超音波診断装置、超音波画像生成プログラム及び超音波画像生成方法
【課題】 簡便な方法により所望の３次元画像を抽出して表示することが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】 断層像２０上で、胎児の画像２１に沿うようにＲＯＩマーカ２３を設定する。このＲＯＩマーカ２３は関心領域（ＲＯＩ）を表すものであり、断層像データのＸＹ直交座標系に対して斜めに設定される。画像生成範囲算出部が、そのＲＯＩマーカ２３で表される範囲を含むとともに、ＸＹ直交座標系に平行な範囲を求め、その範囲を画像生成範囲２５とする。ボクセルデータ生成部が、画像生成範囲２５に含まれる断層像データを用いてリサンプリング処理を行ってボクセルデータを生成する。画像生成部が、そのボクセルデータに基づいて３次元画像データを生成し、画像抽出部が、関心領域以外の範囲の座標の画素値を「０」にする。これにより、胎児の形状に沿った３次元画像が表示される。
【解決手段】 断層像２０上で、胎児の画像２１に沿うようにＲＯＩマーカ２３を設定する。このＲＯＩマーカ２３は関心領域（ＲＯＩ）を表すものであり、断層像データのＸＹ直交座標系に対して斜めに設定される。画像生成範囲算出部が、そのＲＯＩマーカ２３で表される範囲を含むとともに、ＸＹ直交座標系に平行な範囲を求め、その範囲を画像生成範囲２５とする。ボクセルデータ生成部が、画像生成範囲２５に含まれる断層像データを用いてリサンプリング処理を行ってボクセルデータを生成する。画像生成部が、そのボクセルデータに基づいて３次元画像データを生成し、画像抽出部が、関心領域以外の範囲の座標の画素値を「０」にする。これにより、胎児の形状に沿った３次元画像が表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置にて３次元画像を生成し、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を抽出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体の体内を撮影する装置として、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等の画像診断装置が用いられている。上記に挙げた画像診断装置のなかでも、超音波診断装置は小型で非侵襲性であり、被検体のＸ線被爆がないため、特に胎児の発育診断等には必要不可欠な装置となっている。
【０００３】
超音波診断装置に備えられている超音波プローブは、超音波振動子が走査方向に１次元的に配列され、電子的な遅延制御に超音波の送受信を行なって、被検体の断層像（２次元画像）を収集するものが一般的である。
【０００４】
また、近年になって２次元の断層像の撮影のみならず、３次元画像の撮影及び表示が実用化され、臨床の場において利用されつつある（例えば、特許文献１）。例えば、揺動機構を備えた１次元超音波プローブを機械的に揺動させることにより、スキャン面に直交する方向（揺動方向）の複数枚の断層像データ（Ｂモード画像データ）を収集し、それにより３次元画像を生成している。
【０００５】
例えば、超音波振動子を揺動させて複数枚の断層像データ（Ｂモード画像データ）を収集した場合、複数枚の断層像データに対してリサンプリングという補間処理を施すことにより３次元情報としての３次元ボリュームデータ（ボクセルデータ）を生成し、そしてこのボクセルデータに対してボリュームレンダリング等の処理を施すことにより３次元画像データが生成される。収集された複数の断層像データは、それぞれ異なる座標系上にあるため、共通の座標系で表されるボクセルデータを再構成する必要がある。超音波プローブの位置や角度を位置センサで計測しておき、その位置や角度を基に、共通の座標系上のボクセル値を近傍の断層像データの画素値により補間して求め、ボクセルデータを生成する（リサンプリング処理）。
【０００６】
さらに、処理時間を短縮するために、３次元画像として表示したい関心部位だけの３次元画像を抽出して表示することが行われている。この場合、画像を抽出して表示したい範囲を示す関心領域（ＲＯＩ）を設定し、ボクセルデータからその関心領域（ＲＯＩ）内のデータを抽出して、その関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を生成している。
【０００７】
以上のような３次元画像を収集することができる超音波診断装置を用いて、産科において母体内の胎児を観察することが行われている。３次元画像を表示して胎児を観察する場合においても、関心部位としての胎児の３次元画像を抽出して表示することが行われている。従来においては、胎児の３次元画像を表示する場合、２次元の断層像に含まれる胎児の画像を観察しながら、その胎児の画像が含まれるように３次元画像用の関心領域（ＲＯＩ）を設定し、その後、リサンプリング処理により生成されたボクセルデータから関心領域（ＲＯＩ）内のデータを抽出して、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を生成していた。これにより、胎児の画像が含まれる３次元画像が生成され、表示されることになる。
【０００８】
上記の関心領域（ＲＯＩ）の設定について、図６を参照しつつ説明する。図６は従来技術における関心領域（ＲＯＩ）の設定方法を説明するための図であり、図６（ａ）は、２次元情報としての断層像を示す図であり、図６（ｂ）は、切断平面の設定を説明するための断層像を示す図である。
【０００９】
例えば、図６（ａ）に示すように、胎児の画像２１が含まれる断層像２０を表示装置のモニタ画面上に表示し、操作者はその断層像２０を観察しながら、その胎児の画像２１が含まれるように、関心領域（ＲＯＩ）を表す矩形状のＲＯＩマーカ２３を指定する。この矩形状のＲＯＩマーカ２３は、断層像２０を表すためのＸＹ直交座標軸に平行に設定されるものであった。なお、図６（ａ）には、胎児を包み込む羊膜の画像２２が示されている。このように、ＸＹ直交座標軸に平行な矩形状のＲＯＩマーカ２３が設定されると、複数枚の断層像データに対してリサンプリング処理を施してボクセルデータを生成し、そのボクセルデータからＲＯＩマーカ２３で表された関心領域（ＲＯＩ）内のデータを抽出して、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を生成していた。
【００１０】
２次元画像上で設定されたＲＯＩマーカ２３で表される関心領域（ＲＯＩ）に含まれる３次元画像が生成され、表示装置のモニタ画面上に３次元画像が表示される。この３次元画像には、胎児の３次元画像が含まれているが、胎児を包み込む羊膜の３次元画像も含まれ、モニタ画面上に表示される。例えば、矢印Ａの方向から胎児の３次元画像を観察したい場合には、矢印Ａの方向が正面を向いて表示されるように３次元画像の表示方向を変える。ところが、胎児は羊膜に包まれているため、矢印Ａの方向が正面を向くように３次元画像の表示方向を変えると、胎児の３次元画像の手前側に羊膜の画像が存在するため、その羊膜の画像が遮蔽物となり、観察したい胎児の３次元画像を観察することができなくなってしまう。
【００１１】
つまり、２次元画像において、ＸＹ直交座標軸に平行な矩形状のＲＯＩマーカ２３を設定して、その範囲に含まれる３次元画像を抽出しているため、観察したい胎児の３次元画像の他に、遮蔽物となる羊膜の画像も抽出されてしまい、その結果、胎児の３次元画像のみを抽出して表示することができなかった。通常、胎児の画像はＸＹ直交座標軸に対して斜めに表示されているため、胎児が含まれるように、ＸＹ直交座標軸に平行な矩形状のＲＯＩマーカ２３を設定すると、胎児以外の部分も関心領域（ＲＯＩ）に含まれてしまい、胎児の３次元画像のみを抽出して表示することができなかった。
【００１２】
そのため、余計な画像を除去して胎児の３次元画像のみを表示するために、関心領域（ＲＯＩ）を設定した後に、図６（ｂ）に示すように、所定の平面（切断平面）２４を胎児に沿って設定していた。そして、ＲＯＩマーカ２３で表される関心領域（ＲＯＩ）に含まれる３次元画像を抽出したときに、切断平面２４を境にして、胎児の画像が含まれる領域２３Ａの外側の領域２３Ｂに含まれる画像を除去していた。除去された領域では、例えば、画素値を「０」にする。これにより、矢印Ａの方向が正面を向いて表示されるように３次元画像の表示方向を変えた場合であっても、領域２３Ａに含まれる３次元画像は除去されているため、その領域２３Ａに含まれる羊膜の画像は表示されず、矢印Ａの方向から胎児の３次元画像を観察することができる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１９０５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、遮蔽物となる羊膜の画像などを除去するために切断平面２４を設定するためには、断層像２０上に切断平面２４を表示して、上下方向（Ｙ方向）及び左右方向（Ｘ方向）の位置と、胎児に対する角度を変えて切断平面２４を設定する必要があった。この作業は操作者が行う必要があり、遮蔽物を除去して胎児の３次元画像を表示するためには、斜めに表示されている胎児に対して平行になるように切断平面２４を設定する必要があるが、その設定は非常に煩雑な作業であるため、簡便に目的の３次元画像（上記の例では、胎児の３次元画像）のみを抽出して表示することができなかった。さらに、この切断平面２４の設定には熟練した技量を要するため、短時間で精度良く目的の画像（上記の例では、胎児の３次元画像）を表示できず、診断時間が長くなるおそれもある。また、切断平面２４の設定は操作者の技量に依存するため、操作者によっては胎児の３次元画像のみが表示されるように切断平面２４を設定できないおそれもある。
【００１５】
この発明は上記の問題を解決するものであり、関心領域を含むとともに断層像を表す座標軸に平行な画像生成範囲を求め、その画像生成範囲に含まれる３次元画像を抽出し、その３次元画像から関心領域の範囲に含まれる画像以外の画像を除去して表示することにより、簡便に関心領域に含まれる３次元画像を抽出して表示することが可能な超音波診断装置、超音波画像生成プログラム及び超音波画像生成方法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】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集するスキャン手段と、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出手段と、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成手段と、前記抽出された３次元画像を表示する表示手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１７】
例えば、胎児の３次元画像を抽出して観察したい場合に、断層像上で胎児の向きに沿った関心領域（ＲＯＩ）が設定されると、画像生成範囲算出手段は、その関心領域に外接する範囲を求め、その範囲を画像生成範囲とする。その画像生成範囲は、断層像を表すための座標軸と平行になるように求められる。例えば、断層像が直交座標上にある場合は、その直交座標軸に平行になるような矩形状の画像生成範囲が求められる。胎児の向きがその直交座標に対して斜めになっている場合に、その向きに沿って関心領域が設定された場合も、その関心領域に外接し、直交座標軸に平行な画像生成範囲が求められる。ボリュームデータ生成手段は、その画像生成範囲に含まれる断層像データを用いて、リサンプリング処理を行うことにより、３次元ボリュームデータを生成する。そして、３次元画像生成手段は、３次元ボリュームデータから３次元画像データを生成する際に、関心領域に含まれるデータを抽出する。これにより、胎児の形状に沿った３次元画像を生成し、表示することが可能となる。従って、従来のように、余計な画像を除去するために切断平面を指定する作業が必要ないため、簡便な作業で所望の３次元画像を抽出して表示することが可能となる。なお、関心領域（ＲＯＩ）は操作者によって指定されるものであり、その位置や形状を任意に変えることができるものである。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記座標軸は直交座標軸であり、前記設定された関心領域は矩形状の形状を有し、前記画像生成範囲算出手段は、各辺が前記矩形状の関心領域の各頂点に接し、前記直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲を求めることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波診断装置であって、前記３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲の３次元画像を除去することにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置であって、前記３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲に含まれる３次元画像データの画素値を「０」にすることにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集する超音波診断装置に、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定機能と、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出機能と、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成機能と、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成機能と、前記抽出された３次元画像を表示手段に表示させる表示機能と、を実行させることを特徴とする超音波画像生成プログラムである。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に収集された複数の断層像データに基づいて３次元画像データを生成する超音波画像生成方法であって、関心領域設定手段が、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定ステップと、画像生成範囲算出手段が、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出ステップと、ボリュームデータ生成手段が、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、３次元画像生成手段が、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成ステップと、を含むことを特徴とする超音波画像生成方法である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、観察したい診断部位の形状に沿った３次元画像を生成して表示することが可能となる。また、従来のように、あらためて切断平面を設定する必要がないため、操作が簡便になり、短時間で精度良く目的の３次元画像を表示することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態に係る超音波診断装置、超音波画像生成プログラム及び超音波画像生成方法について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
【００２５】
（構成）
この発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２６】
この発明の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１、送受信部２、信号処理部３、ＤＳＣ４、３次元画像生成部５、表示制御部６、表示装置７、関心領域（ＲＯＩ）設定部８及び操作部９を備えて構成されている。
【００２７】
超音波プローブ１は、超音波を送受信する超音波振動子が走査方向に１次元的に配列された１次元超音波プローブからなり、走査（スキャン）することによって超音波を送受信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信する。１次元超音波プローブには揺動機構としてモータが設置されており、そのモータにより超音波振動子が走査方向に直交する方向（揺動方向）に揺動させられて、揺動方向の複数枚の断層像データを収集し、それら複数枚の断層像データを用いることにより、３次元画像データが生成される。換言すると、超音波振動子はスキャン面に直交する方向に揺動させられて、その揺動方向の複数枚の断層像データを収集する。また、超音波プローブ１として、超音波振動子がマトリックス（格子）状に配置された２次元超音波プローブを用いても良い。２次元超音波プローブの場合は、走査（スキャン）することによって３次元的に超音波を送受信し、プローブの表面から放射状に広がる形状の３次元データをエコー信号として受信する。
【００２８】
送受信部２は送信部と受信部とからなり、超音波プローブ１に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。
【００２９】
送受信部２内の送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路を備えている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路は、各超音波振動子に対応した個別経路（チャンネル）の数分のパルサを内蔵し、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、超音波プローブ１の各超音波振動子に供給するようになっている。
【００３０】
また、送受信部２内の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を備えている。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。なお、この送受信回路３によって加算処理された信号を「ＲＦデータ（または、生データ）」と称する。
【００３１】
信号処理部３は、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路、及びカラーモード処理回路を備えている。送受信部２から出力されたＲＦデータは、いずれかの処理回路にて所定の処理を施される。
【００３２】
Ｂモード処理回路は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。具体的には、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。その他、エッジ強調等の処理が行われる場合もある。このＢモード処理回路で生成されるデータをＢモード超音波ラスタデータという。
【００３３】
ドプラ処理回路は、位相検波回路及びＦＦＴ演算回路等から構成され、ＲＦデータからドプラ偏移周波数成分を取り出し、更にＦＦＴ処理等を施して血流情報を有するデータを生成する。
【００３４】
カラーモード処理回路は、動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。具体的には、カラーモード処理回路は、位相検波回路、ＭＴＩフィルタ、自己相関器、及び流速・分散演算器から構成されている。このカラーモード処理回路は、組織信号と血流信号とを分離するためのハイパスフィルタ処理（ＭＴＩフィルタ処理）が行われ、自己相関処理により血流の移動速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。その他、組織信号を低減及び削減するための非線形処理が行われる場合もある。
【００３５】
ＤＳＣ４（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表されるデータに変換する。ＤＳＣ４は、上述した信号処理部３から出力された走査線信号列で表される信号処理後のデータを空間情報に基づいた座標系のデータに変換する（スキャンコンバージョン処理）。つまり、超音波走査に同期した信号列をテレビ走査方式の表示装置７で表示できるようにするために、標準のテレビ走査に同期して読み出すことにより走査方式を変換している。
【００３６】
Ｂモード処理回路から出力されたデータに対してスキャンコンバージョン処理が施されると、被検体の組織形状を２次元情報として表す断層像データ（Ｂモード画像データ）が生成される。この２次元情報の断層像データ（Ｂモード画像データ）は、表示制御部６を介して表示装置７に出力され、表示装置７のモニタ画面上に２次元の断層像として濃淡表示される。
【００３７】
さらにこのＤＳＣ４は、画像生成範囲算出部４１及びボクセルデータ生成部４２を備えて構成されており、生成した複数の断層像データに対してリサンプリングという補間処理を施すことにより３次元ボリュームデータ（ボクセルデータ）を再構成する。画像生成範囲算出部４１は、ＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）に外接し、断層像を表すためのＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の範囲を生成する。この平行な矩形状の範囲が画像生成範囲となる。ボクセルデータ生成部４２は、画像生成範囲算出部４１から矩形状の範囲を示す画像生成範囲データを受けて、複数の断層像データに対してリサンプリングという補間処理を行う。このとき、ボクセルデータ生成部４２は、矩形状の範囲を示す画像生成範囲データに基づいて、その矩形状の範囲内のデータをリサンプリングして矩形状の範囲に対応するボクセルデータを生成する。このＤＳＣ４の具体的な処理内容については後述する。
【００３８】
３次元画像生成部５は、ＤＳＣ４から出力されたボクセルデータに対してボリュームレンダリングを施して３次元画像データを生成する。３次元画像生成部５によって生成された３次元画像データは、表示制御部６を介して表示装置７に出力されて表示される。３次元画像生成部５は、操作者によって超音波画像を生成すべき領域を示す関心領域（ＲＯＩ）が設定されてＲＯＩ設定部８からＲＯＩマーカデータが送られると、そのＲＯＩマーカが示す範囲内のデータを抽出して関心領域（ＲＯＩ）の３次元画像を生成する。
【００３９】
具体的には、この３次元画像生成部５は、画像生成部５１及び画像抽出部５２を備えて構成されている。画像生成部５１は、ＤＳＣ４のボクセルデータ生成部４２からボクセルデータを受けて、ボリュームレンダリング処理により３次元画像データを生成する。ボクセルデータ生成部４２から、矩形状の範囲に対応するボクセルデータが出力されている場合は、矩形状の範囲内の３次元画像データが生成されることになる。画像抽出部５２は、画像生成部５１により生成された３次元画像データのうち、ＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）外の画像を除去する。つまり、画像抽出部５２は、ＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）外にある座標の画素値を「０」にする。そして、３次元画像生成部５は、関心領域（ＲＯＩ）外にある座標の画素値が「０」となった３次元画像データを、表示制御部６を介して表示装置７に出力する。この３次元画像生成部５の具体的な処理内容については後述する。
【００４０】
なお、ボリュームレンダリングは、ボクセルデータに対して所定の視線方向（投影光線の投影方向）を決めて、任意の視点から光線追跡処理を行い、視線上のボクセル値（輝度値等）の積分値や重み付き累積加算値を投影面上の画像ピクセルに出力することによって、臓器等を立体的に抽出して３次元画像を生成するものである。
【００４１】
ボリュームレンダリングによる画像は、ボクセルデータを特定の視点をもとに特定の方向を有する投影光線を貫くことによって、その投影光線に垂直な投影面に投影されたピクセルに基づいて生成される。投影光線によって貫かれた各ボクセル値により積分値や重み付き累積加算値が計算され、この得られた積分値や重み付け加算値がピクセルに格納される。そして、最終的には、ボクセル値が格納されたピクセルが複数個集まることによって、３次元画像が生成される。
【００４２】
表示制御部６は、ＤＳＣ４又は３次元画像生成部５から断層像データ又は３次元画像データを受け、表示装置７に断層像又は３次元画像を表示させる。また、表示装置７は、断層像と３次元画像を同時に表示することもできる。さらに、後述するＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカデータを受けて、断層像データにそのＲＯＩマーカデータを合成して表示装置７に出力し、表示装置７のモニタ画面上において断層像と関心領域を表すＲＯＩマーカとを重畳させて表示させる。
【００４３】
表示装置７はＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタからなり、そのモニタ画面上に断層像、３次元画像又は血流情報などが表示される。
【００４４】
ＲＯＩ設定部８は、ＲＯＩマーカ生成部８１、位置情報生成部８２及びＲＯＩマーカ記憶部８３を備えて構成されている。ＲＯＩマーカ生成部８１は、表示装置７のモニタ画面上に表示されるＲＯＩマーカを生成する。ＲＯＩマーカ記憶部８３に所定の形状及び所定の大きさを有する初期設定のＲＯＩマーカデータを記憶しておく。そして、操作部９から関心領域（ＲＯＩ）設定の指示を受けると、ＲＯＩマーカ記憶部８３に記憶されている初期設定のＲＯＩマーカデータを読み込み、ＤＳＣ４、３次元画像生成部５及び表示制御部６に出力する。この初期設定のＲＯＩマーカデータは、表示装置７のモニタ画面上において所定の位置に表示される。さらに、ＲＯＩマーカ生成部８１は、操作部９からの指示に従って、読み込んだ初期設定のＲＯＩマーカの形状及び大きさを変更する。
【００４５】
位置情報生成部８２は、操作部９のポインティングデバイスなどにより、表示装置７のモニタ画面上におけるＲＯＩマーカの位置や方向の変更指示がなされた場合に、表示装置７のモニタ画面上でＲＯＩマーカを表示させる座標を求める。ＲＯＩマーカ生成部８１により生成されたＲＯＩマーカデータにその座標データが付され、ＤＳＣ４、３次元画像生成部５及び表示制御部６に出力され、表示装置７のモニタ画面上では、所定の位置にＲＯＩマーカが表示される。
【００４６】
ＲＯＩマーカ記憶部８３は、ＲＯＭなどのメモリやハードディスクなどからなり、初期設定のＲＯＩマーカデータが記憶されている。
【００４７】
操作部９は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、キーボード又はＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）などが備えられ、超音波の送受信条件などに関する各種設定が操作者により入力される。この操作部９で入力された情報は制御部（図示しない）に送られ、制御部はその情報に従って超音波診断装置の各部の制御を行なう。
【００４８】
例えば、表示装置７のモニタ画面上に関心領域（ＲＯＩ）の範囲を表すＲＯＩマーカを表示させる場合、操作者が表示装置７のモニタ画面を観察しながらポインティングデバイスなどを操作することにより、モニタ画面上に表示されているＲＯＩマーカの位置や向きなどを変更することができる。
【００４９】
また、超音波診断装置には制御部（図示しない）と記憶部（図示しない）とが設けられている。制御部はＣＰＵからなり、超音波診断装置の各処理部に接続されて、ＲＯＭなどからなるメモリに記憶されている超音波診断装置の制御プログラムや超音波画像生成プログラムなどを実行することにより、各処理部の制御を行う。記憶部は、ＲＯＭなどのメモリやハードディスクなどからなり、信号処理部３、ＤＳＣ４又は３次元画像生成部５により生成された各データが保存されている。さらに、記憶部には、超音波診断装置の各種設定条件、超音波診断装置の制御プログラム、超音波画像生成プログラムなどが記憶されている。
【００５０】
（動作）
次に、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の動作（超音波画像生成方法）について図２乃至図５を参照しつつ説明する。図２は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置１の動作を順番に示すフローチャートである。この実施形態においては、胎児の画像を収集する場合について説明する。
【００５１】
超音波プローブ１により被検体（この例においては母体）に対して超音波を送信し、被検体（母体）からの反射波を受信してＤＳＣ４により２次元情報としての母体及び胎児の断層像データを生成する（ステップＳ０１）。具体的には、超音波プローブ１として１次元超音波プローブを用いた場合は、被検体（母体）からの反射波を２次元データのエコー信号として受信する。送受信部２に入力されたエコー信号は、送受信部２の受信部にて受信チャンネルごとに増幅された後、受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えられ、更に加算されてＲＦデータが生成される。信号処理部３に入力されたＲＦデータは、Ｂモード処理回路により処理が施されて２次元のＢモード超音波ラスタデータが生成される。そして、２次元のＢモード超音波ラスタデータは、ＤＳＣ４によりスキャンコンバージョン処理が施されて、直交座標系で表される２次元情報としての断層像データ（Ｂモード画像データ）に変換される。
【００５２】
このようにして生成された２次元情報としての断層像データが表示制御部６を介して表示装置７に出力され、表示装置７のモニタ画面上に母体及び胎児の断層像が表示される。また、ＤＳＣ４にて生成された断層像データは、記憶部（図示しない）に保存される。
【００５３】
この実施形態においては、さらに、上記のスキャンが繰り返し行なわれている間に、超音波プローブ１の超音波振動子を機械的に揺動させることにより、２次元のスキャン面の位置を少しずつ移動させ、揺動方向に複数の断層像データを収集する。
【００５４】
表示装置７のモニタ画面上に表示される断層像の１例を図３に示す。図３は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置により収集された断層像を示す図であり、３次元画像用の関心領域（ＲＯＩ）の設定範囲を説明するための図である。
【００５５】
図３に示すように、表示装置７のモニタ画面上には、２次元情報としての断層像２０が表示されている。この断層像２０は、ＸＹ直交座標系で表される。断層像２０には胎児を示す断層像２１が含まれている。さらに、この断層像２０には、胎児の断層像２１の周りに羊膜の断層像２２が表示されている。このように、母体内の胎児の周りには羊膜が存在するため、胎児の全体像を収集すると胎児の周りある羊膜までも画像として表示される。このような状態で複数枚の断層像データから３次元画像を再構成して表示する場合、その羊膜の画像が遮蔽物となって、本来、観察したい胎児を表示して観察することができない。
【００５６】
そこで、３次元画像において胎児の画像のみが表示されるように、関心領域（ＲＯＩ）の設定を行う。その関心領域（ＲＯＩ）を設定するために、操作者は操作部９を操作することにより、関心領域（ＲＯＩ）設定の命令を超音波診断装置に与える。操作部９から操作情報がＲＯＩ設定部８に出力される。ＲＯＩ設定部８のＲＯＩマーカ生成部８１は、その関心領域（ＲＯＩ）設定命令を受けると、ＲＯＩマーカ記憶部８３に記憶されている初期設定のＲＯＩマーカデータを読み込んで、そのＲＯＩマーカデータをＤＳＣ４、３次元画像生成部５及び表示制御部６に出力する。
【００５７】
表示制御部６は、ＲＯＩマーカデータを受けると、断層像データと合成して表示装置７に出力し、表示装置７のモニタ画面上にＲＯＩマーカを断層像に重畳させて表示させる（ステップＳ０２）。例えば、図３に示すように、断層像２０上にＲＯＩマーカ２３が重畳されて表示されることになる。このＲＯＩマーカ２３は、観察したい部位の画像を抽出する領域を表している。初期設定のＲＯＩマーカ２３は、矩形状の形状を有しているが、操作者によって任意の形状に変化させても良い。
【００５８】
そして、操作者は表示装置７のモニタ画面上に表示されている胎児の断層像２１を観察しながら、ＲＯＩマーカ２３内に胎児の断層像２１が含まれるように、操作部９を操作することによりＲＯＩマーカ２３を移動又は回転させる（ステップＳ０３）。
【００５９】
操作者が操作部９のポインティングデバイスなどを操作することにより、ＲＯＩマーカ２３をモニタ画面上で、上下又は左右方向に移動させたり、図３に示すように、矢印Ｂの方向に移動させたり、矢印Ｃの方向に回転させたりして、ＲＯＩマーカ２３に胎児の断層像２１が含まれるようにするとともに、胎児の向きに沿ってＲＯＩマーカ２３を設定する。
【００６０】
操作者は、表示装置７のモニタ画面上に表された胎児の断層像２１とＲＯＩマーカ２３を観察しながら、操作部９のポインティングデバイスなどを操作することにより、ＲＯＩマーカ２３内に胎児の断層像２１が含まれ、さらに、胎児の方向に沿うようにＲＯＩマーカ２３の位置及び方向を変更する。操作部９により入力された操作情報は、ＲＯＩ設定部８の位置情報生成部８２に出力される。位置情報生成部８２は、操作部９からの操作情報に従って、表示装置７のモニタ画面上にＲＯＩマーカ２３を表示させる位置の座標を算出する。なお、位置情報生成部８２は、ＸＹ直交座標系で表される座標を算出する。そして、位置情報生成部８２により求められた座標データがＲＯＩマーカデータに付されて表示制御部６に出力される。なお、座標データが付されたＲＯＩマーカデータは、ＤＳＣ４及び３次元画像生成部５にも出力される。表示装置７のモニタ画面上においては、その座標に対応した位置にＲＯＩマーカ２３が表示される。上記の操作及び処理により、ＲＯＩマーカ２３は表示装置７のモニタ画面上にて移動及び回転させられる。
【００６１】
例えば、図３に示すように、胎児の断層像２１を含ませるとともに、胎児の画像２１以外の余計な画像が含まれないように、胎児の向きに沿ってＲＯＩマーカ２３を設定する。この例においては、ＸＹ直交座標軸に対して胎児の断層像２１は斜めの方向を向いており、斜め方向を向いた胎児の画像に沿って関心領域が設定されるように、ＲＯＩマーカ２３をＸＹ直交座標軸に対して斜めに設定する。
【００６２】
座標データが付されたＲＯＩマーカデータは、ＤＳＣ４及び３次元画像生成部５にも出力される。そして、ＤＳＣ４の画像生成範囲算出部４１は、ＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカデータを受けて、ＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）に外接し、断層像のＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の範囲を求める（ステップＳ０４）。画像生成範囲算出部４１により求められた矩形状の範囲が画像生成範囲となり、ボクセルデータ生成部４２は、複数の断層像データ全てについて、その画像生成範囲が示す矩形状の範囲内にあるデータを用いてリサンプリング処理を行ってボクセルデータを再構成する（ステップＳ０５）。
【００６３】
ここで、ステップＳ０４において画像生成範囲算出部４１が画像生成範囲を求める処理について、図４を参照しつつ説明する。図４は、設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲から、３次元画像を生成する画像生成範囲を求める処理を説明するための図である。
【００６４】
画像生成範囲算出部４１は、ＲＯＩマーカ２３に外接し、断層像のＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲２５を求める。具体的には、画像生成範囲算出部４１は、各辺がＲＯＩマーカ２３の各頂点２４に接するような矩形状の範囲を求め、その範囲を画像生成範囲２５となる。この実施形態においては、ＲＯＩマーカ２３の４つの頂点２４がそれぞれ、矩形状の画像生成範囲２５の各辺に接している。この画像生成範囲２５がボクセルデータを生成する範囲になる。なお、この画像生成範囲２５のデータを表示制御部６を介して表示装置７に出力し、表示装置７のモニタ画面上に画像生成範囲２５を示すマーカを表示するようにしても良い。
【００６５】
そして、ボクセルデータ生成部４２は、揺動方向の複数の断層像データ全てについて、断層像データのうち画像生成範囲２５内にあるデータを用いてリサンプリング処理を施してボクセルデータを再構成する（ステップＳ０５）。複数の断層像データは各々異なる座標系上にあるため、ボクセルデータ生成部４２は、共通の座標系上のボクセル値を近傍の断層像データの画素値より補間することにより求め、ボクセルデータを生成する。このとき、断層像データのうち、画像生成範囲２５内にあるデータを用いてボクセルデータを生成する。
【００６６】
なお、ＸＹ直交座標軸に対して斜めに設定された関心領域から、直接、ボクセルデータを生成しようとすると、リサンプリング処理が複雑になるため、ボクセルデータ生成に要する時間が長くなり、その結果、超音波診断装置のリアルタイム性が阻害されるおそれがある。そこで、この実施形態に係る超音波診断装置においては、ＸＹ直交座標軸に対して斜めに関心領域が設定された場合であっても、一旦、ＸＹ直交座標軸に平行な画像生成範囲２５を求め、その範囲内のデータからボクセルデータを生成することとしている。このように、ＸＹ直交座標軸に平行な画像生成範囲２５内のデータからボクセルデータを生成することで、リサンプリング処理を単純にすることができ、その結果、ボクセルデータ生成に要する時間を短くし、超音波診断装置のリアルタイム性が阻害されずに３次元画像を生成することができる。
【００６７】
ボクセルデータ生成部４２にて生成されたボクセルデータは、３次元画像生成部５の画像生成部５１に出力される。画像生成部５１は、そのボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理を施して３次元画像データを生成し、画像抽出部５２に出力する（ステップＳ０６）。
【００６８】
画像抽出部５２は、画像生成部５１により生成された３次元画像データを受け、更に、ＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカデータを受けて、３次元画像データのうち、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲にある画像を除去する（ステップＳ０７）。例えば、画像抽出部５２は、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲にある座標の画素値を「０」にする。つまり、関心領域（ＲＯＩ）に含まれる画像のみを表示し、関心領域（ＲＯＩ）以外の画像が表示されないようにするために、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲にある座標の画素値を「０」にする。図４に示す画像生成範囲２５においては、ＲＯＩマーカ２３が示す範囲に含まれる画像のみを表示するために、斜線で示す領域にある画像データの値を「０」にする。
【００６９】
そして、画像抽出部５２から、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像データが表示制御部６を介して表示装置７に出力され、表示装置７のモニタ画面上に関心領域（ＲＯＩ）の３次元画像が表示される。この実施形態においては、胎児の３次元画像が表示される。また、胎児以外の部位が含まれないように胎児に沿って関心領域（ＲＯＩ）を設定しているため、関心部位（この例においては胎児）の３次元画像を表示することが可能となる。
【００７０】
従来においては、関心部位としての胎児の画像以外に、羊膜の画像も表示されていまい、胎児の画像を観察するため羊膜の画像を除去していたが、この実施形態に係る超音波診断装置によれば、羊膜の画像を除去するために切断平面を設定する必要がないため、煩雑な操作を省略することができる。また、切断平面の設定は熟練した技量が求められるが、この実施形態に係る超音波診断装置によると、簡便に関心部位の画像を抽出して表示することが可能となる。
【００７１】
さらに、断層像を表すＸＹ直交座標軸に対して斜めに関心領域が設定された場合に、斜めの関心領域に含まれるデータから、直接、ボクセルデータを生成すると、リサンプリング処理が複雑になるため、その計算の分だけ、ボクセルデータ生成に要する時間が長くなり、超音波診断装置のリアルタイム性が阻害されるおそれがある。この実施形態のように、ＸＹ直交座標軸に対して平行な範囲に含まれるデータからボクセルデータを生成することにより、断層像データからボクセルデータへのリサンプリング処理が複雑にならないため、ボクセルデータ生成に要する時間が長くならず、超音波診断装置のリアルタイム性を阻害することがない。つまり、この実施形態によると、ボクセルデータを生成するための計算量が少なくて済むため、データ作成時間が短くなり、リアルタイム性が阻害されない時間で３次元画像データを生成することが可能となる。例えば所定時間ごとに複数の３次元画像データを生成して、いわゆる動画として表示する場合であっても、リアルタイム性が阻害されないため、操作者が動画として認識できる。
【００７２】
また、この実施形態においては、断層像２０上に矩形状のＲＯＩマーカ２３を表示し、矩形状の関心領域（ＲＯＩ）を設定したが、関心領域（ＲＯＩ）の形状は、操作者によって任意に変更することができる。例えば、図５に示すように、ＲＯＩマーカ２６が曲線を有する形状であっても良い。この場合も、画像生成範囲算出部４１は、曲線形状のＲＯＩマーカ２６に外接し、断層像のＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲２８を求める。図５に示す例においては、ＲＯＩマーカ２６と画像生成範囲２８とは、接点２７において接している。このように、ＲＯＩマーカ２６に外接する画像生成範囲２８を求める。そして、複数の断層像データ全てについて、断層像データのうち、その画像生成範囲２８内にあるデータからボクセルデータを生成し、更にボリュームレンダリング処理を施して３次元画像データを生成する。そして、その３次元画像データのうち、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲の画像データを「０」にすることにより、関心領域（ＲＯＩ）内に含まれる３次元画像を抽出し、表示装置７のモニタ画面上に表示する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明の実施形態に係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】この発明の実施形態に係る超音波診断装置の動作を順番に示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施形態に係る超音波診断装置により収集された断層像を示す図であり、３次元画像用の関心領域（ＲＯＩ）の設定範囲を説明するための図である。
【図４】設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲から、３次元画像を生成する画像生成範囲を求める処理を説明するための図である。
【図５】設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲から、３次元画像を生成する画像生成範囲を求める処理を説明するための図である。
【図６】超音波診断装置により収集された断層像を示す図であり、従来において設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 超音波プローブ
２ 送受信部
３ 信号処理部
４ ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）
５ ３次元画像生成部
６ 表示制御部
７ 表示装置
８ ＲＯＩ設定部
９ 操作部
４１ 画像生成範囲算出部
４２ ボクセルデータ生成部
５１ 画像生成部
５２ 画像抽出部
８１ ＲＯＩマーカ生成部
８２ 位置情報生成部
８３ ＲＯＩマーカ記憶部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置にて３次元画像を生成し、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を抽出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体の体内を撮影する装置として、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等の画像診断装置が用いられている。上記に挙げた画像診断装置のなかでも、超音波診断装置は小型で非侵襲性であり、被検体のＸ線被爆がないため、特に胎児の発育診断等には必要不可欠な装置となっている。
【０００３】
超音波診断装置に備えられている超音波プローブは、超音波振動子が走査方向に１次元的に配列され、電子的な遅延制御に超音波の送受信を行なって、被検体の断層像（２次元画像）を収集するものが一般的である。
【０００４】
また、近年になって２次元の断層像の撮影のみならず、３次元画像の撮影及び表示が実用化され、臨床の場において利用されつつある（例えば、特許文献１）。例えば、揺動機構を備えた１次元超音波プローブを機械的に揺動させることにより、スキャン面に直交する方向（揺動方向）の複数枚の断層像データ（Ｂモード画像データ）を収集し、それにより３次元画像を生成している。
【０００５】
例えば、超音波振動子を揺動させて複数枚の断層像データ（Ｂモード画像データ）を収集した場合、複数枚の断層像データに対してリサンプリングという補間処理を施すことにより３次元情報としての３次元ボリュームデータ（ボクセルデータ）を生成し、そしてこのボクセルデータに対してボリュームレンダリング等の処理を施すことにより３次元画像データが生成される。収集された複数の断層像データは、それぞれ異なる座標系上にあるため、共通の座標系で表されるボクセルデータを再構成する必要がある。超音波プローブの位置や角度を位置センサで計測しておき、その位置や角度を基に、共通の座標系上のボクセル値を近傍の断層像データの画素値により補間して求め、ボクセルデータを生成する（リサンプリング処理）。
【０００６】
さらに、処理時間を短縮するために、３次元画像として表示したい関心部位だけの３次元画像を抽出して表示することが行われている。この場合、画像を抽出して表示したい範囲を示す関心領域（ＲＯＩ）を設定し、ボクセルデータからその関心領域（ＲＯＩ）内のデータを抽出して、その関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を生成している。
【０００７】
以上のような３次元画像を収集することができる超音波診断装置を用いて、産科において母体内の胎児を観察することが行われている。３次元画像を表示して胎児を観察する場合においても、関心部位としての胎児の３次元画像を抽出して表示することが行われている。従来においては、胎児の３次元画像を表示する場合、２次元の断層像に含まれる胎児の画像を観察しながら、その胎児の画像が含まれるように３次元画像用の関心領域（ＲＯＩ）を設定し、その後、リサンプリング処理により生成されたボクセルデータから関心領域（ＲＯＩ）内のデータを抽出して、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を生成していた。これにより、胎児の画像が含まれる３次元画像が生成され、表示されることになる。
【０００８】
上記の関心領域（ＲＯＩ）の設定について、図６を参照しつつ説明する。図６は従来技術における関心領域（ＲＯＩ）の設定方法を説明するための図であり、図６（ａ）は、２次元情報としての断層像を示す図であり、図６（ｂ）は、切断平面の設定を説明するための断層像を示す図である。
【０００９】
例えば、図６（ａ）に示すように、胎児の画像２１が含まれる断層像２０を表示装置のモニタ画面上に表示し、操作者はその断層像２０を観察しながら、その胎児の画像２１が含まれるように、関心領域（ＲＯＩ）を表す矩形状のＲＯＩマーカ２３を指定する。この矩形状のＲＯＩマーカ２３は、断層像２０を表すためのＸＹ直交座標軸に平行に設定されるものであった。なお、図６（ａ）には、胎児を包み込む羊膜の画像２２が示されている。このように、ＸＹ直交座標軸に平行な矩形状のＲＯＩマーカ２３が設定されると、複数枚の断層像データに対してリサンプリング処理を施してボクセルデータを生成し、そのボクセルデータからＲＯＩマーカ２３で表された関心領域（ＲＯＩ）内のデータを抽出して、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像を生成していた。
【００１０】
２次元画像上で設定されたＲＯＩマーカ２３で表される関心領域（ＲＯＩ）に含まれる３次元画像が生成され、表示装置のモニタ画面上に３次元画像が表示される。この３次元画像には、胎児の３次元画像が含まれているが、胎児を包み込む羊膜の３次元画像も含まれ、モニタ画面上に表示される。例えば、矢印Ａの方向から胎児の３次元画像を観察したい場合には、矢印Ａの方向が正面を向いて表示されるように３次元画像の表示方向を変える。ところが、胎児は羊膜に包まれているため、矢印Ａの方向が正面を向くように３次元画像の表示方向を変えると、胎児の３次元画像の手前側に羊膜の画像が存在するため、その羊膜の画像が遮蔽物となり、観察したい胎児の３次元画像を観察することができなくなってしまう。
【００１１】
つまり、２次元画像において、ＸＹ直交座標軸に平行な矩形状のＲＯＩマーカ２３を設定して、その範囲に含まれる３次元画像を抽出しているため、観察したい胎児の３次元画像の他に、遮蔽物となる羊膜の画像も抽出されてしまい、その結果、胎児の３次元画像のみを抽出して表示することができなかった。通常、胎児の画像はＸＹ直交座標軸に対して斜めに表示されているため、胎児が含まれるように、ＸＹ直交座標軸に平行な矩形状のＲＯＩマーカ２３を設定すると、胎児以外の部分も関心領域（ＲＯＩ）に含まれてしまい、胎児の３次元画像のみを抽出して表示することができなかった。
【００１２】
そのため、余計な画像を除去して胎児の３次元画像のみを表示するために、関心領域（ＲＯＩ）を設定した後に、図６（ｂ）に示すように、所定の平面（切断平面）２４を胎児に沿って設定していた。そして、ＲＯＩマーカ２３で表される関心領域（ＲＯＩ）に含まれる３次元画像を抽出したときに、切断平面２４を境にして、胎児の画像が含まれる領域２３Ａの外側の領域２３Ｂに含まれる画像を除去していた。除去された領域では、例えば、画素値を「０」にする。これにより、矢印Ａの方向が正面を向いて表示されるように３次元画像の表示方向を変えた場合であっても、領域２３Ａに含まれる３次元画像は除去されているため、その領域２３Ａに含まれる羊膜の画像は表示されず、矢印Ａの方向から胎児の３次元画像を観察することができる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１９０５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、遮蔽物となる羊膜の画像などを除去するために切断平面２４を設定するためには、断層像２０上に切断平面２４を表示して、上下方向（Ｙ方向）及び左右方向（Ｘ方向）の位置と、胎児に対する角度を変えて切断平面２４を設定する必要があった。この作業は操作者が行う必要があり、遮蔽物を除去して胎児の３次元画像を表示するためには、斜めに表示されている胎児に対して平行になるように切断平面２４を設定する必要があるが、その設定は非常に煩雑な作業であるため、簡便に目的の３次元画像（上記の例では、胎児の３次元画像）のみを抽出して表示することができなかった。さらに、この切断平面２４の設定には熟練した技量を要するため、短時間で精度良く目的の画像（上記の例では、胎児の３次元画像）を表示できず、診断時間が長くなるおそれもある。また、切断平面２４の設定は操作者の技量に依存するため、操作者によっては胎児の３次元画像のみが表示されるように切断平面２４を設定できないおそれもある。
【００１５】
この発明は上記の問題を解決するものであり、関心領域を含むとともに断層像を表す座標軸に平行な画像生成範囲を求め、その画像生成範囲に含まれる３次元画像を抽出し、その３次元画像から関心領域の範囲に含まれる画像以外の画像を除去して表示することにより、簡便に関心領域に含まれる３次元画像を抽出して表示することが可能な超音波診断装置、超音波画像生成プログラム及び超音波画像生成方法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】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集するスキャン手段と、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出手段と、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成手段と、前記抽出された３次元画像を表示する表示手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１７】
例えば、胎児の３次元画像を抽出して観察したい場合に、断層像上で胎児の向きに沿った関心領域（ＲＯＩ）が設定されると、画像生成範囲算出手段は、その関心領域に外接する範囲を求め、その範囲を画像生成範囲とする。その画像生成範囲は、断層像を表すための座標軸と平行になるように求められる。例えば、断層像が直交座標上にある場合は、その直交座標軸に平行になるような矩形状の画像生成範囲が求められる。胎児の向きがその直交座標に対して斜めになっている場合に、その向きに沿って関心領域が設定された場合も、その関心領域に外接し、直交座標軸に平行な画像生成範囲が求められる。ボリュームデータ生成手段は、その画像生成範囲に含まれる断層像データを用いて、リサンプリング処理を行うことにより、３次元ボリュームデータを生成する。そして、３次元画像生成手段は、３次元ボリュームデータから３次元画像データを生成する際に、関心領域に含まれるデータを抽出する。これにより、胎児の形状に沿った３次元画像を生成し、表示することが可能となる。従って、従来のように、余計な画像を除去するために切断平面を指定する作業が必要ないため、簡便な作業で所望の３次元画像を抽出して表示することが可能となる。なお、関心領域（ＲＯＩ）は操作者によって指定されるものであり、その位置や形状を任意に変えることができるものである。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記座標軸は直交座標軸であり、前記設定された関心領域は矩形状の形状を有し、前記画像生成範囲算出手段は、各辺が前記矩形状の関心領域の各頂点に接し、前記直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲を求めることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波診断装置であって、前記３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲の３次元画像を除去することにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置であって、前記３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲に含まれる３次元画像データの画素値を「０」にすることにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集する超音波診断装置に、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定機能と、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出機能と、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成機能と、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成機能と、前記抽出された３次元画像を表示手段に表示させる表示機能と、を実行させることを特徴とする超音波画像生成プログラムである。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に収集された複数の断層像データに基づいて３次元画像データを生成する超音波画像生成方法であって、関心領域設定手段が、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定ステップと、画像生成範囲算出手段が、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出ステップと、ボリュームデータ生成手段が、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、３次元画像生成手段が、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成ステップと、を含むことを特徴とする超音波画像生成方法である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、観察したい診断部位の形状に沿った３次元画像を生成して表示することが可能となる。また、従来のように、あらためて切断平面を設定する必要がないため、操作が簡便になり、短時間で精度良く目的の３次元画像を表示することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態に係る超音波診断装置、超音波画像生成プログラム及び超音波画像生成方法について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
【００２５】
（構成）
この発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２６】
この発明の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１、送受信部２、信号処理部３、ＤＳＣ４、３次元画像生成部５、表示制御部６、表示装置７、関心領域（ＲＯＩ）設定部８及び操作部９を備えて構成されている。
【００２７】
超音波プローブ１は、超音波を送受信する超音波振動子が走査方向に１次元的に配列された１次元超音波プローブからなり、走査（スキャン）することによって超音波を送受信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信する。１次元超音波プローブには揺動機構としてモータが設置されており、そのモータにより超音波振動子が走査方向に直交する方向（揺動方向）に揺動させられて、揺動方向の複数枚の断層像データを収集し、それら複数枚の断層像データを用いることにより、３次元画像データが生成される。換言すると、超音波振動子はスキャン面に直交する方向に揺動させられて、その揺動方向の複数枚の断層像データを収集する。また、超音波プローブ１として、超音波振動子がマトリックス（格子）状に配置された２次元超音波プローブを用いても良い。２次元超音波プローブの場合は、走査（スキャン）することによって３次元的に超音波を送受信し、プローブの表面から放射状に広がる形状の３次元データをエコー信号として受信する。
【００２８】
送受信部２は送信部と受信部とからなり、超音波プローブ１に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。
【００２９】
送受信部２内の送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路を備えている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路は、各超音波振動子に対応した個別経路（チャンネル）の数分のパルサを内蔵し、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、超音波プローブ１の各超音波振動子に供給するようになっている。
【００３０】
また、送受信部２内の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を備えている。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。なお、この送受信回路３によって加算処理された信号を「ＲＦデータ（または、生データ）」と称する。
【００３１】
信号処理部３は、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路、及びカラーモード処理回路を備えている。送受信部２から出力されたＲＦデータは、いずれかの処理回路にて所定の処理を施される。
【００３２】
Ｂモード処理回路は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。具体的には、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。その他、エッジ強調等の処理が行われる場合もある。このＢモード処理回路で生成されるデータをＢモード超音波ラスタデータという。
【００３３】
ドプラ処理回路は、位相検波回路及びＦＦＴ演算回路等から構成され、ＲＦデータからドプラ偏移周波数成分を取り出し、更にＦＦＴ処理等を施して血流情報を有するデータを生成する。
【００３４】
カラーモード処理回路は、動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。具体的には、カラーモード処理回路は、位相検波回路、ＭＴＩフィルタ、自己相関器、及び流速・分散演算器から構成されている。このカラーモード処理回路は、組織信号と血流信号とを分離するためのハイパスフィルタ処理（ＭＴＩフィルタ処理）が行われ、自己相関処理により血流の移動速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。その他、組織信号を低減及び削減するための非線形処理が行われる場合もある。
【００３５】
ＤＳＣ４（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表されるデータに変換する。ＤＳＣ４は、上述した信号処理部３から出力された走査線信号列で表される信号処理後のデータを空間情報に基づいた座標系のデータに変換する（スキャンコンバージョン処理）。つまり、超音波走査に同期した信号列をテレビ走査方式の表示装置７で表示できるようにするために、標準のテレビ走査に同期して読み出すことにより走査方式を変換している。
【００３６】
Ｂモード処理回路から出力されたデータに対してスキャンコンバージョン処理が施されると、被検体の組織形状を２次元情報として表す断層像データ（Ｂモード画像データ）が生成される。この２次元情報の断層像データ（Ｂモード画像データ）は、表示制御部６を介して表示装置７に出力され、表示装置７のモニタ画面上に２次元の断層像として濃淡表示される。
【００３７】
さらにこのＤＳＣ４は、画像生成範囲算出部４１及びボクセルデータ生成部４２を備えて構成されており、生成した複数の断層像データに対してリサンプリングという補間処理を施すことにより３次元ボリュームデータ（ボクセルデータ）を再構成する。画像生成範囲算出部４１は、ＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）に外接し、断層像を表すためのＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の範囲を生成する。この平行な矩形状の範囲が画像生成範囲となる。ボクセルデータ生成部４２は、画像生成範囲算出部４１から矩形状の範囲を示す画像生成範囲データを受けて、複数の断層像データに対してリサンプリングという補間処理を行う。このとき、ボクセルデータ生成部４２は、矩形状の範囲を示す画像生成範囲データに基づいて、その矩形状の範囲内のデータをリサンプリングして矩形状の範囲に対応するボクセルデータを生成する。このＤＳＣ４の具体的な処理内容については後述する。
【００３８】
３次元画像生成部５は、ＤＳＣ４から出力されたボクセルデータに対してボリュームレンダリングを施して３次元画像データを生成する。３次元画像生成部５によって生成された３次元画像データは、表示制御部６を介して表示装置７に出力されて表示される。３次元画像生成部５は、操作者によって超音波画像を生成すべき領域を示す関心領域（ＲＯＩ）が設定されてＲＯＩ設定部８からＲＯＩマーカデータが送られると、そのＲＯＩマーカが示す範囲内のデータを抽出して関心領域（ＲＯＩ）の３次元画像を生成する。
【００３９】
具体的には、この３次元画像生成部５は、画像生成部５１及び画像抽出部５２を備えて構成されている。画像生成部５１は、ＤＳＣ４のボクセルデータ生成部４２からボクセルデータを受けて、ボリュームレンダリング処理により３次元画像データを生成する。ボクセルデータ生成部４２から、矩形状の範囲に対応するボクセルデータが出力されている場合は、矩形状の範囲内の３次元画像データが生成されることになる。画像抽出部５２は、画像生成部５１により生成された３次元画像データのうち、ＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）外の画像を除去する。つまり、画像抽出部５２は、ＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）外にある座標の画素値を「０」にする。そして、３次元画像生成部５は、関心領域（ＲＯＩ）外にある座標の画素値が「０」となった３次元画像データを、表示制御部６を介して表示装置７に出力する。この３次元画像生成部５の具体的な処理内容については後述する。
【００４０】
なお、ボリュームレンダリングは、ボクセルデータに対して所定の視線方向（投影光線の投影方向）を決めて、任意の視点から光線追跡処理を行い、視線上のボクセル値（輝度値等）の積分値や重み付き累積加算値を投影面上の画像ピクセルに出力することによって、臓器等を立体的に抽出して３次元画像を生成するものである。
【００４１】
ボリュームレンダリングによる画像は、ボクセルデータを特定の視点をもとに特定の方向を有する投影光線を貫くことによって、その投影光線に垂直な投影面に投影されたピクセルに基づいて生成される。投影光線によって貫かれた各ボクセル値により積分値や重み付き累積加算値が計算され、この得られた積分値や重み付け加算値がピクセルに格納される。そして、最終的には、ボクセル値が格納されたピクセルが複数個集まることによって、３次元画像が生成される。
【００４２】
表示制御部６は、ＤＳＣ４又は３次元画像生成部５から断層像データ又は３次元画像データを受け、表示装置７に断層像又は３次元画像を表示させる。また、表示装置７は、断層像と３次元画像を同時に表示することもできる。さらに、後述するＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカデータを受けて、断層像データにそのＲＯＩマーカデータを合成して表示装置７に出力し、表示装置７のモニタ画面上において断層像と関心領域を表すＲＯＩマーカとを重畳させて表示させる。
【００４３】
表示装置７はＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタからなり、そのモニタ画面上に断層像、３次元画像又は血流情報などが表示される。
【００４４】
ＲＯＩ設定部８は、ＲＯＩマーカ生成部８１、位置情報生成部８２及びＲＯＩマーカ記憶部８３を備えて構成されている。ＲＯＩマーカ生成部８１は、表示装置７のモニタ画面上に表示されるＲＯＩマーカを生成する。ＲＯＩマーカ記憶部８３に所定の形状及び所定の大きさを有する初期設定のＲＯＩマーカデータを記憶しておく。そして、操作部９から関心領域（ＲＯＩ）設定の指示を受けると、ＲＯＩマーカ記憶部８３に記憶されている初期設定のＲＯＩマーカデータを読み込み、ＤＳＣ４、３次元画像生成部５及び表示制御部６に出力する。この初期設定のＲＯＩマーカデータは、表示装置７のモニタ画面上において所定の位置に表示される。さらに、ＲＯＩマーカ生成部８１は、操作部９からの指示に従って、読み込んだ初期設定のＲＯＩマーカの形状及び大きさを変更する。
【００４５】
位置情報生成部８２は、操作部９のポインティングデバイスなどにより、表示装置７のモニタ画面上におけるＲＯＩマーカの位置や方向の変更指示がなされた場合に、表示装置７のモニタ画面上でＲＯＩマーカを表示させる座標を求める。ＲＯＩマーカ生成部８１により生成されたＲＯＩマーカデータにその座標データが付され、ＤＳＣ４、３次元画像生成部５及び表示制御部６に出力され、表示装置７のモニタ画面上では、所定の位置にＲＯＩマーカが表示される。
【００４６】
ＲＯＩマーカ記憶部８３は、ＲＯＭなどのメモリやハードディスクなどからなり、初期設定のＲＯＩマーカデータが記憶されている。
【００４７】
操作部９は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、キーボード又はＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）などが備えられ、超音波の送受信条件などに関する各種設定が操作者により入力される。この操作部９で入力された情報は制御部（図示しない）に送られ、制御部はその情報に従って超音波診断装置の各部の制御を行なう。
【００４８】
例えば、表示装置７のモニタ画面上に関心領域（ＲＯＩ）の範囲を表すＲＯＩマーカを表示させる場合、操作者が表示装置７のモニタ画面を観察しながらポインティングデバイスなどを操作することにより、モニタ画面上に表示されているＲＯＩマーカの位置や向きなどを変更することができる。
【００４９】
また、超音波診断装置には制御部（図示しない）と記憶部（図示しない）とが設けられている。制御部はＣＰＵからなり、超音波診断装置の各処理部に接続されて、ＲＯＭなどからなるメモリに記憶されている超音波診断装置の制御プログラムや超音波画像生成プログラムなどを実行することにより、各処理部の制御を行う。記憶部は、ＲＯＭなどのメモリやハードディスクなどからなり、信号処理部３、ＤＳＣ４又は３次元画像生成部５により生成された各データが保存されている。さらに、記憶部には、超音波診断装置の各種設定条件、超音波診断装置の制御プログラム、超音波画像生成プログラムなどが記憶されている。
【００５０】
（動作）
次に、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の動作（超音波画像生成方法）について図２乃至図５を参照しつつ説明する。図２は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置１の動作を順番に示すフローチャートである。この実施形態においては、胎児の画像を収集する場合について説明する。
【００５１】
超音波プローブ１により被検体（この例においては母体）に対して超音波を送信し、被検体（母体）からの反射波を受信してＤＳＣ４により２次元情報としての母体及び胎児の断層像データを生成する（ステップＳ０１）。具体的には、超音波プローブ１として１次元超音波プローブを用いた場合は、被検体（母体）からの反射波を２次元データのエコー信号として受信する。送受信部２に入力されたエコー信号は、送受信部２の受信部にて受信チャンネルごとに増幅された後、受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えられ、更に加算されてＲＦデータが生成される。信号処理部３に入力されたＲＦデータは、Ｂモード処理回路により処理が施されて２次元のＢモード超音波ラスタデータが生成される。そして、２次元のＢモード超音波ラスタデータは、ＤＳＣ４によりスキャンコンバージョン処理が施されて、直交座標系で表される２次元情報としての断層像データ（Ｂモード画像データ）に変換される。
【００５２】
このようにして生成された２次元情報としての断層像データが表示制御部６を介して表示装置７に出力され、表示装置７のモニタ画面上に母体及び胎児の断層像が表示される。また、ＤＳＣ４にて生成された断層像データは、記憶部（図示しない）に保存される。
【００５３】
この実施形態においては、さらに、上記のスキャンが繰り返し行なわれている間に、超音波プローブ１の超音波振動子を機械的に揺動させることにより、２次元のスキャン面の位置を少しずつ移動させ、揺動方向に複数の断層像データを収集する。
【００５４】
表示装置７のモニタ画面上に表示される断層像の１例を図３に示す。図３は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置により収集された断層像を示す図であり、３次元画像用の関心領域（ＲＯＩ）の設定範囲を説明するための図である。
【００５５】
図３に示すように、表示装置７のモニタ画面上には、２次元情報としての断層像２０が表示されている。この断層像２０は、ＸＹ直交座標系で表される。断層像２０には胎児を示す断層像２１が含まれている。さらに、この断層像２０には、胎児の断層像２１の周りに羊膜の断層像２２が表示されている。このように、母体内の胎児の周りには羊膜が存在するため、胎児の全体像を収集すると胎児の周りある羊膜までも画像として表示される。このような状態で複数枚の断層像データから３次元画像を再構成して表示する場合、その羊膜の画像が遮蔽物となって、本来、観察したい胎児を表示して観察することができない。
【００５６】
そこで、３次元画像において胎児の画像のみが表示されるように、関心領域（ＲＯＩ）の設定を行う。その関心領域（ＲＯＩ）を設定するために、操作者は操作部９を操作することにより、関心領域（ＲＯＩ）設定の命令を超音波診断装置に与える。操作部９から操作情報がＲＯＩ設定部８に出力される。ＲＯＩ設定部８のＲＯＩマーカ生成部８１は、その関心領域（ＲＯＩ）設定命令を受けると、ＲＯＩマーカ記憶部８３に記憶されている初期設定のＲＯＩマーカデータを読み込んで、そのＲＯＩマーカデータをＤＳＣ４、３次元画像生成部５及び表示制御部６に出力する。
【００５７】
表示制御部６は、ＲＯＩマーカデータを受けると、断層像データと合成して表示装置７に出力し、表示装置７のモニタ画面上にＲＯＩマーカを断層像に重畳させて表示させる（ステップＳ０２）。例えば、図３に示すように、断層像２０上にＲＯＩマーカ２３が重畳されて表示されることになる。このＲＯＩマーカ２３は、観察したい部位の画像を抽出する領域を表している。初期設定のＲＯＩマーカ２３は、矩形状の形状を有しているが、操作者によって任意の形状に変化させても良い。
【００５８】
そして、操作者は表示装置７のモニタ画面上に表示されている胎児の断層像２１を観察しながら、ＲＯＩマーカ２３内に胎児の断層像２１が含まれるように、操作部９を操作することによりＲＯＩマーカ２３を移動又は回転させる（ステップＳ０３）。
【００５９】
操作者が操作部９のポインティングデバイスなどを操作することにより、ＲＯＩマーカ２３をモニタ画面上で、上下又は左右方向に移動させたり、図３に示すように、矢印Ｂの方向に移動させたり、矢印Ｃの方向に回転させたりして、ＲＯＩマーカ２３に胎児の断層像２１が含まれるようにするとともに、胎児の向きに沿ってＲＯＩマーカ２３を設定する。
【００６０】
操作者は、表示装置７のモニタ画面上に表された胎児の断層像２１とＲＯＩマーカ２３を観察しながら、操作部９のポインティングデバイスなどを操作することにより、ＲＯＩマーカ２３内に胎児の断層像２１が含まれ、さらに、胎児の方向に沿うようにＲＯＩマーカ２３の位置及び方向を変更する。操作部９により入力された操作情報は、ＲＯＩ設定部８の位置情報生成部８２に出力される。位置情報生成部８２は、操作部９からの操作情報に従って、表示装置７のモニタ画面上にＲＯＩマーカ２３を表示させる位置の座標を算出する。なお、位置情報生成部８２は、ＸＹ直交座標系で表される座標を算出する。そして、位置情報生成部８２により求められた座標データがＲＯＩマーカデータに付されて表示制御部６に出力される。なお、座標データが付されたＲＯＩマーカデータは、ＤＳＣ４及び３次元画像生成部５にも出力される。表示装置７のモニタ画面上においては、その座標に対応した位置にＲＯＩマーカ２３が表示される。上記の操作及び処理により、ＲＯＩマーカ２３は表示装置７のモニタ画面上にて移動及び回転させられる。
【００６１】
例えば、図３に示すように、胎児の断層像２１を含ませるとともに、胎児の画像２１以外の余計な画像が含まれないように、胎児の向きに沿ってＲＯＩマーカ２３を設定する。この例においては、ＸＹ直交座標軸に対して胎児の断層像２１は斜めの方向を向いており、斜め方向を向いた胎児の画像に沿って関心領域が設定されるように、ＲＯＩマーカ２３をＸＹ直交座標軸に対して斜めに設定する。
【００６２】
座標データが付されたＲＯＩマーカデータは、ＤＳＣ４及び３次元画像生成部５にも出力される。そして、ＤＳＣ４の画像生成範囲算出部４１は、ＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカデータを受けて、ＲＯＩマーカが示す関心領域（ＲＯＩ）に外接し、断層像のＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の範囲を求める（ステップＳ０４）。画像生成範囲算出部４１により求められた矩形状の範囲が画像生成範囲となり、ボクセルデータ生成部４２は、複数の断層像データ全てについて、その画像生成範囲が示す矩形状の範囲内にあるデータを用いてリサンプリング処理を行ってボクセルデータを再構成する（ステップＳ０５）。
【００６３】
ここで、ステップＳ０４において画像生成範囲算出部４１が画像生成範囲を求める処理について、図４を参照しつつ説明する。図４は、設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲から、３次元画像を生成する画像生成範囲を求める処理を説明するための図である。
【００６４】
画像生成範囲算出部４１は、ＲＯＩマーカ２３に外接し、断層像のＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲２５を求める。具体的には、画像生成範囲算出部４１は、各辺がＲＯＩマーカ２３の各頂点２４に接するような矩形状の範囲を求め、その範囲を画像生成範囲２５となる。この実施形態においては、ＲＯＩマーカ２３の４つの頂点２４がそれぞれ、矩形状の画像生成範囲２５の各辺に接している。この画像生成範囲２５がボクセルデータを生成する範囲になる。なお、この画像生成範囲２５のデータを表示制御部６を介して表示装置７に出力し、表示装置７のモニタ画面上に画像生成範囲２５を示すマーカを表示するようにしても良い。
【００６５】
そして、ボクセルデータ生成部４２は、揺動方向の複数の断層像データ全てについて、断層像データのうち画像生成範囲２５内にあるデータを用いてリサンプリング処理を施してボクセルデータを再構成する（ステップＳ０５）。複数の断層像データは各々異なる座標系上にあるため、ボクセルデータ生成部４２は、共通の座標系上のボクセル値を近傍の断層像データの画素値より補間することにより求め、ボクセルデータを生成する。このとき、断層像データのうち、画像生成範囲２５内にあるデータを用いてボクセルデータを生成する。
【００６６】
なお、ＸＹ直交座標軸に対して斜めに設定された関心領域から、直接、ボクセルデータを生成しようとすると、リサンプリング処理が複雑になるため、ボクセルデータ生成に要する時間が長くなり、その結果、超音波診断装置のリアルタイム性が阻害されるおそれがある。そこで、この実施形態に係る超音波診断装置においては、ＸＹ直交座標軸に対して斜めに関心領域が設定された場合であっても、一旦、ＸＹ直交座標軸に平行な画像生成範囲２５を求め、その範囲内のデータからボクセルデータを生成することとしている。このように、ＸＹ直交座標軸に平行な画像生成範囲２５内のデータからボクセルデータを生成することで、リサンプリング処理を単純にすることができ、その結果、ボクセルデータ生成に要する時間を短くし、超音波診断装置のリアルタイム性が阻害されずに３次元画像を生成することができる。
【００６７】
ボクセルデータ生成部４２にて生成されたボクセルデータは、３次元画像生成部５の画像生成部５１に出力される。画像生成部５１は、そのボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理を施して３次元画像データを生成し、画像抽出部５２に出力する（ステップＳ０６）。
【００６８】
画像抽出部５２は、画像生成部５１により生成された３次元画像データを受け、更に、ＲＯＩ設定部８から出力されたＲＯＩマーカデータを受けて、３次元画像データのうち、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲にある画像を除去する（ステップＳ０７）。例えば、画像抽出部５２は、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲にある座標の画素値を「０」にする。つまり、関心領域（ＲＯＩ）に含まれる画像のみを表示し、関心領域（ＲＯＩ）以外の画像が表示されないようにするために、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲にある座標の画素値を「０」にする。図４に示す画像生成範囲２５においては、ＲＯＩマーカ２３が示す範囲に含まれる画像のみを表示するために、斜線で示す領域にある画像データの値を「０」にする。
【００６９】
そして、画像抽出部５２から、関心領域（ＲＯＩ）内の３次元画像データが表示制御部６を介して表示装置７に出力され、表示装置７のモニタ画面上に関心領域（ＲＯＩ）の３次元画像が表示される。この実施形態においては、胎児の３次元画像が表示される。また、胎児以外の部位が含まれないように胎児に沿って関心領域（ＲＯＩ）を設定しているため、関心部位（この例においては胎児）の３次元画像を表示することが可能となる。
【００７０】
従来においては、関心部位としての胎児の画像以外に、羊膜の画像も表示されていまい、胎児の画像を観察するため羊膜の画像を除去していたが、この実施形態に係る超音波診断装置によれば、羊膜の画像を除去するために切断平面を設定する必要がないため、煩雑な操作を省略することができる。また、切断平面の設定は熟練した技量が求められるが、この実施形態に係る超音波診断装置によると、簡便に関心部位の画像を抽出して表示することが可能となる。
【００７１】
さらに、断層像を表すＸＹ直交座標軸に対して斜めに関心領域が設定された場合に、斜めの関心領域に含まれるデータから、直接、ボクセルデータを生成すると、リサンプリング処理が複雑になるため、その計算の分だけ、ボクセルデータ生成に要する時間が長くなり、超音波診断装置のリアルタイム性が阻害されるおそれがある。この実施形態のように、ＸＹ直交座標軸に対して平行な範囲に含まれるデータからボクセルデータを生成することにより、断層像データからボクセルデータへのリサンプリング処理が複雑にならないため、ボクセルデータ生成に要する時間が長くならず、超音波診断装置のリアルタイム性を阻害することがない。つまり、この実施形態によると、ボクセルデータを生成するための計算量が少なくて済むため、データ作成時間が短くなり、リアルタイム性が阻害されない時間で３次元画像データを生成することが可能となる。例えば所定時間ごとに複数の３次元画像データを生成して、いわゆる動画として表示する場合であっても、リアルタイム性が阻害されないため、操作者が動画として認識できる。
【００７２】
また、この実施形態においては、断層像２０上に矩形状のＲＯＩマーカ２３を表示し、矩形状の関心領域（ＲＯＩ）を設定したが、関心領域（ＲＯＩ）の形状は、操作者によって任意に変更することができる。例えば、図５に示すように、ＲＯＩマーカ２６が曲線を有する形状であっても良い。この場合も、画像生成範囲算出部４１は、曲線形状のＲＯＩマーカ２６に外接し、断層像のＸＹ直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲２８を求める。図５に示す例においては、ＲＯＩマーカ２６と画像生成範囲２８とは、接点２７において接している。このように、ＲＯＩマーカ２６に外接する画像生成範囲２８を求める。そして、複数の断層像データ全てについて、断層像データのうち、その画像生成範囲２８内にあるデータからボクセルデータを生成し、更にボリュームレンダリング処理を施して３次元画像データを生成する。そして、その３次元画像データのうち、関心領域（ＲＯＩ）以外の範囲の画像データを「０」にすることにより、関心領域（ＲＯＩ）内に含まれる３次元画像を抽出し、表示装置７のモニタ画面上に表示する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明の実施形態に係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】この発明の実施形態に係る超音波診断装置の動作を順番に示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施形態に係る超音波診断装置により収集された断層像を示す図であり、３次元画像用の関心領域（ＲＯＩ）の設定範囲を説明するための図である。
【図４】設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲から、３次元画像を生成する画像生成範囲を求める処理を説明するための図である。
【図５】設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲から、３次元画像を生成する画像生成範囲を求める処理を説明するための図である。
【図６】超音波診断装置により収集された断層像を示す図であり、従来において設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 超音波プローブ
２ 送受信部
３ 信号処理部
４ ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）
５ ３次元画像生成部
６ 表示制御部
７ 表示装置
８ ＲＯＩ設定部
９ 操作部
４１ 画像生成範囲算出部
４２ ボクセルデータ生成部
５１ 画像生成部
５２ 画像抽出部
８１ ＲＯＩマーカ生成部
８２ 位置情報生成部
８３ ＲＯＩマーカ記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集するスキャン手段と、
前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出手段と、
前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、
前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成手段と、
前記抽出された３次元画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記座標軸は直交座標軸であり、
前記設定された関心領域は矩形状の形状を有し、
前記画像生成範囲算出手段は、各辺が前記矩形状の関心領域の各頂点に接し、前記直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲を求め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３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲の３次元画像を除去することにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲に含まれる３次元画像データの画素値を「０」にすることにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集する超音波診断装置に、
前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定機能と、
前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出機能と、
前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成機能と、
前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成機能と、
前記抽出された３次元画像を表示手段に表示させる表示機能と、
を実行させることを特徴とする超音波画像生成プログラム。
【請求項６】
超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に収集された複数の断層像データに基づいて３次元画像データを生成する超音波画像生成方法であって、
関心領域設定手段が、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
画像生成範囲算出手段が、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出ステップと、
ボリュームデータ生成手段が、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、
３次元画像生成手段が、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成ステップと、
を含むことを特徴とする超音波画像生成方法。
【請求項１】
超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集するスキャン手段と、
前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出手段と、
前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、
前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成手段と、
前記抽出された３次元画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記座標軸は直交座標軸であり、
前記設定された関心領域は矩形状の形状を有し、
前記画像生成範囲算出手段は、各辺が前記矩形状の関心領域の各頂点に接し、前記直交座標軸に平行な矩形状の画像生成範囲を求め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３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲の３次元画像を除去することにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記３次元画像生成手段は、前記画像生成範囲内であって、前記関心領域以外の範囲に含まれる３次元画像データの画素値を「０」にすることにより、前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に複数の断層像データを収集する超音波診断装置に、
前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定機能と、
前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出機能と、
前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成機能と、
前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成機能と、
前記抽出された３次元画像を表示手段に表示させる表示機能と、
を実行させることを特徴とする超音波画像生成プログラム。
【請求項６】
超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより、揺動方向に収集された複数の断層像データに基づいて３次元画像データを生成する超音波画像生成方法であって、
関心領域設定手段が、前記断層像データに対して関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
画像生成範囲算出手段が、前記関心領域に外接し、前記断層像データの座標軸に平行な画像生成範囲を求める画像生成範囲算出ステップと、
ボリュームデータ生成手段が、前記揺動方向に収集された複数の断層像データ全てについて、前記断層像データの前記画像生成範囲に含まれるデータを前記揺動方向に積み重ねて３次元ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成ステップと、
３次元画像生成手段が、前記３次元ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、前記３次元画像データから前記関心領域に含まれる３次元画像データを抽出する３次元画像生成ステップと、
を含むことを特徴とする超音波画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２１８２１０（Ｐ２００６−２１８２１０Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６５２２（Ｐ２００５−３６５２２）
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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