコンバージョンメモリ上に配置し、データ欠落部分のデータを補間する。この配置処理と補間処理とによってボリュームデータが発生される。ボリュームデータを構成する各画素は、由来するエコー信号の強度に応じた輝度値を有する。ボリュームデータは、記憶部２３に供給される。

記憶部２３は、被検体に関するボリュームデータを記憶する。さらに記憶部２３は、後述する断面自動変更処理のための専用プログラムを記憶する。

ベクトル設定部２５は、操作者による操作部３９を介した指示に従ってボリュームデータ内に設定ベクトルを設定する。設定ベクトルは、３次元画像の視点方向と３次元画像の対象領域である切り出し領域との設定に利用される。また、ベクトル設定部２５は、操作者による操作部３９を介した指示に従って設定ベクトルの始点や終点の位置、すなわち、設定ベクトルの長さや向きを調整することもできる。

切り出し部２７は、設定ベクトルに応じた範囲を有する切り出し領域をボリュームデータに設定し、設定された切り出し領域のデータをボリュームデータから切り出す。３次元画像生成部２９は、切り出し領域のデータに基づいて設定ベクトルを視点方向とする３次元画像のデータを生成する。なお、３次元画像生成部２９は、予め設定された視点方向や切り出し領域に関する３次元画像のデータをボリュームデータから生成することもできる。また、３次元画像生成部２９は、ボリュームデータ全体から３次元画像のデータを生成することもできる。

断面計算部３１は、設定ベクトルに応じてＭＰＲ断面を計算する。断面画像生成部３３は、計算された断面に関する断面画像のデータを、ボリュームデータに基づいて生成する。断面画像生成部３３は、ボリュームデータにＭＰＲ（multi-planar reconstruction）処理を施して断面画像のデータを生成する。以下、ＭＰＲ処理により生成された断面画像をＭＰＲ画像と呼ぶことにする。なお、断面画像生成部３３は、予め設定された断面に関するＭＰＲ画像のデータを生成することもできる。

表示制御部３５は、ＭＰＲ画像と３次元画像とを既定のレイアウトで表示部３７に表示する。表示制御部３５は、表示されている３次元画像を、操作者により操作部３９を介して設定された設定ベクトルに応じて更新する。また、表示制御部３５は、表示されているＭＰＲ画像の断面を、設定ベクトルの設定に伴って計算された断面に変更する。表示部３７は、表示制御部３５による制御に従ってＭＰＲ画像と３次元画像とを既定のレイアウトで表示する。表示部３７は、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスにより構成される。

操作部３９は、操作者からの各種指示や情報を入力デバイスを介して入力する。入力デバイスは、キーボードやマウス、各種のスイッチ等を有する。例えば、操作部３９は、設定ベクトルの設定のために行われる設定ベクトルの始点や終点の指定に利用される。

システム制御部４１は、超音波診断装置１の中枢として機能する。具体的には、システム制御部４１は、記憶部２３から専用プログラムを読み出して、読み出された専用プログラムを実行する。専用プログラムの実行によりシステム制御部４１は、断面自動変更処理を実行するように、専用プログラムが表す手順に従って各部を制御する。

なお、記憶部２３、ベクトル設定部２５、切り出し部２７、３次元画像生成部２９、断面計算部３１、断面画像生成部３３、表示制御部３５、表示部３７、操作部３９、及びシステム制御部４１は、超音波画像処理装置５０を構成する。

次にシステム制御部４１の制御のもとに行なわれる超音波診断装置１及び超音波画像処理装置５０の動作例について心臓を臨床応用例に挙げて説明する。さらには、心臓を心尖アプローチで観察するものとする。なお、本実施形態の適用部位は、心臓のみに限定されず、被検体のあらゆる部位に適用可能である。

本実施形態においては、心臓を４画像表示のレイアウトで観察するものとする。図２は、４画像表示のレイアウトの一例を示す図である。図２に示すように、表示画面には、４つの画像表示領域が割り当てられている。３つの画像表示領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３には、互いに直交する３つのＭＰＲ画像ＩＡ、ＩＢ、ＩＣがそれぞれ表示される。３つのＭＰＲ画像ＩＡ、ＩＢ、ＩＣは、互いに直交する３つの断面に関する。ここで３つの断面を慣習に従ってＡ面、Ｂ面、Ｃ面と呼ぶ。第１の画像表示領域Ｒ１にはＡ面に関するＭＰＲ画像ＩＡ（以下、Ａ面画像と呼ぶ）、第２の画像表示領域Ｒ２にはＢ面に関するＭＰＲ画像ＩＢ（以下、Ｂ面画像と呼ぶ）、第３の画像表示領域Ｒ３にはＣ面に関するＭＰＲ画像ＩＣ（以下、Ｃ面画像と呼ぶ）が表示される。また、第４の画像表示領域Ｒ４には３次元画像Ｉ３が表示される。

図３は、Ａ面、Ｂ面、Ｃ面の初期的な位置関係を示す図である。図に示すように、Ａ面は、超音波プローブの電子スキャン面に平行する断面を表す。Ｂ面は、Ａ面に直交し、且つ、電子スキャン面の配列方向に沿う断面を表す。Ｃ面は、Ａ面とＢ面との両方に直交する断面を表す。なお図に示すＡ面、Ｂ面、Ｃ面の位置は、初期的なものであり、任意に変更可能である。ただし断面位置が変更されても、Ａ面、Ｂ面、及びＣ面間の直交関係は保たれる。

超音波スキャンの際、超音波プローブ１１の操作者は、電子スキャン面（Ａ面）が心臓の４腔断面（いわゆる４ｃｈビュー、心臓の４つの腔が描出される断面）となるように超音波プローブ１１の位置を調整する。この場合、Ｂ面は、２腔断面（いわゆる２ｃｈビュー、心臓の４つの腔のうちの２つの腔が描出される断面）に調整されることとなる。また、Ｃ面は、心臓の短軸面（左室中心軸に直交する断面）に調整されることとなる。しかしながら、心臓の超音波スキャンを実行する場合、超音波プローブの位置１１が肋間の超音波窓に制限されてしまい、多くの場合、超音波プローブ１１を心尖アプローチに最適な位置に配置することができない。このため、初期的なＡ面やＢ面は心臓観察に最適な断面とはならない場合が多い。

次にシステム制御部４１の制御のもとに行なわれる断面自動変更処理について説明する。図４は、断面自動変更処理の典型的な流れを示す図である。

操作者により操作部３９を介して画像観察の開始指示がなされたことを契機として、システム制御部４１は、断面自動変更処理を開始させる。まずシステム制御部４１は、表示制御部３５に初期画面の表示処理を行わせる（ステップＳ１）。

ステップＳ１において表示制御部３５は、既定のレイアウトに設定されている初期画面を表示部３７に表示する。図５は、初期画面の一例を示す図である。初期画面においては、第１の画像表示領域Ｒ１に初期的なＡ面画像ＩＡ、第２の画像表示領域Ｒ２に初期的なＢ面画像ＩＢ、第３の画像表示領域Ｒ３に初期的なＣ面画像ＩＣ、第４の画像表示領域Ｒ４に初期的な３次元画像Ｉ３が表示される。初期的な３次元画像Ｉ３は、ボリュームデータ全体から発生された、初期的な視点方向に関するレンダリング画像である。初期的な視点方向は、任意の方向に設定可能であり、例えば、Ａ面とＢ面との交線を通りＡ面に直交する方向に設定される。これら初期的なＡ面画像ＩＡのデータ、Ｂ面画像ＩＢのデータ、Ｃ面画像ＩＣのデータは、断面画像生成部３３により予め生成されている。また、初期的な３次元画像のデータは、３次元画像生成部２９により予め生成されている。なお初期的には、第４の表示領域Ｒ４には、３次元画像が表示されていなくても、例えば、断面画像生成部３３により生成されたＡ面画像等のＭＰＲ画像が表示されていても良く、あるいは超音波画像が表示されていなくても良い。

Ａ面画像ＩＡにはＡ面上におけるＢ面の位置を示すＢ面指示線ＬＢ１とＡ面上におけるＣ面の位置を示すＣ面指示線ＬＣ１とが重ねられる。Ｂ面画像ＩＢにはＢ面上におけるＡ面の位置を示すＡ面指示線ＬＡ１とＢ面上におけるＣ面の位置を示すＣ面指示線ＬＣ２とが重ねられる。Ｃ面画像にはＣ面上におけるＡ面の位置を示すＡ面指示線ＬＡ２とＣ面上におけるＢ面の位置を示すＢ面指示線ＬＢ２とが重ねられる。これら指示線ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＣ１、ＬＣ２は、断面位置の変更に伴い表示制御部３５により変更される。逆に操作者により操作部３９を介して指示線ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＣ１、ＬＣ２の位置が変更されることに伴って、対応する断面が表示制御部３５により変更される。

初期画面が表示されるとシステム制御部４１は、３つのＭＰＲ画像のうちの１つのＭＰＲ画像上に設定ベクトルの位置が指定されることを待機する（ステップＳ２）。

初期画面が表示されると操作者は、観察に適切な３次元画像を第４の画像表示領域に表示させるために、操作部３９を介して設定ベクトルの位置を指定する。設定ベクトルは、Ａ面、Ｂ面、及びＣ面のうちの１つのＭＰＲ断面上で設定される。典型的には、設定ベクトルは、Ａ面上で設定される。それは、超音波プローブ１１の操作者が超音波スキャン時に電子スキャン面（すなわちＡ面）が観察対象を含むように超音波プローブ１１を配置するためである。

図６は、設定ベクトルの位置指定を説明するための図である。具体的には、まず操作者は、操作部３９を介してマウスカーソルＭＣをＡ面画像ＩＡ上の一点に移動させクリックする。クリックされた点は、設定ベクトルの始点Ｐ１に設定される。次に操作者は、操作部３９を介してマウスカーソルＭＣをドラッグしてＡ面画像Ｉ１上の他点に移動させる。この他点は、設定ベクトルの終点Ｐ２に設定される。設定ベクトルの終点Ｐ２は、ドラッグされている期間、マウスカーソルＭＣが指し示す位置にリアルタイムで自動的に指定される。始点Ｐ１から終点Ｐ２へ延びるベクトルがステップＳ３において設定ベクトルＶｅに設定される。

例えば、僧帽弁を観察する場合を例に挙げて設定ベクトルの位置の指定について具体的に説明する。僧帽弁を観察する場合、僧帽弁の中心を左房側、あるいは左室側から観察するのが一般的である。より詳細には、僧帽弁輪の概略面（一般的に平面ではなく鞍型状の形状であるため、平均的な平面を意味する）の垂直方向から僧帽弁を観察するのが良い。従って設定ベクトルの始点と終点とは、Ａ面上で僧帽弁の動きの範囲を必要最低限に包含するように設定されるとよい。

２点（始点と終点）が指定されるとシステム制御部４１は、ベクトル設定部２５に設定ベクトルの設定処理を行わせる（ステップＳ３）。ステップＳ３においてベクトル設定部２５は、指定された始点から終点に延びるベクトルを設定ベクトルに設定する。設定された設定ベクトルは、ボリュームデータ上に３次元的に設定される。設定ベクトルの始点と終点とは、Ａ面画像上で指定されたので、設定ベクトルは、ボリュームデータ内のＡ面に含まれている。表示制御部３５は、図６に示すように、設定ベクトルＶｅをＡ面画像上にリアルタイムに表示する。

ステップＳ３が行われるとシステム制御部４１は、切り出し部２７に切り出し領域の設定処理を行わせる（ステップＳ４）。ステップＳ４において切り出し部２７は、設定ベクトルが指し示す範囲を切り出し領域に設定する。図７は、切り出し領域の設定処理を説明するための図である。図７に示すように、切り出し領域ＲＣは、始点を含む第１の平面Ｐ１と終点を含む第２の平面Ｐ２とに挟まれるボリュームデータＶＯ内の領域に設定される。第１の平面Ｈ１は、始点Ｐ１を含み、且つ設定ベクトルＶｅに直交する位置に設定される。第２の平面Ｈ２は、終点Ｐ２を含み、且つ設定ベクトルＶｅに直交する位置に設定される。

ステップＳ４が行われるとシステム制御部４１は、切り出し部２７に切り出し領域の切り出し処理を行わせる（ステップＳ５）。ステップＳ８において切り出し部２７は、ボリュームデータから切り出し領域のデータを切り出す（クロップする）。

ステップＳ５が行われるとシステム制御部４１は、３次元画像生成部２９に３次元画像処理を行わせる（ステップＳ６）。ステップＳ６において３次元画像生成部２９は、設定ベクトルを視点方向に有する３次元画像のデータを生成するために、切り出し領域のデータに３次元画像処理を施す。３次元画像処理としては、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリング、ＭＩＰ（最小値投影法）等が利用される。利用される３次元画像の種類は、操作者により操作部３９を介して任意に設定可能である。

また、ステップＳ３が行われるとシステム制御部４１は、断面計算部３１に第１の断面計算処理を行わせる（ステップＳ７）。

図８は、第１の断面計算処理を説明するための図である。図８に示すように、ステップＳ７において断面計算部３１は、設定ベクトルＶｅを包含し、且つ点指定されたＭＰＲ断面（本実施形態の場合Ａ面）に直交する断面（計算断面）の位置を計算する。すなわち、設定ベクトルＶｅの始点Ｐ１と終点Ｐ２との両方を含み、且つ点指定されたＭＰＲ断面に直交する計算断面の位置が計算される。計算された位置を有する計算断面は、新たなＢ面に設定される。

ステップＳ７が行われるとシステム制御部４１は、断面計算部３１に第２の断面計算処理を行わせる（ステップＳ８）。

図９は、第２の断面計算処理を説明するための図である、図９に示すように、ステップＳ８において断面計算部３１は、設定ベクトルＶｅの始点Ｐ１に交差し、設定ベクトルＶｅを法線ベクトルとする断面（計算断面）の位置を計算する。すなわち、設定ベクトルＶｅの始点Ｐ１において設定ベクトルＶｅに直交する計算断面の位置が計算される。このステップＳ８における計算断面は、点指定された断面（この場合Ａ面）とステップＳ７における計算断面（この場合Ｂ面）との両方に直交する。計算された位置を有する計算断面は、新たなＣ面に設定される。すなわち、新たなＣ面は、切り出し領域の端面と同一に設定される。

このようにステップＳ７とステップＳ８とにおいては、設定ベクトルに交差し、且つ設定ベクトルの位置が点指定された断面（この場合、Ａ面）に直交する断面の位置が計算される。

ステップＳ８が行われるとシステム制御部４１は、断面画像生成部３３にＭＰＲ処理を行わせる（ステップＳ９）。ステップＳ９において断面画像生成部３３は、ステップＳ７において計算された位置を有するＢ面に関するＢ面画像のデータを生成するために、ボリュームデータにＭＰＲ処理を施す。また、断面画像生成部３３は、ステップＳ８において計算された位置を有するＣ面に関するＣ面画像のデータを生成するために、ボリュームデータにＭＰＲ処理を施す。

ステップＳ６とステップＳ９とが行われるとシステム制御部４１は、表示制御部３５に表示処理を行わせる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において表示制御部３５は、ステップＳ２において点指定されたＭＰＲ画像（この場合、Ａ面画像）とステップＳ６において生成された２つのＭＰＲ画像（この場合、Ｂ面画像とＣ面画像）とステップＳ９において生成された３次元画像とを表示する。

図１０は、ステップＳ１０において表示される画面の一例を示す図である。図１０に示すように、第１の画像表示領域Ｒ１には、初期画面同様のＡ面画像ＩＡが表示さる。第２の画像表示領域Ｒ２には、ステップＳ７において計算されたＢ面に関するＢ面画像ＩＢが表示される。第３の画像表示領域Ｒ３には、ステップＳ８において計算されたＣ面に関するＣ面画像ＩＣが表示される。すなわち、表示制御部３５は、操作部３９を介して設定ベクトルが設定されなかったＭＰＲ画像（この場合、操作部３９を介して設定ベクトルが設定されたＭＰＲ画像はＡ面画像、設定されなかったＭＰＲ画像がＢ面画像とＣ面画像）の断面の位置を、設定ベクトルに交差し、且つ操作部３９を介して設定ベクトルが設定されたＭＰＲ画像の断面に直交する位置に変更している。また、表示制御部３５は、設定ベクトルの設定に従って、表示中の３次元画像を更新している。

また、表示制御部３５は、ステップＳ７において計算されたＢ面の位置に応じて、Ａ面画像ＩＡ上のＢ面指示線ＬＢ１とＣ面画像ＩＣ上のＢ面指示線ＬＢ２とを変更する。同様に、表示制御部３５は、ステップＳ８において計算されたＣ面の位置に応じて、Ａ面画像ＩＡ上のＣ面指示線ＬＣ１とＢ面画像ＩＢ上のＣ面指示線ＬＣ２とを変更する。また、表示制御部３５は、Ｂ面の位置とＣ面の位置との変更に応じてＢ面画像ＩＢ上のＡ面指示線ＬＡ１とＣ面画像ＩＣ上のＡ面指示線ＬＡ２とを変更する。

また、表示制御部３５は、設定ベクトルＶｅのＢ面上での位置や長さを示すために、Ｂ面画像ＩＢに設定ベクトルＶｅのＢ面上への投影ＰＶｅＢ（以下、投影ベクトルと呼ぶことにする）を描画する。同様に表示制御部３５は、設定ベクトルＶｅのＣ面上での位置や長さを示すために、Ｃ面画像ＩＣに設定ベクトルＶｅのＣ面上への投影ベクトルＰＶｅＣを描画する。投影ベクトルＰＶｅＢ、ＰＶｅＣの位置や長さは、操作部３９を介して任意に変更可能である。投影ベクトルＰＶｅＢ、ＰＶｅＣの位置や長さの変更に応じて設定ベクトルの位置や長さがベクトル設定部２５により再設定される。

また、表示制御部３５は、各ＭＰＲ画像ＩＡ、ＩＢ上に切り出し領域の境界を示すための境界線を表示する。具体的には、Ａ面画像ＩＡ上には、切り出し領域の第１平面（始点Ｐ１を含む平面）の位置を示す境界線（Ｂ面指示線ＬＣ１と同一）と、切り出し領域の第２平面（終点Ｐ２を含む平面）の位置を示す境界線ＬＬ１とが表示される。また、Ｂ面画像ＩＡ上には、切り出し領域の第１平面の位置を示す境界線（Ｂ面指示線ＬＣ２と同一）と、切り出し領域の第２平面の位置を示す境界線ＬＬ２とが表示される。境界線の位置は、操作部３９を介して任意に変更可能である。境界線の位置の変更に応じて切り出し領域の範囲が再設定される。

また、上述のように新たなＣ面画像は、切り出し領域の端面に関するＭＰＲ画像である。従って操作者は、この新たなＣ面画像を観察することで、３次元画像の形態把握が容易になる。

ステップＳ１０が行われるとシステム制御部４１は、操作者により操作部３９等を介して終了指示がなされることを待機する（ステップＳ１１）。終了指示がなされない場合、システム制御部４１は、再びステップＳ２に進み、設定ベクトルの位置が指定されることを待機する（２回目ステップＳ２）。設定ベクトルの位置が操作部３９を介して再指定されるとシステム制御部４１は、再びステップＳ４〜ステップＳ１１を行う。このようにして操作者は、点指定する断面を変更しながら、最適な設定ベクトルが３次元的に設定されるまで設定ベクトルの位置を調整する。

この設定ベクトルの再設定について具体的に説明する。例えば、１回目のステップＳ２においてＡ面上に設定ベクトルの位置が指定された場合、ボリュームデータ内のＡ面上の設定ベクトルの位置は最適な位置に設定されていると考えられる。しかし、Ａ面上で設定ベクトルの位置を指定しただけでは、Ｂ面やＣ面上における設定ベクトルの位置を指定できない。従って２回目のステップＳ２においては、Ｂ面やＣ面上における設定ベクトルの位置が指定される必要がある。

操作者は、例えば、図１１に示すように、Ｂ面画像ＩＢ上に描画されている投影ベクトルＰＶｅＢの位置を調整することで、設定ベクトルのＢ面上での位置を修正する。投影ベクトルＰＶｅＢの位置の変更に応じて、設定ベクトルの３次元的な位置が変更される。なお表示制御部３５は、変更後の設定ベクトルのＡ面上への投影をＡ面画像ＩＡ上に描画し、Ｃ面上への投影をＣ面画像ＩＣ上に描画する。なお、Ｃ面画像ＩＣ上での設定ベクトルのＣ面上での位置の修正は、操作部３９を介してＡ面とＢ面との交差線上に沿ってＣ面の位置を平行移動することにより実現される。

ところで、２回目のステップＳ２の開始時点においてＢ面は設定ベクトルを包含する位置に、Ｃ面は設定ベクトルの始点に直交する位置に自動的に設定されている。従って２回目のステップＳ２において、Ｂ面やＣ面上で設定ベクトルの位置を設定すれば、実質的に設定ベクトルの所望の３次元的な位置が設定されたこととなる。すなわち、本実施形態によれば、設定ベクトルの位置を少なくとも２回指定すれば、設定ベクトルの所望の３次元的な位置を設定することができる。また、Ｂ面やＣ面上で設定ベクトルを修正する際、Ａ面上で設定された設定ベクトルの位置を大きく変えることなくＢ面上での設定ベクトルの修正を行うことができる。

このようにして最適な３次元位置に設定ベクトルが設定されるまでステップＳ２〜Ｓ１１が繰り返される。そしてシステム制御部４１は、ステップＳ１１において操作者により操作部３９等を介して終了指示がなされたことを契機として（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、断面自動変更処理を終了する。

なお、上記の説明においてＣ面は、設定ベクトルの始点に交差し、且つ設定ベクトルに直交する位置に設定されるとした。しかしながら、本実施形態が、これに限定されない。例えば、図１２に示すように、設定ベクトルＶｅの終点Ｐ２に交差し、且つ設定ベクトルＶｅに直交する位置に設定されても良いし、図１３に示すように、設定ベクトルＶｅの中点Ｐ３に交差し、且つ設定ベクトルＶｅに直交する位置に設定されても良い。さらには、複数の位置に関する複数のＣ面を利用する場合、例えば、３つのＣ面を利用する場合、図１４に示すように、設定ベクトルＶｅの始点Ｐ１に交差する第１Ｃ面、中点Ｐ３に交差する第２Ｃ面、及び終点Ｐ２に交差する第３Ｃ面が設定されても良い。３つのＣ面は、臨床的には、左室の心尖、中央、弁輪付近それぞれの短軸像を観察する場合に有効である。本実施形態は、このような３つのＣ面の設定作業の簡便化をも実現している。すなわち、ステップＳ２において操作者がマウスカーソルにより２点を指定するだけで、３つのＣ面、さらにはＡ面（４ｃｈビュー）、Ｂ面（２ｃｈビュー）を自動的に設定することができるからである。

上記構成により本実施形態に係る超音波診断装置１及び超音波画像処理装置５０は、設定ベクトルを設定する際に、設定ベクトルの位置を点指定したＭＰＲ断面以外の残りのＭＰＲ断面を、設定ベクトルに直交するように自動的に変更する。これにより操作者は、残りのＭＰＲ画像の断面位置を変更することなく、残りのＭＰＲ画像上において設定ベクトルの位置の調整をすることができる。このようにして超音波診断装置１及び超音波画像処理装置５０は、設定ベクトルの調整の簡便化を実現している。

かくして本実施形態に係る超音波診断装置１及び超音波画像処理装置５０は、超音波画像を利用した画像観察における操作性の向上を実現する。

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。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。

１…超音波診断装置、１１…超音波プローブ、１３…スキャン制御部、１５…送信部、１７…受信部、１９…信号処理部、２１…ボリュームデータ生成部、２３…記憶部、２５…ベクトル設定部、２７…切り出し部、２９…３次元画像生成部、３１…断面計算部、３３…断面画像生成部、３５…表示制御部、３７…表示部、３９…操作部、４１…システム制御部、５０…超音波画像処理装置

Claims (6)

1. 超音波スキャンにより発生されたボリュームデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータに基づいて既定の複数の複数の断面にそれぞれ対応する複数の断面画像のデータを生成する断面画像生成部と、
   前記ボリュームデータに基づいて既定の視点方向に関する３次元画像のデータを生成する３次元画像生成部と、
   前記複数の断面画像と３次元画像とを表示する表示部と、
   前記表示されている複数の断面画像のうちの第１の断面画像上に、操作者からの指示に従ってベクトルを設定する設定部と、
   前記表示されている３次元画像を前記設定されたベクトルが示す切り出し領域と視線方向とに従って更新する更新部と、
   前記表示されている複数の断面画像のうちの第２の断面画像の断面の位置を、前記設定されたベクトルを包含し、且つ前記第１の断面画像の断面に直交する位置に変更し、前記表示されている複数の断面画像のうちの第３の断面画像の断面の位置を、前記ベクトル上の基準点において直交する位置に変更する変更部と、
   を具備する超音波画像処理装置。
2. 前記変更部は、前記第３の断面画像の断面の位置を、前記ベクトル上の前記基準点に交差し、且つ前記ベクトルを法線とする位置に変更する、請求項１記載の超音波画像処理装置。
3. 前記基準点は、前記ベクトルの始点、中点、又は終点である、請求項１記載の超音波画像処理装置。
4. 超音波スキャンにより発生されたボリュームデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータに基づいて既定の第１断面に関する第１断面画像のデータを発生する第１断面画像発生部と、
   前記第１断面画像上に操作者からの指示に従ってベクトルを設定する設定部と、
   前記ベクトルを含む領域のデータを前記ボリュームデータから切り出す切り出し部と、
   前記切り出された領域のデータに基づいて前記ベクトルを視点方向とする３次元画像のデータを生成する３次元画像生成部と、
   前記ベクトルを包含し且つ前記第１断面に直交する、前記ボリュームデータ内の第２断面を計算し、前記ベクトル上の基準点において直交する、前記ボリュームデータ内の第３断面を計算する計算部と、
   前記第２断面に関する第２断面画像のデータを前記ボリュームデータから生成する第２断面画像発生部と、
   前記第３断面に関する第３断面画像のデータを前記ボリュームデータから生成する第３断面画像発生部と、
   前記第２断面画像と前記第３断面画像と前記３次元画像とを表示する表示部と、
   を具備する超音波画像処理装置。
5. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブを介して被検体を超音波でスキャンするスキャン部と、
   前記超音波プローブからのエコー信号に基づいて前記被検体に関するボリュームデータを発生するボリュームデータ発生部と、
   前記ボリュームデータに基づいて既定の複数複数の断面にそれぞれ対応する複数の断面画像のデータを生成する断面画像生成部と、
   前記ボリュームデータに基づいて既定の視点方向に関する３次元画像のデータを生成する３次元画像生成部と、
   前記複数の断面画像と３次元画像とを表示する表示部と、
   前記表示されている複数の断面画像のうちの第１の断面画像上に、操作者からの指示に従ってベクトルを設定する設定部と、
   前記表示されている３次元画像を前記設定されたベクトルが示す切り出し領域と視線方向とに従って更新する更新部と、
   前記表示されている複数の断面画像のうちの第２の断面画像の断面の位置を、前記設定されたベクトルを包含し、且つ前記第１の断面画像の断面に直交する位置に変更し、前記表示されている複数の断面画像のうちの第３の断面画像の断面の位置を、前記ベクトル上の基準点において直交する位置に変更する変更部と、
   を具備する超音波診断装置。
6. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブを介して被検体を超音波でスキャンするスキャン部と、
   前記超音波プローブからのエコー信号に基づいて前記被検体に関するボリュームデータを発生するボリュームデータ発生部と、
   前記ボリュームデータに基づいて既定の第１断面に関する第１断面画像のデータを発生する第１断面画像発生部と、
   前記第１断面画像上に操作者からの指示に従ってベクトルを設定する設定部と、
   前記ベクトルを含む領域を前記ボリュームデータから切り出す切り出し部と、
   前記切り出された領域に基づいて前記ベクトルを視点方向とする３次元画像のデータを生成する３次元画像生成部と、
   前記ベクトルを包含し且つ前記第１断面に直交する、前記ボリュームデータ内の第２断面を計算し、前記ベクトル上の基準点において直交する、前記ボリュームデータ内の第３断面を計算する計算部と、
   前記第２断面に関する断面画像のデータを前記ボリュームデータから生成する第２断面画像発生部と、
   前記第３断面に関する第３断面画像のデータを前記ボリュームデータから生成する第３断面画像発生部と、
   前記第２断面画像と前記第３断面画像と前記３次元画像とを表示する表示部と、
   を具備する超音波診断装置。

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