(57)【要約】【課題】  画像データの画質変動に影響されること無く常に安定した血管マーカの生成と表示を行なう。【解決手段】  超音波造影剤が投与された当該被検体の関心血管領域に対して超音波を送受信し、得られた受信信号に基づいて画像データを収集する。更に、この画像データから検出した血管中心軸や血管壁等の位置情報（血管情報）を記憶回路に保存すると共に、この血管情報に基づいて血管マーカを生成し前記画像データに重畳して表示する。そして、投与された超音波造影剤の前記関心血管からの流出等により、リアルタイム収集中の画像データにおける血管情報の検出が困難となった場合、保存されている血管情報を用いて血管マーカを生成し収集中の前記画像データに重畳して表示する。【選択図】  図１
2007275457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波を送受信する超音波振動素子を有した超音波プローブと、
前記超音波振動素子を駆動し前記被検体に対して超音波を送信する送信手段と、
前記超音波の送信によって得られた前記被検体からの反射信号を受信する受信手段と、
超音波送受信の方向を制御して前記被検体の所定領域を走査する走査制御手段と、
前記超音波送受信によって得られた受信信号に基づいて時系列的な画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データの関心血管における血管情報を検出する血管情報検出手段と、
検出された前記血管情報を保存する血管情報記憶手段と、
前記血管情報に基づいて前記関心血管に対する血管マーカを生成する血管マーカ生成手段と、
前記血管マーカを前記画像データに対応させて表示する表示手段を備え、
前記血管情報検出手段による前記血管情報の検出ができない場合、前記血管マーカ生成手段は、前記血管情報記憶手段に予め保存されている血管情報を用いて前記血管マーカを生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記血管情報検出手段による前記血管情報の検出可否を判定する検出可否判定手段を備え、前記血管マーカ生成手段は、前記検出可否判定手段の判定結果に基づき前記血管情報検出手段が略リアルタイムで検出した前記血管情報あるいは前記血管情報記憶手段に保存されている前記血管情報の何れかを選択して前記血管マーカを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記検出可否判定手段は、前記血管情報検出手段が検出した前記血管情報の再現性あるいは安定性に基づいて検出可否の判定を行なうことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
関心領域設定手段を備え、前記血管情報検出手段は、前記画像データに対し前記関心領域設定手段が設定した関心血管領域における前記血管情報を検出することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記血管情報検出手段は、前記関心血管における血管壁あるいは血管中心軸の少なくとも何れかの位置情報を前記血管情報として検出することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
データ合成手段を備え、前記データ合成手段は、前記画像データ生成手段が生成した前記画像データに前記血管マーカを重畳あるいは並列配置して表示データを生成し、前記表示手段において表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
関心領域設定手段とランドマーク位置検出手段を備え、前記血管情報記憶手段は、前記関心領域設定手段が設定した関心組織領域におけるランドマークの位置情報を前記血管情報に付加して保存し、前記血管マーカ生成手段は、前記ランドマーク位置検出手段が略リアルタイムで検出した前記ランドマークの位置情報と前記血管情報記憶手段に保存された前記血管情報に付加されている前記ランドマークの位置情報の比較結果に基づいて前記血管情報を位置補正し前記血管マーカを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記血管マーカ生成手段は、前記ランドマーク位置検出手段が略リアルタイムで検出した前記ランドマークの位置情報と前記血管情報記憶手段に保存された前記血管情報に付加されている前記ランドマークの位置情報との間に著しい差異がある場合には、前記血管マーカの生成を停止することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記被検体の心拍時相を計測する心拍時相計測手段を備え、前記血管情報記憶手段は、前記心拍時相計測手段が計測した心拍時相の情報を前記血管情報に付加して保存し、前記血管マーカ生成手段は、前記心拍時相計測手段が略リアルタイムで検出した前記被検体の心拍時相に対応する心拍時相情報が付加されている前記血管情報を前記血管情報記憶手段から読み出して前記血管マーカを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
プローブ位置検出手段を備え、前記血管情報記憶手段は、前記プローブ位置検出手段が検出した前記超音波プローブの位置情報を前記血管情報に付加して保存し、前記血管マーカ生成手段は、前記プローブ位置検出手段が略リアルタイムで検出した前記超音波プローブの位置情報と前記血管情報記憶手段に保存された前記血管情報に付加されている超音波プローブの位置情報との比較結果に基づいて前記血管情報を位置補正し前記血管マーカを生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記血管マーカ生成手段は、前記プローブ位置検出手段が略リアルタイムで検出する前記超音波プローブ位置情報と前記血管情報記憶手段に保存された前記血管情報に付加されている前記超音波プローブの位置情報との間に著しい差異がある場合には、前記血管マーカの生成を停止することを特徴とする請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
画像データ生成手段が、被検体に対する超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成するステップと、
血管情報検出手段が、前記画像データの関心血管における血管情報を検出して血管情報記憶手段に保存するステップと、
検出可否判定手段が、前記血管情報検出手段による血管情報の検出可否を判定するステップと、
血管マーカ生成手段が、前記検出可否の判定結果に基づき前記血管情報検出手段が検出した前記血管情報あるいは血管情報記憶手段に予め保存されている血管情報の何れかを選択して前記関心血管に対する血管マーカを生成するステップと、
表示手段が、前記血管マーカを前記画像データに対応させて表示するステップを
有することを特徴とする血管マーカ表示方法。
【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血管マーカ表示方法に係り、特に、関心血管の画像データに血管マーカを対応させて表示することが可能な超音波診断装置及び血管マーカ表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＩＴ（Minimally Invasive Treatment）と呼ばれる最小侵襲治療が注目を浴びている。虚血性の脳疾患患者や心疾患患者に対するＭＩＴの代表的なものとして画像観察下にてカテーテル等の血管内デバイスを用いた所謂インターベンション治療が挙げられ、例えば、Ｘ線診断装置や超音波診断装置等の画像診断装置によって得られた画像データのリアルタイム観察下にて上述の血管内デバイスの挿入操作を行なうことにより、安全かつ正確な血管内検査あるいは血管内治療を効率よく行なうことが可能となっている。
【０００３】
ＭＩＴに使用される超音波診断装置は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で２次元画像データのリアルタイム観察を可能にし、更に、近年では、超音波振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動する方法、あるいは超音波振動素子が２次元配列された所謂２次元アレイ超音波プローブを用いる方法によりＢモード３次元画像データやドプラモード３次元画像データを短時間で生成する方法も開発されている。
【０００４】
そして、上述の超音波プローブを用いて得られた３次元画像データに基づいて血管の輪郭データを生成する方法が提案され（例えば、特許文献１参照。）、この輪郭データが重畳された血管の３次元画像データをリアルタイム観察しながら血管内デバイスの挿入操作を行なうことにより、複雑な分岐構造を呈した血管内部の所望方向あるいは所望位置に血管内デバイスの先端部を容易かつ正確に進向あるいは配置することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−２８３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
診断あるいは治療の対象血管（以下では関心血管と呼ぶ。）に対する画像データを高感度で得るために、画像データの生成に先立って前記関心血管の内部に超音波造影剤を投与する方法がとられている。そして、超音波造影剤が投与された関心血管に対して上述の特許文献１に記載された方法を適用することにより血管の輪郭データを安定して収集することが可能となり、この輪郭データが重畳表示された血管の画像データを観察することにより血管の位置や形状を正確に把握することができる。
【０００６】
しかしながら、注入された超音波造影剤の大部分が上述の関心血管から流出（washout）した場合や超音波プローブと関心血管との間に超音波を透過し難い組織等が介在した場合、更には、血管の走行に対する超音波の入射角度が適当でない場合等においては血管や血流に対する画像データを感度よく得ることが困難となり、この画像データに基づく血管輪郭データの生成も不可能になるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、当該被検体の関心血管に対する血管情報のリアルタイム検出が困難な場合においても、予め収集された前記関心血管の血管情報を用いることにより血管の位置や形状を示す血管マーカを安定して表示することが可能な超音波診断装置及び血管マーカ表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受信する超音波振動素子を有した超音波プローブと、前記超音波振動素子を駆動し前記被検体に対して超音波を送信する送信手段と、前記超音波の送信によって得られた前記被検体からの反射信号を受信する受信手段と、超音波送受信の方向を制御して前記被検体の所定領域を走査する走査制御手段と、前記超音波送受信によって得られた受信信号に基づいて時系列的な画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの関心血管における血管情報を検出する血管情報検出手段と、検出された前記血管情報を保存する血管情報記憶手段と、前記血管情報に基づいて前記関心血管に対する血管マーカを生成する血管マーカ生成手段と、前記血管マーカを前記画像データに対応させて表示する表示手段を備え、前記血管情報検出手段による前記血管情報の検出ができない場合、前記血管マーカ生成手段は、前記血管情報記憶手段に予め保存されている血管情報を用いて前記血管マーカを生成することを特徴としている。
【０００９】
一方、請求項１２に係る本発明の血管マーカ表示方法は、画像データ生成手段が、被検体に対する超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成するステップと、血管情報検出手段が、前記画像データの関心血管における血管情報を検出して血管情報記憶手段に保存するステップと、検出可否判定手段が、前記血管情報検出手段による血管情報の検出可否を判定するステップと、血管マーカ生成手段が、前記検出可否の判定結果に基づき前記血管情報検出手段が検出した前記血管情報あるいは血管情報記憶手段に予め保存されている血管情報の何れかを選択して前記関心血管に対する血管マーカを生成するステップと、表示手段が、前記血管マーカを前記画像データに対応させて表示するステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、当該被検体の関心血管に対する血管情報のリアルタイム収集が困難な場合においても、予め収集された前記関心血管の血管情報を用いることにより血管の位置や形状を示す血管マーカを安定して表示することが可能となる。このため、関心血管あるいはその近傍組織に対して精度の高い診断あるいは治療を効率よく行なうことができ、更に、治療に対する安全性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
以下に述べる本発明の実施例では、超音波造影剤が投与された当該被検体の関心血管とその周辺臓器（以下では、これらを纏めて関心血管領域と呼ぶ。）に対し超音波を送受信し、得られた受信信号に基づいて画像データを収集する。更に、この画像データから検出した血管中心軸や血管壁等の位置情報（以下では、血管情報と呼ぶ。）を記憶回路に保存すると共に、この血管情報に基づいて血管マーカを生成し前記画像データに重畳して表示する。
【００１３】
そして、投与された超音波造影剤の前記関心血管からの流出等により、リアルタイム収集中の画像データにおける血管情報の検出が困難となった場合、保存されている血管情報を用いて血管マーカを生成し前記画像データに重畳して表示する。
【００１４】
特に、心臓の冠状動脈や大動脈のように拍動する血管に対して血管マーカを生成する場合、前記血管情報の検出と当該被検体に対する心拍時相の計測を所定期間繰り返し、時系列的に得られた血管情報の各々に心拍時相の情報を付加して記憶回路に保存する。そして、リアルタイム収集中の画像データにおける血管情報の検出が上述の理由によって困難となった場合、保存されている複数の血管情報の中から当該被検体の心拍時相と同一あるいは最も近接した心拍時相の情報が付加されている血管情報を前記記憶回路から読み出し、この血管情報に基づいて生成した血管マーカを前記心拍時相において収集された画像データに重畳して表示する。
【００１５】
尚、以下に述べる実施例では、超音波造影剤が投与された関心血管領域において時系列的に収集された３次元画像データに３次元の血管マーカを重畳表示する場合について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、３次元画像データに２次元の血管マーカを重畳表示してもよく、２次元画像データに２次元あるいは３次元の血管マーカを重畳表示しても構わない。又、超音波造影剤が投与されていない関心血管領域において時系列的に収集された２次元画像データあるいは３次元画像データに対し上述の血管マーカを重畳表示してもよい。
【００１６】
又、以下では、３次元のＢモード画像データ（Ｂモード３次元画像データ）と３次元のドプラモード画像データ（ドプラモード３次元画像データ）を合成し、更に、３次元の血管マーカを重畳して表示する場合について述べるが、Ｂモードあるいはドプラモードの何れか一方のモードにおける３次元画像データあるいは２次元画像データに３次元あるいは２次元の血管マーカを重畳表示してもよく、ＴＤＩ（組織ドプライメージング）モード等の他のモードの３次元画像データや２次元画像データに３次元あるいは２次元の血管マーカを重畳表示しても構わない。
【００１７】
一方、以下の実施例では、心電波形に基づいて当該被検体の心拍時相を計測する場合について述べるが、心音波形や脳波形等の他の生体信号に基づいて心拍時相を計測してもよい。
【００１８】
（装置の構成）
本実施例における超音波診断装置の構成につき図１乃至図５を用いて説明する。尚、図１は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２及び図３は、この超音波診断装置が備える信号検出部及びデータ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示した本実施例の超音波診断装置１００は、超音波造影剤を投与した当該被検体から画像データや血管マーカの生成に必要な画像信号を検出する信号検出部１と、この画像信号を処理してＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データを生成するデータ生成部２と、これらの３次元画像データを用いて３次元血管マーカを生成するマーカ生成部３と、Ｂモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データに３次元血管マーカを重畳して表示データを生成するデータ合成部４を備え、更に、前記表示データを表示する表示部５と、当該被検体の心拍時相を計測する心拍時相計測部６と、被検体情報の入力や関心領域の設定等を行なう入力部７と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部８を備えている。
【００２０】
信号検出部１は、微小なＮｘ個の超音波振動素子が２次元配列され当該被検体に対して超音波パルス（送信超音波）を送信すると共にこの被検体から得られた超音波反射波（受信超音波）を画像信号（受信信号）に変換する超音波プローブ１１と、前記被検体の所定方向に対し超音波パルスを送信するためのＮｔチャンネルの駆動信号を前記超音波振動素子に供給する送信部１２と、前記超音波振動素子から得られたＮｒチャンネルの受信信号を整相加算する受信部１３を備えている。
【００２１】
超音波プローブ１１は、セクタ走査、リニア走査、コンベックス走査等に対応して構成され、操作者は診断部位や診断目的に応じて任意に選択することが可能であるが、本実施例では、Ｎｘ個の超音波振動素子が２次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ１１を用いた場合について述べる。尚、説明を簡単にするために、送信部１２における駆動信号チャンネル数Ｎｔ及び受信部１３における受信信号チャンネル数Ｎｒは何れも超音波振動素子数Ｎｘと等しい場合について述べるが、これに限定されない。
【００２２】
即ち、図２に示した信号検出部１の超音波プローブ１１は、２次元配列された図示しないＮｘ個の超音波振動素子をその先端部に有し、この先端部を被検体の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。又、前記超音波振動素子の各々は、図示しないＮｘチャンネルの多芯ケーブルを介して送信部１２及び受信部１３に接続されている。
【００２３】
送信部１２は、レートパルス発生器１２１と、送信遅延回路１２２と、駆動回路１２３を備えている。レートパルス発生器１２１は図示しない基準信号発生器と分周器を有し、前記基準信号発生器が出力した基準信号を分周して送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成する。又、前記基準信号を分周して超音波反射波の中心周波数とほぼ等しい周波数を有した矩形波を生成する。
【００２４】
送信遅延回路１２２は、Ｎｘチャンネルの独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束するための集束用遅延時間と、所定の方向に送信するための偏向用遅延時間をレートパルス発生器１２１から供給されたレートパルスに与え、このレートパルスを駆動回路１２３に供給する。そして、Ｎｘチャンネルの駆動回路１２３は、送信遅延回路１２２から供給されたレートパルスに同期して駆動信号を生成し、超音波プローブ１１の先端部に内蔵されたＮｘ個の超音波振動素子を駆動して被検体内に送信超音波を放射する。
【００２５】
一方、受信部１３は、Ｎｘチャンネルから構成されたＡ／Ｄ変換器１３１及び受信遅延回路１３２と加算器１３３を備え、超音波振動素子から供給されたＮｘチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器１３１にてデジタル信号に変換されて受信遅延回路１３２に送られる。
【００２６】
受信遅延回路１３２は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換器１３１から出力されたＮｘチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器１３３は、受信遅延回路１３２から出力された受信信号を加算合成する。即ち、被検体体内の所定方向から得られた受信信号は受信遅延回路１３２と加算器１３３によって整相加算される。
【００２７】
次に、図３に示すデータ生成部２は、上述の受信部１３から供給された受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部２１と、前記受信信号を直交検波してドプラ信号を検出するドプラ信号検出部２２と、検出されたドプラ信号に基づいてドプラモードデータを生成するドプラモードデータ生成部２３と、当該被検体に対する３次元超音波走査によって得られた上述のＢモードデータ及びドプラモードデータを順次保存してＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータを生成し、更に、これらのボリュームデータをレンダリング処理してＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データを生成する画像データ生成部２４を備えている。
【００２８】
Ｂモードデータ生成部２１は、包絡線検波器２１１と対数変換器２１２を備え、包絡線検波器２１１は、受信部１３の加算器１３３から供給された整相加算後の受信信号を包絡線検波し、この包絡線検波信号は、対数変換器２１２においてその振幅が対数変換される。尚、包絡線検波器２１１と対数変換器２１２は順序を入れ替えて構成してもよい。
【００２９】
一方、ドプラ信号検出部２２は、π／２移相器２２１、ミキサ２２２−１及び２２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）２２３−１及び２２３−２を備え、受信部１３の加算器１３３から供給された受信信号を直交位相検波してドプラ信号を検出する。
【００３０】
即ち、受信部１３から供給された受信信号は、ミキサ２２２−１及び２２２−２の第１の入力端子に入力される。一方、図２に示した送信部１２のレートパルス発生器１２１から供給された前記矩形波は、ミキサ２２２−１の第２の入力端子に直接供給されると共にπ／２移相器２２１において位相が９０度シフトされてミキサ２２２−２の第２の入力端子に供給される。そして、ミキサ２２２−１及び２２２−２の出力は、ＬＰＦ２２３−１及び２２３−２に供給されて受信部１３の出力信号周波数と前記矩形波の基本周波数の差の成分が検出される。
【００３１】
次に、ドプラモードデータ生成部２３は、ドプラ信号記憶部２３１、ＭＴＩフィルタ２３２及び自己相関演算器２３３を備え、ドプラ信号検出部２２によって検出されたドプラ信号はドプラ信号記憶回路２３１に一旦保存される。次いで、ＭＴＩフィルタ２３２は、ドプラ信号記憶回路２３１に保存されたドプラ信号に対してフィルタリング処理を行ない血管内の血流に起因した成分（血流ドプラ成分）を抽出する。
【００３２】
自己相関演算器２３３は、ＭＴＩフィルタ２３２によって抽出された血流ドプラ成分に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいてドプラモードデータを生成する。この場合、自己相関演算器２３３は、自己相関処理によって算出した血流ドプラ成分のパワー値に基づいてドプラモードデータを生成することにより血流情報を高感度で検出することができるが、血流ドプラ成分の平均速度や分散値等を用いてドプラモードデータを生成しても構わない。
【００３３】
一方、画像データ生成部２４は、図示しないボリュームデータ生成部と、不透明度・色調設定部と、レンダリング処理部を備えている。そして、前記ボリュームデータ生成部は、Ｂモードデータ記憶領域とドプラモードデータ記憶領域を有し、Ｂモードデータ生成部２１において生成されたＢモードデータ及びドプラモードデータ生成部２３において生成されたドプラモードデータを３次元超音波走査の走査方向に対応させて上述の各記憶領域に順次保存することによりＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータを生成する。
【００３４】
又、前記不透明度・色調設定部は、前記ボリュームデータ生成部において生成されたＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータを読み出し、これらのボリュームデータの画素値（ボクセル値）に基づいて不透明度や色調を画素単位で設定する。
【００３５】
そして、前記レンダリング処理部は、前記不透明度・色調設定部が設定した不透明度や色調の情報に基づいて上述のＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータをレンダリング処理してＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データを生成する。
【００３６】
図１に戻って、マーカ生成部３は、関心領域設定部３１と、血管情報検出部３２と、ランドマーク位置検出部３３と、血管情報記憶部３４と、検出可否判定部３５と、血管マーカ生成部３６を備えている。
【００３７】
関心領域設定部３１は、システム制御部８を介して入力部７から供給される関心領域の選択信号に基づいて関心血管領域と関心組織領域の設定を行なう。この場合、操作者は、データ生成部２の画像データ生成部２４において生成されデータ合成部４を介して表示部５に表示されたＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データに対し、診断／治療の対象となる関心血管領域と好適な関心組織領域を後述の入力部７に備えられた入力デバイスを用いて選択する。そして、関心領域設定部３１は、この選択信号に従い上述の３次元画像データに対して関心血管領域及び関心組織領域を設定する。
【００３８】
尚、上述の関心組織領域とは、Ｂモード３次元画像データあるいはドプラモード３次元画像データにおいて超音波造影剤の有無に依存することなく常にその存在位置が明示される組織や臓器の領域を意味し、例えば、心臓壁や横隔膜等が好適である。
【００３９】
次に、血管情報検出部３２は、図示しない演算回路を備え、関心領域設定部３１によって設定された関心血管領域におけるＢモード３次元画像データあるいはドプラモード３次元画像データの少なくとも何れか（以下では、３次元画像データと呼ぶ。）を抽出する。そして、得られた３次元画像データに対し、例えば、特許文献１に記載された画像処理法を適用して血管壁あるいは血管中心軸の位置情報を検出する。具体的には、血管壁面上あるいは血管中心軸上の座標を検出する。
【００４０】
一方、ランドマーク位置検出部３３は、図示しない演算回路を備え、関心領域設定部３１によって設定された関心組織領域における３次元画像データを抽出して空間的なフィルタリング処理を行なう。次いで、フィルタリング処理後の３次元画像データにおいて、例えば、最大画素値を有する画素の座標をランドマーク（目印）の位置情報として検出し血管情報記憶部３４に保存すると共に血管マーカ生成部３６に供給する。
【００４１】
血管情報記憶部３４には、画像データ生成部２４から時系列的に供給された３次元画像データに対して血管情報検出部３２が検出した血管情報（即ち、血管中心軸や血管壁の位置情報）が順次保存される。このとき保存された血管情報の各々には、ランドマーク位置検出部３３によって検出されたランドマークの位置情報や後述の心拍時相計測部６が計測した当該被検体における心拍時相の情報が付帯情報として付加される。
【００４２】
次に、検出可否判定部３５は、血管情報検出部３２が出力する検出結果を継続的に監視し、例えば、その連続性や再現性に基づいて血管情報が正常に検出されているか否かを判定する。そして、その判定結果を血管マーカ生成部３６に供給する。
【００４３】
次に、血管マーカ生成部３６は、検出可否判定部３５から供給された判定結果に基づいて関心血管に対する血管マーカを生成する。即ち、検出可否判定部３５により、データ生成部２の画像データ生成部２４から略リアルタイムで供給される時系列的な３次元画像データに対する血管情報の検出が血管情報検出部３２において正常に行なわれていると判定された場合、血管マーカ生成部３６は、血管情報検出部３２から直接供給される血管情報に基づいて関心血管に対する血管マーカを生成する。
【００４４】
一方、画像データ生成部２４から供給された３次元画像データに対すると判定された場合、血管マーカ生成部３６は、先ず、心拍時相計測部６及びランドマーク位置検出部３３から略リアルタイムで供給される当該被検体の心拍時相情報とランドマーク位置情報を受信する。次いで、血管情報記憶部３４に予め保管されている複数心拍時相における血管情報の中から前記心拍時相情報に略等しい心拍時相情報を有する血管情報を読み出し、更に、この血管情報に付加されているランドマークの位置情報とランドマーク位置検出部３３から直接供給されたランドマーク位置情報との比較結果に基づく前記血管情報の位置補正を行なって３次元血管マーカを生成する。
【００４５】
図４は、血管情報の位置補正を模式的に説明するための図であり、図１４（ａ）は、血管情報の検出が正常に行なわれているｔ＝ｔ１において生成された３次元画像データに対し、血管情報検出部３２及びランドマーク位置検出部３３が検出し血管情報記憶部３４に予め保存された関心血管Ｐの血管情報（血管中心軸の位置情報）Ｃ１と、この血管情報Ｃ１から距離Ｄだけ離れた座標（ｘ１、ｙ１）におけるランドマークＬＭ１を示している。
【００４６】
又、図４（ｂ）は、血管情報の検出が正常に行なわれていない実観測時刻ｔ＝ｔ２（ｔ２＞ｔ１）において生成された３次元画像データに対し、同様にして検出された関心血管Ｐの血管情報Ｃ２と座標（ｘ２、ｙ２）におけるランドマークＬＭ２を示している。但し、図４（ｂ）の破線は、超音波造影剤の流出等の理由により３次元画像データにおいて検出が困難となった関心血管Ｐと血管情報Ｃ２を示している。
【００４７】
一方、図４（ｃ）は、血管マーカ生成部３６が生成した３次元血管マーカＣｘを示したものであり、ランドマーク位置検出部３３が検出したｔ＝ｔ２におけるランドマークＬＭ２の座標（ｘ２、ｙ２）を基準点Ｐに設定し、この基準点Ｐから距離Ｄだけ離れた位置にｔ＝ｔ１の血管情報Ｃ１に基づく３次元血管マーカＣｘを生成する。
【００４８】
尚、血管情報記憶部３４に予め保存されているｔ＝ｔ１の血管情報を用いて生成した３次元血管マーカを実観測時刻ｔ＝ｔ２で収集された関心血管の３次元画像データに重畳して表示する際、血管マーカ生成部３６は、ランドマーク位置検出部３３からｔ＝ｔ２で供給されたランドマーク位置情報と血管情報記憶部３４から読み出されたｔ＝ｔ１のランドマーク位置情報との間に大きな差異を認めた場合には３次元血管マーカの生成あるいはデータ合成部４への供給を停止する。
【００４９】
図４に示したように、血管情報記憶部３４に保存されたｔ＝ｔ１における血管情報Ｃ１をｔ＝ｔ１におけるランドマークＬＭ１及びｔ＝ｔ２におけるランドマークＬＭ２の位置情報に基づいて位置補正することにより、超音波プローブ１１の被検体に対する相対的な位置変化あるいは方向変化に起因した誤差を補正することが可能となり、関心血管の３次元画像データに対し３次元血管マーカを常に正確に重畳することができる。
【００５０】
又、予め保存されている複数の血管情報の中からリアルタイムで計測される当該被検体の心拍時相に対応した心拍時相情報が付加されている血管情報を選択して３次元血管マーカを生成することにより、拍動する血管の３次元画像データに対しても３次元血管マーカを正確に重畳することが可能となる。
【００５１】
次に、データ合成部４は、図示しない演算回路と記憶回路を備え、画像データ生成部２４が生成したＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データと血管マーカ生成部３６が生成した３次元血管マーカを重畳し、更に、必要に応じて被検体情報等を付加して表示データを生成する。
【００５２】
一方、表示部５は、図示しない変換回路とモニタを備え、前記変換回路は、データ合成部４において生成された表示データを所定の表示フォーマットに変換した後、Ｄ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なってＣＲＴや液晶等の前記モニタに表示する。
【００５３】
図５は、表示部５の前記モニタにおける血管マーカの表示例を示したものであり、このモニタには血管ＢＬを含む３次元画像データに対して関心領域設定部３１が入力部７からの選択信号に基づいて設定した注目血管領域Ｒｂ及び注目組織領域Ｒｔが表示され、更に、ランドマーク位置検出部３３が前記注目組織領域に対して検出したランドマークＬＭと、血管マーカ生成部３６が血管情報検出部３２から供給された前記３次元画像データの血管情報に基づいて生成した血管壁の血管マーカＭｂ及び血管中心軸の血管マーカＭａが前記３次元画像データに重畳して表示される。但し、血管マーカの表示は図５に示した方法に限定されるものではなく、例えば、血管マーカＭｂあるいは血管マーカＭａの何れか一方のみを表示してもよく、又、ランドマークＬＭの表示は必ずしも必要ではない。
【００５４】
再び図１に戻って、心拍時相計測部６は、被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）を収集するＥＣＧユニットと、心電波形に基づいて心拍時相を計測する演算回路（何れも図示せず）を有している。そして、前記ＥＣＧユニットは、被検体の胸部に装着されたＥＣＧ電極によって検出された心電波形をＡ／Ｄ変換し、前記演算回路は、例えば、デジタル信号に変換された心電波形のＲ波を基準とした心拍時相を計測する。そして、得られた心拍時相の情報を、マーカ生成部３の血管情報記憶部３４及び血管マーカ生成部３６に供給する。尚、上述の心拍時相として、心電波形のＲ波からの経過時間が好適であるがこれに限定されない。
【００５５】
一方、入力部７は、操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスと表示パネルを備えたインタラクティブなインターフェースであり、被検体情報の入力、超音波送受信条件の設定、画像データ収集モード及び血管マーカ表示モードの選択、画像データに対する関心血管領域及び関心組織領域の設定及び各種コマンド信号の入力等を行なう。
【００５６】
そして、システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部７からの指示信号に基づいて、上記各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。特に、図２に示した送信部１２の送信遅延回路１２２及び受信部１３の受信遅延回路１３２における遅延時間を制御し、当該被検体に対し３次元超音波走査を行なう。
【００５７】
（血管マーカの表示手順）
次に、本実施例における血管マーカの表示手順につき図６のフローチャートを用いて説明する。画像データの生成に先立ち超音波診断装置１００の操作者は、入力部７において被検体情報を入力し、更に、画像データ収集モード（即ち、セクタ走査によるＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データの収集モード）の選択、血管マーカ表示モードの選択、超音波送受信条件の設定等を行なった後（図６のステップＳ１）、心拍時相計測部６のＥＣＧ電極が胸部に装着された当該被検体に対して超音波造影剤を投与する（図６のステップＳ２）。
【００５８】
この超音波造影剤が関心血管あるいはその近傍に到達した時点で、操作者は、被検体の体表面に超音波プローブ１１の先端部を配置し、入力部７にて画像データの収集開始コマンドを入力する。そして、このコマンド信号がシステム制御部８に供給されることにより、Ｂモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データの生成と表示が開始される。
【００５９】
上述の画像データの生成に際し、図２に示した送信部１２のレートパルス発生器１２１は、システム制御部８から供給された制御信号に従い、当該被検体の体内に放射される送信超音波の繰り返し周期（レート周期）を決定するレートパルスを生成し送信遅延回路１２２に供給する。送信遅延回路１２２は、システム制御部８から供給された制御信号に基づいて送信超音波を集束するための遅延時間と、最初の走査方向（θ１、φ１）に送信するための遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをＮｘチャンネルの駆動回路１２３に供給する。次いで、駆動回路１２３は、送信遅延回路１２２から供給されたレートパルスに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ１１におけるＮｘ個の超音波振動素子に供給して当該被検体の体内に送信超音波を放射する。
【００６０】
放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる組織等の境界において反射し、更に、血管内で移動している血球等にて反射した超音波反射波の周波数はドプラ偏移を受けて超音波プローブ１１の超音波振動素子にて画像信号（受信信号）に変換される。次いで、この受信信号は、受信部１３のＡ／Ｄ変換器１３１においてデジタル信号に変換された後、Ｎｘチャンネルの受信遅延回路１３２において所定の深さからの受信超音波を集束するための遅延時間と走査方向（θ１、φ１）からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための遅延時間が与えられ、加算器１３３にて整相加算される。
【００６１】
そして、整相加算後の受信信号が供給された図３のデータ生成部２におけるＢモードデータ生成部２１は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってＢモードデータを生成し、画像データ生成部２４のボリュームデータ生成部におけるＢモードデータ記憶領域に保存する。
【００６２】
走査方向（θ１、φ１）におけるＢモードデータの生成と保存が終了したならば、システム制御部８は、送信部１２の送信遅延回路１２２及び受信部１３の受信遅延回路１３２における遅延時間を制御して超音波の走査方向がθ方向にΔθ、φ方向にΔφずつ順次更新された（θｐ、φｑ）（θｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）、φｑ＝φ１＋（ｑ−１）Δφ（ｑ＝２〜Ｑ））の各々に対して同様の手順で超音波の送受信を行なって３次元超音波走査を行なう。そして、各々の走査方向にて得られたBモードデータはボリュームデータ生成部のBモードデータ記憶領域に順次保存されてBモードボリュームデータが生成される。
【００６３】
更に、システム制御部８は、上述の走査方向（θｐ、φｑ）（ｐ＝１〜Ｐ、ｑ＝１〜Ｑ）に対するBモードデータの生成を目的とした超音波送受信と略並行してこれらの走査方向に対するドプラモードデータの生成を目的とした超音波送受信を行なう。
【００６４】
即ち、システム制御部８は、先ず、送信部１２の送信遅延回路１２２における送信遅延時間と受信部１３の受信遅延回路１３２における受信遅延時間を制御して走査方向（θ１、φ１）に対する超音波送受信を所定回数（Ｌ回）繰り返し、各々の超音波送受信において受信部１３から得られた受信信号は、データ生成部２のドプラ信号検出部２２に供給される。そして、この受信信号は、ドプラ信号検出部２２において直交位相検波されてドプラ信号が検出されドプラモードデータ生成部２３のドプラ信号記憶部２３１に一旦保存される。
【００６５】
走査方向（θ１、φ１）に対する所定回数（Ｌ回）の超音波送受信によって得られたドプラ信号の保存が終了したならば、システム制御部８は、ドプラ信号記憶部２３１に保存されているドプラ信号の中から所定位置（深さ）に対応したＬ個のドプラ信号を順次読み出してＭＴＩフィルタ２３２に供給する。ＭＴＩフィルタ２３２は、供給されたドプラ信号をフィルタ処理して血流ドプラ成分を抽出し、自己相関演算器２３３に供給する。
【００６６】
自己相関演算器２３３は、ＭＴＩフィルタ２３２から供給されたドプラ信号を用いて自己相関演算を行ない、更に、この演算結果に基づいて血流情報を算出する。このような演算を、走査方向θ１の他の位置（深さ）に対しても行ない、算出された走査方向（θ１、φ１）における血流情報をデータ記憶部２４のドプラモードデータ記憶領域に保存する。
【００６７】
次に、システム制御部８は、走査方向（θｐ、φｑ）（ｐ＝２〜Ｐ、ｑ＝２〜Ｑ）に対しても同様の手順で超音波送受信を行なう。そして、各々の走査方向にて得られたドプラモードデータは画像データ生成部２４のボリュームデータ生成部におけるドプラモードデータ記憶領域に順次保存されてドプラモードボリュームデータが生成される。
【００６８】
一方、画像データ生成部２４のレンダリング処理部は、ボリュームデータ生成部のＢモードデータ記憶領域に保存されたＢモードボリュームデータとドプラモードデータ記憶領域に保存されたドプラモードボリュームデータを夫々読み出し、不透明度・色調設定部が設定した不透明度や色調の情報に基づくレンダリング処理を行なってＢモード３次元画像データ及びドプラモード３次元画像データを生成する。
【００６９】
次いで、図１のデータ合成部４は、画像データ生成部２４から供給されたＢモード３次元画像データとドプラモード３次元画像データを合成して表示データを生成し表示部５のモニタに表示する（図６のステップＳ３）。
【００７０】
一方、操作者は、モニタ上にリアルタイム表示された表示データに対して関心血管領域及び関心組織領域を入力部７の入力デバイスを用いて選択し、マーカ生成部３の関心領域設定部３１は、この選択信号に基づいて画像データ生成部２４における３次元画像データ（即ち、Ｂモード３次元画像データあるいはドプラモード３次元画像データの少なくとも何れか）に対し関心血管領域と関心組織領域を設定する（図６のステップＳ４）。
【００７１】
次いで、信号検出部１及びデータ生成部２は、ステップ３と同様の手順によって３次元画像データを生成し（図６のステップＳ５）、マーカ生成部３の血管情報検出部３２は、データ生成部２の画像データ生成部２４から供給された３次元画像データの中から関心領域設定部３１が設定した関心血管領域における３次元画像データを抽出する。そして、得られた３次元画像データにおける血管壁あるいは血管中心軸の位置情報を血管情報として検出し血管情報記憶部３４、検出可否判定部３５及び血管マーカ生成部３６に供給する（図６のステップＳ６）。
【００７２】
一方、ランドマーク位置検出部３３は、画像データ生成部２４から供給された３次元画像データの中から関心領域設定部３１が設定した関心組織領域における３次元画像データを抽出し、この３次元画像データにおいて最大画素値を有する画素（ボクセル）の座標をランドマーク位置情報として検出する。そして、検出したランドマーク位置情報を血管情報記憶部３４及び血管マーカ生成部３６に供給する（図６のステップＳ７）。
【００７３】
又、心拍時相計測部６は、被検体の胸部に装着したＥＣＧ電極によって収集した心電波形をＡ／Ｄ変換した後、そのＲ波を基準として心拍時相を計測し、マーカ生成部３の血管情報記憶部３４及び血管マーカ生成部３６に供給する（図６のステップＳ８）。
【００７４】
次に、マーカ生成部３の検出可否判定部３５は、血管情報検出部３２から出力された血管情報の検出結果を継続的に監視し、その連続性や再現性に基づいて血管情報が正常に検出されているか否かを判定する（図６のステップＳ９）。そして、その判定結果を血管情報記憶部３４及び血管マーカ生成部３６に供給してこれらの各ユニットを制御する。
【００７５】
即ち、血管情報検出部３２において血管情報の検出が正常に行なわれていると判定した場合、検出可否判定部３５は、血管情報検出部３２から供給された血管情報に対してランドマーク位置検出部３３から供給されたランドマーク位置情報及び心拍時相計測部６から供給された当該被検体の心拍時相情報を付加して血管情報記憶部３４に保存する（図６のステップＳ１０）。
【００７６】
又、検出可否判定部３５から上述の判定結果が供給された血管マーカ生成部３６は、血管情報検出部３２から直接かつ時系列的に供給された血管情報に基づいて関心血管に対する３次元血管マーカを生成する（図６のステップＳ１１）。
【００７７】
一方、検出可否判定部３５により画像データ生成部２４から供給された３次元画像データに対する血管情報の検出が正常に行なわれていないと判定された場合、その判定結果が検出可否判定部３５から供給された血管マーカ生成部３６は、心拍時相計測部６及びランドマーク位置検出部３３から時系列的に供給された当該被検体の心拍時相情報及びランドマーク位置情報を受信する。
【００７８】
次いで、血管マーカ生成部３６は、上述のステップＳ８において心拍時相計測部６から直接供給された心拍時相情報と略等しい心拍時相情報を有する血管情報を血管情報記憶部３４に予め保管されている複数の血管情報の中から抽出し（図６のステップＳ１２）、更に、この血管情報に付加されているランドマーク位置情報と上述のステップＳ７においてランドマーク位置検出部３３から直接供給されたランドマーク位置情報を比較することにより前記血管情報の位置補正を行なって関心血管に対する３次元血管マーカを生成する（図６のステップＳ１３及びＳ１４）。
【００７９】
このとき、血管マーカ生成部３６は、ランドマーク位置検出部３３から直接供給されたランドマーク位置情報と血管情報記憶部３４から読み出されたランドマーク位置情報との間に大きな差異を認めた場合、血管マーカの生成あるいはデータ合成部４への供給を停止する。
【００８０】
上述の手順によって血管マーカの生成が行なわれたならば、データ合成部４は、画像データ生成部２４が生成した３次元画像データに血管マーカ生成部３６が生成した３次元血管マーカを重畳し、更に、必要に応じて被検体情報等を付加して表示データを生成する。そして、表示部５は、前記表示データに対して所定の変換処理を行なって」映像信号を生成しモニタに表示する（図６のステップＳ１５）。
【００８１】
以上述べた本発明の実施例によれば、当該被検体から得られた画像データに基づいて生成した血管マーカを前記画像データの関心血管に重畳して表示することが可能なため、血管の位置や形状を容易に把握することができる。
【００８２】
又、超音波造影剤の流出等によって関心血管に対する血管情報のリアルタイム収集が一時的に困難となった場合においても、予め収集された前記関心血管の血管情報を用いることにより血管マーカを安定して表示することが可能となる。
【００８３】
更に、予め収集された関心血管の血管情報を用いて生成した血管マーカをリアルタイム収集された画像データに重畳して表示する際、超音波造影剤の存在等に依存せずに常に安定して検出される関心組織領域のランドマーク位置情報を前記血管情報と共に収集し、保存された血管情報に付加されているランドマーク位置情報と実観測時刻において検出されたランドマーク位置情報に基づいて位置補正された血管情報を用い血管マーカの生成が行なわれるため、血管マーカと画像データとの正確な重畳表示が可能となる。
【００８４】
又、予め収集された関心血管の血管情報を用いて生成した血管マーカをリアルタイム収集された画像データに重畳して表示する際、被検体の心拍時相を前記血管情報と共に収集し、実観測時刻の心拍時相に対応した心拍時相情報が付加されている血管情報に基づいて血管マーカの生成が行なわれるため、拍動する血管に対しても血管マーカを正確に重畳することができる。
【００８５】
更に、保存された血管情報に基づく血管マーカの生成を行なうか否かの判定は血管情報の検出精度に基づいて自動的に行なうことができる。
【００８６】
以上の理由により、関心血管あるいはその近傍組織に対して精度の高い診断あるいは治療を効率よく行なうことができ、治療／診断に対する安全性が向上するのみならず被検体や操作者の負担を軽減することができる。
【００８７】
以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、既に述べたように上述の実施例では、当該関心血管領域において収集された３次元画像データに３次元血管マーカを重畳表示する場合について述べたが、３次元画像データに２次元血管マーカを重畳表示してもよく、２次元画像データに２次元あるいは３次元の血管マーカを重畳表示してもよい。又、超音波造影剤が投与されていない関心血管領域の２次元画像データあるいは３次元画像データに対し２次元あるいは３次元の血管マーカを重畳表示してもよい。
【００８８】
又、合成されたＢモード画像データ及びドプラモード画像データに対し血管マーカを重畳する場合について述べたが、Ｂモードあるいはドプラモードの何れか一方の画像データに血管マーカを重畳してもよく、ＴＤＩモード等の他のモードの画像データに血管マーカを重畳しても構わない。
【００８９】
更に、関心血管領域の画像データに血管マーカを重畳表示する場合について示したが、画像データと血管マーカを並列表示しても構わない。
【００９０】
又、心電波形に基づいて心拍時相を計測する場合について述べたが、心電波形の替わりに心音波形や脳波形等の他の生体信号に基づいて心拍時相を計測してもよい。
【００９１】
一方、上述の実施例では、血管情報と共に保存されたランドマーク位置情報と実観測時刻にて検出されたランドマーク位置情報との比較結果に基づいて位置補正された血管情報を用いて血管マーカを生成し、更に、上述の２つのランドマーク位置情報に著しい差異がある場合には血管マーカの生成を停止する場合について述べたが、この方法に限定されるものではなく、例えば、超音波プローブ１１の位置や角度、更には、走査断面方向等を計測するプローブ位置検出部を備え、このプローブ位置検出部によって検出されたプローブ位置情報に基づいて血管マーカの生成を行なってもよい。
【００９２】
具体的には、被検体の近傍に配置された磁気発信器と超音波プローブ１１に装着された磁気センサを有するプローブ位置検出部を新たに備え、前記磁気センサが検出した磁気信号に基づいて計測された超音波プローブ１１のプローブ位置情報を画像データに付加して保存する。そして、血管情報と共に保存されたプローブ位置情報と実観測時刻にて検出されたプローブ位置情報との比較結果に基づいて血管情報の位置補正を行ない、補正された血管情報を用いて血管マーカを生成する。又、上述の２つのプローブ位置情報に著しい差異がある場合には血管マーカの生成あるいはデータ合成部４への供給を停止する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の超音波診断装置が備えた信号検出部の構成を示すブロック図。
【図３】同実施例の超音波診断装置が備えた画像データ生成部の構成を示すブロック図。
【図４】同実施例における血管情報の位置補正を模式的に示す図。
【図５】同実施例における血管マーカの表示例を示す図。
【図６】同実施例における血管マーカの表示手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００９４】
１…信号検出部
１１…超音波プローブ
１２…送信部
１３…受信部
２…データ生成部
２１…Ｂモードデータ生成部
２２…ドプラ信号検出部
２３…ドプラモードデータ生成部
２４…画像データ生成部
３…マーカ生成部
３１…関心領域設定部
３２…血管情報検出部
３３…ランドマーク位置検出部
３４…血管情報記憶部
３５…検出可否判定部
３６…血管マーカ生成部
４…データ合成部
５…表示部
６…心拍時相計測部
７…入力部
８…システム制御部
１００…超音波診断装置
【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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