JP6566675B2 - 超音波診断装置、画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、画像処理装置および画像処理方法に関する。

従来、３次元医用画像に含まれるオブジェクトの３次元境界を入力する方法として、複数枚の断面像上でオブジェクトの境界をトレースし、断面間の補間処理によって３次元境界を生成する技術が知られている。

例えば、超音波医用画像に含まれる心臓の左心室の心筋（心臓を構成する筋肉）の３次元境界を入力する場合、左心室の複数枚の短軸断面において心筋境界をトレースし、各断面の補間処理によって３次元心筋境界を生成する技術などが知られている。

特許第５２７６４０７号公報

例えば解析に用いる対象が本体部（心房または心室）と、本体部へ血液を流入させるための流入部（例えば左心室の場合は僧帽弁、右心室の場合は三尖弁）のみであれば、本体部と流入部を通る軸に合わせて超音波プローブの位置を設定することにより、従来技術における短軸断面のみでも両者が比較的鮮明に表示される。

しかしながら、解析に用いる対象の中に、本体部と流入部の他、本体部から血液を流出させるための流出部（例えば右心室の場合は肺動脈弁）も含まれる場合、本体部と、流入部および流出部のうちの一方を通る軸に合わせて、超音波プローブの位置を設定すると、流入部および流出部のうちの一方の視認性は十分に確保することができるものの、他方の視認性は十分に確保することができない。その結果、解析や診断に要する時間が増大してしまう。また、心筋境界を適切に設定することも困難であるため、解析や診断の精度を十分に確保することができない。

本発明は、解析や診断に要する時間を削減するとともに解析や診断の精度を向上させることが可能な超音波診断装置、画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。

実施形態の超音波診断装置は、第１取得部と第１生成部と第２生成部と表示制御部とを備える。第１取得部は、１つ以上の時相の、心臓を含む３次元の超音波画像を取得する。第１生成部は、３次元の超音波画像において、心房または心室である第１部位への血液の流入および第１部位からの血液の流出のうちの何れか一方を行うための第２部位を通る第１軸を含み、かつ、第１部位への血液の流入および第１部位からの血液の流出のうちの何れか他方を行うための第３部位を含む３次元の超音波画像の断面を示す第１断面像を生成する。第２生成部は、第１断面像上で、第３部位を通る第２軸を含み、かつ、第１断面像に交わる３次元の超音波画像の断面を示す第２断面像を生成する。表示制御部は、第１断面像と第２断面像を表示する制御を行う。

第１実施形態の超音波診断装置の構成の一例を示す図。 第１実施形態の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第１実施形態のボリュームデータの軸を表す模式図。 第１実施形態の断面像を表す模式図。 第１実施形態のボリュームデータに含まれる心臓の模式図。 第１実施形態の第１断面像を表す模式図。 第１実施形態の第２断面像を表す模式図。 第１実施形態の変形例の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第１実施形態の変形例の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第１実施形態の変形例の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第１実施形態の変形例の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第２実施形態の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第２実施形態の第３断面像を表す模式図。 第２実施形態の変形例の第１断面像を表す模式図。 第２実施形態の変形例の第３断面像を表す模式図。 第３実施形態の画像処理部の機能構成の一例を示す図。 第３実施形態の変形例の画像処理部の機能構成の一例を示す図。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置、画像処理装置、および、画像処理方法の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の超音波診断装置１の構成の一例を示す図である。以下では、超音波診断装置１は、被検体Ｐの心臓を撮影する場合を例に挙げて説明する。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と、入力装置１２と、モニタ１３と、装置本体１４とを備える。

超音波プローブ１１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１４が有する送受信部１０１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生するとともに、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１１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。

超音波プローブ１１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１１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。

本実施形態では、被検体Ｐの３次元走査用に、例えばメカニカル４Ｄプローブが超音波プローブ１１として装置本体１４と接続される。メカニカル４Ｄプローブは、一列に配列された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３次元走査が可能である。また、例えば３次元走査用の超音波プローブ１１として、マトリクス状に配置された複数の圧電振動子を有する２Ｄアレイプローブを用いることもできる。

入力装置１２は、超音波診断装置１の操作者（ユーザ）が各種指示や各種設定の入力に用いるデバイスであり、例えばマウスやキーボードなどで構成され得る。モニタ１３は、各種の画像を表示するディスプレイ装置であり、例えば液晶パネル型のディスプレイ装置などで構成され得る。モニタ１３は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１２を用いて各種指示や各種設定を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１４において生成された超音波画像等を表示したりすることができる。

装置本体１４は、超音波プローブ１１が受信した３次元の反射波データに基づいて３次元の超音波画像を生成可能な装置である。以下の説明では、３次元の超音波画像を「ボリュームデータ」と称する場合がある。

図１に示すように、装置本体１４は、送受信部１０１と、Ｂモード処理部１０２と、ドプラ処理部１０３と、画像生成部１０４と、画像処理部１０５とを有する。

送受信部１０１は、被検体Ｐを３次元走査する場合、超音波プローブ１１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１０１は、超音波プローブ１１から受信した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１０２は、送受信部１０１から反射波データを受け取り、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。本実施形態のＢモード処理部１０２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。

ドプラ処理部１０３は、送受信部１０１から受け取っ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。本実施形態のドプラ処理部１０３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。

画像生成部１０４は、Ｂモード処理部１０２が生成したＢモードデータや、ドプラ処理部１０３が生成したドプラデータから、３次元の超音波画像を生成する。具体的には、画像生成部１０４は、Ｂモード処理部１０２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うことで、３次元のＢモード画像データを生成する。また、画像生成部１０４は、ドプラ処理部１０３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うことで、３次元のドプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成部１０４は、「３次元のＢモード画像データや３次元のドプラ画像データ」を「３次元の超音波画像（ボリュームデータ）」として生成する。

画像処理部１０５は、画像生成部１０４により生成されたボリュームデータに対する画像処理を行い、画像処理後の画像をモニタ１３に表示する制御を行う。図２は、本実施形態に係る画像処理部１０５の機能構成の一例を示す図である。図２に示すように、画像処理部１０５は、第１取得部１１０と、第１設定部１１１と、第１生成部１１２と、第２設定部１１３と、第２生成部１１４と、表示制御部１１５とを有する。

第１取得部１１０は、画像生成部１０４により生成されたボリュームデータを取得する。本実施形態では、第１取得部１１０が取得するボリュームデータは静止画像である場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。要するに、第１取得部１１０は、１つ以上の時相の、心臓を含む３次元の超音波画像を取得する形態であればよい。なお、本明細書において、「１時相」とは、心臓の周期的な運動における任意の１時点（タイミング）を指す。本実施形態では、第１取得部１１０は、例えば拡張末期または収縮末期に対応する１時相でのボリュームデータを取得することもできる。

第１設定部１１１は、第１取得部１１０により取得されたボリュームデータにおいて、心房または心室である第１部位への血液の流入および第１部位からの血液の流出のうちの何れか一方を行うための第２部位を通る第１軸を設定する。本実施形態では、第１部位は「右心室」であり、第２部位は、右心室へ血液を流入させるための「三尖弁（流入部）」である場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。なお、第２部位は、管状の領域であってもよいが、管状の領域であることに限定されるものではない。本実施形態では、第１設定部１１１は、ユーザの入力（操作）に応じて、第１軸を設定する。より具体的には以下のとおりである。

第１取得部１１０によりボリュームデータが取得されると、モニタ１３には、図３に示すボリュームデータの軸２００を通る断面像が表示される。この例では、図４に示すように、モニタ１３に表示された断面像において、軸２００は断面像の中央部分に沿って延在するように配置される。本実施形態では、ユーザは、軸２００の向きを変更する、あるいは、軸２００を回転させる操作を行って、モニタ１３に表示される断面像を切り替えながら、三尖弁が映り込んだ断面像を探す。三尖弁が見つかった場合、ユーザは、軸２００が三尖弁の内部を通るように（三尖弁の芯線に沿った軸２００となるように）操作した後、現在の軸２００を第１軸とする指示を入力する。この入力を受け付けた第１設定部１１１は、現在の軸２００を第１軸として設定する。この例では、第１軸は、心臓の長軸方向の軸であると考えることができる。

図５は、ボリュームデータに含まれる心臓の構造を模式的に示す図である。図５において、本実施形態の第１部位である右心室は、心臓の最下部に位置し、本実施形態の第２部位である三尖弁を介して、心臓の右上部に位置する右心房と繋がっている。右心房には、上大静脈および下大静脈の各々を介して血液が流入する。右心房に流入した血液は、三尖弁を介して右心室に流入する。また、右心室は、肺動脈弁を介して肺動脈と繋がっている。肺動脈弁は、右心室から血液を流出させるための弁である。本実施形態では、肺動脈弁は後述の第３部位に相当している。詳しくは後述する。図５に示すように、上述の第１設定部１１１により設定された第１軸は、三尖弁（第２部位）を通る軸である。なお、図５に示す第１軸は一例であり、これに限られるものではない。また、図５に示すように、後述の第２軸は、肺動脈弁（第３部位）を通る軸である。第２軸の具体的な内容については後述する。なお、図５に示す第２軸は一例であり、これに限られるものではない。

図２の説明を続ける。第１生成部１１２は、第１軸を含み、かつ、第１部位への血液の流入および第１部位からの血液の流出のうちの何れか他方を行うための第３部位を含む３次元の超音波画像の断面を示す第１断面像を生成する。本実施形態では、第３部位は、右心室から血液を流出させるための「肺動脈弁（流出部）」である場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。なお、第３部位は、管状の領域であってもよいが、管状の領域であることに限定されるものではない。本実施形態では、第１生成部１１２は、ユーザの入力に応じて、第１断面像を生成する。より具体的には以下のとおりである。

ユーザは、第１設定部１１１により第１軸として設定された軸２００を回転させる操作を行い、モニタ１３に表示される断面像を切り替えながら、肺動脈弁が映り込んだ断面像を探す。そして、肺動脈弁が映り込んだ断面像が見つかった場合、現在の断面像を第１断面像とする指示を入力する。この入力を受け付けた第１生成部１１２は、現在の断面像を第１断面像として生成（設定）する。第１断面像は、図５に示す心臓の一部の断面を表している。図６は、本実施形態の第１断面像の一例を示す図である。本実施形態の第１断面像は、三尖弁（第２部位）を通る第１軸を含み、かつ、肺動脈弁を含むボリュームデータの断面である。

図２の説明を続ける。第２設定部１１３は、第１断面像上で第３部位を通る第２軸を設定する。本実施形態では、第２設定部１１３は、ユーザの入力に応じて、第２軸を設定する。より具体的には、ユーザは、第１断面像に映り込んだ肺動脈弁の芯線に沿った軸を、第２軸として設定するための操作を行う。そして、第２設定部１１３は、このユーザの操作に従って第２軸を設定する。

第２生成部１１４は、第２軸を含み、かつ、第１断面像に交わる断面（ボリュームデータの断面）を示す第２断面像を生成する。例えば第２生成部１１４は、第２設定部１１３により設定された第２軸を含み、かつ、第１生成部１１２により生成された第１断面像と直交するボリュームデータの断面を、第２断面像として生成することもできる。第２断面像は、図５に示す心臓の一部の断面を表している。図７は、本実施形態の第２断面像の一例を示す図である。本実施形態の第２断面像は、図６に示す第１断面像上で肺動脈弁（第３部位）を通る第２軸を含み、図６に示す第１断面像に直交するボリュームデータの断面である。

図２の説明を続ける。表示制御部１１５は、第１断面像と第２断面像を表示する制御を行う。より具体的には、表示制御部１１５は、第１生成部１１２により生成された第１断面像と、第２生成部１１４により生成された第２断面像を、モニタ１３（画像を表示する表示部の一例）に表示する制御を行う。例えば表示制御部１１５は、図６および図７に示すように、第１断面像および第２断面像の各々に、第１軸を示す情報または第２軸を示す情報を表示する制御を行うこともできる。ただし、これに限らず、表示制御部１１５は、第１軸を示す情報や第２軸を示す情報を表示せずに、第１断面像および第２断面像を表示する制御を行うこともできる。

ここで、右心室と三尖弁（流入部）を通る軸に合わせて、超音波プローブ１１の位置を設定して被検体Ｐを撮影する場合、右心室の肺動脈弁（流出部）は音響窓（肺に被らずに超音波を通すことのできる肋間の領域）の制約により不鮮明に描出されるので、従来技術のように短軸断面のみで心筋境界を目視確認することが困難になるという問題が顕著となる。心尖四腔像に代表されるように、左心室や右心室の全体をカバーするには、心尖アプローチによる音響窓を用いる。このアプローチで更に得られる心尖二腔像や心尖長軸像のように、左心室は２Ｄ断層図として描出が可能である。しかし、右心室は２Ｄ断層図としては流入側と流出側を同時に描出できない。そこで、第１断面像のような右心室の断面を得るには、ボリュームデータを収集してから再構成する必要がある。この際に左心系の大動脈は、右心系の肺動脈（超音波の通りやすい血液）よりも体内側に位置し、骨である上縦隔や肺動脈弁近傍の肺との間に肺動脈があることで、これらのサイドローブの影響を受けにくい。一方で、体表側に近い肺動脈は、骨や肺に近いために第１断面像の配置だと方位方向のサイドローブの影響を受けやすく、画質が劣化する。このために第１断面像を用いて第２軸の設定を行うことがしばしば困難となる。

そこで、本実施形態では、三尖弁の芯線に沿った第１軸を通り、かつ、肺動脈弁を含むボリュームデータの断面を示す第１断面像と、第１断面像に映り込んだ肺動脈弁の芯線に沿った第２軸を通り、かつ、第１断面像に交わる第２断面像とを生成してモニタ１３に表示する。第２断面像としては、流出部に対して、左心室前壁側の心筋組織や左室心腔内の血流が肺との間に入るような配置や、骨と肺の間隙に位置して直接的にこれらにぶつからない配置を選ぶことで、肺や骨のサイドローブの影響が相対的に小さくなるために画質が改善される。ボリュームデータを用いて、このような視認性の高い配置の断面を再構成して描出することにより、従来においては音響窓の制約により視認することが困難であった肺動脈弁の視認性を向上させることができるので、ユーザは、心筋境界の設定を容易かつ高精度に行うことができる。心筋境界の設定が容易になることにより、解析や診断に要する時間を削減することができる。また、心筋境界の設定の精度が向上することにより、解析や診断の精度も向上する。したがって、本実施形態によれば、解析や診断に要する時間を削減することと、解析や診断の精度を向上させることの両立を達成できる。

（ハードウェア構成およびプログラム）
以上に説明した画像処理部１０５が搭載された装置本体１４のハードウェア構成は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、通信Ｉ／Ｆ装置などを含むコンピュータ装置のハードウェア構成を利用している。上述した装置本体１４の各部の機能（送受信部１０１、Ｂモード処理部１０２、ドプラ処理部１０３、画像生成部１０４、画像処理部１０５（第１取得部１１０、第１設定部１１１、第１生成部１１２、第２設定部１１３、第２生成部１１４、表示制御部１１５））は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭ上で展開して実行することにより実現される。また、これに限らず、上述した装置本体１４の各部の機能のうちの少なくとも一部を専用のハードウェア回路（例えば半導体集積回路等）で実現することもできる。

本実施形態では、上述の画像処理部１０５の機能が搭載された装置本体１４が、請求項の「画像処理装置」に対応していると考えることができる。

また、上記ＣＰＵ（コンピュータ）が実行するプログラムを、インターネット等のネットワークに接続された外部装置上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記ＣＰＵが実行するプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。さらに、上記ＣＰＵが実行するプログラムを、ＲＯＭ等の不揮発性の記録媒体に予め組み込んで提供するようにしてもよい。

（第１実施形態の変形例１）
例えば第１軸、第１断面像および第２軸が、パターン認識によって自動的に設定される形態であってもよい。図８は、本変形例の画像処理部１０５０の機能構成の一例を示す図である。図８に示すように、画像処理部１０５０は、特定部１１６をさらに有する。特定部１１６は、第１取得部１１０により取得されたボリュームデータに対して、第１軸、第１断面像および第２軸の各々の候補が設定された候補データと、予め第１軸、第１断面像および第２軸の位置関係が定められたボリュームデータを示す辞書データとを、第１軸、第１断面像および第２軸の各々の候補の組み合わせごとに照合し、一致度が最大となる候補の組み合わせを示す最大組み合わせを特定する。上記照合は位置合わせをした上で行われる。

また、第１設定部１１１は、第１取得部１１０により取得されたボリュームデータに対して、第１軸の候補を任意に複数設定する。そして、第１設定部１１１は、特定部１１６により特定された最大組み合わせに含まれる第１軸の候補を、第１軸として設定する。

また、第１生成部１１２は、第１取得部１１０により取得されたボリュームデータに対して、第１断面像の候補を任意に複数設定する。そして、第１生成部１１２は、特定部１１６により特定された最大組み合わせに含まれる第１断面像の候補を、第１断面像として設定する。

さらに、第２設定部１１３は、第１取得部１１０により取得されたボリュームデータに対して、第２軸の候補を任意に複数設定する。そして、第２設定部１１３は、特定部１１６により特定された最大組み合わせに含まれる第２軸の候補を、第２軸として設定する。

（第１実施形態の変形例２）
例えば第１取得部１１０は、２つの以上の時相のボリュームデータを取得することもできる。本変形例では、所定の１つの時相でのボリュームデータに対して、第１軸および第２軸が設定された後は、時系列に沿ったボリュームデータ群を用いた公知の３Ｄトラッキング技術を利用して、上記所定の１つの時相とは異なる時相（１つ以上の時相）での第１軸および第２軸の位置を追跡し、その追跡結果を用いて、上記所定の１つの時相とは異なる時相での第１断面像および第２断面像を生成する。そして、複数の時相と１対１に対応する複数の第１断面像および第２断面像を連続して表示する（第１断面像および第２断面像を動画再生する）。より具体的には以下のとおりである。

図９は、本変形例の画像処理部１０５１の機能構成の一例を示す図である。図９に示すように、画像処理部１０５１は、追跡部１１７をさらに有する。追跡部１１７は、所定の１つの時相でのボリュームデータに対して設定された第１軸および第２軸を初期位置とし、所定の１つの時相とは異なる時相では、動き情報に基づいて初期位置を追跡することで、所定の１つの時相とは異なる時相でのボリュームデータにおける第１軸および第２軸の位置を推定する。

例えば追跡対象の区間として、最初の拡張末期から次の拡張末期までの１心拍区間を設定した場合、最初の拡張末期に対応する１時相を、上記所定の１つの時相とすることもできる。この場合、追跡部１１７は、１心拍区間のうち、最初の拡張末期に対応する時相以外の複数の時相（残余の時相）の各々のボリュームデータにおける第１軸および第２軸の位置を推定することができる。また、例えば追跡対象の区間として、最初の収縮末期から次の収縮末期までの区間を設定した場合、最初の収縮末期に対応する１時相を、上記所定の１つの時相とすることもできる。また、例えば追跡対象の区間として、複数の心拍区間を設定することもできる。

例えば追跡部１１７は、所定の１つの時相でのボリュームデータと、所定の１つの時相と時間的に隣接する時相（所定の１つの時相とは異なる時相の一例）でのボリュームデータとの間で動き情報を推定し、推定した動き情報に基づいて、所定の１つの時相でのボリュームデータに対して設定された第１軸および第２軸を移動して、所定の１つの時相と時間的に隣接する時相でのボリュームデータにおける第１軸および第２軸の位置を推定することができる。なお、動き情報の推定方法としては、局所的なパターンマッチング処理やオプティカルフロー法などの公知の様々な技術を利用可能である。

第１生成部１１２は、追跡部１１７により追跡された第１軸の位置に基づいて、所定の１つの時相とは異なる時相での第１断面像を生成する（１以上の時相ごとに第１断面像を生成する）。また、第２生成部１１４は、追跡部１１７により追跡された第２軸の位置に基づいて、所定の１つの時相とは異なる時相での第２断面像を生成する（１以上の時相ごとに第２断面像を生成する）。

そして、表示制御部１１５は、複数の時相と１対１に対応する複数の第１断面像および第２断面像を連続して表示する制御を行う。

例えば表示制御部１１５は、追跡対象の区間に含まれる全ての時相と１対１に対応する複数の第１断面像および第２断面像を連続して表示する制御を行うこともできる。また、例えば表示制御部１１５は、心拍区間における拡張末期の１時相に対応する第１断面像および第２断面像と、当該心拍区間における収縮末期の１時相に対応する第１断面像および第２断面像とを交互に表示する制御を行うこともできる。また、例えば追跡対象の区間として、複数の心拍区間が設定された場合、表示制御部１１５は、第１の心拍区間における拡張末期の１時相に対応する第１断面像および第２断面像と、第１の心拍区間における収縮末期の１時相に対応する第１断面像および第２断面像とを連続して表示した後、第１の心拍区間の直後の第２の心拍区間における拡張末期の１時相に対応する第１断面像および第２断面像と、第２の心拍区間における収縮末期の１時相に対応する第１断面像および第２断面像とを連続して表示する制御を行うこともできる。

さらに、例えば表示制御部１１５は、追跡対象の区間における１つの時相（以下の説明では、「対象時相」と称する場合がある）に対応する第１断面像および第２断面像と、当該対象時相の前または後の１つの時相に対応する第１断面像および第２断面像とを交互に表示する制御を行うこともできる。

（第１実施形態の変形例３）
例えばユーザの入力に応じて、第１軸または第２軸の位置を修正し、その修正に合わせて第１断面像または第２断面像を変更する機能を有する形態であってもよい。図１０は、本変形例の画像処理部１０５２の機能構成の一例を示す図である。図１０に示すように、画像処理部１０５２は、修正部１１８をさらに有する。修正部１１８は、ユーザの入力に応じて、第１軸または第２軸の位置を修正し、その修正に合わせて第１断面像または第２断面像を変更する。

例えば図６に示すように第１断面像上に表示された第１軸に対して、ユーザが第１軸の向きを変えるための操作を行った場合、修正部１１８は、その操作に従って第１軸の位置を修正し、その修正に合わせて第１断面像を変更する。同様にして、例えば図６に示すように第１断面像上に表示された第２軸に対して、ユーザが第２軸の向きを変えるための操作を行った場合、修正部１１８は、その操作に従って第２軸の位置を修正し、その修正に合わせて第２断面像を変更するという具合である。

（第１実施形態の変形例４）
例えば第２断面像を用いて、管状の部位である第３部位（この例では肺動脈弁）の直径を設定する機能をさらに有する形態であってもよい。ここでは、第３部位は、管状の領域である場合を例に挙げて説明するが、前述したように、第３部位は、管状の領域に限定されるものではない。図１１は、本変形例の画像処理部１０５３の機能構成の一例を示す図である。図１１に示すように、画像処理部１０５３は、第３設定部１１９をさらに有する。第３設定部１１９は、第２生成部１１４により生成された第２断面像を用いて、肺動脈弁の直径を設定する。そして、例えば表示制御部１１５は、第１断面像または第２断面像上に、第３設定部１１９により設定された肺動脈弁の直径を示す情報を表示することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ボリュームデータに含まれる心臓の短軸方向の断面であり、かつ、第１部位（この例では右心室）を含む第３断面像を生成する機能をさらに有する。以下、具体的な内容を説明する。なお、上述の第１実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。

図１２は、第２実施形態の画像処理部１０５３の機能構成の一例を示す図である。図１２に示すように、画像処理部１０５３は、第３生成部１２０をさらに有する。第３生成部１２０は、ボリュームデータに含まれる心臓の短軸方向の断面であり、かつ、右心室を含む第３断面像を生成する。例えば第３生成部１２０は、心臓の長軸方向の軸である第１軸と直交し、かつ、右心室を含むボリュームデータの断面を、第３断面像として生成（設定）することもできるし、パターンマッチング等を用いて認識されたボリュームデータ中の心尖部と、三尖弁とを結ぶ軸（心臓の長軸方向の軸とみなすことができる）と直交し、かつ、右心室を含むボリュームデータの断面を、第３断面像として生成することもできる。

そして、図１３に示すように、表示制御部１１５は、第３断面像上に、第１軸を示す情報（図１３の例では第１軸を表すマーク）、および、第２軸を示す情報（図１３の例では第２軸を表すマーク）を表示する制御を行う。以上のように、本実施形態では、第１断面像および第２断面像に加えて、短軸方向の断面である第３断面像上に、第１軸を示す情報、および、第２軸を示す情報を表示することにより、ユーザは、心筋境界の確認をより容易かつ高精度に行うことができる。

（第２実施形態の変形例）
例えば表示制御部１１５は、ユーザの入力に応じて、第１部位（この例では右心室）の境界を示す境界情報を第１断面像または第２断面像上に表示し、第３断面像上に、境界情報に対応する位置を示す情報を表示する制御を行うこともできる。

この例では、境界情報とは、右心室の心筋境界を示す情報であり、例えば表示制御部１１５は、ユーザが第１断面像上に入力した点列を結ぶことで心筋境界を示す境界情報を生成し、図１４に示すように、生成した境界情報を第１断面像に重畳して表示することができる。なお、境界情報の生成方法としては公知の様々な技術を利用することができ、例えばユーザがペン型の入力デバイスを用いて入力した曲線に基づいて、心筋境界を示す境界情報を生成することもできる。

そして、図１５に示すように、表示制御部１１５は、第３断面像上に、境界情報に対応する位置を示す情報を重畳して表示する制御を行う。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１部位（この例では右心室）の３次元形状を示す３次元形状情報を取得する機能をさらに備え、表示制御部１１５は、第１断面像および第２断面像の各々に、３次元形状情報を表示する制御を行う。以下、具体的な内容を説明する。なお、上述の第１実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。

図１６は、第３実施形態の画像処理部１０５５の機能構成の一例を示す図である。図１６に示すように、画像処理部１０５５は、第２取得部１２１をさらに有する。この例では、第２取得部１２１は、右心室の心筋境界を表す３次元形状情報を、不図示の外部装置（例えばサーバやメモリ等）から取得する（読み込む）。この３次元形状情報は、右心室の心筋境界を点列として表したものでもよいし、３次元のラベルデータであってもよい。

そして、表示制御部１１５は、第１断面像および第２断面像の各々に、第２取得部１２１により取得された３次元形状情報を重畳して表示する制御を行う。この例では、表示制御部１１５は、第１断面像および第２断面像の各々に、第２取得部１２１により取得された３次元形状情報が表す右心室の心筋境界と交差する位置を示す情報（例えばマーク等）を表示する制御を行うこともできる。以上のように、本実施形態によれば、ユーザは、肺動脈弁（右心室の流出部）の視認性を高めた断面像（第１断面像、第２断面像）上で、右心室の心筋境界を確認することができる。

（第３実施形態の変形例）
例えばボリュームデータに含まれる心臓の短軸方向の断面であり、かつ、第１部位（この例では右心室）を含む第３断面像を生成する機能をさらに有し、表示制御部１１５は、第３断面像上に３次元形状情報を表示する形態であってもよい。図１７は、本変形例の画像処理部１０５６の機能構成の一例を示す図である。図１７に示すように、画像処理部１０５６は、上述の第３生成部１２０をさらに有する。本変形例では、表示制御部１１５は、第３断面像上に、第２取得部１２１により取得された３次元形状情報を表示する制御を行う。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

なお、上述の各実施形態および各変形例を、任意に組み合わせることも可能である。

１ 超音波診断装置
１１ 超音波プローブ
１２ 入力装置
１３ モニタ
１４ 装置本体
１０１ 送受信部
１０２ Ｂモード処理部
１０３ ドプラ処理部
１０４ 画像生成部
１０５ 画像処理部
１１０ 第１取得部
１１１ 第１設定部
１１２ 第１生成部
１１３ 第２設定部
１１４ 第２生成部
１１５ 表示制御部
１１６ 特定部
１１７ 追跡部
１１８ 修正部
１１９ 第３設定部
１２０ 第３生成部
１２１ 第２取得部

Claims (18)

1. １つ以上の時相の、心臓を含む３次元の超音波画像を取得する第１取得部と、
   前記３次元の超音波画像において、心房または心室である第１部位への血液の流入および前記第１部位からの血液の流出のうちの何れか一方を行うための第２部位を通る第１軸を含み、かつ、前記第１部位への血液の流入および前記第１部位からの血液の流出のうちの何れか他方を行うための第３部位を含む前記３次元の超音波画像の断面を示す第１断面像を生成する第１生成部と、
   前記第１断面像上で前記第３部位を通る第２軸を含み、かつ、前記第１断面像に交わる前記３次元の超音波画像の断面を示す第２断面像を生成する第２生成部と、
   前記第１断面像と前記第２断面像を表示する制御を行う表示制御部と、を備える、
   超音波診断装置。
2. 前記第１軸を設定する第１設定部と、
   前記第２軸を設定する第２設定部と、をさらに備える、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第１設定部は、ユーザの入力に応じて前記第１軸を設定し、
   前記第２設定部は、前記ユーザの入力に応じて前記第２軸を設定する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第１取得部により取得された前記３次元の超音波画像に対して、前記第１軸、前記第１断面像および前記第２軸の各々の候補が設定された候補データと、予め前記第１軸、前記第１断面像および前記第２軸の位置関係が定められた前記３次元の超音波画像を示す辞書データとを、前記第１軸、前記第１断面像および前記第２軸の各々の候補の組み合わせごとに照合し、一致度が最大となる候補の組み合わせを示す最大組み合わせを特定する特定部をさらに備え、
   前記第１設定部は、前記最大組み合わせに含まれる前記第１軸の候補を、前記第１軸として設定し、
   前記第１生成部は、前記最大組み合わせに含まれる前記第１断面像の候補を、前記第１断面像として設定し、
   前記第２設定部は、前記最大組み合わせに含まれる前記第２軸の候補を、前記第２軸として設定する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記第１設定部は、前記第１取得部により取得された前記３次元の超音波画像に対して、前記第１軸の候補を複数設定し、
   前記第１生成部は、前記第１取得部により取得された前記３次元の超音波画像に対して、前記第１断面像の候補を複数設定し、
   前記第２設定部は、前記第１取得部により取得された前記３次元の超音波画像に対して、前記第２軸の候補を複数設定する、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記表示制御部は、
   前記第１断面像および前記第２断面像の各々に、前記第１軸を示す情報または前記第２軸を示す情報を表示する制御を行う、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
7. ユーザの入力に応じて、前記第１軸または前記第２軸の位置を修正し、その修正に合わせて前記第１断面像または前記第２断面像を変更する修正部をさらに備える、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
8. 前記３次元の超音波画像に含まれる前記心臓の短軸方向の断面であり、かつ、前記第１部位を含む第３断面像を生成する第３生成部をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記第３断面像上に、前記第１軸を示す情報、および、前記第２軸を示す情報を表示する制御を行う、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
9. 前記表示制御部は、
   ユーザの入力に応じて、前記第１部位の境界を示す境界情報を前記第１断面像または前記第２断面像に表示し、
   前記第３断面像上に、前記境界情報に対応する位置を示す情報を表示する制御を行う、
   請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記第１部位の３次元形状を示す３次元形状情報を取得する第２取得部をさらに備え、
    前記表示制御部は、前記第１断面像および前記第２断面像の各々に、前記３次元形状情報を表示する制御を行う、
    請求項１に記載の超音波診断装置。
11. 前記３次元の超音波画像に含まれる前記心臓の短軸方向の断面であり、かつ、前記第１部位を含む第３断面像を生成する第３生成部をさらに備え、
    前記表示制御部は、前記第３断面像上に、前記３次元形状情報を表示する制御を行う、
    請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記第１部位は右心室であり、
    前記第２部位は三尖弁であり、
    前記第３部位は肺動脈弁である、
    請求項１に記載の超音波診断装置。
13. 前記第１取得部は、２つ以上の時相の前記３次元の超音波画像を取得する、
    請求項１に記載の超音波診断装置。
14. 所定の１つの時相での前記３次元の超音波画像に対して設定された前記第１軸および前記第２軸を初期位置とし、前記所定の１つの時相とは異なる時相では、動き情報に基づいて前記初期位置を追跡することで、前記所定の１つの時相とは異なる時相での前記第１軸および前記第２軸の位置を推定する追跡部をさらに備え、
    前記第１生成部は、前記追跡部により追跡された前記第１軸の位置に基づいて、前記所定の１つの時相とは異なる時相での前記第１断面像を生成し、
    前記第２生成部は、前記追跡部により追跡された前記第２軸の位置に基づいて、前記所定の１つの時相とは異なる時相での前記第２断面像を生成し、
    前記表示制御部は、複数の時相と１対１に対応する複数の前記第１断面像および前記第２断面像を、連続して表示する制御を行う、
    請求項１３に記載の超音波診断装置。
15. 前記第２断面像を用いて、管状の部位である前記第３部位の直径を設定する第３設定部をさらに備え、
    前記表示制御部は、前記第１断面像または前記第２断面像上に、前記第３部位の直径を示す情報を表示する制御を行う、
    請求項１に記載の超音波診断装置。
16. １つ以上の時相の、心臓を含む３次元の超音波画像を取得する第１取得部と、
    前記３次元の超音波画像において、心房または心室である第１部位への血液の流入および前記第１部位からの血液の流出のうちの何れか一方を行うための第２部位を通る第１軸を含み、かつ、前記第１部位への血液の流入および前記第１部位からの血液の流出のうちの何れか他方を行うための第３部位を含む前記３次元の超音波画像の断面を示す第１断面像を生成する第１生成部と、
    前記第１断面像上で前記第３部位を通る第２軸を含み、かつ、前記第１断面像に交わる前記３次元の超音波画像の断面を示す第２断面像を生成する第２生成部と、
    前記第１断面像と前記第２断面像を表示する制御を行う表示制御部と、を備える、
    画像処理装置。
17. １つ以上の時相の、心臓を含む３次元の超音波画像を取得し、
    前記３次元の超音波画像において、心房または心室である第１部位への血液の流入および前記第１部位からの血液の流出のうちの何れか一方を行うための第１部位を通る第１軸を含み、かつ、前記第１部位への血液の流入および前記第１部位からの血液の流出のうちの何れか他方を行うための第３部位を含む前記３次元の超音波画像の断面を示す第１断面像を生成し、
    前記第１断面像上で前記第３部位を通る第２軸を含み、かつ、前記第１断面像に交わる前記３次元の超音波画像の断面を示す第２断面像を生成し、
    前記第１断面像と前記第２断面像を表示する制御を行うことを含む、
    画像処理方法。
18. １つ以上の時相の、心臓を含む３次元の超音波画像を取得する第１取得部と、
    ユーザによる設定に基づいて前記３次元の超音波画像における三尖弁を通るように選択された第１軸に沿う、前記３次元の超音波画像の断面を示す第１断面像であって、前記第１軸を含む複数の断面像の中から肺動脈弁を含むように決定された第１断面像を生成する第１生成部と、
    ユーザによる設定に基づいて前記第１断面像に含まれる前記肺動脈弁を通るように選択された第２軸に沿い、かつ、前記第１断面像に交わる前記３次元の超音波画像の断面を示す第２断面像を生成する第２生成部と、
    前記第１断面像と前記第２断面像を表示する制御を行う表示制御部と、を備える、
    超音波診断装置。

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