(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子の振動によって、被検体の診断部位に対して３次元的に第１の超音波を送受波させて第１の受信信号を得る第１超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段による前記第１の超音波の送受波により得られた前記第１の受信信号に基づいて３次元画像データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段により生成された前記３次元画像データに基づいて、関心領域の位置を設定するための表示画像を生成して表示させる第１画像生成手段と、
前記表示画像を基に前記関心領域の位置を設定する関心領域設定手段と、
互いに直交し且つ前記超音波振動子の振動子面と前記関心領域とを結ぶ交線を含む第１の断面及び第２の断面と、前記第１及び第２の断面と向きの異なる前記関心領域を含む第３の断面とを設定する断面位置設定手段と、
前記３次元画像データに基づいて、前記第１、第２及び第３の断面における表示画像を生成して表示させる断面画像生成手段と、
前記超音波振動子の振動によって、前記関心領域に対して、前記関心領域内のドプラ周波数を算出するための第２の超音波を送受波させて第２の受信信号を得る第２超音波送受信手段と、
前記第２の受信信号に基づいて前記ドプラ周波数の波形画像を生成して表示させる第２画像生成手段と、を備え、
前記関心領域設定手段は、前記第３の断面における表示画像を基に前記関心領域の位置を変更設定し、
前記断面位置設定手段は、前記変更された関心領域に基づいて、前記第１及び第２の断面を変更設定し、
前記断面画像生成手段は、前記３次元画像データに基づいて、前記変更された第１及び第２の断面における表示画像を生成して更新表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記第３の断面は、前記第１及び第２の断面に直交するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の超音波診断装置において、
前記関心領域は、前記関心領域に係るＰＷ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗａｖｅ）、前記交線に係るＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）、または、Ｍ−ｍｏｄｅに係る画像計測の内の少なくとも１つのために用いられるものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
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において、
前記関心領域の位置と前記第１及び第２の断面の位置とは互いにリアルタイムで追従するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置において、
前記第１の断面は、前記超音波送受信手段における超音波の走査線方向とほぼ平行し、前記第２の断面は、前記超音波の走査線方向とほぼ平行であり、且つ、前記第１の断面と略直交することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の超音波診断装置において、
前記関心領域設定手段は、ジョイスティックを備え、
前記ジョイスティックのレバーを前後方向に動かすことにより前記関心領域が前記第１の断面上且つ前記第３の断面上で移動し、
前記ジョイスティックのレバーを左右方向に動かすことにより前記関心領域が前記第２の断面上且つ前記第３の断面上で移動し、
前記ジョイスティックのレバーに取り付けられた入力部を操作することにより、前記関心領域が前記第３の断面と直交する方向へ移動するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の超音波診断装置において、
前記関心領域設定手段は、トラックボールを備え、
前記トラックボールのボールを動かすことにより前記関心領域が前記第３の断面上で移動し、且つ、前記トラックボールのボール近傍に取り付けられた入力部を操作することにより、前記関心領域が前記第３の断面と直交する方向へ移動するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の心臓などの診断部位に対して超音波ビームを３次元的に走査させることで３次元的に画像データを収集しその３次元画像を表示する超音波診断装置に係り、とくに３次元画像を用いて超音波ドプラや検査に必要な各種計測などを実施する場合に適したＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：関心領域）の設定と画像表示の工夫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置では、パルスドプラ（ＰＷ）、連続波ドプラ（ＣＷ）、カラードプライメージング（ＣＤＩ：Ｃｏｌｏｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）、および組織ドプライメージング（ＴＤＩ：Ｔｉｓｓｕｅ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）などの超音波ドプラが一般に実施される。これで得られた画像に対し診断に必要な各種計測を行ったりする場合は、モニタ上に表示されるＢモード像などの２次元画像を見ながら所望の対象位置をＲＯＩにより設定・指定する手法が一般に用いられる。このようなＰＷ、ＣＷ、ＣＤＩ、ＴＤＩや各種計測を行う際にＲＯＩを用いる手法は、２次元画像を前提に構築されている。
【０００３】
これに対し、近年では、超音波ビームのスキャン面を手動や機械的に移動させたり、あるいは２次元アレイプローブを採用して超音波ビームを電子的にリアルタイムに走査させたりすることで被検体内を空間的にスキャンさせて３次元的な生体情報を取得するシステムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような３次元的に画像データを収集・表示する３次元超音波診断装置においては、２次元画像を前提として構築されたＲＯＩを用いる手法をそのまま適用しようとすると、被検体とＲＯＩとの間の３次元的な相対位置が分かりにくく、あるいはＲＯＩを３次元的に簡便に設定できない等の問題が想定される。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題を考慮してなされたものであり、３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的な関心領域を２次元画像を用いて分かりやすく表示し、さらに簡便に３次元的な位置を設定することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、超音波振動子の振動によって、被検体の診断部位に対して３次元的に第１の超音波を送受波させて第１の受信信号を得る第１超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段による前記第１の超音波の送受波により得られた前記第１の受信信号に基づいて３次元画像データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段により生成された前記３次元画像データに基づいて、関心領域の位置を設定するための表示画像を生成して表示させる第１画像生成手段と、前記表示画像を基に前記関心領域の位置を設定する関心領域設定手段と、互いに直交し且つ前記超音波振動子の振動子面と前記関心領域とを結ぶ交線を含む第１の断面及び第２の断面と、前記第１及び第２の断面と向きの異なる前記関心領域を含む第３の断面とを設定する断面位置設定手段と、前記３次元画像データに基づいて、前記第１、第２及び第３の断面における表示画像を生成して表示させる断面画像生成手段と、前記超音波振動子の振動によって、前記関心領域に対して、前記関心領域内のドプラ周波数を算出するための第２の超音波を送受波させて第２の受信信号を得る第２超音波送受信手段と、前記第２の受信信号に基づいて前記ドプラ周波数の波形画像を生成して表示させる第２画像生成手段と、を備え、前記関心領域設定手段は、前記第３の断面における表示画像を基に前記関心領域の位置を変更設定し、前記断面位置設定手段は、前記変更された関心領域に基づいて、前記第１及び第２の断面を変更設定し、前記断面画像生成手段は、前記３次元画像データに基づいて、前記変更された第１及び第２の断面における表示画像を生成して更新表示させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波診断装置の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１に示す超音波診断装置は、超音波ビームを空間的にスキャンさせてその３次元画像をリアルタイムに取得するシステムを適用したもので、超音波ビームの空間的スキャンが可能な２次元アレイプローブ１と、このプローブ１が接続される装置本体２と、この装置本体２に接続されるモニタ３とを備えている。
【００２２】
２次元アレイプローブ１は、図示しない複数の超音波振動子を２次元アレイ状に配列したもので、この各超音波振動子を装置本体２による制御の元で駆動させることにより、予め設定された送信ビームフォーミング条件に沿って超音波ビームを被検体内の診断部位に向けて３次元的にスキャンさせると共に、この超音波ビームに対して被検体内の音響インピーダンス境界での反射や微小散乱体による散乱によりプローブ１に戻ってくる超音波エコー信号を微弱な電圧のエコー信号に変換して受信し、その受信信号を装置本体２に送る。
【００２３】
装置本体２は、プローブ１に接続されるパルサ／プリアンプ・ユニット４と、このユニット４のプリアンプ出力側に接続される受信信号遅延回路５と、この遅延回路５に第１のバスＢ１を介して接続される複数のプロセッサ群、すなわちエコープロセッサ６、ドプラプロセッサ７、ＴＤＩプロセッサ８、ＰＷプロセッサ９、およびＣＷプロセッサ１０と、これらの各プロセッサ６〜１０に第２のバスＢ２を介して接続されるホストＣＰＵ１１および表示ユニット１２と、ホストＣＰＵ１１に接続される操作パネル１３とを備えている。
【００２４】
操作パネル１３には、超音波ビームの送受信条件等に関する各種設定・変更用のジョイスティック１３ａやトラックボール１３ｂ等の入力デバイス（その他スイッチ、各種ボタン、キーボード等）が搭載され、ここでの入力操作でオペレータにより指示された情報がホストＣＰＵ１１に送られ、これにより装置本体２内の各部で設定・変更される。例えば、心臓などのパルスドプラを実施する場合、オペレータがモニタ３の画面を見ながらジョイスティック１３ａを操作することでＲＯＩに相当するサンプルゲートの位置が設定・変更可能となっている。
【００２５】
パルサ／プリアンプ・ユニット４は、送信パルス発生器１４、Ｔ／Ｒ（トランスミッター／レシーバー）１５、及びプリアンプ１６を備え、ホストＣＰＵ１１による制御の元で送信パルス発生器１４にて予め設定された３次元送信ビームフォーミング条件に基づいてプローブ１による超音波ビームの方向および収束を制御するためのパルス電圧を発生し、このパルス電圧に基づく駆動信号をＴ／Ｒ１５のトランスミッターを介してプローブ１に供給すると共に、プローブ１からの受信信号をＴ／Ｒ１５のレシーバーを介してプリアンプ１６にて増幅し、この増幅信号を受信遅延回路５に送る。
【００２６】
受信遅延回路５は、プリアンプ１６からの受信信号に対して並列同時受信が可能な複数個のビームフォーマーＢＦ１〜ＢＦｎを備え、この各ビームフォーマーＢＦ１〜ＢＦｎにて各受信信号に対して予め設定された３次元状の受信ビームフォーミングにおける超音波ビームの方向および集束の条件を満たすように受信遅延をかけ、この遅延信号を次段のプロセッサ群に供給する。
【００２７】
エコープロセッサ６は、受信遅延回路５からの受信信号に対して所定のリファレンス周波数を用いて直交検波し、その検波信号の信号振幅に応じた被検体内の３次元形態情報（造影剤投与の場合は造影剤の情報も含むコントラスト画像）を示す３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送る。
【００２８】
ドプラプロセッサ７は、受信遅延回路５からの受信信号に対してその位相の時間変化を計測することにより被検体の血流情報を示す速度、パワー、分散などの３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送る。
【００２９】
ＴＤＩプロセッサ８は、受信遅延回路５からの受信信号に対してその位相の時間変化を計測することにより被検体の組織の運動速度、パワー、分散などの３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送る。
【００３０】
ＰＷプロセッサ９は、パルスドプラの実施時に動作するもので、受信遅延回路５からの信号に対してその内の指示されたサンプルゲートの範囲内の位置に相当する受信信号を検波し、その検波信号をフーリエ変換し、これによりサンプルゲート内の速度のドプラー周波数分布を計算し、この計算結果を表示ユニット１２に送る。
【００３１】
ＣＷプロセッサ１０は、連続波ドプラの実施時に動作するもので、受信遅延回路５からの信号に対してその内の指示されたサンプルライン上の位置に相当する受信信号を検波し、その検波信号をフーリエ変換し、これによりサンプルライン上の速度のドプラー周波数分布を計算し、この計算結果を表示ユニット１２に送る。
【００３２】
表示ユニット１２は、ホストＣＰＵ１１による制御の元で上述した各プロセッサ６〜１０からの３次元画像データ等に対してＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｌａｎａｒ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：断面変換法）等の画像処理にて予め設定された複数の断面上に沿った複数の２次元断層像を生成し、これらの断層像を単独又は種々の３次元画像と共にモニタ３上に表示させる。
【００３３】
また、この表示ユニット１２は、モニタ３上の表示画像を見ながらのオペレータによる操作パネル１３のジョイスティック１３ａ等の操作によりサンプルゲート等のＲＯＩに関する情報がホストＣＰＵ１１を介して入力されたときにそのＲＯＩ情報に基づいて複数の２次元断層像を表示すべき断面の位置やＲＯＩの位置を設定し、これにより超音波ドプラや計測等が実施可能となっている。ＲＯＩの形状や位置などの情報は、操作パネル１３によって設定・変更可能となっている。
【００３４】
ここで、表示ユニット１２によるＲＯＩの設定例を中心にして全体の動作を図面を参照して説明する。ここでは、被検体内の検査部位として心臓を想定し、この心臓に対してパルスドプラを実施する場合を例に挙げる。この場合のＲＯＩは、超音波ビームのラスタ（サンプルライン）上における「サンプルゲート」に相当する。
【００３５】
まず、装置の駆動に際して２次元アレイプローブ１からの超音波ビームが被検体内の心臓に向けて３次元状にスキャンされ、これにより装置本体２内に３次元画像データがリアルタイムに収集される。これと並行して表示ユニット１２による図２に示す処理が実行される。
【００３６】
すなわち、ステップＳＴ１にて上述の３次元画像データが入力されると、ステップＳＴ２にて例えば心臓の場合の代表的な３次元的表示像の１つであるボリュームレンダリング像が生成される。このボリュームレンダリング像は必要に応じてモニタ３上に表示される。
【００３７】
次いで、ステップＳＴ３にてＲＯＩ、すなわちパルスドプラの場合ではサンプルゲートが設定される。このＲＯＩとしてのサンプルゲートの設定は、操作パネル１３からホストＣＰＵ１１を介して入力されるオペレータの指示情報に基づいて行われる。そして、ステップＳＴ４にて上述で指示されたサンプルゲートの位置に応じて複数断面の位置が設定され、その複数断面の２次元断層像がＭＰＲで生成される。これらの生成画像がステップＳＴ５にて出力され、これにより複数の断層像がモニタ３上の画面に表示される。
【００３８】
図３は、心臓ＯＢのボリュームレンダリング像（３次元画像）およびその画像中に設定された複数断面位置の表示例を、また図４（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す３次元画像中に設定された複数断面上でのサンプルゲートＳＧおよび２次元断層像（Ｂモード像）の一例をそれぞれ示し、図５は、これらの複数断面の超音波画像のモニタ３上の表示画面例を示す。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す複数の断面には、例えばプローブ１の振動子面およびサンプルライン上のサンプルゲートＳＧを結ぶ直線を互いの交線とする２つの直交断面ＶＰ１、ＶＰ２（図４（ａ）および（ｂ）参照：本発明の「第１の断面」及ぶ「第２の断面」に相当し、以下の説明では便宜上「縦断面」と呼ぶ）と、この２つの縦断面の交線上におけるサンプルゲートの位置でその交線に直交する断面ＨＰ１（図４（ｃ）参照：本発明の「第３の断面」に相当し、以下の説明では便宜上「横断面」と呼ぶ）とを含まれる。これらの各断面には、図示のように互いの相対位置をより分かりやすくするため、各断面の交線の位置が表示されている。
【００４０】
図５において、モニタ３上の画面下部の領域に図４（ａ）及び（ｂ）に示す互いに直交する縦断面ＶＰ１及びＶＰ２の超音波画像が、また画面上部の領域に図４（ｃ）に示す横断面ＨＰ１の超音波画像及び図３に示すボリュームレンダリング像が、それぞれ左右に並んで表示される。この４つの画像の表示位置は、これに限らず、オペレータの見やすい位置に適宜変更することも可能である。
【００４１】
上述の各断面の位置に関しては、例えば心臓の左室流入波形を観察する場合には図６（ａ）〜（ｃ）に示すように２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の一方を心臓ＯＢの心尖四腔付近を通る心尖四腔断面（図６（ａ）参照）とし、その他方を心臓ＯＢの心尖二腔付近を通る心尖二腔断面（図６（ｂ）参照）とし、横断面ＨＰ１を心臓ＯＢの弁輪部近辺をサンプルゲートＳＧとする断面としてそれぞれ設定することが好ましい。これにより、サンプルゲートＳＧと心臓ＯＢとの３次元的な相対位置関係が容易に把握できるためである。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｃ）に示す各断面において、ドプラの角度補正マーカーＭ１を表示および調整することも可能である。この場合は、ドプラ計測の角度を３次元的に正確に補正でき、これにより３次元的なドプラの角度補正を行えるといったリアルタイム３次元超音波診断装置の利点の１つを生かすことが可能となる。
【００４３】
上記の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２および横断面ＨＰ１の位置は、３次元的に調整する場合（後述のジョイスティックを用いた手段参照）等を考慮に入れると、固定の場合よりも必要に応じて自動または手動で所望の位置に可変設定できることが望ましい。この理由を２つの縦断面（直交２断面）ＶＰ１、ＶＰ２を例にして図７および図８に基づいて説明する。
【００４４】
まず、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置が固定の場合を図７（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。ここで、図７（ａ）に示す横断面ＨＰ１においてサンプルゲートの位置を図中のＳＧ１からＳＧ２に移動させた場合を考える。この場合、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置はサンプルゲートの移動前の位置ＳＧ１を基準に固定されているため、その移動後の位置ＳＧ２は縦断面ＶＰ１、ＶＰ２上では非表示となり、３次元的な位置把握が困難となる。
【００４５】
これに対して、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置がサンプルゲートの移動に追随して自動で可変設定される場合を図８（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明するものである。ここで、上記と同様に図８（ａ）に示す横断面ＨＰ１においてサンプルゲートの位置を図中のＳＧ１からＳＧ２に移動させた場合を考える。この場合、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置はサンプルゲートの移動に応じてＳＧ１からＳＧ２に向かうベクトルに沿って追随して可変するように設定されている。従って、この場合には、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の各断層像上に常にＲＯＩを表示でき、これによりＲＯＩと心臓との相対的な位置関係をサンプルゲートの移動にかかわらず３次元的に把握可能となる。
【００４６】
この場合、複数断面はサンプルゲートを捉えながら自動的に追随して表示されるが、必要に応じてサンプルゲートとは独立させて位置の変更を行うように設定することも可能である。また、サンプルゲートの深さを変えると、その深さに応じて横断面ＨＰ１も追随して可変するように設定することも可能である。
【００４７】
上記の例では、複数の断面ＶＰ１、ＶＰ２、ＨＰ１がそれぞれ互いに直交する場合を説明してあるが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２は互いに直交するものでなくてもよい。また、プローブ１およびサンプルゲートＳＧを結ぶ直線と、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線とは一致するものでなくてもよい。さらに、横断面ＨＰ１は必ずしもサンプルゲートＳＧを含むものでなくてもよく、その場合にはサンプルゲートＳＧの投影される位置を表示できればよい。
【００４８】
また、断面の数は３枚でなくそれ以上の枚数でも、もちろん適用可能である。
例えば、上記の例では３枚の断面を用いて３次元画像情報を画像表示することで把握しやすくしてあるが、この場合に表示される断層像は３次元画像の一部分であることに変わりなく、従って診断部位やその目的などによっては３枚では足りず、より多くの情報が必要となる場合も想定される。この場合に好適な例を図９および図１０を用いて説明する。
【００４９】
図９（ａ）および（ｂ）は、ＭＰＲによって生成された３枚以上の断面の設定例を説明するものである。この図９（ａ）および（ｂ）に示す複数の断面は、いずれもサンプルゲートに追随して位置を変更可能なものであり、上記と同様の２つの縦断面（Ｂモード断層像用の断面）ＶＰ１、ＶＰ２と、その交線上の所定位置に一定間隔で平行に設定される３つの横断面ＨＰ２、ＨＰ３、ＨＰ４とを含む。
【００５０】
この内、３つの横断面の内の中央部に位置する横断面ＨＰ３は、その両側に位置する２つの横断面ＨＰ２、ＨＰ４の間を一定速度で往復運動を繰り返しながら位置を変更可能に設定され、これによりその変更された位置での画像を表示し、より多くの３次元画像を提供可能となっている。中央部の横断面ＨＰ３の相対位置は、例えば図９（ｂ）に示す２つの横断面ＨＰ２、ＨＰ４の間を縦方向の移動可能なマーカＭ２で表示可能となっている。
【００５１】
図１０（ａ）および（ｂ）は、上述の２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２のほか、この交線を通る新たな縦断面ＶＰ３を追加した場合を説明するものである。この場合、新たに追加した縦断面ＶＰ３の相対位置は、図１０（ａ）のマーカＭ３で示すように交線を中心に回転して変更可能に設定され、これにより図１０（ｂ）に示すようにその変更された位置での画像を表示し、より多くの３次元画像を提供可能となっている。この場合、２つの互いに直交する縦断面ＶＰ１、ＶＰ２が互いの角度を一定に保ちながら平行移動し、これに応じた画像を表示させるように設定することも可能である。
【００５２】
次に、上述した複数の断面でのサンプルゲートの表示法において、サンプルゲートを３次元空間中で移動・設定する手段の一例を説明する。一般に超音波診断装置を用いて行う診断では、オペレータは通常１人であることが多く、プローブを患者に当てるために一方の手（腕）が使われているため、プローブを当てる操作以外のサンプルゲート設定等に関しては、もう片方の手（腕）を使って極力簡便に操作できることが望ましい。このため、片手で操作可能なジョイスティック１３ａを使用し、これによりサンプルゲートを三次元的に移動させる場合の設定例を図１１および図１２を用いて説明する。
【００５３】
ジョイスティック１３ａは、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように例えば操作パネル１３上の所定位置に設置されるジョイスティック取り付け部２０と、このジョイスティック取り付け部２０に取り付けられる棒状のジョイスティック本体（レバー）２１とを備え、このレバー２１をその取り付け部２０に対して前後左右その他水平方向の３６０度のあるゆる方向（図１１（ｂ）中の矢印Ｄ２で示す方向参照）に倒したり、あるいは図１１（ａ）中の矢印Ｄ１に示すようにレバー軸方向を中心に回転させたりすることで図１２（ａ）〜（ｃ）に示すようにサンプルゲートＳＧの移動・設定等が可能となっている。
【００５４】
例えば、レバー２１を図１１（ｂ）中の矢印Ｄ２の方向に倒すと、サンプルゲートＳＧが図１２（ｂ）中の矢印Ｄ２の方向に移動・設定され、またレバー２１を図１１（ａ）中の矢印Ｄ１の方向に回転させると、サンプルゲートの移動とは別に図１２（ｃ）に示すようにＢモード断層像用の互いに直交する縦断面ＶＰ１、ＶＰ１が交線を中心に回転・設定される。
【００５５】
また、レバー２１には、図１１（ａ）に示すように第１および第２の入力部２２ａ、２２ｂが取り付けられており、例えば第１の入力部２２ａの操作により図１２（ａ）中の矢印Ｄ３に示すようにサンプルゲートＳＧの深さを適宜に変更させたり、また第２の入力部２２ｂの操作によりサンプルゲートＳＧの大きさを適宜に変更させたりすることが可能となっている。
【００５６】
従って、この実施の形態によれば、３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的なＲＯＩを複数の断層像を用いて分かりやすく表示でき、これにより様々な画像モードや計測におけるＲＯＩの３次元空間中における位置を容易に把握できる。
【００５７】
なお、この実施の形態では、診断部位として心臓の３次元画像を、またＲＯＩとしてパルスドプラのサンプルゲートをそれぞれ例にして画像表示や操作手段等を説明してあるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５８】
例えば、前述と同様の表示・操作手段は、パルスドプラ（ＰＷ）に限らずに連続波ドプラ（ＣＷ）、Ｍ−ｍｏｄｅ、カラードプライメージング（ＣＤＩ）、組織ドプライメージング（ＴＤＩ）、様々な計測や、その他全ての超音波診断装置を用いて対象とする全ての診断部位で等しく有用である。この場合、ＲＯＩの全て、あるいはその中心部や境界部が断面に常に分かりやすく表示されるように、ＲＯＩの移動に伴って断面も自動的に移動させることが望ましい。
【００５９】
例えば、連続波ドプラやＭ−ｍｏｄｅの場合では、例えば直交断面の交線がサンプルラインと常に一致するように設定すれば、画像表示がより一層分かりやすくなる。
【００６０】
また、カラードプラや組織ドプラの場合では、複数断面の交線が常に３次元的な空間として規定されるドプラ用関心領域の重心を通るように設定すれば、画像表示がより一層分かりやすくなる。この一例を図１３（ａ）及び（ｂ）に示す。この図において、ＭＰＲによって生成される複数の断層像の断面ＶＰ１、ＶＰ２には、カラードプラや組織ドプラ用の関心領域を示す断面形状が表示可能となっている。
【００６１】
さらに、上記と同様の表示・操作手段は、単純な距離計測等や、３次元的なＲＯＩを設定する場合でも有用である。例えば距離計測の場合には、その線分が断面のどれかに全て表示されるようにすればよい。
【００６２】
また、カラードプラや組織ドプラ、あるいはその他の計測の場合において、ＲＯＩの３次元的な形状が重要であり、断層像に表示されない部分の情報が必要となるときは、図１４（ａ）に示すようにボリュームレンダリング像ＯＢ１中に複数の２次元断層像の断面ＶＰ１、ＶＰ２位置表示と共にＲＯＩとしてのワイヤーフレーム像ＯＢ２を表示させる。そして、図１４（ｂ）に示すようにワイヤーフレーム像ＯＢ２の底面を含むように縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置が設定され、ワイヤーフレーム像ＯＢ２の変更に連動して縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置も移動可能となっている。
【００６３】
また、３次元的なＲＯＩの場合には、ＲＯＩの大きさ、形状の計測、および画像モードに合わせた調整のためにスイッチ、レバー、ボタンは、前述した図１１（ａ）に示すジョイスティック１３ａのレバー２１やその周辺等に配置可能である。全ての操作を片手で可能にすることも考えられるが、この片手操作での煩雑さを避ける手段の１つとして別途にフットペダル等を設けて操作の一部を行わせることも可能である。
【００６４】
さらに、関心領域を断層像そのものとすれば、上述の設定手段は、３次元画像情報を用いてＭＰＲで再構成する断面を設定するのにより一層効果的となる。例えば前述した図３において、ジョイスティック１３ａのレバー２１を操作することにより、直交する２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２及びこの各縦断面ＶＰ１、ＶＰ２に直交する横断面ＨＰ１の位置を移動すればよい。具体的には、ジョイスティック１３ａを前後左右方向に動かした時にはそれに伴って２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置が移動するようにそれぞれの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２が移動し、ジョイスティック１３ａを捻じる方向に回転した時には交線位置を中心として各断面を回転し、ジョイスティック１３ａに付けられた入力部２２ａが上下に操作された時には横断面ＨＰ１が縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線の上下方向に沿って移動する。このように関心領域を使わずに複数断面の交線の移動に従ってその各断面の位置を移動させることも可能である。
【００６５】
図１５（ａ）〜（ｅ）は、ジョイスティック１３ａの前後左右等の操作方向と前述の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の方向との位置関係を明確にする手法の例を説明するものである。
【００６６】
図１５（ａ）において、プローブ１による３次元状の超音波スキャン領域内では、前述の縦断面ＶＰ１に平行な方向に互いに逆向きのＸ１及びＸ２方向が設定され、この縦断面ＶＰ１と直交する縦断面ＶＰ２に平行な方向に互いに逆向きのＹ１及びＹ２方向が設定される。
【００６７】
図１５（ｂ）において、ジョイスティック１３ａのレバー２１を前後に倒す方向が前述の縦断面ＶＰ１に沿ったＸ１及びＸ２方向に、またレバー２１を左右に倒す方向が前述の縦断面ＶＰ２に沿ったＹ１及びＹ２方向にそれぞれ対応し、両者の位置関係がジョイスティック１３ａ側で記号や色分け等によりオペレータに容易に認識可能となっている。これにより、ジョイスティック１３ａのレバー２１を倒す方向と縦断面ＶＰ１およびＶＰ２との位置関係が明確になる。
【００６８】
例えば、図１５（ｃ）において、モニタに表示される横断面ＨＰ１上で図１５（ａ）及び（ｂ）に示す縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置（又は関心領域）をＸ１方向とＹ１方向とのほぼ中間の方向に移動させる場合、ジョイスティック１３ａ側では図中の右斜め前方側にレバー２１を倒せばよいことがそのジョイスティック１３ａ側のＸ１方向とＹ１方向を示す表示を見て直ちに分かる。
【００６９】
このことは、図１５（ｄ）に示すように、ジョイスティック１３ａのレバー２１の回転により縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の向きが斜めに変更された場合でも同様である。
【００７０】
なお、図１５（ｄ）は、ジョイスティック１３ａの回転に伴い、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２を画面上で回転させているが、この場合、ジョイスティック１３ａの回転に伴い、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２を回転させずに超音波画像の方を回転させることも可能である。
【００７１】
また、上記の複数断面の方向とジョイスティックの方向との対応づけに関しては、図１５（ｅ）に示すようにプローブ１の本体にＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２方向を識別可能なＡ色、Ｂ色等の色分けやその他の識別を施し、これを利用することも可能である。
【００７２】
本実施形態では、関心領域等の設定手段で用いる入力デバイスとして主にジョイスティックの場合を説明してあるが、その他のデバイスの例としてトラックボール１３ｂの場合を図１６（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００７３】
図１６（ａ）に示すトラックボール１３ｂでは、そのボール３０を動かすことにより、図１６（ｂ）に示す前述の横断面ＨＰ１上で関心領域（又は縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置）を適宜変更し、その変更した位置に追従して縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置を変更可能となっている（図中の方向Ｄ４参照）。また、図１６（ａ）に示すトラックボール１３ｂの近傍には関心領域の位置を横断面ＨＰ１に直交する方向（深さ方向）に移動可能な入力部３１が設けられている。
【００７４】
本実施形態では、超音波診断装置の例を説明してあるが、これに搭載された本発明の関心領域設定手段、断面位置変更手段、及び表示画像手段等については、画像取得後にワークステーション等の画像処理装置を用いて各種計測を行なう場合にも応用できる。この場合の超音波画像用の画像処理装置の例を図１７に示す。
【００７５】
図１７に示す画像処理装置１００は、その本体１０１、これに接続されたモニタ１０２を備える。本体１０１には、制御ユニット１０３（前記の表示ユニット１２の内の計測等に必要な所定機能を搭載）、操作ユニット１０４（前記の操作パネル１３の機能の内の計測等に必要な所定機能を搭載）、前述と同様の機能を有するジョイスティック１０５及びトラックボール１０６等が装備される。
【００７６】
これにより、この画像処理装置１００は、制御ユニット１０３の制御の元で、被検体の診断部位の３次元超音波画像データを入力し向きの異なる複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成し、ジョイスティック１０５等の操作で関心領域の位置を設定し、この関心領域を含むように前記断面の位置を変更したり、これとは逆に断面の位置を変更し、その複数の断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定したりする。
【００７７】
また、本実施形態では超音波のボリュームデータ取得後に関心領域や複数断面の設定を行なう構成としてあるが、その他の例として、関心領域や複数断面の設定・変更後にその断面のみ超音波スキャンを行なわせることも可能である。
【００７８】
この場合の超音波診断装置によれば、関心領域の位置を設定し、この関心領域を含むように向きの異なる複数断面の位置を変更し、この変更された複数断面に沿って、被検体の診断部位に対し超音波を送受波させて複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成することが可能である。
【００７９】
また、この例の超音波診断装置によれば、向きの異なる複数断面の位置を変更し、これらの複数断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定し、変更された複数断面に沿って、被検体の診断部位に対し超音波を送受波させて複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成することも可能である。
【００８０】
本実施形態及び上述した各例の説明では、関心領域又は複数断面の交線位置を変更すると、これに連動してその関心領域を含む複数断面の位置又はその交線を形成する複数断面の位置がリアルタイムに設定されるとしてあるが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、関心領域又は複数断面の交線位置を変更後、ボタンを押す等の手動操作によりその関心領域を含む複数断面の位置又はその交線を形成する複数断面の位置が設定されるように構成することも可能である。
【００８１】
本実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明はそのような実施形態の構成に限定されるものではなく、当業者においては特許請求の範囲の記載の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更、変形可能な構成も含まれる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的な関心領域を複数の断層像（２次元画像）を用いて分かりやすく表示でき、これにより様々な画像モードや計測における関心領域の３次元空間中における位置を容易に把握でき、３次元的な関心領域を３次元空間中に容易に設定できる超音波診断装置および超音波画像用の画像処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る３次元超音波診断装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】表示ユニットの処理を説明する概略フローチャート。
【図３】心臓のボリュームレンダリング像および複数断面位置の表示例を示す概念図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、心臓のパルスドプラを行う場合の複数断面の表示例を説明する概略図。
【図５】複数断面のモニタ表示例を説明する図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、心臓の左室流出波形を観察する場合の複数断面の表示例を説明する概略図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、直交２断面が固定の場合の表示例を説明する概略図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、直交２断面が可変の場合の表示例を説明する概略図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、横断面が３枚の場合の設定例を説明する概略図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、縦断面が３枚の場合の設定例を説明する概略図。
【図１１】ジョイスティックの概要を説明するもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略上面図。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、図１０のジョイスティックの動作に応じたサンプルゲートおよび複数断面の移動・設定例を説明する概略図。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、ドプラ用およびＴＤＩ用のＲＯＩ表示例を説明する概念図。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、ＲＯＩの３次元的な形状が重要な場合の表示例を示す概略図。
【図１５】（ａ）〜（ｅ）は、複数断面の方向とジョイスティックの操作方向との対応づけ例を示す図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、トラックボールの動作例を説明する図。
【図１７】超音波画像用の画像処理装置の概要図。
【符号の説明】
１  ２次元（２Ｄ）アレイプローブ
２  装置本体
３  モニタ
４  パルサ／アンプ・ユニット
５  受信遅延回路
６  エコープロセッサ
７  ドプラプロセッサ
８  ＴＤＩプロセッサ
９  ＰＷプロセッサ
１０  ＣＷプロセッサ
１１  ホストＣＰＵ
１２  表示ユニット
１３  操作パネル
１３ａ  ジョイスティック
１３ｂ  トラックボール
２０  ジョイスティック取り付け部
２１  ジョイスティック本体（レバー）
２２ａ  第１の入力部
２２ｂ  第２の入力部
３０  ボール（トラックボール）
３１  入力部（トラックボール）
１００  画像処理装置
１０１  本体
１０２  モニタ
１０３  制御ユニット
１０４  操作ユニット
１０５  ジョイスティック
１０６  トラックボール
【図１】
0004659950.tif 000002
【図２】
0004659950.tif 000003
【図３】
0004659950.tif 000004
【図４】
0004659950.tif 000005
【図５】
0004659950.tif 000006
【図６】
0004659950.tif 000007
【図７】
0004659950.tif 000008
【図８】
0004659950.tif 000009
【図９】
0004659950.tif 000010
【図１０】
0004659950.tif 000011
【図１１】
0004659950.tif 000012
【図１２】
0004659950.tif 000013
【図１３】
0004659950.tif 000014
【図１４】
0004659950.tif 000015
【図１５】
0004659950.tif 000016
【図１６】
0004659950.tif 000017
【図１７】
0004659950.tif 000018