JP6253970B2 - 画像処理装置、超音波診断装置及び画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、超音波診断装置及び画像処理プログラム Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、超音波診断装置及び画像処理プログラムに関する。
従来、心疾患の診断支援を目的として、心筋の各位置での機能情報が３次元でマッピングされた３次元データの生成表示が行なわれている。かかる３次元データは、医用画像診断装置が患者の心臓を撮影したボリュームデータを用いて生成される。
更に、従来、３次元データに含まれる全ての機能情報が１枚の画像で表現可能なポーラーマップ（polar-map）の生成表示が行なわれている。ポーラーマップは、「bull’s eye plot」とも呼ばれ、３次元データを平面に展開した画像である。具体的には、ポーラーマップは、心基部から心尖部までの複数の短軸断面それぞれにおける３次元データの機能情報を、「中心が心尖部に相当し、辺縁が心基部に相当する円」に投影した画像である。
例えば、上記の３次元データとしては、心臓を撮影した後期相の３次元造影画像がある。壊死又は虚血した心筋組織には造影剤が蓄積することから、後期相の３次元造影画像は、心筋細胞の生存率を示すデータとなる。また、上記の３次元データとしては、３次元造影画像の時系列データから算出された「心筋内の血液の灌流動態を示す指標値」がマッピングされた３次元灌流画像がある。３次元灌流画像も、心筋細胞の生存率を示すデータとなる。
ここで、心疾患の診断では、心筋と、心筋を栄養する冠状動脈（Coronary Artery）との位置関係を把握することが重要となる。冠状動脈は、心筋に血流（酸素）を供給する動脈であり、冠状動脈が狭窄、又は、完全閉塞した部位から下流の心筋に血液が供給されず、心壁の運動機能が低下する。このため、医師は、運動機能が低下した心筋の部位を把握し、更に、当該部位を支配している冠状動脈の部位を把握する必要がある。
このため、例えば、セグメンテーション処理により動脈相の３次元造影画像から冠状動脈を抽出し、抽出した冠状動脈をレンダリング処理したレンダリング画像を生成表示したり、抽出した冠状動脈の３次元形状からポーラーマップを生成表示したりする機能を搭載した装置も開発されている。また、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置で得られた「後期相の３次元造影画像」と「冠状動脈の３次元形状」とを同一平面に展開したポーラーマップを生成表示することも提案されている。
一方、近年、３次元超音波画像の時系列データを用いたスペックルトラッキングにより、心筋の各位置での壁運動情報（例えば、ストレイン、変位等）を算出する装置が開発されている。かかる装置は、算出した壁運動情報を、値に応じた色調で心筋のサーフェスレンダリング画像にマッピングした３次元解析画像（「Plastic Bag」とも呼ばれる）を生成可能であり、更に、３次元解析画像からポーラーマップを生成可能である。心エコー検査で得られる壁運動情報は、心筋の各領域での運動機能を定量的に解析可能であり、上記の心筋細胞の生存率を示す３次元データと比較して、より詳細な心機能に関する診断を行なうことができる。
しかし、従来では、例えば、医師は、ＣＴ造影検査で得られた冠状動脈のレンダリング画像やポーラーマップを参照して冠状動脈の狭窄部位を確認し、心エコー検査で得られた壁運動情報のポーラーマップから運動機能が低下した心筋の部位を確認している。すなわち、従来では、医師は、２つの画像を別々に観察して、運動機能が低下した心筋の部位と、冠状動脈の狭窄部位との位置関係を把握していた。
特開２００９−３９４２９号公報
Maurice Termeer et al., "Patient-Specific Mappings between Myocardial and Coronary Anatomy", Scientific Visualization: Advanced Concepts, Dagstuhl Follow-Ups, Volume 1, Chapter 13(pp. 196-209), Dagstuhl Publishing, Germany, August 2010
本発明が解決しようとする課題は、心機能が低下した部位と、心機能低下の要因となる部位との位置関係を容易に把握させることができる画像処理装置、超音波診断装置及び画像処理プログラムを提供することである。
実施形態の画像処理装置は、合成画像生成部と、制御部とを備える。合成画像生成部は、被検体の心臓を撮影した第１ボリュームデータ群の中の１つに３次元心機能情報をマッピングすることで得られる３次元データに３次元仮想領域を外挿し、外挿処理後の３次元データに対して、前記心臓を撮影した第２ボリュームデータに含まれる心筋の栄養血管の３次元形状を投影して３次元合成データを生成し、前記３次元合成データを面上に展開した合成画像データを生成する。制御部は、前記合成画像データを表示部に表示させる。
図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置が設置される画像処理システムの構成例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示すブロック図である。 図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 図５は、解析部を説明するための図（１）である。 図６は、解析部を説明するための図（２）である。 図７は、解析部を説明するための図（３）である。 図８は、抽出部を説明するための図（１）である。 図９は、抽出部を説明するための図（２）である。 図１０は、ポーラーマップを説明するための図（１）である。 図１１は、ポーラーマップを説明するための図（２）である。 図１２は、ポーラーマップを説明するための図（３）である。 図１３は、ポーラーマップを説明するための図（４）である。 図１４は、第１の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図（１）である。 図１５は、第１の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図（２）である。 図１６は、第１の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図（３）である。 図１７は、第１の実施形態に係る画像処理装置が行なう処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１８は、第２の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図（１）である。 図１９は、第２の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図（２）である。 図２０は、第２の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図（３）である。 図２１は、第２の実施形態に係る画像処理装置が行なう処理の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、画像処理装置の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る画像処理装置が設置される画像処理システムの構成例について説明する。図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置が設置される画像処理システムの構成例を示す図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る画像処理システム１は、超音波診断装置１００と、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置２００と、画像保管装置３００と、画像処理装置４００とを有する。図１に例示する各装置は、例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local Area Network）５００により、直接的、又は、間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、画像処理システム１にＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）が導入されている場合、各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に則って、医用画像等を相互に送受信する。
図１に例示する各装置は、ＤＩＣＯＭ規格のデータを送受信することで、他装置から受信したデータを、自装置で読み出したり、表示したりすることが可能となる。なお、本実施形態は、他装置から受信したデータを自装置で処理可能であるならば、任意の規格に則ったデータが送受信される場合であっても良い。
超音波診断装置１００は、超音波の２次元走査を行なう超音波プローブの位置を操作者が調整することで、任意の断面の超音波画像データを生成する。また、超音波診断装置１００は、メカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブを用いることで、超音波の３次元走査を行なって、３次元超音波画像データ（超音波ボリュームデータ）を生成する。
また、Ｘ線ＣＴ装置２００は、Ｘ線を照射するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを対向する位置に支持して回転可能な回転フレームを有する。Ｘ線ＣＴ装置２００は、Ｘ線管からＸ線を照射させながら回転フレームを回転させることで、透過、吸収、減衰を受けたＸ線のデータを全方位に渡り収集し、収集したデータからＸ線ＣＴ画像データを再構成する。Ｘ線ＣＴ画像データは、Ｘ線管とＸ線検出器との回転面（アキシャル面）における断層像となる。ここで、Ｘ線検出器は、チャンネル方向に配列されたＸ線検出素子である検出素子列が、被検体の体軸方向に沿って複数列配列されている。例えば、検出素子列が１６列配列されたＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置２００は、回転フレームが１回転することで収集された投影データから、被検体の体軸方向に沿った複数枚（例えば１６枚）のＸ線ＣＴ画像データを再構成する。
また、Ｘ線ＣＴ装置２００は、回転フレームを回転させるとともに、被検体を載せた天板を移動させるヘリカルスキャンにより、例えば、心臓全体を網羅した５００枚のＸ線ＣＴ画像データを３次元Ｘ線ＣＴ画像データ（Ｘ線ＣＴボリュームデータ）として再構成することができる。或いは、例えば、検出素子列が３２０列配列されたＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置２００では、回転フレームを１回転させるコンベンショナルスキャンを行なうだけで、心臓全体を網羅した３次元Ｘ線ＣＴ画像データ（Ｘ線ＣＴボリュームデータ）を再構成することができる。また、Ｘ線ＣＴ装置２００は、ヘリカルスキャンやコンベンショナルスキャンを連続して行なうことで、３次元Ｘ線ＣＴ画像データ（Ｘ線ＣＴボリュームデータ）を時系列に沿って撮影可能である。なお、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００及びＸ線ＣＴ装置２００については、後に詳述する。
画像保管装置３００は、医用画像データを保管するデータベースである。具体的には、画像保管装置３００は、超音波診断装置１００やＸ線ＣＴ装置２００から送信された医用画像データを自装置の記憶部に格納し、保管する。画像保管装置３００に保管された医用画像データは、例えば、患者ＩＤ、検査ＩＤ、装置ＩＤ、シリーズＩＤ等の付帯情報と対応付けて保管される。
画像処理装置４００は、例えば、病院内に勤務する医師や検査技師が医用画像の読影に用いるワークステーションやＰＣ（Personal Computer）等である。画像処理装置４００の操作者は、患者ＩＤ、検査ＩＤ、装置ＩＤ、シリーズＩＤ等を用いた検索を行なうことで、必要な医用画像データを画像保管装置３００から取得することができる。或いは、画像処理装置４００は、超音波診断装置１００やＸ線ＣＴ装置２００から直接、画像データを受信する場合であっても良い。また、画像処理装置４００は、医用画像を読影用に表示する他に、医用画像データに対して各種画像処理を行なうことが可能である。
以下では、画像処理装置４００が、本実施形態に係る画像処理方法を実行する場合について説明する。ただし、後述する画像処理装置４００が行なう各種処理の一部又は全ては、超音波診断装置１００やＸ線ＣＴ装置２００により実行される場合であっても良い。
なお、画像処理システム１は、ＰＡＣＳが導入されている場合にその適用が限られるものではない。例えば、画像処理システム１は、医用画像データ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が導入されている場合にも、同様に適用される。この場合、画像保管装置３００は、電子カルテを保管するデータベースである。また、例えば、画像処理システム１は、ＨＩＳ（Hospital Information System）、ＲＩＳ（Radiology Information System）が導入されている場合にも、同様に適用される。また、本実施形態に係る画像処理システム１には、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置が組み込まれている場合であっても良い。
次に、図１に示す超音波診断装置１００の構成例について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、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１１０と、モニタ１２０と、入力部１３０と、心電計１４０と、装置本体１５０とを有する。
超音波プローブ１１０は、超音波の送受信を行なう。例えば、超音波プローブ１１０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１５０が有する送受信部１５１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１１０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１１０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等を有する。なお、超音波プローブ１１０は、装置本体１５０と着脱自在に接続される。
超音波プローブ１１０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１１０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等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、第１の実施形態に係る超音波プローブ１１０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、第１の実施形態に係る超音波プローブ１１０は、一列に配置された複数の圧電振動子により、被検体Ｐを２次元で走査するとともに、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４Ｄプローブである。或いは、第１の実施形態に係る超音波プローブ１１０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２Ｄアレイプローブである。なお、２Ｄアレイプローブは、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も可能である。
入力部１３０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、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置１００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１５０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
モニタ１２０は、超音波診断装置１００の操作者が入力部１３０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１５０において生成された超音波画像データ等を表示したりする。
心電計１４０は、被検体Ｐの生体信号として、被検体Ｐの心電波形（ＥＣＧ： Electrocardiogram）を取得する。心電計１４０は、取得した心電波形を装置本体１５０に送信する。
装置本体１５０は、超音波プローブ１１０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。図１に示す装置本体１５０は、超音波プローブ１１０が受信した２次元の反射波データに基づいて２次元の超音波画像データを生成可能な装置である。また、図１に示す装置本体１５０は、超音波プローブ１１０が受信した３次元の反射波データに基づいて３次元の超音波画像データ（超音波ボリュームデータ）を生成可能な装置である。
装置本体１５０は、図２に示すように、送受信部１５１と、Ｂモード処理部１５２と、ドプラ処理部１５３と、画像生成部１５４と、画像メモリ１５５と、制御部１５６と、内部記憶部１５７と、インターフェース部１５８とを有する。
送受信部１５１は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ１１０に駆動信号を供給する。パルス発生器は、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、送信遅延部は、超音波プローブ１１０から発生される超音波をビーム状に集束し、且つ、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、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１０に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信遅延部は、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、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。
なお、送受信部１５１は、後述する制御部１５６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は、瞬時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。
また、送受信部１５１は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ１１０が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部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、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。
送受信部１５１は、被検体Ｐを２次元走査する場合、超音波プローブ１１０から２次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部１５１は、超音波プローブ１１０が受信した２次元の反射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、送受信部１５１は、被検体Ｐを３次元走査する場合、超音波プローブ１１０から３次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部１５１は、超音波プローブ１１０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。
なお、送受信部１５１からの出力信号の形態は、ＲＦ（Radio Frequency）信号やＩＱ信号と呼ばれる位相情報が含まれる信号である場合や、包絡線検波処理後の振幅情報である場合等、種々の形態が選択可能である。
Ｂモード処理部１５２は、送受信部１５１から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、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。
ドプラ処理部１５３は、送受信部１５１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、速度、分散、パワー等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、第１の実施形態に係るＢモード処理部１５２及びドプラ処理部１５３は、２次元の反射波データ及び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、Ｂモード処理部１５２は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、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。また、ドプラ処理部１５３は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、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。
画像生成部１５４は、Ｂモード処理部１５２及びドプラ処理部１５３が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１５４は、Ｂモード処理部１５２が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１５４は、ドプラ処理部１５３が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表す２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらを組み合わせた画像である。
ここで、画像生成部１５４は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表される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、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１５４は、超音波プローブ１１０による超音波の走査形態に応じた座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１５４は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成部１５４は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。
すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１５４が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。
更に、画像生成部１５４は、Ｂモード処理部１５２が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１５４は、ドプラ処理部１５３が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元ドプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成部１５４は、「３次元Ｂモード画像データや３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（超音波ボリュームデータ）」として生成する。
更に、画像生成部１５４は、超音波ボリュームデータをモニタ１２０にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対して各種のレンダリング処理を行なう。画像生成部１５４が行なうレンダリング処理としては、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planar Reconstruction）を行なってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成部１５４が行なうレンダリング処理としては、ボリュームデータに対して「Curved MPR」を行なう処理や、ボリュームデータに対して「Maximum Intensity Projection」を行なう処理がある。また、画像生成部１５４が行なうレンダリング処理としては、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理がある。また、画像生成部１５４が行なうレンダリング処理としては、レンダリング対象の表面の形状が３次元的に描出されたサーフェスレンダリング（ＳＲ：Surface Rendering）画像データを生成するサーフェスレンダリング処理がある。
画像メモリ１５５は、画像生成部１５４が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１５５は、Ｂモード処理部１５２やドプラ処理部１５３が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ１５５が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部１５４を経由して表示用の超音波画像データとなる。
なお、画像生成部１５４は、超音波画像データと当該超音波画像データを生成するために行なわれた超音波走査の時間とを、心電計１４０から送信された心電波形に対応付けて画像メモリ１５５に格納する。後述する画像処理装置４００は、画像メモリ１５５から取得したデータを参照することで、超音波画像データを生成するために行なわれた超音波走査時の心時相を取得することができる。
内部記憶部１５７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、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部１５７は、必要に応じて、画像メモリ１５５が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、内部記憶部１５７が記憶するデータは、後述するインターフェース部１５８を経由して、外部の装置へ転送することができる。また、外部装置が記憶するデータも、後述するインターフェース部１５８を経由して、内部記憶部１５７に転送することができる。なお、外部装置は、例えば、図１に示すＸ線ＣＴ装置２００や、画像保管装置３００、画像処理装置４００等である。
制御部１５６は、超音波診断装置１００の処理全体を制御する。具体的には、制御部１５６は、入力部１３０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１５７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１５１、Ｂモード処理部１５２、ドプラ処理部１５３及び画像生成部１５４の処理を制御する。また、制御部１５６は、画像メモリ１５５や内部記憶部１５７が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ１２０にて表示するように制御する。
また、制御部１５６は、画像メモリ１５５や内部記憶部１５７が記憶するデータ等を、インターフェース部１５８を経由して、外部装置へ出力する。例えば、制御部１５６は、被検体Ｐの心臓を３次元で超音波走査することで得られたＢモードの超音波ボリュームデータ群が心電波形に対応付けられたデータを、画像処理装置４００に転送する。
インターフェース部１５８は、入力部１３０、院内ＬＡＮ５００、Ｘ線ＣＴ装置２００、画像保管装置３００及び画像処理装置４００に対するインターフェースである。例えば、入力部１３０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１５８により、制御部１５６に転送される。また、例えば、制御部１５６が外部装置への転送用に出力したデータは、インターフェース部１５８により、院内ＬＡＮ５００を介して、外部装置へ転送される。また、例えば、Ｘ線ＣＴ装置２００や画像処理装置４００が転送用に出力した出力データは、インターフェース部１５８を経由して、内部記憶部１５７に格納される。
次に、図１に示すＸ線ＣＴ装置２００の構成例について、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２００は、架台装置２１０と、寝台装置２２０と、コンソール装置２３０とを有する。
架台装置２１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線の検出データから投影データを収集する装置であり、Ｘ線照射制御部２１１と、Ｘ線発生装置２１２と、Ｘ線検出器２１３と、収集部２１４と、回転フレーム２１５と、架台駆動部２１６と、心電計２１７とを有する。
回転フレーム２１５は、後述するＸ線管球２１２ａを有するＸ線発生装置２１２とＸ線検出器２１３とを被検体Ｐの周囲で回転可能に支持する。回転フレーム２１５は、Ｘ線発生装置２１２とＸ線検出器２１３とを被検体Ｐを挟んで対向支持し、後述する架台駆動部２１６によって被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。
Ｘ線発生装置２１２は、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被検体Ｐへ照射する装置であり、Ｘ線管球２１２ａと、ウェッジ２１２ｂと、コリメータ２１２ｃとを有する。
Ｘ線管球２１２ａは、例えば、後述するＸ線照射制御部２１１により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを発生する真空管である。Ｘ線管球２１２ａは、回転フレーム２１５の回転にともない、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して曝射する。Ｘ線管球２１２ａは、ファン角及びコーン角を持って広がるＸ線ビームを発生する。
ウェッジ２１２ｂは、Ｘ線管球２１２ａから曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ２１２ｃは、後述するＸ線照射制御部２１１の制御により、ウェッジ２１２ｂによってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
Ｘ線照射制御部２１１は、高電圧発生部として、Ｘ線管球２１２ａに高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管球２１２ａは、Ｘ線照射制御部２１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。また、Ｘ線照射制御部２１１は、Ｘ線管球２１２ａに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。また、Ｘ線照射制御部２１１は、コリメータ２１２ｃの開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲（ファン角やコーン角）を調整する。
架台駆動部２１６は、回転フレーム２１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置２１２とＸ線検出器２１３とを旋回させる。
Ｘ線検出器２１３は、Ｘ線管球２１２ａから曝射され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器２１３は、２次元状に配列されたＸ線検出素子により、Ｘ線管球２１２ａから曝射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。図３に示すＸ線検出器２１３は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度分布を示すＸ線強度分布データを出力する２次元アレイ型検出器（面検出器）である。Ｘ線検出器２１３には、チャンネル方向（図３に示すＹ軸方向）に配列された複数のＸ線検出素子（検出素子列）が、被検体Ｐの体軸方向（図３に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列される。例えば、Ｘ線検出器２１３は、被検体Ｐの体軸方向に沿って３２０列に配列された検出素子列を有し、被検体Ｐを透過したＸ線強度分布データを広範囲に検出する。
収集部２１４は、ＤＡＳ（data acquisition system）であり、Ｘ線検出器２１３が検出したＸ線の検出データから、投影データを収集する。例えば、収集部２１４は、Ｘ線検出器２１３により検出されたＸ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理、チャンネル間の感度補正処理等を行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール装置２３０に送信する。
心電計２１７は、図２に示す心電計１４０と同様に、被検体Ｐの生体信号として、被検体Ｐの心電波形を取得し、取得した心電波形をコンソール装置２３０（制御部２３８）に送信する。
寝台装置２２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２１と、寝台駆動装置２２２とを有する。天板２２１は、被検体Ｐが載置される板である。寝台駆動装置２２２は、後述するスキャン制御部２３３の制御のもと、天板２２１をＺ軸方向へ移動することにより、被検体Ｐを回転フレーム２１５内（撮影空間内）に移動させる。
架台装置２１０は、例えば、天板２２１を移動させながら回転フレーム２１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。又は、架台装置２１０は、天板２２１を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム２１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。又は、架台装置２１０は、天板２２１の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行なうステップアンドシュート方式を実行する。
コンソール装置２３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置２００の操作を受け付けるとともに、架台装置２１０によって収集されたＸ線検出データからＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置であり、入力装置２３１と、表示装置２３２と、スキャン制御部２３３と、前処理部２３４と、投影データ記憶部２３５と、画像再構成部２３６と、画像記憶部２３７と、制御部２３８と、インターフェース部２３９とを有する。
入力装置２３１は、Ｘ線ＣＴ装置２００の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、ボタン、ペダル（フットスイッチ）等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、制御部２３８に転送する。
表示装置２３２は、操作者が参照するモニタであり、制御部２３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを操作者に表示したり、入力装置２３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。
スキャン制御部２３３は、後述する制御部２３８の制御のもと、Ｘ線照射制御部２１１、架台駆動部２１６、収集部２１４及び寝台駆動装置２２２の動作を制御することで、架台装置２１０における投影データの収集処理を制御する。
前処理部２３４は、収集部２１４によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。以下では、前処理部２３４が生成する補正済みの投影データを、単に、投影データと記載する。投影データ記憶部２３５は、前処理部２３４により生成された投影データを記憶する。
画像再構成部２３６は、投影データ記憶部２３５が記憶する投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法による逆投影処理が挙げられる。或いは、画像再構成部２３６は、逐次近似法を用いて、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成しても良い。
また、画像再構成部２３６は、ヘリカルスキャンや、面検出器であるＸ線検出器２１３を用いたコンベンショナルスキャン、ステップアンドシュート方式のコンベンショナルスキャンにより収集された投影データを用いて、３次元Ｘ線ＣＴ画像データ（Ｘ線ＣＴボリュームデータ）を再構成することができる。また、画像再構成部２３６は、Ｘ線ＣＴボリュームデータから、各種レンダリング処理を行なって、表示用の２次元画像データを生成する。レンダリング処理としては、上述したように、ＭＰＲ処理、ＭＩＰ処理、ＶＲ処理、ＳＲ処理等が挙げられる。
画像記憶部２３７は、画像再構成部２３６が生成した各種画像データを記憶する。例えば、画像記憶部２３７は、画像再構成部２３６が生成した被検体Ｐの心臓のＸ線ＣＴボリュームデータ及び当該Ｘ線ＣＴボリュームを生成するために行なわれたＣＴスキャンの時間を、心電計２１７から送信された心電波形に対応付けて記憶する。後述する画像処理装置４００は、画像記憶部２３７に格納されたデータを参照することで、被検体Ｐの心臓のＸ線ＣＴボリュームを生成するために行なわれたＣＴスキャン時の心時相を取得することができる。
制御部２３８は、架台装置２１０、寝台装置２２０及びコンソール装置２３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置２００の全体制御を行う。具体的には、制御部２３８は、スキャン制御部２３３を制御することで、架台装置２１０で行なわれるスキャンを制御する。また、制御部２３８は、前処理部２３４や、画像再構成部２３６を制御することで、コンソール装置２３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、制御部２３８は、画像記憶部２３７が記憶する各種画像データを、表示装置２３２に表示するように制御する。また、制御部２３８は、画像記憶部２３７が記憶する各種画像データを、インターフェース部２３９を経由して、外部装置へ出力する。例えば、制御部２３８は、被検体Ｐの心臓を３次元でＣＴスキャンすることで得られたＸ線ＣＴボリュームデータ群が心電波形に対応付けられたデータを、画像処理装置４００に転送する。
インターフェース部２３９は、院内ＬＡＮ５００、超音波診断装置１００、画像保管装置３００及び画像処理装置４００に対するインターフェースである。例えば、制御部２３８が外部装置への転送用に出力した出力データは、インターフェース部２３９により、院内ＬＡＮ５００を介して、外部装置へ転送される。また、例えば、超音波診断装置１００や画像処理装置４００が転送用に出力した出力データは、インターフェース部２３９を経由して、画像記憶部２３７に格納される。
次に、第１の実施形態に係る画像処理装置４００の構成例について、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る画像処理装置４００は、図４に示すように、入力部４０１と、表示部４０２と、インターフェース部４０３と、記憶部４０４と、制御部４０５と、画像処理部４０６とを有する。
入力部４０１は、マウス、キーボード、トラックボール等であり、画像処理装置４００に対する各種操作の入力を操作者から受け付ける。具体的には、第１の実施形態に係る入力部４０１は、画像処理の対象となるボリュームデータを、超音波診断装置１００、Ｘ線ＣＴ装置２００、画像保管装置３００等から取得するための情報の入力を受け付ける。例えば、入力部４０１は、患者ＩＤ、検査ＩＤ、装置ＩＤ、シリーズＩＤ等の入力を受け付ける。また、第１の実施形態に係る入力部４０１は、画像処理に関する条件の入力を受け付ける。
表示部４０２は、例えば、モニタであり、各種情報を表示する。具体的には、第１の実施形態に係る表示部４０２は、操作者から各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、外部装置から取得された各種画像データ、自装置が行なった画像処理結果等を表示する。
インターフェース部４０３は、他の装置との間で通信を行う。例えば、インターフェース部４０３は、入力部４０１が受け付けた患者ＩＤ等の情報を、超音波診断装置１００、Ｘ線ＣＴ装置２００、画像保管装置３００等に送信し、これらの外部装置から、画像処理対象となる医用画像データを受信する。
記憶部４０４は、ハードディスク、半導体メモリ素子等であり、各種情報を記憶する。具体的には、記憶部４０４は、インターフェース部４０３を介して取得した超音波ボリュームデータや、Ｘ線ＣＴボリュームデータを記憶する。また、第１の実施形態に係る記憶部４０４は、画像処理中のデータや、画像処理後のデータ等を記憶する。
制御部４０５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路であり、画像処理装置４００の全体制御を行なう。
例えば、第１の実施形態に係る制御部４０５は、表示部４０２に対するＧＵＩの表示や画像処理の結果得られたデータの表示を制御する。また、例えば、制御部４０５は、外部装置との間でインターフェース部４０３を介して行なわれるボリュームデータの送受信を制御する。また、例えば、制御部４０５は、以下に説明する画像処理部４０６による画像処理を制御する。また、例えば、制御部４０５は、ボリュームデータの記憶部４０４からの読み込みや、画像処理中や画像処理後のデータの記憶部４０４への格納を制御する。
画像処理部４０６は、コンピュータ支援診断（Computer-Aided Diagnosis：ＣＡＤ）を行なうための各種画像処理を行なう。第１の実施形態に係る画像処理部４０６は、種類の異なる医用画像診断装置それぞれが撮影したボリュームデータを対象として各種画像処理を行なうために、図４に示すように、解析部４０６ａと、抽出部４０６ｂと、合成画像生成部４０６ｃとを有する。
ここで、解析部４０６ａ、抽出部４０６ｂ及び合成画像生成部４０６ｃは、以下に説明する処理を行なうことで、心機能が低下した部位と、心機能低下の要因となる部位との位置関係を容易に把握可能となる１枚の画像データを生成する。
解析部４０６ａは、第１の医用画像診断装置が被検体Ｐの心臓を撮影した第１ボリュームデータ群から３次元心機能情報を取得する。抽出部４０６ｂは、第２の医用画像診断装置が被検体Ｐの心臓を撮影した第２ボリュームデータから心筋の栄養血管（すなわち、冠状動脈）の３次元形状を取得する。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、解析部４０６ａが取得した３次元心機能情報と、抽出部４０６ｂが取得した３次元形状とを、位置合わせした状態で、平面上に展開した合成画像データを生成する。具体的には、合成画像生成部４０６ｃは、第１ボリュームデータ群の中で第２ボリュームデータが得られた心時相と略同一の心時相で得られたボリュームデータ（以下、対象ボリュームデータと記載する）と、第２ボリュームデータとの位置合わせを行ない、当該位置合わせ結果に基づいて、合成画像データを生成する。
ここで、上記の第１ボリュームデータ群は、超音波ボリュームデータ群である。本実施形態では、超音波診断装置１００が生成した時系列に沿ったＢモードの超音波ボリュームデータ群が、上記の第１ボリュームデータ群として用いられる。そして、上記の３次元心機能情報は、超音波ボリュームデータ群を用いた追跡処理により得られた心筋の局所的な運動情報である。本実施形態では、解析部４０６ａが超音波ボリュームデータ群を用いた追跡処理により、心筋の局所的な運動情報の時系列データを算出する。
また、上記の第２ボリュームデータは、Ｘ線ＣＴボリュームデータである。そして、上記の３次元形状は、Ｘ線ＣＴボリュームデータから抽出された冠状動脈のボリュームデータである。本実施形態では、例えば、Ｘ線ＣＴ装置２００が生成した拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータが、上記の第２ボリュームデータとして用いられる。本実施形態では、抽出部４０６ｂが拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータに対してセグメンテーション処理を行なうことで、冠状動脈の領域を抽出した冠状動脈ボリュームデータを生成する。ここで、本実施形態は、セグメンテーション処理を容易に行なうために、冠状動脈が造影剤により染影された動脈相の拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータが用いられる場合について説明する。なお、本実施形態は、例えば、ＭＲＩ装置が生成した拡張期のＭＲＩボリュームデータを、上記の第２ボリュームデータとして用いる場合であっても適用可能である。
以下、解析部４０６ａ及び抽出部４０６ｂの処理の一例を説明した後に、第１の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃが行なう上記の処理の一例について説明する。
まず、画像処理装置４００の操作者は、例えば、患者である被検体Ｐの患者ＩＤ，検査ＩＤ等を、入力部４０１を用いて入力する。これにより、制御部４０５は、インターフェース部４０３を介して、被検体Ｐの心臓を撮影した超音波ボリュームデータ群（Ｂモード撮影で得られた時系列に沿った複数の超音波ボリュームデータ）を、超音波診断装置１００、又は、画像保管装置３００から取得する。また、制御部４０５は、インターフェース部４０３を介して、被検体Ｐの拡張期の心臓を撮影したＸ線ＣＴボリュームデータを、Ｘ線ＣＴ装置２００、又は、画像保管装置３００から取得する。
そして、制御部４０５は、取得した超音波ボリュームデータ群及びＸ線ＣＴボリュームデータを、記憶部４０４に格納する。そして、制御部４０５の制御により、解析部４０６ａは、以下の処理を行なう。図５〜図７は、解析部を説明するための図である。
解析部４０６ａは、記憶部４０４から、図５に示すように、心電波形と対応付けられた１心拍以上の時系列に沿った複数の超音波ボリュームデータを取得する。各超音波ボリュームデータには、被検体Ｐの左心室が含まれている。解析部４０６ａは、図５に示す超音波ボリュームデータ群を解析して、左心室の心筋の各位置における運動情報の時系列データを算出する。
具体的には、解析部４０６ａは、画像データ間のパターンマッチングを含む処理により後述する複数の追跡点を追跡した結果を用いて、運動情報の算出処理を行なう。より具体的には、解析部４０６ａは、３次元心エコー法で得られた３次元動画像データに対して３次元スペックルトラッキング（3D Speckle Tracking、以下「３ＤＴ」）を行なった結果を用いて、心筋（心壁）の運動情報を算出する。スペックルトラッキング法は、パターンマッチング処理とともに、例えば、オプティカルフロー法や種々の時空間補間処理を併用することで、正確な動きを推定する方法である。また、スペックルトラッキング法には、パターンマッチング処理を行なわずに、動きを推定する方法もある。
例えば、入力部４０１は、操作者から、超音波ボリュームデータ群の第１フレーム（第１ボリューム）の表示要求を受け付ける。表示要求が転送された制御部４０５は、第１フレームの超音波ボリュームデータを記憶部４０４から読み出して、表示部４０２に表示させる。そして、制御部４０５は、第１フレームの超音波ボリュームデータを複数方向の断面にて切断した複数のＭＰＲ画像データを解析部４０６ａに生成させ、表示部４０２に表示させる。例えば、解析部４０６ａは、四腔断面及び二腔断面それぞれに対応する２断面のＭＲＲ画像データを含む複数断面のＭＰＲ画像データを生成する。
そして、操作者は、表示部４０２に表示された複数のＭＰＲ画像データを参照して、３ＤＴを行なう追跡点を複数設定する。一例を挙げると、操作者は、各ＭＰＲ画像データにおいて、左心室内膜や心筋外膜の位置をトレースし、内膜輪郭及び外膜輪郭を指定する。解析部４０６ａは、指定された内膜輪郭及び外膜輪郭から、３次元的な内膜輪郭及び３次元的な外膜輪郭を構成する。そして、解析部４０６ａは、例えば、図５の左図に例示するように、第１フレームの３次元内膜輪郭を構成する各点を追跡点として設定する。また、図示しないが、解析部４０６ａは、第１フレームの３次元外膜輪郭を構成する各点を追跡点として設定する。そして、解析部４０６ａは、第１フレームで設定された複数の追跡点それぞれに対して、テンプレートデータを設定する。テンプレートデータは、追跡点を中心とする複数のボクセルから構成される。
そして、解析部４０６ａは、２つのフレーム間でテンプレートデータのスペックルパターンと最も一致する領域を探索することで、テンプレートデータが次のフレームでどの位置に移動したかを追跡する。これにより、解析部４０６ａは、図５の右図に示すように、第１フレームの各追跡点が、第ｎフレームのどの位置に移動したかを追跡する。なお、追跡点を設定するためのメッシュは、解析部４０６ａが第１フレームに含まれる左心室の心内膜面や心外膜面を検出することで設定する場合であっても良い。
このように、解析部４０６ａは、左心室全体（例えば、左心室の心内膜及び左心室の心外膜）を対象として、超音波ボリュームデータ群に対する３ＤＴを行なう。そして、解析部４０６ａは、３ＤＴの結果から、各追跡点にて、運動情報の時系列データを生成する。例えば、解析部４０６ａは、心内膜及び心外膜の３ＤＴの結果から、運動情報として歪み（Strain）を算出する。解析部４０６ａは、長軸（Longitudinal）方向の歪み（ＬＳ）や、円周（Circumferential）方向の歪み（ＣＳ）、壁厚（Radial）方向の歪み（ＲＳ）を算出する。
或いは、例えば、解析部４０６ａは、内膜の３ＤＴの結果から、運動情報として、左室心内膜面の面積変化率（Area Change ratio：ＡＣ）を算出する。或いは、例えば、解析部４０６ａは、心内膜又は心外膜の３ＤＴの結果から、変位（Displacement）を算出しても良い。運動情報として変位を用いる場合、解析部４０６ａは、長軸方向の変位（ＬＤ）や、壁厚方向の変位（ＲＤ）を算出することができる。或いは、解析部４０６ａは、基準時相（例えば、Ｒ波）での追跡点の位置に対する、基準位相以外の時相での追跡点の移動距離（Absolute Displacement：ＡＤ）を算出しても良い。
解析部４０６ａは、例えば、追跡点ごとに、上述した各種の運動情報の時系列データを生成する。そして、例えば、解析部４０６ａは、各追跡点で得られた運動情報の値に該当する色調の輝度値を、該当するフレームの３次元内膜輪郭（又は、３次元外膜輪郭）のＳＲ画像データにマッピングする。これにより、解析部４０６ａは、図７に例示する３次元解析画像データを生成する。
なお、図７に例示する３次元解析画像データには、心筋の各位置における運動情報が心筋の内膜面上にカラーマッピングされているとともに、心筋の内膜面上に、心筋を複数のセグメントに分割する曲線が描出されている。この曲線は、例えば、アメリカ心臓協会（ＡＨＡ：American Heart Association）が提唱する１７セグメントモデルに基づいて、解析部４０６ａが描出した曲線である。１７セグメントモデルでは、左心室の心筋（心壁）は、解剖学的位置に基づいて、１７個のセグメントに分類されている。
解析部４０６ａは、図６の左図で第１フレームに複数の追跡点を設定した時点で、被検体Ｐの心臓の長軸方向、短軸方向、心尖部の位置及び心基部の位置を取得している。このため、解析部４０６ａは、第１フレームに描出された左心室の心筋を、１７セグメントモデルに基づいて、１７個のセグメントに分割可能であり、且つ、３ＤＴ処理により、各心時相の左心室の心筋を、１７個のセグメントに分割可能である。上記の曲線は、操作者が、心筋の部位を大まかに把握するために有用な情報となる。
解析部４０６ａの解析処理の前、解析部４０６ａの解析処理の後、或いは、解析部４０６ａの解析処理と並行して、抽出部４０６ｂの処理が行なわれる。抽出部４０６ｂは、記憶部４０４から、例えば、造影ＣＴスキャンにより得られた動脈相、且つ、拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータを取得し、取得したＸ線ＣＴボリュームデータに対して、冠状動脈の領域を抽出するセグメンテーション処理を行なう。図８及び図９は、抽出部を説明するための図である。
冠状動脈（coronary artery）は、心筋に血流（酸素）を供給する動脈であり、図８に示すように、大動脈（Aorta）のバルサルバ洞から分岐を繰り返しながら心臓を取り囲むように心臓の表面を走行している。例えば、冠状動脈は、図８に示すように、右冠状動脈（ＲＣＡ：Right Coronary Artery）と、左冠状動脈（ＬＣ：Left Coronary Artery）とに分岐し、左冠状動脈は、更に、左旋回枝（ＬＣＸ：Left Circumflex）と左前下行枝（ＬＡＤ：Left Anterior Descending）とに分岐する。なお、ＡＨＡは、解剖学的位置に基づいて、冠状動脈を複数の部位に分類しており、心筋の１７セグメントそれぞれを支配している冠状動脈の部位は、大まかにマッピングされている。
図９の左図は、造影ＣＴスキャンにより得られた動脈相の拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータを示している。抽出部４０６ｂは、図９の左図に示すＸ線ＣＴボリュームデータに対して、冠状動脈を抽出するセグメンテーション処理を行なう。例えば、制御部４０５は、図９の左図に示すＸ線ＣＴボリュームデータを複数方向の断面にて切断した複数のＭＰＲ画像データを抽出部４０６ｂに生成させ、表示部４０２に表示させる。例えば、抽出部４０６ｂは、四腔断面及び二腔断面それぞれに対応する２断面のＭＲＲ画像データを含む複数断面のＭＰＲ画像データを、図９の左図に示すＸ線ＣＴボリュームデータから生成する。
そして、操作者は、各ＭＰＲ画像データを参照して、例えば、バルサルバ洞やＲＣＡ、ＬＣ、ＬＣＸ、ＬＡＤ等、冠状動脈に相当する位置にシード点を設定する。そして、例えば、抽出部４０６ｂは、シード点のボクセル値を閾値とし、閾値以上のボクセル値を有し、且つ、シード点に連結される領域を拡張する領域拡張法を行なう。これにより、抽出部４０６ｂは、図９の右図に例示するように、冠状動脈ボリュームデータを抽出する。
なお、操作者は、シード点の設定操作を行なう際に、表示部４０２に表示された各ＭＰＲ画像データにおいて、左心室内膜や心筋外膜の位置をトレースすることで、内膜輪郭及び外膜輪郭の設定操作を行なっても良い。かかる設定操作により、抽出部４０６ｂは、指定された内膜輪郭及び外膜輪郭から、３次元的な内膜輪郭及び３次元的な外膜輪郭を構成することができる。更に、抽出部４０６ｂは、３次元的な内膜輪郭及び３次元的な外膜輪郭から、被検体Ｐの心臓の長軸方向、短軸方向、心尖部の位置及び心基部の位置を取得することができる。
その結果、抽出部４０６ｂは、Ｘ線ＣＴボリュームデータに含まれる左心室の心筋を、１７個のセグメントに分割し、冠状動脈ボリュームデータの各部位が、どのセグメント上を走行しているかを取得することができる。なお、抽出部４０６ｂは、Ｘ線ＣＴボリュームデータに含まれる左心室の心内膜面や心外膜面を、例えば、ボクセル値に対する閾値処理や、領域拡張法を用いて検出することで、上記の１７セグメント分割処理を行なうことも可能である。
ここで、操作者は、視点位置を移動させることで、図７に例示する３次元解析画像データを、表示部４０２にて様々な方向から観察することができる。しかし、かかる方法では、操作者は、３次元解析画像データに含まれる全ての運動情報を同時に確認することができない。そこで、従来、例えば、図７に例示する３次元解析画像データに含まれる全ての運動情報が１枚の画像データで表現可能なポーラーマップ（polar-map）の生成表示が行なわれている。図１０〜図１３は、ポーラーマップを説明するための図である。
ポーラーマップは、「bull’s eye plot」とも呼ばれ、３次元心機能情報がマッピングされた３次元データ（例えば、３次元解析画像データ）を平面に展開した画像データである。具体的には、ポーラーマップは、図１０に示すように、僧帽弁が位置する心基部から心尖部までの長軸方向に垂直な左心室の複数の短軸断面それぞれにおける３次元データの情報を、「中心が心尖部に相当し、辺縁が心基部に相当する円」に投影した画像データである。より具体的には、ポーラーマップは、２次元極座標（半径及び角度）で示される円内の各位置が、３次元の心筋の各位置に対応付けられるように、３次元データを投影することで生成される。
例えば、ポーラーマップに描出される円は、図１１に示すように、上記の１７セグメントモデルに基づいて、１７個の領域１〜１７に分割される。図１１に示す領域１７は、心尖部の頂点を含む領域である「apex」であり、図１１に示す領域１３〜１６は、心尖部レベルの前壁（anterior）、中隔（septal）、下壁（inferior）、側壁（lateral）である。また、図１１に示す領域７〜１２は、心尖部と心基部との中間レベルの心筋の前壁、前壁中隔（anteroseptal）、下壁中隔（inferoseptal）、下壁、下壁側壁（inferolateral）、前壁側壁（anterolateral）である。また、図１１に示す領域１〜６は、心基部レベルの前壁、前壁中隔、下壁中隔、下壁、下壁側壁、前壁側壁である。
従来、図７に例示する３次元解析画像データは、図１１に例示する円上に投影展開されることで、図１２に例示するポーラーマップに変換され、表示部４０２に表示されていた。図１２に示すポーラーマップは、３次元解析画像データの運動情報の値が円上にカラーマッピングされている。また、図１２に示すポーラーマップには、各セグメントの運動情報の平均値（例えば、１６、４、５等）も重畳されている。
また、操作者は、視点位置を移動させることで、図９の右図に例示する冠状動脈ボリュームデータを、表示部４０２にて様々な方向から観察することができる。しかし、３次元解析画像データの場合と同様に、かかる方法では、冠状動脈の３次元形状を全て確認することができない。そこで、例えば、従来、図９の右図に例示する冠状動脈ボリュームデータを、図１０に示す方法で、図１３に例示するポーラーマップに変換して、表示部４０２に表示することも提案されている。
しかし、上記の従来技術では、医師は、例えば、図１２に示すポーラーマップを参照して運動機能が低下した心筋の部位を確認し、図１３に示すポーラーマップを参照して冠状動脈の狭窄部位を確認する必要がある。すなわち、上記の従来技術では、医師は、２つのポーラーマップを別々に観察して、運動機能が低下した心筋の部位と、冠状動脈の狭窄部位との位置関係を頭の中で再構築して把握していた。
そこで、図４に示す合成画像生成部４０６ｃは、上述した処理により合成画像データ（合成ポーラーマップ）を生成する。すなわち、上述した合成画像生成部４０６ｃが行なう平面上への展開処理は、３次元空間を極座標系（２次元極座標系）で示す円状マップ（ポーラマップ）へのマッピング処理である。合成ポーラーマップは、解析部４０６ａ及び抽出部４０６ｂの処理結果を、同時に観察可能となる１枚の画像データとなる。
例えば、合成画像生成部４０６ｃは、３次元解析画像データと、冠状動脈ボリュームデータとを位置合わせした状態で、平面上に展開した合成ポーラーマップを生成する。まず、合成画像生成部４０６ｃは、超音波ボリュームデータ群の中で拡張期の超音波ボリュームデータを対象ボリュームデータとして選択する。そして、合成画像生成部４０６ｃは、対象ボリュームデータと拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを行なう。換言すると、合成画像生成部４０６ｃは、拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータに描出される栄養血管（冠状動脈）が、対象ボリュームデータに描出される心臓の表面に接するように位置合わせを行なう。そして、合成画像生成部４０６ｃは、位置合わせ結果に基づいて、合成ポーラーマップを生成する。
具体的には、第１の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃは、３次元心機能情報（３次元解析画像データ）を平面上に展開した第１画像データ（第１ポーラーマップ）と、３次元形状（冠状動脈ボリュームデータ）を平面上に展開した第２画像データ（第２ポーラーマップ）とを、位置合わせ結果に基づいて合成する。これにより、第１の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃは、合成ポーラーマップ（合成画像データ）を生成する。
図１４〜図１６は、第１の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図である。例えば、合成画像生成部４０６ｃは、解析部４０６ａの３ＤＴ処理結果から、対象ボリュームデータにおける被検体Ｐの心臓の長軸方向、短軸方向、心尖部の位置及び心基部の位置を取得する。また、合成画像生成部４０６ｃは、上記の操作者の設定操作により抽出部４０６ｂが取得したＸ線ＣＴボリュームデータにおける被検体Ｐの心臓の長軸方向、短軸方向、心尖部の位置及び心基部の位置を取得する。
これらの情報から、例えば、合成画像生成部４０６ｃは、図１４に示すように、対象ボリュームデータの四腔断面に対応するＭＰＲ画像データと、冠状動脈ボリュームデータの四腔断面に対応するＭＰＲ画像データとの位置合わせを行なう。更に、合成画像生成部４０６ｃは、対象ボリュームデータの二腔断面に対応するＭＰＲ画像データと、冠状動脈ボリュームデータの二腔断面に対応するＭＰＲ画像データとの位置合わせ等、様々な断面での位置合わせを行なう。これにより、合成画像生成部４０６ｃは、対象ボリュームデータと拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを完了する。
なお、本実施形態は、以下の内容で、位置合わせ処理が行なわれても良い。例えば、操作者は、対象ボリュームデータの様々な断面のＭＰＲ画像データと、冠状動脈ボリュームデータの様々な断面のＭＰＲ画像データとを参照して、相互に対応する解剖学的な特徴点を複数指定する。そして、合成画像生成部４０６ｃは、かかる設定情報を用いて、対象ボリュームデータと拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを実行する。
上記の位置合わせにより、合成画像生成部４０６ｃは、例えば、冠状動脈ボリュームデータの３次元座標系を、各心時相の３次元解析画像データ群の３次元座標系に一致するように変換するための変換行列を算出する。そして、合成画像生成部４０６ｃは、例えば、変換行列を用いた画像変形処理（回転移動、並進移動、拡大縮小処理等）を、冠状動脈ボリュームデータに行なう。これにより、合成画像生成部４０６ｃは、図１５に示すように、３次元解析画像データと冠状動脈ボリュームデータとの位置合わせを完了する。上記の位置合わせにより、拡張期の冠状動脈ボリュームデータは、拡張期の３次元解析画像データの表面近傍を走行した状態となる。なお、図１５では、心筋の運動機能の低下を顕著に観察可能な収縮期の３次元解析画像データと、拡張期の冠状動脈ボリュームデータとが、同一の３次元座標系で位置合わせされた結果を例示している。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、位置合わせ後の３次元解析画像データから、図１６の上段の左図に示すように、第１ポーラーマップを生成する。３次元解析画像データが時系列データであることから、合成画像生成部４０６ｃは、第１ポーラーマップの時系列データを生成する。かかる場合、合成画像生成部４０６ｃは、拡張期以外の心時相の３次元解析画像データの運動情報を、位置合わせ後の拡張期の心内膜（又は、心外膜）のＳＲ画像データに、３ＤＴ処理の結果に基づいて、再度マッピングし、拡張期以外の心時相の第１ポーラーマップを生成する。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、図１５に例示した位置合わせ後の冠状動脈ボリュームデータから、図１６の上段の右図に示すように、第２ポーラーマップを生成する。図１６の上段に示すように、上記の位置合わせにより、第２ポーラーマップは、第１ポーラーマップの２次元座標系に一致するように、スケーリングされている。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、第１ポーラーマップと第２ポーラーマップとを合成することで、図１６の下段に示すように、合成ポーラーマップを生成する。第１ポーラーマップが時系列データであることから、合成画像生成部４０６ｃは、各心時相の合成ポーラーマップを生成する。そして、制御部４０５は、合成ポーラーマップを表示部４０２に表示させる。例えば、制御部４０５は、合成ポーラーマップの時系列データを、表示部４０２に動画表示させたり、サムネール表示させたりする。或いは、制御部４０５は、操作者が指定した心時相の合成ポーラーマップを、表示部４０２に表示させる。
なお、本実施形態は、例えば、相互相関法等の公知の手法により、合成画像生成部４０６ｃが、拡張期の超音波ボリュームデータと、拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを行なっても良い。或いは、本実施形態は、例えば、抽出部４０６ｂが拡張期の超音波ボリュームデータから心臓の表面を抽出し、拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータから心臓の表面を抽出し、これら２つの抽出領域の位置合わせを、相互相関法等の公知の手法により行なっても良い。
また、本実施形態は、位置合わせ処理前に、第１ポーラーマップ及び第２ポーラーマップを生成し、位置合わせ結果に基づいて第１ポーラーマップ及び第２ポーラーマップをスケーリングすることで、合成ポーラーマップを生成しても良い。また、上記では、拡張期のデータを用いて位置合わせを行なう場合について説明したが、本実施形態は、位置合わせを行なう超音波ボリュームデータの心時相が、Ｘ線ＣＴボリュームデータの心時相と略同じ時相であるならば、任意の心時相を選択することが可能である。
続いて、図１７を用いて、第１の実施形態に係る画像処理装置４００の処理の流れについて説明する。図１７は、第１の実施形態に係る画像処理装置が行なう処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図１７では、超音波ボリュームデータ群及びＸ線ＣＴボリュームデータが記憶部４０４に格納された後に行なわれる処理の一例を示している。
図１７に例示するように、第１の実施形態に係る画像処理装置４００の制御部４０５は、ポーラーマップの表示要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、表示要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、制御部４０５は、表示要求を受け付けるまで待機する。
一方、表示要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、解析部４０６ａは、超音波ボリュームデータから、３次元解析画像データを生成する（ステップＳ１０２）。そして、抽出部４０６ｂは、拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータから、冠状動脈ボリュームデータを抽出する（ステップＳ１０３）。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、拡張期の超音波ボリュームデータ（対象ボリュームデータ）とＸ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを行なう（ステップＳ１０４）。そして、合成画像生成部４０６ｃは、位置合わせ後の３次元解析画像データから第１ポーラーマップを生成し（ステップＳ１０５）、位置合わせ後の冠状動脈ボリュームデータから第２ポーラーマップを生成する（ステップＳ１０６）。そして、合成画像生成部４０６ｃは、第１ポーラーマップと第２ポーラーマップとを合成して、合成ポーラーマップを生成する（ステップＳ１０７）。
そして、制御部４０５の制御により、表示部４０２は、合成ポーラーマップを表示し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。
上述したように、第１の実施形態では、第１ポーラーマップと第２ポーラーマップとが位置合わせした状態で合成した合成ポーラーマップを生成表示する。ここで、第１ポーラーマップは、超音波ボリュームデータ群の追跡処理の結果から得られた左心室の３次元運動情報のポーラーマップである。このため、例えば、１７セグメントに分割された合成ポーラーマップの運動情報を参照することで、画像診断を行なう操作者は、心壁運動が異常となっている心筋部位の解剖学的位置を把握することができる。
また、第２ポーラーマップは、Ｘ線ＣＴボリュームデータのセグメンテーション処理の結果から得られた冠状動脈を含む血管全体の３次元形態情報のポーラーマップである。このため、合成ポーラーマップでは、起始部（バルサルバ洞）から分岐を繰り返している冠状動脈の略全体の形状が描出されており、画像診断を行なう操作者は、狭窄や閉塞が生じている冠状動脈の部位の解剖学的位置を把握することができる。
従って、画像診断を行なう操作者は、１枚の合成ポーラーマップを参照することで、例えば、運動機能が低下した心筋の部位と、当該部位の近傍で狭窄や閉塞が生じている冠状動脈の部位とを、相互の解剖学的位置を把握しながら、同時に観察することができる。すなわち、第１の実施形態では、心機能が低下した部位と、心機能低下の要因となる部位との位置関係を容易に把握させることができる。
なお、第１の実施形態は、例えば、図１６の下段に示す合成ポーラーマップを参照した操作者が、心機能が低下している部位と、心機能低下の要因となる部位とをマウス等で指定した場合、制御部４０５は、図１５に示す位置合わせ後のレンダリング画像データ上に、これら２つの部位に該当する位置に、マーク等を表示させても良い。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、３次元心機能情報及び３次元形状情報から生成した２つのポーラーマップを位置合わせした状態で合成する場合について説明した。第２の実施形態では、３次元心機能情報と３次元形状情報とを合成したデータから合成ポーラーマップを生成する場合について説明する。
第２の実施形態に係る画像処理装置４００は、図４を用いて説明した第１の実施形態に係る画像処理装置４００と同様に構成され、第１の実施形態と同様に、３ＤＴ処理、セグメンテーション処理、位置合わせ処理を行なう。ただし、第２の実施形態では、合成画像生成部４０６ｃが行なう処理が、第１の実施形態と異なる。以下、この点を中心に説明する。なお、第１の実施形態で説明した内容は、合成ポーラーマップ生成方法が異なる点以外、第２の実施形態でも適用可能である。
まず、第２の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃは、第１の実施形態で説明したように、位置合わせ処理を行なう。そして、第２の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃは、対象ボリュームデータに含まれる心内膜面又は心外膜面に３次元心機能情報（３次元の運動情報）がマッピングされた３次元データに、位置合わせ結果に基づいて、３次元形状（拡張期の冠状動脈ボリュームデータ）を投影して３次元合成データを生成する。
具体的には、合成画像生成部４０６ｃは、上記の３次元データに３次元仮想面を外挿したデータに対して、３次元形状（拡張期の冠状動脈ボリュームデータ）を投影して３次元合成データを生成する。より具体的には、合成画像生成部４０６ｃは、３次元データの心基部レベルの回帰平面を算出し、当該回帰平面を構成する各輪郭構成点から一定距離の位置に新たな輪郭構成点を設定することで、３次元仮想面を外挿する。
例えば、合成画像生成部４０６ｃは、３次元合成データに、栄養血管（冠状動脈）の解剖学的位置が特定可能な範囲まで３次元形状が投影されるまで、３次元仮想面を外挿する。一例として、合成画像生成部４０６ｃは、３次元合成データに、栄養血管（冠状動脈）の起始部（バルサルバ洞）が投影されるまで、３次元仮想面を外挿する。
そして、第２の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃは、この３次元合成データを平面上に展開した画像データを、合成画像データ（合成ポーラーマップ）として生成する。以下、上記の処理の一例について、図１８〜図２０を用いて説明する。図１８〜図２０は、第２の実施形態に係る合成画像生成部を説明するための図である。
図１８の上段の左図は、拡張期の超音波ボリュームデータ（対象ボリュームデータ）から生成された心内膜のＳＲ画像データに、ある心時相の心筋の各位置での運動情報がマッピングされた３次元解析画像データである。この３次元解析画像データは、位置合わせ後の３次元座標系に配置されている。
ここで、３次元解析画像データは、左心室の心基部から心尖部までの運動情報が描出されたデータである。一方、セグメンテーション処理で得られた冠状動脈ボリュームデータは、超音波走査で得られる３次元解析画像データとは異なり、左心室領域だけでなく、例えば、「大動脈、冠状動脈起始部から冠状動脈の末端までの形態情報」を有するデータである。第２の実施形態では、３次元解析画像データと冠状動脈ボリュームデータとを合成した３次元合成データを生成する。しかし、左心室に限定された運動情報を有する３次元解析画像データに、左心室を含む広範囲な冠状動脈の３次元形態情報を有する冠状動脈ボリュームデータの全てを投影することは、困難である。
そこで、第２の実施形態に係る合成画像生成部４０６ｃは、図１８の上段の左図に示す３次元解析画像データに、心基部から心房側に向かって３次元仮想面を外挿する。具体的には、合成画像生成部４０６ｃは、図１８の上段の中図に示すように、３次元解析画像データの心基部レベルを構成する輪郭構成点（図中の白抜き丸を参照）から、回帰平面（図中の斜線でハッチングされた矩形を参照）を算出する。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、図１８の上段の右図に示すように、算出した回帰平面に垂直に、各輪郭構成点から一定距離の位置を算出する（図中の矢印の終点を参照）。これにより、合成画像生成部４０６ｃは、図１８の下段の右図に示すように、新規に輪郭構成点を定義し、定義した新規の輪郭構成点で構成される平面を定義する。これにより、合成画像生成部４０６ｃは、図１８の下段の中図に示すように、３次元仮想面を外挿する。
合成画像生成部４０６ｃは、上記の処理を繰り返すことで、３次元仮想面を左室の心基部から心房側に順次外挿する。そして、合成画像生成部４０６ｃは、外挿処理後の３次元解析画像データの表面に対して、冠状動脈ボリュームデータを垂直投影する。これにより、冠状動脈ボリュームデータが３次元解析画像データの表面位置に接した状態の３次元合成データを生成する。
ここで、上記の一定距離を用いた外挿処理の繰り返し回数は、例えば、標準的な心基部からバルサルバ洞までの距離に基づいて、予め設定される。或いは、外挿処理を１回とするために、上記の一定距離は、冠状動脈ボリュームデータの冠状動脈末端からバルサルバ洞までが投影可能なように、心尖部から心基部までの距離のＮ倍（例えば、１．５倍）としても良い。
ただし、上記の外挿処理は、操作者が、冠状動脈の解剖学的位置が特定可能と判断するまで、繰り返されることが好適である。例えば、制御部４０５の制御により、合成画像生成部４０６ｃは、図１９に示すように、外挿処理を行なうごとに、３次元合成データを生成し、当該３次元合成データのＶＲ画像データを生成する。そして、表示部４０２は、このＶＲ画像データを表示する。操作者は、様々な視点位置からのＶＲ画像データを参照して、自身が冠状動脈の解剖学的位置を特定可能な範囲まで、３次元合成データに冠状動脈が投影されているか否かを判定する。例えば、操作者は、図１９の右図に示すように、末端からバルサルバ洞までの冠状動脈が描出されたＶＲ画像データが表示された時点で、外挿処理の終了を指示する。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、図２０に示すように、操作者が外挿処理の終了を指示した時点の３次元合成データから、合成ポーラーマップを生成し、表示部４０２は、この合成ポーラーマップを表示する。なお、外挿処理の繰り返し回数を操作者が判定する場合、制御部４０５は、外挿処理が行なわれるごとに、合成ポーラーマップを生成表示させても良い。なお、第１の実施形態で説明したように、運動情報が時系列データであることから、第２の実施形態でも、合成ポーラーマップは、時系列データとして生成される。
続いて、図２１を用いて、第２の実施形態に係る画像処理装置４００の処理の流れについて説明する。図２１は、第２の実施形態に係る画像処理装置が行なう処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図２１では、超音波ボリュームデータ群及びＸ線ＣＴボリュームデータが記憶部４０４に格納された後に行なわれる処理の一例を示している。
図２１に例示するように、第２の実施形態に係る画像処理装置４００の制御部４０５は、ポーラーマップの表示要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、表示要求を受け付けない場合（ステップＳ２０１否定）、制御部４０５は、表示要求を受け付けるまで待機する。
一方、表示要求を受け付けた場合（ステップＳ２０１肯定）、解析部４０６ａは、超音波ボリュームデータ群から、３次元解析画像データを生成する（ステップＳ２０２）。そして、抽出部４０６ｂは、拡張期のＸ線ＣＴボリュームデータから、冠状動脈ボリュームデータを抽出する（ステップＳ２０３）。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、拡張期の超音波ボリュームデータ（対象ボリュームデータ）とＸ線ＣＴボリュームデータとの位置合わせを行なう（ステップＳ２０４）。そして、合成画像生成部４０６ｃは、位置合わせ結果に基づいて、３次元解析画像データ及び冠状動脈ボリュームデータを同一座標系に配置する（ステップＳ２０５）。
そして、合成画像生成部４０６ｃは、３次元解析画像データの３次元仮想面を外挿し（ステップＳ２０６）、３次元仮想面を外挿した３次元解析画像データに冠状動脈ボリュームデータを投影して３次元合成データを生成する（ステップＳ２０７）。そして、表示部４０２は、３次元合成データ（３次元合成データのＶＲ画像データ）を表示する（ステップＳ２０８）。
そして、制御部４０５は、外挿処理終了要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０９）。ここで、外挿処理終了要求を受け付けない場合（ステップＳ２０９否定）、制御部４０５の指示により、合成画像生成部４０６ｃは、新たな３次元仮想面を外挿し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０７に戻って、新たな３次元合成データの生成処理を行なう。
一方、外挿処理終了要求を受け付けた場合（ステップＳ２０９肯定）、合成画像生成部４０６ｃは、外挿処理終了要求を受け付けた時点の３次元合成データから合成ポーラーマップを生成する（ステップＳ２１１）。そして、制御部４０５の制御により、表示部４０２は、合成ポーラーマップを表示し（ステップＳ２１２）、処理を終了する。
上述したように、第２の実施形態では、位置合わせした状態で、運動情報がマッピングされた心内膜面又は心外膜面に、冠動脈の形態情報が投影された３次元合成データから、合成ポーラーマップを生成して表示する。換言すると、第２の実施形態は、例えば、心内膜面に冠動脈の形態が接した状態で、合成ポーラーマップが生成表示されることになる。従って、第２の実施形態では、心機能が低下した部位と、心機能低下の要因となる部位との位置関係を正確且つ容易に把握させることができる。
なお、上記の第１及び第２の実施形態で説明した画像処理方法は、冠状動脈ボリュームデータの抽出元として、ＭＲＩボリュームデータが用いられる場合であっても良い。なお、上記の第１及び第２の実施形態で説明した画像処理方法は、超音波診断装置１００、Ｘ線ＣＴ装置２００、画像処理装置４００のいずれか１つの装置で実行される場合や、これら装置の間で協働して実行される場合であっても良い。すなわち、上記の第１及び第２の実施形態で説明した各処理部の分散・統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
また、上記の第１及び第２の実施形態で説明した画像処理方法は、予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等のコンピュータで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、インターネット等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、第１及び第２の実施形態によれば、心機能が低下した部位と、心機能低下の要因となる部位との位置関係を容易に把握させることができる。
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。
４０５ 制御部
４０６ 画像処理部
４０６ａ 解析部
４０６ｂ 抽出部
４０６ｃ 合成画像生成部

Claims (10)

  1. 被検体の心臓を撮影した第１ボリュームデータ群の中の１つに３次元心機能情報をマッピングすることで得られる３次元データに３次元仮想領域を外挿し、外挿処理後の３次元データに対して、前記心臓を撮影した第２ボリュームデータに含まれる心筋の栄養血管の３次元形状を投影して３次元合成データを生成し、前記３次元合成データを面上に展開した合成画像データを生成する合成画像生成部と、
    前記合成画像データを表示部に表示させる制御部と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記合成画像生成部は、前記３次元データの心基部レベルの回帰平面を算出し、当該回帰平面を構成する各輪郭構成点から一定距離の位置に新たな輪郭構成点を設定することで、前記３次元仮想領域を外挿することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記合成画像生成部は、前記３次元合成データに、前記栄養血管の解剖学的位置が特定可能な範囲まで前記３次元形状が投影されるまで、前記３次元仮想領域を外挿することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
  4. 前記合成画像生成部は、前記３次元データと、前記３次元形状とを、位置合わせした状態で、前記合成画像データを生成する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  5. 前記合成画像生成部は、前記第１ボリュームデータ群の中で前記第２ボリュームデータが得られた心時相と略同一の心時相で得られた対象ボリュームデータと、前記第２ボリュームデータとの位置合わせを行ない、当該位置合わせの結果に基づいて、前記合成画像データを生成することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
  6. 前記合成画像生成部は、前記対象ボリュームデータに含まれる心内膜面又は心外膜面に前記３次元心機能情報がマッピングされた３次元データに、前記位置合わせの結果に基づいて、前記３次元形状を投影して３次元合成データを生成することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
  7. 前記合成画像生成部が行なう前記面上への展開処理は、３次元空間を極座標系で示す円状マップへのマッピング処理であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  8. 前記第１ボリュームデータ群は、超音波ボリュームデータ群であり、
    前記３次元心機能情報は、前記超音波ボリュームデータ群を用いた追跡処理により得られた心筋の局所的な運動情報であり、
    前記第２ボリュームデータは、Ｘ線ＣＴボリュームデータ、又は、ＭＲＩボリュームデータであり、
    前記３次元形状は、前記Ｘ線ＣＴボリュームデータ、又は、前記ＭＲＩボリュームデータから抽出された冠状動脈のボリュームデータであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像処理装置。
  9. 超音波の３次元走査により被検体の心臓を撮影した第１ボリュームデータ群を生成する画像生成部と、
    前記第１ボリュームデータ群を用いた追跡処理を含む解析処理により、３次元心機能情報を生成する解析部と、
    前記第１ボリュームデータ群の中の１つに前記３次元心機能情報をマッピングすることで得られる３次元データに３次元仮想領域を外挿し、外挿処理後の３次元データに対して、前記心臓を撮影した第２ボリュームデータに含まれる心筋の栄養血管の３次元形状を投影して３次元合成データを生成し、前記３次元合成データを面上に展開した合成画像データを生成する合成画像生成部と、
    前記合成画像データを表示部に表示させる制御部と、
    を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
  10. 被検体の心臓を撮影した第１ボリュームデータ群の中の１つに３次元心機能情報をマッピングすることで得られる３次元データに３次元仮想領域を外挿し、外挿処理後の３次元データに対して、前記心臓を撮影した第２ボリュームデータに含まれる心筋の栄養血管の３次元形状を投影して３次元合成データを生成し、前記３次元合成データを面上に展開した合成画像データを生成する合成画像生成手順と、
    前記合成画像データを表示部に表示させる制御手順と、
    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。
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