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WO2012014739A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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WO2012014739A1
WO2012014739A1 PCT/JP2011/066406 JP2011066406W WO2012014739A1 WO 2012014739 A1 WO2012014739 A1 WO 2012014739A1 JP 2011066406 W JP2011066406 W JP 2011066406W WO 2012014739 A1 WO2012014739 A1 WO 2012014739A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elastic
image
unit
elasticity
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/066406
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎介 猪上
哲矢 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
Priority to US13/809,700 priority Critical patent/US9101289B2/en
Priority to EP11812330.6A priority patent/EP2599445A1/en
Priority to JP2012526442A priority patent/JP5770189B2/ja
Priority to CN201180027580.8A priority patent/CN102933155B/zh
Publication of WO2012014739A1 publication Critical patent/WO2012014739A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Clinical applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/483—Diagnostic techniques involving the acquisition of a 3D volume of data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A61B8/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that displays an ultrasonic image of a diagnostic region in a subject using ultrasonic waves, and particularly to an ultrasonic diagnosis that displays an elastic image such as strain or elastic modulus as a three-dimensional elastic image. Relates to the device.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus measures the ultrasonic reflectance of a living tissue in a subject using ultrasonic waves, generates a reflectance tomographic image of a diagnostic site obtained by converting the ultrasonic reflectance into luminance, and displays the image.
  • various ultrasonic images have been proposed that contribute to diagnosis by displaying images. For example, some tomographic tomographic images in a subject are acquired at intervals and tomographic volume data is constructed, and a three-dimensional tomographic image is constructed and displayed based on the multiple tomographic tomographic images. Proposed. According to this three-dimensional tomographic image, a living tissue can be grasped in three dimensions.
  • a technique has been proposed in which, for example, a blood vessel is designated as a continuum by specifying a blood vessel in a three-dimensional tomographic image (for example, Patent Document 1).
  • the average value of the voxel values of the region of interest set in the tomographic volume data is obtained, and adjacent voxels within the set range of voxel values within the set range are determined based on the upper and lower limits of the input voxel values.
  • the correlation between a pair of gray-scale tomographic image data taken for the same part is taken, the amount of movement of the living tissue, for example, the displacement is spatially differentiated to measure the strain, or the pressure change is applied to the living tissue as a histological diagnosis
  • An elastic modulus is measured, and an elastic image such as strain or elastic modulus is generated and displayed.
  • Elastic images are displayed by adding red, blue, and other hue information according to the amount of strain and elastic modulus of the living tissue.
  • By displaying mainly the hard part of the living tissue it is easy to spread the tumor. And size can be diagnosed (for example, Patent Document 3).
  • elastic values such as strain or elastic modulus are obtained at spatially continuous tomographic positions, elastic volume data is constructed, and 3D elastic images are constructed based on this. It has also been suggested to display.
  • the elastic image it was originally aimed at grasping a hard part such as a tumor, and in a three-dimensional elastic image, grasping the position and spread of the hard part of a hard part like a tumor. Is the aim.
  • a tissue such as a tumor generally displays a three-dimensional elastic image included in a surrounding soft tissue, there is a problem that a hard part is hidden by a soft part and is difficult to see.
  • the superficial portion is hardened by the pressing force for displacing the subject tissue, and a portion other than the desired portion may be displayed hard, and it is difficult to grasp the desired hard portion at a glance.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of displaying a three-dimensional elastic image of a lump of biological tissue having a set elasticity value.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention that solves the above problems includes a storage unit that stores elastic volume data generated based on ultrasonic image data acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to a subject, and the elasticity
  • An input unit that sets a region of interest in a space occupied by volume data, and an extraction unit that extracts a voxel group having a voxel value within a set elastic range set based on the elasticity value of the voxel of the region of interest from the elastic volume data
  • a three-dimensional elastic image creation unit for generating a three-dimensional elastic image by volume rendering the elastic volume data of the voxel group extracted by the extracting unit or the elastic volume data excluding the voxel group, and the three-dimensional elastic image
  • An image display unit that displays a three-dimensional elasticity image generated by the creation unit is included.
  • the voxel group included in the set elastic range set based on the elasticity value of the voxel included in the set region of interest is extracted, and based on the elastic volume data of the extracted voxel group Since the three-dimensional elasticity image is generated, a lump of living tissue having elasticity equivalent to that of the region of interest can be displayed as a three-dimensional elasticity image. That is, if the elasticity value of the voxel in front of the line of sight is not included in the set elastic range than the desired lump of living tissue, it is removed from the extracted voxel group, so that the 3D elasticity image can be displayed easily.
  • the set elastic range can be set based on an upper limit value and a lower limit value that are set separately, based on an average value of elastic values of a plurality of voxels included in the region of interest.
  • the present invention it is possible to generate a three-dimensional elastic image by volume rendering the elastic volume data excluding the extracted voxel group. For example, if a region of interest is set for a lump of biological tissue in front of the line of sight, the voxel group included in the set elastic range based on the lump is removed. As a result, it is possible to display a three-dimensional elastic image of the biological tissue located behind the removed voxel group in the line-of-sight direction.
  • a voxel group may be extracted not only for a lump of living tissue having elasticity intended by the examiner but also for a lump of living tissue at a distant position.
  • a lump of body tissue appears in the three-dimensional elastic image.
  • the image display unit displays a three-section elastic image in three orthogonal cross sections, and on the at least one image of the displayed three-section elastic image, the input unit
  • the region of interest can be set from That is, a cross-sectional image generation unit that generates a three-section elastic image of the elastic volume data in three orthogonal cross sections set by the input unit and displays the image on the image display unit, and the input unit displays the image on the image display unit.
  • the region of interest is input and set on the three-section elastic image.
  • the three-dimensional elasticity image and the three-section elasticity image are preferably color elasticity images in which the color tone is converted according to the elasticity value of the pixel.
  • the cross-sectional image generation unit generates an extracted 3-cross-section elastic image in the three orthogonal cross-sections of the elastic volume data of the voxel group extracted by the extraction unit or the elastic volume data excluding the voxel group, and the previous three-section elastic image Can be combined and displayed on the image display unit. According to this, the elasticity value of a desired body tissue lump can be observed with each synthesized cross-sectional elasticity image. Differences in the elasticity value of each part are more easily observed in the cross-sectional elasticity image than in the three-dimensional elasticity image of a lump of biological tissue.
  • the input unit of the present invention can form the region of interest set on the three-section elastic image displayed on the image display unit so that the region of interest can be expanded or reduced.
  • the extraction unit re-extracts the voxel group for the expanded or reduced region of interest
  • the 3D elastic image creation unit generates a 3D elastic image for the re-extracted voxel group.
  • the extraction unit extracts a voxel group included in each region of interest
  • the three-dimensional elasticity image creation unit is configured to extract the voxels extracted by the extraction unit. It is possible to generate a three-dimensional elastic image by volume rendering the elastic volume data of the group or the elastic volume data excluding the voxel group, and display it on the image display unit.
  • the extraction unit can extract, as a voxel group, voxels continuously connected to the center coordinates of each region of interest and the voxels located at the center coordinates.
  • the three-dimensional elasticity image may be generated with reduced opacity. it can.
  • volume editing that hides the voxel group in the range that is pushed in by pushing the volume end face using the input unit for 3D images. As a result, an unnecessary volume can be deleted or a cross section inside the volume can be observed.
  • volume editing can be performed only on the elastic volume data of the voxel group extracted by the extraction unit.
  • volume editing may be performed only on the elastic volume data excluding the extracted voxel group.
  • Block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus The figure explaining the example of an image display of Example 1 which concerns on construction
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an image display example of a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a block configuration diagram of an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, which is characterized by a method for generating a three-dimensional elastic image.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe 2 that is used in contact with the subject 1, and an ultrasonic probe 2 that is repeatedly applied to the subject 1 via the ultrasonic probe 2 at time intervals.
  • a transmission unit 3 that transmits sound waves, a reception unit 4 that receives time-series reflected echo signals generated from the subject 1, a transmission / reception control unit 5 that performs control to switch between transmission and reception of the transmission unit 3 and the reception unit 4, and A phasing addition unit 6 is provided for phasing and adding the reflected echo signals received by the reception unit 4 to generate RF signal frame data.
  • the transmission unit 3, the reception unit 4, the transmission / reception control unit 5, and the phasing addition unit 6 form a transmission / reception unit.
  • the tomographic image forming unit 7 that forms a two-dimensional tomographic image and the two-dimensional tomographic image formed by the tomographic image forming unit 7 are stored together with the acquisition position.
  • Tomographic volume data that generates tomographic volume data by performing three-dimensional coordinate conversion based on the two-dimensional tomographic image storage unit 35, the two-dimensional tomographic image stored in the two-dimensional tomographic image storage unit, and the acquisition position of the two-dimensional tomographic image
  • a two-dimensional elasticity image is constructed from the tomographic multi-frame construction unit 46 for creating a black and white tomographic image and the elasticity value of strain or elastic modulus calculated by the elasticity information computation unit 32
  • the ultrasound probe 2 is formed by arranging a plurality of transducers, and has a function of electronically performing beam scanning and transmitting / receiving ultrasound to the subject 1 via the transducers. .
  • the ultrasonic probe 2 is composed of a plurality of rectangular or fan-shaped transducers, mechanically swinging the transducers in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of transducers, and transmitting ultrasonic waves in three dimensions. Can be sent and received.
  • the ultrasonic probe 2 may be one in which a plurality of transducers are two-dimensionally arranged so that transmission / reception of ultrasonic waves can be electronically controlled.
  • the ultrasound probe 2 scans the ultrasound transmission / reception surface (scanning surface) in the minor axis direction, that is, in the direction orthogonal to the major axis direction in which a plurality of transducers are arranged, and It is only necessary to be able to measure a reflected echo signal of a volume within a predetermined range, and to be able to measure the scanning angle ⁇ of the ultrasonic beam on the scanning surface and the deflection angle ⁇ of the ultrasonic beam in the minor axis direction.
  • the ultrasonic probe 2 is configured to scan the ultrasonic beam on the scanning surface by the transmission / reception unit while receiving the reflected echo signal from the subject 1 while changing the deflection angle ⁇ .
  • the transmission unit 3 generates a transmission pulse for driving the transducer of the ultrasonic probe 2 to generate ultrasonic waves.
  • the transmission unit 3 has a function of setting a convergence point of transmitted ultrasonic waves to a certain depth.
  • the receiving unit 4 amplifies the reflected echo signal received by the ultrasonic probe 2 with a predetermined gain to generate an RF signal, that is, a received signal.
  • the ultrasonic transmission / reception control unit 5 is for controlling the transmission unit 3 and the reception unit 4.
  • the phasing and adding unit 6 receives the RF signal amplified by the receiving unit 4 and performs phase control, forms an ultrasonic wave reception beam at one or more convergence points, and generates an RF signal frame that is tomographic image data Data is generated.
  • the tomographic image construction unit 7 constructs a tomographic image of the subject, for example, a black and white tomographic image, based on the RF signal frame data from the phasing addition unit 6. That is, the tomographic image construction unit 7 inputs the RF signal frame data output from the phasing addition unit 6 based on the setting conditions of the image system control unit 44, and performs gain correction, log compression, detection, contour enhancement, filter Signal processing such as processing is performed to form a two-dimensional tomographic image. Further, an elastic information calculation unit 32 that obtains an elastic value such as strain or elastic modulus from the displacement information measured by the displacement measuring unit 30, and an elastic image configuration that constitutes a color elastic image from the elastic value calculated by the elastic information calculation unit 32 Part 34 is provided. The color elasticity image formed by the elasticity image construction unit 34 is stored in the two-dimensional elasticity image storage unit 39.
  • the elasticity image data stored in the two-dimensional elasticity image storage unit 39 or the image data generated based on the elasticity image data is converted by the switching synthesis unit 12 so as to match the display of the image display 13. ing.
  • an image system control unit 44 composed of a CPU that controls the components of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 and an interface unit 43 that gives instructions to the image system control unit 44 are installed.
  • the examiner variably controls the hue of the elastic image, the region of interest (ROI), the frame rate, and the like.
  • the pressure measuring unit 49 measures the pressure applied to the living tissue of the subject 1 when measuring the elasticity value.
  • a well-known method can be applied as a method of applying pressure to the living tissue.
  • a method of pushing and pulling the ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic probe 2 with respect to the subject 1 or an object through the ultrasonic probe 2 can be applied.
  • a method of applying a drop impact of a weight to the specimen 1 a method of applying pressure by a mechanical or liquid balloon, a method of applying an impact of an ultrasonic pulse with a high sound pressure, or a body motion such as the pulsation of the subject 1 itself.
  • the method is known.
  • the pressure measurement method in the pressure measurement unit 49 is adopted in accordance with the selection of the method for applying these forces.
  • the RF signal frame data selection unit 28 selects a pair of RF signal frame data from a plurality of RF signal data from the phasing addition unit 6 stored in the RF signal frame data storage unit 27.
  • the RF signal frame data storage unit 27 sequentially secures RF signal data generated based on the time series, that is, the image frame rate, from the phasing addition unit 6 in the frame memory, and receives a command from the image system control unit 44.
  • N, M, and X are index numbers assigned to the RF signal frame data, and are natural numbers.
  • the displacement measuring unit 30 obtains the displacement of the living tissue from one set of RF signal frame data. For example, the displacement measurement unit 30 performs one-dimensional or two-dimensional correlation processing from a set of RF signal frame data (N) and RF signal frame data (X) selected by the RF signal frame data selection unit 28, and generates a tomogram. A one-dimensional or two-dimensional displacement distribution related to the displacement and movement vector corresponding to each point of the image, that is, the direction and magnitude of the displacement is obtained. Here, a block matching method is used to detect the movement vector.
  • the block matching method divides an image into blocks consisting of N ⁇ N pixels, for example, focuses on the block in the region of interest, searches the previous frame for the block that most closely matches the block of interest, and refers to this
  • predictive coding that is, processing for determining the sample value by the difference.
  • the strain data is calculated by spatially differentiating the movement amount of the living tissue, for example, the displacement.
  • the elastic modulus of the biological tissues corresponding to each point of the tomographic image is determined from the Young's modulus Y m, it is possible to obtain a two-dimensional elastic image data continuously.
  • the Young's modulus is a ratio of a simple tensile stress applied to the object and a strain generated in parallel to the tension.
  • the elastic image construction unit 34 is configured to include a frame memory and an image processing unit, and secures the elastic frame data output in time series from the elastic information calculation unit 32 in the frame memory, and stores the secured frame data.
  • the image processing unit performs image processing.
  • the elastic image is converted into three primary colors of light, that is, red (R), green (G), and blue (B) based on the elastic frame data, and is displayed on the image display 13 as a color image. For example, elastic data having a large strain is converted into a red code, and simultaneously elastic data having a small strain is converted into a blue code.
  • the gradation of red (R), green (G), and blue (B) has 256 levels, 255 means display at the maximum luminance, and conversely 0 means no display at all.
  • the ultrasound probe 2 can measure the transmission / reception direction ( ⁇ , ⁇ ) simultaneously with transmission / reception of ultrasonic waves, and the tomographic volume data creation unit 36 transmits / receives corresponding to the acquisition position of the two-dimensional tomographic image. Based on the direction ( ⁇ , ⁇ ), three-dimensional conversion is performed on a plurality of two-dimensional tomographic images to generate tomographic volume data.
  • the tomographic volume rendering unit 38 performs volume rendering using the following equations (1) to (3) that form a three-dimensional tomographic image from the tomographic volume data.
  • a (i) BOpacity [C (i)]-(3)
  • C (i) is the luminance value of the i-th voxel existing on the line of sight when a 3D tomographic image is viewed from a certain point on the created 2D projection plane.
  • Cout (i) is an output pixel value.
  • Cout (i-1) indicates the integrated value up to the i-1th.
  • a (i) is the opacity of the i-th luminance value existing on the line of sight, and is a tomographic opacity table (fault opacity table) taking values from 0 to 1.0 as shown in (3) above. .
  • the tomographic opacity table determines the contribution rate on the output two-dimensional projection plane (three-dimensional tomographic image) by referring to the opacity from the luminance value.
  • S (i) is a weight component for shading calculated from the luminance C (i) and the gradient obtained from the surrounding pixel values.
  • the normal of the surface centered on the light source and voxel i is the same. In this case, 1.0 is given for the strongest reflection, and 0.0 is given when the light source and the normal line are orthogonal to each other.
  • Aout (i) is integrated and converges to 1.0 each time it passes through the voxel. Therefore, as shown in (1) above, when the integrated value Aout (i-1) of the opacity up to the (i-1) th is about 1.0, the luminance value C (i) after the ith is output. Not reflected in the image.
  • the tomographic multi-frame configuration unit 46 constructs a cross-sectional tomographic image of a cross-sectional position arbitrarily set from the tomographic volume data.
  • the cross-sectional position can be arbitrarily set by the operator using the interface unit 43, and the set cross-sectional position is output to the tomographic multi-frame configuration unit 46 through the image system control unit 44.
  • a plurality of cross-sectional positions can be set, and the tomographic multi-frame configuration unit 46 outputs a plurality of cross-sectional tomographic images for a plurality of cross-sectional positions.
  • the displacement measuring unit 30 measures the displacement of the living tissue from a set of RF signal frame data selected by the RF signal frame data selecting unit 28 from a plurality of RF signal frame data stored in the RF signal frame data storage unit 27. . Then, the elasticity information calculation unit 32 calculates an elasticity value based on the measured displacement, and the elasticity image configuration unit 34 configures two-dimensional elasticity image data based on the elasticity value obtained from the elasticity information calculation unit 32.
  • any elastic information such as strain, elastic modulus, displacement, viscosity, and strain ratio can be applied to the elastic value.
  • the RF signal frame data is obtained spatially continuously in a direction orthogonal to the direction of arrangement of the plurality of transducers, so that an elastic image is also obtained accordingly. It is done.
  • a two-dimensional elasticity image storage unit 39 stores the two-dimensional elasticity image obtained spatially continuously and its acquisition position. Based on the two-dimensional elasticity image stored in the two-dimensional elasticity image storage unit 39 and the transmission / reception direction ( ⁇ , ⁇ ) corresponding to the acquisition position, the elasticity volume data creation unit 40 Conversion is performed to generate elastic volume data.
  • the elastic volume rendering unit 42 performs volume rendering on the elastic volume data using the following equations (4) to (6) to create a three-dimensional elastic image.
  • E (i) is the i-th elasticity value on the line of sight when a three-dimensional elasticity image is viewed from a certain point on the created two-dimensional projection plane.
  • Eout (i) is an output pixel value.
  • Eout (i-1) indicates the integrated value up to the (i-1) th.
  • a (i) is the opacity of the i-th elastic value existing on the line of sight, and is the elastic opacity shown in Expression (6) set in advance as a table.
  • S (i) is a weight component for shading calculated from the elastic value E (i) and the gradient obtained from the surrounding elastic values.
  • the normal of the surface centered on the light source and voxel i matches. In this case, 1.0 is given for the strongest reflection, and 0.0 is given when the light source and the normal line are orthogonal to each other.
  • Eout (i) and Aout (i) both have 0 as an initial value, and Aout (i) is integrated and converges to 1.0 each time it passes through a voxel as shown in Equation (5). Therefore, as shown in Equation (4), when the integrated value Aout (i-1) of the opacity of the i-1th voxel is about 1.0, the i-th and subsequent voxel values E (i) Is not reflected in the output image.
  • the elastic multi-frame configuration unit 48 cuts out a cross-sectional elasticity image corresponding to the set cross section of three orthogonal cross sections input and set by the inspector from the interface unit 43 from the elastic volume data, and constructs a cross-sectional elastic image in the set cross section.
  • the cross-sectional position set from the interface unit 43 is output to the elastic multi-frame configuration unit 48 through the image system control unit 44. Note that a plurality of cross-sectional positions can be set, and the elastic multi-frame configuration unit 48 outputs a plurality of elastic tomographic images for a plurality of cross-sectional positions.
  • the switching composition unit 12 includes a frame memory, an image processing unit, and an image selection unit.
  • the frame memory includes a three-dimensional tomographic image from the tomographic volume rendering unit 38, a cross-sectional tomographic image from the tomographic multi-frame configuration unit 46, a three-dimensional elastic image from the elastic volume rendering unit 42, and an elastic multi-frame configuration unit.
  • the cross section elasticity image from 48 is stored.
  • the image processing unit adds the three-dimensional tomographic image and the three-dimensional elastic image secured in the frame memory, or the cross-sectional tomographic image and the cross-sectional elastic image at a set ratio in accordance with a command from the image system control unit 44. Are synthesized.
  • the luminance information and hue information of each pixel of the composite image is obtained by adding each information of the black and white tomographic image and the color elastic image at a set ratio.
  • the image selection unit displays the 3D tomographic image and the 3D elastic image in the frame memory, or the cross sectional tomographic image and the cross sectional elastic image and the composite image data of the image processing unit on the image display unit 13.
  • the image to be selected is selected in accordance with a command from the image system control unit 44. Note that the tomographic image and the elastic image may be displayed separately without being combined.
  • the detailed configuration of the selection coordinate calculation unit 51, the selection elasticity value calculation unit 52, and the selection volume calculation unit 53, which are features of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, and the construction procedure of the three-dimensional elasticity image will be described in the first to the following examples. This will be explained based on 7.
  • a color bar having a different color tone according to the elastic value is displayed in the display area of the three-dimensional elastic image. Is displayed. That is, the three-dimensional elasticity image and the three-section elasticity image are color elasticity images in which the color tone is converted according to the elasticity value of the pixel.
  • FIG. 2 shows an example of the display image of the first embodiment.
  • four images are displayed side by side.
  • the lower right image is a three-dimensional elastic image
  • the other images are three cross-sectional elastic images (elastic MPR) in three orthogonal cross sections (YZ, ZX, YX).
  • the illustrated example is an example of elastic volume data in which a soft volume 101 includes a prismatic hard volume 102 and a spherical hard volume 103 as shown in a three-dimensional elastic image.
  • the volume means a lump of living tissue.
  • the prismatic hard volume 102 and the spherical hard volume 103 are set to have the same hardness.
  • the elastic volume data is represented by XYZ coordinates of three orthogonal axes.
  • the operator sets the region of interest 104 on the arbitrary elastic MPR image 106 displayed on the image display 13 via the interface unit 43.
  • the selected coordinate calculation unit 51 calculates the center coordinates of the circular region of interest 104 set by the interface unit 43 using the coordinates on the elastic MPR image 105, for example.
  • the selected elasticity value calculation unit 52 outputs the range from (ms ⁇ vs) to (ms + vs) as the set elasticity range.
  • the set elastic range may be calculated using a statistical feature value other than the average value and the variance value of the elastic value in the region of interest, for example, the maximum value or the minimum value.
  • the selected volume calculation unit 53 first calculates the elasticity value included in (ms + vs) from the set elasticity range (ms-vs) output from the selection elasticity value calculation unit 52 in the elastic volume data.
  • the elastic volume data 107 possessed is extracted as a voxel group. Further, only the voxel group of the elastic volume data including the center coordinate position (i, j, k) output from the selected coordinate calculation unit 51 is extracted from the extracted elastic volume data 107.
  • the prismatic hard volume 102 is extracted as an extraction elastic volume.
  • the present embodiment is not limited to the above-described example, and the volume rendering is performed on the elastic volume data excluding the volume (voxel group) from which the voxel in the set elastic range determined by the set region of interest is extracted, and is three-dimensionally rendered.
  • Elastic images can be generated and displayed. In this way, for example, if the region of interest is set to the obstacle volume in front of the line of sight, the 3D elastic image from which the obstacle volume is removed is displayed, so that the work efficiency of the examiner is improved. There is.
  • the present embodiment is not limited to the three-dimensional elasticity image, but adapts the volume coordinates extracted by the selected volume calculation unit 53 to the tomographic volume data, and only the tomographic volume data corresponding to the extracted elastic volume data is obtained. It can also be extracted and rendered to display 3D tomographic images.
  • the storage unit storing the elastic volume data generated based on the ultrasonic image data acquired by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject, and the space occupied by the elastic volume data are concerned.
  • An input unit for setting a region an extraction unit for extracting a voxel group having a voxel value within a set elastic range set based on the elasticity value of the voxel of the region of interest, and a voxel extracted by the extraction unit 3D elasticity image creation unit that generates 3D elasticity image by volume rendering of elastic volume data of group or elasticity volume data excluding voxel group, and 3D elasticity image generated by 3D elasticity image creation unit
  • the image display part which comprises.
  • the extraction unit extracts the voxels that are continuously connected to the center coordinates of the region of interest and the voxels located at the center coordinates to form a voxel group.
  • the cross-sectional image generation unit that generates the three-section elastic image of the elastic volume data in the three orthogonal cross sections set by the input unit and displays the image on the image display unit, the input unit displays the image The region of interest is input and set in one of the three-section elastic images displayed on the screen.
  • the cross-sectional image generation unit generates the extracted three-section elastic image in three orthogonal cross sections of the elastic volume data excluding the voxel group or the elastic volume data extracted by the extraction unit, and the three cross-sections The image is combined with the elastic image and displayed on the image display unit.
  • the second embodiment is a method in which the selected elastic value calculating unit 52 uses an input value from the outside for calculating the set elastic range. For example, only the average elasticity value of the region of interest 104 in FIG. 2 is calculated, and the operator inputs the upper and lower limit values Ls corresponding to “ ⁇ vs” in the first embodiment using the interface unit 43 and sets the elastic range.
  • This is an embodiment that makes it possible to variably set. According to this, since the spread of the elastic value can be freely adjusted by the set elastic range of ms ⁇ Ls, it is possible to observe a three-dimensional elastic image of a part having a specific hardness.
  • FIG. 4 shows an example of the display image of the third embodiment.
  • the region of interest 108 is set and the extracted three-dimensional elasticity image 109 is displayed according to the first embodiment.
  • the elastic volume data creation unit 40 outputs the coordinate information of the extracted volume to the elastic multi-frame configuration unit 48.
  • the elastic multi-frame configuration unit 48 outputs the extracted cross-sectional image of the volume as the extraction region 110 in addition to the elastic MPR image of the first embodiment.
  • the switching composition unit 12 superimposes the extraction region 110 on the elastic MPR image of the first embodiment.
  • the superimposed display method may display only the outline of the extracted cross-sectional image of the volume, or may display only the extracted volume in a different color.
  • only the extraction area 110 may be displayed by deleting the elastic MPR image of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows an example of the display image of the fourth embodiment.
  • the elastic volume 112 extracted in the set elastic range connected to the set region of interest is extracted, and on the elastic MPR image when the third embodiment is applied.
  • the extraction area 113 is displayed in FIG.
  • the elastic volume corresponding to the image 114 on the elastic MPR image is not included in the set elastic range of the set region of interest and may not be displayed.
  • a voxel included in the set elastic range is added, and the expanded extraction volume 116 is displayed. It goes without saying that not only the expansion but also the extraction area can be reduced.
  • the input unit is formed so as to be able to expand or reduce the region of interest set on the three-section elastic image displayed on the image display unit, and the extraction unit is configured to expand or reduce the region of interest.
  • a voxel group is re-extracted with respect to the three-dimensional elastic image creating unit, and a three-dimensional elastic image is generated with respect to the re-extracted voxel group.
  • FIG. 6 shows an example of the display image of the fifth embodiment. As shown in FIG. 6A, this is an example in which two regions of interest 119 and region of interest 120 are set on the elastic MPR image 118 from the interface unit 43.
  • the selected coordinate calculation unit 51 calculates the center coordinates of the region of interest 119 and the region of interest 120, respectively.
  • the center coordinate of the region of interest 119 is A (i, j, k), and the center coordinate of the region of interest 120 is B (s, t, u).
  • the selected elasticity value calculation unit 52 calculates a set elasticity range for each of the region of interest 119 and the region of interest 120.
  • the set elastic range of the region of interest 119 is A (s) to A (s '), and the set elastic range of the region of interest 120 is B (s) to B (s').
  • the selected volume calculation unit 53 extracts a volume corresponding to each of the region of interest 119 and the region of interest 120. That is, as shown in FIG. 6 (b), an extracted elastic volume having an elastic value included in the set elastic range A (s) to A (s') and including the center coordinate position A (i, j, k). 121 and an extracted elastic volume 122 having an elastic value included in the set elastic range B (s) to B (s ′) and including the center coordinate position B (s, t, u) are extracted and displayed.
  • the extraction unit extracts a voxel group included in each region of interest, and the 3D elastic image creation unit is extracted by the extraction unit.
  • Volume rendering is performed on the elastic volume data of the voxel group or the elastic volume data excluding the voxel group to generate a three-dimensional elastic image, which is displayed on the image display unit.
  • the extraction unit obtains an average value of elasticity values of a plurality of voxels included in each region of interest, and is set based on the average value.
  • the voxel that is included in the elastic range having the upper limit value and the lower limit value and is continuously connected to the voxel located at the center coordinate and the center coordinate of each region of interest is extracted as a voxel group.
  • a volume rendering is performed on the elastic volume data of the voxel group extracted by the above or the elastic volume data excluding the voxel group to generate a three-dimensional elastic image, which is displayed on the image display unit.
  • FIG. 8 shows an example of the display image of the sixth embodiment.
  • the interface unit 43 for example, two regions of interest 126 and 127 are selected.
  • the selected coordinate calculation unit 51, the selection elasticity value calculation unit 52, and the selection volume calculation unit 53 perform calculations in the same manner as in the fifth embodiment to extract the extracted elasticity volumes 128 and 129.
  • the elastic volume rendering unit 42 renders the extracted elastic volume 128 having a small average elasticity value with reduced opacity. Thereby, a volume with a small average elastic value can be displayed slightly transparently.
  • elastic modulus, viscosity, etc. can be considered as the elastic value.
  • the opacity may be adjusted by the maximum value of the elasticity value instead of the average value of the elasticity value. Further, the opacity may be reduced when rendering an extracted elastic volume having a large average elasticity value. In this case, distortion, viscosity, etc. can be considered as the elastic value.
  • FIGS. 9 and 10 show examples of display images of the seventh embodiment.
  • the extracted elastic volume 130 was extracted.
  • the selected volume calculation unit 53 forms and outputs a volume mask 131 in which “1” is set in the voxel in which the extracted elastic volume 130 exists and “0” is set in the non-existing voxel, as shown in FIG. .
  • the elastic volume rendering unit 42 performs volume rendering including a volume that has not been extracted, and displays it as shown in FIG.
  • the operator pushes the XY plane of the three-dimensional elastic image from the cross-sectional position 133 to the cross-sectional position 134 via the interface unit 43.
  • the elastic volume rendering unit 42 sets the elastic value of the voxel included in the cross-sectional position 134 from the cross-sectional position 133 and having “0” in the volume mask 131 to “0”, as shown in FIG. 135 is displayed. This makes it possible to observe the relationship with the cross-section of the surrounding volume while leaving the volume extracted by setting the region of interest.
  • the concept of the volume mask 131 of this embodiment can be applied to editing other than removal.
  • the voxel corresponding to the position having “1” in the volume mask 131 can be edited. In other words, the extracted elastic volume data is masked and a selection volume calculation unit that outputs a masking region is provided.
  • the three-dimensional elastic image creation unit performs volume editing work only on the masking region.

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Abstract

　被検体に超音波を送受信して取得された超音波画像データに基づいて弾性ボリュームデータを作成する弾性ボリュームデータ作成部40と、弾性ボリュームデータが占める空間の所定の空間に関心領域を設定するインターフェース部43と、関心領域のボクセルの弾性値に基づいて設定される設定弾性範囲内のボクセル値を有するボクセル群を弾性ボリュームデータから抽出する選択ボリューム演算部53と、抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成する弾性ボリュームレンダリング部42と、生成された3次元弾性画像を表示する画像表示器13を含んで構成する。

Description

超音波診断装置
　本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について超音波画像を表示する超音波診断装置に関し、特に、歪みあるいは弾性率などの弾性画像を3次元弾性画像として表示する超音波診断装置に関する。
　超音波診断装置は、超音波を利用して被検体内の生体組織の超音波反射率を計測し、超音波反射率を輝度に変換した診断部位の反射率断層画像を生成して画像表示するものの他に、様々な超音波画像を画像表示して診断に資するものが提案されている。例えば、被検体内の濃淡断層画像を間隔をあけて複数枚取得して断層ボリュームデータを構築し、それらの複数枚の濃淡断層画像に基づいて3次元断層画像を構築して画像表示するものが提案されている。この3次元断層画像によれば、生体組織を3次元的に把握可能である。しかし、従来の白黒等の濃淡3次元断層画像は、ボリュームレンダリングによる構築の際に、例えば関心部位の視線方向の手前に他の部位のボリュームデータが存在すると、関心部位が見えない、あるいは見にくいといった問題があった。
　そこで、3次元断層画像において例えば血管を指定することにより、ボリュームレンダリングにより指定された血管の画像を連続体として表示する手法が提案されている(例えば、特許文献1)。また、断層ボリュームデータ中に設定された関心領域のボクセル値の平均値を求め、入力設定されるボクセル値の上限値及び下限値に基づいて、ボクセル値が設定範囲内の隣接するボクセルを同一領域として順次抽出して、所望部位のボリューム(塊り)に係る3次元画像を表示することが提案されている(例えば、特許文献2)。
　一方、同一部位について撮像した一対の濃淡断層画像データの相関を取り、生体組織の移動量例えば変位を空間微分して歪みを計測したり、組織状診断として生体組織に対して圧力変化を与えて弾性率を計測して、歪みあるいは弾性率などの弾性画像を生成して表示することが行われている。弾性画像は、生体組織の歪み量や弾性率に応じて赤や青その他の色相情報を付与して表示するものであり、主に生体組織の硬い部位を表示させることにより、容易に腫瘍の広がりや大きさを診断することができる(例えば、特許文献3)。また、3次元濃淡画像と同様に、空間的に連続した断層位置において歪みあるいは弾性率等の弾性値を求めて、弾性ボリュームデータを構築し、これに基づいて3次元弾性画像を構築して画像表示することも、提案されている。
特開平7-178090号公報 特開平7-299060号公報 特開2000-60853号公報
　ところで、弾性画像においては、元々、腫瘍のような硬い部位を把握することが狙いであり、3次元弾性画像においても腫瘍のような硬い部位の塊りの位置及び塊りの広がりを把握することが狙いである。しかし、腫瘍のような組織は、一般に周囲の軟らかい組織に内包された3次元弾性画像が表示されるため、硬い部位が軟らかい部位に隠されて見難いという問題がある。また、被検体組織を変位させるための圧迫力により表在部分が硬くなり、所望部位以外も硬く表示されることがあり、所望の硬さ部位を一目して把握することが困難である。
　本発明が解決しようとする課題は、設定した弾性値を有する生体組織の塊りの3次元弾性画像を表示することができる超音波診断装置を提供することにある。
　上記の課題を解決する本発明の超音波診断装置は、被検体に超音波を送受信して取得された超音波画像データに基づいて生成された弾性ボリュームデータが格納される記憶部と、前記弾性ボリュームデータが占める空間に関心領域を設定する入力部と、前記関心領域のボクセルの弾性値に基づいて設定される設定弾性範囲内のボクセル値を有するボクセル群を前記弾性ボリュームデータから抽出する抽出部と、該抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像作成部と、該3次元弾性画像作成部により生成された3次元弾性画像を表示する画像表示部を含んでなることを特徴とする。
　すなわち、本発明によれば、設定された関心領域に含まれるボクセルの弾性値を基準に設定された設定弾性範囲に含まれるボクセル群を抽出し、抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を生成しているから、関心領域と同等の弾性を有する生体組織の塊りを、3次元弾性画像として表示することができる。つまり、所望とする生体組織の塊りよりも、視線方向の手前にあるボクセルの弾性値が設定弾性範囲に含まれなければ、抽出ボクセル群から除去されるので、3次元弾性画像を見易く表示できる。なお、設定弾性範囲は、関心領域に含まれる複数のボクセルの弾性値の平均値を求め、これを基準として、別途設定される上限値と下限値に基づいて弾性範囲を設定することができる。
　また、本発明によれば、抽出ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成することができる。例えば、視線方向の手前にある生体組織の塊りに関心領域を設定すれば、その塊りに基づいた設定弾性範囲に含まれるボクセル群が除去される。その結果、除去されたボクセル群よりも視線方向の奥にある生体組織の3次元弾性画像を表示することができる。
　この場合において、設定した関心領域が一つであっても、その関心領域に基づいて設定された設定弾性範囲に含まれるボクセルが、弾性ボリュームデータ内から全て抽出される。特に、検者が意図していた弾性を有する生体組織の塊りだけでなく離れた位置の生体組織の塊りについてもボクセル群が抽出されることがある。その結果、体組織の塊りが3次元弾性画像に表れることになる。このような3次元弾性画像であっても、画像診断上の問題がない場合はよいが、特定の位置の生体組織の塊りの3次元弾性画像のみを生成表示させたい場合がある。このときは、設定した関心領域の中心座標と、その中心座標に位置するボクセルに連続的に繋がるボクセルを抽出してボクセル群とすることが望ましい。これによれば、設定した関心領域の生体組織の塊りに連なっている塊りのみが3次元弾性画像に表示されるから、視認性が一層向上する。
　さらに、本発明においては、入力部から入力される指令に基づいて画像表示部に直交3断面における3断面弾性画像を表示させ、表示された3断面弾性画像の少なくとも1つの画像上で、入力部から関心領域を設定するようにすることができる。つまり、入力部により設定される直交3断面における前記弾性ボリュームデータの3断面弾性画像を生成して前記画像表示部に表示させる断面画像生成部を備え、前記入力部は、前記画像表示部に表示される前記3断面弾性画像上で前記関心領域を入力設定する。これによれば、入力部を操作して任意の直交3断面画像を表示させながら関心領域を目視により探索し、探索した関心領域に例えば円形のマークを入力設定することができる。その結果、任意断面の弾性画像から直感的に所望の弾性値を有する生体組織の塊りを選択して表示させることが可能となり、検査者の作業量を低減できる。
　また、本発明において、3次元弾性画像と3断面弾性画像は、画素の弾性値に応じて色調が変換されたカラー弾性画像であることが好ましい。また、断面画像生成部は、抽出部で抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータの直交3断面における抽出3断面弾性画像を生成し、先の3断面弾性画像に合成して画像表示部に表示することができる。これによれば、所望の生体組織の塊りの弾性値を、合成された各断面弾性画像で観察できる。各部の弾性値の相違などは、生体組織の塊りの3次元弾性画像による観察よりも、断面弾性画像の方が詳細に観察しやすい。
　さらに、本発明の入力部は、画像表示部に表示される3断面弾性画像上で設定した関心領域を拡張又は縮小可能に形成することができる。これに合わせて、抽出部は、拡張又は縮小された関心領域についてボクセル群の再抽出を行い、3次元弾性画像作成部は、再抽出されたボクセル群について3次元弾性画像を生成するようにする。これにより、所望の生体組織の塊りに隣接する部位を含めた3次元弾性画像を生成表示できるから、超音波診断装置の使い勝手が向上する。
　また、前記入力部により複数の前記関心領域が設定されたとき、前記抽出部は各関心領域に含まれるボクセル群を抽出し、前記3次元弾性画像作成部は、前記抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成して、前記画像表示部に表示させることができる。この場合に、抽出部は、各関心領域の中心座標と前記中心座標に位置するボクセルに連続的に繋がるボクセルをボクセル群として抽出することができる。また、この場合において、設定された2つの前記関心領域のボクセルの弾性値の平均値が小さい方のボクセル群をボリュームレンダリングする際、不透明度を小さくして前記3次元弾性画像を生成することができる。
　また、一般に3次元画像に対して、入力部を用いてボリューム端面を押し込むことで押し込んだ範囲のボクセル群を非表示にするようなボリューム編集機能がある。これにより不要なボリュームを削除したり、ボリューム内部の断面を観察可能になったりする。本発明においては、前記抽出部が抽出したボクセル群の弾性ボリュームデータに対してのみボリューム編集ができる。もちろん抽出したボクセル群を除く弾性ボリュームデータにのみボリューム編集をしてもよい。これにより、例えば、抽出したボクセル群の弾性ボリュームデータと、抽出したボクセル群を除く弾性ボリュームデータを両方表示するような形態において、抽出したボクセル群を除く弾性ボリュームデータのみをボリューム編集することで、抽出した弾性ボリュームデータは残したまま、周囲の弾性ボリュームの断面を観察でき、抽出した弾性ボリュームデータと周囲との関係を把握しやすくなる。
　本発明によれば、設定した弾性を有する生体組織の塊りの3次元弾性画像を表示することができる。
本発明に係る超音波診断装置のブロック構成図 本発明の3次元弾性画像の構築に係る実施例1の画像表示例を説明する図 本発明の実施例1の途中の画像表示例を説明する図 本発明の3次元弾性画像の構築に係る実施例3の画像表示例を説明する図 本発明の3次元弾性画像の構築に係る実施例4の画像表示例を説明する図 本発明の3次元弾性画像の構築に係る実施例5の画像表示例を説明する図 実施例5の変形例の画像表示例を説明する図 本発明の3次元弾性画像の構築に係る実施例6の画像表示例を説明する図 本発明の3次元弾性画像の構築に係る実施例7の基本の考え方を説明する図 図9の実施例7の3次元弾性画像の構築により生成される画像表示例を説明する図
　図1は、本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図であり、3次元弾性画像の生成法に特徴を有する。図1に示すように、超音波診断装置は、被検体1に当接させて用いる超音波探触子2と、超音波探触子2を介して被検体1に時間間隔をおいて繰り返し超音波を送信する送信部3と、被検体1から発生する時系列の反射エコー信号を受信する受信部4と、送信部3と受信部4の送信と受信を切り換える制御を行なう送受信制御部5と、受信部4で受信された反射エコー信号を整相加算してRF信号フレームデータを生成する整相加算部6とが備えられている。これらの送信部3、受信部4、送受信制御部5及び整相加算部6により、送受信部が形成されている。
　整相加算部6で生成されたRF信号フレームデータに基づいて2次元断層画像を構成する断層画像構成部7と、断層画像構成部7で構成された2次元断層像を取得位置と合わせて記憶する2次元断層像記憶部35と、2次元断層像記憶部に記憶した2次元断層画像と2次元断層画像の取得位置に基づいて3次元座標変換を行ない、断層ボリュームデータを生成する断層ボリュームデータ作成部36と、断層ボリュームデータの輝度と不透明度に基づいてボリュームレンダリングを行ない3次元断層画像を構成する断層ボリュームレンダリング部38と、断層ボリュームデータ作成部36で作成された断層ボリュームデータから任意断面の白黒断層像を作成する断層マルチフレーム構成部46と、弾性情報演算部32で演算した歪み又は弾性率の弾性値から2次元弾性画像を構成する弾性画像構成部34と、弾性画像構成部34で構成される2次元弾性画像と、その取得位置を記憶する2次元弾性像記憶部39と、2次元弾性像記憶部39に記憶された2次元弾性像とその取得位置に基づいて3次元座標変換を行ない、弾性ボリュームデータを生成する弾性ボリュームデータ作成部40と、弾性ボリュームデータの弾性値と不透明度に基づいてボリュームレンダリングを行い、3次元弾性画像を構成する弾性ボリュームレンダリング部42と、弾性ボリュームデータ作成部40で作成された弾性ボリュームデータから任意断面の2次元弾性画像を作成する弾性マルチフレーム構成部48と、2次元断層画像と2次元弾性画像とを合成したり、3次元断層画像と3次元弾性画像とを合成したりする切替合成部12と、切替合成部12で合成された合成画像、2次元断層画像等を表示する画像表示器13とが備えられている。
　超音波探触子2は、複数の振動子を配設して形成されており、電子的にビーム走査を行って被検体1に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。これに代えて、超音波探触子2は、矩形又は扇形をなす複数の振動子からなり、複数の振動子の配列方向と直交する方向に振動子を機械的に振り、超音波を3次元に送受信することができる。なお、超音波探触子2は、複数の振動子が2次元配列され、超音波の送受信を電子的に制御することができるものでもよい。要は、超音波探触子2は、超音波送受信面(スキャン面)を短軸方向、つまり、複数の振動子が配列された長軸方向に直交する方向に走査して、被検体1の所定範囲のボリュームの反射エコー信号を計測可能なもので、スキャン面における超音波ビームの走査角度θと、短軸方向における超音波ビームの振れ角度φを計測できるようになっていればよい。そして、超音波探触子2は、振れ角度φを変化させながら、送受信部によってスキャン面に超音波ビームを走査するとともに、被検体1からの反射エコー信号を受信するようになっている。
　送信部3は、超音波探触子2の振動子を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成する。送信部3は、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。また、受信部4は、超音波探触子2で受信した反射エコー信号について所定のゲインで増幅してRF信号すなわち受信信号を生成するものである。超音波送受信制御部5は、送信部3や受信部4を制御するためのものである。整相加算部6は、受信部4で増幅されたRF信号を入力して位相制御し、一点又は複数の収束点に対し超音波受波ビームを形成して、断層画像データであるRF信号フレームデータを生成するものである。
　断層画像構成部7は、整相加算部6からのRF信号フレームデータに基づいて被検体の濃淡断層画像、例えば白黒断層画像を構成する。つまり、断層画像構成部7は、画像系制御部44の設定条件に基づいて、整相加算部6から出力されるRF信号フレームデータを入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行ない、2次元断層画像を構成する。また、変位計測部30で計測された変位情報から歪み又は弾性率などの弾性値を求める弾性情報演算部32と、弾性情報演算部32で演算した弾性値からカラー弾性画像を構成する弾性画像構成部34を備えている。弾性画像構成部34で構成されたカラー弾性画像は2次元弾性画像記憶部39に格納される。
　2次元弾性画像記憶部39に格納された弾性画像データ、あるいはその弾性画像データに基づいて生成される画像データは、画像表示器13の表示に合うように切替合成部12で変換するようになっている。また、図1の超音波診断装置の構成要素を制御するCPＵからなる画像系制御部44と、画像系制御部44に指示を与えるインターフェース部43が設置されている。インターフェース部43では、検者により弾性画像の色合い、関心領域(ROI)、フレームレート等を可変制御するようになっている。また、圧力計測部49は、弾性値を計測する際に被検体1の生体組織に加えられる圧力を計測するようになっている。生体組織に圧力を加える方法は周知の方法を適用でき、例えば、超音波探触子2の超音波送受面を被検体1に対して押し引きする方法、超音波探触子2を介して被検体1に錘の落下衝撃を付与する方法、機械的あるいは液体バルーンにより圧迫を加える方法、音圧の高い超音波パルスの衝撃を与える方法、被検体1自体の拍動などの体動を利用する方法が知られている。これらの力を加える方法の選択に合わせて圧力計測部49における圧力計測の方法を採用する。
　RF信号フレームデータ選択部28は、RF信号フレームデータ記憶部27に格納された整相加算部6からの複数のRF信号データから2つ1組のRF信号フレームデータを選び出すものである。例えば、RF信号フレームデータ記憶部27は、整相加算部6から時系列すなわち画像のフレームレートに基づいて生成されるRF信号データをフレームメモリ内に順次確保し、画像系制御部44からの指令に応じて現在確保されたRF信号フレームデータ(N)を第1のデータとしてRF信号フレームデータ選択部28で選択すると同時に、時間的に過去に確保されたRF信号フレームデータ群(N-1、N-2、N-3…N-M)の中から1つのRF信号フレームデータ(X)を選択するものである。なお、ここでN、M、XはRF信号フレームデータに付されたインデックス番号であり、自然数とする。
　変位計測部30は、1組のRF信号フレームデータから生体組織の変位などを求めるものである。例えば、変位計測部30は、RF信号フレームデータ選択部28により選択された1組のRF信号フレームデータ(N)とRF信号フレームデータ(X)から1次元或いは2次元相関処理を行って、断層画像の各点に対応する生体組織おける変位や移動ベクトルすなわち変位の方向と大きさに関する1次元又は2次元変位分布を求める。ここで、移動ベクトルの検出にはブロックマッチング法を用いる。ブロックマッチング法とは、画像を例えばN×N画素からなるブロックに分け、関心領域内のブロックに着目し、着目しているブロックに最も近似しているブロックを前のフレームから探し、これを参照して予測符号化すなわち差分により標本値を決定する処理である。
　歪みのデータは、生体組織の移動量例えば変位を空間微分することによって算出される。また、弾性率のデータは、圧力の変化を移動量の変化で除することによって計算される。例えば、変位計測部30により計測された変位をΔL、圧力計測部49により計測された圧力をΔPとすると、歪み(S)は、ΔLを空間微分することによって算出することができるから、S＝ΔL／ΔXという式を用いて求められる。また、弾性率データのヤング率Ymは、Ym＝(ΔP)／(ΔL／L)という式によって算出される。このヤング率Ymから断層画像の各点に相当する生体組織の弾性率が求められるので、2次元の弾性画像データを連続的に得ることができる。なお、ヤング率とは、物体に加えらえた単純引張り応力と、引張りに平行に生じるひずみに対する比である。
　弾性画像構成部34は、フレームメモリと画像処理部とを含んで構成されており、弾性情報演算部32から時系列に出力される弾性フレームデータをフレームメモリに確保し、確保されたフレームデータを画像処理部により画像処理を行うものである。弾性画像は、弾性フレームデータに基づいて光の3原色すなわち赤(R)、緑(G)、青(B)に変換されカラー像として画像表示器13で表示される。例えば、歪みが大きい弾性データを赤色コードに変換すると同時に、歪みが小さい弾性データを青色コードに変換する。なお、赤(R)緑(G)青(B)の階調は256段階有し、255は最大輝度で表示すること、逆に0は全く表示されないことを意味する。
　ここで、超音波探触子2は、超音波の送受信と同時に送受信方向(θ、φ)を計測することができ、断層ボリュームデータ作成部36は、2次元断層画像の取得位置に相当する送受信方向(θ、φ)に基づいて、複数の2次元断層画像について3次元変換を行ない、断層ボリュームデータを生成する。断層ボリュームレンダリング部38は、断層ボリュームデータから3次元断層画像を構成する次式(1)～(3)を用いてボリュームレンダリングを行なう。
　　Cout(i)=Cout(i-1)＋(1-Aout(i-1))・A(i)・C(i)・S(i)　-(1)
　　Aout(i)=Aout(i-1)＋(1-Aout(i-1))・A(i)　　　　　　　-(2)
　　A(i)=BOpacity[C(i)]　　　　　　　　　　　　　　 　　-(3)
　C(i)は作成される2次元投影面上のある点から3次元断層画像を見た場合、視線上i番目に存在するボクセルの輝度値である。Cout(i)は、出力されるピクセル値である。例えば、視線上にNボクセルの輝度値が並んだとき、i=0～N-1までを積算した輝度値Cout(N-1)が最終的に出力されるピクセル値となる。Cout(i-1)はi-1番目までの積算値を示す。
　また、A(i)は視線上i番目に存在する輝度値の不透明度であり、上記(3)に示すとおり、0～1．0の値をとる断層不透明度テーブル(断層オパシティテーブル)である。断層不透明度テーブルは、輝度値から不透明度を参照することによって、出力する2次元投影面(3次元断層画像)上への寄与率を決定する。
　S(i)は、輝度C(i)とその周辺の画素値より求めた勾配より算定される陰影付けのための重み成分で、例えば、光源とボクセルiを中心とした面の法線が一致する場合、もっとも強く反射するため1．0が与えられ、光源と法線が直交する場合には0．0が与えられるなどの強調効果を示す。
　Cout(i)、Aout(i)は、ともに0を初期値としている。上記(2)に示されるように、Aout(i)はボクセルを通過するたびに積算され1．0に収束される。よって、上記(1)に示されるようにi-1番目までの不透明度の積算値Aout(i-1)が約1．0となった場合、i番目以降の輝度値C(i)は出力画像に反映されない。
　断層マルチフレーム構成部46は、断層ボリュームデータから任意に設定される断面位置の断面断層画像を構築する。断面位置は操作者がインターフェース部43を用いて任意に設定可能であり、設定された断面位置は画像系制御部44を通して断層マルチフレーム構成部46に出力される。なお、断面位置は複数設定でき、断層マルチフレーム構成部46は複数の断面位置に対して、複数の断面断層画像を出力する。
　変位計測部30は、RF信号フレームデータ記憶部27に記憶された複数のRF信号フレームデータからRF信号フレームデータ選択部28が選択した1組のRF信号フレームデータから、生体組織の変位を計測する。そして、弾性情報演算部32は、計測した変位に基づいて弾性値を演算し、弾性画像構成部34は弾性情報演算部32から得られる弾性値に基づいて2次元弾性画像データを構成する。ここで、弾性値とは、歪み、弾性率、変位、粘性、歪み比等のいずれかの弾性情報を適用することができる。
　3次元走査が可能な超音波探触子2の場合は、RF信号フレームデータが複数の振動子の配列方向と直交する方向に空間的に連続して得られるので、弾性画像もそれに応じて得られる。空間的に連続して得られた2次元弾性画像とその取得位置を2次元弾性画像記憶部39において記憶する。弾性ボリュームデータ作成部40は、2次元弾性画像記憶部39で記憶された2次元弾性画像と、取得位置に相当する送受信方向(θ、φ)に基づいて、複数の2次元弾性画像について3次元変換を行ない、弾性ボリュームデータを生成する。
　弾性ボリュームレンダリング部42は、弾性ボリュームデータについて下記式(4)～(6)を用いてボリュームレンダリングを行ない、3次元弾性画像を作成する。
　　Eout(i)=Eout(i-1)＋(1-Aout(i-1))・A(i)・E(i)・S(i)-(4)
　　Aout(i)=Aout(i-1)＋(1-Aout(i-1))・A(i)　　　　　　-(5)
　　A(i)=EOpacity[E(i)]　　　　　　　　　　　　　　　 -(6)
　ここで、E(i)は作成される2次元投影面上のある点から3次元弾性画像を見た場合の視線上i番目に存在する弾性値である。Eout(i)は、出力されるピクセル値である。例えば、視線上にNボクセルの弾性値が並んだとき、i=0～N-1まで弾性値を積算した積算値Eout(N-1)が最終的に出力されるピクセル値となる。Eout(i-1)はi-1番目までの積算値を示す。また、A(i)は視線上i番目に存在する弾性値の不透明度であり、予めテーブルとして設定された式(6)に示す弾性不透明度である。
　S(i)は弾性値E(i)とその周辺の弾性値より求めた勾配より算定される陰影付けのための重み成分で、例えば、光源とボクセルiを中心とした面の法線が一致する場合、もっとも強く反射するため1．0が与えられ、光源と法線が直交する場合には0．0が与えられるなどの強調効果を示す。
　Eout(i)、Aout(i)はともに0を初期値とし、式(5)に示される様にAout(i)はボクセルを通過するたびに積算され1．0に収束する。よって、式(4)に示されるようにi-1番目までのボクセルの不透明度の積算値Aout(i-1)が約1．0となった場合、i番目以降のボクセル値E(i)は出力画像に反映されない。
　弾性マルチフレーム構成部48は、検査者がインターフェース部43から入力設定される直交3断面の設定断面に対応する断面弾性画像を、弾性ボリュームデータから切り出して設定断面における断面弾性画像を構築する。インターフェース部43から設定された断面位置は画像系制御部44を通して弾性マルチフレーム構成部48に出力される。なお、断面位置は複数設定でき、弾性マルチフレーム構成部48は複数の断面位置に対して、複数の弾性断層画像を出力する。
　切替合成部12は、フレームメモリと、画像処理部と、画像選択部とを備えて構成されている。ここで、フレームメモリは、断層ボリュームレンダリング部38からの3次元断層画像と、断層マルチフレーム構成部46からの断面断層画像と、弾性ボリュームレンダリング部42からの3次元弾性画像と弾性マルチフレーム構成部48からの断面弾性画像とを格納するものである。また、画像処理部は、フレームメモリに確保された3次元断層画像と3次元弾性画像とを、又は断面断層画像と断面弾性画像とを画像系制御部44の指令に応じて設定割合で加算して合成するものである。合成画像の各画素の輝度情報及び色相情報は、白黒断層画像とカラー弾性画像の各情報を設定割合で加算したものとなる。さらに、画像選択部は、フレームメモリ内の3次元断層画像と3次元弾性画像とを、又は断面断層画像と断面弾性画像とを及び画像処理部の合成画像データのうちから画像表示器13に表示する画像を画像系制御部44の指令に応じて選択するものである。なお、断層画像と弾性画像とを合成せずに別々に表示させてもよい。
　以下、本発明の超音波診断装置の特徴である選択座標演算部51、選択弾性値演算部52、選択ボリューム演算部53の詳細構成を、及び3次元弾性画像の構築手順と共に、実施例1～7に基づいて説明する。なお、実施例に共通な事項として、断面弾性画像及び3次元弾性画像はいずれもカラー弾性画像として構築されるから、3次元弾性画像の表示領域には弾性値に応じて異なる色調のカラーバーが表示される。すなわち、3次元弾性画像と3断面弾性画像は、画素の弾性値に応じて色調が変換されたカラー弾性画像である。
　図2に、本実施例1の表示画像の一例を示す。図示のように4面の画像が並べて表示されている。図において、右下の画像は、3次元弾性画像であり、その他の画像は直交3断面(Y-Z，Z-X，Y-X)における3つの断面弾性画像(弾性MPR)である。図示例は、3次元弾性画像に示すように、軟らかいボリューム101に角柱状の硬いボリューム102と球状の硬いボリューム103を内包する弾性ボリュームデータの例である。ここで、ボリュームとは、生体組織の塊りを意味するものとする。また、角柱状の硬いボリューム102と球状の硬いボリューム103は同じ硬さのボリュームとする。弾性ボリュームデータは直交3軸のXYZ座標で表されるものとする。操作者は、画像表示器13に表示された任意の弾性MPR像106上に、インターフェース部43を介して関心領域104を設定する。ここで、弾性MPR像105がY軸に垂直に交わるZ-X面で表され、そのY座標はY＝jであるとする。
　選択座標演算部51は、インターフェース部43で設定した例えば円形の関心領域104の中心座標を、弾性MPR像105上の座標で演算する。関心領域104の弾性MPR像105上での中心座標を(Z,X)＝(k,i)とする。選択座標演算部51は、中心座標(Z,X)＝(k,i)と弾性MPR像105の断面位置Y＝jから、弾性ボリュームデータにおける関心領域104の中心座標(X,Y,Z)＝(i，j，k)を算出する。なお、関心領域104の中心座標の算出には、どのような方法を用いてもよい。
　次に、選択弾性値演算部52は、インターフェース部43で設定した関心領域104内に含まれるボクセルがとる弾性値の範囲を出力する。例えば、関心領域104が(n,ｌ)≦(Z,X)≦(N,L)の座標範囲にあるとき、座標(Z,X)＝(k,i)における歪み値をs(k,i)とすると、下記式で歪み値sの平均値msと分散値vsを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　選択弾性値演算部52は、(ms-vs)から(ms+vs)の範囲を設定弾性範囲として出力する。
なお、歪み値s以外の弾性率、変位、粘性、歪み比等の他の弾性値を用いてもよいことは言うまでもない。また、関心領域内の弾性値の平均値、分散値以外の統計的特徴値、例えば最大値や最小値を用いて設定弾性範囲を算出してもよい。
　選択ボリューム演算部53では、図3に示すように、まず弾性ボリュームデータ中で選択弾性値演算部52から出力された設定弾性範囲(ms-vs)から(ms+vs)に含まれる弾性値をもつ弾性ボリュームデータ107をボクセル群として抽出する。さらに、抽出された弾性ボリュームデータ107のうち、選択座標演算部51から出力された中心座標位置(i,j,k)を含む弾性ボリュームデータのボクセル群のみを抽出する。実施例1では関心領域104の中心座標を含むボリュームは角柱状の硬いボリューム102なので、角柱状の硬いボリューム102が、抽出弾性ボリュームとして抽出される。
　本実施例は、上述した例に限られるものではなく、設定された関心領域により定まる設定弾性範囲のボクセルを抽出されたボリューム(ボクセル群)を除いた弾性ボリュームデータについて、ボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成表示することができる。これにより、例えば、視線方向の手前にある障害となるボリュームに関心領域を設定すれば、障害となるボリュームが除去された3次元弾性画像が表示されるから、検査者の作業効率が向上する場合がある。
　なお、本実施例は、3次元弾性画像に限られるものではなく、選択ボリューム演算部53で抽出したボリュームの座標を断層ボリュームデータに適応し、抽出した弾性ボリュームデータに対応する断層ボリュームデータのみを抽出し、レンダリングを行って、3次元断層画像を表示することもできる。
　すなわち、本実施例によれば、被検体に超音波を送受信して取得された超音波画像データに基づいて生成された弾性ボリュームデータが格納される記憶部と、弾性ボリュームデータが占める空間に関心領域を設定する入力部と、関心領域のボクセルの弾性値に基づいて設定される設定弾性範囲内のボクセル値を有するボクセル群を弾性ボリュームデータから抽出する抽出部と、抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又はボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像作成部と、3次元弾性画像作成部により生成された3次元弾性画像を表示する画像表示部を含んでなる。
　また、本実施例によれば、抽出部は、関心領域の中心座標と、中心座標に位置するボクセルに連続的に繋がるボクセルを抽出してボクセル群とする。
　また、本実施例によれば、入力部により設定される直交3断面における弾性ボリュームデータの3断面弾性画像を生成して画像表示部に表示させる断面画像生成部を備え、入力部は、画像表示部に表示される3断面弾性画像のいずれかで関心領域を入力設定する。
　本実施例によれば、断面画像生成部は、抽出部で抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又はボクセル群を除いた弾性ボリュームデータの直交3断面における抽出3断面弾性画像を生成し、3断面弾性画像に合成して画像表示部に表示する。
　本実施例2は、選択弾性値演算部52において、設定弾性範囲の演算に外部からの入力値を用いる手法である。例えば、図2の関心領域104の弾性値の平均値のみを算出し、インターフェース部43を用いて操作者が実施例1の「±vs」に対応する上下限値Lsを入力して設定弾性範囲を可変設定することを可能にした実施例である。これによれば、ms±Lsの設定弾性範囲により弾性値の広がりを自由に調整できるから、特定の硬さの部位の3次元弾性画像を観察できる。
　図4に、本実施例3の表示画像の一例を示す。図示のように、実施例1により、関心領域108が設定され、抽出3次元弾性画像109が表示されている。このとき、弾性ボリュームデータ作成部40は抽出したボリュームの座標情報を弾性マルチフレーム構成部48に出力する。これにより、弾性マルチフレーム構成部48は、実施例1の弾性MPR像に加えて、抽出したボリュームの断面画像を抽出領域110として出力する。これにより、切替合成部12は、実施例1の弾性MPR像に抽出領域110を重畳する。なお、重畳表示の方法は、抽出したボリュームの断面像の輪郭のみを表示してもよく、また、抽出したボリュームのみ異なる色で表示する手法でもよい。
　また、実施例1の弾性MPR像を削除して、抽出領域110のみを表示するようにしてもよい。
　図5に本実施例4の表示画像の一例を示す。同図(a)に示すように、実施例1と同様に、設定された関心領域に繋がる設定弾性範囲で抽出された弾性ボリューム112が抽出され、実施例3を適用したときに弾性MPR像上に抽出領域113が表示されている。ところが、弾性MPR像上に像114に該当する弾性ボリュームは設定された関心領域の設定弾性範囲に含まれなかったため、表示されないことがある。
　本実施例は、このような場合に対応可能な例である。インターフェース部43は、抽出領域113の境界を任意に変更可能な機能を備えている。つまり、操作者がインターフェース部43を操作して、抽出領域を同図(b)の抽出領域115のように拡張させることができるようになっている。これにより、選択座標演算部51は拡張された抽出領域115の座標(i,j,k)(i＝ｌ～L,j＝m～M,k＝n～N)を演算する。そして、選択弾性値演算部52は拡張された抽出領域114の設定弾性範囲を演算する。選択ボリューム演算部53は拡張された抽出領域の座標(i,j,k)(i＝ｌ～L,j＝m～M,k＝n～N)をもつボクセルと隣接し、かつ拡張された設定弾性範囲に含まれるボクセルを追加し、拡張された抽出ボリューム116を表示する。なお、拡張に限らず、抽出領域の縮小操作も可能にすることは言うまでもない。
　すなわち、本実施例によれば、入力部は、画像表示部に表示される3断面弾性画像上で設定した関心領域を拡張又は縮小可能に形成され、抽出部は、拡張又は縮小された関心領域についてボクセル群の再抽出を行い、3次元弾性画像作成部は、再抽出されたボクセル群について3次元弾性画像を生成することを特徴とする超音波診断装置が提供される。
　図6に、本実施例5の表示画像の一例を示す。図6(a)に示すように、インターフェース部43から、弾性MPR像118上に、2つの関心領域119及び関心領域120が設定された場合の例である。選択座標演算部51は関心領域119及び関心領域120のそれぞれの中心座標を演算する。関心領域119の中心座標をA(i,j,k)、関心領域120の中心座標をB(s,t,u)とする。選択弾性値演算部52は関心領域119及び関心領域120のそれぞれについて設定弾性範囲を演算する。関心領域119の設定弾性範囲をA(s)～A(s’)、関心領域120の設定弾性範囲をB(s)～B(s’)とする。但し、A(s)＜A(s’)、B(s)＜B(s’)である。
　選択ボリューム演算部53は関心領域119及び関心領域120のそれぞれについて該当するボリュームを抽出する。つまり、図6(b)に示すように、設定弾性範囲A(s)～A(s’)に含まれる弾性値を持ち、かつ中心座標位置A(i,j,k)を含む抽出弾性ボリューム121と、設定弾性範囲B(s)～B(s’)に含まれる弾性値を持ち、かつ中心座標位置B(s,t,u)を含む抽出弾性ボリューム122を抽出して表示する。
　この場合において、図7に示すように、関心領域123及び124の設定弾性範囲に含まれ、かつ関心領域124の座標を含む抽出弾性ボリューム125のみを抽出して表示するようにすることができる。また、本実施例では2つの関心領域を設定した場合を説明したが、2つ以上の複数の関心領域を設定した場合も同様の処理を行うことができる。
　すなわち、本実施例は、抽出部は、入力部により複数の関心領域が設定されたとき、各関心領域に含まれるボクセル群を抽出し、3次元弾性画像作成部は、抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成して、画像表示部に表示させる。
　また、本実施例は、抽出部は、入力部により複数の関心領域が設定されたとき、各関心領域に含まれる複数のボクセルの弾性値の平均値を求め、平均値を基準として設定された上限値と下限値を有する弾性範囲に含まれるとともに、各関心領域の中心座標と中心座標に位置するボクセルに連続的に繋がるボクセルをボクセル群として抽出し、3次元弾性画像作成部は、抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成して、画像表示部に表示させる。
　図8に、本実施例6の表示画像の一例を示す。図8(a)に示すように、インターフェース部43において、例えば二箇所の関心領域126と127が選択された場合の例である。選択座標演算部51と、選択弾性値演算部52と、選択ボリューム演算部53は、実施例5と同様に演算を行い、抽出弾性ボリューム128と129を抽出する。この場合において、例えば関心領域126の弾性値の平均値が、関心領域127の弾性値の平均値よりも小さいものとする。この場合、弾性ボリュームレンダリング部42は、弾性値の平均値が小さい抽出弾性ボリューム128をレンダリングする際に、不透明度を小さくしてレンダリングする。これにより、弾性値の平均値が小さいボリュームを若干透明に表示することができる。この場合、弾性値として、弾性率、粘性等が考えられる。なお、弾性値の平均値に代えて、弾性値の最大値などにより、不透明度を調整するようにしてもよい。また、弾性値の平均値が大きい抽出弾性ボリュームをレンダリングする際に不透明度を小さくしてもよい。この場合、弾性値として、歪み、粘性等が考えられる。
　図9、10に、本実施例7の表示画像の一例を示す。図9(a)に示すように、抽出弾性ボリューム130が抽出された。選択ボリューム演算部53は、図9(b)のように、抽出された弾性ボリューム130が存在するボクセルに「1」、存在しないボクセルに「0」を設定したボリュームマスク131を形成して出力する。弾性ボリュームレンダリング部42は抽出されていないボリュームも含めて、ボリュームレンダリングを行って、図10のように表示する。
　具体的には、インターフェイス部43を介して操作者は図10(b)に示すように、3次元弾性画像のXY面を断面位置133から断面位置134まで押し込む。弾性ボリュームレンダリング部42は、断面位置133から断面位置134に含まれるボクセルで、かつボリュームマスク131において「0」を有するボクセルの弾性値を「0」とし、図10(c)のように、ボリューム135を表示する。これにより、関心領域を設定して抽出したボリュームは残したまま、周囲のボリュームの断面との関係が観察可能となる。本実施例のボリュームマスク131の考え方は、除去以外の編集にも適用することができる。また、ボリュームマスク131において「1」を有する位置に対応するボクセルに対して編集を行うようにすることができる。
すなわち、抽出された弾性ボリュームデータにマスキングを行い、マスキング領域を出力する選択ボリューム演算部を備え、前記3次元弾性画像作成部はマスキング領域のみボリューム編集作業を行う。
　1　被検体、2　超音波探触子、3　送信部、4　受信部、5　超音波送受信制御部、6　整相加算部、7　断層画像構成部、12　切替合成部、13　画像表示器、27　RF信号フレームデータ記憶部、28　RF信号フレームデータ選択部、30　変位計測部、32　弾性情報演算部、34　弾性画像構成部、35　2次元断層画像記憶部、36　断層ボリュームデータ作成部、38　断層ボリュームレンダリング部、39　2次元弾性画像記憶部、40　弾性ボリュームデータ作成部、42　弾性ボリュームレンダリング部、43　インターフェース部、44　画像系制御部、46　断層マルチフレーム構成部、47　短軸走査位置制御部、48　弾性マルチフレーム構成部、51　選択座標演算部、52　選択弾性値演算部、53　選択ボリューム演算部

Claims (13)

  1. 　被検体に超音波を送受信して取得された超音波画像データに基づいて生成された弾性ボリュームデータが格納される記憶部と、
    　前記弾性ボリュームデータが占める空間に関心領域を設定する入力部と、
    　前記関心領域のボクセルの弾性値に基づいて設定される設定弾性範囲内のボクセル値を有するボクセル群を前記弾性ボリュームデータから抽出する抽出部と、
    　該抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像作成部と、
    　該3次元弾性画像作成部により生成された3次元弾性画像を表示する画像表示部を含んでなる超音波診断装置。
  2. 　請求項1に記載の超音波診断装置において、
    　前記抽出部は、前記関心領域の中心座標と、前記中心座標に位置するボクセルに連続的に繋がるボクセルを抽出して前記ボクセル群とすることを特徴とする超音波診断装置。
  3. 　請求項1又は2に記載の超音波診断装置において、
    　さらに、前記入力部により設定される直交3断面における前記弾性ボリュームデータの3断面弾性画像を生成して前記画像表示部に表示させる断面画像生成部を備え、
    　前記入力部は、前記画像表示部に表示される前記3断面弾性画像のいずれかで前記関心領域を入力設定することを特徴とする超音波診断装置。
  4. 　請求項3に記載の超音波診断装置において、
    　前記3次元弾性画像と前記3断面弾性画像は、画素の弾性値に応じて色調が変換されたカラー弾性画像であることを特徴とする超音波診断装置。
  5. 　請求項3に記載の超音波診断装置において、
    　前記断面画像生成部は、前記抽出部で抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータの前記直交3断面における抽出3断面弾性画像を生成し、前記3断面弾性画像に合成して前記画像表示部に表示することを特徴とする超音波診断装置。
  6. 　請求項3に記載の超音波診断装置において、
    　前記入力部は、前記画像表示部に表示される前記3断面弾性画像上で設定した前記関心領域を拡張又は縮小可能に形成され、
    　前記抽出部は、拡張又は縮小された関心領域について前記ボクセル群の再抽出を行い、　前記3次元弾性画像作成部は、再抽出されたボクセル群について3次元弾性画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
  7. 　請求項1又は2に記載の超音波診断装置において、
    　前記抽出部は、前記入力部により複数の前記関心領域が設定されたとき、各関心領域に含まれるボクセル群を抽出し、
    　前記3次元弾性画像作成部は、前記抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成して、前記画像表示部に表示させることを特徴とする超音波診断装置。
  8. 　請求項1に記載の超音波診断装置において、
    　前記抽出部は、前記入力部により複数の前記関心領域が設定されたとき、各関心領域に含まれる複数のボクセルの弾性値の平均値を求め、該平均値を基準として設定された上限値と下限値を有する弾性範囲に含まれるとともに、各関心領域の中心座標と前記中心座標に位置するボクセルに連続的に繋がるボクセルをボクセル群として抽出し、
    　前記3次元弾性画像作成部は、前記抽出部により抽出されたボクセル群の弾性ボリュームデータ又は該ボクセル群を除いた弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして3次元弾性画像を生成して、前記画像表示部に表示させることを特徴とする超音波診断装置。
  9. 　請求項7に記載の超音波診断装置において、
    　前記3次元弾性画像作成部は、設定された２つの前記関心領域のうちボクセルの弾性値の平均値の小さい方をボリュームレンダリングする際、不透明度を小さくして前記3次元弾性画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
  10. 　請求項1に記載の超音波診断装置において、
    　抽出された弾性ボリュームデータにマスキングを行い、マスキング領域を出力する選択ボリューム演算部を備え、前記3次元弾性画像作成部はマスキング領域のみボリューム編集作業を行うことを特徴とする超音波診断装置。
  11. 　請求項7に記載の超音波診断装置において、
    　前記3次元弾性画像作成部は、設定された2つの前記関心領域のうちボクセルの弾性値の平均値の大きい方をボリュームレンダリングする際、不透明度を小さくして前記3次元弾性画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
  12. 　請求項9記載の超音波診断装置において、
    　前記弾性値は、弾性率又は粘性であることを特徴とする超音波診断装置。
  13. 　請求項11記載の超音波診断装置において、
    　前記弾性値は、歪み又は変位であることを特徴とする超音波診断装置。
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