特許 7308600 超音波診断装置、医用画像処理装置、及び超音波画像表示プログラム

(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】

(24)【登録日】2023-07-06

(45)【発行日】2023-07-14

(54)【発明の名称】超音波診断装置、医用画像処理装置、及び超音波画像表示プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/06 20060101AFI20230707BHJP

【ＦＩ】

A61B8/06

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018170793

(22)【出願日】2018-09-12

(65)【公開番号】P2020039704

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-07-19

(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】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小澤 明日香

(72)【発明者】

【氏名】吉新 寛樹

(72)【発明者】

【氏名】杉尾 武

(72)【発明者】

【氏名】生田目 富夫

(72)【発明者】

【氏名】増田 貴志

【審査官】下村 一石

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２９６４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９７６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０８６７７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２２７９１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５２１１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】ILLUNGA-MBUYAMBA,Elisee et al.，Vascular Structure Identification in Intraoperative 3D Contrast-Enhanced Ultrasound Data，Sensors，スイス，MDPI，2016年04月08日，16, 496，pp.1-14

(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】

造影像と組織像とを順次収集すると共に、微小血管構造をとらえることができる画像収集モードにより血管構造を含む画像である血管構造画像を収集する画像収集部と、
前記血管構造画像に基づいて、前記血管構造の輪郭を抽出する抽出部と、
前記造影像と前記組織像とが重畳された画像に前記血管構造の輪郭が合成された合成画像を表示部に順次表示させる画像合成部と、
を有する超音波診断装置。

【請求項2】

前記画像合成部は、３次元画像である前記合成画像の、レンダリング処理の投影方向に沿って手前側に存在する血管構造について、半透明となる処理を施す、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記造影像は、造影断面像であり、
前記画像合成部は、前記造影断面像に、前記血管構造の輪郭を合成して前記合成画像を生成し、前記血管構造の両端の輪郭に挟まれる領域における造影剤の様子を示す前記合成画像を前記表示部に表示させる、
請求項１又は２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

造影像と組織像とを順次収集すると共に、微小血管構造をとらえることができる画像収集モードにより血管構造を含む画像である血管構造画像を収集する画像収集部と、
前記血管構造画像に基づいて、前記血管構造の輪郭を抽出する抽出部と、
前記造影像と前記組織像とが重畳された画像に前記血管構造の輪郭が合成された合成画像を表示部に順次表示させる画像合成部と、
を有する医用画像処理装置。

【請求項5】

コンピュータに、
造影像と組織像とを順次収集すると共に、微小血管構造をとらえることができる画像収集モードにより血管構造を含む画像である血管構造画像を収集する機能と、
前記血管構造画像に基づいて、前記血管構造の輪郭を抽出する機能と、
前記造影像と前記組織像とが重畳された画像に前記血管構造の輪郭が合成された合成画像を表示部に順次表示させる機能と、
を実現させる超音波画像表示プログラム。

【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、医用画像処理装置、及び超音波画像表示プログラムに関する。

【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、反射波に基づくエコー信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

【0003】

超音波診断装置における血管情報と組織像とによる２画面表示では、操作者は、組織像によりスキャン位置を確認しながら血管構造を観察することができる。しかしながら、造影像は同時に観察できない。また、超音波診断装置における造影像と組織像とによる２画面表示では、操作者は、組織像によりスキャン位置を確認しながら造影像を観察することができる。しかしながら、後期相になると血管から組織まで造影剤が広がり、血管構造をとらえづらくなってしまう場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１４１７９８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、毛細血管等の微小血管構造に加え、造影像を観察可能な画像を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る超音波診断装置は、画像収集部と、抽出部と、画像合成部とを有する。画像収集部は、造影像を収集すると共に、微小血管構造をとらえることができる画像収集モードにより血管構造を含む画像である血管構造画像を収集する。抽出部は、血管構造画像に基づいて、血管構造を示す情報を抽出する。画像合成部は、造影像に、血管構造を示す情報を合成して合成画像を生成し、合成画像を表示部に表示させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、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】図２は、実施形態に係る超音波診断装置の機能を示すブロック図。

【図3】図３は、実施形態に係る超音波診断装置の動作をフローチャートとして示す図。

【図4】図４は、実施形態に係る超音波診断装置において、ＣＨＩ画像の一例を示す図。

【図5】図５は、実施形態に係る超音波診断装置において、微小血管構造を示す血管構造画像の一例を示す図。

【図6】図６は、実施形態に係る超音波診断装置において、合成画像の第１例を示す図。

【図7】図７は、比較例に係る合成画像を示す図。

【図8】図８は、実施形態に係る超音波診断装置において、合成画像の第２例を示す図。

【図9】図９は、実施形態に係る超音波診断装置において、合成画像の第２例を示す図。

【図10】図１０は、実施形態に係る超音波診断装置において、実施形態に係る合成画像（３次元画像）を説明するための図。

【図11】図１１は、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12】図１２は、実施形態に係る医用画像処理装置の構成及び機能を示すブロック図。

【図13】図１３は、実施形態に係る医用画像処理装置において、合成画像の表示を、その要素としてのＣＨＩ画像とＳＭＩ画像と組織像との並列表示に切り替える概念を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、超音波診断装置、医用画像処理装置、及び超音波画像表示プログラムの実施形態について詳細に説明する。

【0009】

１．超音波診断装置
図１は、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、実施形態に係る超音波診断装置１０を示す。また、図１は、超音波プローブ２０、入力インターフェース３０、及びディスプレイ４０を示す。なお、超音波診断装置１０に、超音波プローブ２０、入力インターフェース３０、及びディスプレイ４０のうちの少なくとも１個を加えた装置を超音波診断装置と称する場合もある。以下の説明では、超音波診断装置１０の外部に、超音波プローブ２０、入力インターフェース３０、及びディスプレイ４０の全てが備えられる場合について説明する。

【0011】

超音波診断装置１０は、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、画像生成回路１４、画像メモリ１５、ネットワークインターフェース１６、処理回路１７、及びメインメモリ１８を備える。回路１１～１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ:Application Specific Integrated Circuit）等によって構成されるものである。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、回路１１～１４の機能の全部又は一部は、処理回路１７がプログラムを実行することで実現されるものであってもよい。

【0012】

送受信回路１１は、送信回路及び受信回路（図示省略）を有する。送受信回路１１は、処理回路１７による制御の下、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信回路１１が超音波診断装置１０に設けられる場合について説明するが、送受信回路１１は、超音波プローブ２０に設けられてもよいし、超音波診断装置１０及び超音波プローブ２０の両方に設けられてもよい。なお、送受信回路１１は、送受信部の一例である。

【0013】

送信回路は、パルス発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路等を有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波プローブ２０の超音波振動子から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波振動子に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。

【0014】

受信回路は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器、及び加算器等を有し、超音波振動子が受信したエコー信号を受け、このエコー信号に対して各種処理を行ってエコーデータを生成する。アンプ回路は、エコー信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理されたエコー信号の加算処理を行ってエコーデータを生成する。加算器の加算処理により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

【0015】

Ｂモード処理回路１２は、処理回路１７による制御の下、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅、及び包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（２次元又は３次元データ）を生成する。このデータは、一般に、Ｂモードデータと呼ばれる。なお、Ｂモード処理回路１２は、Ｂモード処理部の一例である。

【0016】

なお、Ｂモード処理回路１２は、フィルタ処理により、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。Ｂモード処理回路１２のフィルタ処理機能を用いることにより、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast Harmonic Imaging）や、ティッシュハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging）等のハーモニックイメージングを実行可能である。すなわち、Ｂモード処理回路１２は、造影剤が注入された被検体の反射波データから、造影剤（微小気泡、バブル）を反射源とするハーモニック成分の反射波データ（高調波データ又は分周波データ）と、被検体内の組織を反射源とする基本波成分の反射波データ（基本波データ）とを分離することができる。Ｂモード処理回路１２は、また、ハーモニック成分の反射波データ（受信信号）から、造影画像データを生成するためのＢモードデータを生成することができ、また、基本波成分の反射波データ（受信信号）から、基本波（ファンダメンタル）画像データを生成するためのＢモードデータを生成することができる。

【0017】

また、Ｂモード処理回路１２のフィルタ処理機能を用いることによるＴＨＩにおいて、被検体の反射波データから、ハーモニック成分の反射波データ（受信信号）である高調波データ又は分周波データを分離することができる。そして、Ｂモード処理回路１２は、ハーモニック成分の反射波データ（受信信号）から、ノイズ成分を除去した組織画像データを生成するためのＢモードデータを生成することができる。

【0018】

さらに、ＣＨＩやＴＨＩのハーモニックイメージングを行なう際、Ｂモード処理回路１２は、上述したフィルタ処理を用いた方法とは異なる方法により、ハーモニック成分を抽出することができる。ハーモニックイメージングでは、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）法や位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）法、ＡＭ法及びＰＭ法を組み合わせたＡＭＰＭ法と呼ばれる映像法が行なわれる。ＡＭ法、ＰＭ法及びＡＭＰＭ法では、同一の走査線に対して振幅や位相が異なる超音波送信を複数回行なう。これにより、送受信回路１１は、各走査線で複数の反射波データ（受信信号）を生成し出力する。そして、Ｂモード処理回路１２は、各走査線の複数の反射波データ（受信信号）を、変調法に応じた加減算処理することで、ハーモニック成分を抽出する。そして、Ｂモード処理回路１２は、ハーモニック成分の反射波データ（受信信号）に対して包絡線検波処理等を行なって、Ｂモードデータを生成する。

【0019】

例えば、ＰＭ法が行なわれる場合、送受信回路１１は、処理回路１７が設定したスキャンシーケンスにより、例えば（－１，１）のように、位相極性を反転させた同一振幅の超音波を、各走査線で２回送信させる。そして、送受信回路１１は、「－１」の送信による受信信号と、「１」の送信による受信信号とを生成し、Ｂモード処理回路１２は、これら２つの受信信号を加算する。これにより、基本波成分が除去され、２次高調波成分が主に残存した信号が生成される。そして、Ｂモード処理回路１２は、この信号に対して包絡線検波処理等を行なって、ＴＨＩのＢモードデータやＣＨＩのＢモードデータを生成する。

【0020】

又は、例えば、ＴＨＩでは、受信信号に含まれる２次高調波成分と差音成分とを用いて映像化を行なう方法が実用化されている。差音成分を用いた映像化法では、例えば、中心周波数が「ｆ１」の第１基本波と、中心周波数が「ｆ１」より大きい「ｆ２」の第２基本波とを合成した合成波形の送信超音波を、超音波プローブ２０から送信させる。この合成波形は、２次高調波成分と同一の極性を持つ差音成分が発生するように、互いの位相が調整された第１基本波の波形と第２基本波の波形とを合成した波形である。送受信回路１１は、合成波形の送信超音波を、位相を反転させながら、例えば、２回送信させる。かかる場合、例えば、Ｂモード処理回路１２は、２つの受信信号を加算することで、基本波成分が除去され、差音成分及び２次高調波成分が主に残存したハーモニック成分を抽出した後、包絡線検波処理等を行なう。

【0021】

ドプラ処理回路１３は、処理回路１７による制御の下、受信回路からのエコーデータから速度情報を周波数解析し、平均速度、分散、パワー等の移動体の移動情報を多点について抽出したデータ（２次元又は３次元データ）を生成する。このデータは、一般に、ドプラデータと呼ばれる。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。なお、ドプラ処理回路１３は、ドプラ処理部の一例である。

【0022】

画像生成回路１４は、処理回路１７による制御の下、超音波プローブ２０が受信したエコー信号に基づいて、所定の輝度レンジで表現された超音波画像を画像データとして生成する。例えば、画像生成回路１４は、超音波画像として、Ｂモード処理回路１２によって生成された２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成回路１４は、超音波画像として、ドプラ処理回路１３によって生成された２次元のドプラデータから移動態情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。なお、画像生成回路１４は、画像生成部の一例である。

【0023】

ここで、画像生成回路１４は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成回路１４は、超音波プローブ２０による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成回路１４は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成回路１４は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

【0024】

すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成回路１４が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。画像生成回路１４は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データから、表示用の２次元超音波画像データを生成する。

【0025】

更に、画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２によって生成された３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４は、ドプラ処理回路１３によって生成された３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元ドプラ画像データを生成する。画像生成回路１４は、「３次元のＢモード画像データや３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（ボリュームデータ）」として生成する。

【0026】

さらに、画像生成回路１４は、ボリュームデータをディスプレイ４０にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう。画像生成回路１４は、レンダリング処理として、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行なってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理を行う。また、画像生成回路１４は、レンダリング処理として、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理を行う。

【0027】

画像メモリ１５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メモリである２次元メモリを含む。画像メモリ１５としての２次元メモリは、処理回路１７の制御による制御の下、画像生成回路１４によって生成された１フレーム、又は、複数フレームに係る超音波画像を２次元画像データとして記憶する。なお、画像メモリ１５は、記憶部の一例である。

【0028】

画像生成回路１４は、処理回路１７による制御の下、画像メモリ１５としての２次元メモリに配列された超音波画像に対し、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、画像メモリ１５としての３次元メモリ内に超音波画像をボリュームデータとして生成する。補間処理方法としては、公知の技術が用いられる。

【0029】

画像メモリ１５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メモリである３次元メモリを含む場合もある。画像メモリ１５としての３次元メモリは、処理回路１７の制御による制御の下、画像生成回路１４によって生成された超音波画像をボリュームデータとして記憶する。

【0030】

ネットワークインターフェース１６は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークインターフェース１６は、この各種プロトコルに従って、超音波診断装置１０と、外部の医用画像管理装置６０及び医用画像処理装置７０等の他の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続等を適用することができる。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線の病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワーク等を含む。

【0031】

また、ネットワークインターフェース１６は、非接触無線通信用の種々のプロトコルを実装してもよい。この場合、超音波診断装置１０は、例えば超音波プローブ２０と、ネットワークを介さず直接にデータ送受信することができる。なお、ネットワークインターフェース１６は、ネットワーク接続部の一例である。

【0032】

処理回路１７は、専用又は汎用のＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processor unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、ＡＳＩＣ、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。

【0033】

また、処理回路１７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、メインメモリ１８は回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメインメモリ１８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。なお、処理回路１７は、処理部の一例である。

【0034】

メインメモリ１８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。メインメモリ１８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。メインメモリ１８は、処理回路１７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４０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インターフェース３０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。なお、メインメモリ１８は、記憶部の一例である。

【0035】

超音波プローブ２０は、前面部に複数個の微小な振動子（圧電素子）を備え、スキャン対象を含む領域、例えば管腔体を含む領域に対して超音波の送受波を行う。各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、また、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する。超音波プローブ２０は小型、軽量に構成されており、ケーブル（又は無線通信）を介して超音波診断装置１０に接続される。

【0036】

超音波プローブ２０は、スキャン方式の違いにより、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等の種類に分けられる。また、超音波プローブ２０は、アレイ配列次元の違いにより、アジマス方向に１次元（１Ｄ）的に複数個の振動子が配列された１Ｄアレイプローブと、アジマス方向かつエレベーション方向に２次元（２Ｄ）的に複数個の振動子が配列された２Ｄアレイプローブとの種類に分けられる。なお、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プローブを含む。

【0037】

ここで、３Ｄスキャン、つまり、ボリュームスキャンが実行される場合、超音波プローブ２０として、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等のスキャン方式を備えた２Ｄアレイプローブが利用される。又は、ボリュームスキャンが実行される場合、超音波プローブ２０として、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等のスキャン方式を備え、エレベーション方向に機械的に揺動する機構を備えた１Ｄプローブが利用される。後者のプローブは、メカ４Ｄプローブとも呼ばれる。

【0038】

入力インターフェース３０は、操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、トラックボール、スイッチ、マウス、キーボード、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力デバイス、及び音声入力デバイス等によって実現される。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路はその操作に応じた信号を生成して処理回路１７に出力する。なお、入力インターフェース３０は、入力部の一例である。

【0039】

ディスプレイ４０は、例えば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４０は、処理回路１７の制御に従って各種情報を表示する。なお、ディスプレイ４０は、表示部の一例である。

【0040】

また、図１は、超音波診断装置１０の外部機器である医用画像管理装置６０及び医用画像処理装置７０を示す。医用画像管理装置６０は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）サーバであり、ネットワークＮを介してデータ送受信可能に超音波診断装置１０等の機器に接続される。医用画像管理装置６０は、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像等の医用画像をＤＩＣＯＭファイルとして管理する。

【0041】

医用画像処理装置７０は、ネットワークＮを介してデータ送受信可能に超音波診断装置１０や医用画像管理装置６０等の機器に接続される。医用画像処理装置７０としては、例えば、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像に対して各種画像処理を施すワークステーションや、タブレット端末等の携帯型情報処理端末等が挙げられる。なお、医用画像処理装置７０はオフラインの装置であって、超音波診断装置１０によって生成された超音波画像を可搬型の記憶媒体を介して読み出し可能な装置であってもよい。

【0042】

続いて、超音波診断装置１０の機能について説明する。

【0043】

図２は、超音波診断装置１０の機能を示すブロック図である。

【0044】

処理回路１７は、メインメモリ１８に記憶された、又は、処理回路１７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、画像収集機能１７１、抽出機能１７２、及び画像合成機能１７３を実現する。以下、機能１７１～１７３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、機能１７１～１７３の全部又は一部は、超音波診断装置１０にＡＳＩＣ等の回路等として設けられるものであってもよい。

【0045】

画像収集機能１７１は、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、及び画像生成回路１４等を制御して、超音波プローブ２０を用いたスキャンを実行させて超音波画像（例えば、ライブ画像）を収集する機能を含む。具体的には、画像収集機能１７１は、ＣＨＩ（Contrast Harmonic Imaging）によりＣＨＩ画像を収集すると共に、毛細血管等の微小血管構造をとらえることができる画像収集モード（以下、「血管収集モード」という）により、血管構造を含む画像である血管構造画像を収集する。血管収集モードは、血管の中でも特に微小血管内の血流を描出することができるものであり、微小血管内の血流の抽出により、微小血管構造の境界情報を抽出することができる。

【0046】

例えば、画像収集機能１７１は、血管収集モードとして出願人による特許（特許第３７２４８４６号）に示すような技術により、血管構造画像を収集する。ちなみに、この技術はモーションアーティファクトの特徴を分析することで、臨床上有用な微小信号を残したままモーションアーティファクトだけを抑制する技術であり、出願人はこの技術を例えばＳＭＩ（Superb Microvascular Imaging）と称することもある。以下、血管構造画像が上記特許に示す技術を想定し説明するが、その場合に限定されるものではない。

【0047】

抽出機能１７２は、画像収集機能１７１による制御に従って生成された血管構造画像に基づいて、血管構造を抽出する機能を含む。抽出機能１７２による血管構造の抽出は、カラードプラ画像やパワードプラ画像からの血管構造の抽出と同様の方法で行われればよい。

【0048】

画像合成機能１７３は、画像収集機能１７１によって収集された造影像に、抽出機能１７２によって抽出された血管構造を示す情報を合成することで合成画像を生成する機能を含む。

【0049】

機能１７１～１７３の詳細については、図３～図１０を用いて説明する。

【0050】

続いて、超音波診断装置１０の動作について説明する。

【0051】

図３は、超音波診断装置１０の動作をフローチャートとして示す図である。図３において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

【0052】

画像収集機能１７１は、造影剤の注入開始後、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、及び画像生成回路１４等を制御して、超音波プローブ２０を用いた第１のスキャンを開始させる（ステップＳＴ１）。ステップＳＴ１により、画像収集機能１７１は、ＣＨＩによりＣＨＩ画像を収集する。

【0053】

図４は、ＣＨＩ画像の一例を示す図である。図４（Ａ）は、第ｎのタイミングに係るＣＨＩ画像を示し、図４（Ｂ）は、第ｎ＋１のタイミングに係るＣＨＩ画像を示す。図４（Ａ）に示すタイミングから図４（Ｂ）に示すタイミングまで時間が経過すると、造影剤が進行することになる。

【0054】

図３の説明に戻って、画像収集機能１７１は、画像生成回路１４等を制御して、ＣＨＩ画像を生成し（ステップＳＴ２）、ＣＨＩ画像をディスプレイ４０に表示させる（ステップＳＴ３）。

【0055】

画像収集機能１７１は、造影後期のタイミングに至ったか否か、つまり、画像合成を開始するか否かを判断する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４において、画像収集機能１７１は、造影剤の注入開始のタイミングに基づく時間が経過、又は、ＣＨＩ画像の画像認識により、造影後期のタイミングに至ったか否かを判断する。ステップＳＴ４の判断にてＮＯ、つまり、画像合成を開始しないと判断される場合、画像収集機能１７１は、次のタイミングにおいて、ＣＨＩ画像を生成する（ステップＳＴ２）。

【0056】

一方、ステップＳＴ４の判断にてＹＥＳ、つまり、画像合成を開始すると判断される場合、画像収集機能１７１は、造影剤の注入開始後、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、及び画像生成回路１４等を制御して、超音波プローブ２０を用いた第２のスキャンを開始させる（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５により、画像収集機能１７１は、ＣＨＩによりＣＨＩ画像を収集すると共に、血管収集モードにより血管構造画像を収集する。図５は、微小血管構造を示す血管構造画像の一例を示す図である。

【0057】

図３の説明に戻って、画像収集機能１７１は、画像生成回路１４等を制御して、ＣＨＩ画像及び血管構造画像を生成し（ステップＳＴ６）。抽出機能１７２は、ステップＳＴ６によって生成された血管構造画像に基づいて、微小血管構造を抽出する（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７による微小血管構造の抽出は、カラードプラ画像やパワードプラ画像からの血管構造の抽出と同様の方法で行われればよい。

【0058】

画像合成機能１７３は、ステップＳＴ６によって生成されたＣＨＩ画像に、ステップＳＴ７によって抽出された微小血管構造を示す情報を合成して合成画像を生成する（ステップＳＴ８）。微小血管構造を示す情報とは、例えば、微小血管構造の輪郭である。

【0059】

図６は、合成画像の第１例を示す図である。図６（Ａ）は、第ｎ＋１のタイミングに係るＣＨＩ画像と、それに合成された微小血管構造の輪郭Ｍとを示し、図６（Ｂ）は、第ｎ＋２のタイミングに係るＣＨＩ画像と、それに合成された微小血管構造の輪郭Ｍとを示す。図６（Ａ）に示すタイミングから図６（Ｂ）に示すタイミングまで時間が経過すると、造影剤が進行することになる。

【0060】

図６（Ａ），（Ｂ）に示すような、微小血管構造の輪郭Ｍが合成された合成画像を生成することで、操作者は、微小血管構造を明瞭に視認できるばかりでなく、微小血管構造に造影剤が流入する様子をも視認することができる。

【0061】

図３の説明に戻って、画像合成機能１７３は、合成画像をディスプレイ４０に表示させる（ステップＳＴ９）。画像合成機能１７３は、ステップＳＴ５によって開始された第２のスキャンを終了するか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。ステップＳＴ８の判断にてＹＥＳ、つまり、ステップＳＴ５によって開始された第２のスキャンを終了すると判断された場合、超音波診断装置１０は動作を終了する。

【0062】

一方、ステップＳＴ１０の判断にてＮＯ、つまり、ステップＳＴ５によって開始された第２のスキャンを終了しないと判断された場合、画像収集機能１７１は、次のタイミングにおいて、ＣＨＩ画像及び血管構造画像を生成する（ステップＳＴ６）。

【0063】

超音波診断装置１０によると、血管収集モードによる微小血管構造に加え、ＣＨＩによる造影像を観察可能な画像を略リアルタイムで提供することができる。それにより、煩雑な操作なしに診断に適した画像を操作者に対して簡易に提供することができる。

【0064】

２．第１の変形例
画像合成機能１７３は、ＣＨＩ画像に微小血管構造を示す情報を合成するものに限定されるものではない。例えば、ＣＨＩ画像に組織像が合成された画像に、さらに微小血管構造を示す情報を合成してもよい。

【0065】

図７は、比較例に係る合成画像を示す図である。図７（Ａ）は、第ｎ＋１のタイミングに係るＣＨＩ画像と、それに合成された組織像とを示し、図７（Ｂ）は、第ｎ＋２のタイミングに係るＣＨＩ画像と、それに合成された組織像とを示す。図７（Ａ）に示すタイミングから図７（Ｂ）に示すタイミングまで時間が経過すると、造影剤が進行することになる。

【0066】

一方で、図８は、実施形態に係る合成画像の第２例を示す図である。図８（Ａ）は、第ｎ＋１のタイミングに係るＣＨＩ画像及び組織像と、それに合成された微小血管構造の輪郭Ｍとを示し、図８（Ｂ）は、第ｎ＋２のタイミングに係るＣＨＩ画像及び組織像と、それに合成された微小血管構造の輪郭Ｍとを示す。図８（Ａ）に示すタイミングから図８（Ｂ）に示すタイミングまで時間が経過すると、造影剤が進行することになる。ここで、組織像は、Ｂモード画像を示す。また、Ｂモード画像は、ＣＨＩ画像とは別のスキャンで生成されたいわゆるＢモード画像や、基本波成分の反射波データ（受信信号）から生成された、ＣＨＩ画像と同一のスキャンで生成されたファンダメンタル画像等を含む。

【0067】

図８（Ａ），（Ｂ）に示すような、微小血管構造の輪郭Ｍが合成された合成画像を生成することで、図７（Ａ），（Ｂ）と比較して、操作者は、組織像によりスキャン位置を確認しながら、微小血管構造を明瞭に視認できるばかりでなく、微小血管構造に造影剤が流入する様子をも視認することができる。

【0068】

３．第２の変形例
画像収集機能１８２は、図３のステップＳＴ１による第１のスキャンにより、組織像及びＣＨＩ画像を生成及び表示し、ステップＳＴ５による第２のスキャンにより、組織像、ＣＨＩ画像、及び血管構造画像を生成及び表示する。

【0069】

図９は、表示画像の一例を示す図である。

【0070】

図９（Ａ）に示すように、造影早期はＣＨＩ画像及び組織像からなる並列表示とする。そして、造影後期に至った場合、画像合成部は、ＣＨＩ画像と組織像との並列表示を、合成画像と組織像との並列表示に切り替える（図９（Ｂ）に図示）。これにより、操作者は、煩雑な操作なく、微細血管構造を観察可能となる。

【0071】

４．第３の変形例
本発明の技術思想を、３次元表示や４次元表示（空間かつ時間）に応用することもできる。造影後期において、ＣＨＩ画像に組織像が合成された３次元画像に、血管構造画像に基づく微小血管構造を示す情報を合成する場合は、微小血管構造を示す情報を半透明で表示する。

【0072】

図１０は、実施形態に係る合成画像（３次元画像）を説明するための図である。図１０（Ａ）は、比較例に係る合成画像（３次元画像）を示す。図１０（Ｂ）は、第３の変形例に係る合成画像（３次元画像）を示す。

【0073】

図１０（Ａ）では、操作者は、レンダリング処理の投影方向に沿って重なる２つの微小血管構造Ｍのうち、当該方向に沿って奥側に存在する微小血管構造が視認できない。一方で、図１０（Ｂ）では、画像合成機能１７３により、当該方向に沿って手前側に存在する微小血管構造について、半透明となる処理が施されている。その結果、図１０（Ｂ）によれば、操作者は、３次元画像である合成画像の回転（視線方向の変更）操作をしなくても、奥側の微小血管構造を視認することができると共に、微小血管構造Ｍを立体的にとらえることが可能となる。

【0074】

５．医用画像処理装置
図１１は、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。

【0075】

図１１は、実施形態に係る医用画像処理装置７０を示す。医用画像処理装置７０は、医用画像管理装置（画像サーバ）や、ワークステーションや、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。なお、医用画像処理装置７０は、オフラインの装置であってもよい。

【0076】

医用画像処理装置７０は、処理回路７１、メモリ７２、入力インターフェース７３、ディスプレイ７４、及びネットワークインターフェース７５を備える。処理回路７１、メモリ７２、入力インターフェース７３、及びディスプレイ７４は、図１及び図２に示す処理回路１７、メインメモリ１８、入力インターフェース３０、及びディスプレイ４０と同等の構成を有するものとして説明を省略する。

【0077】

ネットワークインターフェース７５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。医用画像処理装置７０が医用画像システム上に設けられる場合、ネットワークインターフェースは、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を行なう。例えば、ネットワークインターフェースは、処理回路７１の制御の下、外部装置から、ＣＴ画像データ等の医用画像データを受信する。

【0078】

続いて、医用画像処理断装置７０の機能について説明する。

【0079】

図１２は、医用画像処理断装置７０の機能を示すブロック図である。

【0080】

処理回路７１は、メモリ７２に記憶されたプログラムを実行することで、画像取得機能７１１、抽出機能７１２、及び画像合成機能７１３を実現する。なお、機能７１１～７１３の全部又は一部は、医用画像処理装置７０のプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、医用画像処理装置７０にＡＳＩＣ等の回路として備えられる場合であってもよい。

【0081】

画像取得機能７１１は、ネットワークインターフェース７５を介して医用画像管理装置５０又は超音波診断装置５０から、対応するＣＨＩ画像、組織像、及び血管構造画像を取得する機能を含む。なお、画像取得機能７１１は、画像取得部の一例である。

【0082】

抽出機能７１２は、図２に示す抽出機能１７２と同等の機能を含む。なお、抽出機能７１２は、抽出部の一例である。

【0083】

画像合成機能７１３は、図２に示す画像合成機能１７３と同等の機能を含む。なお、画像合成機能７１３は、画像合成部の一例である。

【0084】

なお、医用画像処理装置７０の動作については、図３に示す超音波診断装置１０の動作と同等であるので、説明を省略する。

【0085】

医用画像処理装置７０によると、血管収集モードによる微小血管構造に加え、ＣＨＩによる造影像を観察可能な画像を提供することができる。それにより、煩雑な操作なしに診断に適した画像を操作者に対して簡易に提供することができる。

【0086】

６．第４の変形例
上述したように、超音波診断装置１０においてスキャン中はＣＨＩ画像、組織像、微小血管組織を示す情報を重ねて１画面で表示する場合について説明した。しかし、医用画像処理装置７０において検査後に再度画像を確認する場合には、画像合成機能７１３は、入力インターフェース７３を用いた操作により、合成画像の表示を、その要素としてのＣＨＩ画像と血管構造画像との並列表示に切り替えるか、ＣＨＩ画像と血管構造画像と組織像との並列表示に切り替える。

【0087】

図１３は、合成画像の表示を、その要素としてのＣＨＩ画像と血管構造画像と組織像との並列表示に切り替える概念を説明するための図である。

【0088】

図１３の左側は、合成画像の単独表示例を示す。図１３の右側は、ＣＨＩ画像と血管構造画像と組織像との並列表示例を示す。左側の単独表示が右側の並列表示に切り替わることにより、画像種ごとの詳細な観察や計測が可能となる。また、並列表示後に再保存することで、所望のデータ量を小さくして保存することが可能となる。

【0089】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、毛細血管等の微小血管構造に加え、造影像を観察可能な画像を提供することである。

【0090】

なお、画像収集機能１７１は、画像収集部の一例である。抽出機能１７２，７１２は、抽出部の一例である。画像合成機能１７３，７１３は、画像合成部の一例である。画像取得機能７１１は、画像取得部の一例である。

【0091】

なお、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】

【0092】

１０ 超音波診断装置
１７ 処理回路
７０ 医用画像処理装置
７１ 処理回路
１７１ 画像収集機能
１７２，７１２ 抽出機能
１７３，７１３ 画像合成機能
７１１ 画像取得機能

【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】