特許 6945334 超音波診断装置及び医用画像処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6945334

(24)【登録日】2021年9月16日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】超音波診断装置及び医用画像処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20210927BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/14

【請求項の数】23

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2017-84445(P2017-84445)

(22)【出願日】2017年4月21日

(65)【公開番号】特開2017-213357(P2017-213357A)

(43)【公開日】2017年12月7日

【審査請求日】2020年3月6日

(31)【優先権主張番号】特願2016-105401(P2016-105401)

(32)【優先日】2016年5月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】志岐 栄一

(72)【発明者】

【氏名】嶺 喜隆

【審査官】 ▲高▼ 芳徳

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３０６５０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０１１４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６１９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２３９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３７４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５６２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１４６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３２１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０８２４８２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００ − ８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波プローブに超音波を送波させると共に、前記超音波プローブで受波された超音波に基づく信号を受信する送受信手段と、
前記信号に基づいて、時系列で複数の２次元画像データを生成する生成手段と、
前記超音波プローブの３次元における複数の位置情報を収集する収集手段と、
前記複数の２次元画像データに前記複数の位置情報をそれぞれ対応付ける対応付け手段と、
前記対応付け手段によって対応付けられた前記複数の位置情報の補正を行う補正手段と、
を有し、
補正手段は、
前記複数の２次元画像データのうち２個の２次元画像データの間に投影面を設定し、
前記複数の位置情報のうち対応する位置情報に従って前記２個の２次元画像データを配置し、
前記２個の２次元画像データを前記投影面に投影し、
前記投影面における２個の２次元画像データの位置合せ処理を行うことで前記補正を行う、
超音波診断装置。

【請求項2】

前記複数の位置情報に従ってそれぞれ配列された前記複数の２次元画像データに対して前記位置合せ処理を行って複数の位置補正情報を算出する位置合せ手段をさらに有し、
前記補正手段は、前記複数の２次元画像データに対応付けられた前記複数の位置情報に対して前記複数の位置補正情報でそれぞれ補正を行う、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記対応付け手段は、前記複数の２次元画像データに前記複数の位置情報を対応付けるために、前記複数の２次元画像データに前記複数の位置情報をそれぞれ付帯させる、
請求項１又は２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記補正手段により補正後の位置情報に基づいて前記複数の２次元画像データを配列することで、ボリュームデータを生成するボリューム生成手段と、
前記ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する３次元画像生成手段と、
をさらに有する請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記補正手段は、前記２個の２次元画像データ内に１又は複数のＲＯＩ（Region Of Interest）を設定し、前記ＲＯＩ内のデータに基づいて前記位置合せ処理を行う、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

複数の振動子が１次元的に配列された１Ｄアレイを備えた前記超音波プローブをさらに有する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

複数の振動子が１次元的に配列された１Ｄアレイを備え、前記１Ｄアレイを機械的に揺動させる前記超音波プローブをさらに有する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

複数の振動子が２次元的に配列された２Ｄアレイを備えた前記超音波プローブをさらに有する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記複数の２次元画像データの各２次元画像データのヒストグラムを変換する画像処理を行う画像処理手段をさらに有し、
前記補正手段は、前記画像処理後の複数の２次元画像データに基づいて、前記位置情報の補正を行う、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

前記画像処理手段は、前記ヒストグラムの頻度が存在する画素値の幅を拡大するか、又は、前記ヒストグラムを指定した分布に変換する、
請求項９に記載の超音波診断装置。

【請求項11】

前記複数の２次元画像データに対して、スペックルを低減する画像処理を行う画像処理手段をさらに有し、
前記補正手段は、前記画像処理後の複数の２次元画像データに基づいて、前記位置情報の補正を行う、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項12】

前記複数の２次元画像データに対して、構造物を強調する画像処理を行う画像処理手段をさらに有し、
前記補正手段は、前記画像処理後の複数の２次元画像データに基づいて、前記位置情報の補正を行う、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項13】

前記画像処理手段は、前記画像処理として、非線形異方性拡散フィルタ、多重解像度分解・合成、高域成分制御処理、又はこれらの組み合わせを行う、
請求項１１又は１２に記載の超音波診断装置。

【請求項14】

前記複数の２次元画像データのそれぞれがＢモード画像データである、
請求項１乃至１３のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項15】

前記位置情報の補正を行うか否かを切り替えるスイッチをさらに備えた請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項16】

前記送受信手段、前記生成手段、前記収集手段、及び前記対応付け手段による処理に並行して、前記補正手段による処理の全部又は一部を行う、
請求項１乃至１５のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項17】

前記補正手段は、前記位置情報の補正を行うと共に、前記複数の２次元画像データに対して歪みの補正を行う、
請求項１乃至１６のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項18】

前記補正手段は、前記複数の２次元画像データに対する前記歪みの補正に線形変換を用いる、
請求項１７に記載の超音波診断装置。

【請求項19】

前記補正手段は、前記複数の２次元画像データに対する前記歪みの補正に歪み補正ベクトルを用いる、
請求項１７に記載の超音波診断装置。

【請求項20】

前記補正手段は、前記複数の２次元画像データに対する前記歪みの補正にイメージモザイキングを用いる、
請求項１７に記載の超音波診断装置。

【請求項21】

前記収集手段は、前記超音波プローブに取り付けられたセンサから前記３次元の位置情報を収集する、
請求項１乃至２０のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項22】

前記補正手段は、前記複数の２次元画像データのうちの前記２個の２次元画像データとして、補正後の位置情報に対応する画像データと、補正前の位置情報に対応する画像データとを選択する、
請求項１乃至２１のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項23】

超音波の送受信に基づく、３次元における複数の位置情報が対応付けられた複数の２次元画像データを処理する医用画像処理装置であって、
前記複数の位置情報に従ってそれぞれ配列された前記複数の２次元画像データに対する位置合せ処理により、前記複数の２次元画像データに対応付けられた前記複数の位置情報の補正を行う補正手段を有し、
補正手段は、
前記複数の２次元画像データのうち２個の２次元画像データの間に投影面を設定し、
前記複数の位置情報のうち対応する位置情報に従って前記２個の２次元画像データを配置し、
前記２個の２次元画像データを前記投影面に投影し、
前記投影面における２個の２次元画像データの位置合せ処理を行うことで前記補正を行う、
医用画像処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び医用画像処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子（圧電振動子）を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、反射波に基づく受信信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

【0003】

操作者が超音波プローブを移動させながら時系列で複数の２次元画像データを収集すると共に超音波プローブの複数の位置情報を収集する場合がある。その場合、超音波診断装置は、複数の位置情報に基づいて複数の２次元画像データを配列して３次元再構成することで、３次元画像データを生成して表示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−３３２１８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、複数の２次元画像データの位置情報を適切に補正することができる超音波診断装置及び医用画像処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブに超音波を送波させると共に、前記超音波プローブで受波された超音波に基づく信号を受信する送受信手段と、前記信号に基づいて、時系列で複数の２次元画像データを生成する生成手段と、前記超音波プローブの３次元における複数の位置情報を収集する収集手段と、前記複数の２次元画像データに前記複数の位置情報をそれぞれ対応付ける対応付け手段と、前記対応付け手段によって対応付けられた前記複数の位置情報の補正を行う補正手段と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。

【図2】（Ａ）〜（Ｃ）は、超音波プローブの走査面を説明するための図。

【図3】第１実施形態に係る超音波診断装置における、２次元画像データに付帯された位置情報の補正方法の概略を説明するための概念図。

【図4】（Ａ），（Ｂ）は、位置合せ処理を説明するための図。

【図5】位置合せ処理を説明するための図。

【図6】位置合せ処理を説明するための図。

【図7】第１実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。

【図8】第２実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。

【図9】第２実施形態に係る超音波診断装置における位置情報の補正方法の概略を説明するための概念図。

【図10】（Ａ）は、ヒストグラム変換処理前の２次元画像データのヒストグラムを示す図、（Ｂ）は、ヒストグラム変換処理後の２次元画像データのヒストグラムを示す図。

【図11】（Ａ）は、従来の超音波診断装置による３次元画像の表示例を示す図、（Ｂ）は、第２実施形態に係る超音波診断装置による３次元画像の表示例を示す図。

【図12】第２実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。

【図13】２次元画像データの線形変換処理を説明するための図。

【図14】（Ａ），（Ｂ）は、歪み補正処理を説明するための図。

【図15】歪み補正処理を説明するための図。

【図16】射影変換を説明するための図。

【図17】第１実施形態に係る超音波診断装置における、２次元画像データに付帯された位置情報の補正と、２次元画像データの歪みの補正とを併用する方法の概略を説明するための概念図。

【図18】第１実施形態に係る超音波診断装置における、ボリュームデータに付帯される位置情報の補正方法の概略を説明するための概念図。

【図19】（Ａ），（Ｂ）は、２個のボリュームデータを合成するための位置合せ処理を説明するための概念図。

【図20】本実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示す概略図。

【図21】本実施形態に係る医用画像処理装置の機能を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本実施形態に係る超音波診断装置及び医用画像処理装置について、添付図面を参照して説明する。

【0009】

１．第１実施形態に係る超音波診断装置
図１は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

【0010】

図１は、第１実施形態に係る超音波診断装置１０を示す。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１、磁場送信器１２、及びセンサ１３、装置本体１４を備える。なお、装置本体１４のみを超音波診断装置と称する場合もあり、その場合、超音波診断装置は、超音波診断装置の外部に設けられる超音波プローブ、磁場送信器、及びセンサと接続される。

【0011】

超音波プローブ１１は、被検体（例えば、患者）に対して超音波の送受波を行う。超音波プローブ１１は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受波を行うものであり、１次元（１Ｄ）又は２次元（２Ｄ）に配列された複数個の微小な振動子（圧電素子）をその先端部に有している。この振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、又、受信時には反射波を電気信号（受信信号）に変換する機能を有している。

【0012】

超音波プローブ１１は小型、軽量に構成されており、ケーブルを介して装置本体１４に接続される。超音波プローブ１１の種類としては、１Ｄアレイプローブや、メカ４Ｄプローブや、２Ｄアレイプローブ等が挙げられる。１Ｄアレイプローブは、複数の振動子が１次元的に配列された構成を有する。ここで、１Ｄアレイプローブは、エレベーション方向に少数の振動子が配列された構成も含む。メカ４Ｄプローブは、複数の振動子が１次元的に配列されたアレイをエレベーション方向、つまり、走査面と交差する方向に機械的に揺動させる構成を有する。２Ｄアレイプローブは、複数の振動子が２次元的に配列された構成を有する。

【0013】

図２（Ａ）〜（Ｃ）は、超音波プローブ１１の走査面を説明するための図である。

【0014】

図２（Ａ）は、操作者が超音波プローブ１１としての１Ｄアレイプローブを移動操作する場合の走査面Ｐの移動を示す。この場合、センサ１３も走査面Ｐも１Ｄアレイプローブ１１に対して位置が固定されているので、センサ１３から走査面Ｐまでの幾何学的位置関係を換算すれば、センサ１３の位置情報から走査面Ｐの位置情報を得ることができる。操作者が１Ｄアレイプローブ１１を走査面Ｐと交差する方向に移動させることで、いわゆる３次元走査が行われる。１Ｄアレイプローブ１１の移動（動かす）には、平行移動・煽り・回転等が含まれ、以下同様である。

【0015】

図２（Ｂ），（Ｃ）は、超音波プローブ１１としてのメカ４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブで走査面Ｐを移動させる場合をそれぞれ示す。図２（Ｂ），（Ｃ）は、メカ４Ｄプローブ１１や２次元アレイプローブ１１を通常の用い方、つまり、走査面の傾き角を自動的に振る場合を示す。

【0016】

図２（Ｂ）に示すように、メカ４Ｄプローブ１１では、１Ｄアレイで走査面Ｐ内を繰り返し走査しながら１Ｄアレイを走査面Ｐと交差する方向に機械的に揺動させることで、いわゆる３次元走査が行われる。

【0017】

図２（Ｃ）に示すように、２Ｄアレイプローブ１１では、走査面Ｐ内を走査しながら超音波ビームを走査面Ｐと交差する方向に電子的に移動させることで、いわゆる３次元走査が行われる。

【0018】

図２（Ｂ），（Ｃ）に示す場合は、センサ１３は超音波プローブ１１に対して位置が固定されており、走査面Ｐの傾き角は時間の経過に伴って変化する。超音波プローブ１１に対する各走査面Ｐの傾き角は計算により得られるので、超音波プローブ１１の位置情報及び傾き角から各走査面Ｐの幾何学的位置関係を換算できる。よって、超音波プローブ１１としてメカ４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブが採用された場合でも、走査面Ｐを１個の傾き角に固定すれば、１Ｄアレイプローブと同様のことができる。

【0019】

なお、超音波プローブ１１としてのメカ４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブでも、操作者が１Ｄアレイプローブを移動操作する場合と同様の３次元走査が行われ得る。その場合、操作者は、走査面Ｐを１個の傾き角に固定した状態で走査面Ｐ内を繰り返し走査するメカ４Ｄプローブ１１等を移動操作する。

【0020】

以上のように、超音波プローブ１１の種類に因らず超音波プローブ１１がどの場合も同じ取扱いができる。以下、１Ｄアレイプローブで１個の走査面Ｐ内を繰り返し走査し、操作者が１Ｄアレイプローブ１１を手動で動かして３次元走査を行う場合を用いて説明する。

【0021】

図１の説明に戻って、磁場送信器１２は、センサ１３が磁場送信器１２から発生する磁場の有効範囲内に入るように、超音波プローブ１１の近傍に配置される。磁場送信器１２は、装置本体１４による制御により、磁場を発生する。

【0022】

センサ１３は、超音波プローブ１１の、複数の位置情報を時系列に検知して、装置本体１４に出力する。センサ１３としては、超音波プローブ１１に取り付けられるタイプのセンサと、超音波プローブ１１とは別体で設けられるタイプのセンサとがある。後者のセンサは、光学式センサであり、測定対象である超音波プローブ１１の特徴点を複数位置から撮影し、三角測量の原理で超音波プローブ１１の各位置を検出する。以下、センサ１３が前者のセンサである場合について説明する。

【0023】

センサ１３は、超音波プローブ１１に取り付けられ、自身の位置情報を検知して、装置本体１４に出力する。センサ１３の位置情報を、超音波プローブ１１の位置情報と見なすこともできる。超音波プローブ１１の位置情報は、超音波プローブ１１の位置及び姿勢（傾き角）を含む。例えば、磁場送信器１２が３軸の磁場を順次送信しその磁場をセンサ１３で順次受信することにより超音波プローブ１１の姿勢が検知され得る。また、センサ１３は、３次元空間における３軸の角速度を検知する３軸ジャイロセンサ、３次元空間における３軸の加速度を検知する３軸加速度センサ、３次元空間における３軸の地磁気を検知する３軸地磁気センサのうち少なくともいずれかを含む、いわゆる９軸センサであってもよい。

【0024】

装置本体１４は、送受信回路２１、２次元画像生成回路２２、２次元メモリ２３、位置情報収集回路２４、位置情報対応付け回路２５、位置合せ回路２６、補正回路２７、ボリューム生成回路２８、３次元メモリ２９、３次元画像生成回路３０、制御回路３１、記憶回路３２、入力回路３３、及びディスプレイ３４を備える。送受信回路２１、２次元画像生成回路２２、位置情報収集回路２４、位置情報対応付け回路２５、位置合せ回路２６、補正回路２７、ボリューム生成回路２８、３次元画像生成回路３０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）等によって構成される。

【0025】

送受信回路２１は、制御回路３１からの制御信号に従って、超音波プローブ１１に超音波を送波させると共に、超音波プローブで受波された超音波に基づく信号（受信信号）を受信する。送受信回路２１は、超音波プローブ１１から送信波を放射させるための駆動信号を生成する送信回路と、超音波プローブ１１からの受信信号に対して整相加算を行う受信回路を備える。

【0026】

送信回路は、レートパルス発生器、送信遅延回路、及びパルサを備える。レートパルス発生器は、送信波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、基準信号発生回路から供給される連続波又は矩形波を分周することによって生成し、このレートパルスを送信遅延回路に供給する。送信遅延回路は、送信に使用される振動子と同数の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さで送信波を収束するための遅延時間と所定の方向に送信波を放射するための遅延時間をレートパルスに与え、レートパルスをパルサに供給する。パルサは、独立な駆動回路を有し、超音波プローブ１１に内蔵された振動子を駆動するための駆動パルスをレートパルスに基づいて生成する。

【0027】

送受信回路２１の受信回路は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（analog to digital）変換回路、受信遅延回路、及び加算回路を備える。プリアンプは、振動子によって電気的な受信信号に変換された微小信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保する。プリアンプにおいて所定の大きさに増幅された受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路に送られる。受信遅延回路は、所定の深さで反射波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換回路から出力される受信信号に与える。加算回路は、受信遅延回路からの受信信号を整相加算（所定の方向から得られた受信信号の位相を合わせて加算）する。

【0028】

２次元画像生成回路２２は、制御回路３１からの制御信号に従って、送受信回路２１の受信回路から入力された受信信号に基づいて、時系列で複数の２次元画像データ、つまり、複数フレームに係る２次元画像データを生成する。２次元画像データの種類としては、Ｂモード画像データ、カラーモード画像データ、エラストグラフィー等のアプリケーションモード画像データ、等が挙げられる。

【0029】

通常、カラーモード画像やアプリケーションモード画像は、背景画像としてＢモード画像上に重畳表示されるので、これらの画像を生成するモードの場合であってもＢモード画像データが生成される。カラーモード画像データやアプリケーションモード画像データはデータ領域が限局的であるので、後述する位置合せ回路２６による位置合せ処理には適していない。そこで、これらの画像を生成するモードの場合であってもＢモード画像データを用いた位置合せ処理を行うことが好適である。

【0030】

２次元画像データの形態としては、ある時相に係る走査面Ｐ（図２（Ａ）〜（Ｃ）に図示）内の複数のラスタデータから成るローデータ（Raw Data）や、ローデータがスキャンコンバージョン（ＳＣ：Scan Conversion）処理された後のＳＣデータが挙げられる。以下、特に言及する場合を除き、２次元画像データがローデータである場合を例にとって説明する。

【0031】

２次元メモリ２３は、１フレーム当たり２軸方向に複数のメモリセルを備え、それを複数フレーム分備えた記憶回路である。２次元メモリ２３は、２次元画像生成回路２２によって生成された時系列で複数のローデータを記憶する。超音波プローブ１１は操作者によって移動操作されるので、時系列で複数のローデータは、すなわち、複数位置におけるデータである。各ローデータを構成する各ラスタデータには、システムタイマーを用いて、ラスタデータ収集に係る時刻データが付帯される。

【0032】

位置情報収集回路２４は、磁場送信器１２を制御して磁場送信器１２から磁場を送信させると共に、センサ１３から超音波プローブ１１の複数の位置情報を時系列に収集する。位置情報収集回路２４は、各位置情報を、ローデータの位置情報、つまり、ローデータに係る走査面の位置情報として収集する。走査面の位置情報とは、走査面の位置及び姿勢を含む。

【0033】

位置情報収集回路２４は、ローデータに係る走査面の各点までの幾何学的位置関係に基づいて、センサ１３の位置情報をローデータに係る走査面の位置情報に換算することができる。また、超音波プローブ１１がメカ４Ｄプローブ（図２（Ｂ）に図示）である場合、センサ１３の位置情報と走査面の傾き角（揺動角）とに基づいて走査面の位置情報が求められる。超音波プローブ１１が２Ｄアレイプローブ（図２（Ｃ）に図示）である場合、センサ１３の位置情報と走査面の傾き角（超音波ビームの角度）とに基づいて走査面の位置情報が求められる。

【0034】

位置情報対応付け回路２５は、２次元画像生成回路２２によって生成された複数のローデータのそれぞれに、位置情報収集回路２４によって収集された位置情報を対応付ける。位置情報対応付け回路２５は、複数のローデータのそれぞれに付帯された時刻データと、複数の位置情報にそれぞれ付帯された時刻データとを比較し、各ローデータの時刻に最近接、直前、又は直後の時刻をもつ位置情報を当該ローデータに対応付ける。ここで、各ローデータの時刻は、各ローデータを構成する複数のラスタデータのうち最初のラスタデータに付帯された時刻であってもよいし、中央のラスタデータに付帯された時刻であってもよいし、複数のラスタデータの平均時刻であってもよい。

【0035】

なお、複数のローデータと複数の位置情報との時刻を合わせる方法は、上記の場合に限定されるものではない。例えば、センサ１３及び位置情報収集回路２４による位置情報の収集をローデータの収集に同期させることで、位置情報が、対応するローデータに対応付けられてもよい。

【0036】

位置情報対応付け回路２５は、複数のローデータのそれぞれに位置情報を対応付けるために、複数のローデータのそれぞれに位置情報を付帯させることができる。例えば、位置情報対応付け回路２５は、各ローデータのヘッダやフッタ等に位置情報を書込む。位置情報が付帯された複数のローデータは２次元メモリ２３に記憶される。

【0037】

又は、位置情報対応付け回路２５は、複数のローデータのそれぞれに位置情報を対応付けるために、ローデータと位置情報とを対応テーブルに書込んでもよい。以下、複数のローデータのそれぞれに位置情報を対応付けるために、複数のローデータのそれぞれに位置情報が付帯される場合を例にとって説明する。

【0038】

位置合せ回路２６及び補正回路２７は、「補正手段」として機能する。位置合せ回路２６及び補正回路２７は、位置情報対応付け回路２５によって複数のローデータにそれぞれ付帯された位置情報を補正することで、複数のローデータの空間的な位置合せを行う。位置合せ回路２６は、付帯された位置情報に従ってそれぞれ配列された複数のローデータに対して位置合せ処理を行って、複数の位置補正情報を算出する。位置合せ処理方法については、図４〜図６を用いて後述する。そして、補正回路２７は、各ローデータに付帯された位置情報を、位置合せ回路２６によって算出された各位置補正情報で補正し、位置情報を補正後の位置情報に置換する。

【0039】

図３は、超音波診断装置１０における、２次元画像データに付帯される位置情報の補正方法の概略を説明するための概念図である。

【0040】

図３の左側に示すように、各２次元画像データ（ローデータ又はＳＣデータ）には位置情報が付帯されている。付帯された位置情報に従ってそれぞれ配列された各２次元画像データに対し位置合せ処理が行われることにより、２次元画像データごとに位置補正情報が算出される。各２次元画像データに付帯された位置情報が、各位置補正情報により補正されることで、複数の２次元画像データにそれぞれ付帯された位置情報が、補正後の位置情報に置換される。

【0041】

図４〜図６は、位置合せ処理を説明するための図である。

【0042】

位置合せを行うには、直接的には画像が被検体の空間的な形状に対応しているＳＣデータを用いる。ただし、以下に述べる位置合わせ処理の座標変換をローデータからＳＣデータへの変換も含めてテーブル化して持てば、必ずしも位置合せにＳＣデータを用いる必要は無くローデータを用いてもよい。このように変換をテーブル化した方が処理速度の点で有利である。以下の説明では、ローデータを用いて変換をテーブル化した場合を想定して説明するが、前述したように実際の位置合せはＳＣデータで行うので、理解を容易にするため図ではＳＣデータ形状を用いる。

【0043】

複数のローデータから、２フレーム分のローデータが選択される。図４（Ａ）に示すように、２フレーム分のローデータのうち一方のローデータ（参照ローデータ）上に１個のＲＯＩ（Region Of Interest）が参照ＲＯＩとして設定される。図４（Ａ）には、参照ＲＯＩが矩形である場合を示すが、その場合に限定されるものではない。

【0044】

図５に示すように、参照ローデータに係る走査面と、他のローデータ（移動ローデータ）に係る走査面とが、それぞれに付帯された位置情報に基づいて配列される。参照ローデータに係る走査面の位置と、移動ローデータに係る走査面の位置との間に仮想的な投影面が設定される。そして、参照ＲＯＩの垂線の投影面との接点が投影面上の投影ＲＯＩとして設定される。続いて、投影ＲＯＩから移動ローデータに係る走査面に向かって、その走査面に垂直な直線を引き、当該直線と移動ローデータに係る走査面との接点が移動ＲＯＩとして設定される。移動ＲＯＩは、移動ローデータ上に存在する。

【0045】

移動ローデータに係る走査面に位置及び角度が一致する移動面が設定される。移動ＲＯＩが移動面に固定された状態で、移動ローデータが移動面上で移動（平行移動及び回転移動）されることにより、移動面に固定された移動ＲＯＩ内の画が変化する。つまり、移動ＲＯＩが移動面に固定された状態で、移動ローデータが移動面上で移動されることにより、移動ローデータに基づいて、移動ＲＯＩの複数位置に係る複数の移動ローデータ部分（図６に図示）が得られる。

【0046】

図６に示すように、参照ローデータに基づく参照ＲＯＩ内の参照ローデータ部分を投影面に投影することで参照投影画像データが得られる。移動ローデータに基づく移動ＲＯＩ内の複数の移動ローデータ部分を投影面にそれぞれ投影することで複数の移動投影画像データが得られる。複数の移動投影画像データについてそれぞれ、参照投影画像データとの一致度が算出され、一致度が比較される。そして、一致度が最大（値が最小）の場合の移動投影画像データが、参照投影画像データに一致したものとみなされる。そして、移動前の初期の移動ローデータから、一致度が最大の場合の移動投影画像データに係る移動ローデータへの移動量が、移動ローデータの位置補正情報として求められる。

【0047】

一致度の比較には、例えば、両投影画像データの相関が用いられる。一例として、次の式（１）又は（２）に示すように、投影面の各ピクセル値の差の絶対値が投影面内の全ピクセルに亘って加算され、加算値が最小になる位置を以って位置が合ったとみなす方法がある。次の式（１）又は（２）中のａｊは、参照投影画像データのピクセル値を示し、ｂｊは、移動投影画像データのピクセル値を示し、ｊは、投影ＲＯＩ内のピクセルを示し、Ｎは、投影ＲＯＩ内の全ピクセル数を示す。この方法では処理が簡単なため、処理速度の点で有利である。

【数1】

【0048】

ここで、選択される２フレーム分のローデータは、時間的又は位置的に隣り合うものであることが望ましい。フレームレートが数十Ｈｚと高く、また、隣り合う２フレーム分のローデータの間の時間差は小さいので、２フレーム間の動きに大規模な変化はないと見做すことができるからである。このような理由により、位置合せに際しての移動ローデータの移動面に対する煽り角の移動は既に省略して簡略化している。また、移動ローデータが移動面上で移動される場合に、回転移動を省略して簡略化してもよく、これにより処理時間が改善する。同じ理由により、隣り合う２フレーム分のローデータの走査面の位置は、位置情報により既に概ね合っているので、移動面上で移動ローデータを移動させる範囲はさほど大きくしなくてもよい。このようにすることで、センサ１３を用いずにローデータのみで位置合せ処理を行う場合よりも処理時間は相当少なくて済む。

【0049】

以上のように、参照ローデータに基づく参照投影画像データと移動ローデータに基づく移動投影画像データとの間の一致度に基づいて位置合せ処理がそれぞれ行われることで、移動ローデータの位置補正情報が算出される。また、位置補正情報が算出された移動ローデータを参照ローデータとし、別のローデータを移動ローデータとして、前述の位置補正情報の算出処理が順次行われるものとする。これにより、例えば、超音波プローブ１１が被検体表面を移動させる操作が行われる場合に、順次位置合せが行われ、全体としての位置合せが行われる。また、ＲＯＩをローデータ内部に設定することにより、被検体表面の凸凹の影響を受けずに生体内部に対する位置合せを行うことができる。
なお、フレーム間隔が超音波の空間分解能に比べて狭い場合はフレームが間引かれてもよい。これにより、複数の参照ローデータの全体の処理時間を短くすることができる。この場合、隣り合う２フレームとは、間引かれた後の隣り合う２フレームを指す。

【0050】

また、参照ローデータ上に１個の参照ＲＯＩが設定される場合に限定されるものではない。図４（Ｂ）に示すように、参照ローデータ上に複数の参照ＲＯＩ（参照ＲＯＩ＿１〜参照ＲＯＩ＿４）が設定されてもよい。複数の参照ＲＯＩが設定された場合は、参照ＲＯＩ毎に位置補正情報の要素が得られる。それら要素の代表値で全体の位置補正情報とする。ここで、代表値としては、単なる平均の他、他の値と或る一定値以上離れた値を除外して平均する、メディアンを取る等、適切な値を得るため種々工夫が可能である。

【0051】

図１の説明に戻って、補正回路２７は、２次元メモリ２３に記憶された複数のローデータにそれぞれ付帯された位置情報を、位置合せ回路２６によって求められた位置補正情報に基づいて補正し、位置情報を補正後の位置情報に置換する。

【0052】

ボリューム生成回路２８は、２次元メモリ２３に記憶された複数のローデータを、補正後の位置情報に応じて３次元メモリ２９に配列し、必要に応じて補間処理を行う３次元再構成を行うことで、３次元メモリ２９内にボリュームデータを生成する。補間処理方法としては、公知の技術が用いられる。公知の技術として、例えば、非特許文献（Trobaugh, J.W., Trobaugh, D.J., Richard W.D. "Three-Dimensional Imaging with Stereotactic Ultrasonography", Computerized Medical Imaging and Graphics, 18:5, 315-323, 1994.）に記載された技術が挙げられる。

【0053】

非特許文献の技術は、隣り合う２フレーム分のローデータを、位置情報を用いて空間上に配列し、その間の面上のピクセル値を、近接点（ピクセル）の値から、ニアレストネイバー（nearest neighbor）、バイリニア補間（bilinear interpolation）、バイキュービック補間（bicubic interpolation）、等の補間により求めるものである。ボリューム生成回路２８は、収集された複数の位置情報を補正回路２７による補正に従ってそれぞれ補正し、補正後の複数の位置情報に従って配置された複数のローデータに基づいて、非特許文献の技術を使って、ボリュームデータを生成する。

【0054】

なお、２次元画像データ収集、位置情報収集、位置情報付帯、位置合せ、位置情報補正、ボリュームデータ生成、は順次的に行われればよい。ここで、２次元画像データ収集、位置情報収集、位置情報付帯、に並行して、位置合せ、位置情報補正、ボリュームデータ生成の全部又は一部が行われることが好適である。上記に示した処理内容から、位置合せ、位置情報補正、ボリュームデータ生成は、全ての２次元画像データが揃わなくても数フレーム収集された時点から開始することが可能である。このように並行して処理すれば、２次元画像データが全て揃うのとほぼ同時に位置情報補正又はボリュームデータ生成が終了するので、データ収集終了からボリュームデータ生成までの待ち時間が大幅に短縮される。

【0055】

３次元メモリ２９は、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向）に複数のメモリセルを備えた記憶回路である。３次元メモリ２９は、ボリューム生成回路２８によって生成されたボリュームデータを記憶する。超音波プローブ１１を走査面と交差する方向に平行移動する場合を考えると、Ｘ軸、Ｙ軸を走査面、Ｚ軸を移動方向として、通常は空間分解能を確保するため、超音波プローブ１１の走査面がＸ軸、Ｙ軸面一杯に入るように設定する。

【0056】

３次元画像生成回路３０は、３次元メモリ２９に記憶されたボリュームデータに、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）処理、ボリュームレンダリング処理、サーフェスレンダリング処理、及びＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理等の３次元画像処理を施す。また、３次元画像生成回路３０は、ボリュームデータに３次元画像処理を施すことで、ＭＰＲ画像データ、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェスレンダリング画像データ、ＭＩＰ画像データ等の３次元画像データを生成する。そして、３次元画像生成回路３０は、３次元画像データを３次元画像としてディスプレイ３４に表示させる。

【0057】

３次元画像生成回路３０によってディスプレイ３４に表示される３次元画像は、図１１（Ｂ）に示されるものと同等である。図１１（Ｂ）に示す３次元画像は、図１１（Ａ）に示す従来の３次元画像と比較して、組織の歪みが大幅に改善される。

【0058】

制御回路３１は、専用又は汎用のＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processor unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：simple programmable logic device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：complex programmable logic device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）等が挙げられる。制御回路３１は記憶回路３２に記憶された、又は、制御回路３１内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、各部２１〜３０，３２〜３４の処理動作を統括的に制御する。

【0059】

また、制御回路３１は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、プログラムを記憶する記憶回路３２は回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一の記憶回路３２が複数の回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

【0060】

記憶回路３２は、ＲＡＭ（random access memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。記憶回路３２は、ＵＳＢ（universal serial bus）メモリ及びＤＶＤ（digital video disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。記憶回路３２は、制御回路３１において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（operating system）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ３４への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路３３によって行うことができるＧＵＩ（graphical user interface）を含めることもできる。

【0061】

入力回路３３は、操作者によって操作が可能な入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路３３に含まれるものとする。入力デバイスは、ポインティングデバイス（例えばマウス）、キーボード、トラックボール、及び各種ボタン等を含む。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路３３はその操作に応じた入力信号を生成して制御回路３１に出力する。なお、装置本体１４は、入力デバイスがディスプレイ３４と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

【0062】

入力回路３３は、操作者によって設定された送信条件を、制御回路３１に出力する。送信条件とは、例えば超音波プロ−ブ１１を介して送信される超音波の中心周波数等である。中心周波数は、走査方式（リニア、コンベックス、及びセクタ等）、被検体の診断対象部位、超音波診断のモード（Ｂモード、ドプラモード、及びカラードプラモード等）、被検体表面から診断対象部位までの距離等によってそれぞれ異なる。

【0063】

また、入力回路３３は、操作者が操作可能なデータ収集開始のボタンや、データ収集終了のボタンや、位置情報の補正を行うか否かを切り替えるスイッチ等を含む。

【0064】

ディスプレイ３４は、液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（organic light emitting diode）ディスプレイ等の一般的な表示出力装置により構成される。ディスプレイ３４は、制御回路３１の制御に従って３次元画像生成回路３０等によって生成された３次元画像データを３次元画像として表示する。

【0065】

続いて、図１及び図７を用いて超音波診断装置１０の動作について説明する。

【0066】

図７は、超音波診断装置１０の動作を示すフローチャートである。

【0067】

送受信回路２１は、入力回路３３としてのデータ収集開始のボタンが操作者によって押圧されると、超音波プローブ１１を制御して超音波の送受信を実行させ、複数のフレームに係るデータ収集を行う（ステップＳＴ１）。２次元画像生成回路２２は、ステップＳＴ１によって収集されたデータに基づいて、時系列で複数のローデータを生成する（ステップＳＴ２）。

【0068】

位置情報収集回路２４は、センサ１３から超音波プローブ１１の複数の位置情報を、各ローデータの位置情報として収集する（ステップＳＴ３）。位置情報対応付け回路２５は、ステップＳＴ２によって生成された各ローデータに、ステップＳＴ３によって収集された位置情報を付帯する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４によって位置情報が付帯された複数のローデータは、２次元メモリ２３に記憶される。

【0069】

位置合せ回路２６及び補正回路２７は、複数のローデータにそれぞれ付帯された位置情報を補正することで、空間的な位置関係を合わせる。具体的には、位置合せ回路２６は、ステップＳＴ４によって付帯された位置情報に従ってそれぞれ配列された複数のローデータに対して位置合せ処理を行って、複数の位置補正情報を算出する。そして、補正回路２７は、各ローデータに付帯された位置情報を、位置合せ回路２６によって算出された各位置補正情報によって補正して、位置情報を補正後の位置情報に置換する。

【0070】

位置合せ回路２６は、複数のローデータから、参照ローデータと、対応する移動ローデータとを設定する（ステップＳＴ５）。位置合せ回路２６は、図４（Ａ）に示すように、ステップＳＴ５によって設定された参照ローデータ上に参照ＲＯＩを設定する（ステップＳＴ６）。

【0071】

位置合せ回路２６は、図５を用いて説明したように、参照ローデータの参照ＲＯＩに基づいて、移動ローデータに係る走査面上に移動ＲＯＩを設定する（ステップＳＴ７）。位置合せ回路２６は、図５を用いて説明したように、移動ＲＯＩを移動面に固定した状態で、移動ローデータを移動面上で移動（平行移動及び回転移動）させる（ステップＳＴ８）。これにより、移動ローデータに基づいて、移動ＲＯＩの複数位置に係る複数の移動ローデータ部分が得られる。

【0072】

位置合せ回路２６は、図６を用いて説明したように、参照ローデータに基づく参照ＲＯＩ内の参照ローデータ部分を投影面に投影することで参照投影画像データを取得し、移動ローデータに基づく移動ＲＯＩ内の移動ローデータ部分を投影面に投影することで移動投影画像データを取得する。そして、位置合せ回路２６は、図６を用いて説明したように、移動投影画像データについて、参照投影画像データとの一致度を算出する（ステップＳＴ９）。位置合せ回路２６は、他の一致度を算出するか否か、すなわち、さらに移動ローデータを移動面上で移動させるか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。

【0073】

ステップＳＴ１０の判断にてＹＥＳ、すなわち、移動データを移動面上で移動させると判断される場合、位置合せ回路２６は、移動ＲＯＩを移動面に固定した状態で、移動ローデータを移動面上で移動させる（ステップＳＴ８）。

【0074】

一方で、ステップＳＴ１０の判断にてＮＯ、すなわち、移動データを移動面上で移動させないと判断される場合、位置合せ回路２６は、ステップＳＴ９によって算出された複数の一致度を比較して、移動前の初期の移動ローデータの位置から、一致度が最大の場合の移動投影画像データに係る移動ローデータの位置への移動量を、位置補正情報として算出する（ステップＳＴ１１）。

【0075】

位置合せ回路２６は、他のローデータで位置補正情報を算出するか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２にてＹＥＳ、すなわち、他のローデータで位置補正情報を算出すると判断される場合、位置合せ回路２６は、他のローデータにおいて、参照ローデータと、対応する移動ローデータとを設定する（ステップＳＴ５）。

【0076】

一方で、ステップＳＴ１２にてＮＯ、すなわち、他のローデータで位置補正情報を算出しない、つまり、所望のローデータについて位置補正情報が算出されたと判断される場合、補正回路２７は、ステップＳＴ４によって複数のローデータにそれぞれ付帯された位置情報を、ステップＳＴ１１によって算出された位置補正情報に基づいて補正し、位置情報を補正後の位置情報に置換する（ステップＳＴ１３）。なお、入力回路３３としてのデータ収集終了のボタンが操作者によって押圧されると、ステップＳＴ１によって開始されたデータ収集が任意のタイミングで終了される。

【0077】

超音波診断装置１０によると、複数のローデータのそれぞれに対応付けられた位置情報に基づいて複数のローデータを配列し、配列された２個のローデータ同士の位置合せにより、位置情報を適切に補正することができる。

【0078】

２．第２実施形態に係る超音波診断装置
第２実施形態に係る超音波診断装置は、前述の超音波診断装置１０に加え、位置合せの精度向上を目的として、位置合せの対象である複数のローデータを適切に画像処理する。

【0079】

図８は、第２実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

【0080】

図８は、第２実施形態に係る超音波診断装置１０Ａを示す。超音波診断装置１０Ａは、超音波プローブ１１、磁場送信器１２、及びセンサ１３、装置本体１４Ａを備える。なお、装置本体１４Ａのみを超音波診断装置と称する場合もあり、その場合、超音波診断装置は、超音波診断装置の外部に設けられる超音波プローブ、磁場送信器、及びセンサと接続される。

【0081】

図８において、図１に示す係る超音波診断装置１０の部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

【0082】

装置本体１４Ａは、送受信回路２１、２次元画像生成回路２２、２次元メモリ２３、位置情報収集回路２４、位置情報対応付け回路２５、位置合せ回路２６、補正回路２７、ボリューム生成回路２８、３次元メモリ２９、３次元画像生成回路３０、制御回路３１、記憶回路３２、入力回路３３Ａ、ディスプレイ３４、及び画像処理回路３５を備える。画像処理回路３５は、フィールドプログラマブルゲートアレイ等によって構成される。

【0083】

入力回路３３Ａは、図１に示す入力回路３３と同等の構成を備える。また、入力回路３３Ａは、データ収集開始のボタン、データ収集終了のボタン、位置情報の補正を行うか否かを切り替えるスイッチに加え、位置合せの対象である複数のローデータについて画像処理を行うか否かを切り替える、操作者が操作可能なスイッチを含む。また、位置情報の補正を行うか否か、位置合せの対象である複数のローデータについて画像処理を行うか否かを併せて入力できるロータリスイッチ等のスイッチが設けられてもよい。

【0084】

画像処理回路３５は、２次元画像生成回路２２によって生成された２次元画像データ（ローデータ又はＳＣデータ）に対して画像処理を施す。画像処理回路３５で行われる画像処理としては、例えば、（１）ヒストグラム変換処理、（２）スペックル低減処理、及び（３）構造物強調処理が挙げられる。

【0085】

図９は、超音波診断装置１０Ａに係る位置情報の補正方法の概略を説明するための概念図である。

【0086】

図９に示すように、各２次元画像データには位置情報が付帯されている。各２次元画像データに対して画像処理が施される。続いて、付帯された位置情報に従って配列された画像処理後の各２次元画像データが位置合せ処理されることにより、２次元画像データごとに位置補正情報が算出される。各２次元画像データに付帯された位置情報が、各位置補正情報により補正されることで、複数の２次元画像データにそれぞれ付帯された位置情報が、補正後の位置情報に置換される。

【0087】

なお、位置補正処理において起点となるフレームとしては、複数のローデータのうち、中央フレームに相当するローデータが用いられればよい。又は、入力回路３３を介して操作者から指定されたフレームに相当するローデータが用いられてもよい。補正回路２７は、起点となるフレームから出発し、順次隣りのフレームに相当するローデータの位置補正情報を算出する。

【0088】

ここで、画像処理回路３５によって行われる画像処理、つまり、（１）ヒストグラム変換処理、（２）スペックル低減処理、及び（３）構造物強調処理について順に説明する。

【0089】

（１）ヒストグラム変換処理
２次元画像データにおいて、画素値の分布（例えば１００−２００）が表示階調（例えば０−２５５）に比べて狭い場合、濃淡差が少なく識別が困難な画像になる。このような場合、位置情報の補正に失敗し、却って位置ずれが大きくなる可能性がある。これを改善するために、元の２次元画像データに対してヒストグラム変換処理を行い、２次元画像データのヒストグラムを最適化する。図１０（Ａ），（Ｂ）は、ヒストグラム変換処理前後の２次元画像データのヒストグラムを示す図である。

【0090】

ヒストグラム変換処理には、折れ線型トーンカーブによる変換（画素値を変換する関数である階調変換関数をグラフで表したものをトーンカーブという）、ガンマカーブを用いるガンマ変換、及びＳ字トーンカーブによる変換等がある。このトーンカーブを画像毎に手動で設定して変換することは実用的でないので自動化する。

【0091】

自動化の１つの方法は、図１０（Ａ）に示すヒストグラムの頻度が存在する画素値の分布の最小値と最大値との間隔を、図１０（Ｂ）に示すように拡大することにより分布を広げる方法である。より好適には、画素値の分布の最小値と最大値とを、表示階調の最小値と最大値とにそれぞれ略一致させる。又は、自動化の別の方法は、図１０（Ａ）に示すヒストグラムを、指定した分布に変換する方法である。例えば、変更後の分布形状としては、表示階調全域に渡って一様な分布やガウス分布等を始めとして任意の分布形状である。なお、ヒストグラム変換処理は、これらの２つの方法に限定されるものではない。

【0092】

２次元画像データに対してヒストグラム変換を行ってヒストグラムを最適化することにより、簡便に画像の濃淡差が強調されて組織等の識別が容易になり、後に続く位置情報の補正の精度が向上される。それにより、表示される３次元画像の歪みがより低減されるので、診断能の高い３次元画像を診断者に提供することができる。

【0093】

（２），（３）スペックル低減処理及び構造物強調処理
公知の技術、例えば特開２００９−１５３９１８号公報に記載された技術を用いてスペックル低減処理及び構造物強調処理が行われる。これは、少なくとも、非線形異方性拡散フィルタ、多重解像度分解・合成、高域成分制御処理、及びこれらを組み合わせて用いる方法である。

【0094】

非線形異方性拡散フィルタは、スペックルのように方向性の無い輝点が分布している場合に、２次元画像データの各輝点に対し等方的な拡散処理（スムージング処理）を行い、２次元画像データのスペックルを低減する。一方、血管壁や横隔膜のように、輝度の高い線状の構造物の場合は、線に沿った方向には拡散を行い、線に鉛直な方向には拡散を殆ど行わないかエッジを強調し、線をぼかさないで繋がりをよくし、構造物を強調する。

【0095】

多重解像度分解は、代表的にはウェーブレット変換を用いて、２次元画像データとしての全体画像データを空間周波数が高周波成分を持つ部分画像データと、低周波成分を持つ複数の部分画像データとに分解する。例えば、元の全体画像データのサイズが５１２ピクセル×５１２ピクセルの場合、多重解像度分解により２５６ピクセル×２５６ピクセルの４個の部分画像データ（ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨ）に分解できる。ＬＬは、縦及び横共に低周波成分をもつ。ＨＨは、縦及び横共に高周波成分をもつ。ＬＨ，ＨＬは、縦・横一方が高周波成分をもち、他方が低周波成分をもつ。それぞれの部分画像データは、元の２次元画像データ全体の１／２縮小画像（全体画像）でもある。更に、ＬＬ成分を多重解像度分解して１２８ピクセル×１２８ピクセルの４個の部分画像データ（ＬＬＬＬ，ＬＬＬＨ，ＬＬＨＬ，ＬＬＨＨ）を得ることができる。さらに、多重解像度分解を行うこともできる。

【0096】

ここで、２５６ピクセル×２５６ピクセルの４個の部分画像データ（ＬＬ，ＬＨ，ＨＬ，ＨＨ）を考える。ＬＬ成分に非線形異方性拡散フィルタ処理を行って、スペックル低減と構造物強調を行う。また、ＬＨ，ＨＬ，ＨＨ成分に何らかの方法で高域成分制御処理を行う。高域成分制御処理の目的は、構造物の部分を除いた軟組織のスペックルを低減することである。構造物の部分を処理対象から除くために、ＬＬ成分に非線形異方性拡散フィルタ処理を行って抽出されたエッジ情報を用いる。４個の部分画像データに対する一連の処理を行った後、代表的にはウェーブレット逆変換を用いて、多重解像度合成により５１２ピクセル×５１２ピクセルの全体画像データに戻すと、スペックルが低減し、構造物が強調された画像が得られる。

【0097】

非線形異方性拡散フィルタ、多重解像度分解・合成、高域成分制御処理を組み合わせて用いることにより、非線形異方性拡散フィルタを単独で用いるよりも高い効果が得られることが期待される。また、非線形異方性拡散フィルタ処理には時間が掛かるため、元の全体画像データより画像サイズの小さいＬＬ画像に対して用いることにより、処理時間が改善する。

【0098】

このように、少なくとも、非線形異方性拡散フィルタ、多重解像度分解・合成、高域成分制御処理、及びこれらを組み合わせて用いることにより、スペックルが低減すると共に構造物が強調されるので、スペックルによる位置合せ揺らぎの影響が低減し構造物の明確化による位置合せ（参照投影画像データと移動投影画像データとの一致度の算出）の精度が向上する。これにより、後に続く位置情報の補正の精度が向上し、表示される３次元画像の歪みをより低減することができ、高画質の３次元画像データを得て、診断能の高い超音波診断装置を提供することができる。

【0099】

図１１（Ａ）は、従来の超音波診断装置による３次元画像の表示例を示す図である。図１１（Ｂ）は、超音波診断装置１０Ａによる３次元画像の表示例を示す図である。

【0100】

図１１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、左上にボリュームデータに基づくＡ面のＭＰＲ画像を示し、右上にボリュームデータに基づくＢ面のＭＰＲ画像を示し、左下にボリュームデータに基づくＣ面のＭＰＲ画像を示し、右下にボリュームデータに基づくボリュームレンダリング画像を示す。特に、図１１（Ｂ）の右上に示すＢ面のＭＰＲ画像に着目すると、図１１（Ａ）の右上に示すＢ面のＭＰＲ画像と比較して、組織の歪みが大幅に改善されるので、診断能が向上する。

【0101】

続いて、図８及び図１２を用いて超音波診断装置１０Ａの動作について説明する。

【0102】

図１２は、超音波診断装置１０Ａの動作を示すフローチャートである。

【0103】

図１２において、図７に示す係る超音波診断装置１０のステップと同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。

【0104】

入力回路３３Ａとしての、画像処理を行うか否かを切り替えるスイッチが操作者によってＯＮとされると、ステップＳＴ４の後、画像処理回路３５は、ステップＳＴ４によって位置情報が付帯されたローデータに対して画像処理を施す（ステップＳＴ２３）。ステップＳＴ２３で行われる画像処理としては、例えば、（１）ヒストグラム変換処理、（２）スペックル低減処理、及び（３）構造物強調処理が挙げられる。

【0105】

超音波診断装置１０Ａによると、複数のローデータのそれぞれに対応付けられた位置情報に基づいて複数のローデータを配列し、配列された２個のローデータ同士の位置合せにより、位置情報を適切に補正することができる。また、超音波診断装置１０Ａによると、位置合せの対象である複数のローデータを適切に画像処理することで、位置情報の補正の精度を向上できる。

【0106】

３．超音波診断装置の第１変形例
図１に示す超音波診断装置１０によれば、付帯された位置情報を補正し、各２次元画像データに含まれる組織部分をスライドさせることで、位置の適正化を図ることができる。それに加え、超音波診断装置１０は、各２次元画像データに含まれる組織部分の歪みを適正化することもできる。その場合、補正回路２７は、前述した位置情報の補正を行うと共に、各２次元画像データの歪みの補正を行う。具体的には、補正回路２７は、位置補正情報を用いた位置情報の補正を行う一方で、各２次元画像データに対して歪み補正情報を用いた歪みの補正を行う。超音波プローブ１１の移動操作中に、被検体に対して超音波プローブ１１を押し当てる力が一定でないことにより検査部位の生体組織が動いてしまい、軟組織である生体組織が変形することがある。このような場合には、補正回路２７により歪みの補正を行う。特に、乳腺の撮影によって得られる画像には歪みが発生し易いので有効である。

【0107】

歪みの補正を行う方法は、線形変換を用いる方法と、歪み補正ベクトルを用いる方法と、イメージモザイキング（image mosaicing）を用いる方法とがある。更に、歪み補正ベクトルを用いる方法には２つの方法がある。また、イメージモザイキングを用いる方法にも２つの方法がある。

【0108】

まず、線形変換を用いる方法について説明する。

【0109】

補正回路２７は、付帯された位置情報に従って配列された第２フレームの２次元画像データに対して線形変換を行って、第２フレームに係り線形変換後の画像データを、軟組織の変形前の画像データとみなす。フレームレートが数十Ｈｚと速く２フレーム間の時間差が小さいこと、意図的に力を加えて変形させていないことから、隣り合う２フレームの画像間における軟組織の変形の度合いは小さいと考えられるので、歪の補正を線形変換で行ってもよい。

【0110】

つまり、補正手段は、第１フレームに係る２次元画像データに基づく投影画像データ（図６に図示する参照投影画像データに相当）と、第２フレームに係り複数の線形変換後の画像データ（図６に図示する移動投影画像データに相当）との間で上記式（１）又は（２）の一致度を算出する。

【0111】

ここで、線形変換処理としては、拡大縮小、回転、スキュー、及びこれらの合成変換処理が挙げられる。さらに、前述したように隣り合う２フレーム分の２次元画像データ間における軟組織の変形の度合いは小さいと考えられるので、線形変換処理を、例えば拡大縮小に絞ることで処理を簡略化することもできる。

【0112】

図１３は、２次元画像データの線形変換処理を説明するための図である。

【0113】

図１３の左側は、元の２次元画像データに基づく画像を示す。同右側は、元の２次元画像データが拡大縮小された後の画像データに基づく画像を示す。

【0114】

なお、上記線形変換と図５を用いて説明した移動面上における移動ローデータの移動とを組合せて用いることもできる。

【0115】

また、上記線形変換は線形変換の係数や処理形式を変えて複数回行ってもよい。例えば、複数種類の線形変換に対してローデータの移動も含めて試行し、各試行に於ける一致度を比較し、一致度が最大になる線形変換とローデータの移動を採用する。また別の例として、線形変換無しの状態を初期状態とし、最初の線形変換を行ってローデータの移動も含めて試行し、両者の一致度の比較をして次の線形変換の係数や処理形式を決めて再試行しながら次第に一致度を高くして行く様な、例えば最急降下法やダウンヒルシンプレックス法といった最適化手法を用いて一致度を最大化し、一致度が最大になる線形変換とローデータの移動を採用する。

【0116】

このように、２次元画像データを線形変換処理することにより、位置情報を補正すると共に歪み情報を補正することができる。

【0117】

次に、歪み補正ベクトルを用いる方法について説明する。

【0118】

補正回路２７は、図４〜図６を用いて説明した様に位置補正情報を算出する。位置補正情報は、移動前の移動ローデータの位置と、一致度が高い場合の移動ローデータの位置との間の移動の大きさと移動の向きであり、変位ベクトルと呼んでもよい。図４（Ｂ）に示すように参照ローデータ上に複数の参照ＲＯＩが設定されてもよく、複数の参照ＲＯＩが設定された場合は、参照ＲＯＩ毎に位置補正情報の要素、即ち各ＲＯＩの変位ベクトルが得られる。複数のＲＯＩの各々をＲＯＩ要素と呼ぶ。ＲＯＩ要素の変位ベクトルから位置補正情報即ちＲＯＩ全体の変位ベクトルを引いたものをＲＯＩ要素の歪み補正ベクトルと呼ぶ。下記第１の方法、第２の方法により歪み補正処理を行う場合は複数の参照ＲＯＩを設定する。位置補正情報を得る場合の参照ＲＯＩの数、位置、及び形状等と歪み補正処理を行う場合の参照ＲＯＩの数、位置、及び形状等とは必ずしも一致しなくてもよい。例えば、位置補正情報を得る場合の参照ＲＯＩを１個にし、歪み補正処理を行う場合の参照ＲＯＩを２０個にしてもよい。

【0119】

まず、各２次元画像データに対して歪み補正ベクトルを用いて歪みの補正を行うための第１の方法について説明する。第１の方法では、各点（ピクセル）の変位ベクトルｐｉを算出し、これらの変位ベクトルからＲＯＩ全体の変位ベクトルＰを引いて各点の歪み補正ベクトルｄｉを求める。

【0120】

図１４〜図１５は、歪み補正処理を説明するための図である。

【0121】

複数のローデータから、２フレーム分のローデータが選択される。図１４（Ａ）に示すように、２フレーム分のローデータのうち一方のローデータ上に１個のＲＯＩが設定される。図１４（Ａ）には、ＲＯＩが矩形である場合を示すが、その場合に限定されるものではない。

【0122】

また、ＲＯＩ内に、複数、例えば２０個のＲＯＩ要素が設定される。そして、２０個のＲＯＩ要素のそれぞれに対して変位ベクトル（図１４（Ｂ）に図示）が求められる。これらの変位ベクトルは、各ＲＯＩ要素の中心点の変位ベクトルと見做される。

【0123】

図１５は、図１４（Ｂ）に示す２０個のＲＯＩ要素から抽出された４個のＲＯＩ要素Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２を示す。４個のＲＯＩ要素Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２において、中心点以外の点（ピクセル）の変位ベクトルは、周囲の複数のＲＯＩ要素に係る複数の変位ベクトルから補間により求められる。例えば、ＲＯＩ要素Ｒ１１内の中心点以外の点（図中の三角印）に係る変位ベクトルは、４個のＲＯＩ要素Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２内の４個の中心点（図中の丸印）に係る変位ベクトルに基づく補間により算出される。補間としては、一次補間（バイリニア補間）や三次補間（バイキュビック補間）が採用される。

【0124】

このようにして、補正回路２７は、各ＲＯＩ要素内の中心点（図１５中の丸印）に係る変位ベクトルと、中心点以外の点（図１５中の三角印）に係る変位ベクトルとを、ローデータの各点の変位ベクトルｐｉとして算出する。そして、ｄｉ＝ｐｉ−Ｐによりローデータの各点の歪み補正ベクトルをローデータの歪み補正情報として算出してローデータに適用する。

【0125】

なお、補正回路２７は、計算時間の短縮のため、中心点以外の点に係る変位ベクトルの算出を必要に応じて省略することもできる。例えば、補正回路２７は、各ＲＯＩ要素において、点（ピクセル）単位ではなく、隣接する複数点の全体として１つの変位ベクトルを算出する。又は、補正回路２７は、連続する複数のＲＯＩ要素において、全ての中心点に係る全ての変位ベクトルの大きさが閾値以下（又は未満）の場合には、当該複数のＲＯＩ要素については中心点以外の点に係る変位ベクトルを算出しない。そして、各ＲＯＩ要素内の各点の変位ベクトルの値は当該ＲＯＩ要素の中心点に係る変位ベクトルの値とする。又は、補正回路２７は、同一フレームにおいて全てのＲＯＩ要素内の中心点に係る全ての変位ベクトルの大きさが閾値以下の場合、当該フレームについては中心点以外の点に係る変位ベクトルを算出しない。そして、各ＲＯＩ要素内の各点の変位ベクトルの値は当該ＲＯＩ要素の中心点に係る変位ベクトルの値とする。

【0126】

第１の方法によれば、歪み補正ベクトルよりも値の大きな変位ベクトルで補間を行うので、耐ノイズ性を高めることができる。

【0127】

続いて、各２次元画像データに対して歪み補正ベクトルを用いて歪みの補正を行うための第２の方法について説明する。補正回路２７により位置補正情報、即ちＲＯＩ全体の変位ベクトルＰが算出されている。次に図１４（Ｂ）に示す２０個のＲＯＩ要素の変位ベクトルｐ１、ｐ２、・・・、ｐ２０が算出される。両者から２０個のＲＯＩ要素の歪み補正情報である歪み補正ベクトルがｄ１＝ｐ１−Ｐ、ｄ２＝ｐ２−Ｐ、・・・、ｄ２０＝ｐ２０−Ｐとして算出される。この歪み補正ベクトルｄ１、ｄ２、・・・、ｄ２０は各ＲＯＩ要素の中心点の歪み補正ベクトルと見做される。第１の方法で行った変位ベクトルに対する補間をこの各歪み補正ベクトルに適用し、歪み補正ベクトルｄ１、ｄ２、・・・、ｄ２０から中心点以外の点（ピクセル）の歪み補正ベクトルｄｉを算出する。

【0128】

第２の方法によれば、歪み補正ベクトルの演算を各点に対して行う必要がないので、補正処理にかかる時間を短縮することができる。

【0129】

第１の方法、第２の方法に於いて、歪み補正された２次元画像データを用いて再度位置情報の補正を行ってもよい。

【0130】

次に、イメージモザイキングを用いる方法について説明する。

【0131】

イメージモザイキングでは、次の手順（ａ）〜（ｃ）により２次元画像データが幾何学的に変換される。イメージモザイキングに関する手法については種々開発されている。
（ａ）特徴点の検出とマッチング
（ｂ）幾何学的変換の推定
（ｃ）画像の幾何学的変換
幾何学的変換は色々考えられるが、ここでは射影変換を用いる方法と、変位ベクトルや歪み補正ベクトルを用いる方法とについて述べる。

【0132】

射影変換を用いる方法では、前記（ａ）において、補正回路２７は、参照ローデータと移動ローデータの２枚のローデータに対し、各々から複数の特徴点を検出する。次に、補正回路２７は、検出された複数の特徴点に対し、ローデータ間での対応付け（マッチング）を行う。

【0133】

前記（ａ）に続く前記（ｂ）において、補正回路２７は、幾何学的変換として、前述した線形変換より一般的な変換として射影変換を用いる。図１６に示すように、射影変換は、点Ｑ１〜Ｑ４からなる任意の四角形を別の任意の四角形に移すような変換である。射影変換には画像データの移動も含まれており、線分の直線性は保たれるが平行性は失われる。補正回路２７は、２枚のローデータの対応する特徴点の座標から射影変換（の値）を求めることができる。

【0134】

前記（ｂ）に続く前記（ｃ）において、補正回路２７は、歪み補正を行う移動ローデータに対して射影変換を用いて、画像データを変換する。

【0135】

一方で、変位ベクトルや歪み補正ベクトルを用いる方法では、補正回路２７は、参照ローデータと移動ローデータの複数の特徴点の検出とマッチングにより、複数の特徴点の対応付けを行う。この対応付けは、前述の変位ベクトルと見做せる。従って、補正回路２７は、前述の変位ベクトルや歪み補正ベクトルを用いる方法と同様に、複数の特徴点以外の点の変位ベクトルや歪み補正ベクトルを近傍の複数の特徴点の変位ベクトルや歪み補正ベクトルから補間により求め、画像データを変換する。

【0136】

イメージモザイキングを用いる方法によると、線形変換を用いる方法よりも処理は複雑ではあるが、精度の高い歪み補正が可能である。

【0137】

このように、２次元画像データにイメージモザイキングを適用することにより、位置情報を補正すると共に歪み情報を補正することができる。

【0138】

以上のように、線形変換を用いる方法、歪み補正ベクトルを用いる方法、又はイメージモザイキングにより表示される３次元画像の歪みが低減されるので、診断能の高い３次元画像を診断者に提供することができる。

【0139】

図１７は、超音波診断装置１０における、２次元画像データに付帯された位置情報の補正と、２次元画像データの歪みの補正とを併用する方法の概略を説明するための概念図である。

【0140】

図１７に示すように、各２次元画像データには位置情報が付帯されている。付帯された位置情報に従ってそれぞれ配列された各２次元画像データに対し位置合せ処理が行われることにより、２次元画像データごとに位置補正情報が算出される。各２次元画像データに付帯された位置情報が、各位置補正情報により補正されることで、複数の２次元画像データにそれぞれ付帯された位置情報が、補正後の位置情報に置換される。

【0141】

位置情報の補正の後で、又は、位置情報の補正に並行して、付帯された位置情報に従って配列された各２次元画像データが歪み補正処理されることにより、２次元画像データごとに歪み補正情報が算出される。各２次元画像データは、歪み補正情報により補正される。

【0142】

なお、歪み補正処理において起点となるフレームとしては、複数のローデータのうち、中央フレームに相当するローデータが用いられる。又は、起点となるフレームとしては、入力回路３３を介して操作者から指定されたフレームに相当するローデータが用いられる。補正回路２７は、起点となるフレームから出発し、順次隣りのフレームに相当するローデータの歪み補正情報を算出する。

【0143】

以上、図１に示す超音波診断装置１０に歪み補正処理を適用するものとして説明したが、図８に示す超音波診断装置１０Ａに歪み補正処理を適用することもできる。具体的には、図１７に示す位置合せ処理及び歪み補正処理は、付帯された位置情報に従ってそれぞれ配列された、画像処理後の各２次元画像データに対して行われてもよい。

【0144】

４．超音波診断装置の第２変形例
図１に示す超音波診断装置１０によれば、超音波プローブ１１としての１Ｄアレイプローブ（図２（Ａ）に図示）を操作者が移動させながら２次元の撮影領域に超音波を送受信することで得られる各２次元画像データの位置情報に対して位置補正処理を行うことができる。しかし、超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１として、複数の走査面を撮影可能なメカ４Ｄプローブ（図２（Ｂ）に図示）や２Ｄアレイプローブ（図２（Ｃ）に図示）を利用してもよい。

【0145】

その場合、超音波診断装置１０は、メカ４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブを操作者が移動させながら３次元の撮影領域に超音波を送受信することで得られる各ボリュームデータの位置情報に対して位置補正処理を行い、複数のボリュームデータから合成ボリュームデータを生成する。なお、１Ｄアレイプローブ（図２（Ａ）に図示）を操作者が移動させながら複数のボリュームデータを生成する場合であてもよい。

【0146】

図１８は、超音波診断装置１０における、ボリュームデータに付帯される位置情報の補正方法の概略を説明するための概念図である。

【0147】

図１８の左側に示すように、第１フレームに係る各２次元画像データ（ローデータ又はＳＣデータ）には位置情報が付帯されている。第２フレームに係る各２次元画像データ（ローデータ又はＳＣデータ）には位置情報が付帯されている。

【0148】

第１フレームに係る各２次元画像データに対して補間処理が施されることで、第１フレームに係る第１ボリュームデータが生成される。第２フレームに係る各２次元画像データに対して補間処理が施されることで、第２フレームに係る第２ボリュームデータが生成される。

【0149】

ここで、第１ボリュームデータの位置情報は、第１ボリュームデータの基となる複数の２次元画像データにそれぞれ付帯された複数の位置情報の代表値である。第１ボリュームデータの基となる各２次元画像データに付帯された位置情報は、超音波プローブ１１の位置情報から幾何学的に算出される。また、代表値としては、単なる平均の他、他の値と或る一定値以上離れた値を除外して平均する、メディアンを取る等、適切な値を得るため種々工夫が可能である。第２ボリュームデータの位置情報についても同様である。

【0150】

付帯された位置情報に従ってそれぞれ配列された各ボリュームデータに対し位置合せ処理が行われることにより、ボリュームデータごとに位置補正情報が算出される。各ボリュームデータに付帯された位置情報が、各位置補正情報により補正されることで、複数のボリュームデータにそれぞれ付帯された位置情報が、補正後の位置情報に置換される。

【0151】

ここで、合成ボリュームデータを生成するための、２個のボリュームデータを合成するための位置合せ処理について説明する。

【0152】

図１９（Ａ），（Ｂ）は、２個のボリュームデータを合成するための位置合せ処理を説明するための概念図である。

【0153】

図１９（Ａ）は、操作者による移動前後の２Ｄアレイプローブ１１を側面から見た図を示す。図１９（Ｂ）は、操作者による移動前後の２Ｄアレイプローブ１１を正面から見た図である。図１９（Ａ），（Ｂ）は、第１ボリュームデータＶ１と、第２ボリュームデータＶ２と、それらの３次元重畳領域Ｖとを示す。

【0154】

第１ボリュームデータＶ１の中の３次元重畳領域Ｖに１個（又は複数の）３次元ＲＯＩが設定される。第１ボリュームデータＶ１が用いられて３次元重畳領域Ｖに３次元ＲＯＩが設定されると、第２ボリュームデータＶ２の中にも３次元ＲＯＩが設定されることになる。

【0155】

３次元ＲＯＩが固定された状態で、第２ボリュームデータＶ２が３次元的に移動（平行移動及び回転移動）されることにより、固定された３次元ＲＯＩ内の画が変化する。第２ボリュームデータＶ２に基づく３次元ＲＯＩ内の複数の移動側の部分データが得られる。複数の移動側の部分データについてそれぞれ、第１ボリュームデータＶ１の３次元ＲＯＩ内の参照側の部分データとの一致度が算出され、一致度が比較される。そして、一致度が最大（値が最小）の場合の移動側の部分データが、参照側の部分データに一致したものとみなされる。そして、移動前の初期の第２ボリュームデータから、一致度が最大の場合の移動側の部分データに係る第２ボリュームデータへの移動量が、第２ボリュームデータＶ２の位置補正情報として求められる。

【0156】

なお、位置補正処理において起点となるフレームとしては、複数のボリュームデータのうち、中央フレームに相当するボリュームデータが用いられる。又は、起点となるフレームとしては、入力回路３３を介して操作者から指定されたフレームに相当するボリュームデータが用いられる。補正回路２７は、起点となるフレームから出発し、順次隣りのフレームに相当するボリュームデータの位置補正情報を算出する。また、補正回路２７は、複数のボリュームデータの全体を使って合成ボリュームデータを生成する場合に限定されない。操作者によるプローブの移動速度がボリュームの走査に比べて遅い場合、１つの点には３個以上のボリュームデータが存在するが、補正回路２７は、このうち隣接する２個のボリュームデータを使って合成ボリュームデータを生成してもよい。

【0157】

その場合、補正回路２７は、各ボリュームデータの基となる複数の２次元画像データのうち中央走査面に相当する２次元画像データを用いる。補正回路２７は、図１９（Ａ），（Ｂ）による方法で隣接する２個のボリュームの位置合せ処理を行う。補正回路２７は、位置合せ後の２個の中央走査面に相当する２個の２次元画像データからその間のデータを補間により求め、位置合せ後の２個の中央走査面に相当する２個の２次元画像データと、補間により求められたデータとに基づいて、合成ボリュームデータを生成する。プローブの移動速度が遅く２個の中央走査面が近接しているので、この様な補間も可能である。

【0158】

又は、補正回路２７は、位置合せ後の２個の中央走査面の間のデータを、第１ボリュームデータＶ１、第２ボリュームデータＶ２、又は、第１ボリュームデータＶ１及び第２ボリュームデータＶ２の合成により求めてもよい。

【0159】

さらに、操作者によるプローブの移動速度がボリュームの走査に比べて遅い場合、１つの点には多数のボリュームデータが存在するが、１つの点に対し全てのボリュームデータが必要な訳ではなく、少なくとも２個のボリュームデータがあればよい。その様な場合、送受信回路２１は、２Ｄアレイプローブ（又はメカ４Ｄプローブ）の、走査面の傾き角（振り幅）を小さくして、１つの点が隣り合う２〜少数のボリュームデータを含む範囲に収まるように制御することもできる。その制御により、合成ボリュームデータを生成するためのボリュームレートが高められるので、リアルタイム性を向上することができる。なお、走査面の傾き角は、臨床上の経験から得られる通常の移動速度から決められてもよいし、入力回路３３を介して操作者によって指定されてもよく、センサ１３から検出される位置情報から求められる２Ｄアレイプローブの移動速度から自動的に設定されてもよい。この送受信回路２１による制御を、前述した合成ボリュームデータの生成と組み合わせることで、効率的に合成ボリュームデータを生成することができる。

【0160】

以上、図１に示す超音波診断装置１０に、ボリュームデータに付帯された位置情報の補正処理を適用するものとして説明したが、図８に示す超音波診断装置１０Ａに、ボリュームデータに付帯された位置情報の補正処理を適用することもできる。

【0161】

５．本実施形態に係る医用画像処理装置
図２０は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示す概略図である。

【0162】

図２０は、本実施形態に係る医用画像処理装置５０を示す。医用画像処理装置５０は、図示しない医用画像管理装置（画像サーバ）や、ワークステーションや、図示しない読影端末等であり、ネットワークを介して接続された医用画像システム上に設けられる。また、医用画像処理装置５０は、オフラインの装置であってもよい。

【0163】

医用画像処理装置５０は、制御回路５１、記憶回路５２、入力回路５３、ディスプレイ５４、通信制御回路５５、２次元メモリ５６、及び３次元メモリ５７を備える。

【0164】

制御回路５１は、図１に示す制御回路３１と同等の構成を備える。制御回路５１は、記憶回路５２に記憶された、又は、制御回路５１内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、各部５２〜５７の処理動作を統括的に制御する。

【0165】

記憶回路５２は、図１に示す記憶回路３２と同等の構成を備える。記憶回路５２は、制御回路５１において用いられる各種処理プログラムや、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ５４への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路５３によって行うことができるＧＵＩを含めることもできる。

【0166】

入力回路５３は、図１に示す入力回路３３と同等の構成を備える。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路５３はその操作に応じた入力信号を生成して制御回路５１に出力する。なお、医用画像処理装置５０は、入力デバイスがディスプレイ５４と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

【0167】

ディスプレイ５４は、図１に示すディスプレイ３４と同等の構成を備える。ディスプレイ５４は、制御回路５１の制御に従って生成された３次元画像データ等を３次元画像として表示する。

【0168】

通信制御回路５５は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。通信制御回路５５は、各規格に応じた通信制御を行い、電話回線を通じてネットワークに接続することができる機能を有しており、これにより、医用画像処理装置５０をネットワークに接続させる。

【0169】

２次元メモリ５６は、図１に示す２次元メモリ２３と同等の構成を備える。２次元メモリ５６は、通信制御回路５５を介して送信された、位置情報が付帯された各２次元画像データを記憶する。

【0170】

３次元メモリ５７は、図１に示す３次元メモリ２９と同等の構成を備える。制御回路５１によって生成されたボリュームデータを記憶する。

【0171】

続いて、本実施形態に係る医用画像処理装置５０の機能について説明する。

【0172】

図２１は、本実施形態に係る医用画像処理装置５０の機能を示すブロック図である。
制御回路５１がプログラムを実行することによって、医用画像処理装置５０は、画像処理機能６１、位置合せ機能６２、補正機能６３、ボリューム生成機能６４、及び３次元画像生成機能６５として機能する。なお、機能６１〜６５がソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、それら機能６１〜６５の一部又は全部は、医用画像処理装置５０にハードウェア的にそれぞれ設けられるものであってもよい。

【0173】

画像処理機能６１は、図８に示す画像処理回路３５の機能と同等の機能を有する。

【0174】

位置合せ機能６２は、図１又は図８に示す位置合せ回路２６と同等の機能を有する。位置合せ機能６２は、画像処理機能６１による処理済又は未処理の複数のローデータに基づいて位置合せを行う。

【0175】

補正機能６３は、図１又は図８に示す補正回路２７と同等の機能を有する。

【0176】

ボリューム生成機能６４は、図１又は図８に示すボリューム生成回路２８と同等の機能を有する。

【0177】

３次元画像生成機能６５は、図１又は図８に示す３次元画像生成回路３０と同等の機能を有する。

【0178】

医用画像処理装置５０によると、複数のローデータのそれぞれに対応付けられた位置情報に基づいて複数のローデータを配列し、配列された２個のローデータ同士の位置合せにより、位置情報を適切に補正することができる。また、医用画像処理装置５０によると、位置合せの対象である複数のローデータを適切に画像処理することで、位置情報の補正の精度を向上できる。

【0179】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置及び医用画像処理装置によれば、複数の２次元画像データの位置情報を適切に補正することができる。

【0180】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0181】

１０，１０Ａ…超音波診断装置
２１…送受信回路
２２…２次元画像生成回路
２３…２次元メモリ
２４…位置情報収集回路
２５…位置情報対応付け回路
２６…位置合せ回路
２７…補正回路
２８…ボリューム生成回路
２９…３次元メモリ
３０…３次元画像生成回路
３４…ディスプレイ
３５…画像処理回路
５０…医用画像処理装置
５１…制御回路
５４…ディスプレイ
５６…２次元メモリ
５７…３次元メモリ
６１…画像処理機能
６２…位置合せ機能
６３…補正機能
６４…ボリューム生成機能
６５…３次元画像生成機能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】