专利名称：超声波诊断装置、超声波图像处理装置以及超声波图像处理方法超声波诊断装置是将由设置于超声波探头的振动元件产生的超声波脉冲向被检体内放射，通过上述振动元件接收因被检体组织的声阻抗的差异而产生的超声波反射波，来收集生物体信息的装置，由于通过将超声波探头与体表接触的简单操作便能够实现图像数据的实时显示，所以被广泛用于各种脏器的状态诊断、功能诊断。特别是近年来，通过使多个振动元件1维排列的超声波探头以机械式移动的方法或者使用多个振动元件二维排列的超声波探头的方法，对被检体的诊断对象部位进行三维扫描，然后利用通过该三维扫描收集到的三维数据(体数据volume data)，生成三维图像数据、MPR(Multi-Planar Reconstruction)图像数据等，能够实现更有高度的诊断、治疗。另一方面，提出了一种在通过针对被检体的三维扫描而得到的体数据的管腔脏器内虚拟设定观察者的视点和视线方向，将从该视点观察的管腔脏器的内表面作为虚拟内窥镜图像(或者飞行浏览(fly through)图像)数据来进行观察的方法。根据该方法，可以基于从被检体的体外收集到的体数据，生成内窥镜的图像数据并进行显示，能够大幅降低检查时对被检体的创伤度。并且，由于对于难以插入内窥镜观测器的的细消化管、血管等管腔脏器也能够任意设定视点、视线方向，所以可以安全且高效地进行通过以往的内窥镜检查不能实现的高精度检查。不过，要求能同时观察在虚拟内窥镜图像中被埋于组织内的管壁附近的血流。目前，同时显示B模式与血流的三维图像的超声波诊断装置已被实用化。通过该装置，能够将B模式的三维图像与血流的三维图像关联显示、或者使B模式的三维图像与血流的三维图像半透明地重叠显示。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-110973号公报
发明要解决的技术问题但是，以往的超声波诊断装置在同时显示B模式与血流的三维图像的情况下，只不过将B模式的三维图像与血流的三维图像相关联显示。另外，在使B模式的三维图像与血流的三维图像半透明而重叠显示的方法中，虚拟内窥镜图像看不清楚，难以分清管腔内与组织内的区别。因此，无法恰当地显示在虚拟内窥镜图像中被埋于组织内的管壁附近的血流。本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种在虚拟内窥镜图像中使管壁附近的血流恰当地图像化的超声波诊断装置、超声波图像处理装置以及超声波图像处理方法。用于解决问题的手段一个实施方式涉及的超声波诊断装置具备体数据取得单元，基于B模式用超声波对被检体的包含管腔的三维区域进行扫描，从而取得与该三维区域对应的第一体数据，并且基于血流检测模式用超声波对上述三维区域进行扫描，从而取得第二体数据；设定单元，在上述管腔内设定视点和以该视点为基准的多个视线；判定单元，判定上述多个视线中的排列有与上述管腔外对应的组织数据和与上述管腔外的血流对应的血流数据的视线；控制单元，至少控制判定出的视线上存在的上述组织数据的各体素所附带的参数值；图像生成单元，使用上述第二体数据和包含上述参数值被进行了控制的体素的上述第一体数据，生成基于上述视点的虚拟内窥镜图像；以及显示单元，显示上述虚拟内窥镜图像。图1表示了本实施方式涉及的超声波诊断装置1的模块构成图。图2是表示本管腔附近血流描绘处理的流程的流程图。图3是用于说明对视点、视体积、视线进行设定的处理的图。图4是用于说明对视点、视体积、视线进行设定的处理的图。图5是用于对视线贯穿了管壁附近组织的血流时的数据排列顺序判定处理进行说明的图。图6是用于对视线贯穿了管壁附近组织的血流时的体绘制(Volume Rendering)处理进行说明的图。图7是表示包括埋于组织内的管壁附近的血流的虚拟内窥镜图像的显示形态的一个例子的图。图8是用于对第一 B模式数据的后面的彩色数据位于与管壁充分远离的位置时的管腔附近血流描绘处理进行说明的图。图9是用于对第一 B模式数据的后面的彩色数据位于与管壁充分远离的位置时的管腔附近血流描绘处理进行说明的图。图10是用于对视线上不存在血流时的管腔附近血流描绘处理进行说明的图。图11是用于对管腔内有血流时的管腔附近血流描绘处理进行说明的图。图12是用于对管腔内有血流时的管腔附近血流描绘处理进行说明的图。
(管腔附近血流描绘功能接下来，对本超声波诊断装置1所具有的管腔附近血流描绘功能进行说明。该功能用于在虚拟内窥镜图像中将埋于组织内的管壁附近的血流恰当地图像化。此外，虽然本功能通过虚拟内窥镜图像将作为诊断对象的脏器、血管的内腔(囊胞、管腔)图像化，但在本实施方式中，为了具体进行说明，将管腔作为诊断对象，并设想在管壁附近的组织内有血流的情况。另外，在本实施方式中，以使用通过CFM模式拍摄的彩色数据(速度、色散、动力等)作为血流数据的情况为例。但并不限定于该例，例如也可以采用使用造影剂拍摄到的血流数据。使用了造影剂的血流数据例如能够通过在血流信号的提取中采用谐波(harmonic)法，并对提取出的血流信号执行B模式处理来取得。图2是表示本管腔附近血流描绘处理的流程的流程图。以下，对各步骤中的处理内容进行说明。[接受患者信息、收发条件的输入步骤Si]经由输入装置13执行患者信息的输入、收发条件(用于决定被扫描区域的大小的视场角、焦点位置、发送电压等)、用于对被检体的规定区域进行超声波扫描的拍摄模式、扫描序列等的选择(步骤Si)。所输入、选择的各种信息及条件等被自动地存储到存储单元31中。[取得B模式体数据以及彩色体数据步骤S2]超声波探头12与被检体表面的所希望的位置抵接，将包含诊断部位(当前情况为管腔)的三维区域作为被扫描区域，执行基于B模式以及CFM模式的超声波同时扫描。通过基于B模式的超声波扫描而取得的回波信号依次经由超声波接收单元22被发送给B模式处理单元23。B模式处理单元23执行对数放大处理、包络线检波处理等，生成多个B模式数据。另外，通过基于CFM模式的超声波扫描而取得的回波信号依次仅由超声波接收单元22被发送给血流检测单元24。血流检测单元M通过CFM提取出血流信号，针对多点求出平均速度、色散、动力等血流信息，生成作为血流数据的彩色数据。RAff数据存储器25利用从B模式处理单元23接收到的多个B模式数据，生成B模式RAW数据，而且，利用从血流检测单元M接收到的多个彩色数据，生成彩色RAW数据。体数据生成单元沈对B模式RAW数据、彩色RAW数据分别进行RAW-体素变换，生成B模式体数据、彩色体数据(步骤S2)。此外，在本实施方式中例示了通常同时通过扫描取得B模式数据以及彩色数据的情况。但并不限定于该例，也可以在不同的定时预先取得B模式数据与彩色数据，通过事后进行空间性的对位，来取得由相互位置建立了对应后的体素构成的B模式体数据以及彩色体数据。[设定视点、视体积、视线步骤S3]接下来，管腔附近血流描绘单元27通过图3所示那样的透视投影法，对B模式体数据以及彩色体数据设定用于生成虚拟内窥镜图像的三维正交坐标、视点、视体积、视线(步骤S3)。其中，透视投影法是视点(投影中心)位于距离物体有限长度的投影法，由于越远物体看起来越小，所以适合管壁的观察。设视点设定在管腔内。视体积如图4所示，是从视点观察到的物体的能看到的区域(图像化的区域)，是至少一部分与关注区域(R0I Region Of Interest)重复的区域。视线是在视体积内从视点向各方向延伸直线后得到的多个直线的每个。各视线上的B模式数据、彩色数据在按每个视线进行了重叠后，被按每个视线保存到未图示的管腔附近血流描绘单元27内的视线数据存储器中。[数据排列顺序的判定步骤S4]可认为视线数据存储器中保存的、存在于各视线上的各点的体素数据与空隙数据(对应于空隙的数据)、B模式数据、彩色数据这3个中的某一个对应。管腔附近血流描绘单元27针对各视线，判定从视点观察时的空隙数据、B模式数据、彩色数据的排列顺序以及彩色数据的位置信息(步骤S4)。例如，考虑某一个视线贯穿了管壁附近组织的血流的情况。该情况下，如图5的上段所示，在视体积内从视点观察，按照空隙数据、B模式数据、彩色数据、B模式数据的顺序排列各数据(为了方便起见，将与空隙数据邻接的B模式数据称为“第一 B模式数据”，将另外的B模式数据称为“第二 B模式数据”)。管腔附近血流描绘单元27可以根据视线上的各体素的三维位置信息、由视点的位置信息获得的各体素距离视点的距离，判定从视点观看时的空隙数据、B模式数据、彩色数据的排列顺序。另外，管腔附近血流描绘单元27利用该排列顺序的信息，判定从视点沿视线行进时的最初的彩色数据的位置信息。此外，例如在作为三维正交坐标将视点设定为原点的情况下，视线上的各点的X坐标、Y坐标、Z坐标的绝对值越远离视点越大。因此，该情况下，可以根据视线上的各点的坐标的值简易地判定数据的排列顺序。[B模式体数据的各体素值的置换步骤S5]接下来，管腔附近血流描绘单元27至少控制组织数据的各体素所附带的参数值(步骤SQ。即，管腔附近血流描绘单元27针对各视线，如图5的下段所示那样，将比上述步骤S4中被判定了位置信息的彩色数据位于视点侧的B模式数据(第一 B模式数据)的各体素所附带的参数值(不透明度)设为零(或者通过剪切(clipping)处理将其除去)，置换成空隙的数据。由此，各视线上在空隙数据之后立即存在彩色数据。其中，各体素所附带的参数值在本实施方式中如上所述，是指不透明度。但并不局限于此，例如也能够采用体素值、透明度、亮度、光亮度(luminance)、彩色值等。另外，本步骤中执行的对体素所附带的参数值的控制例如可以使各体素附带体素值，并将各体素的体素值与不透明度的对应关系作为基准直接执行，也可以将各体素的体素值与亮度的对应关系以及亮度与不透明度的对应关系作为基准间接执行。[体绘制处理步骤S6]接下来，图像处理单元28利用将第一 B模式数据的各体素的不透明度设为零后的视体积内的体数据，执行体绘制。其中，在图5的例子的情况下，在比彩色数据靠后方(深度方向)存在第二 B模式数据。因此，从提高可视性的观点出发，优选通过将第二 B模式数据以后的数据的各体素的不透明度设为零(或者基于剪切处理将其除去)，来置换成空隙数据使其无效，仅使用彩色数据执行绘制。由此，可以仅取得管壁附近的血流图像，能够生成管壁附近的血流信息被图像化后的体绘制图像作为虚拟内窥镜图像。另外，例如也可以如图6所示，使第一 B模式数据半透明(将B模式的不透明度设定在0与1之间)来执行绘制。这里，不透明度=1意味着完全不透明，不透明度=0意味着完全透明。[管腔附近的血流信息被图像化后的虚拟内窥镜图像的显示步骤S7]
所生成的包含埋于组织内的管壁附近的血流的虚拟内窥镜图像例如以图7所示那样的形态显示于显示器14 (步骤S7)。观察者通过对所显示的虚拟内窥镜图像进行观察，能够容易且迅速地视觉辨认疾病部位与管壁附近的血流的位置关系。(变形例1)在上述实施方式中，对如图8上段所示那样，第一 B模式数据的后面的彩色数据位于离管壁近的位置的情况进行了说明。与此相对，还可以设想第一B模式数据的后面的彩色数据位于与管壁充分远离的位置的情况。该情况下，在上述步骤S4的处理中，还可以如图8下段所示，将成为图像化的对象的彩色数据的范围限定为离管壁的一定距离，使比其远的彩色数据无效而不显示。在如此使较远的彩色数据无效的情况下，利用第一 B模式数据进行体绘制，将其后面的彩色数据、第二 B模式数据置换成空隙数据。此时，求出距离管壁的垂直的一定距离更好，但也可以简单地从视线上的第一 B模式数据的起始处开始使一定距离的彩色数据有效。定义该图像化所使用的彩色数据的范围的离管壁的距离还能够利用按每个诊断部位预先设定了该距离的变换表，由装置自动设定。并且，也可以通过使用了输入装置13的旋钮的手动操作，将离管壁的距离变更为任意的值。在使用变换表的情况下，如果通过图8所示那样的诊断部位设定开关(SW)等选择了规定的部位，则管腔附近血流描绘单元27通过根据该被选择的部位与变换表，决定离管壁的一定距离，来决定图像化的彩色数据的范围，将该距离范围之外的彩色数据、第二 B模式数据置换成空隙数据。图像处理单元观利用置换处理后的视体积内的体数据，执行体绘制。另外，在利用输入装置13的旋钮变更离管壁的距离时，如果通过图8所示那样的旋钮变更离管壁的一定距离，则管腔附近血流描绘单元27利用变更后的离管壁的一定距离来决定图像化的彩色数据的范围，将该距离范围之外的彩色数据、第二 B模式数据置换成空隙数据。图像处理单元观利用置换处理后的视体积内的体数据执行体绘制。另外，在图6所示那样的使用了不透明度的绘制处理中，离管壁越远，B模式的影响越强、越难以看到血流像。该情况下，为了进一步提高可视性，还能够如图9所示，根据诊断部位自动地控制、或者通过操作输入装置13的旋钮来人为地控制第一 B模式数据的透明度(不透明度)。即，如果通过诊断部位设定开关(SW)等选择了规定的部位，则控制处理器四根据该被选择的部位和所准备的变换表，来决定不透明度。另外，如果通过图9所示那样的旋钮变更了透明度，则控制处理器四决定与变更后的透明度对应的不透明度。图像处理单元沈利用所决定的不透明度执行绘制处理，生成虚拟内窥镜图像。(变形例2)在上述实施方式中，以各视线贯穿与管壁附近的血流对应的彩色数据的情况为例进行了说明。但是，有时如图10所示，从视点观察，首先排列空隙数据，接着排列B模式数据，视线未贯穿管壁附近组织的血流。该情况下，优选视体积内从视点起使用B模式数据进行通常的体绘制。这样，针对视体积内的各视线，通过在视线贯穿了管壁附近组织的血流的情况下执行遵照上述实施方式的处理，另一方面，在视线未贯穿管壁附近组织的血流的情况下执行遵照该变形例的处理，由此可以恰当地生成并显示包括埋于组织内的管壁附近的血流的虚拟内窥镜图像，能够大幅提高诊断能力。(变形例3)
在上述实施方式中，以管腔内不存在血流的情况(在视点的最近前侧具有空隙数据的情况)为例进行了说明。与此相对，存在在管腔内有血流的情况(在视点的最近前侧存在彩色数据而不是空隙数据的情况)。在本变形例中，对该情况的处理进行说明。图11是在管腔内有血流的情况(即，管腔内具有第一彩色数据的情况)下，视线贯穿了与管壁附近的血流对应的第二彩色数据的例子。另外，图12是在同样管腔内有血流的情况下，视线未贯穿与管壁附近的血流对应的第二彩色数据的例子。在图11的例子中，从视点观察，在视体积内以第一彩色数据、第一 B模式数据、第二彩色数据、第二 B模式数据这一顺序排列。在图12的例子中，从视点观察，在视体积内以第一彩色数据、B模式数据的顺序排列。在任意的例子中，都获得了数据的排列顺序以及位置信息。因此，管腔附近血流描绘单元27可以利用数据的排列顺序以及位置信息，知晓从视点沿着视线行进时的第一彩色数据的位置信息。在将该第一彩色数据置换成空隙数据后，执行与上述步骤S4同样的处理。由此，与管腔内的血流的有无无关，能够恰当地生成并显示包括埋于组织内的管壁附近的血流的虚拟内窥镜图像。(应用例)可以利用通过上述实施方式的处理而生成的虚拟内窥镜图像，设定MPR(Multi-Planar Reconstruction)断面、正交三断面，自动地显示与该断面对应的图像。即，图像处理单元28将被管腔附近血流描绘处理使用的视点与在虚拟内窥镜图像上指定的任意的点作为基准，针对B模式体数据以及彩色体数据的至少一方设定MPR断面或者正交三断面。图像处理单元观生成与所设定的MI5R断面或者正交三断面对应的图像。生成的断面图像例如与虚拟内窥镜图像一同以规定的形态被显示于显示器14。其中，优选所设定的断面能够按照从输入装置13输入的指示而相对虚拟内窥镜图像旋转，或者可以任意控制其位置、朝向。(效果)根据以上叙述的本超声波诊断装置，在视体积内的各视线上，判定从视点观察到的数据的排列顺序。然后，当从视点起以空隙数据、与管壁对应的B模式数据、与埋于组织内的管壁附近的血流对应的彩色数据的顺序排列时，在进行了将比彩色数据位于视点侧的B模式数据置换成空隙数据等处理后执行绘制，生成并显示包括埋于组织内的管壁附近的血流的虚拟内窥镜图像。另外，当从视点起以与管腔内的血流对应的第一彩色数据、与管壁对应的B模式数据、与埋于组织内的管壁附近的血流对应的第二彩色数据的顺序排列时，在进行了将第一彩色数据以及B模式数据置换成空隙数据等处理后执行绘制，生成并显示包括埋于组织内的管壁附近的血流的虚拟内窥镜图像。因此，观察者通过对所显示的虚拟内窥镜图像进行观察，便能够容易且直观地视觉确认管壁内存在的该管壁附近的血流。结果，能够大幅提高诊断能力。另外，根据本超声波诊断装置，当与埋于组织内的管壁附近的血流对应的彩色数据位于与管壁充分远离的位置时，使用被限定为离管壁任意距离的彩色数据，生成并显示虚拟内窥镜图像。因此，无论埋于组织内的管壁附近的血流所对应的彩色数据的分布区域的大小如何，都能够恰当地将管壁附近的血流信息图像化，可提供高质量的诊断图像。另外，根据本超声波诊断装置，在视线未贯通埋于组织内的管壁附近的血流所对应的彩色数据时，利用B模式数据进行通常的体绘制。由此，当在管壁附近不存在血流信息时，可以恰当地对管壁(管组织)本身进行图像化，能够提供高质量的诊断图像。此外，本发明并不仅限定于上述实施方式，在实施阶段可以在不脱离其主旨的范围变更构成要素而具体化。作为具体的变形例，例如有以下那样的例子。(1)本实施方式涉及的各功能还可以通过将执行该处理的程序安装到工作站等计算机中，并将它们在存储器上展开来实现。此时，可使计算机执行该方法的程序能够保存到磁盘(软盘(注册商标)、硬盘等)、光盘(CD-R0M、DVD等)、半导体存储器等记录介质来发布。(2)在上述实施方式中，表示了假想管腔内并采用透视投影的例子。但并不限于该例，也可以采用视点位于无限远的平行投影。(3)在上述实施方式中，举例说明了利用由超声波诊断装置取得的超声波数据的情况。但是，上述实施方式涉及的方法并不限于超声波数据，例如只要是由X射线计算机断层摄影装置、磁共振成像装置、X射线诊断装置等取得的、包括组织数据与血流数据的三维图像数据便能应用。另外，可以通过上述实施方式所公开的多个构成要素的恰当组合，来形成各种发明。例如，可以从实施方式所展示的所有构成要素中删除几个构成要素。并且，也可以将不同实施方式中的构成要素适当组合。附图标记说明1...超声波诊断装置，12...超声波探头，13...输入装置，14...显示器，21...超声波发送单元，22...超声波接收单元，23...B模式处理单元，24...血流检测单元，25. . . RAW数据存储器，26...体数据生成单元，27...管腔附近血流描绘单元，28...图像处理单元，29...控制处理器，30...显示处理单元，31...存储单元，32...接口单元。


一个实施方式的超声波诊断装置，基于B模式以及血流检测模式用超声波对被检体的包括管腔的三维区域进行扫描，从而取得第一及第二体数据，在该管腔内设定视点和以该视点为基准的多个视线，判定多个视线中的排列有与管腔内区域对应的数据、与管腔外对应的组织数据和与管腔外的血流对应的血流数据的视线，至少控制判定出的视线上存在的组织数据的各体素所附带的参数值，并使用第二体数据和包括参数值被进行了控制的体素的上述第一体数据，生成并显示基于视点的虚拟内窥镜图像。