(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動方向に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成すると共に、前記組織について、第２の時刻を基準とする第２の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第２のボリュームデータ群を用いて、前記第１の運動方向に関する第３の組織運動情報と前記第２の運動方向に関する第４の組織運動情報とを時系列に生成する運動情報生成手段と、
前記関心領域の各点について前記第１の組織運動情報及び第２の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第１の画像を生成すると共に、前記関心領域の各点について前記第３の組織運動情報及び第４の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第２の画像を生成する画像生成手段と、
前記時系列な第１の画像及び前記時系列な第２の画像を用いて、前記第１の組織運動情報及び前記第２の組織運動情報の組み合わせと、前記第３の組織運動情報及び前記第４の組織運動情報の組み合わせとを、時系列に同期させて同時に表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項２】
周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動情報に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成する運動情報生成手段と、
前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを、それぞれを識別可能に写像することで時系列な画像を生成する画像生成手段と、
前記時系列な画像を用いて、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを時系列に同期して同時に表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項３】
前記各組織運動情報は、前記周期的運動に関する運動情報であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記第１の画像及び前記第２の画像に関する表示スケール、見込み位置、時相の同期のうちの少なくとも一つを同一とすることで、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報とを同一条件で表示することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記第１の組織運動情報及び前記第２の組織運動情報と共に、前記組織に関する解剖学的セグメントの方位の対応付けを把握するための支援情報を表示することを特徴とする請求項１乃至４記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項６】
前記画像生成手段は、サーフェスレンダリング処理、ワイヤフレーム処理、ボリュームレンダリング処理のいずれかの手法を用いて前記写像を行うことを特徴とする請求項１乃至５記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項７】
前記運動情報生成手段は、前記複数のボリュームデータを用いて、前記所定時相における前記関心領域を抽出し、当該関心領域の時間的変化を追跡する追跡処理を実行することで、前記関心領域の時空間的な移動ベクトルを演算すると共に、前記関心領域の時空間的な移動ベクトルに基づいて、前記各組織運動情報を生成することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の時刻を基準とする前記第１の期間とは、前記組織に対する治療前に関するものであり、
前記第２の時刻を基準とする前記第２の期間とは、前記組織に対する治療後に関するものであること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項９】
前記周期的に運動する組織とは心臓であることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１０】
前記周期的に運動する組織とは心臓であり、前記第１の時刻を基準とする前記第１の期間及び前記第２の時刻を基準とする前記第２の期間とは、ストレスエコーにおいて互いに異なる任意の期間であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１１】
前記前記第１の画像及び前記第２の画像はサーフェスレンダリング画像であり、
前記表示手段は、前記第１の画像及び前記第２の画像のうち一方のサーフェスレンダリング画像にマーカ指定処理を行った場合には、他方のサーフェスレンダリング画像の同一位置に前記マーカを同期表示させる前記マーカ指定処理を自動的に実行することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１２】
前記前記第１の画像及び前記第２の画像はサーフェスレンダリング画像であり、
前記表示手段は、前記第１の画像及び前記第２の画像のうちの一方のサーフェスレンダリング画像上においてカーソルを移動させた場合には、他方のサーフェスレンダリング画像の同一位置に前記マーカを同期表示させる前記カーソルを連動させて移動させることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１３】
前記画像生成手段は、前記運動方向が異なる各組織運動情報について、互いに異なる色を割り当てる写像することを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１４】
前記周期的に運動する組織とは心臓であり、
前記各組織運動情報の組み合わせは、運動方向を長軸方向とする組織運動情報、運動方向を短軸方向とする組織運動情報、運動方向を回転方向とする組織運動情報のいずれかの組み合わせであること、
を特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１５】
前記第１の画像及び前記第２の画像の少なくともいずれか一方に関する観察方向及び画像スケールのうちの少なくとも一方を入力するための入力手段をさらに具備し、
前記表示手段は、前記第１の画像及び前記第２の画像の一方につき、前記入力に従って観察方向及び画像スケールのうちの少なくとも一方を変更すると共に、当該変更に連動して、前記第１の画像及び前記第２の画像の他方につき、観察方向及び画像スケールのうちの少なくとも一方を変更すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置又は超音波画像処理装置。
【請求項１６】
コンピュータに、
周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動方向に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成させると共に、前記組織について、第２の時刻を基準とする第２の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第２のボリュームデータ群を用いて、前記第１の運動方向に関する第３の組織運動情報と前記第２の運動方向に関する第４の組織運動情報とを時系列に生成させる運動情報生成機能と、
前記関心領域の各点について前記第１の組織運動情報及び第２の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第１の画像を生成させると共に、前記関心領域の各点について前記第３の組織運動情報及び第４の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第２の画像を生成させる画像生成機能と、
前記時系列な第１の画像及び前記時系列な第２の画像を用いて、前記第１の組織運動情報及び前記第２の組織運動情報の組み合わせと、前記第３の組織運動情報及び前記第４の組織運動情報の組み合わせとを、時系列に同期させて同時に表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
【請求項１７】
コンピュータに、
周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動情報に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成させる運動情報生成機能と、
前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを、それぞれが識別可能に写像することで、時系列な画像を生成させる画像生成機能と、
前記時系列な画像を用いて、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを時系列に同期させて同時に表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元的に解析された壁運動情報をサーフェスレンダリング表示等を用いて出力する場合において、主に虚血性心疾患などの診断を支援、或いは腫瘍の性状診断を支援することができる超音波診断装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
心筋等の生体組織に関する運動や機能を客観的かつ定量的に評価することは、その組織の診断にとって非常に重要である。超音波画像処理装置を使用した画像診断においても、主に心臓を例として様々な定量的評価法が試みられている。例えば、正常な心筋は収縮期に壁厚方向（短軸）へは厚みが増し（thickening）、長軸方向へは長さが縮む（shortening）ことがわかっている。一般に、このthickeningとshorteningは、その運動方向が互いに直交し異なる起序を呈すると言われている一方、これらの運動を観察し心筋壁運動を評価することで、例えば心筋梗塞等の心臓疾患に関する診断支援の可能性が示唆されている。
【０００３】
三次元サーフェスレンダリング表示は一般的に知られている表示法であり、本表示法により、例えば心臓の内膜面の動きを表示する技術が提供されている。また、任意の断層像上に異なる二つの壁運動情報を同時に表示する技術も提供されている。
【０００４】
なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
【特許文献１】特開２００７−０４４４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の壁運動情報等の表示法においては、例えば次のような問題がある。
【０００６】
まず、異なる二つの三次元的サーフェスレンダリング表示を同時に表示し、比較することはできない。
【０００７】
また、例えば上記特許文献１に記載されている技術での表示法は、任意の断層像に限定されており、異なる複数の壁運動情報に関する三次元的な分布の様子を一回の観察作業で把握することはできない。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、異なる二つの三次元的サーフェスレンダリング像等を同時に比較でき、或いは、異なる複数の壁運動情報に関する三次元的な分布の様子を一度に観察することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１０】
一実施形態に係る超音波診断装置又は超音波画像処理装置は、周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動方向に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成すると共に、前記組織について、第２の時刻を基準とする第２の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第２のボリュームデータ群を用いて、前記第１の運動方向に関する第３の組織運動情報と前記第２の運動方向に関する第４の組織運動情報とを時系列に生成する運動情報生成手段と、前記関心領域の各点について前記第１の組織運動情報及び第２の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第１の画像を生成すると共に、前記関心領域の各点について前記第３の組織運動情報及び第４の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第２の画像を生成する画像生成手段と、前記時系列な第１の画像及び前記時系列な第２の画像を用いて、前記第１の組織運動情報及び前記第２の組織運動情報の組み合わせと、前記第３の組織運動情報及び前記第４の組織運動情報の組み合わせとを、時系列に同期させて同時に表示する表示手段と、を具備することを特徴とするものである。
他の実施形態に係る超音波診断装置又は超音波画像処理装置は、周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動情報に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成する運動情報生成手段と、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを、それぞれを識別可能に写像することで時系列な画像を生成する画像生成手段と、前記時系列な画像を用いて、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを時系列に同期して同時に表示する表示手段と、を具備するものである。
一実施形態に係る超音波画像処理プログラムは、コンピュータに、周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動方向に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成させると共に、前記組織について、第２の時刻を基準とする第２の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第２のボリュームデータ群を用いて、前記第１の運動方向に関する第３の組織運動情報と前記第２の運動方向に関する第４の組織運動情報とを時系列に生成させる運動情報生成機能と、前記関心領域の各点について前記第１の組織運動情報及び第２の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第１の画像を生成させると共に、前記関心領域の各点について前記第３の組織運動情報及び第４の組織運動情報を識別可能に写像することで時系列な第２の画像を生成させる画像生成機能と、前記時系列な第１の画像及び前記時系列な第２の画像を用いて、前記第１の組織運動情報及び前記第２の組織運動情報の組み合わせと、前記第３の組織運動情報及び前記第４の組織運動情報の組み合わせとを、時系列に同期させて同時に表示させる表示機能と、を実現させるものである。
他の実施形態に係る超音波画像処理プログラムは、コンピュータに、周期的に運動する組織について、第１の時刻を基準とする第１の期間に亘って収集された複数のボリュームデータである第１のボリュームデータ群を用いて、第１の運動方向に関する第１の組織運動情報と前記第１の運動方向とは異なる第２の運動情報に関する第２の組織運動情報とを時系列に生成させる運動情報生成機能と、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを、それぞれが識別可能に写像することで、時系列な画像を生成させる画像生成機能と、前記時系列な画像を用いて、前記第１の組織運動情報と前記第２の組織運動情報との組み合わせを時系列に同期させて同時に表示させる表示機能と、を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上本発明によれば、異なる二つの三次元的サーフェスレンダリング像等を同時に比較でき、或いは、異なる複数の壁運動情報に関する三次元的な分布の様子を一度に観察することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１実施形態乃至第５実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００２０】
なお、以下の各実施形態においては、本発明の技術的思想を超音波診断装置に適用する場合を例として説明する。しかしながら、これに拘泥されることなく、本発明の技術的思想は、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等の超音波画像処理装置についても適用可能である。
【００２１】
また、各実施形態に係る各構成要素、特に後述する移動ベクトル処理ユニット１９、追跡処理ユニット２７、運動情報演算ユニット３７（図１参照）については、当該各構成要素と同様の処理を実行するソフトウェアプログラムをワークステーション等のコンピュータ、コンピュータ機能を有する超音波診断装置等にインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００２２】
（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１の構成図である。本超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１、送信ユニット１３、受信ユニット１５、Ｂモード処理ユニット１７、移動ベクトル処理ユニット１９、画像生成ユニット２１、表示ユニット２３、制御ユニット（ＣＰＵ）３１、追跡処理ユニット３３、ボリュームデータ生成ユニット３５、運動情報演算ユニット３７、記憶ユニット３９、操作ユニット４１、送受信ユニット４３を具備している。なお、本発明を超音波画像処理装置に適用する場合には、図１の点線内がその構成要素となる。
【００２３】
超音波プローブ１１は、送信ユニット１３からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該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している。当該超音波プローブ１１から被検体に超音波が送信されると、生体組織の非線形性等により、超音波の伝播に伴って種々のハーモニック成分が発生する。送信超音波を構成する基本波とハーモニック成分は、体内組織の音響インピーダンスの境界、微小散乱等により後方散乱され、反射波（エコー）として超音波プローブ１１に受信される。
【００２４】
送信ユニット１３は、図示しない遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。送信ユニット１３は、このレートパルスに基づくタイミングで、所定のスキャンラインに向けて超音波ビームが形成されるように振動子毎に駆動パルスを印加する。
【００２５】
受信ユニット１５は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１１を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、所定のスキャンラインに対応した超音波エコー信号を生成する。
【００２６】
Ｂモード処理ユニット１７は、受信ユニット１５から受け取った超音波エコー信号に対して包絡線検波処理を施すことにより、超音波エコーの振幅強度に対応したＢモード信号を生成する。
【００２７】
移動ベクトル処理ユニット１９は、時相の異なる二つのボリュームデータ間でパターンマッチング処理を用いて組織の移動位置を検出し、この移動位置に基づいて各組織の移動量（又は速度）を求める。具体的には、一方のボリュームデータ内の関心領域について、最も類似性の高い他方のボリュームデータ内の対応領域を求める。この関心領域と対応領域との間の距離を求めることで、組織の移動量を求めることができる。また、この移動量をボリューム間の時間差で除することにより、組織の移動速度を求めることができる。この処理をボリューム上の各位置でボリュームバイボリュームにて行うことにより、各組織の変位（移動ベクトル）又は組織の変位に関する時空間分布データを取得することができる。なお、ここでは、ボリュームデータを、三次元的な位置情報を有する受信信号の集合（すなわち、空間的な情報を持つ受信信号の集合）であると定義する。
【００２８】
画像生成ユニット２１は、Ｂモード信号の所定断層に係る二次元分布を表したＢモード超音波像を生成する。また、画像生成ユニット２１は、演算された組織運動情報に基づいて、ワイヤフレーム／サーフェスレンダリング／ボリュームレンダリング等の手法を用いて当該運動情報がマッピングされた二次元画像又は三次元画像を生成する。
【００２９】
表示部２３は、画像生成ユニット２１からのビデオ信号に基づいて、後述するように組織運動情報等を画像として所定の形態で表示する。また、表示部２３は、複数の画像を表示する場合に、画像間の位置の対応付けを支援するためのマーカ（marker）を表示する。
【００３０】
制御ユニット（ＣＰＵ）３１は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を静的又は動的に制御する。特に、制御ユニット３１は、記憶ユニット３９に記憶された専用プログラムを図示していないメモリに展開することで、後述する組織運動情報表示機能を実現する。
【００３１】
運動情報演算ユニット３７は、移動ベクトル処理ユニット１９の出力した時空間分布データに基づいて、組織運動情報を時相毎に生成する。ここで、組織運動情報とは、所定組織の所定方向に関する変位、変位率、歪み、歪み率、移動距離、速度、速度勾配その他組織運動に関して取得可能な物理情報である。
【００３２】
記憶ユニット３９は、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体、及びこれらの媒体に記録された情報を読み出す装置である。この記憶ユニット３７には、送受信条件、所定のスキャンシーケンス、各時相に対応する生データや超音波画像データ（例えば、組織ドプラモード、Ｂモード等によって撮影された組織画像データ）、予め生成された時相毎のボリュームデータ、移動ベクトルに関する時空間分布データ、後述する組織運動情報表示機能を実現するためのプログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム等を記憶する。
【００３３】
操作ユニット４１は、装置本体に接続され、オペレータからの各種指示、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示、任意の組織運動情報の選択等を行うためのマウスやトラックボール、モード切替スイッチ、キーボード等を有している。
【００３４】
送受信ユニット４３は、ネットワークを介して他の装置と情報の送受信を行う装置である。本超音波診断装置１において得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、送受信ユニット４３よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３５】
（組織情報表示機能）
次に、本超音波診断装置１が具備する組織情報表示機能について説明する。この機能は、三次元的に解析された任意の組織情報を含む、異なる二つの三次元サーフェスレンダリング表示等について、表示スケールを同一にし、互いの見込み位置を常に同一に保ち、時相も同期させて左右に並べて表示するものである。この際、解剖学的セグメント（segment）とのオリエンテーション把握を支援するマーカ（maker）表示を付加する。あるいは、三次元的に解析された、異なる二つの組織運動（例：壁厚変化の情報と回転や捻れの情報等。）を同時に三次元サーフェスレンダリング画像等にマッピング（mapping）して表示することも可能である。
【００３６】
なお、以下の説明においては、周期的に運動する心壁に関する組織情報を取得し、これを三次元画像にマッピングして映像化する場合を例とする。しかしながら、これらは例示であり、映像化の対象となる組織は、心壁に拘泥されない。また、組織情報として、心壁の周期的運動（すなわち、心拍運動）に関する運動情報を例とする。しかしながら、これに拘泥されず、例えば組織情報として組織の形態情報（例えば、Ｂモード情報等）を採用することも可能である。
【００３７】
図２は、本組織運動情報表示機能に従う処理（組織運動情報表示処理）の流れを示したフローチャートである。以下、同図に従って説明する。
【００３８】
［ステップＳ１：データ収集］
まず、ある患者に関する心臓の所望の観察部位について、少なくとも一心拍分以上の期間に亘る時系列のボリュームデータ（以下、「時系列ボリュームデータ群」と呼ぶ。）であって基準とする収集時刻が異なるものを、少なくとも二つ以上収集する（ステップＳ１）。
【００３９】
すなわち、ある患者に関する心臓の所望の観察部位を、ある時刻tiを基準として、心尖アプローチから二次元アレイプローブを用いて、時系列（少なくとも１心拍分）のボリュームデータを収集する。また、同じ患者の心臓につき、時刻tiとは異なる時刻tjを基準として、同じく心尖アプローチから二次元アレイプローブを用いて、時系列（少なくとも１心拍分）の三次元的な受信信号（すなわち、少なくとも１心拍分以上のボリュームデータ）を収集する。
【００４０】
ここで、基準とする時刻ti及び時刻tjは、データ収集時刻を識別するための時間情報である。また、時刻tiと時刻tjとは、異なる時刻であれば、特に限定はない。典型的な例としては、一方を治療前のある時刻とし他方を治療後のある時刻とする場合、ストレスエコーでの異なる時相（例えば、ストレス前とストレス後等）を比較する場合等を挙げることができる。
【００４１】
なお、説明の便宜上、以下の説明において、時刻tiを基準として収集された１心拍分以上のボリュームデータ群を「第１の時系列ボリュームデータ群」と呼び、時刻tjを基準として収集された１心拍分以上のボリュームデータ群を「第２の時系列ボリュームデータ群」と呼ぶ。
【００４２】
［ステップＳ２：組織運動情報の生成］
次に、各組織運動情報が生成される（ステップＳ２）。すなわち、移動ベクトル処理ユニット１９は、収集された第１の時系列ボリュームデータ群を構成する１心拍以上の各時相に対応するボリュームデータのうち、所定の時相におけるボリュームデータにおいてユーザからの指示等に基づいて心筋部位を抽出し、抽出した局所的な心筋部位を三次元的なパターンマッチング処理により時間的に追跡することで、時空間的な移動ベクトル情報を演算する（ステップＳ２ａ）。運動情報演算ユニット３７は、演算された時空間的な移動ベクトル情報を用いて心壁運動情報を三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的な運動情報から構成される第１の組織運動情報群を生成する（ステップＳ２ｂ）。
【００４３】
なお、生成対象となる心壁運動情報は種々存在し、例えば壁厚方向への変化に関する運動情報（Radial-strainやRadial-strain rate）、長軸方向への変化に関する運動情報（Longitudinal-strainやLongitudinal-strain rate）、円周方向への変化に関する運動情報（Circumferential-strainやCircumferential-strain rate）、短軸面内での面積重心に関する運動情報（RotationやRotation rate）、異なる短軸面間の回転の差分である運動情報（TwistやTwist rate）、短軸面間の距離でTwist情報を規格化した運動情報（TorsionやTorsion rate）等を挙げることができる。なお、壁厚方向、長軸方向、円周方向については、図３に例示した。
【００４４】
上述した心壁運動情報のいずれを生成するかは、初期設定、或いは操作ユニット４１からの選択操作により決定される。また、必要に応じて、複数の組織運動情報を生成するようにしてもよい。本実施形態では、説明を具体的にするため、壁厚方向への変化に関するRadial-strainが選択され、これに関する第１の組織運動情報群が生成されたものとする。
【００４５】
また、第２の時系列ボリュームデータを用いて同様の処理が実行され、第２の組織運動情報群として第1と同じ組織運動情報（Radial-strain）が生成される（ステップＳ２ａ、ステップＳｂ）。
【００４６】
［ステップＳ３：三次元サーフェスレンダリング像の生成］
次に、画像生成ユニット２１は、第１の組織運動情報群を用いて、生成された壁厚方向への変化に関するRadial-strainをカラーコード化し心筋の該当部位にマッピングすることで、第１のサーフェスレンダリング像を、各時相毎に作成する。同様に、画像生成ユニット２１は、第２の組織運動情報群を用いて、生成されたRadial -strainをカラーコード化し心筋の該当部位にマッピングすることで、第２のサーフェスレンダリング像を、各時相毎に作成する（ステップＳ３）。
【００４７】
なお、組織運動情報をマッピングする手法は、サーフェスレンダリング処理に拘泥されない。例えば、ワイヤフレーム処理、ボリュームレンダリング処理を用いることも可能である。
【００４８】
［ステップＳ４：二つのサーフェスレンダリング像の同一条件・マーカ表示］
次に、制御ユニット３１は、収集時刻の異なる第１及び第２のサーフェスレンダリング像を同一条件で（すなわち、表示スケールを同一にし、互いの見込み位置を常に同一に保ち、心時相も同期させて）左右に並べて表示するように、表示ユニット２３を制御する。
【００４９】
図４は、表示ユニット２３において表示される第１及び第２のサーフェスレンダリング像の一例を示した図である。同図に示すように、第１及び第２のサーフェスレンダリング画像は、同一条件表示によって時空間的な対応付けがなされている。従って、例えば操作ユニット４１からの所定の操作により、一方の画像の観察方向や画像スケールを変更した場合には、これらの操作に連動して、他方の画像の観察方向や画像スケールが自動的に変更されることになる。
【００５０】
また、図４においては、各画像の心筋部位に関する解剖学的セグメント（segment）をオリエンテーションするための支援情報（すなわち、Sept/Ant/Lat/Post/Infの文字情報）が、対応する心臓壁位置に割り付けてマーカ表示されている。
【００５１】
このオリエンテーションのための画像と解剖学的セグメントとの対応付けは、例えば、データ収集時に予め規定された断面（心尖四腔像や心尖二腔像など）を表示書式として割り付けておき、その表示書式に合わせてユーザがプローブ位置を調整することで、実現することができる。このようなマーカ表示を行うことで、表示スケールの変更や、見込み位置を変更（表示オブジェクトの回転表示に相当）した場合でも、左右の表示を常に同一の条件かつ、解剖学的に心臓のどこを見ているのかを把握しながら比較することが可能となる。
【００５２】
なお、以上述べた組織運動情報表示処理の例では、第１の時系列ボリュームデータ群及び第２の時系列ボリュームデータ群の収集を含むリアルタイム的な組織運動情報表示処理について説明した。しかしながら、これに拘泥されず、例えば、第１の時系列ボリュームデータ群及び第２の時系列ボリュームデータ群を予め記憶ユニット３９に記憶しておき、これを利用して事後的に組織運動情報表示処理を行うようにしてもよい。さらに、例えば予め記憶ユニット３９に記憶された第１の時系列ボリュームデータ群と、現在収集している第２の時系列ボリュームデータ群とを用いて、リアルタイムに本組織運動情報表示処理を行うようにしてもよい。この様に予め記憶ユニット３９に記憶された時系列ボリュームデータ群を利用可能であることは、後述する各実施形態においても同様である。
【００５３】
以上の述べた構成によれば、組織運動情報がカラーコード化された複数の三次元画像を、同一条件で観察することができる。このため、心壁運動情報の経時変化を、迅速且つ容易に視認することができ、その様子を三次元的に把握することが可能である。従って、観察者は、例えば心筋虚血の初期段階にあり、壁厚変化は保たれている患者の心臓において、ストレス後に壁厚変化が減少している部位の評価を行う等、左心室全体の中での傷害の箇所や程度を一度に把握できるようになる。すなわち、本超音波診断装置により、虚血性心疾患に代表される心筋壁運動に関する診断を支援することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、一つの（同じ）時系列ボリュームデータ群（例えば、第１のボリュームデータ群）から生成された、異なる組織運動情報の組み合わせ（好適な例としては、 radial-strain及びLongitudinal-strainの組み合わせ、又はRotation及びtwistの組み合わせ等。）を、それぞれ異なる三次元画像にマッピングし、これらを同一条件表示・マーカ表示する場合の例である。以下においては、説明を具体的にするため、異なる組織運動情報の組み合わせとして、Rotation及びLongitudinal-strainの組み合わせを用いる場合を例とする。
【００５５】
図５は、本実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。以下、同図に従って説明する。
【００５６】
［ステップＳ２１：データ収集］
まず、ある患者に関する心臓の所望の観察部位について、少なくとも一心拍分以上の期間に亘る時系列ボリュームデータであって時刻tiを基準とする第１の時系列ボリュームデータ群を収集する（ステップＳ２１）。
【００５７】
［ステップＳ２２：壁運動情報の生成］
次に、各組織運動情報が生成される（ステップＳ２２）。すなわち、移動ベクトル処理ユニット１９は、収集された第１の時系列ボリュームデータ群を用いて、既述の手法により、時空間的な移動ベクトル情報を演算する。運動情報演算ユニット３７は、時空間的な移動ベクトル情報を用いて、例えば壁運動情報としてのRotationを三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的なRotationから構成される第１の組織運動情報群を生成する。また、運動情報演算ユニット３７は、時空間的な移動ベクトル情報を用いて、例えば壁運動情報としてのLongitudinal-strain を三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的なLongitudinal-strainから構成される第２の組織運動情報群を生成する。
【００５８】
［ステップＳ２３：三次元サーフェスレンダリング像の生成］
次に、画像生成ユニット２１は、第１の組織運動情報群を用いて、生成された壁厚方向への変化に関するRotationをカラーコード化し心筋の該当部位にマッピングすることで、第１のサーフェスレンダリング像を、各時相毎に作成する。同様に、画像生成ユニット２１は、第１の組織運動情報群を用いて、生成された長軸方向への変化に関するLongitudinal-strainをカラーコード化し心筋の該当部位にマッピングすることで、第２のサーフェスレンダリング像を、各時相毎に作成する（ステップ２３）。
【００５９】
［ステップＳ２４：二つのサーフェスレンダリング像の同一条件表示・マーカ表示］
次に、制御ユニット３１は、図６に示すように、収集時刻の異なる第１及び第２のサーフェスレンダリング像が同一条件表示、及びマーカ表示されるように、表示ユニット２３を制御する（ステップＳ２４）。
【００６０】
以上述べた構成によれば、複数の異なる心壁運動情報を、迅速且つ容易に視認することができ、その複合的な様子を三次元的に把握することが可能である。従って、観察者は、例えば心筋虚血の初期段階にあり、長軸方向の伸縮変化は保たれている患者の心臓において、回転や捻れが減少している部位の評価を行う等、左心室全体の中での障害の箇所や程度を一度に把握できるようになる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、一つの時系列ボリュームデータ群（例えば、第１のボリュームデータ群）から生成された、異なる心壁運動情報の組み合わせを、一つの（すなわち、共通の）三次元画像にマッピングし同期表示・標識表示等する場合の例である。以下においては、説明を具体的にするため、異なる壁運動情報の組み合わせとして、 radial-strain及びrotationの組み合わせを用いる場合を例とする。
【００６２】
図７は、第３の実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。以下、同図に従って説明する。
【００６３】
［ステップＳ３１：データ収集］
まず、ある患者に関する心臓の所望の観察部位について、少なくとも一心拍分以上の期間に亘る時系列ボリュームデータであって時刻tiを基準とする第１の時系列ボリュームデータ群を収集する（ステップＳ３１）。
【００６４】
［ステップＳ３２：心壁運動情報の生成］
次に、例えば第２の実施形態と同様の手法により、各組織運動情報（すなわち、１心拍以上の三次元的なradial-strainから構成される第１の組織運動情報群、１心拍以上の三次元的なrotationから構成される第２に組織運動情報）が生成される（ステップＳ３２）。
【００６５】
［ステップＳ３３：三次元サーフェスレンダリング像の生成］
次に、画像生成ユニット２１は、第１の組織運動情報群及び第２の組織運動情報群を用いて、radial-strain及びrotationを異なる色彩によりカラーコード化し心筋の該当部位にマッピングすることで、サーフェスレンダリング像を各時相毎に作成する（ステップＳ３３）。
【００６６】
［ステップＳ３４：二つのサーフェスレンダリング像の同期・標識表示］
次に、制御ユニット３１は、図８に示すように、異なる組織運情報であるradial-strain及びrotationを異なる色彩にて表すサーフェスレンダリング像がマーカ表示されるように、表示ユニット２３を制御する（ステップＳ３４）。
【００６７】
以上述べた構成によれば、一つのサーフェスレンダリング像によっても、異なる複数の心壁運動情報に関する三次元的な分布の様子を一度に観察することが可能となる。
【００６８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と第３の実施形態の組み合わせに係るものである。
【００６９】
図９は、第４の実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。以下、同図に従って説明する。
【００７０】
［ステップＳ４１：データ収集］
ある患者に関する心臓の所望の観察部位について、少なくとも一心拍分以上の期間に亘る時系列ボリュームデータであって基準とする収集時刻が異なるものを、少なくとも二つ以上収集する（ステップＳ４１）。ここでは、第１の時系列ボリュームデータ群及び第２の時系列ボリュームデータ群が収集されたものとする。
【００７１】
［ステップＳ４２ａ：心壁運動情報の生成］
次に、第１及び第２の時系列ボリュームデータ群を用いて、異なる２種類の組織運動情報が各々の時系列ボリュームデータ毎に生成される（ステップＳ４２ａ、Ｓ４２ｂ）。すなわち、移動ベクトル処理ユニット１９は、収集された第１の時系列ボリュームデータ群を用いて、既述の手法により、時空間的な移動ベクトル情報を演算する。運動情報演算ユニット３７は、時空間的な移動ベクトル情報を用いて、例えば壁運動情報としてのradial-strainを三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的なradial-strainから構成される第１の組織運動情報群を生成する。また、運動情報演算ユニット３７は、時空間的な移動ベクトル情報を用いて、例えば壁運動情報としてのRotationを三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的なRotationから構成される第２の組織運動情報群を生成する。
【００７２】
さらに、移動ベクトル処理ユニット１９は、収集された第２の時系列ボリュームデータ群を用いて、既述の手法により、時空間的な移動ベクトル情報を演算する。運動情報演算ユニット３７は、時空間的な移動ベクトル情報を用いて、壁運動情報としての第１時系列の一方と同じradial-strainを三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的なradial-strainから構成される第３の組織運動情報群を生成する。また、運動情報演算ユニット３７は、時空間的な移動ベクトル情報を用いて、第１時系列の一方と同じRotationを三次元的に演算し、１心拍以上の三次元的なRotationから構成される第４の組織運動情報群を生成する。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１の組織運動情報群を時刻tiを基準とする１心拍以上の三次元的なradial-strainとし、第２の組織運動情報群を時刻tiを基準とする１心拍以上の三次元的なRotationとした。当然ながらこれらは例示であり、運動情報の組み合わせは、この例に限定されない。
【００７４】
［ステップＳ４３：三次元サーフェスレンダリング像の生成］
次に、画像生成ユニット２１は、第１の組織運動情報群及び第２の組織運動情報群を用いて、時刻tiを基準とするradial-strainに関する運動情報及びRotationに関する運動情報を互いに異なる色彩を用いてコード化し、これを三次元画像にマッピングすることで、第１のサーフェスレンダリング像を各時相毎に作成する。また、画像生成ユニット２１は、第３の運動情報群及び第４の運動情報群を用いて、時刻tjを基準とするradial-strainに関する運動情報及びRotationに関する運動情報を互いに異なる色彩を用いてコード化し、これを三次元画像にマッピングすることで、第２のサーフェスレンダリング像を各時相毎に作成する（ステップＳ４３）。
【００７５】
［ステップＳ４４：二つのサーフェスレンダリング像の同期・標識表示］
次に、制御ユニット３１は、図１０に示すように、収集時刻の異なる第１及び第２のサーフェスレンダリング像が同一条件表示、及びマーカ表示されるように、表示ユニット２３を制御する（ステップＳ４４）。
【００７６】
以上述べた構成においても、既述の各実施形態と同様の効果を実現することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、第１及び第２の時系列ボリュームデータ群を用いて異なる４つの組織運動情報を生成し、これを第１及び第２のサーフェスレンダリング像によって同一条件表示・マーカ表示した。これに対し、例えば第１及び第２の時系列ボリュームデータ群を用いて異なる３つの組織運動情報（例えば、時刻tiを基準とするradial-strain及びLongitudinal-strain、時刻tjを基準とするradial-strain）を生成し、第１のサーフェスレンダリング像によって時刻tiを基準とするradial-strain及びLongitudinal-strain を、第２のサーフェスレンダリング像によって時刻tjを基準とするradial-strainを同一条件表示・マーカ表示するようにしてもよい。
【００７８】
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００７９】
（１）組織運動情報に関する二つのサーフェスレンダリング像を表示する場合、表示における条件を同一にするだけでなく、画像処理等を施す場合の条件や実施の有無についても同一とする構成であってもよい。例えば、図１１に示すように、一方のサーフェスレンダリング像に対してマーキングを一例とする加工等の画像処理を行った場合には、他方のサーフェスレンダリング像についても、同一位置に同一内容の加工等が自動的に実施される。
【００８０】
また、例えば、図１２に示すように、カーソルのポインター表示を一方のサーフェスレンダリング像に合わせた場合に、他方のサーフェスレンダリング像の対応する同一位置に自動的に移動したカーソルのポインターが表示される。そして、カーソルを一方のサーフェスレンダリング像上で動かしながら病変（例：虚血領域）と思われる関心領域をマーキングして、マーキングされた領域をグラフィカルに表示する。この際、他方のサーフェスレンダリング像の対応する同一位置にもマーキングされた領域が自動的にグラフィカルに表示されるようにする。
【００８１】
（２）組織運動情報に関する二つのサーフェスレンダリング像を表示する場合、二つのサーフェスレンダリング像を左右に並べて表示する場合を最も好適な例として示した。しかしながら、この例に拘泥されず、例えば上下に並べる表示例や、３つ以上のサーフェスレンダリング像を並べて表示する構成を採用することもできる。
【００８２】
（３）上記各実施形態においては、各組織情報を三次元画像に写像する手法としてカラーコード化を採用する場合を例示した。当然ながら、組織情報を三次元画像に写像する手法はこれに拘泥されず、組織情報毎の数値そのものを表示する等、各組織情報が識別可能なものであれば、どのような手法であってもよい。
【００８３】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上本発明によれば、異なる二つの三次元的サーフェスレンダリング像等を同時に比較でき、或いは、異なる複数の壁運動情報に関する三次元的な分布の様子を一度に観察することができる超音波診断装置、超音波画像処理装置及び超音波画像処理プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１０の構成図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】図３は、心臓の壁厚方向、長軸方向、円周方向を説明するための図である。
【図４】図４は、壁運動情報がマッピングされた二つのサーフェスレンダリング像の第１の実施形態に係る表示例を示した図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るサーフェスレンダリング像の表示形態の一例を示した図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。
【図８】図８は、第３の実施形態に係るサーフェスレンダリング像の表示形態の一例を示した図である。
【図９】図９は、第４の実施形態に係る組織運動情報表示処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、第４の実施形態に係るサーフェスレンダリング像の表示形態の一例を示した図である。
【図１１】図１１は、組織運動情報表示処理において、一方の画像に施されたマーキングを他方の画像に連動させる例を示した図である。
【図１２】図１２は、組織運動情報表示処理において、一方の画像のカーソルのポインター表示を他方の画像に連動させる例を示した図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…超音波診断装置、１１…超音波プローブ、１３…送信ユニット、１５…受信ユニット、１７…Ｂモード処理ユニット、１９…移動ベクトル処理ユニット、２１…画像生成ユニット、２３…表示ユニット、３１…制御ユニット（ＣＰＵ）、３７…運動情報演算ユニット、３９…記憶ユニット、４１…操作ユニット、４３…送受信ユニット
【図１】
0005390081.tif 000002
【図２】
0005390081.tif 000003
【図３】
0005390081.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005390081.tif 000007
【図７】
0005390081.tif 000008
【図８】
0005390081.tif 000009
【図９】
0005390081.tif 000010
【図１０】
0005390081.tif 000011
【図１１】
0005390081.tif 000012
【図１２】
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