(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の領域に対して超音波の送受信を行う超音波プローブと、
前記超音波プローブが受信した受信信号を用いて、フレーム番号により順序付けられる複数フレームの２次元断層画像情報からなっている１ボリュームの３次元断層画像情報を、ボリューム番号により順序付けられる複数ボリューム取得する画像取得部と、
前記１ボリュームにおける前記複数フレームのうちの前記フレーム番号を指定するフレーム番号入力部と、
前記複数ボリュームのうちの前記ボリューム番号を複数指定するボリューム番号入力部と、
前記指定されたボリューム番号の複数ボリュームにおける前記指定されたフレーム番号の２次元断層画像情報に対して同一フレーム番号のボリューム間画像処理を行い、２次元処理断層画像情報を生成するボリューム間画像処理部と
を備える超音波撮像装置。
【請求項２】
前記ボリューム間画像処理部は、前記２次元断層画像情報を構成する同一位置の画素間でボリューム間フィルタ処理を行うフィルタ処理手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
【請求項３】
前記ボリューム間フィルタ処理は、平均化処理であることを特徴とする請求項２に記載の超音波撮像装置。
【請求項４】
前記ボリューム間画像処理部は、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する画素値を積算するボリューム間積算処理を行う積算処理手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
【請求項５】
前記複数ボリュームの３次元断層画像情報は、前記領域の同一の２次元撮像断面に同一フレーム番号の２次元断層画像情報を有し、前記領域の時間変化を示す断層画像情報であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の超音波撮像装置。
【請求項６】
前記複数ボリュームの３次元断層画像情報の取得を同一の撮像条件で行うように前記画像取得部を制御する画像取得制御部を有することを特徴とする請求項５に記載の超音波撮像装置。
【請求項７】
前記超音波プローブは、一次元的に圧電素子が配列される圧電素子アレイと、前記圧電素子アレイを前記配列の配列方向と直交する方向に揺動させるように機械的に走査する機械走査部とを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の超音波撮像装置。
【請求項８】
前記画像取得部は、前記圧電素子アレイの配列方向に電子走査を行い、前記２次元断層画像情報を取得することを特徴とする請求項７に記載の超音波撮像装置。
【請求項９】
前記画像取得部は、前記圧電素子アレイの機械的な走査範囲の走査方向端部からもう一方の走査方向端部に向かってフレーム番号を順次増加させて、複数フレームの２次元断層画像情報の取得を行うことを特徴とする請求項８に記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
前記超音波撮像装置は、前記２次元断層画像情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項９に記載の超音波撮像装置。
【請求項１１】
前記表示部は、前記２次元処理断層画像情報を前記同一フレーム番号の２次元断層画像情報と共に表示することを特徴とする請求項１０に記載の超音波撮像装置。
【請求項１２】
前記ボリューム間画像処理部は、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が有するすべてのフレーム番号の２次元断層画像情報に対してボリューム間画像処理を行い、前記２次元断層画像情報のフレーム数の２次元処理断層画像情報を生成し、前記２次元処理断層画像情報からなる３次元処理断層画像情報を形成する３次元画像情報形成手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の超音波撮像装置。
【請求項１３】
前記ボリューム番号入力部は、さらに前記３次元処理断層画像情報の形成を行う複数ボリュームの３次元断層画像情報を指定することを特徴とする請求項１２に記載の超音波撮像装置。
【請求項１４】
前記表示部は、前記３次元処理断層画像情報を用いて前記領域の直交３断面を表示することを特徴とする請求項１２または１３に記載の超音波撮像装置。
【請求項１５】
フレーム番号により順序付けられる複数フレームの２次元断層画像情報からなっている１ボリュームの３次元断層画像情報を、ボリューム番号により順序付けられる複数ボリューム記憶する画像メモリ部と、
前記１ボリュームにおける前記複数フレームのうちの前記フレーム番号を指定するフレーム番号入力部と、
前記複数ボリュームのうちの前記ボリューム番号を複数指定するボリューム番号入力部と、
前記指定されたボリューム番号の複数ボリュームにおける前記指定されたフレーム番号の２次元断層画像情報に対して同一フレーム番号のボリューム間画像処理を行い、２次元処理断層画像情報を生成するボリューム間画像処理部と
を備える画像処理装置。
【請求項１６】
前記ボリューム間画像処理部は、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する同一位置の画素間でボリューム間フィルタ処理を行うフィルタ処理手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記ボリューム間画像処理部は、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する画素値を積算するボリューム間積算処理を行う積算処理手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記ボリューム間画像処理部は、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が有するすべてのフレーム番号の２次元断層画像情報に対してボリューム間画像処理を行い、前記２次元断層画像情報のフレーム数の２次元処理断層画像情報を生成し、前記２次元処理断層画像情報からなる３次元処理断層画像情報を形成する３次元画像情報形成手段を備えることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれか１つに記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記ボリューム番号入力部は、さらに前記３次元処理断層画像情報の形成を行う複数ボリュームの３次元断層画像情報を指定することを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体の３次元断層画像情報を取得する超音波撮像装置および画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波撮像装置において、被検体の３次元断層画像情報をリアルタイム（ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ）に取得することが行われる（例えば、特許文献１参照）。被検体の３次元断層画像情報は、例えば、被検体中の胎児を観察する際に用いられ、表面抽出等の処理を行って胎児の立体的な画像を描出させる。
【０００３】
また、１つの３次元撮像領域の情報である１ボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）の３次元断層画像情報は、３次元撮像領域において、空間的な一方向に向かって順次取得される複数の２次元断層画像情報情報から構成される。これら２次元断層画像情報は、個別に表示することができると共に、画像間で空間的なフィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）処理等の画像処理を行い、２次元断層画像情報を一層見易いものとすることもできる。
【特許文献１】特開２００３−１７５０３３号公報、（第1頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記背景技術によれば、時間変化する３次元撮像領域を撮像した複数の３次元断層画像情報の時間変化を、画像処理および比較対照ができなかった。すなわち、１ボリューム内の空間的な位置が異なる複数の２次元断層画像情報間の画像処理および比較対照は、容易に行われたが、複数のボリューム間の比較対照および画像処理は、できなかった。
【０００５】
特に、３次元断層画像情報の取得では、同一の３次元撮像領域を、同一の撮像条件で、繰り返し取得することが行われる。この場合には、取得された各３次元断層画像情報を構成する２次元断層画像情報は、同一の２次元撮像領域を、繰り返し撮像することとなる。従って、取得された各３次元断層画像情報を用いて、２次元撮像領域の時間変化を観察することができる。しかし、オペレータ（ｏｐｅｒｅｔｏｒ）は、この２次元撮像領域の時間変化を効率的に比較対照および画像処理することが出来ないので、３次元断層画像情報の有用性を低下させる要因となっていた。
【０００６】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、被検体内の時間変化を示す複数ボリュームの３次元断層画像情報の画像処理および比較対照を、容易に行える超音波撮像装置および画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体の領域に対して、超音波の送受信を行う超音波プローブと、前記超音波プローブが受信した受信信号を用いて、フレーム番号により順序付けられた複数フレームの２次元断層画像情報からなっている、１ボリュームの３次元断層画像情報を、複数ボリューム取得する画像取得部と、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が有する同一フレーム番号の２次元断層画像情報に対してボリューム間画像処理を行い、２次元処理断層画像情報を生成するボリューム間画像処理部とを備える。
【０００８】
この第１の観点による発明では、ボリューム間画像処理部により、複数ボリュームの３次元断層画像情報が有する同一フレーム番号の２次元断層画像情報に対して、ボリューム間画像処理を行って２次元処理断層画像情報を生成する。
【０００９】
また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記ボリューム間画像処理部が、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する同一位置の画素間でボリューム間フィルタ処理を行うフィルタ処理手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第２の観点に記載の超音波撮像装置において、前記ボリューム間フィルタ処理が、平均化処理であることを特徴とする。
【００１１】
この第３の観点の発明では、２次元断層画像を平滑化する。
【００１２】
また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記ボリューム間画像処理部が、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する画素値を積算するボリューム間積算処理を行う積算処理手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第４の観点の発明では、積算処理手段により、同一のフレーム番号を有する２次元断層画像情報のシネキャプチャあるいはアキュムレーションを行う。
【００１４】
また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし４の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が、前記３次元撮像領域の同一の２次元撮像断面に同一フレーム番号の２次元断層画像情報を有し、前記３次元撮像領域の時間変化を示す断層画像情報であることを特徴とする。
【００１５】
この第５の観点の発明では、同一のフレーム番号の２次元断層画像情報は、同一の２次元撮像断面となる。
【００１６】
また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第５の観点に記載の超音波撮像装置において、さらに前記画像取得部を制御する画像取得制御部を有し、前記画像取得制御部は、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報の取得を、同一の撮像条件で行うように前記画像取得部を制御することを特徴とする。
【００１７】
この第６の観点の発明では、複数ボリュームの３次元断層画像情報を、同様の画像データとする。
【００１８】
また、第７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし６の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記超音波プローブが、一次元的に圧電素子が配列される圧電素子アレイおよび前記圧電素子アレイを、前記配列の配列方向と直交する方向に機械的に走査する機械走査部を備えることを特徴とする。
【００１９】
この第７の観点の発明では、超音波プローブは、電子走査および機械走査により、３次元断層画像情報を収集する。
【００２０】
また、第８の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第７の観点に記載の超音波撮像装置において、前記画像取得部が、前記圧電素子アレイの配列方向に電子走査を行い、前記２次元断層画像情報を取得することを特徴とする。
【００２１】
この第８の観点の発明では、電子走査により、２次元断層画像情報を取得する。
【００２２】
また、第９の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第８の観点に記載の超音波撮像装置において、前記画像取得部が、前記圧電素子アレイの機械的な走査範囲の走査方向端部からもう一方の走査方向端部に向かって、フレーム番号を順次増加させて複数フレームの２次元断層画像情報の取得を行うことを特徴とする。
【００２３】
この第９の観点の発明では、フレーム番号および２次元断層画像情報の取得位置は、位置方向に連続して並ぶ。
【００２４】
また、第１０の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第９の観点に記載の超音波撮像装置において、さらに前記２次元断層画像情報を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、第１１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１０の観点に記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記２次元処理断層画像情報を、前記同一フレーム番号の２次元断層画像情報と共に表示することを特徴とする。
【００２６】
この第１１の観点の発明では、オペレータは、２次元断層画像情報および２次元処理断層画像情報の比較を容易に行う。
【００２７】
また、第１２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１０の観点に記載の超音波撮像装置において、さらに前記同一フレーム番号を指定する入力部を備えることを特徴とする。
【００２８】
また、第１３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし１２の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記ボリューム間画像処理部が、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が有するすべてのフレーム番号の２次元断層画像情報に対してボリューム間画像処理を行い、前記２次元断層画像情報のフレーム数の２次元処理断層画像情報を生成し、前記２次元処理断層画像情報からなる３次元処理断層画像情報を形成する３次元画像情報形成手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、第１４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２または１３の観点に記載の超音波撮像装置において、前記入力部が、さらに前記３次元処理断層画像情報の形成を行う複数ボリュームの３次元断層画像情報を指定することを特徴とする。
【００３０】
また、第１５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１３または１４の観点に記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記３次元処理断層画像情報を用いて、前記領域の直交３断面を表示することを特徴とする。
【００３１】
この第１５の観点の発明では、３次元処理断層画像情報を、直交３断面を表示する。
【００３２】
また、第１６の観点の発明にかかる画像処理装置は、フレーム番号により順序付けられた複数フレームの２次元断層画像情報からなっている、１ボリュームの３次元断層画像情を、複数ボリューム記憶する画像メモリ部と、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が有する同一フレーム番号の２次元断層画像情報に対してボリューム間画像処理を行い、２次元処理断層画像情報を生成するボリューム間画像処理部とを備える。
【００３３】
この第１６の観点の発明では、ボリューム間画像処理部により、複数ボリュームの３次元断層画像情報が有する同一フレーム番号の２次元断層画像情報に対して、ボリューム間画像処理を行って２次元処理断層画像情報を生成する。
【００３４】
また、第１７の観点の発明にかかる画像処理装置は、第１６の観点に記載の画像処理装置において、前記ボリューム間画像処理部が、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する同一位置の画素間でボリューム間フィルタ処理を行うフィルタ処理手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
また、第１８の観点の発明にかかる画像処理装置は、第１６の観点に記載の画像処理装置において、前記ボリューム間画像処理部が、前記フレーム番号の２次元断層画像情報を構成する画素値を積算するボリューム間積算処理を行う積算処理手段を備えることを特徴とする。
【００３６】
また、第１９の観点の発明にかかる画像処理装置は、第１６の観点に記載の画像処理装置において、前記ボリューム間画像処理部が、前記複数ボリュームの３次元断層画像情報が有するすべてのフレーム番号の２次元断層画像情報に対してボリューム間画像処理を行い、前記２次元断層画像情報のフレーム数の２次元処理断層画像情報を生成し、前記２次元処理断層画像情報からなる３次元処理断層画像情報を形成する３次元画像情報形成手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、３次元断層画像情報を構成する同一のフレーム番号の２次元断層画像情報間で、画像処理を行うことができ、同一の位置および同一の撮像条件で３次元断層画像情報を収集する場合には、所定位置の２次元断層画像情報に生じる時間変化を、画像処理を行って見易い状態で観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置および画像処理装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００３９】
まず、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波撮像装置１００の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。この超音波撮像装置は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）１０、画像取得部１０２、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７および制御：処理部１０８を含む。
【００４０】
超音波プローブ１０は、超音波を送受信するための部分、つまり被検体２０の撮像断面に超音波を照射し、被検体２０の内部からその都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を、時系列的な音線として受信する。一方、超音波プローブ１０は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査および機械走査を行う。後に詳述するように、超音波プローブ１０には、電子走査方向に圧電素子がアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列される１次元圧電素子アレイおよびこの配列と概ね直交する方向に１次元圧電素子アレイを機械的に走査する機械走査部を含む。
【００４１】
画像取得部１０２は、送受信部、Ｂモード（ｍｏｄｅ）処理部、ドップラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理部等を含む。送受信部は、超音波プローブ１０と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）により接続されており、超音波プローブ１０の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する。送受信部は、受信した反射超音波エコー（ｅｃｈｏ）信号の初段増幅も行う。
【００４２】
Ｂモード処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイムで生成する処理を行う。ドップラ処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、周波数偏移の平均周波数値である平均速度、パワー（ｐｏｗｅｒ）値および分散といった、血流情報を算出する。
【００４３】
画像メモリ部１０４は、大容量メモリをなし、２次元断層画像情報、時間変化する２次元断層画像情報であるシネ（ｃｉｎｅ）画像情報および撮像位置が空間的に連続する２次元断層画像情報からなる３次元断層画像情報等を記憶する。
【００４４】
画像表示制御：処理部１０５は、Ｂモード処理部で生成されたＢモード画像情報およびドップラ処理部で生成された血流情報画像等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに、画像表示の形状や位置制御を行う。
【００４５】
表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像あるいはドップラ画像等の表示を行う。
【００４６】
入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等からなり、オペレータにより、操作情報が入力される。入力部１０７は、例えば、Ｂモードによる表示あるいはドップラ処理の表示を選択するための操作情報、ドップラ処理を行うドップラ撮像領域の設定を行う操作情報および３次元データを収集する際の３次元撮像領域の設定情報等が入力される。入力部１０７からは、超音波プローブ１０の１次元圧電素子アレイ１７を機械的に走査する際の、走査モード、機械走査の速度、最大振れ角度およびスキャン（ｓｃａｎ）開始等の情報が、制御：処理部１０８に入力される。
【００４７】
制御：処理部１０８は、入力部１０７から入力された操作情報および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波プローブ１０を含む超音波撮像装置各部の動作を制御する。例えば、制御：処理部１０８は、入力部１０７から入力される超音波プローブ１０の走査モード、例えば機械走査の速度、最大振れ角度およびスキャン開始等の情報に基づいて、超音波プローブ１０内部での１次元圧電素子アレイの位置を制御する。
【００４８】
図２は、超音波プローブ１０の内部構造を示すプローブの部分的な断面を示す説明図である。超音波プローブ１０は、カバー（ｃｏｖｅｒ）５１、把持部５２、１次元圧電素子アレイ１７、結合流体４７、並びに機械走査部をなす駆動歯車２１、駆動シャフト（ｓｈａｆｔ）２４、ステッピングモータ（ｓｔｅｐｐｉｎｇ  ｍｏｔｏｒ）２８、ベルト（ｂｅｌｔ）３３および回転制御部２５を含む。ここで、カバー５１および把持部５２は、１次元圧電素子アレイ１７、結合流体４７、並びに、機械走査部をなす駆動歯車２１、ステッピングモータ２８、ベルト３３および回転制御部２５を内包する容器を形成する。
【００４９】
カバー５１は、半透明の膜からなり、円弧状に機械走査される１次元圧電素子アレイ１７の軌道に沿った円弧状の形状を有する。カバー５１は、１次元圧電素子アレイ１７で発生される超音波および被検体２０からの反射超音波エコーを、低損失で通過させる被検体２０および一次元圧電素子アレイ１７の中間の音響インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を有する材質で形成される。把持部５２は、成形可能なプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）等からなり、オペレータが容易に、しかも確実な把持を行える形状とされる。
【００５０】
１次元圧電素子アレイ１７は、コンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）状のリニア（ｌｉｎｅａｒ）走査型探触子である。このリニア走査型探触子は、電子走査方向に複数の圧電素子がアレイ状に配列されたものであり、この配列の方向に沿って電子的な走査を行う。
【００５１】
また、１次元圧電素子アレイ１７は、機械走査部により、機械走査方向への機械的な走査を行う。機械走査部は、電子走査方向を向く首振り手段である駆動シャフト２４を有し、駆動シャフト２４の回転により、１次元圧電素子アレイ１７のカバー５１と接する探触子表面は、円弧状の軌道を描く首振り動作を行う。１次元圧電素子アレイ１７が存在するカバー５１の内側は、結合流体４７で満たされており、１次元圧電素子アレイ１７およびカバー５１間の音響的な結合が、損失の少ない状態とされる。
【００５２】
駆動シャフト２４は、駆動歯車２１、ベルト３３を介してステッピングモータ２８と機械的に接続される。ステッピングモータ２８は、回転制御部２５からの制御パルス（ｐｕｌｓｅ）の入力により、高精度に目的とする所定角度の回転を行う。この回転により、機械的に接続された駆動シャフト２４ひいては１次元圧電素子アレイ１７は、機械走査方向に回転させられる。
【００５３】
回転制御部２５は、ステッピングモータ２８を駆動するパルスを発生するパルス発生部およびこのパルスを制御するパルス制御部を有する。回転制御部２５は、画像取得部１０２からの制御情報に基づいて、ステッピングモータ２８ひいては１次元圧電素子アレイ１７の回転角度を制御し、１次元圧電素子アレイ１７に駆動シャフト２４を回転中心とする首振り運動を行わせる。
【００５４】
図３は、超音波プローブ１０を用いて、電子走査方向および電子走査方向と概ね直交する機械走査方向にスキャンを行って取得される２次元撮像断面９を示した説明図である。超音波プローブ１０は、電子走査方向に電子走査を行い、２次元撮像断面９の２次元断層画像情報を取得しつつ、電子走査方向と直交する機械走査方向に１次元圧電素子アレイ１７を移動させる。そして、超音波プローブ１０は、機械走査方向の異なる位置に対応する２次元撮像断面９の２次元断層画像情報の取得を繰り返し、電子走査および機械走査でカバーされる３次元撮像領域８の３次元断層画像情報を収集する。
【００５５】
超音波プローブ１０は、２次元撮像断面９における２次元断層画像情報の取得を、機械走査方向の走査範囲の境界に当たるｘ軸方向端部の位置から開始し、もう一方のｘ軸方向端部で終了する。２次元断層画像情報の取得は、機械的な走査位置の誤差を軽減するため、一方向の機械走査時にのみ行われ、機械走査位置を開始位置に戻す際には、２次元断層画像情報の取得は行われない。なお、電子走査の速さは、ＢモードあるいはＣＦＭモード等の撮像モードにより異なるので、機械走査の速さも、電子走査の速さに合わせて調整される。
【００５６】
取得された一枚の２次元断層画像情報には、撮像条件等の情報を記録するヘッダー（ｈｅａｄｅｒ）が存在し、この部分に取得順序を示すフレーム番号の情報が添付される。２次元断層画像情報は、３次元断層画像情報の取得開始から終了まで、順にフレーム番号１、２、・・・の番号情報がヘッダーに添付され、画像メモリ部１０４に記憶される。また、一群の２次元断層画像情報からなる３次元断層画像情報には、３次元断層画像情報の取得順序を示すボリューム番号の情報が添付される。３次元断層画像情報は、３次元断層画像情報の取得開始から終了まで、順にボリューム番号１、２、・・・の番号情報がフレーム番号と共にヘッダーに添付され、画像メモリ部１０４に記憶される。
【００５７】
また、２次元断層画像情報のヘッダーには、３次元断層画像情報の取得開始からこのフレームの取得までの時間である取得時間の情報が、同様に添付され、画像メモリ部１０４に記憶される。さらに、先頭の２次元断層画像情報のヘッダーには、３次元断層画像情報に関する情報が添付される。この情報には、総フレーム数、最大振れ角度、フレーム間角度等の情報が含まれる。
【００５８】
１次元圧電素子アレイ１７の機械走査方向の走査範囲およびこの走査範囲の総フレーム数は、入力部１０７から、機械走査情報として入力される。この１次元圧電素子アレイ１７の機械走査情報としては、例えば、１次元圧電素子アレイ１７の機械走査方向の最大振り角度およびフレーム間角度等の指定により行われる。
【００５９】
図４は、超音波プローブ１０を用いて収集される３次元断層画像情報１８を、模式的に示した説明図である。３次元断層画像情報１８は、フレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報１９からなる。フレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報１９は、図３に示した２次元撮像断面９の断層画像情報であり、これら撮像位置に対応した画像情報である。図４に示したフレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報１９は、撮像位置も合わせて模式的に示したものである。
【００６０】
ここで、超音波プローブ１０を被検体２０に固定させ、所定の３次元撮像領域の撮像を行う場合に、撮像モードと共に、例えば、機械走査される一次元圧電素子アレイ１７の最大振れ角度およびフレーム間角度が同一であれば、取得されるフレームごとの２次元断層画像情報１９は、同一の撮像断面位置の画像情報となる。言い換えれば、同１のフレーム番号を有する２次元断層画像情報１９は、同一の撮像断面位置の画像情報となる。なお、超音波プローブ１０は、この状態で撮像モードが異なる場合には、フレーム当たりの撮像時間が異なり、従って機械走査される一次元圧電素子アレイ１７の速さも異なったものに設定される。
【００６１】
図５は、入力部１０７の操作パネル（ｐａｎｅｌ）の一例を示す図である。入力部１０７は、キーボード４０、ＴＧＣ（Ｔｉｍｅ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１およびニューペイシェントキー（Ｎｅｗ  Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｋｅｙ）等を含む患者指定部４２、ポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）であるトラックボール（ｔｒａｃｋ  ｂａｌｌ）、ＲＯＩ設定等を含む計測入力部４３、並びに、ボリューム間画像処理を行う場合の各種設定情報を入力する画像処理設定部４４を含む。
【００６２】
キーボード４０は、文字情報あるいは数値情報を入力する場合に用いられ、例えば被検体２０の氏名、ＩＤＮｏ．（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏ．）等の入力に用いられる。ＴＧＣ４１は、深さ方向の受信超音波信号の利得を調整する。患者指定部４２は、新たな患者による撮像を行うごとに入力が行われる。この入力により、被検体２０の氏名またはＩＤＮｏ．と関連付けて、検査情報を格納するメモリ領域が確保される。計測入力部４３は、ＲＯＩの設定、ＲＯＩ面積の計測およびＲＯＩ内画素値を用いた計測等を、トラックボール等を用いて行う。
【００６３】
画像処理設定部４４は、ボリューム番号指定手段４５、フレーム番号指定手段４６、フィルタ処理設定手段４７および積算処理設定手段４８等を含む。ボリューム番号指定手段４５は、ボリューム間画像処理を行うボリューム番号を指定する。ボリューム番号指定手段４５は、例えば、一連のボリューム番号すべてを指定することもできるし、ボリューム番号を個別に１つずつ指定することもできる。フレーム番号指定手段４６は、ボリューム間画像処理を行うフレーム番号を指定する。フィルタ処理設定手段４７は、フィルタ処理、例えば平滑化処理あるいは尖鋭化処理等の選択を行う。積算処理設定手段４８は、指定されたフレーム番号の２次元断層画像情報を、ボリューム間で積算する。
【００６４】
図６は、制御：処理部１０８の構成を示すブロック図である。制御：処理部１０８は、画像取得制御部６０およびボリューム間画像処理部６１を含み、ボリューム間画像処理部６１は、フレーム抽出手段６２、フィルタ処理手段６３、積算処理手段６４および３次元処理画像情報形成手段６５を含む。
【００６５】
画像取得制御部６０は、入力部１０７から入力される、超音波プローブ１０の１次元圧電素子アレイ１７を機械的に走査する際の、走査モード、フレーム間角度、最大振れ角度およびスキャン（ｓｃａｎ）開始等の情報に基づいて、画像取得部１０２を制御し、３次元断層画像情報の収集を行う。
【００６６】
ボリューム間画像処理部６１およびこれに含まれるフレーム抽出手段６２、フィルタ処理手段６３、積算処理手段６４並びに３次元処理画像情報形成手段６５については、つぎに示す制御：処理部１０８の動作のところで説明する。
【００６７】
つぎに、制御：処理部１０８の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。まず、オペレータは、入力部１０７の画像処理設定部４４から、３次元撮像領域８を撮像する際の、２次元撮像断面９のフレーム間角度、最大振れ角度等の撮像条件を入力する（ステップＳ７００）。
【００６８】
その後、画像取得制御部６０は、撮像条件に基づいて、３次元断層画像情報１８の収集を行い（ステップＳ７０１）、収集した３次元断層画像情報１８を、画像メモリ部１０４に記憶する。
【００６９】
図８は、画像メモリ部１０４に記憶された３次元断層画像情報１８を、模式的に示した説明図である。時間経過と共に繰り返し取得される３次元断層画像情報１８には、取得順序に従ったボリューム番号１〜Ｍが付される。また、各ボリューム番号の３次元断層画像情報１８に含まれる２次元断層画像情報１９には、取得順序に従ったフレーム番号１〜Ｎが付される。
【００７０】
これら複数の２次元断層画像情報１９を含む複数の３次元断層画像情報１８は、画像メモリ部１０４に記憶される。ここで、各ボリューム番号の３次元断層画像情報１８は、同一の３次元撮像領域８のものであり、また、各ボリュームに含まれる同一フレーム番号の２次元断層画像情報１９は、同一の２次元撮像断面９を有するものである。
【００７１】
その後、図７に戻り、オペレータは、画像処理を行うフレーム番号を入力する（ステップＳ７０２）。このフレーム番号は、ボリューム間で画像処理を行う場合の処理を行うフレームの番号である。また、オペレータは、ボリューム間画像処理を行う場合に、画像処理を行うボリューム番号を、ボリューム番号指定手段４５により指定することもできる。
【００７２】
画像処理を行うボリューム番号は、初期値として、撮像開始からの３次元断層画像情報１８に付けられる一連のボリューム番号すべてを含むものとされる。しかし、オペレータは、部分的なボリューム番号についてのみ画像処理を行いたい場合には、ボリューム番号指定手段４５により、一連のボリューム番号の範囲を指定することもできる。
【００７３】
その後、オペレータは、ボリューム間画像処理を行う場合の画像処理を指定する（ステップＳ７０３）。この画像処理には、ボリューム間のフィルタ処理あるいは積算処理等が含まれる。
【００７４】
その後、ボリューム間画像処理部６１は、指定されたフレーム番号の画像処理を行い、２次元処理断層画像情報を生成する（ステップＳ７０４）。ここで、ボリューム間画像処理部６１のフレーム抽出手段６２は、入力部１０７から指定されたフレーム番号の２次元断層画像情報を、ボリューム番号の順番に従って順次画像メモリ部１０４から読み込む。フレーム抽出手段６２は、この読み込まれた２次元断層画像情報を、指定された画像処理手段に転送する。
【００７５】
フィルタ処理手段６３または積算処理手段６４は、この転送された２次元断層画像情報に順次画像処理を施し、指定されたフレーム番号の２次元処理断層画像情報を生成する。
【００７６】
図９は、入力部１０７から積算処理が選択された場合に、積算処理手段６４で行われる処理を模式的に示した説明図である。図９中の直方体は、３次元断層画像情報１８を模式的に示したものである。図９には、左から順にボリューム番号１〜３の３次元断層画像情報１８が図示されている。
【００７７】
また、直方体の中に示されている矩形状の領域は、フレーム番号ｉの２次元断層画像情報１９を示している。この矩形状の領域に描かれた円形、楕円形および長楕円形は、ボリューム番号１〜３の３次元断層画像情報１８に含まれるフレーム番号ｉの２次元断層画像情報１９の画像を模式的に示したものである。
【００７８】
積算処理手段６４は、フレーム抽出手段６２から送信される、ボリューム番号１〜３の３次元断層画像情報１８が有するフレーム番号ｉの２次元断層画像情報１９を積算し、２次元処理断層画像情報９２を生成する。２次元処理断層画像情報９２は、図９に模式的に示す様に、フレーム番号ｉの各２次元断層画像情報１９に含まれる円形、楕円形および長楕円形の画像が重なり合ったものとなる。この後、積算処理手段６４は、２次元処理断層画像情報９２を、フレーム抽出手段６２に返信する。また、図９中に示す３次元処理断層画像情報９１については、後述する。
【００７９】
その後、フレーム抽出手段６２は、２次元処理断層画像情報９２を、画像表示制御部１０５に送信した後、画像表示制御部１０５は、２次元処理断層画像情報９２を、表示部１０６に表示し（ステップＳ７０５）、本処理を終了する。
【００８０】
上述してきたように、本実施の形態では、複数ボリュームの３次元断層画像情報１８に含まれる同一フレーム番号の２次元断層画像情報１９の間で画像処理を行い、２次元処理断層画像情報９２を生成することとしているので、時間変化する同一撮像位置の２次元断層画像情報１９間で画像処理、例えば同一撮像位置の時間平均等を行い、時間変化する３次元断層画像情報１８の構成要素である２次元断層画像情報１９を、観察し易いものにし、比較対照を容易にすることができる。
【００８１】
また、本実施の形態では、表示部１０６に２次元処理断層画像情報９２を表示したが、同時に画像処理の基となった同一フレーム番号の２次元断層画像情報１９を、並べて表示することもできる。
【００８２】
また、本実施の形態では、３次元断層画像情報１８を構成する２次元断層画像情報１９のフレーム番号を指定し、このフレーム番号を有する複数の２次元断層画像情報１９に対して画像処理を行い、２次元処理断層画像情報９２を求めたが、図６に示すボリューム間画像処理部６１の３次元処理画像情報形成手段６５を用いて、すべてのフレーム番号の２次元断層画像情報１９から２次元処理断層画像情報９２を求め、これらをまとめた３次元処理断層画像情報を求めることもできる。
【００８３】
図６の３次元処理画像情報形成手段６５は、画像メモリ部１０４に出力するフレーム番号を、１〜Ｎ迄順に変化させ、その都度フレーム番号ごとに２次元処理断層画像情報９２を形成し、すべてのフレーム番号の２次元処理断層画像情報９２が揃ったところで、これらを１つの３次元処理断層画像情報とする。図９には、フレーム番号ｉについての２次元処理断層画像情報９２が示されているが、これをすべてのフレーム番号１〜Ｎについて求めたものが３次元処理断層画像情報９１となる。
【００８４】
また、３次元処理画像情報形成手段６５は、求めた３次元処理断層画像情報９１を表示する際に、各２次元処理断層画像情報９２を並べて表示部１０６に表示することもできるし、３次元処理断層画像情報９１の直交３断面表示を行うこともできる。
【００８５】
図１０は、図３に示した３次元撮像領域８の直交３断面を示す図である。３次元撮像領域８の機械走査方向中央部には、電子走査方向を向くＡ断面８１が存在し、電子走査方向中央部には、機械走査方向を向くＢ断面８２が存在し、３次元撮像領域８の深度方向中央部には、超音波プローブ１０と被検体２０の接触面に概ね平行するＣ断面８３が存在する。
【００８６】
図１１は、表示部１０６に表示された直交３断面の一例である。図１１では、Ａ断面８１が、画面左上に表示され、Ｂ断面８２が、画面右上に表示され、Ｃ断面８３が、画面左下に表示されている。
【００８７】
また、本実施の形態では、超音波撮像装置１００の制御：処理部１０８にボリューム間画像処理部６１を設けたが、画像メモリ部１０４およびボリューム間画像処理部６１を含む画像処理装置を別途設け、この画像処理装置の画像メモリ部１０４に、図８に示す様な複数ボリュームの３次元断層画像情報１８を読み込み、ボリューム間画像処理を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態にかかる超音波プローブの内部構造を示す説明図である。
【図３】実施の形態にかかる超音波プローブの動作を示す説明図である。
【図４】実施の形態にかかる超音波プローブで取得される３次元断層画像情報および２次元断層画像情報を示す説明図である。
【図５】実施の形態にかかる入力部の操作パネルを示す外観図である。
【図６】実施の形態にかかる制御：処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態にかかる制御：処理部の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態にかかる画像メモリ部に記憶される、３次元断層画像情報を示す説明図である。
【図９】実施の形態にかかるボリューム間画像処理の一例を示す説明図である。
【図１０】実施の形態にかかる３次元処理断層画像情報の直交３断面を示す説明図である。
【図１１】実施の形態にかかる表示部の直交３断面表示を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
８  ３次元撮像領域
９  ２次元撮像断面
１０  超音波プローブ
１７  一次元圧電素子アレイ
１８  ３次元断層画像情報
１９  ２次元断層画像情報
２１  駆動歯車
２４  駆動シャフト
２５  回転制御部
２８  ステッピングモータ
３３  ベルト
４０  キーボード
４２  患者指定部
４３  計測入力部
４４  画像処理設定部
４５  ボリューム番号指定手段
４６  フレーム番号指定手段
４７  結合流体
４７  フィルタ処理設定手段
４８  積算処理設定手段
５１  カバー
５２  把持部
６０  画像取得制御部
６１  ボリューム間画像処理部
６２  フレーム抽出手段
６３  フィルタ処理手段
６４  積算処理手段
６５  ３次元処理画像情報形成手段
８１  Ａ断面
８２  Ｂ断面
８３  Ｃ断面
９１  ３次元処理断層画像情報
９２  ２次元処理断層画像情報
１００  超音波撮像装置
１０２  画像取得部
１０４  画像メモリ部
１０５  画像表示制御部
１０６  表示部
１０７  入力部
１０８  制御：処理部
【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】
0005355923.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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