JP7062384B2 - 医用画像処理装置および医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムに関する。

超音波診断装置において３次元超音波画像データ（超音波ボリュームデータ、以下ボリュームデータという）を生成する方法として、超音波プローブを移動させながら所定のフレームレートで撮影することで取得した超音波断層像群を並べることによりボリュームデータを生成する方法がある。この方法では、良好な均一のデータ密度のボリュームデータを生成するためには、超音波プローブが等速で動かされることが重要となる。等速で超音波プローブを移動させながら所定のフレームレートで撮影することで、時間的に等間隔な超音波断層像群を得ることができボリュームデータのデータ密度を均一なものとすることができる。

また、たとえばボリュームデータから任意の断面の画像を生成する場合には、これらの断面画像の画質は、ボリュームデータの当該断面内におけるデータ密度に依存する。ボリュームデータのデータ密度は、超音波プローブの移動速度に依存する。このため、たとえば、生成すべき断面に沿った方向における超音波プローブの移動速度成分が大きくなると、生成すべき断面内におけるボリュームデータのデータ密度が粗くなり、当該断面の画質が劣化してしまう。したがって、ボリュームデータから良好な画質の断面画像を得るためには、所定の速度範囲内の速度で超音波プローブを移動させることが好ましい。

特開２００７－３１９４９２号公報

本発明が解決しようとする課題は、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援することができる医用画像処理装置および医用画像処理プログラムを提供することである。

本発明の一実施形態に係る医用画像処理装置は、上述した課題を解決するために、超音波プローブを動かしながら収集したエコーデータと、前記超音波プローブに設けられた位置センサの出力と、にもとづくボリュームデータから画像を生成する画像生成部と、前記位置センサの出力にもとづいて算出された前記超音波プローブの速さと、前記超音波プローブを動かす速さの推奨範囲と、を示すインジケータを生成するインジケータ生成部と、前記画像および前記インジケータを表示させる表示制御部と、を備えたものである。

本発明の第１実施形態に係る医用画像処理装置を含む超音波診断装置の一構成例を示すブロック図。 処理回路のプロセッサによる実現機能例を示す概略的なブロック図。 （ａ）は表示用超音波画像と第１インジケータとが表示される様子の一例を示す説明図、（ｂ）は第１インジケータの一例を拡大して示す説明図。 （ａ）は超音波プローブを走査面に直交する方向に直線的に移動させる場合の例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の図をｙ方向から見たｚｘ平面図、（ｃ）は超音波プローブを曲線的に移動させる場合のｚｘ平面図。 （ａ）はＡ面、Ｂ面およびＣ面の第１の定義方法の一例を示す説明図、（ｂ）は第２の定義方法の一例を示す説明図。 図１に示す処理回路により、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するよう、第１インジケータを表示させる際の手順の一例を示すフローチャート。 （ａ）は複数の表示用超音波画像のそれぞれに対して第２インジケータが合成表示される様子の一例を示す説明図、（ｂ）はエコーデータの収集密度の分布を概念的に示す説明図。 図１に示す処理回路により、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するよう、第２インジケータを表示させる際の手順の一例を示すフローチャート。 第２インジケータと第３インジケータの関係を示す説明図。 Ａ面画像に対して第３インジケータが合成表示される様子の一例を示す説明図。 図１に示す処理回路により、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するよう、第３インジケータを表示させる際の手順の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る超音波診断装置および医用画像処理装置の一構成例を示すブロック図。 第２実施形態に係る医用画像処理装置の内部構成例を示すブロック図。

本発明に係る医用画像処理装置および医用画像処理プログラムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る医用画像処理装置１を含む超音波診断装置１０の一構成例を示すブロック図である。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１、位置情報取得装置１２、入力回路２０、ディスプレイ３０および装置本体４０を有する。

本実施形態においては、医用画像処理装置１は、超音波診断装置１０に内包されており、入力回路２０、ディスプレイ３０、および装置本体４０の処理回路５７が医用画像処理装置１を構成する。

超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子（圧電振動子）を有する。これら複数の超音波振動子は、装置本体４０から供給される駆動信号にもとづいて超音波を発生させる。超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子から発生する超音波を集束させることでビーム状の超音波（超音波ビーム）を被検体Ｏの体内へ送信し、さらに、被検体Ｏからのエコー信号（反射波信号）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Ｏに超音波ビームが送信されると、送信された超音波ビームは、被検体Ｏ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、反射波がエコー信号として複数の超音波振動子にて受信される。受信されるエコー信号の振幅は、超音波ビーム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エコー信号は、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。なお、以下の説明において、速度はベクトル、速さは速度ベクトルの大きさ（スカラー）を表すものとする。

なお、本実施形態に係る超音波プローブ１１は、被検体Ｏの任意の断面を撮影可能であるとともに超音波プローブ１１移動させながら所定のフレームレートで撮影可能なものであればよく、コンベックス型などの型式および圧電振動子の配置形状に制限はない。

位置情報取得装置１２は、たとえば磁気センサ、赤外線センサ、光学センサ、または加速度センサなどを用いて構成することができる。また、位置情報取得装置１２は、超音波プローブ１１の筐体にマーカが設けられている場合、このマーカを複数のカメラにより撮像した複数方向からの画像にもとづいて、超音波プローブ１１の位置情報を求めてもよい。この場合、あらかじめ、マーカと振動子配列面または超音波プローブ１１の筐体の所定位置との距離がオフセット情報として記憶回路５６に記憶されているとよい。

以下の説明では、位置情報取得装置１２がトランスミッタ、位置センサとしての磁気センサ、および制御装置を有し、インターフェース回路５５を介して処理回路５７に接続される場合の例を示す。

この場合、トランスミッタは、基準信号を送信する。具体的には、トランスミッタは、任意の位置に配置され、トランスミッタを中心として外側に向かって磁場を形成する。位置センサとしての磁気センサは、基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。具体的には、位置センサとしての磁気センサは、超音波プローブ１１の表面に装着され、トランスミッタによって形成された３次元の磁場を検出して、検出した磁場の情報を信号に変換して、制御装置に出力する。

また、この場合、制御装置は、磁気センサから受信した信号にもとづいて、トランスミッタを原点とする３次元座標における磁気センサの座標および向きを算出し、算出した座標および向きを超音波プローブ１１の位置情報として処理回路５７に出力する。被検体Ｏは、超音波プローブ１１に装着された磁気センサが、トランスミッタの出力磁場を正確に検出することが可能な範囲内に位置するとよい。

入力回路２０は、たとえば操作パネルとして構成され、タッチパネルおよびハードキーを有する。タッチパネルは、タッチコマンドスクリーンとして機能し、ディスプレイと、ディスプレイの近傍に設けられたタッチ入力回路とを有する。タッチパネルのディスプレイは、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成される。タッチ入力回路は、ユーザによるタッチ入力回路上の指示位置の情報を装置本体４０に与える。ハードキーは、たとえばキーボード、マウス、フットスイッチ、トラックボール、各種ボタン等である。

入力回路２０は、超音波診断装置１０のユーザからの各種指示を受け付け、インターフェース回路５５を介して装置本体４０に対して受け付けた各種指示を転送する。具体的には、タッチ入力回路およびハードキーは、たとえばユーザから位置合わせ開始指示や位置合わせ確定指示などを受け付け、ユーザの操作に対応した操作入力信号を装置本体４０に出力する。

ディスプレイ３０は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、装置本体４０において生成された超音波画像を表示する。また、ディスプレイ３０は、たとえば超音波診断装置１０のユーザが入力回路２０を用いて各種指示を入力するための画像を表示する。

装置本体４０は、たとえば超音波プローブ１１が受信した被検体Ｏからのエコー信号にもとづいて収集されたエコーデータからボリュームデータを生成する。また、装置本体４０は、このボリュームデータから、ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像やボリュームレンダリング画像、サーフェースレンダリング画像などの超音波画像を生成してディスプレイ３０に表示させる。

装置本体４０は、図１に示すように、送受信回路５０、Ｂモード処理回路５１、ドプラ処理回路５２、画像生成回路５３、画像メモリ５４、インターフェース回路５５、記憶回路５６、処理回路５７を有する。

送受信回路５０は、送信回路５０ａおよび受信回路５０ｂを有する。送受信回路５０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して、超音波プローブ１１から被検体Ｏに対して超音波を送信させるとともに、超音波プローブ１１が受信したエコー信号にもとづいてエコーデータを生成する。

送信回路５０ａは、パルス発生器、送信遅延回路およびパルサ回路などを有し、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。送信遅延回路は、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、パルサ回路は、レートパルスにもとづくタイミングで、超音波プローブ１１に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、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、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。

また、送信回路５０ａは、処理回路５７に制御されて、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する。送信駆動電圧の変更機能は、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。

受信回路５０ｂ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１１が受信したエコー信号を受け、このエコー信号に対して各種処理を行なってエコーデータを生成する。アンプ回路は、エコー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、ゲイン補正されたエコー信号を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エコー信号の加算処理を行なってエコーデータを生成する。加算器の加算処理により、エコー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。

本実施形態では、送信回路５０ａは、超音波プローブ１１から被検体Ｏに対して２次元の超音波ビームを送信させることができる。また、受信回路５０ｂは、超音波プローブ１１が受信した２次元のエコー信号から２次元のエコーデータを生成することができる。また、処理回路５７は、超音波プローブ１１が移動しながら所定のフレームレートで収集された複数の２次元のエコーデータと、各エコーデータの収集時における超音波プローブ１１の位置情報と、にもとづいてボリュームデータを生成する。

Ｂモード処理回路５１は、受信回路５０ｂからエコーデータを受信し、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。

ドプラ処理回路５２は、受信回路５０ｂから受信したエコー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。

画像生成回路５３は、超音波プローブ１１が受信したエコー信号にもとづいて超音波画像データを生成する。たとえば、画像生成回路５３は、Ｂモード処理回路５１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にて表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路５３は、ドプラ処理回路５２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平均速度画像、分散画像、パワー画像、または、これらの組み合わせ画像としての２次元のカラードプラ画像の画像データを生成する。

画像メモリ５４は、処理回路５７が生成した２次元超音波画像を記憶する記憶回路である。

インターフェース回路５５は、位置情報取得装置１２、ネットワーク１００、およびモダリティや画像サーバなどの外部装置１０１などと処理回路５７との間でのデータ送受信を制御するインターフェースである。たとえば、位置情報取得装置１２は超音波プローブ１１の位置情報を取得し、インターフェース回路５５を介してこの位置情報を処理回路５７に与える。

記憶回路５６は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされるように構成してもよい。記憶回路５６は、たとえば処理回路５７により生成されたボリュームデータを記憶する。また、記憶回路５６は、外部装置１０１からネットワーク１００を介して取得したボリュームデータを記憶してもよい。

処理回路５７は、超音波診断装置１０を統括制御する機能を実現するほか、記憶回路５６に記憶された医用画像処理プログラムを読み出して実行することにより、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するための処理を実行するプロセッサである。なお、この支援処理は、超音波プローブ１１を移動させながらリアルタイムに実行されてもよいし、スキャンの終了後の画像レビュー時に実行されてもよい。

図２は、処理回路５７のプロセッサによる実現機能例を示す概略的なブロック図である。図２に示すように、処理回路５７のプロセッサは、画像生成機能６１、インジケータ生成機能６２、表示制御機能６３および割付機能６４を実現する。これらの各機能６１－６４は、それぞれプログラムの形態で記憶回路５６に記憶されている。なお、割付機能６４は省略されてもよい。

画像生成機能６１は、超音波プローブ１１を動かしながら収集されたエコーデータと、超音波プローブ１１に設けられた位置センサとしての磁気センサの出力と、にもとづくボリュームデータから、ＭＰＲ画像やボリュームレンダリング画像、サーフェースレンダリング画像などのレンダリング画像などの表示用の超音波画像を生成する。表示用の超音波画像には、たとえば少なくとも１つの断面に対応する少なくとも１つの断面画像が含まれる。

具体的には、画像生成機能６１は、Ｂモードデータと、位置情報取得装置１２から取得した当該Ｂモードデータの収集時における３次元的な超音波プローブ１１の位置情報と、を関連付ける。また、画像生成機能６１は、時系列的に連続して取得された複数のＢモードデータと、各Ｂモードデータに関連付けられた位置情報とにもとづいて、ボリュームデータ（３次元超音波画像データ）を生成する。そして、画像生成機能６１は、このボリュームデータから表示用の超音波画像を生成する。

インジケータ生成機能６２は、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するための支援画像（以下、インジケータという）を生成する。インジケータ生成機能６２は、インジケータとして、たとえば位置センサの出力にもとづいて算出された超音波プローブ１１の速さと、超音波プローブを動かす速さの推奨範囲と、を示すインジケータ（以下、第１インジケータという）を生成する。また、インジケータ生成機能６２は、位置センサの出力にもとづいて算出された、少なくとも１つの断面におけるエコーデータの収集密度の分布を示すインジケータ（以下、第２インジケータという）を生成する。また、処理回路５７が割付機能６４を実現する場合、インジケータ生成機能６２は、ボリュームデータの少なくとも１つの断面に対応するボクセルに対して割付機能６４によって割り付けられた収集密度の均一性を示す情報にもとづくインジケータ（以下、第３インジケータという）を生成する。

表示制御機能６３は、画像生成機能６１により生成された表示用の超音波画像と、インジケータ生成機能６２により生成されたインジケータと、をディスプレイ３０に表示させる。

割付機能６４は、位置センサの出力にもとづいてボリュームデータの各ボクセルのエコーデータの収集密度を求め、各ボクセルに割り付ける。

（第１インジケータ）
続いて、位置センサの出力にもとづいて算出された超音波プローブ１１の速さと、超音波プローブを動かす速さの推奨範囲と、を示す第１インジケータの表示処理について説明する。

図３（ａ）は表示用超音波画像７０と第１インジケータ７１ｂ、７１ｃとが表示される様子の一例を示す説明図であり、（ｂ）は第１インジケータ７１の一例を拡大して示す説明図である。

図３（ａ）に示すように、表示制御機能６３は、画像生成機能６１により生成された複数の表示用超音波画像をディスプレイ３０に並列表示させることができる。図３（ａ）には、複数の表示用超音波画像として、Ａ面画像７０ａ、Ｂ面画像７０ｂおよびＣ面画像７０ｃからなる直交３断面画像と、レンダリング画像７０ｄとが表示される場合の例を示した。なお、断面画像は、コンベックススキャンによって得られたボリュームデータにもとづくものであっても、リニアススキャンによって得られたボリュームデータにもとづくものであっても同等である。また、ボリュームデータは、Ｂモードによって生成されたものに限定されるものではなく、カラードプラモードや、エラストモードによって生成されたものであってもよい。

また、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、インジケータ生成機能６２は、断面画像ごとに、位置センサの出力にもとづいて算出された各断面の面内における超音波プローブ１１の速さ７２と、各面内における超音波プローブを動かす速さの推奨範囲７３と、を示す第１インジケータ７１を生成する。表示制御機能６３は、各断面画像と、各断面に対応する第１インジケータ７１と、をディスプレイ３０に合成して表示させる。

図３（ａ）には、Ｂ面画像７０ｂに対応する第１インジケータ７１ｂがＢ面画像７０ｂに合成表示され、Ｃ面画像７０ｃに対応する第１インジケータ７１ｃがＣ面画像７０ｃに合成表示される場合の例を示した。なお、Ａ面が走査面に一致し、かつＡ面に直交する方向にプローブが動かされる場合は、Ａ面画像７０ａに対応する第１インジケータ７１ａは省略されてもよい（図３（ａ）参照）。この場合、超音波プローブ１１の速度のＡ面内成分はほぼゼロとみなせるためである。

推奨範囲７３の情報は、ユーザにより入力回路２０を介して入力されてもよいし、あらかじめ記憶回路５６に記憶されてもよい。あらかじめ記憶回路５６に記憶されている場合、推奨範囲７３の情報は、エコーデータを収集するためのスキャン条件や超音波プローブ１１の種類に関連付けられて記憶されてもよい。たとえば、スキャン条件に含まれた撮影対象部位が、表示画像の解像度が高い方が好ましい部位であるほど、すなわちボリュームデータのデータ密度が密であることが好ましい部位であるほど、速さの推奨範囲７３は低い範囲とするとよい。

例えば、超音波プローブ１１を移動させる速さの推奨範囲７３は、フレームレートに応じて決定される。フレームレートは、例えば走査範囲、走査線密度、及び並列同時受信数などに依存するため、推奨範囲７３は、それらのパラメータに応じて決定されるとも言い換えることができる。フレームレートが高いほど、超音波プローブ１１を速く動かしてもデータ密度は高く保たれやすい。また、推奨範囲７３は、例えば、エコーデータを収集する対象部位に応じて決定される。対象部位によっては、小さい観察対象を画像化するために、スライス厚（超音波ビームの厚み）を小さくすることがある。これは、スライス厚が小さいほど、高分解能の画像を得やすいためである。一方で、スライス厚が小さい状態で超音波プローブ１１を速く動かしてしまうと、小さい観察対象がスライス（超音波ビーム）内に含まれない状態で走査してしまう可能性がある。つまり、小さい観察対象を見逃してしまうリスクが高まってしまう。したがって、小さいスライス厚が要求される対象部位を走査するときほど、推奨範囲７３は、低く設定されることが好ましい。

また、第１インジケータ７１は、超音波プローブ１１の速さ７２と速さの推奨範囲７３とを示すものであればよく、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した例に限られない。たとえば、インジケータ生成機能６２は、第１インジケータ７１として、各断面画像の色付きの枠を生成してもよい。色付きの枠と、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した第１インジケータ７１とは、同時に、または択一的に用いることができる。

第１インジケータ７１として各断面画像の色付きの枠を生成する場合、インジケータ生成機能６２は、たとえば各面内の超音波プローブ１１の速さ７２に応じて各断面画像の枠の色付けを変更する。このとき、インジケータ生成機能６２は、たとえばカラーマップまたはグレースケールマップにもとづいて各断面画像の枠の色を決定する。

また、第１インジケータ７１として各断面画像の色付きの枠を生成する場合、インジケータ生成機能６２は、各面内の超音波プローブ１１の速さ７２と前記超音波プローブを動かす速さの推奨範囲７３との関係に応じて、各断面画像の枠の色付けを変更してもよい。具体的には、インジケータ生成機能６２は、各面内の超音波プローブ１１の速さ７２が推奨範囲７３を超えると、対応する断面画像の枠をたとえば赤色に着色し、ユーザに推奨範囲７３を超えたことを直感的に警告することができる。

ここで、図３（ａ）に示したＡ面、Ｂ面およびＣ面の定義について説明する。

図４（ａ）は超音波プローブ１１を走査面に直交する方向に直線的に移動させる場合の例を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の図をｙ方向から見たｚｘ平面図である。また、図４（ｃ）は超音波プローブ１１を曲線的に移動させる場合のｚｘ平面図である。

図４（ａ）および（ｂ）に一例として示した直交座標軸は、超音波プローブ１１の走査面をｘｙ面とする場合の座標軸である。超音波プローブ１１を走査面に直交する方向に直線的に移動させる場合、Ａ面、Ｂ面およびＣ面を直交３断面として定義すれば、超音波プローブ１１の移動中においても走査面とＡ面、Ｂ面およびＣ面との位置関係は変化しない。したがって、たとえば図４（ａ）および（ｂ）に示すように超音波プローブ１１の初期位置における走査面をｘｙ面と定義した固定座標系を用い、たとえばＡ面をｘｙ平面、Ｂ面をｙｚ平面、Ｃ面をｚｘ平面と定義すれば、ｘｙ平面すなわちＡ面は超音波プローブ１１の移動中において走査面に平行であり続ける。したがって、この場合、超音波プローブ１１を移動させながらリアルタイムにエコーデータが収集されるごとに生成されるボリュームデータから生成されるＡ面画像７０ａは、常に走査面に平行な画像となる。

一方、図４（ｃ）に示すように、超音波プローブ１１が曲線的に移動する場合には、たとえば超音波プローブ１１の初期位置における走査面をｘｙ面と定義した座標系（図４（ｃ）の左下および右下参照）を用いても、当該座標系のｘｙ面は、超音波プローブ１１の移動中において走査面と常に平行であるとはいえない。また、超音波プローブ１１の中間位置における走査面をｘｙ面と定義した座標系（図４（ｃ）の右上参照）を用いても同様である。

したがって、超音波プローブ１１が曲線的に移動する場合を考慮してＡ面、Ｂ面およびＣ面を定義しておくことが好ましい。

図５（ａ）はＡ面、Ｂ面およびＣ面の第１の定義方法の一例を示す説明図であり、（ｂ）は第２の定義方法の一例を示す説明図である。

第１の定義方法は、所定の固定座標系のｘｙ平面をＡ面、ｙｚ平面をＢ面、ｚｘ平面をＣ面と定義する方法である。この場合、固定座標系としては、図４（ｃ）に示すように、超音波プローブ１１の初期位置における走査面をｘｙ面と定義した座標系（図４（ｃ）の左下および右下参照）や、超音波プローブ１１の中間位置における走査面をｘｙ面と定義した座標系（図４（ｃ）の右上参照）を用いるとよい。たとえば、処理回路５７による支援処理をリアルタイムに実行する場合には、超音波プローブ１１の初期位置における走査面をｘｙ面と定義した座標系を用いるとよい。

また、図５（ｂ）に第２の定義方法として示すように、Ａ面はリアルタイムに、または画像レビュー時の動画再生タイミングにあわせて、走査面に追従させつつ、所定の固定座標系のｙｚ平面をＢ面、ｚｘ平面をＣ面と定義してもよい。この場合、Ａ面とＢ面は必ずしも直交しないが、Ａ面画像７０ａには収集した２次元Ｂモード画像データから生成されたＢモード画像そのものを表示することができる。

図６は、図１に示す処理回路５７により、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するよう、第１インジケータ７１を表示させる際の手順の一例を示すフローチャートである。図６において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

この手順は、リアルタイムに実行されてもよいし、撮影終了後の画像レビュー時に実行されてもよい。以下の説明では、リアルタイムに実行される場合の例について示す。リアルタイムに実行される場合は、この手順はユーザにより入力回路２０を介してスキャン条件が入力され、超音波プローブ１１の移動が開始されて所定のフレームレートでの連続撮影が開始された時点でスタートとなる。

まず、ステップＳ１において、画像生成機能６１は、超音波プローブ１１を動かしながら収集されたエコーデータと、超音波プローブ１１に設けられた位置センサとしての磁気センサの出力と、にもとづくボリュームデータから、表示用超音波画像７０を生成する。

次に、ステップＳ２において、インジケータ生成機能６２は、位置情報取得装置１２から取得した位置センサの出力にもとづいて超音波プローブ１１の位置情報を求め、この位置情報にもとづいて超音波プローブ１１の移動速度を求める。このとき、表示用超音波画像７０が断面画像を含む場合は、インジケータ生成機能６２は、当該断面内における速度成分の大きさ（速さ７２）を求める。

なお、図４（ｃ）に示すように超音波プローブ１１が曲線的に移動する場合には、同一断面内であっても断面内の位置ごとに超音波プローブ１１の速さが異なりうる。この場合、断面内の所定の位置における速さを当該断面内の速さとしてもよいし、断面内の部分または全ての位置の速さの平均を当該断面内の速さとしてもよい。

次に、ステップＳ３において、インジケータ生成機能６２は、推奨範囲７３の情報を取得する。

次に、ステップＳ４において、インジケータ生成機能６２は、超音波プローブ１１の速さ７２と推奨範囲７３とを示す第１インジケータ７１を生成する。表示用超音波画像７０が断面画像を含む場合は、インジケータ生成機能６２は、断面ごとに第１インジケータ７１を生成する。

次に、ステップＳ５において、表示制御機能６３は、表示用超音波画像７０と第１インジケータ７１とを合成してディスプレイ３０に表示させる（図３参照）。

以上の手順により、第１インジケータ７１を表示させることによってユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援することができる。

ボリュームデータから任意の断面の画像を生成する場合には、これらの断面画像の画質は、ボリュームデータの当該断面内におけるデータ密度に依存する。このボリュームデータのデータ密度は、超音波プローブ１１の移動速度に依存する。

本実施形態に係る医用画像処理装置１によれば、ユーザは、たとえばリアルタイムに表示される第１インジケータ７１を確認することにより、容易に各断面画像に対して推奨される速さの範囲内で超音波プローブ１１を動かすことができ、容易に良好なボリュームデータを取得することができる。このためボリュームデータから生成される表示用超音波画像７０もまた良好な画質のものとすることができ、診断精度を向上させることができる。

また、たとえば撮影後の画像レビュー時において超音波画像７０を動画又は静止画として再生する場合には、再生とともに表示される第１インジケータ７１を確認することにより、各断面画像について、超音波プローブ１１が推奨範囲７３の範囲内の速さで動かされながら取得されたのか否かを容易に把握することができる。このため、医用画像処理装置１によれば、生成された画像の信頼性を客観的に判断することができるため診断精度を向上させることができるとともに、ユーザは超音波プローブ１１の動かし方を効率よく学習することができる。

（第２インジケータ）
続いて、位置センサの出力にもとづいて算出された、少なくとも１つの断面におけるエコーデータの収集密度の分布を示す第２インジケータの表示処理について説明する。

図７（ａ）は複数の表示用超音波画像７０ａ－ｃのそれぞれに対して第２インジケータ８１ａ－ｃが合成表示される様子の一例を示す説明図であり、（ｂ）はエコーデータの収集密度の分布を概念的に示す説明図である。

第２インジケータ８１ａ－ｃは、断面ごとに、各断面の面内におけるエコーデータの密度を示すよう生成される。たとえば、走査面がｘｙ平面に平行であり超音波プローブ１１の移動方向がｚ軸方向に平行である場合には（図４（ａ）および（ｂ）参照）、たとえばｘ方向のエコーデータ収集密度Ｄｘは走査範囲における超音波ビームの本数に依存する。また、ｙ方向のエコーデータ収集密度Ｄｙは各ビーム上のサンプル数に依存する。また、ｚ方向のエコーデータ収集密度Ｄｚはフレームレートを超音波プローブ１１の走査速度で除した値に依存する。第２インジケータ８１ａ－ｃは、たとえばカラーマップまたはグレースケールマップにもとづいて、カラーまたはグレースケールでエコーデータの収集密度の分布を示す画像である。

たとえば、Ａ面、Ｂ面およびＣ面の第１の定義方法（図５（ａ）参照）を用いる場合、Ａ面画像７０ａに対応する第２インジケータ８１ａは、ｚ方向から見たｘｙ面内におけるエコーデータの収集密度を示す。同様に、Ｂ面画像７０ｂに対応する第２インジケータ８１ｂはｘ方向から見たｙｚ面内におけるエコーデータの収集密度を示し、Ｃ面画像７０ｃに対応する第２インジケータ８１ｃは、ｙ方向から見たｚｘ面内におけるエコーデータの収集密度を示す（図７参照）。

また、第２インジケータ８１ａ－ｃは、各断面の面内におけるエコーデータの収集密度を示すものであればよく、図７（ａ）に示した例に限られない。たとえば、インジケータ生成機能６２は、第２インジケータ８１ａ－ｃとして、各断面画像の色付きの枠を生成してもよい。色付きの枠と、図７（ａ）に示した第２インジケータ８１ａ－ｃとは、同時に、または択一的に用いることができる。

第２インジケータ８１ａ－ｃとして各断面画像の色付きの枠を生成する場合、インジケータ生成機能６２は、各断面の面内におけるエコーデータの収集密度に応じて各断面画像の枠の色付けを変更する。このとき、インジケータ生成機能６２は、たとえばカラーマップまたはグレースケールマップにもとづいて各断面画像の枠の色を決定する。

図８は、図１に示す処理回路５７により、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するよう、第２インジケータ８１ａ－ｃを表示させる際の手順の一例を示すフローチャートである。図８において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

この手順は、リアルタイムに実行されてもよいし、撮影終了後の画像レビュー時に実行されてもよい。以下の説明では、画像レビュー時に実行される場合の例について示す。

まず、ステップＳ１１において、画像生成機能６１は、超音波プローブ１１を動かしながら収集されたエコーデータと、超音波プローブ１１に設けられた位置センサとしての磁気センサの出力と、にもとづくボリュームデータから、少なくとも１つの断面画像７０ａ－ｃを生成する。

次に、ステップＳ１２において、インジケータ生成機能６２は、各Ｂモードデータに関連付けられた位置情報にもとづいて、生成された断面画像７０ａ－ｃに対応する断面ごとに、各断面におけるエコーデータの収集密度を求める。

次に、ステップＳ１３において、インジケータ生成機能６２は、各断面におけるエコーデータ収集密度の分布を示す第２インジケータ８１ａ－ｃを生成する。

次に、ステップＳ１４において、表示制御機能６３は、表示用超音波画像７０ａ－ｃと第２インジケータ８１ａ－ｃとを合成してディスプレイ３０に表示させる（図７（ａ）参照）。

以上の手順により、第２インジケータ８１ａ－ｃを表示させることによってユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援することができる。

本実施形態に係る医用画像処理装置１によれば、ユーザは、たとえばリアルタイムに表示される第２インジケータ８１ａ－ｃを確認することにより、容易に各断面画像のエコーデータ収集密度を適切な密度に保つことができ、容易に良好なボリュームデータを取得することができる。このため、ボリュームデータから生成される表示用超音波画像７０もまた良好な画質のものとすることができ、診断精度を向上させることができる。また、たとえば撮影後の画像レビュー時において第２インジケータ８１ａ－ｃを確認することにより、各断面画像について、エコーデータ収集密度を容易に把握することができる。このため、医用画像処理装置１によれば、生成された画像の信頼性を客観的に判断することができるため診断精度を向上させることができるとともに、ユーザは超音波プローブ１１の動かし方を効率よく学習することができる。

（第３インジケータ）
続いて、ボリュームデータの少なくとも１つの断面に対応するボクセルに対して割り付けられた収集密度の均一性を示す情報にもとづく第３インジケータの表示処理について説明する。

図９は、第２インジケータと第３インジケータの関係を示す説明図である。また、図１０はＡ面画像７０ａに対して第３インジケータ９１ａが合成表示される様子の一例を示す説明図である。

第３インジケータは、エコーデータ収集密度の均一性を表現するものとして生成される。ボリュームデータは、どの方向から見ても均一なデータであることが好ましい。しかし、第２インジケータは、見る方向に応じて異なる分布となっている。そこで、インジケータ生成機能６２は、たとえば撮影後の画像レビュー時においてエコーデータ収集密度の均一性を確認することができるように、第３インジケータを生成する。

具体的には、割付機能６４により、ボリュームデータを構成する各ボクセルについて、データ収集密度の均一性を示す情報が割り付けられる。より具体的には、割付機能６４により、ボリュームデータを構成する各ボクセルについて、各ボクセルにおけるデータ収集密度の各軸成分をデータとする分散が割り付けられる。この分散は次の式（１）で与えられる。

σ^2 = 1/3 * ((Dx-Dave)^2+(Dy-Dave)^2+(Dz-Dave)^2) （１）

ここで、Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚはそれぞれｘ方向、ｙ方向、ｚ方向のエコーデータ収集密度を表し、Ｄａｖｅはエコーデータ収集密度の平均を表す。

インジケータ生成機能６２は、たとえば所定の断面に対応するボクセルに割り付けられた分散の分布を示す第３インジケータを生成する。図１０には、Ａ面画像７０ａに対して第３インジケータ９１ａが合成表示される様子の一例を示した。

図１１は、図１に示す処理回路５７により、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するよう、第３インジケータ９１ａを表示させる際の手順の一例を示すフローチャートである。図１１において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

この手順は、リアルタイムに実行されてもよいし、撮影終了後の画像レビュー時に実行されてもよい。以下の説明では、画像レビュー時に実行される場合の例について示す。

まず、ステップＳ２１において、画像生成機能６１は、超音波プローブ１１を動かしながら収集されたエコーデータと、超音波プローブ１１に設けられた位置センサとしての磁気センサの出力と、にもとづくボリュームデータから、少なくとも１つの断面画像を生成する。以下の説明では、断面画像としてＡ面画像７０ａが生成される場合の例を示す。

次に、ステップＳ２２において、割付機能６４は、ボリュームデータを構成する各ボクセルについて、位置センサの出力にもとづいて求められたエコーデータの収集密度の均一性を示す情報を割り付ける。具体的には、割付機能６４は、各Ｂモードデータに関連付けられた位置情報にもとづいて、データ収集密度を求める。そして、割付機能６４は、ボリュームデータを構成する各ボクセルについて、式（１）を用いて各ボクセルにおけるエコーデータ収集密度の各軸成分をデータとする分散を割り付ける。

次に、ステップＳ２３において、インジケータ生成機能６２は、ステップＳ２１で生成されたＡ面画像７０ａに対応する断面に対応するボクセルに割り付けられたエコーデータの収集密度の均一性を示す情報（たとえば分散など）の分布を示す第３インジケータ９１ａを生成する。

次に、ステップＳ２４において、表示制御機能６３は、Ａ面画像７０ａと第３インジケータ９１ａとを合成してディスプレイ３０に表示させる（図１０参照）。

以上の手順により、第３インジケータ９１ａを表示させることによってユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援することができる。

本実施形態に係る医用画像処理装置１によれば、ユーザは、たとえばリアルタイムに表示される第３インジケータ９１ａを確認することにより、容易にエコーデータ収集密度の均一性を維持することができ、容易に良好なボリュームデータを取得することができる。このため、ボリュームデータから生成される表示用超音波画像７０もまた良好な画質のものとすることができ、診断精度を向上させることができる。また、たとえば撮影後の画像レビュー時において第３インジケータ９１ａを確認することにより、容易にエコーデータ収集密度の均一性を確認することができる。このため、医用画像処理装置１によれば、生成された画像の信頼性を客観的に判断することができるため診断精度を向上させることができるとともに、ユーザは超音波プローブ１１の動かし方を効率よく学習することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る医用画像処理装置および医用画像処理プログラムの第２実施形態について説明する。

図１２は、第２実施形態に係る超音波診断装置１０および医用画像処理装置１Ａの一構成例を示すブロック図である。また、図１３は、第２実施形態に係る医用画像処理装置１Ａの内部構成例を示すブロック図である。

この第２実施形態に示す超音波診断装置１０は、医用画像処理装置１Ａとは独立に設けられる点で第１実施形態に示す超音波診断装置１０と異なる。他の構成および作用については図１に示す超音波診断装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

医用画像処理装置１Ａは、超音波診断装置１０とは独立に設けられる。たとえば、医用画像処理装置１Ａは、ネットワーク１００を介して超音波診断装置１０とデータ送受信可能に接続される。

医用画像処理装置１Ａの入力回路２０Ａ、ディスプレイ３０Ａ、記憶回路５６Ａおよび処理回路５７Ａは、第１実施形態に係る入力回路２０、ディスプレイ３０、記憶回路５６および装置本体４０の処理回路５７とそれぞれ同等の作用および効果を奏する。

また、処理回路５７Ａが実現する画像生成機能６１Ａ、インジケータ生成機能６２Ａ、表示制御機能６３Ａおよび割付機能６４Ａは、第１実施形態に係る画像生成機能６１、インジケータ生成機能６２、表示制御機能６３および割付機能６４とそれぞれ同等の作用および効果を奏する。すなわち、医用画像処理装置１Ａの処理回路５７Ａは、超音波診断装置１０から少なくともエコーデータおよび位置情報を受けて、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するための処理を実行する。この支援処理は第１実施形態に示した支援処理と同等であるため説明を省略する。

また、第２実施形態において、超音波診断装置１０の処理回路５７は、超音波診断装置１０を統括制御する機能を実現すればよく、画像生成機能６１、インジケータ生成機能６２、表示制御機能６３および割付機能６４は実現せずともよい。

本実施形態に係る医用画像処理装置１Ａは、超音波診断装置１０から受けたエコーデータおよび位置情報にもとづいて、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援するための処理を実行することにより、第１実施形態に係る医用画像処理装置１と同等の作用効果を奏する。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ユーザの熟練度によらず良好なボリュームデータを生成するよう支援することができる。

なお、本実施形態における処理回路５７および５７Ａの画像生成機能６１および６１Ａ、インジケータ生成機能６２および６２Ａ、表示制御機能６３および６３Ａならびに割付機能６４および６４Ａは、それぞれ特許請求の範囲における画像生成部、インジケータ生成部、表示制御部および割付部の一例である。

なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびＦＰＧＡ）等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。

なお、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。

１、１Ａ…医用画像処理装置
１０…超音波診断装置
１１…超音波プローブ
５０…送受信回路
６１、６１Ａ…画像生成機能
６２、６２Ａ…インジケータ生成機能
６３、６３Ａ…表示制御機能
６４、６４Ａ…割付機能
７０…表示用超音波画像
７０ａ…Ａ面画像
７０ｂ…Ｂ面画像
７０ｃ…Ｃ面画像
７０ｄ…レンダリング画像
７１、８１、９１…インジケータ
７２…速さ
７３…推奨範囲

Claims (11)

1. 超音波プローブを動かしながら収集したエコーデータと、前記超音波プローブに設けられた位置センサの出力と、にもとづくボリュームデータから画像を生成する画像生成部と、
   前記位置センサの出力にもとづいて算出された前記超音波プローブの速さと、前記超音波プローブを動かす速さの推奨範囲と、を示すインジケータを生成するインジケータ生成部と、
   前記画像および前記インジケータを表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記インジケータは、
   前記画像の色付きの枠を含み、前記画像の色付きの枠は、前記インジケータ生成部により、前記超音波プローブの速さに応じて色付けが変更される、または、前記超音波プローブの速さと前記超音波プローブを動かす速さの推奨範囲との関係に応じて色付けが変更される、
   医用画像処理装置。
2. 前記推奨範囲は、
   前記超音波プローブの種類、前記エコーデータを収集するためのスキャン条件、前記エコーデータを収集する対象部位、またはユーザからの指示に応じて決定される、
   請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 前記画像は、
   ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像、サーフェースレンダリング画像、およびボリュームレンダリング画像のうちの少なくとも１つである、
   請求項１または２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記画像生成部は、
   前記ボリュームデータから、少なくとも１つの断面に対応する少なくとも１つの断面画像を生成し、
   前記インジケータ生成部は、
   前記位置センサの出力にもとづいて算出された、前記少なくとも１つの断面における前記エコーデータの収集密度の分布を示すインジケータをさらに生成し、
   前記表示制御部は、
   前記少なくとも１つの断面画像に、前記エコーデータの収集密度の分布を示すインジケータをさらに合成表示させる、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
5. 前記画像生成部は、
   前記ボリュームデータから、互いに直交する３断面に対応する３つの断面画像を生成し、
   前記インジケータ生成部は、
   前記３つの断面画像のそれぞれについて、各断面における前記エコーデータの収集密度の分布を示すインジケータを生成し、
   前記表示制御部は、
   前記３つの断面画像のそれぞれに、各断面に対応する前記インジケータを合成表示させる、
   請求項４記載の医用画像処理装置。
6. 前記エコーデータの収集密度の分布を示すインジケータは、
   前記断面画像の色付きの枠を含み、前記断面画像の色付きの枠は、前記インジケータ生成部により、前記エコーデータの収集密度の分布に応じて色付けが変更される、
   請求項４または５に記載の医用画像処理装置。
7. 超音波プローブを動かしながら収集したエコーデータと、前記超音波プローブに設けられた位置センサの出力と、にもとづくボリュームデータから、少なくとも１つの断面に対応する少なくとも１つの断面画像を生成する画像生成部と、
   前記ボリュームデータの各ボクセルについて、前記位置センサの出力にもとづいて求められた前記エコーデータの収集密度の均一性を示す情報を割り付ける割付部と、
   前記ボリュームデータの前記少なくとも１つの断面に対応するボクセルに割り付けられた前記収集密度の均一性を示す情報にもとづいてインジケータを生成するインジケータ生成部と、
   前記少なくとも１つの断面画像に、前記インジケータを合成表示させる表示制御部と、
   を備えた医用画像処理装置。
8. 前記収集密度の均一性を示す情報は、互いに直交する３方向それぞれに関する前記エコーデータの収集密度から求められる、
   請求項７記載の医用画像処理装置。
9. 前記画像生成部は、
   前記エコーデータと前記位置センサの出力とにもとづいて前記ボリュームデータを生成する、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の医用画像処理装置を備えた超音波診断装置。
11. コンピュータに、
    超音波プローブを動かしながら収集したエコーデータと、前記超音波プローブに設けられた位置センサの出力と、にもとづくボリュームデータから画像を生成するステップと、
    前記位置センサの出力にもとづいて算出された前記超音波プローブの速さと、前記超音波プローブを動かす速さの推奨範囲と、を示すインジケータを生成するステップと、
    前記画像および前記インジケータを表示させるステップと、
    を実行させるための医用画像処理プログラムであって、
    前記インジケータは、
    前記画像の色付きの枠を含み、前記画像の色付きの枠は、前記超音波プローブの速さに応じて色付けが変更される、または、前記超音波プローブの速さと前記超音波プローブを動かす速さの推奨範囲との関係に応じて色付けが変更される、
    医用画像処理プログラム。

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