JP6147782B2 - 医用画像診断装置及び医用画像処理装置 - Google Patents

医用画像診断装置及び医用画像処理装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置及び医用画像処理装置に関する。
従来、一列に配置された複数の振動子を揺動するメカニカルスキャンプローブや、複数の振動子が格子状に配置された２次元超音波プローブにより、リアルタイムで３次元の超音波画像（ボリュームデータ）を生成および表示することが可能な超音波診断装置が実用化されている。
また、異なる時期に生成されたボリュームデータ間を比較読影するために、複数のボリュームデータの位置合わせを行なう３次元位置合わせ技術の開発が進められている。ここで、比較対象となる２つのボリュームデータ間のずれが、単に、並進移動や回転移動により補正することができるのであれば、これら２つのボリュームデータの全領域を比較して位置合わせを行なうことは、容易である。しかし、比較対象となる２つのボリュームデータ間には、ボリュームデータの収集方法や、患者の撮影時における体位、患者に対する治療などの要因により、輝度分布の変化や形状の変化、形状の歪みなどの差異が存在することが多い。したがって、２つのボリュームデータの全領域を比較して位置合わせを行なうことは、困難であり、かつ、非効率である。
このため、従来の３次元位置合わせ技術では、位置合わせを行なうための関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）を各ボリュームデータ内に設定し、設定したＲＯＩを用いて２つのボリュームデータの位置合わせが行なわれている。
例えば、解剖学的に特徴的な小領域をＲＯＩとして設定することで、２つのボリュームデータの３次元位置合わせを行なう超音波診断装置が知られている。かかる超音波診断装置は、ユーザが手動で指定した小領域や、平均情報量（エントロピー）などの特徴量を算出することで自動的に抽出した小領域をＲＯＩとして設定する。かかる処理により設定されたＲＯＩを用いて３次元位置合わせ処理を行なうことで、医師は、少なくとも読影対象部位が位置合わせされた２つのボリュームデータの比較読影を行なうことができる。
特開２００９−１１２４６８号公報
しかしながら、上記した従来の技術により設定されるＲＯＩは、設定位置によっては、正しい位置合わせが困難な場合があった。
実施形態の医用画像診断装置は、記憶部と、算出部と、抽出部と、設置部と、位置合わせ部とを備える。記憶部は、被検体に関する第１ボリュームデータおよび前記第１ボリュームデータと異なる第２ボリュームデータを記憶する。算出部は、前記第１ボリュームデータに含まれる複数の小領域それぞれの特徴量を算出する。抽出部は、前記特徴量に基づいて、前記複数の小領域の中から、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの間の位置合わせに用いる複数の第１関心領域を抽出する。設置部は、前記複数の第１関心領域の位置関係と同様の位置関係で、複数の第２関心領域を前記第２ボリュームデータに設置する。位置合わせ部は、前記複数の第１関心領域内の情報と前記複数の第２関心領域内の情報との間の類似度を算出し、所定の基準を満たす類似度が算出された複数の第２関心領域の位置に基づいて前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する。位置合わせ部は、前記類似度が前記所定の基準を満たすまで、前記複数の第２関心領域を相対的な位置を維持した状態で移動させて前記類似度を算出する、或いは、所定の回数前記複数の第２関心領域を相対的な位置を維持した状態で移動させて前記類似度を複数算出し、算出した複数の前記類似度のうち最大値を前記所定の基準を満たす類似度とする。
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明するための図である。 図２は、本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３−１は、位置合わせにおけるＲＯＩ設定の重要性を説明するための図（１）である。 図３−２は、位置合わせにおけるＲＯＩ設定の重要性を説明するための図（２）である。 図４は、図１に示すボリュームデータ処理部を説明するための図（１）である。 図５は、図１に示すボリュームデータ処理部を説明するための図（２）である。 図６は、位置合わせ部の処理結果の一例を説明するための図である。 図７は、本実施形態に係る超音波診断装置のＲＯＩ設定処理を説明するためのフローチャートである。 図８は、本実施形態に係る超音波診断装置の位置合わせ処理を説明するためのフローチャートである。 図９は、本実施形態に係る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。
（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、本実施形態に係る超音波診断装置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。また、装置本体１０は、ネットワーク１００を介して外部装置４と接続される。
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超音波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。
なお、本実施形態は、超音波プローブ１が、複数の超音波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場合であっても適用可能である。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。
入力装置３は、後述するインターフェース部１９を介して装置本体１０と接続される。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、トラックボールなどを有し、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。
例えば、本実施形態に係る入力装置３は、比較読影を行なうための２つのボリュームデータの指定や、指定した２つのボリュームデータ間の位置合わせ処理に関する指示を操作者から受け付ける。なお、位置合わせを行なって比較読影する際に操作者が入力装置３を用いて入力する各種指示内容については、後に詳述する。
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などを表示したりする。
例えば、本実施形態に係るモニタ２は、２つのボリュームデータ間の位置合わせを行なうために操作者が参照するＧＵＩを表示する。なお、位置合わせを行なう際に、操作者により参照されるＧＵＩについては、後に詳述する。
外部装置４は、後述するインターフェース部１９を介して装置本体１０と接続される装置である。例えば、外部装置４は、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどである。あるいは、外部装置４は、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置など、本実施形態に係る超音波診断装置以外の各種医用画像診断装置である。
すなわち、本実施形態に係る装置本体１０は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）に則った画像フォーマットに統一された各種医用画像を、インターフェース部１９を介して外部装置４から取得することができる。具体的には、本実施形態に係る装置本体１０は、インターフェース部１９を介して、自装置で生成されたボリュームデータ（３次元超音波画像）の比較対象となるボリュームデータを、インターフェース部１９を介して外部装置４から取得することができる。
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、ボリュームデータ処理部１７と、制御部１８と、インターフェース部１９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１８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。
このＢモード処理部１２の機能を用いることにより、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast Harmonic Imaging）において、造影剤が注入された被検体Ｐの反射波データから、造影剤（微小気泡、バブル）を反射源とする反射波データ（高調波データ又は分周波データ）と、被検体Ｐ内の組織を反射源とする反射波データ（基本波データ）とを分離することができる。すなわち、Ｂモード処理部１２は、組織画像を生成するためのＢモードデータとともに、造影画像を生成するためのＢモードデータを生成することができる。
また、このＢモード処理部１２の機能を用いることにより、ティッシュハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging）において、被検体Ｐの反射波データから、高調波データ又は分周波データを分離することで、ノイズ成分を除去した組織画像を生成するためのＢモードデータを生成することができる。
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。具体的には、本実施形態に係るＢモード処理部１２は、通常のＢモード撮影時や、コントラストハーモニックイメージング、ティッシュハーモニックイメージングにおいて、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ボ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「超音波ボリュームデータ」と記載する。
また、画像生成部１４は、生成した超音波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、超音波ボリュームデータからＭＰＲ（Multi Planar Reconstructions）画像やレンダリング画像を生成することができる。図２は、本実施形態に係る画像生成部を説明するための図である。
すなわち、図２に示すように、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、超音波ボリュームデータを生成する。そして、画像生成部１４は、超音波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、図２に示すように、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。なお、本実施形態に係る画像生成部１４は、自装置以外で生成されたボリュームデータについても、ＭＰＲ画像及びレンダリング画像の生成処理を行なうことができる。
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。
図１に戻って、画像メモリ１５は、画像生成部１４が生成した超音波画像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。
さらに、内部記憶部１６は、外部装置４から転送された各種医用画像の保管にも使用される。具体的には、内部記憶部１６は、外部装置４から転送されたボリュームデータを記憶する。例えば、内部記憶部１６は、３次元のＸ線ＣＴ画像（以下、Ｘ線ＣＴボリュームデータと記載する）や、３次元のＭＲＩ画像（以下、ＭＲＩボリュームデータと記載する）、他の超音波診断装置にて生成された超音波ボリュームデータを記憶する。また、内部記憶部１６が記憶するデータは、後述するインターフェース部１９を経由して、外部の周辺装置（外部装置４）へ転送することができる。
なお、本実施形態は、操作者が所望する画像データ（ボリュームデータ）がフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどの記憶媒体を介して、内部記憶部１６に格納される場合であっても適用可能である。また、本実施形態は、操作者が所望する画像データ（ボリュームデータ）を記憶する記憶装置が、内部記憶部１６以外に設置される場合であっても適用可能である。
ボリュームデータ処理部１７は、画像メモリ１５が記憶する２つの超音波ボリュームデータの位置合わせ処理や、画像メモリ１５が記憶する超音波ボリュームデータと内部記憶部１６が記憶する各種ボリュームデータとの位置合わせ処理を行なう。ここで、ボリュームデータ処理部１７は、位置合わせ処理を行なうために、図１に示すように、対象断面受け付け部１７ａと、算出部１７ｂと、抽出部１７ｃと、設置部１７ｄと、位置合わせ部１７ｅとを有する。なお、ボリュームデータ処理部１７が行なう処理については、後に詳述する。
制御部１８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１８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、画像生成部１４及びボリュームデータ処理部１７の処理を制御する。また、制御部１８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、ボリュームデータ処理部１７による処理を行なうためのＧＵＩ、ボリュームデータ処理部１７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。また、制御部１８は、操作者から入力装置３を介して受け付けたボリュームデータが外部装置４からネットワーク１００及びインターフェース部１９を介して内部記憶部１６に転送されるように、制御する。
インターフェース部１９は、入力装置３、ネットワーク１００及び外部装置４に対するインターフェースである。入力装置３が受け付けた操作者からの各種設定情報及び各種指示は、インターフェース部１９により、制御部１８に転送される。また、入力装置３が操作者から受け付けた画像データの転送要求は、インターフェース部１９により、ネットワーク１００を介して外部装置４に通知される。また、外部装置４が転送した画像データは、インターフェース部１９により、内部記憶部１６に格納される。
以上、本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、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波ボリュームデータを生成し、生成した超音波ボリュームデータと他のボリュームデータとの位置合わせを行なう。
ここで、異なる時期に生成された２つのボリュームデータを比較読影する場合、ボリュームデータ間のずれが、単に、並進移動や回転移動により補正することができるのであれば、これら２つのボリュームデータの全領域を比較して位置合わせを行なうことは、容易である。
しかし、２つのボリュームデータの全領域を比較して位置合わせを行なうことは、以下の理由により、困難であり、かつ、非効率である。例えば、ラジオ波焼灼治療（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）や、切除などの外科手術が行なわれた場合、比較対象となる２つの超音波ボリュームデータ内に描出される観察対象部位の構造は、治療前後で変化する。また、例えば、Ｂモード撮影や、ティッシュハーモニックイメージング、コントラストイメージングなどのように超音波画像の撮影モードが異なる場合、比較対象となる２つの超音波ボリュームデータの輝度分布は、異なる。
また、臨床現場では、超音波ボリュームデータと、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置など他の医用画像診断装置により生成されたボリュームデータとを比較読影する場合が多くある。例えば、ＲＦＡを行なう際には、ＲＦＡによる焼灼部位を決定するために用いられたＸ線ＣＴボリュームデータと、治療直前でＲＦＡの焼灼部位を確認するために生成された超音波ボリュームデータとを比較する必要がある。かかる場合でも、比較対象となる２つのボリュームデータの輝度分布は、異なる。
また、被検体Ｐの呼吸や撮影時における体位によっては、観察対象となる臓器の変形や、観察対象となる臓器と周囲の臓器との相対位置の変化が生じる場合がある。特に、超音波画像の撮影においては、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像の撮影と比較して、被検体Ｐの体位の自由度が高く、観察対象となる臓器の変形や、観察対象となる臓器と周囲の臓器との相対位置の変化が生じることが多い。また、超音波画像の撮影においては、超音波プローブ１の設置位置や超音波プローブ１による圧迫の程度によっても、観察対象となる臓器の変形や、観察対象となる臓器と周囲の臓器との相対位置の変化が生じる場合がある。
このように、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう場合、ボリュームデータ間には、輝度分布の変化や形状の変化、形状の歪みなどの差異が存在することが多い。このため、ボリュームデータ間の位置合わせを、各ボリュームデータの全領域に渡って行なうことは、困難、かつ、非効率的である。ここで、比較読影を行なう医師にとっては、少なくとも、観察対象となる部位が正確に位置合わせされていればよい。そこで、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう際には、位置合わせを行なうための関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）を各ボリュームデータ内に設定し、設定したＲＯＩを用いて２つのボリュームデータの位置合わせを行なうことが行なわれる。
しかしながら、ＲＯＩの置き方によっては、正しい位置合わせが困難な場合がある。図３−１及び図３−２は、位置合わせにおけるＲＯＩ設置の重要性を説明するための図である。
図３−１及び図３−２に示すグラフは、比較対象となる２つのボリュームデータの一方を３次元的に所定の角度ずつ回転させて算出した各ボリュームデータのＲＯＩ間の相互情報量をプロットしたものである。なお、相互情報量については、後に詳述する。
ここで、図３−１の（Ａ）及び（Ｂ）は、比較対象となる２つのボリュームデータに一つのＲＯＩを設置した場合のグラフを示している。図３−１の（Ａ）に示す一例では、比較対象となる２つのボリュームデータ間に回転ずれのみがあることから、位置合わせが最適となる極大点が一つのみとなる場合のグラフを示している。すなわち、図３−１の（Ａ）に示す一例では、グラフの形状が、頂点が一つの山型であり、位置合わせ処理をしたときに正しい結果に到達しやすいことを示している。一方、図３−１の（Ｂ）に示す一例では、比較対象となる２つのボリュームデータ間に回転ずれ以外にも、形状などの差異があることから、位置合わせが見かけ上最適となる擬似極大点が複数存在する場合のグラフを示している。すなわち、図３−１の（Ｂ）に示す一例では、グラフの形状が、頂点が複数存在する山型であり、ＲＯＩの置き方によっては、位置合わせ処理が正しい結果に到達しないことを意味している。
また、図３−２は、操作者の指定により、ＲＯＩを１個〜４個と順次増やして、相互情報量を計算したものである。すなわち、図３−２の（Ａ）は、ＲＯＩを１個設置した場合のグラフであり、図３−２の（Ｂ）は、ＲＯＩを２個設置した場合のグラフであり、図３−２の（Ｃ）は、ＲＯＩを３個設置した場合のグラフであり、図３−２の（Ｄ）は、ＲＯＩを４個設置した場合のグラフである。図３−２に示す一例では、ＲＯＩを増やすことで、疑似極大点の数が低減されている。
しかし、ＲＯＩを用いたボリュームデータ間の位置合わせ処理は、各ＲＯＩの相互情報量が最大となる位置（最適解）を最適化処理により求めるものであり、図３−２に示す一例では、複数のＲＯＩが真の極大点に向かう方向に沿って設置されていることから、擬似極大点の数が低減して、真の位置合わせが行なわれる場合を示しているに過ぎない。
例えば、図３−２の（Ｄ）に示すグラフにおいて、平らな位置にＲＯＩが設置された場合は、最適解に到達することができず、局所解にしか到達できない場合がある。
そこで、図１に示すボリュームデータ処理部１７は、以下に示す位置合わせ処理を行なう。まず、操作者により、比較読影を行なう２つのボリュームデータが指定される。
ここで、位置合わせ処理が行なわれるユースケースの具体例について説明する。例えば、肝癌の治療を行なう場合、治療方針を決定するための術前検査として、造影剤を用いたＸ線ＣＴ画像（Ｘ線ＣＴボリュームデータ）の撮影が行なわれる。例えば、肝動脈造影下ＣＴ（ＣＴＡ）や、経動脈的門脈造影下ＣＴ（ＣＴＡＰ）により、肝臓のＸ線ＣＴボリュームデータが生成される。これにより、医師は、肝癌の位置や大きさを確認して、手術切除やＲＦＡ、又は、ＴＡＥ（肝動脈塞栓療法）などの術式を決定する。例えば、医師は、ＲＦＡにより肝癌を焼灼すると決定する。
ＲＦＡを行う場合、医師は、ターゲットとなる病変をリアルタイムで超音波画像により確認しながら、穿刺針を病変部位まで刺し、その後、穿刺針からラジオ波を照射する。そこで、医師は、Ｘ線ＣＴボリュームデータを用いてＲＦＡを行なうと決定した肝癌の撮影を、超音波診断装置により行なう。例えば、超音波診断装置は、ＣＨＩやＴＨＩにより超音波ボリュームデータを生成する。これにより、医師は、ラジオ波を照射する穿刺針のアタッチメントを有する超音波プローブ１のアプローチ位置、焼灼領域を確定する。かかる事前検討を行なう場合、術式決定時のＸ線ＣＴボリュームデータと事前検討時の超音波ボリュームデータとの位置合わせを行なう必要がある（ユースケース１）。
そして、ＲＦＡの直前においても、超音波診断装置を用いた検査が行なわれる。すなわち、医師は、事前検討を再現して、超音波プローブ１の最終アプローチ位置を決定するために、超音波診断装置を用いたＣＨＩやＴＨＩにより超音波ボリュームデータを生成する。かかる事前検討の再現時においても、事前検討時の超音波ボリュームデータと事前検討の再現時の超音波ボリュームデータとの位置合わせを行なう必要がある（ユースケース２）。
そして、ＲＦＡ実行時においても、予定の位置に穿刺針が到達した時点で、穿刺針の到達位置から予想される焼灼領域（予想焼灼領域）が、肝癌及び肝癌の境界領域を十分含むか否かを評価するために、例えば、ＴＨＩにより超音波ボリュームデータが生成される。かかる予想焼灼領域の評価時においても、例えば、術式決定時のＸ線ＣＴボリュームデータや事前検討の再現時の超音波ボリュームデータと、予想焼灼領域の評価時の超音波ボリュームデータとの位置合わせを行なう必要がある（ユースケース３）。
そして、ＲＦＡ実行後においても、ＲＦＡ焼灼領域の評価を行なうために、超音波ボリュームデータが生成され、さらに、例えば、焼灼終了５分後に、ＣＨＩによる超音波ボリュームデータの生成や、造影Ｘ線ＣＴボリュームデータが生成される。かかるＲＦＡ焼灼領域の評価時においても、ＲＦＡ実行直後に生成された超音波ボリュームデータと、焼灼終了５分後に生成された造影超音波ボリュームデータや、造影Ｘ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを行なう必要がある（ユースケース４）。
そして、経過検査時においても、医師は、治療効果の判定を行なうために、例えば、造影Ｘ線ＣＴ検査や造影超音波検査を行なう。かかる経過検査時においても、経過検査時のボリュームデータと、例えば、予想焼灼領域の評価時の超音波ボリュームデータとの位置合わせを行なう必要がある（ユースケース５）。また、ユースケース５の場合、ユースケース１〜４で用いられたボリュームデータすべてが位置合わせの対象となりうる。
上述したユースケースにおいて、操作者は、比較読影を行なうための２つのボリュームデータを指定する。具体的には、操作者は、各ユースケースにより生成された最新の超音波ボリュームデータと、比較対象となるボリュームデータとを指定する。換言すれば、操作者は、少なくとも一方が超音波ボリュームデータである２つのボリュームデータを指定する。なお、以下では、本実施形態に係る超音波診断装置により生成された２つの超音波ボリュームデータが位置合わせの対象として指定される場合を一例として説明する。
例えば、ユースケース３において、操作者は、事前検討の再現時の超音波ボリュームデータと、予想焼灼領域の評価時の超音波ボリュームデータとを指定する。なお、本実施形態は、図１に示す超音波診断装置により生成された超音波ボリュームデータと、他の医用画像診断装置により生成されたボリュームデータ（例えば、術式決定時のＸ線ＣＴボリュームデータ）とが指定される場合であっても適用可能である。かかる場合、術式決定時のＸ線ＣＴボリュームデータは、外部装置４から内部記憶部１６に転送される。
そして、図１に示すボリュームデータ処理部１７が有する対象断面受け付け部１７ａと、算出部１７ｂと、抽出部１７ｃと、設置部１７ｄと、位置合わせ部１７ｅとは、以下の処理を行なう。
対象断面受け付け部１７ａは、少なくとも一方が超音波の反射波に基づいて生成された超音波ボリュームデータである２つのボリュームデータにおいて、共通する構造物を含む２つの断面（対象断面）を入力装置３を介して操作者から受け付ける。
算出部１７ｂは、対象断面受け付け部１７ａが受け付けた２つの対象断面のいずれか一方の断面である第１断面を複数の小分画に分割し、当該複数の小分画それぞれの特徴量を算出する。
抽出部１７ｃは、算出部１７ｂにより算出された複数の小分画それぞれの特徴量に基づいて、複数の小分画から２つのボリュームデータを位置合わせするための関心領域（ＲＯＩ）を抽出する。
位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃにより抽出されたＲＯＩを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。具体的には、位置合わせ部１７ｅは、設置部１７ｄにより設置されたＲＯＩペアを用いて位置合わせを行なう。すなわち、設置部１７ｄは、抽出部１７ｃにより抽出されたＲＯＩの第１断面における同様の位置関係にて、当該第１断面とともに対象断面受け付け部１７ａが受け付けた他方の対象断面である第２断面に対となるＲＯＩを設置する。そして、位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれに対として設定されたＲＯＩペアを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
より具体的には、位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれに対として設定された各ＲＯＩの該当する対象断面に対する相対的位置が維持された状態で、第１断面又は第２断面のいずれか一方を複数の位置にずらす。そして、位置合わせ部１７ｅは、２つの対象断面を移動するごとに、関心領域間の類似度を評価関数により算出し、算出結果が最適化された状態となった関心領域間の位置関係に基づいて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
上述したボリュームデータ処理部１７の処理の具体例を、以下、図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、図１に示すボリュームデータ処理部を説明するための図である。
まず、制御部１８の制御により、事前検討の再現時の超音波ボリュームデータ（図４に示す参照ボリュームデータ）と、予想焼灼領域の評価時の超音波ボリュームデータ（図４に示す対象ボリュームデータ）とがモニタ２に表示される。具体的には、まず、画像生成部１４は、制御部１８の制御により、例えば、ボリュームデータに設定された直交３軸の座標系における初期位置におけるＭＰＲ画像を生成する。そして、モニタ２は、制御部１８の制御により、図４の（Ａ）に示すように、参照ボリュームデータの初期位置におけるＭＰＲ画像と、対象ボリュームデータの初期位置におけるＭＰＲ画像とを表示する。
そして、操作者は、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとで共通する構造物、すなわち、位置合わせを行なう上で、主な対象となる主対象構造物を探す。具体的には、操作者は、モニタ２上に初期位置におけるＭＰＲ画像ともに表示された「並進移動ボタン」や「回転移動ボタン」を、例えば、入力装置３が有するマウスを用いて、操作することで、ＭＰＲ画像を生成するための断面の位置を変更する。これにより、操作者は、図４の（Ｂ）に示すように、主対象構造物を含む対象断面の選択及び表示を行なう。すなわち、操作者は、「並進移動ボタン」や「回転移動ボタン」を操作することで、主対象構造物が描出されているＭＰＲ画像の選択及び表示を行なう。
そして、操作者は、例えば、入力装置３が有するマウスを用いて、図４の（Ｃ）に示すように、選択表示した各ＭＰＲ画像上に描出された主対象構造物の指定を行なう。これにより、参照ボリュームデータの対象断面と、対象ボリュームデータの対象断面とが確定される。その結果、対象断面受け付け部１７ａは、参照ボリュームデータの対象断面と、対象ボリュームデータの対象断面とを受け付ける。具体的には、対象断面受け付け部１７ａは、参照ボリュームデータにおける対象断面の位置と、対象ボリュームデータにおける対象断面の位置とを受け付ける。
そして、算出部１７ｂは、対象断面受け付け部１７ａが受け付けた２つの対象断面のいずれか一方の断面である第１断面を複数の小分画に分割し、当該複数の小分画それぞれの特徴量を算出する。例えば、算出部１７ｂは、参照ボリュームデータの対象断面を第１断面とし、第１断面を各小分画が重複されるように、複数の小分画に分割する。そして、算出部１７ｂは、特徴量として「平均情報量（エントロピー）：Ｈ」を、例えば、以下の式（１）により算出する。なお、式（１）に示す「pi」は、小分画内の画素値「i」が当該小分画で出現する相対頻度である。
なお、式（１）では、対数の底が「２」であるが、平均情報量を算出する際の対数の底は、「１０」など任意の数値が設定可能である。
そして、抽出部１７ｃは、算出部１７ｂにより算出された複数の小分画それぞれの特徴量（平均情報量）に基づいて、ＲＯＩを抽出する。例えば、抽出部１７ｃは、算出部１７ｂにより算出された複数の小分画それぞれの平均情報量を、大きい順に並べ、１位から３位までの上位３つの小分画をＲＯＩとして抽出する。図３の（Ｄ）に示す一例では、参照ボリュームデータの対象断面において、抽出部１７ｃにより３つのＲＯＩが抽出された結果が示されている。
なお、本実施形態は、平均情報量が最大値となった小分画をＲＯＩとして抽出したり、所定の値より大きい平均情報量が算出された小分画をＲＯＩとして抽出したりする場合であっても適用可能である。
そして、設置部１７ｄは、図３の（Ｄ）に示すように、抽出部１７ｃにより抽出された３つのＲＯＩの第１断面における同様の位置関係にて、対象ボリュームデータの対象断面である第２断面に対となる３つの関心領域を設置する。これにより、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれにＲＯＩペアが設定される。すなわち、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により、主対象構造物、又は、主対象構造物の近傍にて、２つのボリュームデータそれぞれにＲＯＩペアが設定される。
なお、本実施形態は、対象ボリュームデータの対象断面が第１断面と設定され、参照ボリュームデータの対象断面が第２断面と設定される場合であっても適用可能である。また、算出部１７ｂが算出する特徴量は、平均情報量に限定されるものではなく、対象断面内に描出された特徴的な構造物を抽出できるのであれば、任意の指標値を用いることができる。
そして、位置合わせ部１７ｅは、ＲＯＩペア間の類似度を、相互情報量を算出する評価関数により算出する。さらに、位置合わせ部１７ｅは、各ＲＯＩの該当する対象断面に対する相対的位置が維持された状態で、例えば、第２断面の位置を複数の位置にずらす。そして、位置合わせ部１７ｅは、２つの対象断面を移動するごとに、ＲＯＩ間の類似度として相互情報量を算出する。例えば、位置合わせ部１７ｅは、図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、「初期設定、ずらし１、ずらし２、ずらし３」といったように、予め設定された所望の移動量で、第２断面を並進移動又は回転移動させる。
そして、位置合わせ部１７ｅは、相互情報量の値が最適化された状態となったＲＯＩ間の位置関係に基づいて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。すなわち、位置合わせ部１７ｅは、相互情報量の値が最適化された状態となった第２断面の座標パラメータから、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する。
これにより、モニタ２は、図５の（Ｅ）に示すように、最良の位置合わせ結果を表示する。具体的には、モニタ２は、被検体Ｐの略同一断面が描出された２つのＭＰＲ画像を表示する。
ここで、位置合わせ部１７ｅの実行する処理について、以下、数式などを用いて説明する。第１断面内のＲＯＩを「R」とし、第２断面内のＲＯＩを「F」とする。また、「R」及び「F」の間で対応する位置にある画素の画素値（r, f）から生成される２次元ヒストグラムを「HRF(r,f)」とする。また、「R」や「F」の画素数を「Ｖ」とする。このとき、「R」及び「F」の画素値がとる確率密度関数「PRF(r,f)」は、以下に示す式（２）により求められる。
また、「R」の画素値がとる確率密度関数「PR(r)」である「PR」は、以下に示す式（３）により求められる。
また、「F」の画素値がとる確率密度関数「PF(f)」である「PF」は、以下に示す式（４）により求められる。
式（２）〜（４）で求められた確率密度関数から、相互情報量「T(F;R)」は、以下に示す式（５）により求められる。
すなわち、位置合わせ部１７ｅは、これら式（１）〜（５）を用いて、第１断面と第２断面とのＲＯＩ間の相互情報量を算出する。なお、位置合わせ部１７ｅは、各ずれ位置おいて、第２断面内のＲＯＩの位置を所定量にて複数箇所に移動させ、各箇所における相互情報量を算出する。そして、位置合わせ部１７ｅは、算出した相互情報量の最大値を「ずれ位置の相互情報量」とする。
そして、位置合わせ部１７ｅは、第２断面を移動させるごとに、相互情報量を算出する。ここで、第２断面の並進又は回転移動にともなう座標変換には、最低、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の並進移動と回転移動との６つの座標パラメータ、必要であれば３つのせん断方向も含めた９つの座標パラメータが用いられる。かかる座標変換を「α」とすると、座標変換後の第２断面のＲＯＩは「α(F)」と表される。したがって、位置合わせ部１７ｅは、「R」と「α(F)」との相互情報量「T(α(F);R)」を最大にするαを、公知の最適化手法を用いて決定することで、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する。
例えば、位置合わせ部１７ｅは、相互情報量が最適値基準となるまで、第２断面のずらし処理を行なうことで、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する。あるいは、位置合わせ部１７ｅは、第２断面のずらし処理を所定の回数（例えば、７回）行ない、相互情報量が最大となった第２断面の位置に基づいて、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定しても良い。なお、ずらし対象となる対象断面は、第１断面である場合であっても良い。
このように、位置合わせ部１７ｅは、本実施形態に係る超音波診断装置により生成された２つの超音波ボリュームデータ間や、実施形態に係る超音波診断装置により生成された超音波ボリュームデータと他の医用画像診断装置により生成されたボリュームデータとの間で位置合わせを行なう。したがって、位置合わせ部１７ｅは、一つの超音波ボリュームデータを介して、複数のボリュームデータ間の位置合わせを行なうことができる。その結果、モニタ２は、複数の位置合わせされたボリュームデータを表示することができる。図６は、位置合わせ部の処理結果の一例を説明するための図である。
例えば、位置合わせ部１７ｅによる処理結果として、モニタ２は、図６に示すように、「治療前ＴＨＩ」により生成された超音波ボリュームデータと、「治療前ＣＨＩ」により生成された超音波ボリュームデータと、「治療中ＴＨＩ」により生成された超音波ボリュームデータと、「治療後造影Ｘ線ＣＴ検査」により生成されたＸ線ＣＴボリュームデータとで、被検体Ｐの略同一位置のＭＰＲ画像を表示することができる。なお、操作者は、表示画面にて各ＭＰＲ画像とともに表示された「並進移動ボタン」や「回転移動ボタン」を操作することで、ＭＰＲ画像の断面位置を、位置合わせされた状態で移動させることができる。
なお、本実施形態は、位置合わせ部１７ｅが類似度を算出するための評価関数として、相互情報量を算出する関数以外にも、他の評価関数を用いる場合であっても良い。例えば、位置合わせ部１７ｅは、類似度を算出するための評価関数として、相互相関係数、又は、ＲＯＩ間の輝度の差分値の二乗平均、又は、ＲＯＩ間の輝度（画素値）の差分値の平均情報量を算出する関数を用いる場合であっても良い。これら類似度を用いても、位置合わせ部１７ｅは、第１断面又は第２断面を移動させることで、２つのボリュームデータ間の位置合わせを行なうことができる。
次に、図７及び図８を用いて、本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７は、本実施形態に係る超音波診断装置のＲＯＩ設定処理を説明するためのフローチャートである。また、図８は、本実施形態に係る超音波診断装置の位置合わせ処理を説明するためのフローチャートである。
図７に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、操作者から入力装置３を介して、少なくとも一方が超音波ボリュームデータである参照ボリュームデータ及び対象ボリュームデータの指定を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、参照ボリュームデータ及び対象ボリュームデータの指定を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、超音波診断装置は、待機状態となる。
一方、参照ボリュームデータ及び対象ボリュームデータの指定を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、制御部１８は、指定された参照ボリュームデータ及び対象ボリュームデータを読込んで、画像生成部１４及びモニタ２に対して、２つのボリュームデータそれぞれから初期位置におけるＭＰＲ画像を生成して表示するように制御する（ステップＳ１０２）。
そして、対象断面受け付け部１７ａは、モニタ２に表示された各ＭＰＲ画像において、主対象構造物の指定を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、主対象構造物の指定を受け付けない場合（ステップＳ１０３否定）、制御部１８は、初期位置の変更要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、初期位置の変更要求を受け付けない場合（ステップＳ１０４否定）、制御部１８の指示により、対象断面受け付け部１７ａは、ステップＳ１０３の判定処理を行なう。
一方、初期位置の変更要求を受け付けた場合（ステップＳ１０４肯定）、制御部１８は、画像生成部１４及びモニタ２に対して、２つのボリュームデータそれぞれから変更された位置（断面）におけるＭＰＲ画像を生成して表示するように制御する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１８の指示により、対象断面受け付け部１７ａは、ステップＳ１０３の判定処理を行なう。
一方、主対象構造物の指定を受け付けた場合（ステップＳ１０３肯定）、対象断面受け付け部１７ａは、主対象構造物が指定された参照ボリュームデータにおける対象断面（第１断面）及び対象ボリュームデータにおける対象断面（第２断面）の位置情報を算出部１７ｂに通知する。
そして、算出部１７ｂは、対象断面受け付け部１７ａが受け付けた２つの対象断面のうち、第１断面を複数の小分画に分割し（ステップＳ１０６）、分割した各小分画の平均情報量を算出する（ステップＳ１０７）。
その後、抽出部１７ｃは、算出部１７ｂにより算出された複数の小分画それぞれの平均情報量に基づいて、第１断面にてＲＯＩ（２つのボリュームデータを位置合わせするための関心領域）を抽出する（ステップＳ１０８）。
続いて、設置部１７ｄは、抽出部１７ｃにより抽出されたＲＯＩの第１断面における同様の位置関係にて、第２断面に対となるＲＯＩを設置し（ステップＳ１０９）、ＲＯＩペアの設定が終了する。
そして、位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれに対として設定されたＲＯＩペアを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
すなわち、図８に示すように、位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれにＲＯＩペアが設定されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、ＲＯＩペアが設定されていない場合（ステップＳ２０１否定）、位置合わせ部１７ｅは、ＲＯＩペアが設定されるまで待機する。
一方、ＲＯＩペアが設定された場合（ステップＳ２０１肯定）、位置合わせ部１７ｅは、ＲＯＩ間の相互情報量を算出し（ステップＳ２０２）、算出した相互情報量が最適値基準を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、最適値基準を満たさない場合（ステップＳ２０３否定）、位置合わせ部１７ｅは、第２断面の移動、すなわち、第２断面の座標変換を行ない（ステップＳ２０４）、第２断面におけるＲＯＩを移動する（ステップＳ２０５）。そして、位置合わせ部１７ｅは、ステップＳ２０２に戻って、移動後のＲＩＯを用いて、ＲＯＩ間の相互情報量を算出する。
一方、最適値基準を満たした場合（ステップＳ２０３肯定）、位置合わせ部１７ｅは、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する（ステップＳ２０６）。これにより、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの位置合わせが終了する。
そして、制御部１８は、位置合わせされたボリュームデータをモニタ２にて並列表示するように制御し（ステップＳ２０７、図５の（Ｅ）を参照）、処理を終了する。
上述してきたように、本実施形態では、対象断面受け付け部１７ａは、少なくとも一方が超音波の反射波に基づいて生成された超音波ボリュームデータである２つのボリュームデータにおいて、共通する構造物を含む２つの断面（対象断面）を入力装置３を介して操作者から受け付ける。算出部１７ｂは、対象断面受け付け部１７ａが受け付けた２つの対象断面のいずれか一方の断面である第１断面を複数の小分画に分割し、当該複数の小分画それぞれの特徴量を算出する。抽出部１７ｃは、算出部１７ｂにより算出された複数の小分画それぞれの特徴量に基づいて、複数の小分画から２つのボリュームデータを位置合わせするための関心領域（ＲＯＩ）を抽出する。位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃにより抽出されたＲＯＩを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
すなわち、本実施形態では、操作者が位置合わせを行なうために重要であると判断した主対象構造物が含まれる断面内で、特徴量に基づいてＲＯＩを設定することができる。換言すれば、本実施形態では、操作者が指定した主対象構造物と比べて、より正確な位置合わせを行なえる可能性のあるＲＯＩを設定することができる。したがって、本実施形態では、ボリュームデータ間の正確な位置合わせを行なうことが可能となる。また、本実施形態では、操作者は、モニタ２に表示されるＭＰＲ画像のスライス位置を変更して、簡易に主対象構造物の選択及び指定を行なうだけで位置合わせが自動的に実行されるので、位置合わせ処理に係る操作者の負担を軽減することが可能となる。
また、本実施形態では、設置部１７ｄは、抽出部１７ｃにより抽出されたＲＯＩの第１断面における同様の位置関係にて、当該第１断面とともに対象断面受け付け部１７ａが受け付けた他方の対象断面である第２断面に対となる関心領域を設置する。そして、位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれに対として設定されたＲＯＩペアを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
したがって、本実施形態では、ＲＯＩペアが自動的に設定されるので、位置合わせ処理に係る操作者の負担をより軽減することが可能となる。
また、本実施形態では、位置合わせ部１７ｅは、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれに対として設定された各ＲＯＩの該当する対象断面に対する相対的位置が維持された状態で、第１断面又は第２断面のいずれか一方を複数の位置にずらす。そして、位置合わせ部１７ｅは、２つの対象断面を移動するごとに、関心領域間の類似度を評価関数により算出し、算出結果が最適化された状態となった関心領域間の位置関係に基づいて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
すなわち、本実施形態では、ＲＯＩペアの一方の位置をずらしながら位置合わせを行なうので、局所解により位置合わせが行なわれることを回避することができる。その結果、本実施形態では、ボリュームデータ間の位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
また、本実施形態では、算出部１７ｂは、特徴量として平均情報量を算出し、位置合わせ部１７ｅは、類似度として相互情報量を算出する。すなわち、本実施形態では、公知の技術を用いて位置合わせを行なうことができ、ボリュームデータ間の正確な位置合わせ簡易に行なうことが可能となる。
なお、上述した実施形態は、以下に説明する変形例により実行される場合であってもよい。以下、本実施形態に係る変形例について図９を用いて説明する。図９は、本実施形態に係る変形例を説明するための図である。
上述した実施形態では、主対象構造物を含む２つの対象断面のうち、第１断面が２次元の小分画に分割されて、２次元の各小分画の特徴量が算出される場合について説明した。しかし、本実施形態は、図９の（Ａ）に示すように、算出部１７ｂが第１断面を含む３次元の第１領域を３次元の小分画に分画し、３次元の各小分画を算出する場合であっても良い。かかる場合、抽出部１７ｃは、３次元のＲＯＩを第１領域から抽出する。そして、設置部１７ｄは、抽出部１７ｃにより抽出された３次元のＲＯＩの第１領域における位置関係と同様の位置関係にて、第２断面を含む第２領域に対となるＲＯＩを設置する。そして、位置合わせ部１７ｅは、３次元のＲＯＩペアを用いて類似度（例えば、相互情報量）を算出して、参照ボリュームデータと対象ボリュームデータとの位置合わせを行なう。
３次元のＲＯＩペアを設置する変形例を適用することで、２次元のＲＯＩペアと比較して、位置合わせに用いられる情報量を増大することができ、ボリュームデータ間の位置合わせをより正確に行なうことが可能となる。
また、上述した実施形態では、抽出部１７ｃおよび設置部１７ｄの処理により２つのボリュームデータそれぞれに設定された複数のＲＯＩペアをそのまま位置合わせ処理に用いられる場合について説明した。しかし、本実施形態は、位置合わせ部１７ｅが、操作者が指定したＲＯＩペアを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう場合であっても良い。例えば、操作者は、図９の（Ｂ）に示すように、モニタ２にて表示されている第１断面内に抽出されたＲＯＩ（ａ）を入力装置３が有するマウスを用いてクリックすることで、ＲＯＩ（ａ）およびＲＯＩ（ａ）に対応する第２断面内のＲＯＩを、位置合わせ用のＲＯＩから除外する。かかる場合、位置合わせ部１７ｅが、操作者が除外した以外の２つのＲＯＩペアを用いて、２つのボリュームデータの位置合わせを行なう。
例えば、比較読影を行なう医師は、主構造対象物から離れた位置に設定されたＲＯＩペアについては、正確な位置合わせが実行される必要がないと判断して、除外する。
あるいは、異なるＦＯＶ（Field Of View）により撮影が行なわれたボリュームデータ間で位置合わせ処理を行なう場合に、操作者は、位置合わせに用いるＲＯＩペアの指定を行なう。例えば、Ｘ線ＣＴボリュームデータの第１断面内にて抽出されたＲＯＩとペアを形成するＲＯＩとして超音波ボリュームデータの第２断面内にて設置されたＲＯＩが、当該超音波ボリュームデータのＦＯＶ外に位置する場合、かかるＲＯＩペアを用いても、位置合わせの精度は、低下する。そこで、操作者は、一方のボリュームデータのＦＯＶ外に設定されたＲＯＩペアを除外し、両方のボリュームデータのＦＯＶ内に設定されたＲＯＩペアを、位置合わせに用いるＲＯＩペアとして指定する。
このように、ＲＯＩペアの指定を操作者に委ねる変形例によれば、操作者の意向に沿ったボリュームデータ間の位置合わせを行なうことや、ボリュームデータ間の位置合わせの精度低下の防止を行なうことが可能となる。
なお、上述した実施形態では、超音波診断装置において位置合わせ処理が行なわれる場合について説明した。しかし、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、上述した位置合わせ処理が行なわれる場合であってもよい。具体的には、図１に示すボリュームデータ処理部１７及び制御部１８の表示制御機能を有する画像処理装置が、超音波診断装置を含む各種医用画像診断装置、又は、ＰＡＣＳのデータベースや、電子カルテシステムのデータベースから受信した２つのボリュームデータを受信して上述した位置合わせ処理を行なう場合であってもよい。
また、上述した実施形態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などのコンピュータである画像処理装置にて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、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータである画像処理装置によって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、本実施形態によれば、ボリュームデータ間の正確な位置合わせを行なうことが可能となる。
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
４ 外部装置
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 内部記憶部
１７ ボリュームデータ処理部
１７ａ 対象断面受け付け部
１７ｂ 算出部
１７ｃ 抽出部
１７ｄ 設置部
１７ｅ 位置合わせ部
１８ 制御部
１９ インターフェース部
１００ ネットワーク

Claims (9)

  1. 被検体に関する第１ボリュームデータおよび前記第１ボリュームデータと異なる第２ボリュームデータを記憶する記憶部と、
    前記第１ボリュームデータに含まれる複数の小領域それぞれの特徴量を算出する算出部と、
    前記特徴量に基づいて、前記複数の小領域の中から、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの間の位置合わせに用いる複数の第１関心領域を抽出する抽出部と、
    前記複数の第１関心領域の位置関係と同様の位置関係で、複数の第２関心領域を前記第２ボリュームデータに設置する設置部と、
    前記複数の第１関心領域内の情報と前記複数の第２関心領域内の情報との間の類似度を算出し、所定の基準を満たす類似度が算出された複数の第２関心領域の位置に基づいて前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する位置合わせ部と、
    を備え、
    前記位置合わせ部は、前記類似度が前記所定の基準を満たすまで、前記複数の第２関心領域を相対的な位置を維持した状態で移動させて前記類似度を算出する、或いは、所定の回数前記複数の第２関心領域を相対的な位置を維持した状態で移動させて前記類似度を複数算出し、算出した複数の前記類似度のうち最大値を前記所定の基準を満たす類似度とする、医用画像診断装置。
  2. 前記抽出部は、前記特徴量の大きさの序列に基づいて、前記複数の小領域の中から前記複数の第１関心領域を抽出する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  3. 前記抽出部は、前記複数の小領域のうち、所定の値より大きい特徴量が算出された小領域を、前記複数の第１関心領域として抽出する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  4. 前記算出部は、前記第１ボリュームデータの所定領域を分割することで得られる各小領域について、前記特徴量を算出する、請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
  5. 前記特徴量は、平均情報量である、請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
  6. 前記第１ボリュームデータは、超音波の送受信に基づいて生成されたボリュームデータである、請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
  7. 前記第２ボリュームデータは、超音波の送受信に基づいて生成されたボリュームデータである、請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
  8. 前記医用画像診断装置は、超音波プローブを介して超音波の送受信を実行する超音波診断装置である、請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
  9. 被検体に関する第１ボリュームデータおよび前記第１ボリュームデータと異なる第２ボリュームデータを記憶する記憶部と、
    前記第１ボリュームデータに含まれる複数の小領域それぞれの特徴量を算出する算出部と、
    前記特徴量に基づいて、前記複数の小領域の中から、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの間の位置合わせに用いる複数の第１関心領域を抽出する抽出部と、
    前記複数の第１関心領域の位置関係と同様の位置関係で、複数の第２関心領域を前記第２ボリュームデータに設置する設置部と、
    前記複数の第１関心領域内の情報と前記複数の第２関心領域内の情報との間の類似度を算出し、所定の基準を満たす類似度が算出された複数の第２関心領域の位置に基づいて前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの間の位置ずれ量を決定する位置合わせ部と、
    を備え、
    前記位置合わせ部は、前記類似度が前記所定の基準を満たすまで、前記複数の第２関心領域を相対的な位置を維持した状態で移動させて前記類似度を算出する、或いは、所定の回数前記複数の第２関心領域を相対的な位置を維持した状態で移動させて前記類似度を複数算出し、算出した複数の前記類似度のうち最大値を前記所定の基準を満たす類似度とする、医用画像処理装置。
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