JP2001128975A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】３次元的に画像データを収集・表示するシステ
ムの利点を活用しつつ、３次元的な関心領域を２次元画
像を用いて分かりやすく表示し、さらに簡便に３次元的
な位置を設定する。 【解決手段】超音波診断装置は、被検体の診断部位に対
して３次元的に超音波を送受波させて受信信号を得る２
Ｄアレイプローブ１と、これにより得られた受信信号に
基づいて診断部位の３次元画像を生成する装置本体２
と、その３次元画像を表示するモニタ３とを備える。装
置本体２には、３次元画像を用いた診断に関する関心領
域を設定し、関心領域を含むように複数断面を設定し、
これらの複数断面の超音波画像を表示する表示ユニット
１２が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の心臓など
の診断部位に対して超音波ビームを３次元的に走査させ
ることで３次元的に画像データを収集しその３次元画像
を表示する超音波診断装置に係り、とくに３次元画像を
用いて超音波ドプラや検査に必要な各種計測などを実施
する場合に適したＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔ
ｅｒｅｓｔ：関心領域）の設定と画像表示の工夫に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置では、パルスドプラ（Ｐ
Ｗ）、連続波ドプラ（ＣＷ）、カラードプライメージン
グ（ＣＤＩ：Ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ）、および組織ドプライメージング（ＴＤＩ：Ｔｉ
ｓｓｕｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）などの超
音波ドプラが一般に実施される。これで得られた画像に
対し診断に必要な各種計測を行ったりする場合は、モニ
タ上に表示されるＢモード像などの２次元画像を見なが
ら所望の対象位置をＲＯＩにより設定・指定する手法が
一般に用いられる。このようなＰＷ、ＣＷ、ＣＤＩ、Ｔ
ＤＩや各種計測を行う際にＲＯＩを用いる手法は、２次
元画像を前提に構築されている。

【０００３】これに対し、近年では、超音波ビームのス
キャン面を手動や機械的に移動させたり、あるいは２次
元アレイプローブを採用して超音波ビームを電子的にリ
アルタイムに走査させたりすることで被検体内を空間的
にスキャンさせて３次元的な生体情報を取得するシステ
ムが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような３次元的に
画像データを収集・表示する３次元超音波診断装置にお
いては、２次元画像を前提として構築されたＲＯＩを用
いる手法をそのまま適用しようとすると、被検体とＲＯ
Ｉとの間の３次元的な相対位置が分かりにくく、あるい
はＲＯＩを３次元的に簡便に設定できない等の問題が想
定される。

【０００５】本発明は、上述した従来の問題を考慮して
なされたものであり、３次元的に画像データを収集・表
示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的な関心領
域を２次元画像を用いて分かりやすく表示し、さらに簡
便に３次元的な位置を設定することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る超音波診断装置は、被検体の診断部位
に対して３次元的に超音波を送受波させて受信信号を得
る超音波送受信手段と、この超音波送受信手段による送
受波により得られた超音波エコー信号に基づいて３次元
画像データを生成するデータ生成手段と、このデータ生
成手段により生成された前記３次元画像データに基づい
て向きの異なる複数断面の超音波画像を求めてその表示
画像を生成する表示画像生成手段と、関心領域の位置を
設定する関心領域設定手段と、前記関心領域を含むよう
に前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、を備
えたことを特徴とする。

【０００７】本発明において、前記関心領域は、ＰＷ
（Ｐｕｌｓｅ Ｗａｖｅ）、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕ
ｓ Ｗａｖｅ）、Ｍ−ｍｏｄｅ、ＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ
Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）、ＴＤＩ（Ｔｉｓｓｕｅ
Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）、画像計測の内の少
なくとも１つのために用いられるものであることが可能
である。

【０００８】本発明において、前記関心領域の位置と前
記複数断面の位置とは互いにリアルタイムで追従するも
のであることが可能である。

【０００９】本発明において、前記複数断面はそれぞれ
直交するものであることが可能である。

【００１０】本発明において、前記複数断面は、前記超
音波の走査線方向とほぼ平行な第１の断面と、前記超音
波の走査線方向とほぼ平行であり、且つ、前記第１の断
面と略直交する第２の断面と、前記第１の断面および前
記第２の断面にそれぞれ略直交する第３の断面と、を含
むことが可能である。

【００１１】本発明において、前記関心領域設定手段
は、ジョイスティックを備え、このジョイスティックの
レバーを前後方向に動かすことにより前記関心領域が前
記第１の断面上且つ前記第３の断面上で移動し、前記ジ
ョイスティックのレバーを左右方向に動かすことにより
前記関心領域が前記第２の断面上且つ前記第３の断面上
で移動し、前記ジョイスティックのレバーに取り付けら
れた入力部を操作することにより、前記関心領域が前記
第３の断面と直交する方向へ移動するものであることが
可能である。

【００１２】本発明において、前記関心領域設定手段
は、トラックボールを備え、前記トラックボールのボー
ルを動かすことにより前記関心領域が前記第３の断面上
で移動し、且つ、前記トラックボールのボール近傍に取
り付けられた入力部を操作することにより、前記関心領
域が前記第３の断面と直交する方向へ移動するものであ
ることを特徴とする。

【００１３】本発明の別の側面における超音波診断装置
は、被検体の診断部位に対して３次元的に超音波を送受
波させて受信信号を得る超音波送受信手段と、この超音
波送受信手段による送受波により得られた超音波エコー
信号に基づいて３次元画像データを生成するデータ生成
手段と、このデータ生成手段により生成された前記３次
元画像データに基づいて、向きの異なる複数断面の超音
波画像を求めてその表示画像を生成する表示画像生成手
段と、前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、
前記複数の断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定
する関心領域設定手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明の別の側面における超音波診断装置
は、関心領域の位置を設定する関心領域設定手段と、前
記関心領域を含むように向きの異なる複数断面の位置を
変更する断面位置変更手段と、前記断面位置変更手段に
より変更された前記複数断面に沿って、被検体の診断部
位に対し超音波を送受波させて前記複数断面の超音波画
像を求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段
と、を備えたことを特徴とする。

【００１５】本発明の別の側面における超音波診断装置
は、向きの異なる複数断面の位置を変更する断面位置変
更手段と、複数断面の位置に基づいて関心領域の位置を
設定する関心領域設定手段と、前記断面位置変更手段に
より変更された前記複数断面に沿って、被検体の診断部
位に対し超音波を送受波させて前記複数断面の超音波画
像を求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段
と、を備えたことを特徴とする。

【００１６】本発明の別の側面における超音波診断装置
は、被検体の診断部位に対して３次元的に超音波を送受
波させて受信信号を得る超音波送受信手段と、前記超音
波送受信手段による送受波により得られた超音波エコー
信号に基づいて３次元画像データを生成するデータ生成
手段と、前記データ生成手段により生成された前記３次
元画像データに基づいて、向きの異なる複数断面の超音
波画像を求め、その表示画像を生成する表示画像生成手
段と、前記複数断面の交線位置を設定する設定手段と、
前記交線位置を含むように前記断面の位置を変更する断
面位置変更手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１７】本発明の別の側面における超音波診断装置
は、被検体の診断部位に対して３次元的に超音波を送受
波させて受信信号を得る超音波送受信手段と、前記超音
波送受信手段による送受波により得られた超音波エコー
信号に基づいて３次元画像データを生成するデータ生成
手段と、前記データ生成手段により生成された前記３次
元画像データに基づいて向きの異なる複数断面の超音波
画像を求め、その表示画像を生成する表示画像生成手段
と、前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、前
記複数断面の位置に基づいてその交線位置を設定する設
定手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１８】本発明に係る超音波画像用の画像処理装置
は、被検体の診断部位の３次元超音波画像データに基づ
いて、向きの異なる複数断面の超音波画像を求めてその
表示画像を生成する表示画像生成手段と、関心領域の位
置を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域を含む
ように前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、
を備えたことを特徴とする。

【００１９】本発明の別の側面における超音波画像用の
画像処理装置は、被検体の診断部位の３次元超音波画像
データに基づいて向きの異なる複数断面の超音波画像を
求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段と、前
記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、前記複数
の断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定する関心
領域設定手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波診断装
置の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。

【００２１】図１に示す超音波診断装置は、超音波ビー
ムを空間的にスキャンさせてその３次元画像をリアルタ
イムに取得するシステムを適用したもので、超音波ビー
ムの空間的スキャンが可能な２次元アレイプローブ１
と、このプローブ１が接続される装置本体２と、この装
置本体２に接続されるモニタ３とを備えている。

【００２２】２次元アレイプローブ１は、図示しない複
数の超音波振動子を２次元アレイ状に配列したもので、
この各超音波振動子を装置本体２による制御の元で駆動
させることにより、予め設定された送信ビームフォーミ
ング条件に沿って超音波ビームを被検体内の診断部位に
向けて３次元的にスキャンさせると共に、この超音波ビ
ームに対して被検体内の音響インピーダンス境界での反
射や微小散乱体による散乱によりプローブ１に戻ってく
る超音波エコー信号を微弱な電圧のエコー信号に変換し
て受信し、その受信信号を装置本体２に送る。

【００２３】装置本体２は、プローブ１に接続されるパ
ルサ／プリアンプ・ユニット４と、このユニット４のプ
リアンプ出力側に接続される受信信号遅延回路５と、こ
の遅延回路５に第１のバスＢ１を介して接続される複数
のプロセッサ群、すなわちエコープロセッサ６、ドプラ
プロセッサ７、ＴＤＩプロセッサ８、ＰＷプロセッサ
９、およびＣＷプロセッサ１０と、これらの各プロセッ
サ６〜１０に第２のバスＢ２を介して接続されるホスト
ＣＰＵ１１および表示ユニット１２と、ホストＣＰＵ１
１に接続される操作パネル１３とを備えている。

【００２４】操作パネル１３には、超音波ビームの送受
信条件等に関する各種設定・変更用のジョイスティック
１３ａやトラックボール１３ｂ等の入力デバイス（その
他スイッチ、各種ボタン、キーボード等）が搭載され、
ここでの入力操作でオペレータにより指示された情報が
ホストＣＰＵ１１に送られ、これにより装置本体２内の
各部で設定・変更される。例えば、心臓などのパルスド
プラを実施する場合、オペレータがモニタ３の画面を見
ながらジョイスティック１３ａを操作することでＲＯＩ
に相当するサンプルゲートの位置が設定・変更可能とな
っている。

【００２５】パルサ／プリアンプ・ユニット４は、送信
パルス発生器１４、Ｔ／Ｒ（トランスミッター／レシー
バー）１５、及びプリアンプ１６を備え、ホストＣＰＵ
１１による制御の元で送信パルス発生器１４にて予め設
定された３次元送信ビームフォーミング条件に基づいて
プローブ１による超音波ビームの方向および収束を制御
するためのパルス電圧を発生し、このパルス電圧に基づ
く駆動信号をＴ／Ｒ１５のトランスミッターを介してプ
ローブ１に供給すると共に、プローブ１からの受信信号
をＴ／Ｒ１５のレシーバーを介してプリアンプ１６にて
増幅し、この増幅信号を受信遅延回路５に送る。

【００２６】受信遅延回路５は、プリアンプ１６からの
受信信号に対して並列同時受信が可能な複数個のビーム
フォーマーＢＦ１〜ＢＦｎを備え、この各ビームフォー
マーＢＦ１〜ＢＦｎにて各受信信号に対して予め設定さ
れた３次元状の受信ビームフォーミングにおける超音波
ビームの方向および集束の条件を満たすように受信遅延
をかけ、この遅延信号を次段のプロセッサ群に供給す
る。

【００２７】エコープロセッサ６は、受信遅延回路５か
らの受信信号に対して所定のリファレンス周波数を用い
て直交検波し、その検波信号の信号振幅に応じた被検体
内の３次元形態情報（造影剤投与の場合は造影剤の情報
も含むコントラスト画像）を示す３次元空間分布画像デ
ータを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送
る。

【００２８】ドプラプロセッサ７は、受信遅延回路５か
らの受信信号に対してその位相の時間変化を計測するこ
とにより被検体の血流情報を示す速度、パワー、分散な
どの３次元空間分布画像データを生成し、この画像デー
タを表示ユニット１２に送る。

【００２９】ＴＤＩプロセッサ８は、受信遅延回路５か
らの受信信号に対してその位相の時間変化を計測するこ
とにより被検体の組織の運動速度、パワー、分散などの
３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを
表示ユニット１２に送る。

【００３０】ＰＷプロセッサ９は、パルスドプラの実施
時に動作するもので、受信遅延回路５からの信号に対し
てその内の指示されたサンプルゲートの範囲内の位置に
相当する受信信号を検波し、その検波信号をフーリエ変
換し、これによりサンプルゲート内の速度のドプラー周
波数分布を計算し、この計算結果を表示ユニット１２に
送る。

【００３１】ＣＷプロセッサ１０は、連続波ドプラの実
施時に動作するもので、受信遅延回路５からの信号に対
してその内の指示されたサンプルライン上の位置に相当
する受信信号を検波し、その検波信号をフーリエ変換
し、これによりサンプルライン上の速度のドプラー周波
数分布を計算し、この計算結果を表示ユニット１２に送
る。

【００３２】表示ユニット１２は、ホストＣＰＵ１１に
よる制御の元で上述した各プロセッサ６〜１０からの３
次元画像データ等に対してＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａ
ｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：断面変換法）
等の画像処理にて予め設定された複数の断面上に沿った
複数の２次元断層像を生成し、これらの断層像を単独又
は種々の３次元画像と共にモニタ３上に表示させる。

【００３３】また、この表示ユニット１２は、モニタ３
上の表示画像を見ながらのオペレータによる操作パネル
１３のジョイスティック１３ａ等の操作によりサンプル
ゲート等のＲＯＩに関する情報がホストＣＰＵ１１を介
して入力されたときにそのＲＯＩ情報に基づいて複数の
２次元断層像を表示すべき断面の位置やＲＯＩの位置を
設定し、これにより超音波ドプラや計測等が実施可能と
なっている。ＲＯＩの形状や位置などの情報は、操作パ
ネル１３によって設定・変更可能となっている。

【００３４】ここで、表示ユニット１２によるＲＯＩの
設定例を中心にして全体の動作を図面を参照して説明す
る。ここでは、被検体内の検査部位として心臓を想定
し、この心臓に対してパルスドプラを実施する場合を例
に挙げる。この場合のＲＯＩは、超音波ビームのラスタ
（サンプルライン）上における「サンプルゲート」に相
当する。

【００３５】まず、装置の駆動に際して２次元アレイプ
ローブ１からの超音波ビームが被検体内の心臓に向けて
３次元状にスキャンされ、これにより装置本体２内に３
次元画像データがリアルタイムに収集される。これと並
行して表示ユニット１２による図２に示す処理が実行さ
れる。

【００３６】すなわち、ステップＳＴ１にて上述の３次
元画像データが入力されると、ステップＳＴ２にて例え
ば心臓の場合の代表的な３次元的表示像の１つであるボ
リュームレンダリング像が生成される。このボリューム
レンダリング像は必要に応じてモニタ３上に表示され
る。

【００３７】次いで、ステップＳＴ３にてＲＯＩ、すな
わちパルスドプラの場合ではサンプルゲートが設定され
る。このＲＯＩとしてのサンプルゲートの設定は、操作
パネル１３からホストＣＰＵ１１を介して入力されるオ
ペレータの指示情報に基づいて行われる。そして、ステ
ップＳＴ４にて上述で指示されたサンプルゲートの位置
に応じて複数断面の位置が設定され、その複数断面の２
次元断層像がＭＰＲで生成される。これらの生成画像が
ステップＳＴ５にて出力され、これにより複数の断層像
がモニタ３上の画面に表示される。

【００３８】図３は、心臓ＯＢのボリュームレンダリン
グ像（３次元画像）およびその画像中に設定された複数
断面位置の表示例を、また図４（ａ）〜（ｃ）は、図３
に示す３次元画像中に設定された複数断面上でのサンプ
ルゲートＳＧおよび２次元断層像（Ｂモード像）の一例
をそれぞれ示し、図５は、これらの複数断面の超音波画
像のモニタ３上の表示画面例を示す。

【００３９】図４（ａ）〜（ｃ）に示す複数の断面に
は、例えばプローブ１の振動子面およびサンプルライン
上のサンプルゲートＳＧを結ぶ直線を互いの交線とする
２つの直交断面ＶＰ１、ＶＰ２（図４（ａ）および
（ｂ）参照：本発明の「第１の断面」及ぶ「第２の断
面」に相当し、以下の説明では便宜上「縦断面」と呼
ぶ）と、この２つの縦断面の交線上におけるサンプルゲ
ートの位置でその交線に直交する断面ＨＰ１（図４
（ｃ）参照：本発明の「第３の断面」に相当し、以下の
説明では便宜上「横断面」と呼ぶ）とを含まれる。これ
らの各断面には、図示のように互いの相対位置をより分
かりやすくするため、各断面の交線の位置が表示されて
いる。

【００４０】図５において、モニタ３上の画面下部の領
域に図４（ａ）及び（ｂ）に示す互いに直交する縦断面
ＶＰ１及びＶＰ２の超音波画像が、また画面上部の領域
に図４（ｃ）に示す横断面ＨＰ１の超音波画像及び図３
に示すボリュームレンダリング像が、それぞれ左右に並
んで表示される。この４つの画像の表示位置は、これに
限らず、オペレータの見やすい位置に適宜変更すること
も可能である。

【００４１】上述の各断面の位置に関しては、例えば心
臓の左室流入波形を観察する場合には図６（ａ）〜
（ｃ）に示すように２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の一方
を心臓ＯＢの心尖四腔付近を通る心尖四腔断面（図６
（ａ）参照）とし、その他方を心臓ＯＢの心尖二腔付近
を通る心尖二腔断面（図６（ｂ）参照）とし、横断面Ｈ
Ｐ１を心臓ＯＢの弁輪部近辺をサンプルゲートＳＧとす
る断面としてそれぞれ設定することが好ましい。これに
より、サンプルゲートＳＧと心臓ＯＢとの３次元的な相
対位置関係が容易に把握できるためである。

【００４２】図６（ａ）〜（ｃ）に示す各断面におい
て、ドプラの角度補正マーカーＭ１を表示および調整す
ることも可能である。この場合は、ドプラ計測の角度を
３次元的に正確に補正でき、これにより３次元的なドプ
ラの角度補正を行えるといったリアルタイム３次元超音
波診断装置の利点の１つを生かすことが可能となる。

【００４３】上記の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２および横断面
ＨＰ１の位置は、３次元的に調整する場合（後述のジョ
イスティックを用いた手段参照）等を考慮に入れると、
固定の場合よりも必要に応じて自動または手動で所望の
位置に可変設定できることが望ましい。この理由を２つ
の縦断面（直交２断面）ＶＰ１、ＶＰ２を例にして図７
および図８に基づいて説明する。

【００４４】まず、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置
が固定の場合を図７（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
る。ここで、図７（ａ）に示す横断面ＨＰ１においてサ
ンプルゲートの位置を図中のＳＧ１からＳＧ２に移動さ
せた場合を考える。この場合、２つの縦断面ＶＰ１、Ｖ
Ｐ２の位置はサンプルゲートの移動前の位置ＳＧ１を基
準に固定されているため、その移動後の位置ＳＧ２は縦
断面ＶＰ１、ＶＰ２上では非表示となり、３次元的な位
置把握が困難となる。

【００４５】これに対して、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ
２の位置がサンプルゲートの移動に追随して自動で可変
設定される場合を図８（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
るものである。ここで、上記と同様に図８（ａ）に示す
横断面ＨＰ１においてサンプルゲートの位置を図中のＳ
Ｇ１からＳＧ２に移動させた場合を考える。この場合、
２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置はサンプルゲートの
移動に応じてＳＧ１からＳＧ２に向かうベクトルに沿っ
て追随して可変するように設定されている。従って、こ
の場合には、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の各断層像上
に常にＲＯＩを表示でき、これによりＲＯＩと心臓との
相対的な位置関係をサンプルゲートの移動にかかわらず
３次元的に把握可能となる。

【００４６】この場合、複数断面はサンプルゲートを捉
えながら自動的に追随して表示されるが、必要に応じて
サンプルゲートとは独立させて位置の変更を行うように
設定することも可能である。また、サンプルゲートの深
さを変えると、その深さに応じて横断面ＨＰ１も追随し
て可変するように設定することも可能である。

【００４７】上記の例では、複数の断面ＶＰ１、ＶＰ
２、ＨＰ１がそれぞれ互いに直交する場合を説明してあ
るが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、
２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２は互いに直交するものでな
くてもよい。また、プローブ１およびサンプルゲートＳ
Ｇを結ぶ直線と、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線とは一致
するものでなくてもよい。さらに、横断面ＨＰ１は必ず
しもサンプルゲートＳＧを含むものでなくてもよく、そ
の場合にはサンプルゲートＳＧの投影される位置を表示
できればよい。

【００４８】また、断面の数は３枚でなくそれ以上の枚
数でも、もちろん適用可能である。例えば、上記の例で
は３枚の断面を用いて３次元画像情報を画像表示するこ
とで把握しやすくしてあるが、この場合に表示される断
層像は３次元画像の一部分であることに変わりなく、従
って診断部位やその目的などによっては３枚では足り
ず、より多くの情報が必要となる場合も想定される。こ
の場合に好適な例を図９および図１０を用いて説明す
る。

【００４９】図９（ａ）および（ｂ）は、ＭＰＲによっ
て生成された３枚以上の断面の設定例を説明するもので
ある。この図９（ａ）および（ｂ）に示す複数の断面
は、いずれもサンプルゲートに追随して位置を変更可能
なものであり、上記と同様の２つの縦断面（Ｂモード断
層像用の断面）ＶＰ１、ＶＰ２と、その交線上の所定位
置に一定間隔で平行に設定される３つの横断面ＨＰ２、
ＨＰ３、ＨＰ４とを含む。

【００５０】この内、３つの横断面の内の中央部に位置
する横断面ＨＰ３は、その両側に位置する２つの横断面
ＨＰ２、ＨＰ４の間を一定速度で往復運動を繰り返しな
がら位置を変更可能に設定され、これによりその変更さ
れた位置での画像を表示し、より多くの３次元画像を提
供可能となっている。中央部の横断面ＨＰ３の相対位置
は、例えば図９（ｂ）に示す２つの横断面ＨＰ２、ＨＰ
４の間を縦方向の移動可能なマーカＭ２で表示可能とな
っている。

【００５１】図１０（ａ）および（ｂ）は、上述の２つ
の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２のほか、この交線を通る新たな
縦断面ＶＰ３を追加した場合を説明するものである。こ
の場合、新たに追加した縦断面ＶＰ３の相対位置は、図
１０（ａ）のマーカＭ３で示すように交線を中心に回転
して変更可能に設定され、これにより図１０（ｂ）に示
すようにその変更された位置での画像を表示し、より多
くの３次元画像を提供可能となっている。この場合、２
つの互いに直交する縦断面ＶＰ１、ＶＰ２が互いの角度
を一定に保ちながら平行移動し、これに応じた画像を表
示させるように設定することも可能である。

【００５２】次に、上述した複数の断面でのサンプルゲ
ートの表示法において、サンプルゲートを３次元空間中
で移動・設定する手段の一例を説明する。一般に超音波
診断装置を用いて行う診断では、オペレータは通常１人
であることが多く、プローブを患者に当てるために一方
の手（腕）が使われているため、プローブを当てる操作
以外のサンプルゲート設定等に関しては、もう片方の手
（腕）を使って極力簡便に操作できることが望ましい。
このため、片手で操作可能なジョイスティック１３ａを
使用し、これによりサンプルゲートを三次元的に移動さ
せる場合の設定例を図１１および図１２を用いて説明す
る。

【００５３】ジョイスティック１３ａは、図１１（ａ）
および（ｂ）に示すように例えば操作パネル１３上の所
定位置に設置されるジョイスティック取り付け部２０
と、このジョイスティック取り付け部２０に取り付けら
れる棒状のジョイスティック本体（レバー）２１とを備
え、このレバー２１をその取り付け部２０に対して前後
左右その他水平方向の３６０度のあるゆる方向（図１１
（ｂ）中の矢印Ｄ２で示す方向参照）に倒したり、ある
いは図１１（ａ）中の矢印Ｄ１に示すようにレバー軸方
向を中心に回転させたりすることで図１２（ａ）〜
（ｃ）に示すようにサンプルゲートＳＧの移動・設定等
が可能となっている。

【００５４】例えば、レバー２１を図１１（ｂ）中の矢
印Ｄ２の方向に倒すと、サンプルゲートＳＧが図１２
（ｂ）中の矢印Ｄ２の方向に移動・設定され、またレバ
ー２１を図１１（ａ）中の矢印Ｄ１の方向に回転させる
と、サンプルゲートの移動とは別に図１２（ｃ）に示す
ようにＢモード断層像用の互いに直交する縦断面ＶＰ
１、ＶＰ１が交線を中心に回転・設定される。

【００５５】また、レバー２１には、図１１（ａ）に示
すように第１および第２の入力部２２ａ、２２ｂが取り
付けられており、例えば第１の入力部２２ａの操作によ
り図１２（ａ）中の矢印Ｄ３に示すようにサンプルゲー
トＳＧの深さを適宜に変更させたり、また第２の入力部
２２ｂの操作によりサンプルゲートＳＧの大きさを適宜
に変更させたりすることが可能となっている。

【００５６】従って、この実施の形態によれば、３次元
的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用
しつつ、３次元的なＲＯＩを複数の断層像を用いて分か
りやすく表示でき、これにより様々な画像モードや計測
におけるＲＯＩの３次元空間中における位置を容易に把
握できる。

【００５７】なお、この実施の形態では、診断部位とし
て心臓の３次元画像を、またＲＯＩとしてパルスドプラ
のサンプルゲートをそれぞれ例にして画像表示や操作手
段等を説明してあるが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。

【００５８】例えば、前述と同様の表示・操作手段は、
パルスドプラ（ＰＷ）に限らずに連続波ドプラ（Ｃ
Ｗ）、Ｍ−ｍｏｄｅ、カラードプライメージング（ＣＤ
Ｉ）、組織ドプライメージング（ＴＤＩ）、様々な計測
や、その他全ての超音波診断装置を用いて対象とする全
ての診断部位で等しく有用である。この場合、ＲＯＩの
全て、あるいはその中心部や境界部が断面に常に分かり
やすく表示されるように、ＲＯＩの移動に伴って断面も
自動的に移動させることが望ましい。

【００５９】例えば、連続波ドプラやＭ−ｍｏｄｅの場
合では、例えば直交断面の交線がサンプルラインと常に
一致するように設定すれば、画像表示がより一層分かり
やすくなる。

【００６０】また、カラードプラや組織ドプラの場合で
は、複数断面の交線が常に３次元的な空間として規定さ
れるドプラ用関心領域の重心を通るように設定すれば、
画像表示がより一層分かりやすくなる。この一例を図１
３（ａ）及び（ｂ）に示す。この図において、ＭＰＲに
よって生成される複数の断層像の断面ＶＰ１、ＶＰ２に
は、カラードプラや組織ドプラ用の関心領域を示す断面
形状が表示可能となっている。

【００６１】さらに、上記と同様の表示・操作手段は、
単純な距離計測等や、３次元的なＲＯＩを設定する場合
でも有用である。例えば距離計測の場合には、その線分
が断面のどれかに全て表示されるようにすればよい。

【００６２】また、カラードプラや組織ドプラ、あるい
はその他の計測の場合において、ＲＯＩの３次元的な形
状が重要であり、断層像に表示されない部分の情報が必
要となるときは、図１４（ａ）に示すようにボリューム
レンダリング像ＯＢ１中に複数の２次元断層像の断面Ｖ
Ｐ１、ＶＰ２位置表示と共にＲＯＩとしてのワイヤーフ
レーム像ＯＢ２を表示させる。そして、図１４（ｂ）に
示すようにワイヤーフレーム像ＯＢ２の底面を含むよう
に縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置が設定され、ワイヤーフ
レーム像ＯＢ２の変更に連動して縦断面ＶＰ１、ＶＰ２
の位置も移動可能となっている。

【００６３】また、３次元的なＲＯＩの場合には、ＲＯ
Ｉの大きさ、形状の計測、および画像モードに合わせた
調整のためにスイッチ、レバー、ボタンは、前述した図
１１（ａ）に示すジョイスティック１３ａのレバー２１
やその周辺等に配置可能である。全ての操作を片手で可
能にすることも考えられるが、この片手操作での煩雑さ
を避ける手段の１つとして別途にフットペダル等を設け
て操作の一部を行わせることも可能である。

【００６４】さらに、関心領域を断層像そのものとすれ
ば、上述の設定手段は、３次元画像情報を用いてＭＰＲ
で再構成する断面を設定するのにより一層効果的とな
る。例えば前述した図３において、ジョイスティック１
３ａのレバー２１を操作することにより、直交する２つ
の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２及びこの各縦断面ＶＰ１、ＶＰ
２に直交する横断面ＨＰ１の位置を移動すればよい。具
体的には、ジョイスティック１３ａを前後左右方向に動
かした時にはそれに伴って２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２
の交線位置が移動するようにそれぞれの縦断面ＶＰ１、
ＶＰ２が移動し、ジョイスティック１３ａを捻じる方向
に回転した時には交線位置を中心として各断面を回転
し、ジョイスティック１３ａに付けられた入力部２２ａ
が上下に操作された時には横断面ＨＰ１が縦断面ＶＰ
１、ＶＰ２の交線の上下方向に沿って移動する。このよ
うに関心領域を使わずに複数断面の交線の移動に従って
その各断面の位置を移動させることも可能である。

【００６５】図１５（ａ）〜（ｅ）は、ジョイスティッ
ク１３ａの前後左右等の操作方向と前述の縦断面ＶＰ
１、ＶＰ２の方向との位置関係を明確にする手法の例を
説明するものである。

【００６６】図１５（ａ）において、プローブ１による
３次元状の超音波スキャン領域内では、前述の縦断面Ｖ
Ｐ１に平行な方向に互いに逆向きのＸ１及びＸ２方向が
設定され、この縦断面ＶＰ１と直交する縦断面ＶＰ２に
平行な方向に互いに逆向きのＹ１及びＹ２方向が設定さ
れる。

【００６７】図１５（ｂ）において、ジョイスティック
１３ａのレバー２１を前後に倒す方向が前述の縦断面Ｖ
Ｐ１に沿ったＸ１及びＸ２方向に、またレバー２１を左
右に倒す方向が前述の縦断面ＶＰ２に沿ったＹ１及びＹ
２方向にそれぞれ対応し、両者の位置関係がジョイステ
ィック１３ａ側で記号や色分け等によりオペレータに容
易に認識可能となっている。これにより、ジョイスティ
ック１３ａのレバー２１を倒す方向と縦断面ＶＰ１およ
びＶＰ２との位置関係が明確になる。

【００６８】例えば、図１５（ｃ）において、モニタに
表示される横断面ＨＰ１上で図１５（ａ）及び（ｂ）に
示す縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置（又は関心領域）
をＸ１方向とＹ１方向とのほぼ中間の方向に移動させる
場合、ジョイスティック１３ａ側では図中の右斜め前方
側にレバー２１を倒せばよいことがそのジョイスティッ
ク１３ａ側のＸ１方向とＹ１方向を示す表示を見て直ち
に分かる。

【００６９】このことは、図１５（ｄ）に示すように、
ジョイスティック１３ａのレバー２１の回転により縦断
面ＶＰ１、ＶＰ２の向きが斜めに変更された場合でも同
様である。

【００７０】なお、図１５（ｄ）は、ジョイスティック
１３ａの回転に伴い、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２を画面上で
回転させているが、この場合、ジョイスティック１３ａ
の回転に伴い、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２を回転させずに超
音波画像の方を回転させることも可能である。

【００７１】また、上記の複数断面の方向とジョイステ
ィックの方向との対応づけに関しては、図１５（ｅ）に
示すようにプローブ１の本体にＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２
方向を識別可能なＡ色、Ｂ色等の色分けやその他の識別
を施し、これを利用することも可能である。

【００７２】本実施形態では、関心領域等の設定手段で
用いる入力デバイスとして主にジョイスティックの場合
を説明してあるが、その他のデバイスの例としてトラッ
クボール１３ｂの場合を図１６（ａ）及び（ｂ）に示
す。

【００７３】図１６（ａ）に示すトラックボール１３ｂ
では、そのボール３０を動かすことにより、図１６
（ｂ）に示す前述の横断面ＨＰ１上で関心領域（又は縦
断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置）を適宜変更し、その変
更した位置に追従して縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置を変
更可能となっている（図中の方向Ｄ４参照）。また、図
１６（ａ）に示すトラックボール１３ｂの近傍には関心
領域の位置を横断面ＨＰ１に直交する方向（深さ方向）
に移動可能な入力部３１が設けられている。

【００７４】本実施形態では、超音波診断装置の例を説
明してあるが、これに搭載された本発明の関心領域設定
手段、断面位置変更手段、及び表示画像手段等について
は、画像取得後にワークステーション等の画像処理装置
を用いて各種計測を行なう場合にも応用できる。この場
合の超音波画像用の画像処理装置の例を図１７に示す。

【００７５】図１７に示す画像処理装置１００は、その
本体１０１、これに接続されたモニタ１０２を備える。
本体１０１には、制御ユニット１０３（前記の表示ユニ
ット１２の内の計測等に必要な所定機能を搭載）、操作
ユニット１０４（前記の操作パネル１３の機能の内の計
測等に必要な所定機能を搭載）、前述と同様の機能を有
するジョイスティック１０５及びトラックボール１０６
等が装備される。

【００７６】これにより、この画像処理装置１００は、
制御ユニット１０３の制御の元で、被検体の診断部位の
３次元超音波画像データを入力し向きの異なる複数断面
の超音波画像を求めてその表示画像を生成し、ジョイス
ティック１０５等の操作で関心領域の位置を設定し、こ
の関心領域を含むように前記断面の位置を変更したり、
これとは逆に断面の位置を変更し、その複数の断面の位
置に基づいて関心領域の位置を設定したりする。

【００７７】また、本実施形態では超音波のボリューム
データ取得後に関心領域や複数断面の設定を行なう構成
としてあるが、その他の例として、関心領域や複数断面
の設定・変更後にその断面のみ超音波スキャンを行なわ
せることも可能である。

【００７８】この場合の超音波診断装置によれば、関心
領域の位置を設定し、この関心領域を含むように向きの
異なる複数断面の位置を変更し、この変更された複数断
面に沿って、被検体の診断部位に対し超音波を送受波さ
せて複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成
することが可能である。

【００７９】また、この例の超音波診断装置によれば、
向きの異なる複数断面の位置を変更し、これらの複数断
面の位置に基づいて関心領域の位置を設定し、変更され
た複数断面に沿って、被検体の診断部位に対し超音波を
送受波させて複数断面の超音波画像を求めてその表示画
像を生成することも可能である。

【００８０】本実施形態及び上述した各例の説明では、
関心領域又は複数断面の交線位置を変更すると、これに
連動してその関心領域を含む複数断面の位置又はその交
線を形成する複数断面の位置がリアルタイムに設定され
るとしてあるが、本発明はこれに限られるものではな
い。例えば、関心領域又は複数断面の交線位置を変更
後、ボタンを押す等の手動操作によりその関心領域を含
む複数断面の位置又はその交線を形成する複数断面の位
置が設定されるように構成することも可能である。

【００８１】本実施形態の説明は以上の通りであるが、
本発明はそのような実施形態の構成に限定されるもので
はなく、当業者においては特許請求の範囲の記載の要旨
を逸脱しない範囲で適宜に変更、変形可能な構成も含ま
れる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点
を活用しつつ、３次元的な関心領域を複数の断層像（２
次元画像）を用いて分かりやすく表示でき、これにより
様々な画像モードや計測における関心領域の３次元空間
中における位置を容易に把握でき、３次元的な関心領域
を３次元空間中に容易に設定できる超音波診断装置およ
び超音波画像用の画像処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る３次元超音波診断装置
の全体構成を示す概略ブロック図。

【図２】表示ユニットの処理を説明する概略フローチャ
ート。

【図３】心臓のボリュームレンダリング像および複数断
面位置の表示例を示す概念図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、心臓のパルスドプラを行う
場合の複数断面の表示例を説明する概略図。

【図５】複数断面のモニタ表示例を説明する図。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、心臓の左室流出波形を観察
する場合の複数断面の表示例を説明する概略図。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、直交２断面が固定の場合の
表示例を説明する概略図。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は、直交２断面が可変の場合の
表示例を説明する概略図。

【図９】（ａ）および（ｂ）は、横断面が３枚の場合の
設定例を説明する概略図。

【図１０】（ａ）および（ｂ）は、縦断面が３枚の場合
の設定例を説明する概略図。

【図１１】ジョイスティックの概要を説明するもので、
（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略上面図。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、図１０のジョイスティッ
クの動作に応じたサンプルゲートおよび複数断面の移動
・設定例を説明する概略図。

【図１３】（ａ）および（ｂ）は、ドプラ用およびＴＤ
Ｉ用のＲＯＩ表示例を説明する概念図。

【図１４】（ａ）および（ｂ）は、ＲＯＩの３次元的な
形状が重要な場合の表示例を示す概略図。

【図１５】（ａ）〜（ｅ）は、複数断面の方向とジョイ
スティックの操作方向との対応づけ例を示す図。

【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、トラックボールの動作
例を説明する図。

【図１７】超音波画像用の画像処理装置の概要図。

【符号の説明】

１ ２次元（２Ｄ）アレイプローブ ２ 装置本体 ３ モニタ ４ パルサ／アンプ・ユニット ５ 受信遅延回路 ６ エコープロセッサ ７ ドプラプロセッサ ８ ＴＤＩプロセッサ ９ ＰＷプロセッサ １０ ＣＷプロセッサ １１ ホストＣＰＵ １２ 表示ユニット １３ 操作パネル １３ａ ジョイスティック １３ｂ トラックボール ２０ ジョイスティック取り付け部 ２１ ジョイスティック本体（レバー） ２２ａ 第１の入力部 ２２ｂ 第２の入力部 ３０ ボール（トラックボール） ３１ 入力部（トラックボール） １００ 画像処理装置 １０１ 本体 １０２ モニタ １０３ 制御ユニット １０４ 操作ユニット １０５ ジョイスティック １０６ トラックボール

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の診断部位に対して３次元的に超
   音波を送受波させて受信信号を得る超音波送受信手段
   と、 前記超音波送受信手段による送受波により得られた超音
   波エコー信号に基づいて３次元画像データを生成するデ
   ータ生成手段と、 前記データ生成手段により生成された前記３次元画像デ
   ータに基づいて、向きの異なる複数断面の超音波画像を
   求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段と、 関心領域の位置を設定する関心領域設定手段と、 前記関心領域を含むように前記断面の位置を変更する断
   面位置変更手段と、を備えたことを特徴とする超音波診
   断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、前記関心領域は、ＰＷ（Ｐｕｌｓｅ Ｗａｖｅ）、
   ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）、Ｍ−ｍｏｄ
   ｅ、ＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎ
   ｇ）、ＴＤＩ（Ｔｉｓｓｕｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａ
   ｇｉｎｇ）、画像計測の内の少なくとも１つのために用
   いられるものであることを特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、前記関心領域の位置と前記複数断面の位置とは互い
   にリアルタイムで追従するものであることを特徴とする
   超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、前記複数断面はそれぞれ直交するものであることを
   特徴とする超音波診断装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、前記複数断面は、前記超音波の走査線方向とほぼ平
   行な第１の断面と、前記超音波の走査線方向とほぼ平行
   であり、且つ、前記第１の断面と略直交する第２の断面
   と、前記第１の断面および前記第２の断面にそれぞれ略
   直交する第３の断面と、を含むことを特徴とする超音波
   診断装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の超音波診断装置におい
   て、 前記関心領域設定手段は、ジョイスティックを備え、 前記ジョイスティックのレバーを前後方向に動かすこと
   により前記関心領域が前記第１の断面上且つ前記第３の
   断面上で移動し、 前記ジョイスティックのレバーを左右方向に動かすこと
   により前記関心領域が前記第２の断面上且つ前記第３の
   断面上で移動し、 前記ジョイスティックのレバーに取り付けられた入力部
   を操作することにより、前記関心領域が前記第３の断面
   と直交する方向へ移動するものであることを特徴とする
   超音波診断装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、 前記関心領域設定手段は、トラックボールを備え、 前記トラックボールのボールを動かすことにより前記関
   心領域が前記第３の断面上で移動し、且つ、前記トラッ
   クボールのボール近傍に取り付けられた入力部を操作す
   ることにより、前記関心領域が前記第３の断面と直交す
   る方向へ移動するものであることを特徴とする超音波診
   断装置。
8. 【請求項８】 被検体の診断部位に対して３次元的に超
   音波を送受波させて受信信号を得る超音波送受信手段
   と、 前記超音波送受信手段による送受波により得られた超音
   波エコー信号に基づいて３次元画像データを生成するデ
   ータ生成手段と、 前記データ生成手段により生成された前記３次元画像デ
   ータに基づいて、向きの異なる複数断面の超音波画像を
   求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段と、 前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、 前記複数断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定す
   る関心領域設定手段と、を備えたことを特徴とする超音
   波診断装置。
9. 【請求項９】 関心領域の位置を設定する関心領域設定
   手段と、 前記関心領域を含むように向きの異なる複数断面の位置
   を変更する断面位置変更手段と、 前記断面位置変更手段により変更された前記複数断面に
   沿って被検体の診断部位に対し超音波を送受波させて前
   記複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成す
   る表示画像生成手段と、を備えたことを特徴とする超音
   波診断装置。
10. 【請求項１０】 向きの異なる複数断面の位置を変更す
    る断面位置変更手段と、 前記複数断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定す
    る関心領域設定手段と、 前記断面位置変更手段により変更された前記複数断面に
    沿って被検体の診断部位に対し超音波を送受波させて前
    記複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成す
    る表示画像生成手段と、を備えたことを特徴とする超音
    波診断装置。
11. 【請求項１１】 被検体の診断部位に対して３次元的に
    超音波を送受波させて受信信号を得る超音波送受信手段
    と、 前記超音波送受信手段による送受波により得られた超音
    波エコー信号に基づいて３次元画像データを生成するデ
    ータ生成手段と、 前記データ生成手段により生成された前記３次元画像デ
    ータに基づいて、向きの異なる複数断面の超音波画像を
    求め、その表示画像を生成する表示画像生成手段と、 前記複数断面の交線位置を設定する設定手段と、 前記交線位置を含むように前記断面の位置を変更する断
    面位置変更手段と、を備えたことを特徴とする超音波診
    断装置。
12. 【請求項１２】 被検体の診断部位に対して３次元的に
    超音波を送受波させて受信信号を得る超音波送受信手段
    と、 前記超音波送受信手段による送受波により得られた超音
    波エコー信号に基づいて３次元画像データを生成するデ
    ータ生成手段と、 前記データ生成手段により生成された前記３次元画像デ
    ータに基づいて、向きの異なる複数断面の超音波画像を
    求め、その表示画像を生成する表示画像生成手段と、 前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、 前記複数断面の位置に基づいてその交線位置を設定する
    設定手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装
    置。
13. 【請求項１３】 被検体の診断部位の３次元超音波画像
    データに基づいて、向きの異なる複数断面の超音波画像
    を求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段と、 関心領域の位置を設定する関心領域設定手段と、 前記関心領域を含むように前記断面の位置を変更する断
    面位置変更手段と、を備えたことを特徴とする超音波画
    像用の画像処理装置。
14. 【請求項１４】 被検体の診断部位の３次元超音波画像
    データに基づいて、向きの異なる複数断面の超音波画像
    を求めてその表示画像を生成する表示画像生成手段と、 前記断面の位置を変更する断面位置変更手段と、 前記複数の断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定
    する関心領域設定手段と、を備えたことを特徴とする超
    音波画像用の画像処理装置。