JP6071599B2 - 超音波診断装置、画像処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、超音波診断装置、画像処理装置及びプログラムに関する。

従来、超音波診断装置においては、２Ｄアレイプローブ（two dimensional array probe）や、メカニカル４Ｄプローブ（mechanical four dimensional probe）を用いて３次元データ（ボリュームデータ(volume data)）を収集し、収集したボリュームデータを用いて肝臓内の門脈や、乳管など管腔内の観察が行われている。このような管腔内の観察においては、例えば、管腔内をあたかも内視鏡で見たように表示させる仮想内視鏡表示が用いられる。なお、以下、仮想内視鏡表示をフライスルー（Fly Thru）表示と記す場合がある。

フライスルー表示では、ボリュームデータに含まれる管腔内に視点及び視線方向を設定して、透視投影画像（ＰＶＲ画像：Perspective Volume Rendering 画像）を生成して表示する。そして、フライスルー表示では、管腔に沿って視点位置を移動させながら生成したＰＶＲ画像を更新させて動画像で示すフライスルー画像が表示される。

また、フライスルー表示では、フライスルー画像と共に、視線方向に対する直交３断面のＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）画像を生成して表示することで、管腔全体の内壁を観察することができる。しかしながら、上述した従来の技術では、フライスルー画像における管腔が適切に表示されない場合があった。

特開２０１０−１６７０３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、フライスルー画像における管腔を適切に表示することを可能にする超音波診断装置、画像処理装置及びプログラムを提供することである。

実施の形態の超音波診断装置は、設定手段と、仮想内視鏡画像生成手段と、表示制御手段とを備える。設定手段は、３次元画像データを用いて生成された２次元断層像に描出された管腔の情報に基づいて、当該管腔の内部を所定の視点から投影した仮想内視鏡画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する。仮想内視鏡画像生成手段と、前記設定された画質調整パラメータの値を用いて前記仮想内視鏡画像を生成する。表示制御手段と、前記仮想内視鏡画像を所定の表示部にて表示させる。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。 図２は、画質調整パラメータを説明するための図である。 図３は、従来技術に係る課題の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る画像生成部の構成の一例を示す図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る管腔内壁の設定の一例を示す図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係るパラメータ設定部による処理の一例を説明するための図である。 図５Ｃは、第１の実施形態に係るパラメータ設定部による処理の一例を模式的に示す図である。 図６は、第１の実施形態に係るフライスルー表示の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図８Ａは、第２の実施形態に係る管腔内壁の設定の一例を示す図である。 図８Ｂは、第２の実施形態に係るパラメータ設定部による処理の一例を説明するための図である。 図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図１０は、第３の実施形態に係る管腔内壁の設定の一例を示す図である。 図１１は、第４の実施形態に係る表示例を示す図である。

（第１の実施形態）
まず、本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１００の構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００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などを有する。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など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、本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、本実施形態に係る超音波プローブ１は、被検体Ｐを２次元で走査する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スキャンプローブである。或いは、本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２次元超音波プローブである。なお、２次元超音波プローブは、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が可能である。

モニタ２は、超音波診断装置１００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などを表示したりする。例えば、モニタ２は、後述する画像生成部１４の処理によって生成されたフライスルー画像や、ＭＰＲ画像を表示する。

入力装置３は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーンなどを有する。入力装置３は、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。例えば、入力装置３は、２次元画像上の所定の位置を指定するための入力操作を受け付ける。一例を挙げると、入力装置３は、ＭＰＲ画像に描出された管腔における管腔内壁の位置を指定するための入力操作を受け付ける。

装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置である。具体的には、本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次元超音波画像（ボリュームデータ）を生成可能な装置である。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、内部記憶部１６と、制御部１７とを有する。

送受信部１１は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、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、遅延回路は、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て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、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、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、遅延回路は、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１７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、送信駆動電圧など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、または、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、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、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なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器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る。

このように、送受信部１１は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。ここで、本実施形態に係る送受信部１１は、超音波プローブ１から被検体Ｐに対して３次元の超音波ビームを送信させ、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。

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、包絡線検波処理などを行なって、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。 ここで、Ｂモード処理部１２は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Ｂモード処理部１２は、一つの反射波データに対して、二つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。

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、平均速度、分散、パワーなど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。

なお、本実施形態に係るＢモード処理部１２およびドプラ処理部１３は、２次元の反射波データおよび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、本実施形態に係るＢモード処理部１２は、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ことができる。また、本実施形態に係るドプラ処理部１３は、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ことができる。

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モード画像を生成する。具体的には、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モードデータから、３次元のＢモード画像を生成する。

また、画像生成部１４は、ドプラ処理部１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。具体的には、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から、３次元のカラードプラ画像を生成する。なお、以下では、画像生成部１４が生成した３次元のＢモード画像及び３次元のカラードプラ画像をまとめて「ボリュームデータ」と記載する。

また、画像生成部１４は、生成したボリュームデータをモニタ２にて表示するための各種画像を生成することができる。具体的には、画像生成部１４は、ボリュームデータからＭＰＲ画像やレンダリング画像を生成することができる。

すなわち、超音波プローブ１により被検体Ｐの撮影部位に対して超音波の３次元走査が行なわれることで、送受信部１１は、３次元のデータを生成する。そして、画像生成部１４は、ボリュームデータをモニタ２に表示するための画像として、例えば、操作者からの指示により、直交３断面におけるＭＰＲ画像や、超音波プローブ１の被検体Ｐに対する接触面を視点とした場合のレンダリング画像や、任意の場所を視点とした場合のレンダリング画像を生成する。

また、画像生成部１４は、ボリュームデータに含まれる管腔において、管腔内部に視点を配置した投影像であるフライスルー画像などを生成する。画像生成部１４によるフライスルー画像の生成については、後に詳述する。なお、画像生成部１４は、超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマークなどを合成した合成画像を生成することもできる。なお、画像生成部１４によって生成されるフライスルー画像は、仮想内視鏡画像、或いは、ＰＶＲ画像と呼ばれる場合もある。

画像メモリ１５は、画像生成部１４が生成した超音波画像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。

内部記憶部１６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、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディーマークなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部１６は、必要に応じて、画像メモリ１５が記憶する画像の保管などにも使用される。

制御部１７は、情報処理装置（計算機）としての機能を実現する制御プロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）であり、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１７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１６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及び画像生成部１４の処理を制御する。また、制御部１７は、画像メモリ１５が記憶する超音波画像や、内部記憶部１６が記憶する各種画像、又は、画像生成部１４による処理を行なうためのＧＵＩ、画像生成部１４の処理結果などをモニタ２にて表示するように制御する。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００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１００は、以下、詳細に説明する画像生成部１４の処理により、フライスルー画像における管腔を適切に表示することができるように構成されている。

ここで、まず、従来技術においてフライスルー画像における管腔が適切に表示されない場合について説明する。従来、フライスルー画像を表示する場合、超音波診断装置においては、取得したボリュームデータにおける管腔の抽出処理が行われる。超音波診断装置ではこの管腔の抽出処理において、ボクセルに割り当てられた輝度によってそのボクセルが管腔内壁に属するか、あるいは管腔内部であるかを決定している。すなわち、超音波診断装置においては、所定の輝度未満のボクセルを管腔内部として決定し、一方管腔内部に接し所定の輝度以上であるボクセルを管腔として決定する。

ここで、超音波診断装置においては、取得されたボリュームデータごとに輝度の分布が異なることから、管腔内壁を決定するための輝度が画質調整パラメータによって調整される。図２は、画質調整パラメータを説明するための図である。図２においては、画質調整パラメータの一つである閾値と管腔内壁を決定する輝度との関係について示す。図２においては、縦軸が閾値を示し、横軸が輝度を示す。

図２に示すように、閾値に輝度が対応づけられる。例えば、図２に示すように、閾値を「ａ」から「ｂ」に変化させると、管腔内壁を決定する輝度の値が大きくなる。閾値は、ボリュームデータごとに、当該ボリュームデータに含まれる輝度の分布から決定される。すなわち、超音波診断装置では、取得したボリュームデータの輝度に応じて閾値が決定され、決定された閾値に対応する輝度の領域が管腔内壁として決定される。

しかしながら、従来の超音波診断装置では、上述したように閾値がボリュームデータの輝度に応じて決定された値のまま固定されているため、ボリュームデータに含まれる輝度によっては、ほとんどが管腔内壁として判定されてしまい、管腔内部が表示されない場合があり、フライスルー画像における管腔が適切に表示されない。

また、従来の超音波診断装置では、閾値によって管腔内壁が決定されるため、閾値が変化すると、管腔内部と管腔内壁との境界が変化するため、管腔径が変化してしまう。その結果、従来の超音波診断装置では、ＭＰＲ画像に描出された管腔の径と、フライスルー画像（ＰＶＲ画像）に描出された管腔の径とが一致せず、フライスルー画像における管腔が適切に表示されない場合がある。

図３は、従来技術に係る課題の一例を示す図である。図３においては、同一のボリュームデータに含まれる管腔を、閾値を変化させて表示させた場合について示す。例えば、図３に示すように、従来の超音波診断装置では、閾値が「１０」、「３０」、「５０」、「９０」と増加するに従い、表示画像における見た目上の管腔径が大きくなる。上述したように、従来の超音波診断装置では、フライスルー画像における管腔が、実際の管腔径とはとは異なり適切に表示されない場合があるため、観察者は調整用のつまみなどを操作することで、表示画面における見た目上の管腔径などを調整していた。

そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００においては、以下に詳細に記載する画像生成部１４の処理により、フライスルー画像における管腔を適切に表示することを可能にする。なお、本実施形態においては、画質調整パラメータとして閾値を用いる場合について説明する。

図４は、第１の実施形態に係る画像生成部１４の構成の一例を示す図である。図４に示すように、画像生成部１４は、パラメータ設定部１４１と、フライスルー画像生成部１４２とを有する。

パラメータ設定部１４１は、３次元画像データを用いて管腔を描出した２次元断面像を抽出する。そして、この２次元画像の情報に基づいて、当該管腔の内部を所定の視線方向から投影した仮想内視鏡画像（ＰＶＲ画像）を生成するための画質調整パラメータの値を設定する。具体的には、パラメータ設定部１４１は、２次元画像に描出された管腔の対向する内壁に対してそれぞれ設定された２点間の距離と、ボリュームデータにおける当該２点間の距離とが同一となるように、画質調整パラメータを設定する。

ここで、まず、パラメータ設定部１４１の処理を行なうために、観察者は、入力装置３を介して、処理対象となるボリュームデータを指定し、更に、直交３断面（Ａ面、Ｂ面、Ｃ面）のＭＰＲ画像の表示要求を行なう。表示要求を入力装置３から通知された制御部１７は、画像生成部１４に対して、観察者が指定したボリュームデータから直交３断面のＭＰＲ画像を生成するように制御する。そして、モニタ２は、制御部１７の制御により、画像生成部１４が生成した直交３断面のＭＰＲ画像を表示する。

観察者は、入力装置３が有する描画機能を用いて、モニタ２に表示されたＭＰＲ画像に描出された管腔の対向する内壁それぞれに、パラメータ設定部１４１が画質調整パラメータを設定するための点を設定する。制御部１７は、入力装置３が受け付けた２点のボリュームデータにおける位置情報を取得し、取得した２点の位置情報と、当該２点間の距離をパラメータ設定部１４１に通知する。

図５Ａは、第１の実施形態に係る管腔内壁の設定の一例を示す図である。図５Ａにおいては、モニタ２に表示された直交３断面のＭＰＲ画像のうちの一枚を示す。例えば、観察者は、直交３断面のＭＰＲ画像から１枚を選択する。そして、観察者は、図５Ａの円２０内に示すように、選択したＭＰＲ画像に描出された管腔の対向する内壁それぞれに点（図中の×印）を設定する。

さらに、観察者は、超音波診断装置１００に対して、設定した２点間の距離を計測させる。すなわち、制御部１７は、例えば、図５Ａに示すように、設定された２点間の距離「Ｄｉｓｔ（Distance）：５．０ｍｍ」を計測する。そして、制御部１７は、設定された２点の位置情報（３次元上の座標）と、計測結果「５．０ｍｍ」をパラメータ設定部１４１に通知する。

パラメータ設定部１４１は、制御部１７から通知された２点の位置情報と、２点間の距離「５．０ｍｍ」を用いて閾値を設定する。具体的には、パラメータ設定部１４１は、ボリュームデータにおいて、通知された２点を通過する直線を算出し、算出した直線上の２点間の距離が、ＭＰＲ画像によって通知された距離と同一になるように閾値を設定する。

図５Ｂは、第１の実施形態に係るパラメータ設定部１４１による処理の一例を説明するための図である。図５Ｂにおいては、図５Ａにて設定された２点と算出された距離「５．０ｍｍ」を用いた処理を示す。例えば、パラメータ設定部１４１は、図５Ｂに示すように、ボリュームデータにおいて、通知された２点を通過する直線３０を算出する。そして、パラメータ設定部１４１は、閾値を段階的に変化させたボリュームデータを生成させ、図５Ｂに示すように、算出した直線３０上の２点間の距離が「５．０ｍｍ」となる閾値を抽出し、抽出した閾値を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。

図５Ｃは、第１の実施形態に係るパラメータ設定部１４１による処理の一例を模式的に示す図である。図５Ｃにおいては、閾値を段階的に変化させて生成されたボリュームデータそれぞれから生成されたフライスルー画像（ＰＶＲ画像）を示す。図５Ｃに示すように、パラメータ設定部１４１は、閾値を「１０」、「３０」、「５０」、「９０」と段階的に変化させたボリュームデータを生成する。そして、パラメータ設定部１４１は、生成したボリュームデータそれぞれにおいて２点間の距離が「５．０ｍｍ」となる閾値を抽出する。すなわち、パラメータ設定部１４１は、図５Ｃに示すように、「閾値＝３０」を抽出し、抽出した「３０」を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。

パラメータ設定部１４１は、上述したように閾値を設定することによって、ボリュームデータにおける管腔内壁の位置を決定する。これにより、パラメータ設定部１４１は、ボリュームデータに含まれる管腔領域を抽出することとなる。そして、管腔領域が抽出されたボリュームデータには、芯線が設定され、芯線に沿ってＰＶＲ画像が生成され、動画像であるフライスルー画像が表示されることとなる。

図４に戻って、フライスルー画像生成部１４２は、設定された画質調整パラメータの値を用いてＰＶＲ画像を生成する。具体的には、フライスルー画像生成部１４２は、パラメータ設定部１４１によって設定された画質調整パラメータによって抽出された管腔領域に設定された芯線の軌道に沿って、任意の方向に、一定の距離間隔及び一定の時間間隔で視点を移動させ、各視線方向から管腔内を投影したＰＶＲ画像を、ボリュームデータを用いてそれぞれ生成する。

ここで、まず、フライスルー画像生成部１４２が処理を行うために、観察者によって視点及び視線方向が設定される。そして、フライスルー画像生成部１４２は、設定された芯線上の視点から設定された視線方向に、管腔内を投影したＰＶＲ画像を生成する。このとき、フライスルー画像生成部１４２は、視線方向を中心とする視野角であるＦＯＶ（Field Of View）角にて定まる近平面及び遠平面の範囲に向けて視点から放射状に透視投影する。そして、フライスルー画像生成部１４２は、一定の距離間隔及び一定の時間間隔で視点を移動させながら、各視線方向から管腔内を投影したＰＶＲ画像をそれぞれ生成し、生成したＰＶＲ画像を画像メモリ１５に格納する。

そして、制御部１７が、フライスルー画像生成部１４２によって生成された各視線方向から管腔内を投影したＰＶＲ画像と、当該ＰＶＲ画像が生成された視点位置における直交３断面のＭＰＲ画像をモニタ２に表示させる。ここで、制御部１７は、フライスルー画像生成部１４２がＰＶＲ画像を生成する際に視点を移動した時間間隔でＰＶＲ画像を更新することで、管腔内を視線方向に移動しながら観察できる動画像（フライスルー画像：Ｆｌｙ Ｔｈｒｕ画像）を表示させることが可能である。なお、フライスルー画像が表示される場合には、視点の移動に伴って、直交３断面のＭＰＲ画像も更新される。

図６は、第１の実施形態に係るフライスルー表示の一例を示す図である。図６においては、右下の画像がフライスルー画像を示し、右上、左上及び左下の画像が直交３断面のＭＰＲ画像を示す。例えば、制御部１７は、図６に示すように、直交３断面のＭＰＲ画像と、フライスルー画像とをモニタ２にて表示させる。ここで、本実施形態に係る超音波診断装置１００では、パラメータ設定部１４１の処理により、フライスルー画像における管腔径を、２点が設定されたＭＰＲ画像における管腔径に一致させたフライスルー表示を行う。

また、制御部１７は、ＭＰＲ画像上で設定された管腔内壁の位置をガイドライン表示させることが可能である。例えば、制御部１７は、図６の右下の図に示すように、ＭＰＲ画像で設定された２点に対応する位置に点（×印）を表示させ、その点を結ぶ直線を表示させる。

上述したように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、ＭＰＲ画像における管腔径と、フライスルー画像における管腔径とを一致させたフライスルー表示が可能である。ここで、上述した処理は、フライスルー表示のどのタイミングで行われる場合であってもよい。すなわち、ボリュームデータが収集された直後に実行する場合であってもよく、或いは、一度フライスルー画像を表示させた後に、再度、実行する場合であってもよい。

また、ボリュームデータ全体に対して１度に処理を行う場合であってもよく、或いは、ＰＶＲ画像を更新させてフライスルー画像を表示させる際に、その都度処理を実行する場合であってもよい。

次に、図７を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の処理について説明する。図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００による処理の手順を示すフローチャートである。図７に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００においては、フライスルー表示モードであると（ステップＳ１０１肯定）、制御部１７は、ＭＰＲ画像に描出された管腔の対向する管腔内壁に２点が設定されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ここで、２点が設定されると（ステップＳ１０２肯定）、制御部１７は、２点間の距離を測定し（ステップＳ１０３）、設定された２点の位置情報と、２点間の距離の測定結果とをパラメータ設定部１４１に通知する。

そして、パラメータ設定部１４１は、通知された２点の位置情報から、ボリュームデータにおいて、設定された２点を通過する直線を算出する（ステップＳ１０４）。その後、パラメータ設定部１４１は、算出した直線上の２点の距離が、ＭＰＲ画像における２点間の距離（通知された距離）と同一となる閾値を抽出する（ステップＳ１０５）。

そして、フライスルー画像生成部１４２は、抽出された閾値で生成されたボリュームデータを用いてフライスルー画像を生成する（ステップＳ１０６）。そして、制御部１７は、生成されたフライスルー画像をモニタ２にて表示させて（ステップＳ１０７）、処理を終了する。なお、フライスルー表示モードがＯＦＦの場合、及び、対向する管腔内壁に２点が設定されるまで、超音波診断装置１００は、待機状態である（ステップＳ１０１否定、ステップＳ１０２否定）。

上述したように、第１の実施形態によれば、パラメータ設定部１４１は、ボリュームデータを用いて生成されたＭＰＲ画像に描出された管腔の情報に基づいて、当該管腔の内部を所定の視点から投影したＰＶＲ画像を生成するための画質調整パラメータ（閾値）の値を設定する。そして、フライスルー画像生成部１４２は、設定された画質調整パラメータの値を用いてＰＶＲ画像を生成する。そして、制御部１７は、ＰＶＲ画像をモニタ２にて表示させる。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、ＭＰＲ画像に対応づいたフライスルー画像を生成して表示することができ、フライスルー画像における管腔を適切に表示することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、パラメータ設定部１４１は、ＭＰＲ画像に描出された管腔の対向する内壁に対してそれぞれ設定された２点間の距離と、ボリュームデータにおける当該２点間の距離とを対応させるように、画質調整パラメータを設定する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、ＭＰＲ画像における管腔径と、フライスルー画像における管腔径とを一致させることができ、フライスルー画像における管腔をより適切に表示することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、制御部１７は、フライスルー画像において、ＭＰＲ画像に描出された管腔の対向する内壁に対してそれぞれ設定された２点に対応する位置にガイドラインを表示させる。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、ＭＰＲ画像とフライスルー画像との対応関係をより明確に表示させることを可能にする。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、ＭＰＲ画像に描出された管腔の対向する内壁に点がそれぞれ設定され、設定された２点間の距離を計測することで管腔径を測定し、ＭＰＲ画像における管腔径とフライスルー画像における管腔径とを一致させる場合について説明した。第２の実施形態では、ＭＰＲ画像上の点にボリュームデータ内の管腔内壁を一致させる場合について説明する。なお、第２の実施形態に係る超音波診断装置は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００と比較して、図４に示すパラメータ設定部１４１の処理内容のみが異なる。

第２の実施形態に係るパラメータ設定部１４１は、２次元画像に描出された管腔の内壁に対して設定された点に対して、ボリュームデータにおける管腔の内壁の位置が対応するように、画質調整パラメータを設定する。具体的には、パラメータ設定部１４１は、観察者によって設定されたＭＰＲ画像上の点の位置情報（座標）を取得する。そして、パラメータ設定部１４１は、ボリュームデータに含まれる当該座標に管腔の内壁を重畳させた場合の画質調整パラメータの値を抽出し、抽出した画質調整パラメータの値を、フライスルー画像を生成する際の画質調整パラメータとして設定する。

図８Ａは、第２の実施形態に係る管腔内壁の設定の一例を示す図である。例えば、観察者は、直交３断面のＭＰＲ画像から１枚を選択する。そして、観察者は、図８Ａに示すように、選択したＭＰＲ画像に描出された管腔の内壁に点（図中の×印）を設定する。制御部１７は、観察者によって設定された点の位置情報をパラメータ設定部１４１に通知する。

パラメータ設定部１４１は、ボリュームデータに対する画質調整パラメータを種々変更させて、通知された点の座標に管腔の内壁が重畳する画質調整パラメータを抽出する。なお、ボリュームデータにおける管腔領域は、予め抽出される。図８Ｂは、第２の実施形態に係るパラメータ設定部１４１による処理の一例を説明するための図である。例えば、パラメータ設定部１４１は、図８Ｂに示すように、閾値を種々変更させて、点の座標に管腔の内壁が重畳する閾値を抽出する。そして、パラメータ設定部１４１は、抽出した閾値を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。

ここで、設定される点は、１つの点だけではなく、複数の点が設定される場合であってもよい。かかる場合には、パラメータ設定部１４１は、各点を用いてそれぞれ閾値を抽出し、抽出した閾値の平均の値を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。

或いは、パラメータ設定部１４１は、設定された複数の点それぞれに対して管腔内壁を近似させ、各点と管腔内壁との距離がそれぞれ最小となるような閾値を、最小２乗法などを用いて算出する。そして、パラメータ設定部１４１は、算出した閾値を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。

次に、図９を用いて、第２の実施形態に係る超音波診断装置１００の処理について説明する。図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１００による処理の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１００においては、フライスルー表示モードであると（ステップＳ２０１肯定）、制御部１７は、ＭＰＲ画像に描出された管腔内壁に点が設定されたか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

ここで、点が設定されると（ステップＳ２０２肯定）、制御部１７は、設定された点の位置情報をパラメータ設定部１４１に通知する。パラメータ設定部１４１は、通知された点の位置情報から、設定された点に管腔内壁が重畳するようにボリュームデータを生成する（ステップＳ２０３）。すなわち、パラメータ設定部１４１は、閾値を種々変更させて、点の座標に管腔の内壁が重畳する閾値を抽出する。

そして、フライスルー画像生成部１４２は、抽出された閾値で生成されたボリュームデータを用いてフライスルー画像を生成する（ステップＳ２０４）。そして、制御部１７は、生成されたフライスルー画像をモニタ２にて表示させて（ステップＳ２０５）、処理を終了する。なお、フライスルー表示モードがＯＦＦの場合、及び、管腔内壁に点が設定されるまで、超音波診断装置１００は、待機状態である（ステップＳ２０１否定、ステップＳ２０２否定）。

上述したように、第２の実施形態によれば、パラメータ設定部１４１は、ＭＰＲ画像に描出された管腔の内壁に対して設定された点に対して、ボリュームデータにおける管腔の内壁の位置が対応するように、画質調整パラメータを設定する。従って、第２の実施形態に係る超音波診断装置１００は、ＭＰＲ画像における管腔内壁の位置と、フライスルー画像における管腔の内壁の位置とを関連付けたフライスルー表示を行うことができ、フライスルー画像における管腔を適切に表示させることを可能にする。

（第３の実施形態）
上述した第１及び２の実施形態では、ＭＰＲ画像上に点が設定される場合について説明した。第３の実施形態では、ＭＰＲ画像に描出された管腔内壁に沿った線分が設定される場合について説明する。なお、第３の実施形態に係る超音波診断装置は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００と比較して、図４に示すパラメータ設定部１４１の処理内容のみが異なる。

第３の実施形態に係るパラメータ設定部１４１は、ＭＰＲ画像に描出された管腔の内壁を示す輪郭線を抽出し、抽出した輪郭線に対して、ボリュームデータにおける管腔の内壁の位置が対応するように、画質調整パラメータを設定する。具体的には、パラメータ設定部１４１は、エッジ検出などを用いてＭＰＲ画像に描出された管腔の内壁の輪郭線を抽出する。そして、パラメータ設定部１４１は、抽出した輪郭線の位置情報（輪郭線を構成する全ての点の座標）を取得する。そして、パラメータ設定部１４１は、ボリュームデータに含まれる当該全ての点の座標に管腔の内壁を重畳させた場合の画質調整パラメータの値を抽出し、抽出した画質調整パラメータの値を、フライスルー画像を生成する際の画質調整パラメータとして設定する。

図１０は、第３の実施形態に係る管腔内壁の設定の一例を示す図である。例えば、パラメータ設定部１４１は、直交３断面のＭＰＲ画像から輪郭線を抽出するための画像を選択する。そして、パラメータ設定部１４１は、図１０に示すように、選択したＭＰＲ画像に描出された管腔の内壁の輪郭線を、エッジ検出などを用いて抽出する。

パラメータ設定部１４１は、抽出した輪郭線を構成する各点を用いてそれぞれ閾値を抽出し、抽出した閾値の平均の値を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。或いは、パラメータ設定部１４１は、複数の点それぞれに対して管腔内壁を近似させ、各点と管腔内壁との距離がそれぞれ最小となるような閾値を、最小２乗法などを用いて算出する。そして、パラメータ設定部１４１は、算出した閾値を、フライスルー画像を生成する際の閾値として設定する。

上述したように、第３の実施形態に係る超音波診断装置１００においては、管腔内壁を示す輪郭線に対して管腔内壁の位置が対応するように画質調整パラメータを設定する。例えば、第３の実施形態に係る画質調整パラメータの設定処理を自動で実行させ、観察者が第１又は第２の実施形態に係る画質調整パラメータの設定処理により画質調整パラメータの微調整をするようにしてもよい。

上述したように、第３の実施形態によれば、パラメータ設定部１４１は、ＭＰＲ画像に描出された管腔の内壁を示す輪郭線を抽出し、抽出した輪郭線に対して、ボリュームデータにおける管腔の内壁の位置が対応するように、画質調整パラメータを設定する。従って、第３の実施形態に係る超音波診断装置１００は、ＭＰＲ画像における管腔内壁とフライスルー画像における管腔内壁との関連付けを自動で行うことを可能にする。

（第４の実施形態）
さて、これまで第１、２及び３の実施形態について説明したが、上述した第１、２及び３の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

上述した第１の実施形態では、フライスルー画像上にガイドラインを表示する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、現時点で表示されているフライスルー画像の視野範囲や、ＡＬＥＲＴなどをＭＰＲ画像上に表示させることもできる。

図１１は、第４の実施形態に係る表示例を示す図である。例えば、制御部１７は、図１１に示すように、現時点で表示されているフライスルー画像の視野範囲４０をＭＰＲ画像に重畳させて表示させる。これにより、点の再設定などを行う際に、観察者に対して適切な点の設定場所を提示することができる。

また、例えば、制御部１７は、図１１に示すように、ＡＬＥＲＴをＭＰＲ画像に重畳させて表示させる。一例を挙げると、観察者による点の設定に際して、管腔内壁ではない位置（例えば、組織内など）に点を設定した場合に、制御部１７は、図１１に示すように、ＡＬＥＲＴを表示させる。かかる場合には、内部記憶部１６が、管腔外であることを判定するための輝度の閾値を予め記憶する。

そして、制御部１７は、観察者によって点が設定された場合に、閾値を参照して、当該点の輝度が管腔外であるか否かを判定する。ここで、設定された点を管腔外であると判定した場合には、制御部１７は、モニタ２にＡＬＥＲＴを表示させる。

或いは、内部記憶部１６が、管腔であることを判定するための輝度の閾値を予め記憶する。そして、制御部１７は、観察者によって点が設定された場合に、閾値を参照して、設定された点の近傍に閾値を下回る輝度領域（＝管腔）があるか否かを判定する。ここで、設定された点の近傍に閾値を下回る輝度領域がない場合（すなわち、管腔がない場合）に、制御部１７は、モニタ２にＡＬＥＲＴを表示させる。

上述したように、観察者によって設定された点が誤設定である場合に、ＡＬＥＲＴを表示させることで、ＭＰＲ画像における管腔内壁と、フライスルー画像における管腔内壁とを一致させた画像を確実に表示させることを可能にする。

上述した第１〜第３の実施形態では、画質調整パラメータとして閾値を用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、画質調整パラメータとして透過度やガンマ値を用いる場合であってもよい。なお、透過度とは、図２に示す閾値と輝度との関係を示すグラフの傾きを調整するためのパラメータである。また、ガンマ値とは、図２に示すグラフの傾き部分の状態（直線状、曲線状など）を調整するためのパラメータである。

上述した第１〜第３の実施形態では、パラメータ設定部１４１によって画質調整パラメータ（例えば、閾値など）の値が設定され、設定された画質調整パラメータの値を用いてフライスルー画像を生成し、生成したフライスルー画像を表示する場合について説明した。本実施形態に係る超音波診断装置１００は、さらに、画質調整パラメータを手動で微調整することができる。

すなわち、入力装置３は、パラメータ設定部１４１によって設定された画質調整パラメータの値に対して更に調整を加えるための調整指示を受け付ける。ここで、入力装置３は、例えば、ロータリーエンコーダ（rotary encoder）や、トラックボール、ダイヤル、ＧＵＩ等であり、閾値などの画質調整パラメータの値を増減する調整指示を受付ける。

一例を挙げると、まず、パラメータ設定部１４１が、制御部１７から通知されたＭＰＲ画像上の２点間の位置の情報と、計測結果とを用いて、画質調整パラメータ（例えば、閾値など）の値を設定する。そして、フライスルー画像生成部１４２が、設定された画質調整パラメータの値を用いて、ＰＶＲ画像を生成する。制御部１７は、生成されたＰＶＲ画像を動画像として表示したフライスルー画像をモニタ２にて表示させる。

ここで、観察者が表示されたフライスルー画像を観察しながら入力装置３を介して、画質調整パラメータの微調整を行うことができる。すなわち、入力装置３は、観察者による操作に応じて画質調整パラメータの値を増減させるための調整指示を受付ける。このとき、入力装置３に設定される画質調整パラメータの値を増減させるための調整は、閾値などの画質調整パラメータ自身であってもよいし、或いは、管腔の壁間の距離であってもよい。

入力装置３によって画質調整パラメータの値を増減させるための調整指示が受付けられると、フライスルー画像生成部１４２は、現時点で設定されている画質調整パラメータの値を受付けられた調整指示分変化させ、変化後の値を用いて管腔内を投影したＰＶＲ画像を生成する。制御部１７は、新たに生成されたＰＶＲ画像によりフライスルー画像をモニタ２に表示させる。

ここで、フライスルー画像生成部１４２によって調整指示が反映されたＰＶＲ画像が生成された場合には、新たな調整指示により見積もられる管腔の径は変化するはずである。そこで、調整指示を受けた場合には、制御部１７は、ＭＰＲ画像上に表示されたマーカやＭＰＲ画像上に配置した点の位置にも調整を加えたうえでモニタ２にて表示させる。すなわち、制御部１７は、直交３断面のＭＰＲ画像それぞれに描出された管腔の径それぞれに対して、調整指示に対応する調整（径の増減）を実行したＭＰＲ画像をモニタ２に表示させる。一例を挙げると、閾値が調整された場合、制御部１７は、ＭＰＲ画像上に配置したマーカや２点計測用のマーカの位置を閾値の調整に合わせて移動させる。

ここで、入力装置３は、新たに表示されたＭＰＲ画像上に２点を設定するための操作を受付けることも可能である。また、制御部１７は、調整後のＭＰＲ画像上に、最初に設定された２点を継続して表示させることができ、これらの点を別の色にしたり、点滅させたり、大きさを変えたりして表示させることができる。

これにより、観察者は、管腔がより適切に表示されたフライスルー画像やＭＰＲ画像を観察することができる。なお、上記した例では、ＭＰＲ画像上に２点を設定する場合について説明したが、ＭＰＲ画像上に１点を設定する場合や、ＭＰＲ画像における管腔の内壁の輪郭線を抽出する場合にも同様に適用することができる。

また、管腔の内壁の輪郭線が抽出される場合には、入力装置３は、ＭＰＲ画像における内壁の輪郭線の微調整にかかる調整指示を受付けることも可能である。

上述したように、本願に係る超音波診断装置１００は、フライスルー画像における管腔を適切に表示させることが可能である。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、管腔以外のその他の部位に対して一般化して適用することも可能である。

すなわち、本願に係る超音波診断装置１００は、パラメータ設定部１４１が、３次元画像データを用いて生成された２次元断層像に描出された部位の情報に基づいて、当該部位を所定の視点から投影した投影画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する。そして、画像生成部１４が、設定された画質調整パラメータの値を用いて投影画像を生成する。そして、制御部１７が、投影画像をモニタ２にて表示させる。

例えば、パラメータ設定部１４１は、胎児のエコー検査におけるベビーフェイスのＭＰＲ画像に設定された点や輪郭線を用いて、ＶＲ画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する。画像生成部１４は、設定された画質調整パラメータの値を用いてＶＲ画像を生成する。制御部１７は、生成されたＶＲ画像をモニタ２にて表示させる。ここで、入力装置３は、上記と同様に画質調整パラメータを微調整するための調整指示を受付けることができる。

上記した例はあくまでも一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、超音波診断装置１００においては、種々のシチュエーション（situation）に対して上記した手法を適用することができる。例えば、パラメータ設定部１４１が、肝臓のＭＰＲ画像に設定された点や輪郭線を用いて、肝臓表面のＶＲ画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する。そして、画像生成部１４が、設定された画質調整パラメータの値を用いてＶＲ画像を生成する。そして、制御部１７は、生成されたＶＲ画像をモニタ２にて表示させる。

上述した第１〜第３の実施形態では、超音波診断装置が画質調整パラメータを設定する場合について説明したが、上述した処理は、ワークステーションなどの画像処理装置によって実行される場合であってもよい。かかる場合には、例えば、ネットワークを介して超音波診断装置や、画像保管装置などと接続されたワークステーションが、超音波診断装置や、画像保管装置などからボリュームデータを取得する。そして、ワークステーションは、取得したボリュームデータを用いて上述した処理を実行する。

以上説明したとおり、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態及び第４の実施形態によれば、本実施形態の超音波診断装置、画像処理装置及びプログラムは、フライスルー画像における管腔を適切に表示することを可能にする。

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
１０ 装置本体
１４ 画像生成部
１７ 制御部
１００ 超音波診断装置
１４１ パラメータ設定部
１４２ フライスルー画像生成部

Claims (10)

1. ３次元画像データを用いて生成された２次元断層像に描出された管腔の情報に基づいて、当該管腔の内部を所定の視点から投影した仮想内視鏡画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する設定手段と、
   前記設定された画質調整パラメータの値を用いて前記仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
   前記仮想内視鏡画像を所定の表示部にて表示させる表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記設定手段は、前記２次元断層像に描出された管腔の対向する内壁に対してそれぞれ設定された２点間の距離と、前記３次元画像データにおける当該２点間の距離とを対応させるように、前記画質調整パラメータの値を設定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。
3. 前記設定手段は、前記２次元断層像に描出された管腔の内壁に対して設定された点に対して、前記３次元画像データにおける管腔の内壁の位置が対応するように、前記画質調整パラメータの値を設定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。
4. 前記設定手段は、前記２次元断層像に描出された管腔の内壁を示す輪郭線を抽出し、抽出した輪郭線に対して、前記３次元画像データにおける管腔の内壁の位置が対応するように、前記画質調整パラメータの値を設定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。
5. 前記表示制御手段は、前記２次元断層像に設定された点における輝度が所定の閾値を上回った場合に、誤設定であることを示す警告を前記所定の表示部にて表示させることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記表示制御手段は、前記仮想内視鏡画像において、前記２次元断層像に描出された管腔の対向する内壁に対してそれぞれ設定された２点に対応する位置にガイドラインを表示させることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
7. 前記設定手段によって設定された画質調整パラメータの値を調整するための調整指示を受け付ける受付手段をさらに備え、
   前記仮想内視鏡画像生成手段は、前記受付手段によって受付けられた調整指示に基づいて調整された画質調整パラメータを用いて前記仮想内視鏡画像を生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記表示制御手段は、前記仮想内視鏡画像生成手段によって前記調整指示が反映された仮想内視鏡画像が生成された場合に、前記２次元断層像に対して前記調整指示に対応する調整を実行した２次元断層像を前記所定の表示部にて表示させることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
9. ３次元画像データを用いて生成された２次元断層像に描出された管腔の情報に基づいて、当該管腔の内部を所定の視点から投影した仮想内視鏡画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する設定手段と、
   前記設定された画質調整パラメータの値を用いて前記仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手段と、
   前記仮想内視鏡画像を所定の表示部にて表示させる表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
10. ３次元画像データを用いて生成された２次元断層像に描出された管腔の情報に基づいて、当該管腔の内部を所定の視点から投影した仮想内視鏡画像を生成するための画質調整パラメータの値を設定する設定手順と、
    前記設定された画質調整パラメータの値を用いて前記仮想内視鏡画像を生成する仮想内視鏡画像生成手順と、
    前記仮想内視鏡画像を所定の表示部にて表示させる表示制御手順と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。