JP6734028B2 - 医用画像診断装置、画像処理装置及び画像生成方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置、画像処理装置及び画像生成方法に関する。

従来、心機能を客観的かつ定量的に評価するために、心臓における組織の変位や歪み等の壁運動指標を求める技術がある。例えば、超音波診断装置は、心臓の３次元の超音波画像を時系列的に収集し、超音波画像上で局所領域のパターンマッチングを行って、局所領域を追跡（トラッキング）することで、心臓の壁運動指標を推定する。

心臓の壁運動指標を３次元的に解析する上で有用な表示形態として、ポーラーマップ表示が知られている。これは、例えば、左心室の表面に設定された関心領域の情報を、心尖部を極として２次元の平面上に展開表示した表示形態である。例えば、超音波診断装置では、得られた心臓の壁運動指標をカラーコード化して、ポーラーマップ上にマッピングすることが行われている。なお、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置では、これと同様の表示形態がＢｕｌｌ‘ｓ Ｅｙｅ表示と呼ばれている。

Ｔｏｍｏｙｕｋｉ Ｔａｋｅｇｕｃｈｉ， Ｍａｓａｈｉｄｅ Ｎｉｓｈｉｕｒａ， Ｙａｓｕｈｉｋｏ Ａｂｅ， Ｈｉｒｏｙｕｋｉ Ｏｈｕｃｈｉ， Ｔｅｔｓｕｙａ Ｋａｗａｇｉｓｈｉ， 「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒａｐｉｄ ｃａｒｄｉａｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｐｅｃｋｌｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ ａ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｙｓｔｅｍ」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ， Ａｐｒｉｌ ２０１０， Ｖｏｌ． ３７， Ｉｓｓｕｅ ２， ｐｐ ４１−４９

本発明が解決しようとする課題は、関心領域を分画する境界が変更されても、関心領域内の局所的な運動の閲覧性が維持された画像を表示することができる医用画像診断装置、画像処理装置及び画像生成方法を提供することである。

実施形態の医用画像診断装置は、記憶部と、処理部とを備える。記憶部は、被検体内の３次元領域に関するボリュームデータを記憶する。処理部は、前記ボリュームデータにおける関心領域に関する指標値を算出し、前記指標値に基づく第１の医用画像および第２の医用画像を生成する。前記第１の医用画像は、第１の境界により複数の第１領域に分割される。前記第２の医用画像は、前記関心領域において前記第１の境界と同一部位を示す第２の境界により複数の第２領域に分割される。前記第１の境界の位置が操作者により変更された場合、前記第２の医用画像に重畳して表示される、前記操作者により位置が変更された第１の境界に対応する前記第２の境界の表示位置は、前記操作者による前記第１の境界の変更前後において変更されない。

図１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２は、課題を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る算出部により設定される構成点について説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る生成部の処理を説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る生成部の処理を説明するための図である。 図５Ｃは、第１の実施形態に係る生成部の処理を説明するための図である。 図５Ｄは、第１の実施形態に係る生成部の処理を説明するための図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る変更部の処理を説明するための図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る変更部の処理を説明するための図である。 図７Ａは、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。 図７Ｂは、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。 図８Ａは、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。 図８Ｂは、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。 図９は、第１の実施形態に係る表示制御部の処理の一例を示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。 図１１は、第１の実施形態の効果を説明するための図である。 図１２は、その他の実施形態に係る境界位置の変更について説明するための図である。 図１３は、その他の実施形態に係る画像処理システムの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る医用画像診断装置、画像処理装置及び画像生成方法を説明する。

なお、以下では、実施形態が、医用画像診断装置の一例として、超音波診断装置に適用される場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態は、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＰＥＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とが一体化されたＰＥＴ−ＭＲＩ装置、若しくはこれらの装置を複数含む装置群等に適用される場合であってもよい。

（第１の実施形態）
図１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に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１と、入力部１２と、モニタ１３と、心電計１４と、装置本体１００とを有する。

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１００が有する送受信部１１０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１１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等を有する。なお、超音波プローブ１１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。

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。

例えば、本実施形態では、被検体Ｐの３次元走査用に、メカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブが超音波プローブ１１として装置本体１００と接続される。メカニカル４Ｄプローブは、１Ｄアレイプローブのように一列で配列された複数の圧電振動子を用いて２次元走査が可能であるとともに、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３次元走査が可能である。また、２Ｄアレイプローブは、マトリックス状に配置された複数の圧電振動子により３次元走査が可能であるとともに、超音波を集束して送信することで２次元走査が可能である。

入力部１２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１の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。

モニタ１３は、超音波診断装置の操作者が入力部１２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１００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１４は、超音波走査される被検体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１４は、取得した心電波形を装置本体１００に送信する。

装置本体１００は、超音波プローブ１１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１００は、超音波プローブ１１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１００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次元の超音波画像データを生成可能な装置である。なお、３次元の超音波画像データは、「３次元医用画像データ」若しくは「ボリュームデータ」の一例である。

装置本体１００は、図１に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像生成部１４０と、画像メモリ１５０と、内部記憶部１６０と、制御部１７０とを有する。

送受信部１１０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１１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１１から発生される超音波をビーム状に集束し、か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１１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１１０は、後述する制御部１７０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、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１１０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１１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１１０は、被検体Ｐの２次元領域を走査する場合、超音波プローブ１１から２次元方向に超音波ビームを送信させる。そして、送受信部１１０は、超音波プローブ１１が受信した反射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、送受信部１１０は、被検体Ｐの３次元領域を走査する場合、超音波プローブ１１から３次元方向に超音波ビームを送信させる。そして、送受信部１１０は、超音波プローブ１１が受信した反射波信号から３次元の反射波データを生成する。

なお、送受信部１１０からの出力信号の形態は、ＲＦ（Radio Frequency）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１２０は、送受信部１１０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１３０は、送受信部１１０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１２０及びドプラ処理部１３０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１２０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１３０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１４０は、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０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１４０は、Ｂモード処理部１２０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１４０は、ドプラ処理部１３０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、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０が生成したドプラデータから、血流や組織の速度情報を時系列に沿ってプロットしたドプラ波形を生成することも可能である。

ここで、画像生成部１４０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１４０は、超音波プローブ１１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１４０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）等を行う。また、画像生成部１４０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１４０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１４０は、Ｂモード処理部１２０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Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０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次元ドプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成部１４０は、「３次元の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（ボリュームデータ）」として生成する。

更に、画像生成部１４０は、ボリュームデータをモニタ１３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レンダリング処理を行う。画像生成部１４０が行うレンダリング処理としては、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行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１４０が行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」を行う処理や、ボリュームデータに対して「Maximum Intensity Projection」を行う処理がある。また、画像生成部１４０が行うレンダリング処理としては、ボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理やサーフェスレンダリング（ＳＲ：Surface Rendering）処理がある。

画像メモリ１５０は、画像生成部１４０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１５０は、Ｂモード処理部１２０やドプラ処理部１３０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１５０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１４０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１４０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われた超音波走査の時間とを、心電計１４から送信された心電波形に対応付けて画像メモリ１５０に格納する。後述する制御部１７０は、画像メモリ１５０に格納され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１６０は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行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１６０は、必要に応じて、画像メモリ１５０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１６０が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部装置へ転送することができる。なお、外部装置は、例えば、画像処理用の高性能なワークステーションや、画像診断を行う医師が使用するＰＣ（Personal Computer）、ＣＤやＤＶＤ等の記憶媒体、プリンター等である。

制御部１７０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１７０は、入力部１２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１６０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１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０及び画像生成部１４０の処理を制御する。また、制御部１７０は、画像メモリ１５０や内部記憶部１６０が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ１３にて表示するように制御する。

また、制御部１７０は、周期的に運動する組織の壁運動指標（運動情報）を提供する。例えば、制御部１７０は、画像メモリ１５０に格納された心臓の超音波画像データを取得して、画像処理による心臓の壁運動解析（Wall Motion Tracking、ＷＭＴ）を行って心臓壁の壁運動指標を算出する。そして、制御部１７０は、生成した壁運動指標を、画像メモリ１５０や内部記憶部１６０に格納する。なお、制御部１７０が壁運動指標を算出する処理については、後述する。

ところで、心臓の壁運動指標を３次元的に解析する上で有用な表示形態として、ポーラーマップ表示が知られている。これは、例えば、左心室の表面に設定された関心領域の情報を、心尖部を極として２次元の平面上に展開表示した表示形態である。例えば、超音波診断装置では、得られた心臓の壁運動指標をカラーコード化して、ポーラーマップ上にマッピングする。例えば、左心室の解析においては、米国心エコー図学会或いは米国心臓病学会で定められている標準セグメントモデルが適用され、１６個或いは１７個の局所領域（セグメント）に分割されたポーラーマップ表示が行われている。

上記の標準セグメントモデルは、例えば、左心室であれば標準的な症例で期待される冠動脈の支配領域に基づく分割であるため、必ずしも全ての症例において支配領域が適切にあてはまるとは限らない。言い換えると、個々の症例においては、セグメントモデルの境界の変更を要する場合もある。また、左心室以外の心筋（左心房、右心室、及び右心房）の解析では標準セグメントモデルが無いため、境界で区分けされた所望の関心領域を設定するためには境界位置の変更を要する。しかしながら、３次元画像におけるセグメントモデルの境界の変更をそのままポーラーマップに反映させると、ポーラーマップの閲覧性が変わってしまう場合があった。

図２は、課題を説明するための図である。図２左図には境界変更前のポーラーマップ１５の一例を示し、図２右図には境界変更後のポーラーマップ１５の一例を示す。図２に示すように、境界線１６の位置が変更されると、境界変更前の標準セグメントモデルとは異なる形態となり、境界線１６が他の境界線と繋がる部分に不連続が生じる結果、ポーラーマップ１５の閲覧性が変わってしまう。

そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、関心領域を分画する境界が変更されても、関心領域内の局所的な運動の閲覧性が維持された画像を表示するために、以下の構成を備える。

第１の実施形態に係る制御部１７０は、取得部１７１と、算出部１７２と、生成部１７３と、変更部１７４と、表示制御部１７５とを備える。

なお、以下では、制御部１７０が心臓の壁運動解析を行って心臓壁の壁運動指標を算出する場合について説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。

取得部１７１は、心臓の左心室、左心房、右心室及び右心房のうち少なくとも１つの部屋領域を含むデータ収集対象を、少なくとも１心周期にわたり収集した３次元医用画像データ群を取得する。

例えば、操作者は、セクタプローブにより、被検体Ｐの左心室を含む領域の３次元走査を行って、心筋が描出された３次元の超音波画像データの動画像データの収集を行う。この動画像データは、例えば、Ｂモードで収集された時相ごとの超音波画像データを含む超音波画像データ群である。ここで、「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）を指し、「心時相」とも称される。

そして、画像生成部１４０は、左心室の動画像データを生成し、生成した動画像データを画像メモリ１５０に格納する。そして、操作者は、処理対象の区間として、例えば、心電図におけるＲ波から次のＲ波までの１心拍分の区間を設定する。なお、本実施形態は、処理対象の区間が２心拍分の区間や３心拍分の区間として設定される場合であっても適用可能である。

そして、取得部１７１は、例えば、超音波画像データ群を画像メモリ１５０から取得する。この超音波画像データ群は、操作者が設定した１心拍分の区間に含まれる複数のフレームの３次元の超音波画像データ（ボリュームデータ）を含む。言い換えると、画像メモリ１５０は、被検体内の３次元領域に関するボリュームデータを記憶する。

なお、第１の実施形態では、ＷＭＴの手段として典型的なスペックルトラッキング法への適用例を説明するため、複数時相に亘るボリュームデータを取得する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、取得部１７１は、１時相に対応するボリュームデータを取得してもよい。したがって、例えば、取得部１７１は、拡張末期（End-Diastole）又は収縮末期（End-Systole）に対応する１時相のボリュームデータを取得してもよい。

また、第１の実施形態では、取得部１７１が、左心室が含まれる超音波画像データを取得して、以下の処理に用いる場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、取得部１７１が取得する超音波画像データは、右心室が含まれたものでもよいし、心臓全体、或いは心臓以外の他の部位が含まれたものであってもよい。

また、第１の実施形態では、３次元医用画像データとして、超音波の送受信によって生成された３次元の超音波画像データが用いられる場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、３次元医用画像データは、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＳＰＥＣＴ装置、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＰＥＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とが一体化されたＰＥＴ−ＭＲＩ装置、若しくはこれらの装置を複数含む装置群等、超音波診断装置とは異なる医用画像診断装置によって生成された３次元医用画像データであってもよい。

算出部１７２は、３次元医用画像データ群から、部屋領域について壁運動指標を算出する。例えば、算出部１７２は、取得部１７１によって取得された少なくとも１心周期の３次元医用画像データ群に含まれる３次元医用画像データ同士のパターンマッチングを含む処理により、壁運動指標を算出する。

まず、算出部１７２は、３次元医用画像データにおいて、左心室の概形を示す複数の位置に対して各位置を識別する識別情報を設定する。例えば、算出部１７２は、超音波画像データ群に含まれる少なくとも１つの超音波画像データにおける左心室の輪郭（表面）に対応する位置に、アドレスが付与された追跡点を複数設定する。ここで、追跡点は、局所領域の壁運動指標を算出するために経時的に追跡される点であり、局所領域の輪郭を構成する構成点である。また、アドレスは、各追跡点を識別するために付与される番号であり、例えば、心臓の内膜における各追跡点の位置に基づいて定義される。なお、アドレスは、番号に限らず、例えば、文字、記号等、各追跡点の位置を識別可能な識別情報であればよい。

なお、ここでは、一例として、左心室の内膜に対して以下の処理が実行される場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、内膜に限らず、外膜若しくは内膜と外膜の中間層に対して以下の処理が実行されてもよい。また、例えば、左心室に限らず、右心室や左心房、右心房、若しくは心臓全体等、任意の領域に対して以下の処理が実行されてもよい。なお、本実施形態では、算出部１７２は、操作者が用手的に設定した情報により、心臓の初期輪郭に対応する位置に、輪郭を構成する構成点を複数設定する。

例えば、操作者は、取得部１７１によって取得されたボリュームデータ群について、任意の心時相を指定する。ここで指定される任意の心時相は、１心拍分の区間に含まれるフレームのうちの任意のフレームであり、例えば、拡張末期時相（最初のＲ波時相）である。そして、操作者によって任意の心時相が指定されると、算出部１７２は、指定された心時相における心臓のボリュームデータのＭＰＲ処理を画像生成部１４０に対して実行させ、初期輪郭の設定において基準となるＭＰＲ断面（基準ＭＰＲ断面）をモニタ１３に表示させる。なお、ここでは、任意の心時相として拡張末期時相が指定される場合を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、収縮末期時相等であってもよい。

例えば、操作者は、１つ目の基準ＭＰＲ断面（ＭＰＲ１）として心尖四腔像（apical four-chamber view、Ａ４Ｃ）を、２つ目の基準ＭＰＲ断面（ＭＰＲ２）として心尖二腔像（apical two-chamber view、Ａ２Ｃ）をそれぞれ表示させる旨を指定する。そして、操作者は、表示された心尖四腔像と心尖二腔像とに対してそれぞれ初期輪郭を入力する。なお、ＭＰＲ断面上には心臓の内膜や外膜のみならず、乳頭筋や腱索等も表示されているので、操作者は、拡張末期時相において、表示された基準ＭＰＲ断面を観察しながら、描出されている乳頭筋や腱索等が含まれないように初期輪郭を指定する。

算出部１７２は、複数の基準ＭＰＲ断面に対して初期輪郭が入力されると、既知の方法によって、入力された２次元的な初期輪郭から３次元の初期輪郭を生成する。具体的には、算出部１７２は、ＭＰＲ１及びＭＰＲ２上で指定された左心室の内膜の初期輪郭から、３次元の初期輪郭Ｐ＿ｅｎｄｏを生成する。

そして、算出部１７２は、心臓の内膜の３次元における初期輪郭を構成する複数の構成点に対して、アドレスをそれぞれ付与する。例えば、算出部１７２は、心臓の内膜の各構成点の位置をＰ＿ｅｎｄｏ（ｔ、ｈ、ｄ）と定義する。ここで、ｔは、１心拍分の区間に含まれるフレーム（心時相）を表し、ｈは、長軸方向のアドレス番号を表し、ｄは、円周方向のアドレス番号を表す。なお、ここでは最初のＲ波時相を用いて初期断面を設定しているので、ｔ＝０である。

図３は、第１の実施形態に係る算出部１７２により設定される構成点について説明するための図である。図３に示す例では、右心室の内膜の輪郭に対して初期輪郭２１を設定する場合を例示する。図３に示す各構成点は、心臓の内膜の輪郭と、長軸方向２２を通る各断面と、長軸方向２２に概直交する各断面（短軸断面）との交点に配置される。なお、平面２３は、ＭＰＲ１（Ａ４Ｃ）であり、平面２４は、ＭＰＲ２（Ａ２Ｃ）である。

図３に示すように、算出部１７２は、初期輪郭とＭＰＲ１が交差する位置のうち一方を円周方向の基準位置として、その位置の構成点のｄを０とする。つまり、この基準位置にある構成点の位置は、Ｐ＿ｅｎｄｏ（０、ｈ、０）と表される。そして、算出部１７２は、基準位置の構成点から円周方向にある構成点を順に、ｄ＝１，２，３・・・とアドレス番号を設定する。また、算出部１７２は、３次元の初期輪郭２１のうち、心尖部２５から最も遠い環状輪郭の位置を長軸方向２２の基準位置として、その位置の構成点のｈを０とする。つまり、この基準位置にある構成点の位置は、Ｐ＿ｅｎｄｏ（０、０、ｄ）と表される。そして、算出部１７２は、基準位置の構成点から心尖方向にある構成点を順に、ｈ＝１，２，３・・・とアドレス番号を設定する。

なお、図３では、２つの基準ＭＰＲ断面を用いて初期輪郭が指定される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、算出部１７２に２つ以上の基準ＭＰＲ断面を用いて初期輪郭が指定されてもよい。また、ここでは基準ＭＰＲ断面として、心尖四腔像と心尖二腔像とが用いられる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、左心室中心軸を通る他の長軸断面として、心尖長軸像（Ａ３Ｃ）が用いられてもよいし、長軸像と直交する短軸像（ＳＡＸ−Ａ：心尖部レベル、ＳＡＸ−Ｍ：中部レベル、ＳＡＸ−Ｂ：基部レベル等）、更には、これらの断面像と所定の位置関係によって定義される断面像が用いられてもよい。また、複数の基準ＭＰＲ断面を表示する処理は、上記のような用手的な操作に限定されるものではなく、例えば、ボリュームデータから任意の断面として上述した断面像を自動的に検出して表示する自動断面検出手段により自動的に表示されてもよい。また、初期輪郭の指定は、上記の用手的な操作に限定されるものではなく、内膜輪郭形状の辞書データ（例えば、過去に設定された輪郭の統計データ）を用いて、算出部１７２が自動的もしくは半自動的に指定することとしてもよい。更に、初期輪郭の指定は、画像中の境界を検出する境界検出方法等を用いて自動的もしくは半自動的に行ってもよい。

そして、算出部１７２は、複数の構成点が設定された超音波画像データと、他の超音波画像データとを用いてパターンマッチングを含む処理を行うことで、超音波画像データ群に含まれる複数の超音波画像データにおける複数の構成点の位置を追跡する。

例えば、算出部１７２は、ボリュームデータ群に含まれるフレームｔ＝０のボリュームデータに対して、初期輪郭に対応する位置に複数の構成点が設定されると、パターンマッチングを含む処理によって、他のフレームｔにおける各構成点の位置を追跡する。具体的には、算出部１７２は、複数の構成点が設定済みのフレームのボリュームデータと、そのフレームと隣り合うフレームのボリュームデータとの間で、繰り返しパターンマッチングを行う。すなわち、算出部１７２は、ｔ＝０のボリュームデータにおける心臓の内膜の各構成点Ｐ＿ｅｎｄｏ（０、ｈ、ｄ）を起点として、ｔ＝１，２，３・・・の各フレームのボリュームデータにおける各構成点Ｐ＿ｅｎｄｏ（ｔ、ｈ、ｄ）の位置を追跡する。この結果、算出部１７２は、１心拍分の区間に含まれる各フレームについて、心臓の内膜を構成する各構成点の座標情報を求める。

そして、算出部１７２は、各超音波画像データ群に含まれる複数の超音波画像データにおける複数の構成点の位置を用いて、複数の超音波画像データごとに組織の運動を表す壁運動指標を算出する。

ここで、算出部１７２によって算出される壁運動指標の代表例としては、例えば、各構成点の１フレームごとの局所心筋変位［ｍｍ］、２点間の距離の変化率である局所心筋ストレイン［％］、或いはこれらの時間変化である局所心筋速度［ｃｍ／ｓ］及び局所心筋ストレインレート［１／ｓ］等が挙げられる。更に、これらの壁運動指標を入力として、指標値のピークタイミング（時間）を出力とするＤＩ（Dyssynchrony Imaging）と呼ばれる情報も算出可能である。これらの局所壁運動情報は成分分離されても良く、左心室を例にすると、長軸（Longitudinal）方向や円周（Circumferential）方向および壁厚（Radial）方向として解析されることが多い。これらはLongitudinal Strain（ＬＳ）やCircumferential Strain（ＣＳ）及びRadial Strain（ＲＳ）として求められ、左室心機能の解析や診断に用いられている。また、３次元スペックルトラッキング法においては、ＬＳとＣＳの情報を併せ持つ面積変化率（Area Change ratio：ＡＣ）も算出可能である。

なお、算出部１７２によって算出された壁運動指標は、算出に用いた各構成点（追跡点）に与えられる。具体的には、例えば、心臓の内膜の各構成点から算出される壁運動指標は、Ｖ＿ｅｎｄｏ（ｔ、ｈ、ｄ）と定義される。そして、算出部１７２は、算出した壁運動指標をボリュームデータ群ごとに画像メモリ１５０に格納する。

このように、算出部１７２は、３次元医用画像データ群から、部屋領域について壁運動指標を算出する。

なお、本実施形態では、レンダリング画像やポーラーマップに壁運動指標の情報がマッピングされる場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、心臓の各位置に対応する各種の指標値が算出可能な場合には、この指標値をレンダリング画像やポーラーマップにマッピングしても良い。例えば、造影剤やｆＭＲＩ（functional ＭＲＩ）を用いて心臓の冠動脈に流れる血流の情報（例えば各画素の輝度値等）が得られる場合には、血流の情報がマッピングされてもよい。また、例えば、ラジオアイソトープにより各種の代謝機能（例えば、酸素消費等）に関する指標値が得られる場合には、この指標値がマッピングされてもよい。この場合、例えば、処理部としての算出部１７２は、ボリュームデータにおける関心領域に関する指標値を算出する。なお、レンダリング画像は第１の医用画像の一例であり、ポーラーマップは第２の医用画像の一例である。

生成部１７３は、部屋領域に関する射影方法に基づいて、部屋領域を分割した複数の領域それぞれの壁運動指標の情報を対応する複数の区画に配置した地図を生成し、表示部に出力する。

まず、生成部１７３は、３次元医用画像データ群に対して関心領域を設定する。例えば、生成部１７３は、被検体の左心室、左心房、右心室、及び右心房の少なくとも１つの部屋に関する心筋の領域を関心領域として設定する。具体的には、生成部１７３は、心筋領域に関心領域を設定する場合、内膜面や中層面に関する境界面を設定するのが好ましい。また、生成部１７３は、右心室以外に関心領域を設定する場合には、回転楕円体形状による近似を行って、境界面上に関心領域を設定するのが好適である。

生成部１７３は、境界が複数の位置（構成点）のいずれかを通る関心領域を設定する。例えば、生成部１７３は、関心領域として、互いに隣接する複数の領域を含む領域群を設定する。ここで、領域群とは、例えば、左心室では米国心エコー図学会等で定められている１６セグメントモデル、米国心臓病学会で定められている１７セグメントモデル等である。

図４は、第１の実施形態に係る関心領域の設定について説明するための図である。図４には、初期輪郭２１に対して１６セグメントモデルの領域群３０が設定される場合の一例を示す。なお、領域群３０は、図中の太線により示される。

図４に示すように、生成部１７３は、算出部１７２によって複数の構成点が設定された３次元医用画像データの初期輪郭２１に対して、１６セグメントモデルの領域群３０を設定する。具体的には、生成部１７３は、初期輪郭２１の長軸方向を所定のアドレス位置で４分割にする。そして、生成部１７３は、４分割にされた初期輪郭２１の円周方向を所定のアドレス位置で分割することで、合計１６個の領域（セグメント）から構成される領域群３０を設定する。ここで、この１６セグメントモデルに含まれる各領域（セグメント）は、互いに隣接している。言い換えると、各領域は、隣接する他の領域と共通する境界線を有する。すなわち、関心領域は、境界線により複数の領域に分割されている。なお、境界線は第１の境界位置の一例であり、領域は第１領域の一例である。

このように、生成部１７３は、長軸方向及び円周方向の所定のアドレス位置で分割することで、領域群３０の各領域の頂点を、各構成点のいずれかに設定する。なお、生成部１７３により分割される所定のアドレス位置は、セグメントモデル（領域群）ごとに予め設定され、装置本体１００の所定の記憶領域に登録されている。

そして、生成部１７３は、１６セグメントモデルが適用された３次元医用画像データを、左心室の尖部を極とするポーラーマップで表示する。このポーラーマップには、１６セグメントモデルに含まれる１６個の領域に対応する１６個の区画が含まれる。例えば、生成部１７３は、画像生成部１４０により生成されるＳＲ処理により得られる画像（以下ＳＲ画像と称する）に対応するポーラーマップを生成し、モニタ１３に出力する。すなわち、処理部としての画像生成部１４０は、算出された指標値に基づくレンダリング画像を生成する。

図５Ａから図５Ｄは、第１の実施形態に係る生成部１７３の処理を説明するための図である。図５Ａには、左心室のＳＲ画像の一例を示す。図５Ｂには、図５ＡのＳＲ画像に対応するポーラーマップの一例を示す。図５Ｃには、境界面における構成点の位置定義を示す。図５Ｄには、ポーラーマップにおける構成点の位置定義を示す。

図５Ａに示すように、例えば、画像生成部１４０は、左心室のボリュームデータを用いてＳＲ画像４０を生成する。このＳＲ画像４０は、左心室心筋の内膜面を関心領域とする局所ストレイン（ＲＳ）によるＤＩを、所定のカラーマップを用いてカラーコード化し、分布動画像としてモニタ１３に表示した例である。すなわち、ＳＲ画像４０は、関心領域の複数の領域それぞれにおける指標値に基づいて決定される色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つが、ＳＲ画像４０の複数の領域それぞれに割り当てられた画像である。

ここで、生成部１７３は、図５ＡのボリュームデータにおけるＤＩを取得して、ＤＩに対応するカラーコードをポーラーマップ上にマッピングすることで、図５Ｂのポーラーマップ４１を生成する。具体的には、図５Ｃに示すように、左心室表面の構成点の位置は、回転楕円体形状による近似表面において、弁輪部位からの高さ「ｈ」と、円周方向における基準断面からの角度「θ」との２変数を用いて、（ｈ，θ）として定義されている。そこで、生成部１７３は、図５Ｄに示すように、心尖部を中心とし、半径を１−ｈ、基準断面からの角度をθとする写像を用いることで、各構成点のＤＩをマッピングする。これにより、生成部１７３は、図５Ｂに示すポーラーマップ４１を生成する。すなわち、ＳＲ画像４０およびポーラーマップ４１における各位置は、所定の座標変換により対応付けられている。この対応付けは、例えば、内部記憶部１６０に予め記憶されている。なお、ＳＲ画像４０は第１の医用画像の一例であり、ポーラーマップ４１は第２の医用画像の一例である。

このように、生成部１７３は、１６セグメントモデルにより分割された複数の領域それぞれに含まれる壁運動指標を、ポーラーマップの各区画にマッピングする。すなわち、処理部としての生成部１７３は、算出された指標値に基づくポーラーマップを生成する。ポーラーマップ４１は、関心領域の複数の演算点それぞれにおける指標値に基づいて決定される色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つが、ポーラーマップ４１の表示点それぞれに割り当てられた画像である。また、ポーラーマップ４１の複数の区画の境界線は、それぞれに割り当てられる色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つが、個々の関心領域を標識出来るように予め区別して与える。更に、ポーラーマップ４１の複数の区画それぞれに対応する出力値は、各々の関心領域に含まれる複数の演算点に関する指標値を用いた統計値に基づいて決定される。

ここで、統計値とは、例えば、関心領域の複数の領域それぞれに対して出力として算出される領域ごとの代表値である。領域ごとの代表値は、例えば、指標値の平均値（average）であってもよいし、中央値（median）や最頻値（mode）であってもよい。また、これに限らず、領域に含まれる指標値同士を比較するため、所定の算出方法によって複数の指標値から算出される値であれば、統計値として適用されてよい。このような代表値は、各関心領域の指標値に関する時間変化曲線のグラフ表示として出力されるのが好適である。

変更部１７４は、操作者からの指示を受け付けて、境界位置の変更を行う。例えば、変更部１７４は、境界位置を、複数の構成点位置のいずれかを通るように変更する。

図６Ａ及び図６Ｂは、第１の実施形態に係る変更部１７４の処理を説明するための図である。図６Ａには、境界位置を変更する前の左心室のＳＲ画像の一例を示し、図６Ｂには、境界位置を変更した後の左心室のＳＲ画像の一例を示す。なお、図６Ａ及び図６Ｂでは、セグメントの頂点４２と頂点４３とを結ぶ境界線４４の位置が、図中の左方向に変更（移動）される場合を説明する。

まず、変更部１７４は、変更の対象となる境界位置を指定する旨の入力を受け付ける。例えば、図６Ａの例では、境界線４４が変更の対象として指定可能に表示されている。ここで、例えば、マウスカーソルにより境界線４４が指定されると、変更部１７４は、変更の対象として境界線４４が指定されたものとして受け付ける。なお、変更部１７４は、指定された境界線４４の大きさ、形状、色等を調整することで、強調表示を行ってもよい。また、変更対象の指定は、これに限らず、例えば、キーボードによる操作により行われてもよい。

次に、変更部１７４は、移動方向及び移動量の指定を受け付ける。例えば、移動方向及び移動量は、マウスホイールの回転方向と回転量に対応づけられている。この場合、操作者がマウスのホイールを上方向に一定量回転させると、変更部１７４は、境界線４４を左方向に所定距離移動させることが指定されたものとして受け付ける。なお、移動方向及び移動量は、これに限らず、例えば、キーボードの矢印キーの方向と押下回数に対応づけられていてもよい。

そして、図６Ｂに示すように、変更部１７４は、変更の指示に応じて、境界線４４の位置を変更する。このとき、変更部１７４は、境界線４４を、アドレスが設定された位置（構成点）上で変更する。例えば、頂点４２の位置が（ｈ１、ｄ１）であり、頂点４３の位置が（ｈ２，ｄ２）であり、移動方向が左方向であり、移動量が「ａ」である場合を説明する。この場合、例えば、変更部１７４は、頂点４２と頂点４３とを、左方向に「ａ」だけ移動させる。つまり、変更部１７４は、頂点４２の円周方向の位置にａを加算して、（ｈ１，ｄ１＋ａ）とする。また、変更部１７４は、同様に、頂点４３の円周方向の位置にａを加算して、（ｈ２，ｄ２＋ａ）とする。また、変更部１７４は、変更後の頂点４２と頂点４３とを接続する境界線４４を引く。例えば、変更部１７４は、頂点４２と頂点４３との最短経路であって、初期輪郭２１上を通る経路を求める。そして、変更部１７４は、求めた最短経路を通るように、変更後の境界線４４を引く。この結果、図６Ｂに例示するように、境界線４４は左方向へ移動する。

このように、変更部１７４は、操作者からの指示を受け付けて、境界位置の変更を行う。なお、ここでは、変更部１７４が境界線の位置を変更する場合を説明したが、これに限らず、例えば、境界線の頂点の位置が変更されてもよい。頂点が変更される場合においても、変更部１７４は、その頂点を構成点上で変更する。また、変更後には、変更部１７４は、変更された頂点と、その頂点に接続される頂点との最短経路を求め、境界線を引く。

表示制御部１７５は、操作者から受け付けた指示により、複数の区画の少なくとも１つの区画に対応する領域の境界位置が変更されると、地図における複数の区画の配置位置が維持された状態で、壁運動指標の分布表示を変更する。具体的には、表示制御部１７５は、地図における複数の区画の境界線を、境界位置の変更に依存しない一定の境界線として表示する。そして、表示制御部１７５は、３次元的なＳＲ処理、又は、断面再構成処理により３次元医用画像データ群から生成された画像に、壁運動指標の情報と複数の領域の境界位置とを重畳した重畳画像を、モニタ１３に表示させる。

図７Ａから図８Ｂは、第１の実施形態に係る表示制御部１７５の処理を説明するための図である。図７Ａ及び図８Ａは、心筋の関心領域に含まれる追跡点とセグメントとの関係を模式的に示す模式図５０である。図７Ｂ及び図８Ｂは、心筋の関心領域に対応するポーラーマップ４１と追跡点との関係を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂは、境界線４４の変更前の状況（図６Ａ参照）を示し、図８Ａ及び図８Ｂは、境界線４４の変更後の状況（図６Ｂ参照）を示す。なお、説明の都合上、模式図５０は、心筋の関心領域における１６個のセグメントのうち、手前側の半面に相当する８個のセグメントについて示した。

図７Ａの模式図５０において、縦方向は、長軸方向のアドレスＨに対応し、横方向は、円周方向のアドレスθに対応する。そして、図７Ａにおいては、中段と下段に位置する６個のセグメントのそれぞれには、長軸方向に４アドレス分、円周方向に４アドレス分の１６個の追跡点５１が均等に含まれる。

また、図７Ｂのポーラーマップ４１に示される追跡点５１は、図７Ａの追跡点５１に対応する。そして、具体的には、ポーラーマップにおける各画素に割り当てられる画素値は、その近傍の複数の追跡点５１の壁運動情報を用いた補間処理により決定される。つまり、表示制御部１７５は、変更された境界位置の近傍の区画に配置される画素値を、周囲に配置される壁運動指標に基づく画素値を用いた補間処理により決定する。例えば、表示制御部１７５は、ある画素について、その最寄りの４箇所の追跡点５１の壁運動情報を用いたｂｉ−Ｌｉｎｅａｒ補間処理を行うことで、その画素の画素値を決定する。

ここで、図７Ａの境界線４４が、図８Ａの境界線４４の位置に変更されると、境界線４４の両側のセグメントに含まれる追跡点５１の数が変化する。つまり、境界線４４の左側のセグメントにおいては、追跡点５１の数が４個減って１２個となり、境界線４４の右側のセグメントにおいては、追跡点５１の数が４個増えて２０個となる（図８Ａ参照）。

ところが、表示制御部１７５は、ポーラーマップの境界線を、境界位置の変更に依存しない一定の境界線として表示する。このため、表示制御部１７５は、ポーラーマップ４１の境界線４４の位置を変更せずに、境界線４４の両側の区画に含まれる追跡点５１の数（密度）を変更する。言い換えると、ポーラーマップは、ＳＲ画像４０上の境界線の変更に応じて変更されない境界線により複数の区画に分割される。つまり、表示制御部１７５は、ポーラーマップ４１の境界線４４の左側のセグメントにおいては、追跡点５１の数が１２個となり、境界線４４の右側のセグメントにおいては、追跡点５１の数が２０個となる（図８Ｂ参照）。すなわち、境界線４４の左側のセグメントにおいては追跡点５１の密度が減少し、右側のセグメントにおいては追跡点５１の密度が増加する。

このため、表示制御部１７５は、例えば、各セグメントに含まれる追跡点５１を等角度で配置する。つまり、各セグメントの幅は６０度であるので、表示制御部１７５は、境界線４４の左側のセグメントでは、各追跡点の間隔ｄθ＝６０度／３個＝２０度とし、境界線４４の右側のセグメントでは、各追跡点の間隔ｄθ＝６０度／５個＝１２度とする。そして、表示制御部１７５は、上述した補間処理を行うことで、ポーラーマップに含まれる各画素の画素値を決定する。

このように、表示制御部１７５は、ポーラーマップにおける区画の境界線を変えずに、壁運動情報のマッピングを変更する。

また、表示制御部１７５は、左心室の壁運動情報の他の表示として、各局所領域における壁運動情報の代表値に基づいて、時間変化曲線を生成し、表示してもよい。例えば、図９に示すように、表示制御部１７５は、各局所領域における壁運動情報の値を平均した平均値の時間変化曲線を表示する。また、セグメントの境界位置が変更されれば、そのセグメントに含まれる壁運動情報も変化するので、変化が及ぶ全てのセグメントにおける時間変化曲線も更新される。これに対して、ＳＲ表示やＭＰＲ表示上にカラーコード化された壁運動指標のマッピングは、セグメントの境界位置が変更されても変化は無い。なお、図９は、第１の実施形態に係る表示制御部１７５の処理の一例を示す図である。

図１０は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すように、超音波診断装置１において、取得部１７１は、心臓の左心室、左心房、右心室及び右心房のうち少なくとも１つの部屋領域を含むデータ収集対象を、少なくとも１心周期にわたり収集した３次元医用画像データ群を取得する（ステップＳ１０１）。

続いて、算出部１７２は、３次元医用画像データ群から、部屋領域について壁運動指標を算出する（ステップＳ１０２）。例えば、算出部１７２は、取得部１７１によって取得された少なくとも１心周期の３次元医用画像データ群に含まれる３次元医用画像データ同士のパターンマッチングを含む処理により、壁運動指標を算出する。

生成部１７３は、３次元医用画像データ群に対して関心領域を設定する（ステップＳ１０３）。例えば、生成部１７３は、被検体の左心室、左心房、右心室、及び右心房の少なくとも１つの部屋に関する心筋の領域を関心領域として設定する。

そして、生成部１７３は、１６セグメントモデルが適用された３次元医用画像データを、左心室の尖部を極とするポーラーマップで表示する（ステップＳ１０４）。例えば、生成部１７３は、画像生成部１４０により生成される心筋の関心領域に対応するポーラーマップを生成し、モニタ１３に出力する。

変更部１７４は、操作者からの指示を受け付けて、境界位置の変更を行う（ステップＳ１０５）。例えば、変更部１７４は、境界位置を、複数の位置のいずれかを通るように変更する。

表示制御部１７５は、ポーラーマップにおける区画の境界線を変えずに、壁運動情報のマッピングを変更する（ステップＳ１０６）。

上述してきたように、超音波診断装置１において、取得部１７１は、心臓の左心室、左心房、右心室及び右心房のうち少なくとも１つの部屋領域を含むデータ収集対象を、少なくとも１心周期にわたり収集した３次元医用画像データ群を取得する。算出部１７２は、３次元医用画像データ群から、部屋領域について壁運動指標を算出する。生成部１７３は、部屋領域に関する（ポーラーマップを一例とした）所定の射影方法に基づいて、部屋領域を分割した複数の領域それぞれの壁運動指標の情報を対応する複数の区画に配置した地図を生成し、モニタ１３に出力する。表示制御部１７５は、操作者から受け付けた指示により、複数の区画の少なくとも１つの区画に対応する領域の境界位置が変更されると、地図における複数の区画の配置位置が維持された状態で、壁運動指標の表示を変更する。このため、超音波診断装置１は、関心領域を分画する境界が変更されても、関心領域内の局所的な運動の閲覧性が維持された画像を表示することができる。

図１１は、第１の実施形態の効果を説明するための図である。図１１左図には境界変更前のポーラーマップ４１の一例を示し、図１１右図には本実施形態に係る超音波診断装置１による境界変更後のポーラーマップ４１の一例を示す。図１１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、ＳＲ画像上で境界線４４の位置が変更されても、ポーラーマップ４１での境界線４４の位置を変えることなく、壁運動指標の情報のマッピングを変更する。この場合、例えば、ポーラーマップ４１上の境界線４４の位置は変更されず、その周辺にマッピングされた壁運動指標の情報５２が変更される。このため、超音波診断装置１は、ポーラーマップ上の境界表示として不自然な不連続状態を与えることなく、かつ、セグメント内でのマッピングの相対的な位置関係を維持しつつ、グラフ出力対象のセグメント境界（関心領域）の位置を設定することが可能となる。特に、左心室では、ポーラーマップ上で標準的な分割位置と異なる方式の区分けを生じさせることなく、セグメントの境界を個々の症例に当てはめて微調整することが可能となる。

なお、ポーラーマップ表示は、３次元表示やＭＰＲ表示のような距離に関する位置や正確な形状の情報の維持は無視して、相対的な位置関係や接続の情報を維持したトポロジカルな座標系の地図表記である。各セグメントの位置関係が維持されていれば、正確な距離に基づく座標系におけるセグメントの境界位置（或いは、地図の入力位置）が変わったとしても、本実施形態による壁運動指標の表示変更機能を適用すれば、ポーラーマップ表示自体は問題なく機能する。

また、例えば、地図としては、左心室では、一般的にはポーラーマップが知られているが、その他の心臓の部屋に関しては標準的なポーラーマップは確立されていない。そこで、心臓弁（左心系は僧帽弁、右心系は三尖弁）の部位を周囲部位に配置し、対向する尖部を極として中心部に配置する表示形式を左心房や右心房に適用するのが好ましい。ここで、右心室は、肺動脈弁（流出路）が流入路と分かれて存在しているために、地図の周辺領域となる弁の部位の配置は複雑となるが、心尖は極として中心部に配置することができる。

（第１の実施形態の変形例１）
なお、上述した表示制御部１７５の処理においては、ポーラーマップのセグメントに含まれる追跡点５１の密度が変化した場合に、追跡点５１を等角度（等間隔）で再配置する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、変更された境界位置からの距離に応じて重み付けを行って再配置してもよい。例えば、表示制御部１７５は、ＳＲ画像の境界線４４が変更されると、境界線４４に近い追跡点５１ほど大きく移動させ、境界線４４から遠い追跡点５１ほど小さく移動させてもよい。このように、等間隔でない再配置を採用することにより、より自然なマッピングが期待される。

図８Ｂの例では、表示制御部１７５は、境界線４４の右側のセグメントにおいては、境界線４４から遠い位置にある追跡点５１の位置はほとんど変えず、境界線４４に近い位置にある追跡点５１の配置間隔を狭めて高密度とする。一方、表示制御部１７５は、境界線４４の左側のセグメントにおいては、境界線４４から遠い位置にある追跡点５１の位置はほとんど変えず、境界線４４に近い位置にある追跡点５１の配置間隔を広げて低密度とする。具体的には、表示制御部１７５は、境界線４４からの相対距離に応じて線形に変えるのが好ましい。例えば、表示制御部１７５は、境界線４４の右側のセグメントにおいては、右端から追跡点５１毎に−１．５度／個ずつ変えて、９．０度、１０．５度、１２．０度、１３．５度、１５．０度とする。また、例えば、表示制御部１７５は、境界線４４の左側のセグメントにおいては、左端から追跡点５１毎に＋５度／個ずつ変えて、１５度、２０度、２５度とする。

（第１の実施形態の変形例２）
また、上記の実施形態では、境界線の位置を変更したが、頂点の位置を変更してもよい。境界線の位置の変更では、境界線に隣り合う２つのセグメントに対して変更の影響が及ぶのに対して、頂点の変更ではその頂点を囲む２〜４つのセグメントに影響が及ぶ。しかしながら、境界線や頂点の位置が変更されることにより、各セグメントに含まれる追跡点５１の密度が変化することについては、上述した通りである。したがって、境界線の位置を変更する場合にも、頂点の位置を変更する場合にも、更にはそれらの変更を組み合わせる場合であっても、本実施形態は適用可能である。

（その他の実施形態）
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。

（ＭＰＲ画像上における境界位置変更）
例えば、上述した変更部１７４により境界位置の変更の処理は、上述した例に限定されるものではない。例えば、境界位置の変更は、ＭＰＲ画像上で行われてもよい。

図１２は、その他の実施形態に係る境界位置の変更について説明するための図である。図１２には、複数の位置におけるボリュームデータのＭＰＲ画像を例示する。ここで、このボリュームデータにおいて設定された関心領域の境界位置は、矢印位置６０により示されている。操作者は、この矢印位置６０をマウスカーソルで指定することにより、変更の対象となる境界位置を指定する。そして、操作者は、指定した矢印位置６０をドラッグアンドドロップにより移動させることで、変更後の境界位置を指定する。これにより、変更部１７４は、操作者からの変更対象、移動方向、及び移動量を受け付け、その指示に応じて境界位置を変更することが可能となる。

（心臓以外の部位）
例えば、上記の実施形態は、脳や肝臓等の他の部位（臓器）においても、当該部位のレンダリング画像とともに、ポーラーマップのような所定の射影方法に基づく画像が表示される場合に適用可能である。この場合、医用画像診断装置は、レンダリング画像上で境界線の位置が変更されても、所定の射影方法に基づく表示画像の境界線の位置を変えることなく、指標値のマッピングを変更する。

（画像処理装置への適用）
また、例えば、上記の実施形態において説明した機能は、医用画像診断装置に限らず、画像処理装置に対しても適用することが可能である。

図１３は、その他の実施形態に係る画像処理システムの構成例を示す図である。図１３に示すように、その他の実施形態に係る画像処理システムは、画像処理装置２００と、医用画像診断装置３００と、画像保管装置４００とを備える。なお、図１３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）５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、医用画像データ等を相互に送受信する。

図１３において、例えば、医用画像診断装置３００は、３次元の医用画像データを撮像し、撮像した３次元の医用画像データを画像保管装置４００へ格納する。なお、医用画像診断装置３００は、例えば、超音波診断装置、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＳＰＥＣＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＰＥＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とが一体化されたＰＥＴ−ＭＲＩ装置、若しくはこれらの装置を複数含む装置群等に対応する。

また、画像保管装置４００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４００は、各種の医用画像診断装置３００により生成された３次元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４００に保管された３次元の医用画像データは、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２００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閲覧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２００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３次元の医用画像データを画像保管装置４００から取得する。或いは、画像処理装置２００は、医用画像診断装置３００から直接、３次元の医用画像データを受信してもよい。

画像処理装置２００は、入力部２０１と、通信部２０２と、表示部２０３と、記憶部２１０と、制御部２２０とを備える。入力部２０１、通信部２０２、表示部２０３、記憶部２１０、及び制御部２２０は、互いに接続されている。

入力部２０１は、マウスやペンタブレット等のポインティングデバイス、キーボード、トラックボール等であり、画像処理装置２００に対する各種操作の入力を操作者から受け付ける。マウスを用いる場合には、マウスホイールによる入力を行うことができる。ペンタブレットを用いる場合には、フリック操作やスワイプ操作による入力を行うことができる。通信部２０２は、ＮＩＣ（Network Interface Card）等であり、他の装置との間で通信を行う。表示部２０３は、モニタ、液晶パネル等であり、各種情報を表示する。

記憶部２１０は、例えば、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。例えば、記憶部２１０は、制御部２２０が実行する複数の処理を記憶する。

制御部２２０は、例えば、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２００の全体制御を行う。

ここで、制御部２２０は、取得部１７１、算出部１７２、生成部１７３、及び表示制御部１７５と同様の処理部を備える。すなわち、制御部２２０において、取得部１７１と同様の処理部は、心臓の左心室、左心房、右心室及び右心房のうち少なくとも１つの部屋領域を含むデータ収集対象を、少なくとも１心周期にわたり収集した３次元医用画像データ群を取得する。算出部１７２と同様の処理部は、３次元医用画像データ群から、部屋領域について壁運動指標を算出する。生成部１７３と同様の処理部は、部屋領域に関する所定の射影方法に基づいて、部屋領域を分割した複数の領域それぞれの壁運動指標の情報を対応する複数の区画に配置した地図を生成し、表示部に出力する。表示制御部１７５と同様の処理部は、操作者から受け付けた指示により、複数の区画の少なくとも１つの区画に対応する領域の境界位置が変更されると、地図における複数の区画の配置位置が維持された状態で、壁運動指標の表示を変更する。このため、画像処理装置２００は、関心領域を分画する境界が変更されても、関心領域内の局所的な運動の閲覧性が維持された画像を表示することができる。

また、例えば、上記の実施形態において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・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。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の画像処理方法が適用される部位は、心臓に限らず、肺や肝臓等であってもよい。

また、上記の実施形態では、実施形態が壁運動解析（ＷＭＴ）に適用される場合を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、本実施形態は、ボリュームデータに含まれる被写体の部位の表面上に設定された関心領域の境界を変更する場合に、広く適用可能なものである。また、被写体の部位の表面とは、被検体の臓器の表面（輪郭）や臓器内にある腫瘍の表面であってもよいし、体表面であってもよい。この場合、被写体の表面は、従来の如何なる技術によって検出されてもよい。

また、上記の実施形態及び変形例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等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、説明した少なくとも一つの実施形態によれば、３次元画像における関心領域の境界を容易に調整することができる。

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。

１ 超音波診断装置
１００ 装置本体
１７０ 制御部
１７１ 取得部
１７２ 算出部
１７３ 生成部
１７５ 表示制御部

Claims (19)

1. 被検体内の３次元領域に関するボリュームデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータにおける関心領域に関する指標値を算出し、前記指標値に基づくレンダリング画像およびポーラーマップを生成する処理部と、
   を備え、
   前記レンダリング画像は、前記レンダリング画像における複数の領域を区別するための第１の境界を有し、
   前記ポーラーマップは、前記ポーラーマップにおける複数の領域を区別するための境界であって、前記関心領域において前記第１の境界に対応する部位を示す第２の境界を有し、
   前記第１の境界の位置が操作者により変更された場合、前記操作者により位置が変更された第１の境界に対応する前記ポーラーマップが有する前記第２の境界の表示位置は、前記操作者による前記第１の境界の変更前後において変更されない、
   医用画像診断装置。
2. 前記３次元領域は、前記被検体の心臓の左心室、左心房、右心室及び右心房のうち少なくとも１つの部屋領域を含み、
   前記ポーラーマップにおける領域は、前記ポーラーマップにおける区画である、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
3. 前記指標値は、前記関心領域を決定する各構成点の位置に基づいて計算される、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
4. 前記ボリュームデータは、前記３次元領域に関して経時的に収集された時系列的なデータ群である、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
5. 前記ポーラーマップは、前記レンダリング画像における複数の領域それぞれにおける前記指標値に基づいて決定される色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つが、前記ポーラーマップにおける複数の領域それぞれに割り当てられた画像であり、
   前記ポーラーマップを表示部に表示させる制御部を備えた、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
6. 前記レンダリング画像は、前記レンダリング画像における複数の領域それぞれにおける前記指標値に基づいて決定される色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つが、前記レンダリング画像における複数の領域それぞれに割り当てられた画像であり、
   前記レンダリング画像を表示部に表示させる制御部を備えた、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
7. 前記ポーラーマップにおける複数の領域それぞれに割り当てられる色相、彩度、明度のうちの少なくとも１つは、前記レンダリング画像における複数の領域それぞれにおける複数の前記指標値を用いた統計値に基づいて決定される、
   請求項５に記載の医用画像診断装置。
8. 前記処理部は、
   ３次元的なレンダリング処理、又は、断面再構成処理により前記ボリュームデータから生成された前記レンダリング画像に、前記指標値の情報と前記第１の境界の位置を示す境界線とを重畳した重畳画像を表示部に表示させ、
   前記第１の境界の位置が操作者により変更された場合、前記操作者により位置が変更された第１の境界の境界線、又は、当該第１の境界の頂点を変更する、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
9. 前記処理部は、変更された第１の境界の位置の近傍の区画に配置される画素値を、周囲に配置される指標値に基づく画素値を用いた補間処理により決定する、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
10. 前記処理部は、取得された少なくとも１心周期のボリュームデータに含まれる３次元医用画像データ同士のパターンマッチングを含む処理により、前記指標値を算出する、
    請求項１に記載の医用画像診断装置。
11. 前記ボリュームデータは、超音波の送受信によって生成された３次元の超音波画像データを複数含む超音波画像データ群である、
    請求項１に記載の医用画像診断装置。
12. 前記関心領域は、心臓における領域であり、
    前記指標値は、関心領域の壁運動を示す指標であり、
    前記第１の境界の位置が前記操作者により変更された場合、前記操作者により位置が変更された第１の境界と前記関心領域において対応する部位を示す前記第２の境界により画定される領域に含まれる前記壁運動を示す指標を算出するために実行されるトラッキングに用いられる追跡点の密度を変更する、
    請求項１に記載の医用画像診断装置。
13. 前記処理部は、前記操作者による変更に応じて、前記ポーラーマップにおける前記第２の境界の表示位置を変更せずに、前記ポーラーマップにおける前記指標値のマッピングを変更する、
    請求項１に記載の医用画像診断装置。
14. 被検体内の３次元領域に関するボリュームデータを記憶する記憶部と、
    前記ボリュームデータにおける関心領域に関する指標値を算出し、前記指標値に基づくレンダリング画像およびポーラーマップを生成する処理部と、
    を備え、
    前記レンダリング画像は、前記レンダリング画像における複数の領域を区別するための第１の境界を有し、
    前記ポーラーマップは、前記ポーラーマップにおける複数の領域を区別するための境界であって、前記関心領域において前記第１の境界に対応する部位を示す第２の境界を有し、
    前記第１の境界の位置が操作者により変更された場合、前記操作者により位置が変更された第１の境界に対応する前記ポーラーマップが有する前記第２の境界の表示位置は、前記操作者による前記第１の境界の変更前後において変更されない、
    画像処理装置。
15. 被検体内の３次元領域に関するボリュームデータにおける関心領域に関する指標値を算出し、
    前記指標値に基づくレンダリング画像およびポーラーマップを生成する
    ことを含む画像生成方法であって、
    前記レンダリング画像は、前記レンダリング画像における複数の領域を区別するための第１の境界を有し、
    前記ポーラーマップは、前記ポーラーマップにおける複数の領域を区別するための境界であって、前記関心領域において前記第１の境界に対応する部位を示す第２の境界を有し、
    前記第１の境界の位置が操作者により変更された場合、前記操作者により位置が変更された第１の境界に対応する前記ポーラーマップが有する前記第２の境界の表示位置は、前記操作者による前記第１の境界の変更前後において変更されない、
    画像生成方法。
16. 被検体内の３次元領域に関するボリュームデータにおける関心領域に関する指標値を算出し、前記指標値に基づくポーラーマップを生成する処理部
    を備え、
    前記関心領域を示すレンダリング画像は、前記レンダリング画像における複数の領域を区別するための第１の境界を有し、
    前記ポーラーマップは、前記ポーラーマップにおける複数の領域を区別するための境界であって、前記関心領域において前記第１の境界に対応する部位を示す第２の境界を有し、
    前記第１の境界の位置が操作者により変更された場合、前記操作者により位置が変更された第１の境界と対応する前記ポーラーマップが有する前記第２の境界の表示位置は、前記操作者による前記第１の境界の変更前後において変更されない、
    医用画像診断装置。
17. 前記処理部は、前記操作者による変更に応じて、前記ポーラーマップにおける前記第２の境界の表示位置を変更せずに、前記ポーラーマップにおける前記指標値のマッピングを変更する、
    請求項１６に記載の医用画像診断装置。
18. 前記処理部は、前記操作者により変更された前記第１の境界で画定される第１の領域に基づく前記指標値を用いて、前記操作者により位置が変更された第１の境界に対応する表示位置が変更されていない前記第２の境界で画定される第２の領域における前記指標値のマッピングを変更する、
    請求項１３または請求項１７に記載の医用画像診断装置。
19. 前記関心領域は、前記被検体の左心室、左心房、右心室または右心房である、
    請求項１から請求項１３、請求項１７および請求項１８のいずれか１項に記載の医用画像診断装置。

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