超音波診断装置

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【発明の名称】	超音波診断装置
【発明者】	【氏名】佐藤良彰
【要約】	【課題】表示しているラジアル画像、リニア画像を有効に利用して、計測機能を行う時間と労力を大幅に低減できる超音波診断装置を提供する。【解決手段】ラジアル画像６とリニア画像７において、各々計測対象領域のトレース線Ｌｓ１、Ｌｓ２を引き、ラジアル画像６の切断線ｒに対応する位置Ｐ１のリニア画像７に切断線ｌが表示される状態で、切断線の位置をＰ１からＰ２に移動する操作を行うことにより、画像計測部はトレース線Ｌｓ１における切断線ｒで区切られる線分の長さｌ１及びその中点ｍ１のｙ座標値ｙ１と、トレース線Ｌｓ２側での対応する線分の長さｌ２とその中点ｍ２のｙ座標値ｙ２を求め、長さｌ１、ｌ２の線分比等を用いた変換式により、ラジアル画像６中にトレース線Ｌｓ１と相似なトレース線の各（ｘ、ｙ）座標値を決定して描画することにより、各々のラジアル画像毎にトレース線を引く手間等を不要にして、体積算出を可能とした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記リニア断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記リニア断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して、前記変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上に第３の領域を決定する手段と、を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して、前記変換手段を用いて前記リニア断層画像上に第３の領域を決定する手段と、を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】被検体に対して３次元の走査を行い、該走査により得られた３次元領域のデータを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示し、指定された複数の領域から体積を算出する３次元画像データからの体積算出方法において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する第１のステップと、前記リニア断層画像上で指定される位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を描画するか、前記ラジアル断層画像上で指定される位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を設定する第２のステップと、前記第１及び第２のステップで設定された複数の領域の面積を算出してから体積を算出する第３のステップと、を具備したことを特徴とする３次元画像データからの体積算出方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波を送受信して超音波診断するための超音波断層画像を得る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から超音波を送受信する超音波振動子（トランスデューサ）を体腔内へ挿入し、超音波振動子のスパイラルスキャンが行えるような手段を備えた超音波プローブ、及びこの超音波プローブを駆動する駆動部を有する超音波診断装置が知られている。
【０００３】図２２にその動作原理を示す。すなわち、超音波プローブ１内には超音波振動子２が備えられ、超音波振動子２は矢印３の方向に回転しながら超音波を送受波する事により、超音波プローブ１の軸方向４（図２２中の座標軸５に従うとＺ軸方向）に垂直な断面の超音波画像（以降ラジアル画像６と記す）を得る。
【０００４】さらに超音波振動子２は、矢印４の方向にＰａからＰｂの位置まで、所定のピッチ単位でリニア状に走査する。その結果、超音波診断装置は１からｎ番目までの、所定のピッチ毎のラジアル画像６を得ることができる。得られたラジアル画像６は超音波診断装置のメモリ空間に図２３の如く格納され、さらに前記メモリ空間からラジアル画像６及びリニア画像７の形式でデータが読み出され、超音波診断装置の画像表示部に図２４のように表示される。
【０００５】画像表示部では、ラジアル画像６及びリニア画像７とともに切断線ｒ、切断線ｌが表示されている。すなわち、ラジアル画像に表示された切断線ｒの位置に対応したリニア画像が表示され、かつリニア画像７に表示された切断線ｌの位置に対応したラジアル画像が表示される、という関係を保っている。また、切断線ｒ、ｌはユーザの操作で位置を変更することが可能であり、変更された位置に対応したラジアル画像、リニア画像が表示される。
【０００６】こうした超音波診断装置では、得られた超音波画像に対して関心領域の体積計測機能を有している。図２５（Ａ）～（Ｄ）にその計測原理を示す。図２５（Ａ）に示すように複数のラジアル画像６から選択した各ラジアル画像６に対してトレース線を描くことにより関心領域の断面積Ｓ１～Ｓ４を計測し、各断面積Ｓ１～Ｓ４および各ラジアル画像６の間隔Ｌ１～Ｌ３から図２５（Ｂ）或いは下記に示す（１２）式により関心領域の体積Ｖを算出する。
【０００７】この場合、手元側（ｔ）とプローブ先端側（ｂ）が図２５（Ａ）であるとした場合、最初に手元側の断面積Ｓ１を用いてプローブ先端側（ｂ）に沿って体積Ｖｂを求めたもの（図２５（Ｃ）参照）と、最初に先端側の断面積Ｓ４を用いて手元側（ｔ）に沿って体積Ｖｔを求めたもの（図２５（Ｄ）参照）との平均をして、体積Ｖを求める。
【０００８】
つまり、Ｖｂ＝Ｓ１×Ｌ１＋Ｓ２×Ｌ２＋Ｓ３×Ｌ３Ｖｔ＝Ｓ４×Ｌ３＋Ｓ２×Ｌ２＋Ｓ２×Ｌ１ …（１２）
Ｖ＝（Ｖｂ＋Ｖｔ）／２により体積Ｖを求める。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この体積計測機能において、画像表示部に表示されたリニア画像（図２４の７）が有効に利用されていないため、ユーザは切断線ｌ（図２４の９）を移動させてラジアル画像を選択し、選択されたラジアル画像の一枚一枚に対してトレース線を引く作業を行わなければならず、これは多大な時間と労力を必要としていた。
【００１０】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、表示しているラジアル画像、リニア画像を有効に利用して、計測機能を行う時間と労力を大幅に低減できる超音波診断装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記リニア断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記リニア断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して、前記変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上に第３の領域を決定する手段と、を設けたことにより、リニア断層画像上で単に位置を指定することにより変換手段を用いて自動的に第３の領域を決定でき、所望とする体積計測を手間をかけることなく簡単に行うことができるようにしている。
【００１２】また、被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して、前記変換手段を用いて前記リニア断層画像上に第３の領域を決定する手段と、を設けたことにより、ラジアル断層画像上で単に位置を指定することにより変換手段を用いて自動的に第３の領域を決定でき、所望とする体積計測を手間をかけることなく簡単に行うことができるようにしている。
【００１３】また、被検体に対して３次元の走査を行い、該走査により得られた３次元領域のデータを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示し、指定された複数の領域から体積を算出する３次元画像データからの体積算出方法において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する第１のステップと、前記リニア断層画像上で指定される位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を描画するか、前記ラジアル断層画像上で指定される位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を設定する第２のステップと、前記第１及び第２のステップで設定された複数の領域の面積を算出してから体積を算出する第３のステップと、を具備したことにより、リニア断層画像上で或いはラジアル断層画像上で、単に位置を指定することにより変換手段を用いて自動的に第３の領域を決定でき、所望とする体積計測を手間をかけることなく簡単に行うことができるようにしている。
【００１４】
【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説明する。
（第１の実施の形態）図１ないし図１６は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図２は画像表示用モニタに表示される超音波画像を示し、図３は切断線をＰ１からＰ２に移動した場合におけるトレース線を切断する線分の長さ及び中点を計測する処理内容を示し、図４はさらにＰ２の位置の線分の長さを持つ相似形のトレース線を表示した状態を示し、図５は切断線をＰ１からＰ２、Ｐ３、…、Ｐｎと動かした状態を示し、図６は画像表示用モニタに表示される超音波画像において、ラジアル画像側で切断線をＰ１からＰ２に移動した場合を示し、図７は図６の場合における画像計測部による線分の長さ及び中点を計測する処理内容を示し、図８はサーフェスレンダリング描画機能の動作手順を示し、図９は画像表示用モニタに表示される超音波画像における管腔部と組織部とを示し、図１０はしきい値により境界点の画素が検出された各ラジアル画像から３次元的な境界面をもつ画像を構築する様子を示し、図１１はノイズを含むラジアル画像で第１番目の走査手順の説明図を示し、図１２は図１１における要部を拡大して第２番目の走査手順の説明図を示し、図１３は第３番目の走査手順の説明図を示し、図１４は画素のモデル図を示し、図１５は管腔部と組織部との境界を検出した結果を示し、図１６は管腔部と組織部とが交差した例を示す。
【００１５】図１に示す本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置１３は、体腔内に挿入され、超音波の送受信を行う超音波振動子（トランスデューサ）２を内蔵した超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と接続され、超音波の送受信によりエコー画像を取得する超音波画像取得部１４と、この超音波画像取得部１４で有られたエコーデータを２次元又は３次元画像で画像表示するための画像処理を行う画像処理部１５とを有している。
【００１６】上記超音波プローブ１は体腔内に挿入される挿入部１６内に雄ネジ１７を挿通し、その先端に超音波振動子２を取付け、この雄ネジ１７の後端を雌ネジで回動自在に支持した状態で、雄ネジ１７の後端を駆動部１８で駆動することにより、その先端に取り付けた超音波振動子２をスパイラル状に回転駆動して挿入部１６の軸方向とこれに垂直な面での放射状方向の走査を行えるようにしている。
【００１７】つまり、図１の符号３及び４で示すように挿入部１６の軸と垂直な方向で回転駆動すると共に、その軸と平行な方向にも移動して超音波をラジアル走査及びリニア走査して、ラジアル画像６とリニア画像７（図２参照）とを得ることができるようにしている。
【００１８】上記駆動部１８が接続される超音波画像取得部１４は、駆動部１８を介して超音波振動子１２に対して超音波を送受信させる送受信部２１と、該送受信部２１で取り込まれたエコー信号をデジタルのエコーデータに変換するＡ／Ｄコンバータ２２と、このＡ／Ｄコンバータ２２で変換されたデジタルエコーデータを画像処理部１５へ出力するエコーデータバス２３と、駆動部１８、送受信部２１、Ａ／Ｄコンバータ２２、エコーデータバース２３等の各部の制御を行うＣＰＵ２４とを備えて構成されている。
【００１９】画像処理部１５は、画像処理等の制御を行うＣＰＵ２５と、画像データ及び各画像処理結果のデータ等を記憶するメインメモリ２６と、超音波画像取得部１５のＣＰＵ２４との命令の送受を行う制御部２７と、超音波画像取得部１５からの連続したデジタルエコーデータを入力して、連続した複数の２次元画像データに変換するデジタル画像入力部２８と、処理プログラム及び画像データ等を記憶するハードディスク等からなる第１外部記憶装置２９と、第１外部記憶装置２９のバックアップを行うための、光磁気ディスク等からなる第２外部記憶装置３０と、得られた画像データに対して計測を行う画像計測部３１と、得られた画像データに対して３次元処理を行う３次元処理部３２と、表示画像データが一時記憶されるフレームメモリ３３と、フレームメモリ３３の出力画像信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３４と、Ｄ／Ａコンバータ３４の出力画像信号を入力して超音波画像の表示を行う画像表示用モニタ３５と、さらに本装置を操作する為の操作卓３６及びポインティングデバイス３７とで構成されている。
【００２０】この超音波画像取得部１４及び画像処理部１５の作用を説明する。まず、超音波画像取得部１４の作用を説明する。超音波観測を行う際には、超音波プローブ１を体腔内に挿入し、ＣＰＵ２４の制御に基づき、送受信部２１及び駆動部１８によって、超音波プローブ１内の超音波振動子２をスパイラル状に駆動して生体内へ超音波を送受波することによって、体腔内の３次元領域のエコーデータが超音波画像取得部１４に取り込まれる。
【００２１】例えば、超音波プローブ１の駆動部１８に内蔵され、雌ネジに螺合した雄ネジ１７の後端にとりつけたモータを回転させて、超音波プローブ１の軸方向に沿って配置されたこの雄ネジ１７の先端に取り付けた超音波振動子２を回転駆動して、超音波プローブ１の軸方向（長手方向）に垂直な方向３に超音波を放射状に送波すると共に、音響インピーダンスの変化部分で反射された反射超音波（エコー信号）を受信する。
【００２２】また、回転と共に、雄ネジ１７のピッチ分づつ、回転軸の軸方向にリニア状に走査することにより、（つまりスパイラル走査による）３次元領域に対するエコー信号を得る。このエコー信号はＡ／Ｄコンバータ２２でデジタル信号に変換されてデジタルエコーデータとなる。
【００２３】得られたデジタルエコーデータは、Ａ／Ｄコンバータ２２の後段からデジタル信号として連続した１次元のデジタルエコーデータ（音響データ）の形で画像処理部１５のデジタル画像入力部２８へ送られるようになっている。なお、このとき、２次元画像データの画像サイズや画像間の距離などの付帯データも同時に画像処理部１５へ送られる。
【００２４】次に、画像処理部１５の作用を説明する。超音波プローブ１の体腔内でのスパイラルスキャンにより得られ、超音波画像取得部１４から画像処理部１５へ送られた音線データは、デジタル画像入力部２８により極座標変換され、ラジアル画像データとなる。そして、得られたラジアル画像データは、入力された音データ及び付帯データと共に、連続した複数の２次元画像として取り込まれた順にメインメモリ２６へ書き込まれる。
【００２５】ＣＰＵ２５は、メインメモリ２６へ記憶された画像データ及び付帯データを基に、回転、輝度変換、擬似カラー、エッジ強調などの画像処理を行う。そして、処理結果の画像データはフレームメモリ３３へ送られて一時記憶され、Ｄ／Ａコンバータ３４を経て画像表示用モニタ３５へ送出され、この画像表示用モニタ３５には画像処理が施された超音波画像が表示される。
【００２６】次に、図２～図５により本実施の形態の計測機能を説明する。まず、図２は画像表示用モニタ３５に表示される超音波画像を示している。すなわち、ラジアル画像６及びリニア画像７が例えば左右に並列して表示され、切断線ｒ、ｌ（８、９）は互いに対応する切断位置を示している。この時、ユーザはポインティングデバイス３７を操作して、計測対象となる体積を算出するために３次元領域の指定を行う。
【００２７】この場合、従来例では、リニア方向の位置がそれぞれ異なる各ラジアル画像毎に計測対象領域に含まれる２次元領域を指定するトレース線を引いて、各２次元領域の面積を決定できるようにしなければならないが、本実施の形態では以下のように１つのラジアル画像６中で基準となる１つの２次元領域及び対応するリニア画像７における計測対象領域を含むトレース線Ｌｓ１、Ｌｓ２を引き（設定し）、その後はリニア画像７側でリニア方向における計測対象範囲内となる各位置を指定することにより、画像計測部３１は指定された各位置におけるにトレース線Ｌｓ１、Ｌｓ２のデータを用い、対応するトレース線を後述する変換行列を用いて自動的に描画するようにしている。
【００２８】つまり、各ラジアル画像毎に２次元領域を指定するトレース線を引かないで、リニア画像側のトレース線Ｌｓ２の情報を利用することにより、リニア方向に異なる位置でのその断面における２次元領域を決定するようにする。
【００２９】図２に示すようにラジアル画像６中で計測対象となる２次元領域を指定するトレース線Ｌｓ１（３８）及びリニア画像７にトレース線Ｌｓ２（３９）を描き、さらに切断線ｌを位置Ｐ１から位置Ｐ２へ移動させる。この切断線ｌの移動はポインティングデバイス３７のドラッグ＆ドロップ操作により可能である。
【００３０】すると、画像計測部３１は、図３に示すようにトレース線Ｌｓ１により区切られた切断線ｒ中の線分の長さｌ１（４０）、及びその線分の中点ｍ１（４１）のｙ座標値ｙ１、およびトレース線Ｌｓ２により区切られた位置Ｐ２における切断線ｌ中の線分の長さｌ２（４２）、及びその線分の中点ｍ２（４３）のｙ座標値ｙ２を求める。
【００３１】更に画像計測部３１は、求めた線分の長さｌ１、ｌ２（４０、４２）の線分長比ｋ、中点ｍ１、ｍ２のｙ座標値の差分Δｙ（４１）と、トレース線Ｌｓ１（３８）上の各（ｘ、ｙ）座標値からトレース線Ｌｓ３を決定するための各（ｘ、ｙ）座標値を決定する変換行列ＨＲとを次のように得る。
【００３２】
【数１】

そして画像計測部３１は、図３に示すように（１）式で求めた線分長比ｋ、中点ｍ１、ｍ２のｙ座標値の差分Δｙ及び変換行列ＨＲを用いてトレース線Ｌｓ１（３８）と相似なトレース線Ｌｓ３（４５）を求め、これをＰ２の位置のラジアル画像６上に投影および描画する。
【００３３】このようにして、最初のラジアル画像６において、体積計測を行おうとする関心領域としての２次元領域を指定するために引いたトレース線Ｌｓ１（３８）と、それに対応するリニア画像７において引いたトレース線Ｌｓ２（３９）とのにより、変換行列ＨＲ等の変換手段を用いて他の断面位置のラジアル画像における関心領域を指定するトレース線Ｌｓ３（４５）を描画できることになる。
【００３４】従って、以下のように位置Ｐ２の位置を変更して、同じように対応するトレース線を描画させることにより、各ラジアル画像６毎に計測対象となる関心領域を指定するトレース線を引く作業を行わなくても良い。
【００３５】結果として、図４に示すようにユーザは、まず切断線ｌの位置Ｐ１におけるラジアル画像６中にトレース線Ｌｓ１（３８）を描画し、次にリニア画像７中にトレース線Ｌｓ２（３９）を描画する。そして、切断線ｌの位置をＰ２、Ｐ３、…Ｐｎと動かすことで関心領域が含まれるラジアル画像６を選択し、最後に操作卓３６にある体積計測ボタンなどを押すことにより体積計測を行う事ができる。
【００３６】この時画像計測部３１は、トレース線Ｌｓ１（３８）及びＰ２、Ｐ３、…、Ｐｎの位置の各ラジアル画像６に投影された各トレース線で囲まれた領域の面積Ｓ１、Ｓ２，…，Ｓｎを算出し、位置Ｐ１、Ｐ２間、Ｐ２、Ｐ３間、…、Ｐn-1 、Ｐｎ間の各距離Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌn-1 を用いて、図２５（Ｂ）或いは上述した（１２）式で体積Ｖを算出する。そして算出した体積Ｖを画像表示用モニタ３５の所定の領域に体積Ｖを表示する。
【００３７】上述の（１２）式により、本実施の形態の場合には体積ＶはＶｂ＝Ｓ１×Ｌ１＋Ｓ２×Ｌ２＋…＋Ｓn-1×Ｌn-1 Ｖｔ＝Ｓｎ×Ｌn-1＋Ｓn-1×Ｌn-2＋…＋Ｓ２×Ｌ１ …（１２）
Ｖ＝（Ｖｂ＋Ｖｔ）／２となる。
【００３８】このように本実施の形態によれば、計測のために断面位置が異なる選択されたラジアル画像毎に関心領域を指定するトレース線を引く時間及び手間がかかる作業を行わなくてもかなくても、最初のラジアル画像にトレース線Ｌｓ１を引くことにより、対応するリニア画像に引いたトレース線Ｌｓ２と変換手段を利用して、他の断面位置の関心領域に対応するトレース線を描画させることができ、複数の関心領域に対応する体積計測を簡単に行うことができる。
【００３９】また、本実施の形態では、体積計測後に再び切断線ｌの位置をＰ２～Ｐn-1 に戻して、その位置に対応したラジアル画像６および投影されたトレース線を表示させ、ポインティングデバイス３７により投影されたトレース線を修正することも可能である。
【００４０】なお、本実施の形態では、超音波による３次元画像データに限らず、例えば低干渉性の光による光断層イメージング装置におけるスパイラル状に低干渉性の光走査をしてラジアル断層画像とリニア断層画像とが得られる３次元画像データに対しても、同様に体積算出を行うことができる。
【００４１】次に、図６～図７により本実施の形態における変形例による計測機能を説明する。図２～図５では次々に選択されたラジアル画像中にトレース線を投影したが、切断線ｒ（８）を移動させて次々にリニア画像を選択し、選択されたリニア画像中にトレース線を投影していく方法を説明したのが図６、図７である。
【００４２】まず、図６の画像表示用モニタ３５に表示された超音波画像において、ユーザはポインティングデバイス３７を操作して、ラジアル画像６にトレース線Ｌｓ１（３８）及びリニア画像７にトレース線Ｌｓ２（３９）を描き、さらに切断線ｒ（８）の位置をＰ１からＰ２へ移動させる。
【００４３】すると、画像計測部３１は、図７に示すようにトレース線Ｌｓ２により区切られた切断線ｌ中の線分の長さｌ１（４０）、及び中点ｍ１（４１）のｙ座標値ｙ１、およびトレース線Ｌｓ１により区切られた位置Ｐ２における切断線ｒ中の線分の長さｌ２（４２）、及び中点ｍ２（４３）のｙ座標値ｙ２を求める。
【００４４】更に画像計測部３１は、求めた線分ｌ１、ｌ２（４０、４２）の線分長比ｋ、中点ｍ１、ｍ２のｙ座標値の差分Δｙ（４４）と、トレース線Ｌｓ１（３８）上の各（ｘ、ｙ）座標値からトレース線Ｌｓ３を決定するための各（ｘ、ｙ）座標値を決定する変換行列ＨＬとを次のように得る。
【００４５】
【数２】

そして、画像計測部３１は、図７に示すように（２）式で求めた変換行列ＨＬを用いてトレース線Ｌｓ１（３８）と相似なトレース線Ｌｓ３（４６）の各（ｘ、ｙ）座標値を求め、これをＰ２位置のリニア画像上に投影及び描画する。
【００４６】以降は図２～図５を参照して説明した体積計測の考え方を、ラジアル画像６とリニア画像７を入れ替えて適用することで体積計測が行える。
【００４７】この時画像計測部３１は、トレース線Ｌｓ１（３８）及びＰ２、Ｐ３、…、Ｐｎの位置の各リニア画像７に投影された各トレース線で囲まれた領域の面積Ｓ１、Ｓ２，…，Ｓｎを算出し、位置Ｐ１、Ｐ２間、Ｐ２、Ｐ３間、…、Ｐn-1 、Ｐｎ間の距離Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌn-1 を用いて、図２５（Ｂ）或いは上述した（１２）式で体積Ｖを算出する。そして算出した体積Ｖを画像表示用モニタ３５の所定の領域に体積Ｖを表示する。
【００４８】上述の（１２）式により、本実施の形態の場合には体積ＶはＶｂ＝Ｓ１×Ｌ１＋Ｓ２×Ｌ２＋…＋Ｓn-1×Ｌn-1 Ｖｔ＝Ｓｎ×Ｌn-1＋Ｓn-1×Ｌn-2＋…＋Ｓ２×Ｌ１ …（１２）
Ｖ＝（Ｖｂ＋Ｖｔ）／２となる。なお、この（１２）式では、面積Ｓ１等はリニア画像７側での面積を表し、従って距離Ｌ１等はラジアル画像面での距離を表している。
【００４９】このようにして、計測のために断面位置が異なる選択されたラジアル画像毎に関心領域を指定するトレース線を引く時間及び手間がかかる作業を行わなくてもかなくても、最初のラジアル画像とそれに対応するリニア画像とにトレース線Ｌｓ１、トレース線Ｌｓ２とを引き、変換手段を利用して、他の断面位置の関心領域に対応するトレース線を描画させることができ、複数の関心領域に対応する体積計測を簡単に行うことができる。
【００５０】本実施の形態は、得られた超音波画像からの生体組織部と管空部の境界面を抽出して３次元画像表示する機能（以降、サーフェースレンダリング描画機能と記す）を備えている。このサーフェースレンダリング描画機能は主に図１に示された３次元処理部３２により行われるが、その動作を図８～図１０により説明する。図８に、本装置が備えるサーフェースレンダリング描画機能の動作ステップがフローチャートで示されている。
【００５１】まず最初のステップＳ０１では生体組織部と管空部を区別するためのしきい値Ｔｈを操作卓３６よりユーザが入力する。（これは超音波画像において生体組織部は画素値が高く、管空部は画素値が低く表示されるという事が前提にある。すなわち、しきい値Ｔｈを決定し、超音波画像の各画素の画素素を読み出し、これをしきい値Ｔｈと比較した結果、読み出した画素値のほうが大きければその画素は生体組織部であり、読み出した画素値の方が小さければその画素は管空部である、と判定できる。）次にステップＳ０２では生体組織境界点の抽出を行う。この動作は図９で説明される。
【００５２】図９は画像表示モニタ３５に表示されるラジアル画像を示している。すなわち、ラジアル画像中には管腔部５０と生体組織部５１とが存在している。３次元処理部３２は、このラジアル画像における管腔部５０内に設定した例えばその中心Ｃ（５３）から半径方向かつ外周方向である走査方向ｒθ１に沿って画素値を順次読み出して、前記しきい値Ｔｈと比較し境界点の判定を行う。
【００５３】境界点と判定された画素に対しては場合は、図９に示すように境界点５３としてマーキングし、次にｒθ１に対して角度θ（５４）の位置にある走査方向ｒθ２に沿って画素値を順次読み出して同様のしきい値比較処理により境界点の抽出を行う。
【００５４】最終的には中心点Ｃに対し全角度（３６０゜）の範囲で同様の処理を行うことにより、ラジアル画像中に存在する全ての境界点の抽出を行う。さらに得られたラジアル画像全てに対して同様の境界点抽出処理を行って、ステップＳ０３へ進む。
【００５５】ステップＳ０３では、ステップＳ０２で得られた境界点情報から、生体組織部５１と管空部５０の境界面を構築し画像表示用モニタ３５に表示する。すなわち、ステップＳ０２で得られた境界点の画素は、図１０（Ａ）の符号６０で示す各ラジアル画像中に存在する。
【００５６】そして、各ラジアル画像中に存在するその各境界点画素を読み出して、図１０（Ｂ）の符号６１に示すような三次元的な境界面を構築し画像表示用モニタ３５に表示する。
【００５７】以上が図１に示された３次元処理部３２が行うサーフェースレンダリング描画機能の概略動作であるが、ここで問題が発生するのが、図１１に示すラジアル画像例のように、管空部５０中にノイズ６２が存在する場合である。この場合、図９で説明した走査方法ではノイズ６２を組織境界点である誤認識してしまい、結果として正しい境界面３次元画像が得られなくなってしまう。
【００５８】また、図８のステップＳ０１で示したように、ユーザの判断でしきい値Ｔｈを決定する方法では、いくつかの値でステップＳ０１～Ｓ０３を実行して最適なしきい値Ｔｈを見つける、という作業を行わなければならず、これも著しく装置の操作性、作業性を劣化させる原因となっていた。
【００５９】そこで、本実施の形態では、図１１～図２０に示す方法により３次元処理部３２が行うサーフェースレンダリング描画機能の精度、操作性、作業性を向上させる効果を上げている。まず、図１１～図１５に示す走査方法により、生体組織部と管空部の境界点判定の精度を向上させている。
【００６０】図１１では、第１番目の走査手順を説明している。すなわち、ラジアル画像の中心点Ｃ（５２）から１２時の半径方向、つまりｒθ０（６３）の走査方向に画素値を読み出し、しきい値との比較を行って１番目の境界点Ｙ０（６４）を判定する。
【００６１】ここで、走査方向ｒθ０（６３）の方向にノイズがある事が確認できた場合、ユーザはポインティングデバイス３７を走査して塗りつぶし等のペイント処理を行って、ノイズを消去することが可能である。
【００６２】図１２では、前述の境界点Ｙ０（６４）近傍の拡大図が示されている。各マス目が画素をあらわし、斜線のマス目が生体組織部、白抜きのマス目が管空部、Ｙ０（６４）の点が示されたマス目が１番目の境界点画素である。
【００６３】そして、矢印６５が第２番目の走査手順を示している。すなわち矢印６５の手順に画素値を読み出し、しきい値との比較を行って２番目の境界点Ｙ１（６６）を判定する。
【００６４】図１３では、第３番目の走査手順を説明している。各マス目が画素をあらわし、Ｙｎ（６７）の点があるマス目がｎ番目の境界点画素、Ｙｎ－１の点があるマス目がその前で判定したｎ－１番目の境界点画素である。
【００６５】そして、矢印６９が第３番目の操作手順を示している。すなわち、Ｙｎ（６７）近傍の画素を、反時計回り順に、且つＹｎ－１（６８）の隣りから画素値を読み出し、しきい値との比較を行ってｎ＋１番目の境界点画素を判定する。
【００６６】図１４には画素モデル図が示されている。すなわち、注目点の座標を（ｘ、ｙ）とした時、注目点Ｙｎ（ｘ、ｙ）近傍の画素は図１４のようにあわらす事ができる。そして、このモデル図を用いて図１３の例の操作順を示すと、Ｙｎ（ｘ、ｙ－１）→Ｙｎ（ｘ－１、ｙ－１）→Ｙｎ（ｘ－１、ｙ）、Ｙｎ（ｘ－１、ｙ＋１）→Ｙｎ（ｘ、ｙ＋１）→Ｙｎ（ｘ＋１、ｙ＋１）→Ｙｎ（ｘ＋１、ｙ）
の順に画素値を読み出し、しきい値との比較を行う。
【００６７】そして、例えばＹｎ（ｘ＋１、ｙ＋１）で初めて画素値がしきい値より大きい（すなわち、生体組織部である）と判定された場合、ｎ＋１番目の境界点はＹｎ（ｘ、ｙ＋１）になる。
【００６８】以上の第１番目の操作手順、第２番目の操作手順、第３番目の操作手順を行い、再び境界点Ｙ０（６４）を判定したところで生体組織部と管空部の境界点判定処理は終了され、結果として図１５に示すようにラジアル画像全体における生体組織部と管空部の境界線が精度よく抽出され、更にこの処理を取得したラジアル画像全てに施すことにより、組織部と管空部の境界面を精度よく抽出する事ができる。
【００６９】以上の説明では、説明の簡略化のため第１の操作方向ｒθ０（６３）を半径１２時の方向に決めているが、実際には、ユーザに第１の操作方向を決めてもらう手段を設ければ、任意の方向から走査を開始する事が可能である。
【００７０】また、超音波画像によっては図１６のように生体組織部５１と管空部５０が複雑に入り組んでいるため境界線が交差している場合がある。この場合は、その交差点Ｙｍ（７０）を抽出した時点で走査を中断し、再び第１の走査方向をユーザに指定してもらうことにより生体組織部５１と管空部５０の境界点判定処理を全て完了することができる。なお、交差点Ｙｍ（７０）は“Ｙｍ≠Ｙ０かつＹｍを２回検出した”という条件で判定可能である。
【００７１】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の実施の形態を図１７ないし図２１を参照して説明する。本実施の形態は図１に示す第１の実施の形態の超音波診断装置１３と同じ構成であり、体積計測手段も同じである。本実施の形態は組織部と管空部との境界を設定する方法が異なる。図１７～１９、及び図２０、２１により、しきい値決定の操作性及び作業性を向上させる第１及び第２の方法を説明する。
【００７２】まず、第１の方法が図１７～１９に示されているが、これらは“しきい値設定”ステップ（図８のステップＳ０１）における画像表示モニタ３５の状態を示しており、ラジアル画像表示部７３、操作部７４とで構成される。
【００７３】操作部７４は、ラジオボタン（７５、７６、必ずどちらかが選択されている）及びチェックボタン（７７、７８、これも必ずどちかが選択されている。）で構成され、チェックボタン７７、７８は「選択ボタン」７５が選択された時に有効により、また、７５～７８はポインティングデバイス３７により操作される。この操作部７４を操作卓３６に設けることも可能である。
【００７４】次に、図１７～１９によりしきい値設定の手順を説明する。
（１）「選択ボタン」７５を選択することにより“しきい値設定”ステップ（図８のステップＳ０１）に入る。
（２）「組織チェックボタン」７７を選択することにより“組織サンプル指定”モードに入る。
【００７５】（３）ポインティングデバイス３７により組織サンプル画素Ｓｓ１～Ｓｓｎ（７９）を指定する（（１）～（３）は図１７を参照）。
（４）「管空チェックボタン」７８を選択することにより“管空サンプル指定”モードに入る。
（５）ポインティングデバイス３７により管空サンプル画素Ｓｋ１～Ｓｋｎ（８０）を指定する（（４）、（５）は図１８を参照）。
【００７６】（６）「検出ボタン」７６を選択することにより“組織境界点の抽出”ステップ（図８のステップＳ０２）に入る（（６）は図１９を参照）。
上記手順の説明のうち、（３）を終了した時、３次元処理部３２は組織サンプル画素Ｓｓ１～Ｓｓｎ（７９）の画素値を読み出し、その平均値Ｙｓを算出する。
【００７７】さらに、（５）を終了した時３次元処理部３２は管空サンプル画素Ｓｋ１～Ｓｋｎ（８０）の画素値を読み出し、その平均値Ｙｋを算出した後に、Ｔｈ（しきい値）＝（Ｙｓ＋Ｙｋ）／２として、“組織境界点の抽出”ステップ（図８のステップＳ０２）を実行する。なお、ステップＳ０２に関しては、図１１～図１６により説明がなされている。
【００７８】しきい値決定の操作性および作業性を向上させるための第２の方法を図２０、図２１を参照して説明する。図２０には“しきい値設定”ステップ（図８のステップＳ０１）における画像表示モニタ３５の状態を示しており、上記第１の方法と同様にラジアル画像表示部７３、操作部７４で構成される。
【００７９】操作部７４は、ラジオボタン（８５、７６、必ずどちらかが選択されている）で構成され、ラジオボタン８５、７６はポインティングデバイス３７により構成される。この操作部７４を操作卓３６に設けることも可能である。
【００８０】次に、図２０、２１より、しきい値設定の手順を説明する。
（１）「領域設定ボタン」８５を選択することにより“しきい値設定”ステップ（図８のステップＳ０１）に入る。
（２）ポインティングデバイス３７により、生体組織部と管空部の面積比が約１：１になるようにサンプル領域８６を設定する（（１）、（２）は図２０を参照）。
【００８１】（３）「検出ボタン」７６を選択することにより“組織境界点の抽出”ステップ（図８のステップＳ０２）に入る。
上記手順説明のうち、（２）を終了した時、３次元処理部３２は指定されたサンプル領域の画素値Ｒ１～Ｒｎ（図２１参照）を読み出し、画素値Ｒ１～Ｒｎのうち分散が最大となる値を算出する。
【００８２】すなわち、サンプル領域８６の画素値をＲ＝（Ｒ１、Ｒ２、…Ｒｎ）とし、且つＲの各値の範囲がＹ（ｍｉｎ）≦Ｒ≦Ｙ（ｍａｘ）であった場合、以下の分散σ１，σ２，…，σｍ【数３】

を算出する。ここで、Ｙ（ｍｉｎ）＋ｍ＝Ｙ（ｍａｘ）である。
【００８３】そしてこれらの分散（σ１，σ２，…，σｍ）の中から最大値を持つ分散値σｍａｘを判定し、分散値σｍａｘを与える場合の画素値、すなわち【数４】

となる画素値Ｙｔｈをしきい値Ｔｈとする。
【００８４】そして、３次元処理部３２はしきい値Ｔｈ＝Ｙｔｈとして“組織境界点の抽出”ステップ（図８のステップＳ０２）を実行する（ステップＳ０２に関しては、図１１～図１６により説明がなされている）。このようにすることにより、境界点の検出精度が向上し、使い勝手が良くなる。
【００８５】なお、第１の実施の形態においては、例えばリニア画像中で位置をＰ１からＰ２、Ｐ３、…と順次変えて最初のトレース線Ｌｓ１と相似形のトレース線を決定していくようにしているが、最初のトレースＬｓ１、Ｌｓ２を複数設定した後に他のトレース線を決定するようにしても良い。
【００８６】つまり、第１の実施の形態では最初のトレース線Ｌｓ１とＬｓ２とを決定した場合、リニア方向の位置に対してラジアル画像は相似形で変化していると想定しているのに対し、相似形で変化していない場合もあるので、最初に複数の切断線（例えば図２で切断線ｒの他に、これと異なる位置、方向の切断線を引く）を設定し、これに対応してリニア画像側にも複数のトレース線を決定し（引き）、これらのデータを利用してリニア方向の各位置のトレース線を決定する等しても良い。そのようにすると、より精度の高いトレース線を決定できる。
【００８７】［付記］
１．被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記リニア断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して第３の領域を決定する手段と、を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【００８８】２．被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して第３の領域を決定する手段と、を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【００８９】３．被検体に対して３次元の走査を行い、該走査により得られた３次元領域のデータを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示し、指定された複数の領域から体積を算出する３次元画像データからの体積算出方法において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する第１のステップと、前記リニア断層画像上で指定される位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を描画するか、前記ラジアル断層画像上で指定される位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を設定する第２のステップと、前記第１及び第２のステップで設定された複数の領域から体積を算出する第３のステップと、を具備したことを特徴とする３次元画像データからの体積算出方法。
【００９０】４．付記１において、前記変換手段は前記第１の領域に相似形の領域を決定する。
５．付記２において、前記変換手段は前記第２の領域に相似形の領域を決定する。
【００９１】６．生体へ超音波を送受信して３次元走査を行い、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記生体内の超音波断層像を表示する超音波診断装置において、ラジアル画像にトレース線Ｌｓ１を引く手段、リニア画像にトレース線Ｌｓ２を引く手段、前記トレース線Ｌｓ１、Ｌｓ２から他の各ラジアル画像へトレース線Ｌｓ１を投影するための変換行列ＨＲを算出する手段、及び前記変換行列ＨＲにより、各ラジアル画像へトレース線Ｌｓ１を投影する手段を有し、各ラジアル画像に投影されたトレース線内面積を算出し、さらにその総和から体積を算出することを特徴とする超音波診断装置。
【００９２】７．生体へ超音波を送受信して３次元走査を行い、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記生体内の超音波断層像を表示する超音波診断装置において、ラジアル画像にトレース線Ｌｓ１を引く手段、リニア画像にトレース線Ｌｓ２を引く手段、前記トレース線Ｌｓ１、Ｌｓ２から他の各リニア画像へトレース線Ｌｓ２を投影するための変換行列ＨＬを算出する手段、及び前記変換行列ＨＬにより、各リニア画像へトレース線Ｌｓ２を投影する手段を有し、各リニア画像に投影されたトレース線内面積を算出し、さらにその総和から体積を算出することを特徴とする超音波診断装置。
【００９３】８．生体へ超音波を送受信して３次元操作を行い、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記生体内の超音波断層像及び生体組織と管空部の境界面をレンダリング表示する超音波診断装置において、各ラジアル画像の画素を所定の手順で読み出し、所定のしきい値との大小を比較して生体組織と管空部の境界点を判定する手段を備えており、まず、第１の手順で画像を読みだし境界点Ｙ０を判定し、次に第２の手順で画素を読み出して境界点Ｙ１を判定し、さらにｎ番目の境界点Ｙｎ及びｎ－１番目の境界点Ｙn-1 の位置情報から第３の画素の読み出し手順を決定してｎ＋１番目の境界点Ｙｎ＋１を判定することを特徴とする超音波診断装置。
【００９４】９．付記８において、生体組織部のデータサンプルを指定する手段、及びその平均値Ｙｓを算出する手段、管空部のデータサンプルを指定する手段及びその平均値Ｙｋを算出する手段とを備え、平均値Ｙｓ及びＹｋから、生体組織と管空部の境界点を判定するためのしきい値を算出する事を特徴とする超音波診断装置。
【００９５】１０．付記８において、サンプル領域を指定する手段、および指定された領域の画素値の分散最大となる値Ｙｔｈを算出する手段を備え、前記値Ｙｔｈを生体組織と管空部の境界点を判定するためのしきい値とする事を特徴とする超音波診断装置。
【００９６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記リニア断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記リニア断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して、前記変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上に第３の領域を決定する手段と、を設けたことにより、リニア断層画像上で単に位置を指定することにより変換手段を用いて自動的に第３の領域を決定でき、所望とする体積計測を手間をかけることなく簡単に行うことができる。
【００９７】また、被検体に対して３次元の超音波走査を行い、該超音波走査により得られた３次元領域の超音波データを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示可能で、指定された複数の領域から体積を算出する機能を備えた超音波診断装置において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する領域設定手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される任意の位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する領域を決定するための変換手段と、前記ラジアル断層画像上で指定される１つ以上の各位置に対応して、前記変換手段を用いて前記リニア断層画像上に第３の領域を決定する手段と、を設けたことにより、ラジアル断層画像上で単に位置を指定することにより変換手段を用いて自動的に第３の領域を決定でき、所望とする体積計測を手間をかけることなく簡単に行うことができる。
【００９８】また、被検体に対して３次元の走査を行い、該走査により得られた３次元領域のデータを用いて、被検体のラジアル断層画像と、リニア断層画像とを表示し、指定された複数の領域から体積を算出する３次元画像データからの体積算出方法において、ラジアル断層画像とリニア断層画像に計測対象となる第１の領域及び第２の領域を設定する第１のステップと、前記リニア断層画像上で指定される位置に対応して、前記ラジアル断層画像上で前記第１の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を描画するか、前記ラジアル断層画像上で指定される位置に対応して、前記リニア断層画像上で前記第２の領域に対応する第３の領域を決定するための変換手段を用いて前記ラジアル断層画像上で指定される各位置に対応して第３の領域を設定する第２のステップと、前記第１及び第２のステップで設定された複数の領域の面積を算出してから体積を算出する第３のステップと、を具備したことにより、リニア断層画像上で或いはラジアル断層画像上で、単に位置を指定することにより変換手段を用いて自動的に第３の領域を決定でき、所望とする体積計測を手間をかけることなく簡単に行うことができる。

【出願人】	【識別番号】００００００３７６【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【出願日】	平成１１年４月１３日（１９９９．４．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００７６２３３【弁理士】【氏名又は名称】伊藤進
【公開番号】	特開２０００－２９６１２９（Ｐ２０００－２９６１２９Ａ）
【公開日】	平成１２年１０月２４日（２０００．１０．２４）
【出願番号】	特願平１１－１０５８５３