(57)【要約】【課題】ボリュームスキャンにより得られたデータ、他のモダリティで収集されたデータより、予め設定された断面をボリュームデータから算出して抽出することにより、操作手順の簡略化と操作時間の短縮を図ることである。【解決手段】超音波診断装置に於いて、生体Ｐ内の３次元ボリュームデータは超音波プローブ１１で収集される。また、予め設定された任意断面の、３次元ボリュームデータ内での位置は記憶部１９に記憶され、ここに記憶された３次元ボリュームデータの任意断面が表示部１５に表示される。そして、複数の３次元ボリュームデータ間に於いて、当該データ間の空間的な位置のズレがシステム制御部１７によって検出され、検出された位置のズレ情報を元に、任意断面位置が３次元ライブボリュームデータに設定されるよう補正される。ここで補正された同じ空間位置の断面は、前記表示部１５に表示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の３次元ボリュームデータを収集する収集手段と、
予め設定された任意断面の、前記３次元ボリュームデータ内での位置を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータの任意断面を表示する表示手段と、
を備えた超音波診断装置に於いて、
少なくとも前記記憶手段に記録された３次元ボリュームデータを含む複数の３次元ボリュームデータ間に於いて、当該データ間の空間的な位置のズレを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された位置のズレ情報を元に、前記任意断面位置を３次元ライブボリュームデータに設定するよう補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された同じ空間位置の断面を前記表示手段に表示させる制御手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記３次元ボリュームデータは所定の時間範囲に於ける複数の３次元ボリュームデータであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記検出手段は、空間と時間軸を含めた４次元データに基づいて位置ズレを検出することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置
【請求項４】
前記検出手段は、心臓の心拍周期上で、同じ時間位置に相当する３次元ボリュームデータの時間位置を検出することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記検出手段は、同じ時間位置での３次元ボリュームデータ間について位置ズレを検出することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、該超音波診断装置とはモダリティの異なる診断装置によって予め設定された任意断面の、３次元ボリュームデータ内での位置を記憶することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
生体内の３次元ボリュームデータを収集し、予め設定された任意断面の、前記３次元ボリュームデータ内での位置を記憶し、該記憶された３次元ボリュームデータの任意断面を表示する超音波診断装置の診断プログラムに於いて、
少なくとも前記記録された３次元ボリュームデータを含む複数の３次元ボリュームデータ間に於いて、当該データ間の空間的な位置のズレを検出するように促す手順と、
検出された位置のズレ情報を元に、前記任意断面位置を３次元ライブボリュームデータに設定するよう補正するよう促す手順と、
補正された同じ空間位置の断面を表示させるように促す手順と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置の診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置及び該装置の診断プログラムに関し、より詳細には、ボリュームスキャンにより得られたデータ、他のモダリティにより得られたデータより予め設定した断面を抽出する超音波診断装置及び該装置の診断プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、超音波振動装置等の医用画像診断装置に於いては、３次元（３Ｄ）データを収集して立体画像を表示装置に表示する診断装置が実現されている。
【０００３】
そして、これらの診断装置では、以前に診断した際に得た画像と比較するために、同時に現在の画像を表示装置に表示することがある。また、同一の診断装置、例えば超音波診断装置で得られた画像だけではなく、他のモダリティで得られた画像を比較するための表示装置も知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６９０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した従来の装置では、３Ｄのデータ収集後に所望の断面を表示装置に表示するが、現在の画像データと、過去のデータや他のモダリティとの比較をする際、対象部位の同一位置、断面を表示装置に表示する必要が生じる。しかしながら、任意断面変換表示でも断面位置合わせ等の操作が煩雑であり、画像比較の際に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００５】
したがって本発明は前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボリュームスキャンにより得られたデータ、他のモダリティで収集されたデータより、予め設定された断面をボリュームデータから算出して抽出することにより、操作手順の簡略化と操作時間の短縮を図ることのできる超音波診断装置及び該装置の診断プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、生体内の３次元ボリュームデータを収集する収集手段と、予め設定された任意断面の、前記３次元ボリュームデータ内での位置を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータの任意断面を表示する表示手段と、を備えた超音波診断装置に於いて、少なくとも前記記憶手段に記録された３次元ボリュームデータを含む複数の３次元ボリュームデータ間に於いて、当該データ間の空間的な位置のズレを検出する検出手段と、前記検出手段で検出された位置のズレ情報を元に、前記任意断面位置を３次元ライブボリュームデータに設定するよう補正する補正手段と、前記補正手段で補正された同じ空間位置の断面を前記表示手段に表示させる制御手段と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、生体内の３次元ボリュームデータを収集し、予め設定された任意断面の、前記３次元ボリュームデータ内での位置を記憶し、該記憶された３次元ボリュームデータの任意断面を表示する超音波診断装置の診断プログラムに於いて、少なくとも前記記録された３次元ボリュームデータを含む複数の３次元ボリュームデータ間に於いて、当該データ間の空間的な位置のズレを検出するように促す手順と、検出された位置のズレ情報を元に、前記任意断面位置を３次元ライブボリュームデータに設定するよう補正するよう促す手順と、補正された同じ空間位置の断面を表示させるように促す手順と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボリュームスキャンにより得られたデータ、他のモダリティで収集されたデータより、予め設定された断面をボリュームデータから算出して抽出することにより、操作手順の簡略化と操作時間の短縮を図ることのできる超音波診断装置及び該装置の診断プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
(第１の実施形態)
初めに、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１に於いて、超音波診断装置は、超音波プローブ(３Ｄプローブ)１１と、送受信部を含む送受信制御部１２と、信号処理部１３と、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１４と、表示部１５と、システム制御部１７と、操作部１８と、記憶部１９と、を備えて構成されている。
【００１３】
前記超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子を有して構成されるもので、被検体Ｐに対して超音波の送受波を行うものである。送受信制御部２は、前記超音波プローブ１に対して電気信号の送受信を行うものである。信号処理部３は、前記送受信制御部２から得られた送受信信号に対して信号処理を行い、ボリュームデータ等の生成及び記憶を行う。ＤＳＣ１４は、前記信号処理部３で生成されたデータからモニタ表示部５に表示されるべく３Ｄ画像の生成及び記憶を行う。そして、出力装置としての表示部１５は、前記信号処理部１３及びＤＳＣ１４で生成された画像データ等の表示を行うものである。
【００１４】
前記システム制御部１７は、この超音波診断装置全体の制御を司るものである。操作部１８は、操作者によって超音波プローブの操作や情報入力を行うためのものであり、キーボードやマウス、各種の操作釦等により構成される。更に、記憶部１９は、設定された任意断面のボリューム内での位置を記録するためのものである。
【００１５】
次に、このように構成された超音波診断装置の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００１６】
尚、この超音波診断装置の動作は、主にシステム制御部内の図示されないＣＰＵの制御によって行われる。
【００１７】
先ず、被検体Ｐとしての心臓のデータを収集するに当たり、ステップＳ１１にて、過去のある時点で超音波プローブ１１にてスキャンが行われていたものとする。この時点で、例えば、図３（ａ）に示されるように、操作者は心臓２１に対して心尖方向より超音波プローブ１１を当てたとする。この状態で、システム制御部１７から送受信制御部１２を介して、超音波プローブ１１の図示されない超音波振動子に送信信号が発生されると、心臓２１に対して、所定周波数の超音波ビームが照射される。そして、ステップＳ１２にて、心臓２１より反射されたビームを受けると、超音波プローブ１１から受信信号が送受信制御部１２に出力され、生体内（心臓２１）のデータが収集される。
【００１８】
次いで、ステップＳ１３にて、信号処理部１３に於いて上記ステップＳ１２で収集されたデータに基づいて、図３（ｂ）に示されるように、所望の任意断面の画像を作成すべく断面変換が行われる。尚、この任意断面２５は、図３（ｂ）では１つのみ示されているが、断面を表すものであれば角度によらず、また複数作成されるものであっても良い。或いは、任意断面は多断面再構成（ＭＰＲ）による多断面表示であっても良い。前記任意断面２５は、ステップＳ１４にて、ＤＣＳ１４を介して表示部１５に表示される。
【００１９】
また、このときに作成された任意断面（例えば、任意断面上の心臓短軸２６等）の座標情報等は、ステップＳ１５にて記憶部１９に記憶される。更に、ステップＳ１６にて、ボリュームスキャン領域２７からボリュームデータが得られる（図３（ｃ）参照）。これらボリュームデータ及び断面情報は、ステップＳ１７及びＳ１８にて、それぞれボリュームデータ及び断面情報の参照データとして使用される。
【００２０】
一方、リアルタイムの画像を得るために、ステップＳ１にて、現在の被検体Ｐとしての心臓２１に対して超音波プローブ１１を使用したスキャンが行われる。次いで、ステップＳ２にて、心臓２１より反射されたビームを受けて、現在の心臓２１のデータが収集される。更に、ステップＳ３では、ボリュームスキャン領域から現在のボリュームデータが得られる。
【００２１】
そして、ステップＳ４に於いて、現在の超音波スキャンによる位置情報と、過去の超音波スキャンによる位置情報とのズレが算出される。ここで、例えば、図４（ａ）に示されるように、前回（過去）のスキャン時に於ける超音波プローブ位置を１１1 とし、現在の超音波プローブ位置を１１2 とする。すると、両者の間に生じたプローブの位置ズレは、図４（ｂ）に示される矢印Ａ1 の如くなる。そして、上記ステップＳ３のボリュームデータとステップＳ１７の参照データとから、位置ズレが検出される。
【００２２】
ここで、位置ズレを検出するための３次元相互相関について説明する。
【００２３】
図５は、比較する画像を概略的に説明するための図である。
【００２４】
図中、カーネルＲＯＩとは、比較対象(過去画像)の心臓が入る直方体(ボクセル)を表し、オブジェクトＲＯＩとは、比較対象(過去画像)のカーネルＲＯＩと同じ大きさの直方体(ボクセル)を表し、更に、サーチＲＯＩとはボリュームデータ全体を表しているものとする。
【００２５】
図５（ａ）に示されるように、走査タイミングが異なり、且つ心拍時相の異なる２つのフレームのＲＦ受信信号群、好ましくはＢモード像を観察しながら、操作者により指定されたフレーム番号ｎの第１フレームのＲＦ受信信号群と、第１フレームから１フレーム分遅れたフレーム番号ｎ＋１の第２フレームのＲＦ受信信号群とから、特徴量画像が生成される。ここで、特徴量とは、例えば、第１フレームの画像と第２フレームの画像との間で差別化可能な計算値である。
【００２６】
次に、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して、あるカーネルＲＯＩ（中心点（xm,ym,n ））の特徴量を求める手順を説明する。
【００２７】
図示されないフレームメモリの一方の出力ポートからは第１フレームのカーネルＲＯＩ内のＲＦ受信信号群が、また他方の出力ポートからはカーネルＲＯＩの近傍の第２フレームのオブジェクトＲＯＩ内のＲＦ受信信号群が、システム制御部内の特徴量演算部に取り込まれる。両ＲＦ受信信号群の分布の類似性（特徴量）が、例えば相互相関係数として計算される。特徴量の計算方法の詳細は、特開平８−１６４１３９号公報に記載されているので、ここでは省略する。
【００２８】
このカーネルＲＯＩの位置を固定したままで、オブジェクトＲＯＩの位置をサーチＲＯＩ内で転移し、この特徴量を計算する。更に、オブジェクトＲＯＩの位置を転移し、同様に特徴量を計算する。このように、オブジェクトＲＯＩをサーチＲＯＩ内で転移しながら、カーネルＲＯＩの位置が同じで、オブジェクトＲＯＩの位置が異なる複数の特徴量を求める。これら複数の特徴量の中の最大値（または最小値）が、当該カーネルＲＯＩに対応する特徴量として認識され、この最大値に当該カーネルＲＯＩの中心点の位置情報が与えられる。
【００２９】
そして、カーネルＲＯＩを、例えば中心点（xm+1,ym+1,n ）に移動し、同様に特徴量を求める。カーネルＲＯＩの位置を変えながら、その各位置で特徴量を求める。これにより、特徴量の２次元分布、つまり特徴量画像が求められる。
【００３０】
こうして求められた特徴量画像（すなわち、比較画像）は、ＤＳＣ１４、図示されないフレームメモリ等を介して、操作者に指定されたタイミングでデジタルビデオ信号として表示部１５に送られ、重ね合わされて表示されるようになる。
【００３１】
このようにして位置ズレ量が算出されると、この位置ズレ量に基づいて、続くステップＳ５にて両者の間に生じた位置ズレが補正される。例えば、図４（ａ）に示されるように、前回の超音波プローブの位置１１1 に対して現在の超音波プローブの位置１１2 である場合、任意断面は２５1 から２５2 へ、ボリュームスキャン領域は２７1 から２７2 へずれているとする。
【００３２】
この場合、図６（ａ）に示されるように、超音波プローブの位置は矢印Ａ１1 方向にズレが生じている。したがって、ボリュームスキャン領域を図示矢印Ａ2 方向に回転させることによって、超音波プローブの位置ズレ分が補正されることになる。
【００３３】
次いで、ステップＳ６に於いて、上記ステップＳ１８の断面情報の参照データが用いられて任意断面２５が指定される。この場合も、ステップＳ７にて、前述したボリュームスキャン領域と同様にして、図６（ｂ）に矢印Ａ2 で示される方向に任意断面が回転されることにより、超音波プローブの位置ズレ分が補正された任意断面が得られることになる。
【００３４】
その後、前述したように重ね合わされた画像により、ステップＳ８にて、所望の任意断面２５が表示部１５に表示される。
【００３５】
このようにして、位置ズレの情報を基に、過去のボリュームデータの任意断面位置を現在のボリュームデータに設定して、同じ空間位置の断面を表示することができる。
【００３６】
（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。
【００３７】
前述した第１の実施形態は、同じ超音波診断装置に於いて得られた過去の画像と現在の画像との位置合わせを行う例について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、他のモダリティとの比較が行われるようにしても良い。
【００３８】
以下、図７のフローチャートを参照して、本発明の第２の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明する。
【００３９】
尚、超音波診断装置の構成は、前述した第１の実施形態と同じであるので、同一の部分には同一の参照番号を付して説明は省略する。
【００４０】
本第２の実施形態に於いては、他のモダリティとして、例えばＣＴの画像診断装置により得られた画像を現在の超音波診断装置で得られた画像と比較する例について説明する。
【００４１】
先ず、ステップＳ３１にて、図示されないＣＴ画像診断装置によりスキャンが行われる。次いで、ステップＳ３２にて、例えば、図８（ａ）に示されるように、被検体である心臓２１に対して元ボリューム画像３１が収集される。更に、ステップＳ３３では、前記ステップＳ３２で収集されたデータに基づいて、所望の任意断面の画像を作成すべく断面変換が行われる。尚、この任意断面３２は、図８（ａ）では１つのみ示されているが、断面を表すものであれば角度によらず、また複数作成されるものであっても良い。前記任意断面３２は、ステップＳ３４にて、ＤＣＳ１４を介して表示部１５に表示される。
【００４２】
また、このときに作成された任意断面３２の座標情報等は、ステップＳ３５にて記憶部１９に記憶される。更に、ステップＳ３６にて、図８（ｂ）に示されるように、ピクセルサイズの変換が行われた後、ボリュームデータが得られる。これらボリュームデータ及び断面情報は、ステップＳ３７及びＳ３８にて、それぞれボリュームデータ及び断面情報の参照データとして使用される。
【００４３】
一方、超音波診断装置のリアルタイムの画像を得るためには、ステップＳ２１〜Ｓ２３にて、前述した第１の実施形態の図２に示されるフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３と同様の処理が行われる。これらの処理動作は対応するステップ番号を参照して、ここでの説明は省略する。
【００４４】
そして、ステップＳ２４に於いて、現在の超音波スキャンによる位置情報と、過去のＣＴ画像診断装置により得られた位置情報とのズレが算出される。ここで、上記ステップＳ２３のボリュームデータとステップＳ３７の参照データとから、位置ズレが検出される。位置ズレの量が算出されると、この位置ズレ量に基づいて、続くステップＳ２５にて両者の間に生じた位置ズレが補正される。例えば、図８（ｃ）に示されるように、元ボリューム画像３１が補正される。
【００４５】
次いで、ステップＳ２６に於いて、上記ステップＳ３８の断面情報の参照データが用いられて任意断面３２が指定される。この場合も、ステップＳ２７にて、前述したボリュームスキャン領域と同様にして、図８（ｃ）に示される方向に任意断面が回転される。これにより、図９に示されるように、超音波プローブ１１の位置ズレ分が補正された任意断面３２が得られることになる。
【００４６】
その後、前述したように重ね合わされた画像により、ステップＳ２８にて、所望の任意断面３２が表示部１５に表示される。
【００４７】
このように、他のモダリティ（例えばＣＴの画像診断装置）により得られた画像のボリュームデータの任意断面位置を、ＣＴ画像診断装置のボリュームデータに設定して、同じ空間位置の断面として表示することができる。
【００４８】
（変形例）
次に、前述した第１、第２の実施形態の変形例について説明する。
【００４９】
前述したように、第１、第２の実施形態では、同じ超音波診断装置に於ける過去の画像と現在の画像との位置合わせや、他のモダリティにより得られた画像と超音波診断装置で得られた画像と比較しており、任意断面から位置ズレを補正するようにしている。しかしながら、画像用のボリュームデータを使用せずに位置情報を得るためのボリュームデータであれば、短時間で行うことができる。
【００５０】
すなわち、本スキャン以外にプリスキャンとポストスキャンを行って位置情報を得るようにする。例えば、図１０（ａ）に示されるように、超音波プローブ１１による心臓２１に対するＣ断面のアングルを３５1 としたとき、バイプレーンとなる断面１及び断面２として３６1 、３７1 が得られる。ポストスキャンではボリュームデータが収集され、前記断面１３６1 、断面２３７1 の位置が記録される。
【００５１】
そして、次回の収集時、例えば図１０（ｂ）に示されるように、２Ｄで断面がアングル３５2 のように決定された後、プリスキャンで断面１３６2 及び断面２３７2 からボリュームデータが収集される。これにより、位置情報が算出されて、図示矢印Ｂ方向に断面位置が補正される。
【００５２】
また、別の変形例として、例えば、肋骨と超音波プローブとの位置関係から位置ズレを算出することもできる。
【００５３】
図１１（ａ）に示されるように、スキャン画像は肋骨やその後方が黒く、肋間は白く表示されている。そして、肋骨４０と心臓２１との位置関係は、図１１（ｂ）に示されるようになっている。このとき、表面からの深度を浅く（例えば２ｃｍ）して画像を再構成するようにする。また、図１１（ｃ）に示されるように、任意の断面（Ｃ断面）４２を選択するようにする。すると、図１０に示されたように、Ｃ断面上から位置ズレの補正を行うことが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００５５】
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明するための図である。
【図４】現在の超音波スキャンによる位置情報と、過去の超音波スキャンによる位置情報とのズレの算出について説明するための図である。
【図５】比較する画像を概略的に説明するための図である。
【図６】現在の超音波スキャンによる位置情報と、過去の超音波スキャンによる位置情報とのズレの算出について説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【図８】ＣＴの画像診断装置により得られた画像を現在の超音波診断装置で得られた画像と比較する例について説明するための図である。
【図９】ＣＴの画像診断装置により得られた画像を現在の超音波診断装置で得られた画像と比較する例について説明するための図である。
【図１０】本発明の第１及び第２の実施形態の変形例について説明するもので、プリスキャン断面の例を示した図である。
【図１１】本発明の別の変形例として、肋骨と超音波プローブとの位置関係から位置ズレを算出する例について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１…超音波プローブ、１２…送受信制御部、１３…信号処理部、１４…デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、１５…表示部、１７…システム制御部、１８…操作部、１９…記憶部、２１…心臓、２５…任意断面、２７…ボリュームスキャン領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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