(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元座標空間の画像データに基づき、投影方向を変化させながら投影画像を逐次生成する投影画像生成装置であって、
前記３次元座標空間における平面の投影像を前記投影画像とともに生成する画像生成手段を具備しており、
前記投影画像は、投影面の各ピクセルに対応する各視線上で最大値投影処理を奥行き方向に進めるときにおいて、最大値投影した値が所定の閾値を超えて更に奥行き方向に処理を進めたときに、その視線上の画像データの値が前記所定の閾値未満になったときはその視線上の最大値投影処理を終了する最大値投影処理により得られたことを特徴とする投影画像生成装置。
【請求項２】
３次元座標空間の画像データに基づき、投影方向を変化させながら投影画像を逐次生成する投影画像生成装置であって、
前記３次元座標空間における平面の投影像を前記投影画像とともに生成する画像生成手段を具備しており、
前記投影画像は、投影面の各ピクセルに対応する各視線上で最大値投影処理を奥行き方向に進めるときにおいて、最大値投影した値が第１の閾値を超えて更に奥行き方向に処理を進めたときに、その視線上の画像データの値が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値未満になったときはその視線上の最大値投影処理を終了する最大値投影処理により得られたことを特徴とする投影画像生成装置。
【請求項３】
被検体内の３次元領域を撮像して３次元座標空間の画像データを獲得する医用画像獲得手段と、
前記医用画像獲得手段が獲得した画像データに基づく投影画像及び前記３次元座標空間における平面の投影像を投影方向を変化させながら逐次生成する画像生成手段とを具備しており、
前記投影画像は、投影面の各ピクセルに対応する各視線上で最大値投影処理を奥行き方向に進めるときにおいて、最大値投影した値が所定の閾値を超えて更に奥行き方向に処理を進めたときに、その視線上の画像データの値が前記所定の閾値未満になったときはその視線上の最大値投影処理を終了する最大値投影処理により得られたことを特徴とする医用画像装置。
【請求項４】
被検体内の３次元領域を撮像して３次元座標空間の画像データを獲得する医用画像獲得手段と、
前記医用画像獲得手段が獲得した画像データに基づく投影画像及び前記３次元座標空間における平面の投影像を投影方向を変化させながら逐次生成する画像生成手段とを具備しており、
前記投影画像は、投影面の各ピクセルに対応する各視線上で最大値投影処理を奥行き方向に進めるときにおいて、最大値投影した値が第１の閾値を超えて更に奥行き方向に処理を進めたときに、その視線上の画像データの値が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値未満になったときはその視線上の最大値投影処理を終了する最大値投影処理により得られたことを特徴とする医用画像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影画像表示方法、投影画像生成方法および装置並びに医用画像装置に関し、特に、投影画像を回転させながら表示する投影画像表示方法、投影方向を変更しながら投影画像を逐次生成する投影画像生成方法および装置、並びに、そのような投影画像生成装置を備えた医用画像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、被検体内の３次元領域を超音波で走査し、エコー(echo)受信信号に基づいてその領域の内部状態を画像化したとき、３次元座標空間の画像データ(data)を、例えば、最大値投影(maximum intensity projection)または最小値投影(minimum intensity projection)して、投影画像を求めることが行われる。
【０００３】
画像データがエコーのドップラ(Doppler) 信号によるもの（ドップラ像）である場合は、最大値投影により例えば血流等の投影画像が得られる。ドップラ像の中でも、ドップラ信号のパワー(power) の２次元分布を示すＰＤＩ(power Doppler indication)像が最大値投影に好適であるが、血流等の流速の２次元分布を示すＣＦＭ(color flow mapping)像を利用することも可能である。画像データがエコーの強度信号によるもの（Ｂモード(mode)像）である場合は、最小値投影によって例えば血流等の投影画像が得られる。
【０００４】
そのような投影画像を投影方向を変えて複数個生成し、順次に表示することにより、連続的に回転する投影画像を得るようにしている。回転する投影画像では、回転中心から距離に応じて投影画像の各部の動きに差がでるので、そのような動きを観察することにより投影画像の各部の前後関係を把握し、表示像の３次元的形状を認識するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、回転する投影画像に基づいて表示像の３次元的形状を認識する場合、観察者によっては、画像の回転の方向が逆に見え、各部の前後関係が混乱し３次元的形状を認識できない場合がある。すなわち、上記の方法は、観察者の印象形成能力に応じて、３次元的形状の認識に個人差が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、３次元的形状の認識を容易にする投影画像表示方法、投影画像生成方法および装置、並びに、そのような投影画像生成装置を備えた医用画像装置を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、投影画像を回転させながら表示する投影画像表示方法であって、前記投影画像に対して相対位置が固定された平面の投影像を前記投影画像とともに表示する、ことを特徴とする。
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、３次元座標空間の画像データに基づき、投影方向を変化させながら投影画像を逐次生成する投影画像生成方法であって、前記３次元座標空間における平面の投影像を前記投影画像とともに生成する、ことを特徴とする。
【０００８】
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、３次元座標空間の画像データに基づき、投影方向を変化させながら投影画像を逐次生成する投影画像生成装置であって、前記３次元座標空間における平面の投影像を前記投影画像とともに生成する画像生成手段、を具備することを特徴とする。
【０００９】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、被検体内の３次元領域を撮像して３次元座標空間の画像データを獲得する医用画像獲得手段と、前記医用画像獲得手段が獲得した画像データに基づく投影画像および前記３次元座標空間における平面の投影像を投影方向を変化させながら逐次生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
第１の発明乃至第４の発明において、前記投影画像を最大値投影によって形成することが、超音波ドップラ像に基づく血流像等を得る点で好ましい。
また、第１の発明乃至第４の発明において、前記投影画像を最小値投影によって形成することが、超音波Ｂモード像に基づく血流像等を得る点で好ましい。
【００１１】
また、第１の発明乃至第４の発明において、前記平面の投影像が、表面に模様を持つことが識別を容易にする点で好ましい。
また、第２の発明乃至第４の発明において、前記投影画像が前記３次元座標空間を表す６面体の稜線像を伴うことが、投影画像の３次元的把握を容易にする点で好ましい。
【００１２】
また、第４の発明において、前記平面の投影像が、前記被検体の断層像であることが体内での前記投影画像の位置関係を明確にする点で好ましい。
（作用）
本発明では、投影画像に対して相対位置が固定された平面の投影像を生成し、３次元的形状の認識の助けとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１に、医用画像装置のブロック(block) 図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１５】
（構成）
本装置の構成を説明する。図１に示すように、本装置は、信号採取部２を有する。信号採取部２は、被検体４から医用画像生成のための信号を採取するものである。
【００１６】
信号採取部２は、医用画像装置の種類に応じて様々な形態のものが用いられる。例えば、超音波撮像装置では、被検体４内に超音波を送波してそのエコーを受信する超音波プローブ(probe) が用いられる。Ｘ線ＣＴ(computed tomography) 装置では、被検体４をスキャン(scan)するＸ線照射・検出系を備えたガントリ(gantry)が用いられる。磁気共鳴撮像(MRI : magnetic resonance imaging)装置では、磁気共鳴を利用して被検体４から信号を採取するマグネットシステム(magnet system) が用いられる。このような信号採取部２は、いずれも既存のものを利用することができる。その他の医用画像装置でも、その種類に応じてそれぞれ既存のものを用いることができる。
【００１７】
信号採取部２は画像生成部６に接続され、被検体４から採取した信号を画像生成部６に入力するようになっている。画像生成部６は、信号採取部２から入力された信号に基づいて画像を生成するようになっている。信号採取部２および画像生成部６は、本発明における医用画像獲得手段の実施の形態の一例である。
【００１８】
画像生成部６も、医用画像装置の種類に応じて様々な形態のものが用いられる。例えば、超音波撮像装置では、超音波エコーの強度に基づいてＢモード(mode)像を求める装置、あるいは、エコーのドップラ(Doppler) 信号に基づいてドップラ像を求める装置が用いられる。ドップラ像には、ＰＤＩ像とＣＦＭ像とがある。
【００１９】
Ｘ線ＣＴ装置では、被検体４の複数ビュー(view)の投影データを逆投影して断層像を再構成する装置（コンピュータ(computer)等）が用いられる。ＭＲＩ装置では、磁気共鳴信号の逆フーリエ(Fourie)変換により画像を再構成する装置（コンピュータ等）が用いられる。これらの画像生成部６はいずれも既存のものを用いることができる。その他の医用画像装置でも、その種類に応じてそれぞれ既存のものを用いることができる。
【００２０】
画像生成部６には画像処理部８が接続されている。画像処理部８は、画像生成部６が生成した画像を取り込んで、投影画像生成のための画像処理を行うものである。画像処理部８は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。画像処理部８は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。画像処理部８については後にあらためて説明する。
【００２１】
画像処理部８には表示部１０が接続され、画像処理部８から出力された画像およびその他の情報を表示するようになっている。表示部１０は例えばカラー・グラフィックディスプレイ(color graphic display) 装置等で構成される。
【００２２】
以上の、信号採取部２、画像生成部６、画像処理部８および表示部１０は制御部１４に接続されている。制御部１４は例えばコンピュータ等を用いて構成される。制御部１４は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっている。また、各部から制御部１４に状態報知信号等が入力されるようになっている。
【００２３】
制御部１４には操作部１６が接続され、操作者により各種の指令や情報等を入力できるようになっている。操作部１６は、例えば、キーボード(keyboard)やその他の操作具を備えた操作卓等で構成される。画像処理部８、表示部１０、制御部１４および操作部１６は、本発明の投影画像生成装置の実施の形態の一例である。
【００２４】
図２に、画像処理部８のブロック図を示す。同図に示すように、画像処理部８は画像メモリ(memory)８０を有する。画像メモリ８０は、画像生成部６から入力された、例えば図３に示すような画像データ３０を記憶するようになってる。画像データ３０は、被検体４内の３次元領域に関する画像データである。ｘ，ｙ，ｚは互いに垂直な座標軸である。
【００２５】
画像データ３０は、被検体４の複数の断層像３０２を表す画像データによって構成される。断層像３０２は、ｘｚ面に平行な断面の像である。複数の断層像３０２は、ｙ軸上の位置がそれぞれ異なる。断層像３０２には血流像３０４が含まれている。なお、断層像および血流像への符号付けはそれぞれ１個所で代表する。
【００２６】
画像メモリ８０は演算装置８２に接続されている。演算装置８２は、画像メモリ８０の画像データ３０に基づいて投影画像を生成するようになっている。投影画像の生成は、血流像３０４が例えばドップラ像や造影画像等のように高輝度像として得られているときは、最大値投影によって行う。それに対して、超音波のＢモード像における血流像のように低輝度像として得られたときは、最小値投影により投影画像を生成する。
【００２７】
具体的には、図３に示した３次元座標空間において投影方向３２を設定し、投影方向３２に垂直に設定した投影面３４への投影画像を求める。そのために、投影面３４に投影画像の画素に相当する複数の格子点３６を設定し、各格子点３６ごとに、投影方向３２に平行な視線３８を設定する。なお、格子点および視線への符号付けはそれぞれ１箇所で代表する。
【００２８】
そして、格子点３６の画像データとして、例えば図４の（ａ）に示すように、視線３８上の画像データ（画素値）の最大値を採用することにより、最大値投影画像を得る。また、例えば同図の（ｂ）に示すように、視線３８上の画像データの最小値を採用することにより、最小値投影画像を得る。
【００２９】
投影画像を求めるにあたり、演算装置８２は、図３に示すように、３次元座標空間において、例えばｙ方向での画像データ３０の後ろに平面像３０６の画像データを付加し、この状態で最大値投影または最小値投影を行う。平面像３０６は、例えば断層像３０２に平行な面（ｘｚ面）の像とし、その画素値は、例えば全面にわたって一様なものとする。
【００３０】
平面像３０６の画素値は、最大値投影の場合、例えば、血流像３０４の画素値より小さいが血流像３０４以外の像の画素値より大きい値とし、最小値投影の場合は、例えば、血流像３０４の画素値より大きいが血流像３０４以外の像の画素値より小さい値とする。そのような値の具体的な設定方法については、後にあらためて説明する。
【００３１】
このような平面像３０６を付加した画像データ３０から、上記のようにして投影画像を生成すると、血流像３０４が存在する部分を通過した視線３８上では血流像３０４の画像データが投影値として得られ、血流像３０４が存在しない部分を通過した視線３８上では平面像３０６の画像データが投影値として得られる。これによって、例えば図５に示すように、血流像３０４と平面像３０６との組み合わせからなる投影画像が生成される。
【００３２】
平面像３０６は、画素値が一様な面とする代わりに、例えば格子模様や市松模様等のような適宜の図形パターンを持つものとしても良い。これは平面像３０６の識別性を良くする点で好ましい。
【００３３】
また、最大値投影の場合、平面像３０６は血流像３０４の画像データよりも値の大きな（高輝度の）画像データで形成するようにしても良い。ただし、平面像３０６より手前にある血流像３０４を優先的に投影するために、概略、次のような手法を用いる。
【００３４】
すなわち、例えば図６に示すように、画素値に対して適宜の閾値ｄを定め、視線３８に沿ってその深さ方向に逐次最大値を求めて行く過程で、画素値が一旦閾値ｄを越え次に閾値ｄより低下したとき、最大値の探索を打ち切るものである。これによって、それまでに得られた最大値が投影値となる。したがって、このとき、視線３８の方向の最奥の平面像３０６の画素値は、その値の如何に関わらず投影されず、血流像３０４の投影画像を得ることができる。視線３８が血流像３０４を通過しないところでは、平面像３０６の画素値が投影されることはいうまでもない。なお、このような最大値探索具体例については、後にあらためて説明する。
【００３５】
この手法を用いれば、平面像３０６の輝度や模様等を与える画像データは、血流像３０４の画像データより値が大きなものでも良く、平面像３０６を形成する画像データについての制約をなくすことができる。したがって、断層像３０２がドップラ像である場合、平面像３０６を、ｙ方向の最奥の断面のＢモード像とすることができ、しかも、Ｂモード像の高輝度部分が血流像３０４の前に出ることがない。このようにＢモード像を用いるのは、血流像３０４と体内組織との位置関係を明確にする点で好ましい。
【００３６】
演算装置８２には、フレームメモリ(frame memory)８４が接続されている。フレームメモリ８４は、演算装置８２が上記のように生成した投影画像の画像データを記憶するようになっている。
【００３７】
フレームメモリ８４の画像データは表示部１０に与えられ、例えば図７に示すような可視像として表示される。図７において、血流像３０４と平面像３０６は、画素値の相違に基づき輝度または色を変えて表示し、観察者が両者を区別できるようにしている。平面像３０６が模様画像あるいはＢモード像である場合は、必ずしも色を変える必要はない。なお、表示にあたり、画像データ３０が存在する３次元座標空間を表す６面体３０８の稜線を同時に表示するのが、観察者の便宜をはかる点で好ましい。
【００３８】
演算装置８２は、投影方向３２を少しずつ変えながら投影画像を逐一生成するようになっている。投影方向３２が少しずつ異なる投影画像が表示部１０で順次に表示されることにより、画像が回転しているような視覚的効果が得られる。
【００３９】
図８に、そのような画像の表示例を示す。図８の（ｂ）は図３におけるｘｚ面に正対して投影した投影画像であり、この状態から投影方向をｘｚ面に関して左右に振ることにより、同図の（ａ）または（ｃ）に示すように、血流像３０４と平面像３０６の形状が変化し、また、６面体３０８を示す稜線の位置が変化する。
【００４０】
このように変化する表示像は、視覚的には、血流像３０４が平面像３０６から突出している印象を与えるので、奥行き感が明確になり、血流像３０４の３次元的形状を認識し易くなる。また、回転の方向も明瞭に認識することができる。
【００４１】
なお、平面像３０６の配置は、ｙ方向の最奥に限るものではなく、断層像３０２の連なりの途中に置くようにしても良い。そのようにした場合、例えば図９に示すように、血流像３０４が平面像３０６を貫通する形で表示される。このような表示像でも、平面像３０６を頼りにして血流像３０４の３次元的形状を容易に把握することができる。
【００４２】
なおまた、平面像３０６は、ｘｚ面に平行である必要はなく、３次元座標空間において位置が固定されたものであれば良い。
（動作）
本装置の動作を説明する。操作部１６を通じて操作者から与えられる指令に基づき、制御部１４による制御の下で本装置の動作が進行する。
【００４３】
図１０に、本装置の動作のフロー(flow)図を示す。
先ず、ステップ(step)５０２で被検体４の医用画像獲得を行う。すなわち、信号採取部２によって被検体４から信号を採取し、その信号に基づいて画像生成部６によって画像を生成する。信号の採取は被検体４の体内の３次元領域について行い、それに基づいて３次元領域の画像を生成する。画像は、図３に示したように、被検体４内の３次元領域における複数の断層像３０２として生成する。
【００４４】
３次元領域の信号採取と画像生成は、例えば、超音波撮像装置では、超音波プローブを超音波の走査面に垂直に漸次移動させる３次元走査を行い、各断面の断層像を撮像することによって行う。また、Ｘ線ＣＴ装置またはＭＲＩ装置ではマルチスライス・スキャン(multi-slice scan)による撮像によって行う。その場合、必要に応じて、予め被検体４に造影剤等を注入する。
【００４５】
次に、ステップ５０４で、撮影した画像を画像メモリ８０に取り込む。これによって、画像データ３０が画像メモリ８０に記憶される。
次に、ステップ５０６で、操作者が操作部１６を通じて、平面像３０６の種類および３次元座標空間における配置を指定し、また、投影方向を指定する。投影方向は、例えば、ｘｚ面に正対する方向を中心とする左右４５°の範囲で１°刻みに指定する。なお、それに限らず、３次元座標空間における所望の複数の方向を任意に指定して良い。
【００４６】
次に、ステップ５０８で、演算装置８２により投影画像の生成を行う。投影画像の生成は、指定された複数の投影方向において順次に行う。投影画像の生成方法は前述した通りである。
【００４７】
次に、ステップ５１０で、画像表示を行う。これにより投影画像が表示部１０で表示される。投影方向の変化に伴って、表示像の形状が例えば図８に示したように変化し、観察者に画像が回転している印象を与える。このとき、回転画像に平面像３０６が含まれることにより、それを頼りとして血流像３０４の立体的形状を容易に把握することができる。また、画像の回転方向も明瞭に識別することができる。
【００４８】
以上は、医用画像装置に投影画像生成機能を持たせるようにした例であるが、画像処理部８、表示部１０、制御部１４および操作部１６に相当する機能を、例えばドクターコンソール(doctor console)やワークステーション(work station)あるいはパーソナルコンピュータ(personal computer) 等により、医用画像装置とは別体に構成し、医用画像装置に接続して撮像画像を取得し、それに基づいて上記のような投影画像を生成するようにしても良いのは勿論である。この場合、ドクターコンソールやワークステーションあるいはパーソナルコンピュータ等は、本発明における投影画像生成装置の実施の形態の一例である。
【００４９】
（具体的な発明の実施の形態の例）
次に、具体例に、医用画像装置が超音波撮像装置である場合について説明する。図１１に、超音波撮像装置のブロック図を示す。超音波撮像装置は、本発明の医用画像装置の実施の形態の一例である。
【００５０】
本装置の構成を説明する。図１１に示すように、本装置は、超音波プローブ(probe) ７２を有する。超音波プローブ７２は、図示しない超音波振動子アレイ(array) を有する。超音波振動子アレイは、例えば前方に張り出した円弧に沿って形成されている。すなわち、超音波プローブ７２はコンベックスプローブ(convex probe)となっている。超音波プローブ７２は、図示しない操作者により被検体７４に当接されて使用される。
【００５１】
超音波プローブ７２は送受信部７６に接続されている。送受信部７６は、超音波プローブ７２に駆動信号を与えて被検体７４内に超音波を送波させるようになっている。送受信部７６は、また、超音波プローブ７２が受波した被検体７４からのエコー信号を受信するようになっている。
【００５２】
送受信部７６のブロック図を図１２に示す。同図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ(beamformer)６０４に入力するようになっている。
【００５３】
送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam forming)信号、すなわち、超音波振動子アレイ中の複数の超音波トランスデューサ(transducer)を時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００５４】
送受切換回路６０６は、複数の駆動信号をセレクタ(selector)６０８に入力するようになっている。セレクタ６０８は、超音波トランスデューサのアレイの中から送波アパーチャ(aperture)を構成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動信号をそれぞれ与えるようになっている。
【００５５】
複数の超音波トランスデューサは、複数の駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって定まる。
【００５６】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、一定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換えることにより順次変更される。それによって、被検体７４の内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査される。すなわち被検体７４の内部が音線順次で走査される。
【００５７】
セレクタ６０８は、また、超音波トランスデューサのアレイの中から受波アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波トランスデューサが受信した複数のエコー信号を送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００５８】
送受切換回路６０６は、複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになっている。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー受信信号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上のエコー受信信号を形成するようになっている。セレクタ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査される。
【００５９】
超音波プローブ７２および送受信部７６によって、例えば図１３に示すような走査が行われる。すなわち、同図に示すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０６がθ方向に走査され、いわゆるコンベックススキャンが行われる。音線２０２を超音波の送波方向（ｚ方向）とは反対方向に延長したとき、全ての音線が一点２０８で交わるようになっている。点２０８は全ての音線の発散点となる。操作者は、超音波プローブ７２を２次元領域２０６と垂直な方向に漸次移動させることにより、３次元走査を行う。
【００６０】
送受信部７６はＢモード処理部１０およびドップラ処理部１２に接続されている。送受信部７６から出力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部７１０およびドップラ処理部７１２に入力される。超音波プローブ７２、送受信部７６、Ｂモード処理部７１０およびドップラ処理部７１２からなる部分は、本発明における医用画像獲得手段の実施の形態の一例である。
【００６１】
Ｂモード処理部７１０はＢモード画像データを形成するものである。Ｂモード処理部７１０は、図１４に示すように対数増幅回路１０２と包絡線検波回路１０４を備えている。Ｂモード処理部７１０は、対数増幅回路１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波回路１０４で包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像データを形成するようになっている。
【００６２】
ドップラ処理部７１２はドップラ画像データを形成するものである。ドップラ処理部７１２は、図１５に示すように直交検波回路１２０、ＭＴＩフィルタ(moving target indication filter) １２２、自己相関回路１２４、平均流速演算回路１２６、分散演算回路１２８およびパワー演算回路１３０を備えている。
【００６３】
ドップラ処理部７１２は、直交検波回路１２０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関演算を行い、平均流速演算回路１２６で自己相関演算結果から平均流速を求め、分散演算回路１２８で自己相関演算結果から流速の分散を求め、パワー演算回路１３０で自己相関演算結果からドプラ信号のパワーを求めるようになっている。
【００６４】
これによって、被検体７４内の血流やその他のドップラ信号源（以下、血流等という）の平均流速とその分散およびドプラ信号のパワーを表すそれぞれのデータ、すなわち、ドップラ画像データが音線毎に得られる。なお、流速は音線方向の成分として得られる。流れの方向は、近づく方向と遠ざかる方向とが区別される。
【００６５】
Ｂモード処理部７１０およびドップラ処理部７１２は画像処理部７１４に接続されている。画像処理部７１４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。画像処理部７１４は、Ｂモード処理部７１０およびドップラ処理部７１２からそれぞれ入力されるデータに基づいて、投影画像を生成するものである。
【００６６】
画像処理部７１４は、図１６に示すように、バス(bus) １４０によって接続された音線データメモリ(data memory) １４２、ディジタル・スキャンコンバータ(digital scan converter)１４４、画像メモリ１４６および画像処理プロセッサ(prosessor) １４８を備えている。
【００６７】
Ｂモード処理部７１０およびドップラ処理部７１２から音線毎に入力されたＢモード画像データおよびドップラ画像データは、音線データメモリ１４２にそれぞれ記憶される。これによって、音線データメモリ１４２内に音線データ空間が形成される。
【００６８】
ディジタル・スキャンコンバータ１４４は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間のデータに変換するものである。ディジタル・スキャンコンバータ１４４によって変換された画像データは、画像メモリ１４６に記憶される。すなわち、画像メモリ１４６は物理空間の画像データを記憶する。画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すものである。データ処理の内容については後にあらためて説明する。
【００６９】
画像処理部７１４には表示部７１６が接続されている。表示部７１６は、画像処理部７１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。なお、表示部７１６はカラー画像が表示可能なものとなっている。
【００７０】
以上の送受信部７６、Ｂモード処理部７１０、ドップラ処理部７１２、画像処理部７１４および表示部７１６は制御部７１８に接続されている。制御部７１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっている。また、被制御の各部から各種の報知信号が入力されるようになっている。制御部７１８の制御の下で、Ｂモード動作およびドップラモード動作が実行される。
【００７１】
制御部７１８には操作部７２０が接続されている。操作部７２０は操作者によって操作され、制御部７１８に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作部７２０は、例えばキーボードやその他の操作具を備えた操作パネルで構成される。
【００７２】
本装置の動作を説明する。操作者は超音波プローブ７２を被検体７４の所望の個所に当接し、操作部７２０を操作して、例えばＢモードとドップラモードを併用した撮像を行う。撮像は、制御部７１８による制御の下で、Ｂモードとドップラモードの時分割動作により行われる。すなわち、例えばドップラモードのスキャンを数回行う度にＢモードのスキャンを１回行う割合で、Ｂモードとドップラモードの混合スキャンを行う。操作者は、超音波プローブ７２をスキャン面に垂直に移動させながら３次元領域について撮影を行う。
【００７３】
Ｂモードにおいては、送受信部７６は、超音波プローブ７２を通じて音線順次で被検体７４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。Ｂモード処理部７１０は、送受信部７６から入力されるエコー受信信号を対数増幅回路１０２で対数増幅し包絡線検波回路１０４で包絡線検波してＡスコープ信号を求め、それに基づいて音線毎のＢモード画像データを形成する。
【００７４】
画像処理部７１４は、Ｂモード処理部７１０から入力される音線毎のＢモード画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての音線データ空間が形成される。撮像が３次元領域について行われることにより、３次元の音線データ空間が形成される。
【００７５】
ドップラモードにおいては、送受信部７６は超音波プローブ７２を通じて音線順次で被検体７４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線当たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われる。
【００７６】
ドップラ処理部７１２は、エコー受信信号を直交検波回路１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関を求め、自己相関結果から、平均流速演算回路１２６で平均流速を求め、分散演算回路１２８で分散を求め、パワー演算回路１３０でパワーを求める。
【００７７】
これらの算出値は、それぞれ、例えば血流等の平均流速とその分散およびドップラ信号のパワーを音線毎に表すドップラ画像データとなる。なお、ＭＴＩフィルタ１２２でのＭＴＩ処理は１音線当たりの複数回のエコー受信信号を用いて行われる。
【００７８】
画像処理部７１４は、ドップラ処理部７１２から入力される音線毎のドップラ画像データを音線データメモリ１４２に記憶する。その際、ドップラ画像データを、流速に分散を加えたＣＦＭ画像用の画像データ、および、パワードップラ画像用の画像データとしてそれぞれ書き込む。Ｂモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像は別々な領域に書き込まれる。
【００７９】
これによって、ＣＦＭ画像データおよびパワードップラ画像データについての音線データ空間がそれぞれ形成される。撮像が３次元領域について行われることにより、３次元の音線データ空間が形成される。すなわち、音線データメモリ１４２内に、図３に示した３次元の画像データ３０と同様な音線画像データが、Ｂモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像についてそれぞれ形成される。
【００８０】
画像処理プロセッサ１４８は、音線データメモリ１４２のＢモード画像データ、ＣＦＭ画像データおよびパワードップラ画像データをディジタル・スキャンコンバータ１４４でぞれぞれ走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。画像処理プロセッサ１４８は、Ｂモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像を別々な領域に書き込む。これによって、図３に示した３次元の画像データ３０が、Ｂモード画像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像についてそれぞれ得られる。
【００８１】
Ｂモード画像は、スキャン面における体内組織の断層像を示すものとなる。ＣＦＭ画像は、スキャン面における血流等の速度の２次元分布を示す画像となる。パワードップラ画像は、スキャン面における血流等の所在を示す画像となる。
【００８２】
操作者は、操作部７２０を操作して、所望の断面につき、Ｂモード画像、ＣＦＭ画像またはパワードップラ画像を表示部７１６に表示させて観察し、病変部の診断等を行う。ＣＦＭ画像またはパワードップラ画像の表示にあたっては、Ｂモード画像とＣＦＭ画像（またはパワードップラ画像）とを合成し、例えば図１７に示すように、組織の断層像１６０の上にＣＦＭ像（またはパワードップラ像）１６２を重畳して表示させ、体内組織断層像と関係付けて血流等の状態を診断するようにしている。
【００８３】
組織の断層像１６０はモノクローム(monochrome)画像として表示される。ＣＦＭ像（またはパワードップラ像）１６２はカラー画像として表示される。ＣＦＭ像は例えば赤および青によって互いに反対の血流方向を表し、それらの輝度によって流速を示し、緑色の混入度によって流速の分散を示す。パワードップラ像は、例えばピンク(pink)系統の色で表示し、その輝度で信号強度を示す。このとき、画面にはカラーバー(color bar) １６４を同時に表示し、ＣＦＭ像（またはパワードップラ像）１６２から流速（または信号強度）を読み取りためのレファレンス(reference) としている。なお、Ｂモード画像のみを表示する場合は、カラーバー１６４をグレイスケール(gray scale)に変更する。
【００８４】
次に、本装置による投影画像の生成について説明する。以下では、パワードップラ画像について最大値投影により投影画像を生成する例を説明する。
操作者は、先ず、図３に示した平面像３０６の画素値の設定を行う。画素値の設定にあたり、操作者は、例えば、図１８に示すように、パワードップラ画像の画素値のヒストグラム(hystgram)を表示部７１６に表示させる。そして、このヒストグラム上で、カーソル(cursor)等により、平面像３０６の画素値として、例えば血流像の画素値より小さく非血流像の画素値より大きい画素値ｐ１、または、血流像の画素値より大きい画素値ｐ２を指定する。画素値ｐ１または画素値ｐ２は平面像３０６を表示するときの輝度を与える。
【００８５】
操作者は、また、指定した画素値ｐ１またはｐ２の表示色を指定する。血流像の画素値より小さい画素値ｐ１に対しては、例えば青系統の色を指定する。血流像の画素値より大きい画素値ｐ２に対しては、例えばオレンジ(orange)系統の色を指定する。以下では、画素値をｐ２とし、表示色をオレンジ系統とした例で説明する。
【００８６】
次に、操作者は、平面像３０６の配置を指定する。これによって、例えば図３におけるｙ方向の最奥の位置が平面像３０６の位置として指定される。
次に、操作者は、画像データ３０の投影方向を指定する。これによって、例えば、図３におけるｘｙ面に平行な面内で、断面３０２と正対する方向（ｙ方向）を中心とする左右４５°の範囲が１°刻みで指定される。
以上のような設定ないし指定の後に、操作者は、最大値投影によるパワードップラ画像の投影画像の生成を指令する。以下、制御部７１８による制御の下で投影画像の生成が行われる。
【００８７】
投影画像の生成は、画像処理プロセッサ１４８により、例えば、画像メモリ１４６に記憶されたパワードップラ画像に関する画像データ３０について行われる。画像データ３０には、上記のように設定された平面像３０６の画像データが付加されている。なお、操作者の指定により、音線データメモリ１４２内の音線画像データを用いて投影画像を生成するようにしても良い。ただし、その場合、投影画像を後でディジタル・スキャンコンバータ１４４で物理空間の画像に変換する必要がある。以下では、画像メモリ１４６の画像データについて投影画像を生成する例について説明する。
【００８８】
最大値投影（ＭＩＰ）処理による投影画像の生成のフロー図を図１９に示す。同図に示すように、処理すべきピクセル、すなわち、投影面３４における格子点３６を選択し（Ｓ１）、この選択されたピクセルに対応する視線３８上の画像データ（ドプラパワー値Ｐ）についてＭＩＰ処理を行う（Ｓ２）。
【００８９】
次に、しきい値フラグ(flag)が既にセット(set) されているかを調べる（Ｓ３）。しきい値フラグとは、ＭＩＰ処理したドプラパワー値Ｐが、予め操作者によって指定されたしきい値（図６の閾値ｄ）を１度でも超えたか否かを示すものであり、図示しないレジスタ(register)にセットされたビット(bit) “１”で示される。
【００９０】
しきい値フラグがセットされていない場合、ＭＩＰ処理したドプラパワー値Ｐがしきい値以上であれば、しきい値フラグをセットし、しきい値未満であれば、しきい値フラグはセットしない（Ｓ４，Ｓ５）。
【００９１】
次に、視線３８の奥行方向に全ての画像データについてＭＩＰ処理を行ったかを判定し（Ｓ８）、未処理の画像データがある場合は最初に戻る。以上の動作の繰返しにより、視線３８の奥行方向の画像データについて逐次ＭＩＰ処理を行っていく。その場合、既にしきい値フラグがセットされていた場合でも、ドプラパワー値Ｐがしきい値未満でなければ、ＭＩＰ処理を継続する（Ｓ６，Ｓ８）。
【００９２】
それに対して、既にしきい値フラグがセットされていた場合で、ドプラパワー値Ｐがしきい値未満になったときは、選択されたピクセルについてのＭＩＰ処理を終了する（Ｓ７）。これによって１つの格子点３６についてのＭＩＰ処理が終了する。このようにして、図６に示したようなＭＩＰ処理が行われる。
【００９３】
そして、１つのピクセルについてのＭＩＰ処理を終了した場合には、投影面３４上の他のピクセル（格子点）を選択して同様なＭＩＰ処理を繰り返す（Ｓ９）。このようにして、投影面３４上の全ピクセルについてのＭＩＰ処理を実行する。
【００９４】
ところで、ドプラパワー値Ｐに略一定の振幅のノイズ(noise) 若しくは被検体７４の細動成分が含まれる場合、上記のような単一のしきい値では、ノイズ等の波形が一旦しきい値を越えた後にしきい値以下に戻ると、ＭＩＰ処理の打ち切りが生じ、正しいＭＩＰ処理が行えなくなるおそれがある。そのような場合は、単一のしきい値に代えて、２つのしきい値ＴＨ１およびＴＨ２を用いることにする。なお、ＴＨ１＞ＴＨ２とする。
【００９５】
図２０に、２つのしきい値を用いる場合の動作のフロー図を示す。同図では、しきい値フラグをセットする条件を、ドプラパワー値が第１のしきい値ＴＨ１以上であることとし（Ｓ４）、ＭＩＰ処理を途中で終了する条件を、ドプラパワー値が第２のしきい値ＴＨ２未満であることとして（Ｓ６）いる。その他の処理は図１９に示したものと同様である。
【００９６】
このフロー図に従って動作することにより、例えば図２１に示すように、ドプラパワー値Ｐが最初に第１のしきい値ＴＨ１を超えてから次に第２のしきい値ＴＨ２を下回ったときにＭＩＰ処理が終了し、その間の最大値を得ることができる。
【００９７】
これに対して、単一のしきい値ＴＨ１のみを用いたときは、ドプラパワー値Ｐが、同図に示すように、ノイズ等の影響で一旦しきい値を越え次いでそれを下回った時点で誤終了し、本来の最大値が得られないことになる。
【００９８】
以上のようなＭＩＰ処理により、例えば図８の（ａ）に示したような１つの投影方向での投影画像が生成される。投影画像は順次変更され、それに対応して逐一投影画像が生成される。そのような投影画像を順次表示部７１６で表示することにより、例えば図８の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように回転する表示画像を得ることができる。
【００９９】
そのような表示画像において、血流像３０４は例えばピンク系統の色で表示され、平面像３０６は例えばオレンジ系統の高輝度色で表示され、６面体３０８の稜線は例えば白色で表示される。投影画像が平面像３０６を伴って回転することにより、回転方向が明瞭になり血流像３０４の３次元的認識が容易になる。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、３次元的形状の認識を容易にする投影画像表示方法、投影画像生成方法および装置、並びに、そのような投影画像生成装置を備えた医用画像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態の一例の装置の一部のブロック図である。
【図３】  本発明の実施の形態の一例の装置における投影画像生成の概念図である。
【図４】  本発明の実施の形態の一例の装置における画素値生成の概念図である。
【図５】  本発明の実施の形態の一例の装置における投影画像の一例を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態の一例の装置における画素値生成の概念図である。
【図７】  本発明の実施の形態の一例の装置における投影画像表示の概念図である。
【図８】  本発明の実施の形態の一例の装置における投影画像表示の概念図である。
【図９】  本発明の実施の形態の一例の装置における投影画像表示の概念図である。
【図１０】  本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図１１】  本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図１２】  本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。
【図１３】  本発明の実施の形態の一例の装置による音線走査の概念図である。
【図１４】  本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図１５】  本発明の実施の形態の一例の装置におけるドップラ処理部のブロック図である。
【図１６】  本発明の実施の形態の一例の装置における画像処理部のブロック図である。
【図１７】  本発明の実施の形態の一例の装置における画像表示の概念図である。
【図１８】  本発明の実施の形態の一例の装置におけるヒストグラム表示の概念図である。
【図１９】  本発明の実施の形態の一例の装置のＭＩＰ処理のフロー図である。
【図２０】  本発明の実施の形態の一例の装置のＭＩＰ処理のフロー図である。
【図２１】  本発明の実施の形態の一例の装置における画素値生成の概念図である。
【符号の説明】
２  信号採取部
４  被検体
６  画像生成部
８  画像処理部
１０  表示部
１４  制御部
１６  操作部
８０  画像メモリ
８２  演算装置
８４  フレームメモリ
３０  画像データ
３２  投影方向
３４  投影面
３６  格子点
３８  視線
３０２  断層像
３０４  血流像
３０６  平面像
３０８  ６面体
７２  超音波プローブ
７４  被検体
７６  送受信部
７１０  Ｂモード処理部
７１２  ドップラ処理部
７１４  画像処理部
７１６  表示部
７１８  制御部
７２０  操作部
６０２  送波タイミング発生回路
６０４  送波ビームフォーマ
６０６  送受切換回路
６０８  セレクタ
６１０  受波ビームフォーマ
１０２  対数増幅回路
１０４  包絡線検波回路
１２０  直交検波回路
１２２  ＭＴＩフィルタ
１２４  自己相関回路
１２６  平均流速演算回路
１２８  分散演算回路
１３０  パワー演算回路
１４０  バス
１４２  音線データメモリ
１４４  ディジタル・スキャンコンバータ
１４６  画像メモリ
１４８  画像処理プロセッサ
２００  放射点
２０２  音線
２０４  円弧
２０６  ２次元領域
２０８  発散点
【図１】
0003936450.tif 000002
【図２】
0003936450.tif 000003
【図３】
0003936450.tif 000004
【図４】
0003936450.tif 000005
【図５】
0003936450.tif 000006
【図６】
0003936450.tif 000007
【図７】
0003936450.tif 000008
【図８】
0003936450.tif 000009
【図９】
0003936450.tif 000010
【図１０】
0003936450.tif 000011
【図１１】
0003936450.tif 000012
【図１２】
0003936450.tif 000013
【図１３】
0003936450.tif 000014
【図１４】
0003936450.tif 000015
【図１５】
0003936450.tif 000016
【図１６】
0003936450.tif 000017
【図１７】
0003936450.tif 000018
【図１８】
0003936450.tif 000019
【図１９】
0003936450.tif 000020
【図２０】
0003936450.tif 000021
【図２１】
0003936450.tif 000022