CN101584589B - 图像处理装置以及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像处理装置以及图像处理方法。组织图像生成部(14a)从三维数据存储部(13)所存储的三维组织数据通过体绘制生成包括深度值的组织图像，血流数据变换部(14b)利用粒子对三维数据存储部(13)所存储的三维血流数据中的血流进行离散化而变换为三维粒子数据，血流图像生成部(14c)从三维粒子数据生成包括深度值的血流图像。然后，合成图像生成部(14d)根据包含在组织图像中的各像素的深度值和包含在血流图像中的各粒子的深度值，调整了描绘出粒子与组织的顺序之后生成合成图像，显示控制部(16)进行控制以在输出部(12)具备的监视器中依次显示合成图像。

Description

图像处理装置以及图像处理方法

本申请享有2008年5月20日申请的日本专利申请号2008-131834的优先权，并在本申请中引用该日本专利申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及图像处理装置以及图像处理方法。

背景技术

以往，超声波诊断装置与X射线诊断装置、X射线计算机断层摄影装置等其它医用图像诊断装置相比，作为具备简便的操作性、没有受到辐射的风险的非侵袭性等优点的装置，在目前的医疗中，用于心脏、肝脏、肾脏、乳腺等各种生物体组织的检查、诊断中。

超声波诊断装置从超声波探测器发送超声波，并接收从被检体的内部组织反射的超声波，从而实时地生成被检体内的组织结构的断层像(B模式(mode)像)。而且，超声波诊断装置利用超声波的多普勒(doppler)效果与被检体内的血流所存在的范围一起，实时地生成血流的速度、分散(血流的混乱)以及能量(power)(血流的散乱强度)等血流信息而作为图像(多普勒像)。

另外，近年来，通过使用二维阵列振子超声波探测器三维地扫描被检体内，而实时地生成三维的超声波图像的超声波诊断装置得到了实用化。进行三维扫描的超声波诊断装置例如可以实时地收集并显示随着时间跳动的心脏的三维的组织结构的B模式图像。

在显示三维的B模式图像时，使用体绘制(volume rendering)的方法。例如，心脏的组织结构具有在B模式像中高亮度地表现的心脏壁或阀门、其内部的大部分被较黑地表现的心腔。因此，通过将心脏的一半作为显示对象区域而进行体绘制，可以显示从心腔内观察心壁、心脏阀门的立体像。通过参照对心脏的一半进行体绘制而得到的立体像，医生可以高效地进行心脏阀门、或心壁的疾病、或心脏阀门、或心壁先天性异常的诊断。

此处，进行三维扫描的超声波诊断装置在收集组织结构的三维信息的同时，利用多普勒效果还可以同时收集血流的三维信息，对三维的多普勒像进行体绘制，从而可以显示三维的血流分布。

例如，在对三维的多普勒像进行体绘制时，通过利用血流信息中的血流速度的分散，可以进行三维地强调了血流的紊流的描绘(例如参照日本特开2007-296333号公报)，由此，可以容易理解地显示由于心脏阀门、心壁的异常而产生的紊流性血流。

但是，上述以往的技术存在无法以适合于诊断的形式三维地显示血流这样的课题。

例如，在心脏中，在心腔内充满血液，并且，血流的速度连续地变化，所以在存在血流的区域中，没有清晰的边界。因此，在对三维的多普勒像进行体绘制的情况下，无法立体地显示血流。

另外，医生为了有效地进行诊断，同时需要血流信息和组织结构的信息，但在将进行体绘制而得到的三维的B模式像与进行体绘制而得到的三维多普勒像重叠显示的情况下，处于血流的背面的组织结构被隐藏。因此，无法容易理解地与血流信息一起显示组织结构的信息。

这样，上述以往的技术虽然可以易于理解地显示由于心脏阀门、心壁的异常而产生的紊流性血流，但无法以适合于诊断的形式将血流的三维信息与组织结构的三维信息一起显示。

发明内容

本发明是为了解决上述以往技术的课题而完成的，其目的在于提供一种可以以适合于诊断的形式三维地显示血流的图像处理装置以及图像处理方法。

本发明的第一方面提供一种图像处理装置，其特征在于，具备：图像生成部，取得根据对被检体内发送的超声波的反射波而生成的处于该被检体内的组织的三维组织结构信息以及在该被检体内移动的流体的三维流体信息，在上述三维流体信息中的上述流体存在的范围中，使多个粒子在三维空间中离散配置，从而生成变换了该三维流体信息的三维粒子信息，生成基于所生成的上述三维粒子信息和上述三维组织结构信息的合成图像；以及显示控制部，进行控制以在规定的显示部中显示由上述图像生成部生成的上述合成图像。

本发明的第二方面提供一种图像处理方法，其特征在于，取得根据对被检体内发送的超声波的反射波而生成的处于该被检体内的组织的三维组织结构信息以及在该被检体内移动的流体的三维流体信息，在上述三维流体信息中的上述流体存在的范围中，使多个粒子在三维空间中离散配置，从而生成变换了该三维流体信息的三维粒子信息，生成基于所生成的上述三维粒子信息和上述三维组织结构信息的合成图像，进行控制以在规定的显示部中显示所生成的上述合成图像。

附图说明

图1是用于说明与实施例1中的图像处理装置连接的超声波诊断装置的结构的图。

图2是用于说明实施例1中的图像处理装置的结构的图。

图3是用于说明组织图像生成部的图。

图4是用于说明血流数据变换部的图。

图5是用于说明血流图像生成部的图。

图6是用于说明实施例1中的合成图像生成部的图。

图7是用于对图像生成部的处理的第一、第二以及第三变形例进行说明的图。

图8是用于对图像生成部的处理的第四以及第五变形例进行说明的图。

图9是用于说明实施例1中的图像处理装置的处理的流程图。

图10是用于说明实施例2中的图像处理装置的结构的图。

图11是用于说明实施例2中的图像处理装置的处理的流程图。

图12是用于对实施例3中的三维粒子数据的生成方法进行说明的图。

图13是用于说明实施例3中的合成图像生成部的图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的图像处理装置以及图像处理方法进行详细说明。

首先，对与实施例1中的图像处理装置连接的超声波诊断装置的结构进行说明。图1是用于说明与实施例1中的图像处理装置连接的超声波诊断装置的结构的图。

如图1所示，与实施例1中的图像处理装置连接的超声波诊断装置20具备超声波探测器21、发送部22、接收部23、B模式处理部24、彩色多普勒处理部25和控制部26。

超声波探测器21是内置有矩阵(格子)状地配置的超声波振子的二维阵列振子超声波探测器，其向被检体内发送超声波振子所发生的超声波，并利用超声波振子接收来自被检体的内部组织的反射波，从而对被检体内进行三维扫描。

发送部22与超声波探测器21连接，并按照后述的控制部26的控制，每隔规定的延迟时间发生高电压脉冲，向超声波探测器21所内置的超声波振子依次施加所发生的高电压脉冲。由此，超声波探测器21发生超声波。

接收部23与超声波探测器21连接，在输入了超声波探测器21接收到的反射波的接收信号时，进行增益矫正处理以及A/D变换处理，从而生成接收数据。

B模式处理部24根据接收部23进行接收而生成的接收数据，进行为了用三维的B模式图像来表现处于被检体内的组织结构而使用的三维组织数据的生成处理。另外，三维组织数据对应于发明内容中记载的“三维组织结构信息”。

彩色多普勒处理部25使用接收部23进行接收而生成的接收数据和超声波的多普勒效果，进行为了用三维的彩色多普勒图像来表现在被检体内移动的血流所存在的范围和血流的速度值、分散值(血流的混乱)以及能量(血流的散乱强度)等血流信息而使用的三维血流数据的生成处理。另外，血流对应于发明内容中记载的“流体”，三维血流数据同样地对应于“三维流体信息”。

控制部26根据从超声波诊断装置20的操作者经由未图示的输入部接收到的设定条件，对上述发送部22、接收部23、B模式处理部24以及彩色多普勒处理部25进行控制。具体而言，根据发送部22发生的高电压脉冲的延迟时间、接收部23与B模式处理部24之间的接收数据的发送接收的定时、接收部23与彩色多普勒处理部25之间的接收数据的发送接收的定时等设定条件，对发送部22、接收部23、B模式处理部24以及彩色多普勒处理部25进行控制。

另外，图像处理装置10的主要特征在于，虽然显示使用由B模式处理部24生成的三维组织数据以及由彩色多普勒处理部25生成的三维血流数据而生成的图像，但可以以适合于诊断的形式，三维地显示血流。

使用图2～图6对该主要特征进行说明。图2是用于说明实施例1中的图像处理装置的结构的图，图3是用于说明组织图像生成部的图，图4是用于说明血流数据变换部的图，图5是用于说明血流图像生成部的图，图6是用于说明实施例1中的合成图像生成部的图。

如图2所示，实施例1中的图像处理装置10与超声波诊断装置20连接，具备输入部11、输出部12、三维数据存储部13、图像生成部14、合成图像存储部15和显示控制部16。

输入部11输入各种信息，具备鼠标、键盘等，特别作为与本发明紧密相关的部分，接收并输入来自图像处理装置10的操作者(例如对基于由超声波诊断装置20生成的数据的图像进行读影而进行诊断的医生)的图像显示请求。另外，输入部11还接收并输入来自图像处理装置10的操作者的显示对象区域设定请求。

输出部12输出各种信息，具备监视器、扬声器等，特别作为与本发明紧密关联的部分，根据后述的显示控制部16的控制，在监视器中显示由后述的图像生成部14生成的合成图像。

三维数据存储部13存储由超声波诊断装置20生成的三维组织数据以及三维血流数据。

图像生成部14在经由输入部11接收到来自图像处理装置10的操作者的图像显示请求以及显示对象区域设定请求的情况下，生成基于三维数据存储部13存储的三维组织数据以及三维血流数据的合成图像，如图2所示，具备组织图像生成部14a、血流数据变换部14b、血流图像生成部14c和合成图像生成部14d。

组织图像生成部14a根据三维数据存储部13存储的三维组织数据，生成作为三维地表现处于被检体内的组织的结构的B模式图像的组织图像。具体而言，组织图像生成部14a将用极坐标系表现的三维组织数据变换为直角坐标系，在变换为直角坐标系的三维组织数据中，对与显示对象区域设定请求对应的区域进行体绘制，从而生成组织图像。

另外，组织图像生成部14a生成组织图像，并且取得构成所生成的组织图像的像素各自的三维组织数据的三维空间中的位置信息。具体而言，组织图像生成部14a取得表示所生成的组织图像中的各像素的深度的深度值，将所取得的各像素的深度值存储在所生成的组织图像中。

例如，组织图像生成部14a如图3所示，将根据来自被检体的心脏的反射波生成的三维组织数据变换为直角坐标系，在变换为直角坐标系的三维组织数据中，对与心脏的一半对应的区域进行体绘制，从而生成从心腔内观察了心壁、心脏阀门的组织图像，在所生成的组织图像中存储各像素的深度值。

返回到图2，血流数据变换部14b在三维数据存储部13所存储的三维血流数据中的存在血流的范围内，在三维空间中离散配置多个粒子，从而生成变换了三维血流数据的三维粒子数据。另外，三维粒子数据对应于发明内容中记载的“三维粒子信息”。

例如，血流数据变换部14b如图4的(A)的左侧所示，抽取在三维血流数据中的存在血流的范围。然后，血流数据变换部14b如图4的(A)的右侧所示，以预先设定的尺寸将三维血流数据分割成立方体，抽取血流存在的立方体。

然后，血流数据变换部14b通过在所抽取的立方体中配置粒子，从而生成变换了三维流体信息的三维粒子信息。例如，血流数据变换部14b如图4的(B)所示，在被抽取为“有血流”的立方体的集合中，在配置于中心的立方体中，配置缩小了该立方体的尺寸(例如缩小为50％)的立方体，从而生成变换了三维流体信息的三维粒子信息。

返回到图2，血流图像生成部14c使用由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据，生成利用在三维空间中离散地配置的多个粒子来表现被检体内的血流信息的血流图像。具体而言，血流图像生成部14c在利用多边形模型(polygon model)表现了三维粒子数据中的粒子之后，将用极坐标系表现的三维粒子数据变换为直角坐标系。然后，血流图像生成部14c在变换为直角坐标系的三维粒子数据中，生成与显示对象区域设定请求对应的区域的投影数据，从而生成血流图像。

另外，血流图像生成部14c生成血流图像，并且取得所生成的血流图像中包含的粒子各自的三维粒子数据的三维空间中的位置信息。具体而言，血流图像生成部14c取得表示所生成的血流图像中的各粒子的深度的深度值，将所取得的各粒子的深度值存储在所生成的血流图像中。

例如，血流图像生成部14c如图5所示，在变换为直角坐标系的三维粒子数据中，从与心脏的一半对应的区域生成投影图像，从而生成从心腔内观察到的血流图像，在所生成的血流图像中，存储各粒子的深度值。

返回到图2，合成图像生成部14d生成合成了由组织图像生成部14a生成的组织图像与由血流图像生成部14c生成的血流图像的合成图像。此时，合成图像生成部14d根据包含在组织图像中的各像素的深度值和包含在血流图像中的各粒子的深度值，在调整描绘粒子与组织的顺序之后，生成合成图像。

即，合成图像生成部14d根据各像素的深度值与各粒子的深度值，判定组织结构与用粒子表现的血流的深度方向的重叠，进行调整以优先描绘出跟前的组织结构或粒子之后，生成合成图像。例如，合成图像生成部14d如图6所示，根据深度值生成从心腔内观察被检体的心脏的组织结构和用粒子表现了血流的合成图像。

然后，合成图像生成部14d将所生成的合成图像存储在合成图像存储部15中。

显示控制部16进行控制，以读入合成图像存储部15存储的合成图像，并在输出部12具备的监视器中显示所读入的合成图像。另外，显示控制部16进行控制，以根据经由输入部11接收到的合成图像的旋转显示请求，如图6所示，旋转显示所读入的图像。

这样，通过参照从将血流表现为粒子的血流图像与组织图像合成的合成图像，图像处理装置10的操作者(例如对由超声波诊断装置20摄影的图像进行读影而进行诊断的医生)可以观察被处于最前面的血流隐藏的背面的血流分布、组织结构。

另外，在本实施例中，说明了合成图像生成部14d根据包含在组织图像中的各像素的深度值和包含在血流图像中的各粒子的深度值，生成反映了血流以及组织结构的深度方向的合成图像的情况，但本发明不限于此，例如也可以是如下情况：不使用深度值，而合成图像生成部14d提高血流图像的透明度，从而生成可以观察被处于最前面的血流隐藏的后面的血流分布、组织结构的合成图像。

另外，在本实施例中，说明将立方体用作粒子而表现血流的情况，但本发明不限于此，也可以是使用具有圆柱、球等任意形状的粒子来表现血流的情况。

另外，说明了在包含于三维血流数据中的信息中，仅使用血流存在的范围的信息来生成血流图像的情况，但本发明不限于此，也可以是生成还反映了包含于三维血流数据中的血流的速度值、分散值以及能量等血流信息的血流图像的情况。以下，使用图7以及图8对图像生成部14的处理的五个变形例进行说明。图7是用于对图像生成部的处理的第一、第二以及第三变形例进行说明的图，图8是用于对图像生成部的处理的第四以及第五变形例进行说明的图。

第一，血流图像生成部14c在三维粒子数据中，根据血流的速度值、和/或、血流的速度值的分散值、和/或、血流的能量，决定粒子的颜色。

即，血流图像生成部14c如图7的(A)所示，根据血流信息(速度值、分散值、能量)来改变粒子的颜色的亮度。例如，血流图像生成部14c进行速度值(具体而言平均速度值)的绝对值越大、越提高红色的亮度，分散值越大、越提高黄色的亮度那样的二维彩色图(colormap)表现。这样，通过粒子的上色来表现血流信息，所以可以准确地表现没有清晰的边界的血流的空间分布。

另外，血流图像生成部14c可以利用“速度值、分散值、能量”中的任意一个、或“速度值、分散值、能量”的组合来进行粒子的上色调整，由操作者来设定使用血流信息中的哪个信息来进行粒子的上色。另外，可以通过预先在图像处理装置10中存储对应关联了“速度值、分散值、能量”与“上色”的查找表(look up table)，而调整粒子的颜色以及亮度。

第二，血流图像生成部14c在三维粒子数据中，根据血流的速度值、和/或、血流的速度值的分散值、和/或、血流的能量，决定粒子的大小。

即，血流图像生成部14c如图7的(B)所示，根据血流信息(速度值、分散值、能量)来改变粒子的大小。例如，血流图像生成部14c针对速度值的绝对值小的血流减小所显示的立方体的一边的长度，针对速度值的绝对值大的血流增大所显示的立方体的一边的长度。这样，通过粒子的大小来表现血流信息，所以可以准确地表现没有清晰的边界的血流的空间分布。

另外，血流图像生成部14c可以利用“速度值、分散值、能量”中的任意一个、或“速度值、分散值、能量”的组合来进行粒子的大小调整，由操作者来设定使用血流信息中的哪个信息来进行粒子的大小调整。另外，可以通过预先在图像处理装置10中存储对应关联了“速度值、分散值、能量”与“粒子的大小”的查找表，而调整粒子的大小。

第三，血流数据变换部14b在三维粒子数据中，根据血流的速度值、和/或、血流的速度值的分散值、和/或、血流的能量，决定粒子的配置密度。

即，血流数据变换部14b如图7的(C)所示，根据血流信息(速度值、分散值、能量)来改变粒子的配置密度。例如，血流数据变换部14b针对速度值的绝对值小的血流减小立方体的配置密度，针对速度值的绝对值大的血流增大立方体的配置密度。然后，血流图像生成部14c生成以由血流数据变换部14b决定的配置密度使粒子离散的血流图像。这样，通过粒子的配置密度来表现血流信息，所以可以准确地表现没有清晰的边界的血流的空间分布。另外，通过根据分散值改变粒子的配置密度，还可以更准确地表现紊流性血流那样的有边界的空间分布。

另外，血流数据变换部14b可以利用“速度值、分散值、能量”中的任意一个、或“速度值、分散值、能量”的组合来进行粒子的配置密度调整，由操作者来设定使用血流信息中的哪个信息来改变粒子的配置密度。另外，可以通过预先在图像处理装置10中存储对应关联了“速度值、分散值、能量”与“粒子的配置密度”的查找表，而调整粒子的配置密度。

第四，血流数据变换部14b依次生成每隔规定的时间间隔变更了三维粒子数据中的粒子被配置的位置的三维粒子位置变更数据。然后，血流图像生成部14c从依次生成的三维粒子位置变更数据，依次成生血流图像，合成图像生成部14d合成组织图像与依次生成的血流图像而依次生成合成图像。另外，三维粒子位置变更数据对应于发明内容中记载的“三维粒子位置变更信息”。

例如，如图8的(A)所示，血流数据变换部14b每隔规定的时间间隔(例如0.5秒间隔)变更三维粒子数据中的粒子被配置的位置，血流图像生成部14c针对每个粒子的位置被变更的三维粒子位置变更数据依次生成“血流图像1、血流图像2、血流图像3”，合成图像生成部14d合成组织图像与依次生成的“血流图像1、血流图像2、血流图像3”而依次生成“合成图像1、合成图像2、合成图像3”。

然后，显示控制部16进行控制，以在输出部12具备的监视器中依次显示“合成图像1、合成图像2、合成图像3”。由此，即使是稳定的血流(即，具有恒定的速度值、分散值、能量的血流)，也可以通过在时间上改变立方体的显示位置而表现血液流动的样子。

第五，血流数据变换部14b通过根据速度值和/或分散值来变更三维粒子数据中的粒子被配置的位置而依次生成三维粒子位置变更数据。然后，血流图像生成部14c从依次生成的三维粒子位置变更数据，依次成生血流图像，合成图像生成部14d合成组织图像与依次生成的血流图像而依次生成合成图像。

例如，如图8的(B)所示，血流数据变换部14b根据速度值变更三维粒子数据中的粒子被配置的位置，血流图像生成部14c针对每个粒子的位置被变更的三维粒子位置变更数据依次生成“血流图像A、血流图像B...”，合成图像生成部14d合成组织图像与依次生成的“血流图像A、血流图像B...”而依次生成“合成图像A、合成图像B...”。即，从“当前的显示帧中的立方体的显示位置”，根据速度值变更“下一个显示帧中的立方体的显示位置”。

具体而言，根据实际测定的血流的三维速度矢量来计算出立方体的变更位置。例如，血流数据变换部14b将在超声波的发送方向上移动了对所测定出的速度值乘以常数(例如“0.01”等)而得到的值后的位置设为“下一个显示帧中的立方体的显示位置”。另外，通过用直线或箭头来连接表现这些两个点，还可以表现血流的三维速度矢量。

然后，显示控制部16进行控制，以在输出部12具备的监视器中依次显示“合成图像A、合成图像B...”。这样，以反映了实测值的形式使立方体移动，所以可以依次显示正确地反映了血流的移动的合成图像。

接下来，使用图9，对实施例1中的图像处理装置10的处理进行说明。图9是用于说明实施例1中的图像处理装置的处理的流程图。

如图9所示，实施例1中的图像处理装置10在经由输入部11从操作者接收到显示对象区域设定请求和图像显示请求时(步骤S901“是”)，组织图像生成部14a将三维数据存储部13所存储的三维组织数据坐标变换为直角坐标系(步骤S902)，根据坐标变换后的三维组织数据通过体绘制生成包括深度值的组织图像(步骤S903)。

然后，血流数据变换部14b利用粒子对三维数据存储部13所存储的三维血流数据中的血流进行离散化而变换为三维粒子数据(步骤S904)，血流图像生成部14c对由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据中的粒子进行多边形表现(步骤S905)。

接下来，血流图像生成部14c将三维粒子数据坐标变换为直角坐标系(步骤S906)，从坐标变换后的三维粒子数据通过投影处理生成包括深度值的血流图像(步骤S907)。

其中，合成图像生成部14d根据包含在组织图像中的各像素的深度值和包含在血流图像中的各粒子的深度值，调整描绘出粒子与组织的顺序之后，生成合成图像(步骤S908)。

然后，显示控制部16进行控制，以在输出部12具备的监视器中依次显示合成图像(步骤S909)，结束处理。其中，有时还由图像处理装置10的操作者进行使合成图像沿任意的方向旋转移动的图像显示。

另外，在执行基于血流信息的粒子的配置密度变更处理的情况下，在步骤S904中由血流数据变换部14b执行。另外，在执行基于血流信息的粒子的大小的变更处理的情况下，在步骤S905中由血流图像生成部14c执行。另外，在执行基于血流信息的粒子的上色变更处理的情况下，在步骤S907中由血流图像生成部14c执行。

另外，通过反复执行步骤S904～步骤S907而进行图8中说明的粒子的配置位置的变更处理。

另外，在本实施例中，说明了在组织图像的生成处理中进行血流图像的生成处理的情况，但本发明不限于此，也可以是在血流图像的生成处理中进行组织图像的生成处理的情况。或者，也可以是并行执行组织图像的生成处理与血流图像的生成处理的情况。

如上所述，在实施例1中，组织图像生成部14a根据三维数据存储部13所存储的三维组织数据通过体绘制生成包括深度值的组织图像，血流数据变换部14b利用粒子对三维数据存储部13所存储的三维血流数据中的血流进行离散化而变换为三维粒子数据，血流图像生成部14c根据三维粒子数据生成包括深度值的血流图像。

然后，合成图像生成部14d根据包含在组织图像中的各像素的深度值和包含在血流图像中的各粒子的深度值，调整了描绘出粒子与组织的顺序之后，生成合成图像，显示控制部16进行控制，以在输出部12具备的监视器中依次显示合成图像，所以通过将血流表现为粒子，即使将三维的血流分布与三维的组织结构重叠而显示，也可以避免处于背面的血流、组织结构被最前面的血流隐藏，通过上述的主要特征，可以以适合于诊断的形式，三维地表现血流。即，医生等操作者可以观察血流分布与组织结构这双方，而可以容易地进行诊断。

另外，不仅在静止的状态下观察合成图像，而且还通过使合成图像沿任意的方向旋转，可以观察进一步具有立体感的血流分布，医生等操作者可以观察血流分布与组织结构这双方，而可以更容易地进行诊断。

在上述的实施例1中，说明了生成组织图像与血流图像之后生成合成图像的情况，但在实施例2中，使用图10对一次性地生成合成图像的情况进行说明。图10是用于说明实施例2中的图像处理装置的结构的图。

如图10所示，实施例2中的图像处理装置10与实施例1中的图像处理装置同样地与超声波诊断装置20连接，具备输入部11、输出部12、三维数据存储部13、图像生成部14、合成图像存储部15和显示控制部16。但是，实施例2中的图像生成部14与实施例1中的图像生成部14不同，代替组织图像生成部14a以及血流图像生成部14c而具备合成数据生成部14e。以下，以此为中心进行说明。

血流数据变换部14b与实施例1同样地，利用粒子对三维数据存储部13所存储的三维血流数据中的血流进行离散化而变换为三维粒子数据。

合成数据生成部14e生成合成了由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据与三维数据存储部13所存储的三维组织数据的合成数据。此时，合成数据生成部14e在附加了用于识别三维粒子信息与三维组织结构信息的识别信息之后，生成合成数据。另外，合成数据对应于发明内容中记载的“合成信息”。

具体而言，合成数据生成部14e将三维组织数据的输入等级限制为“0～20”，将三维粒子数据的输入等级限制为“255”的等级之后，生成合成数据。即，通过参照输入等级的值，可以识别是来源于三维组织数据的数据、还是来源于三维粒子数据的数据。另外，合成数据生成部14e生成从三维粒子数据除去了“在三维空间中离散配置的粒子的信息”以外的信息的数据之后，生成合成数据。

合成图像生成部14d根据由合成数据生成部14e生成的合成数据来生成合成图像。即，合成图像生成部14d将表示血流的粒子的三维信息被埋入到组织结构的三维信息中的合成数据坐标变换为直角坐标系之后，一起进行体绘制，从而生成合成了“组织结构以及血流”的信息的合成图像。以下，对合成图像的生成处理进行说明。

一般，在体绘制中，绘制了“第i断面”后的向帧缓冲器的写入内容“P_i”被表示为“P_i＝[1-f(I_i)]P_i-1+g(I_i)”。此处，函数“f”是不透明度函数，函数“g”是传递函数。

因此，合成图像生成部14d在体绘制中使用的不透明度函数以及传递函数中，对表示血流的粒子提供特别的值，从而生成合成图像。

例如，合成图像生成部14d在合成数据中，输入值“I_i”为220以上的情况下，作为是表示血流的粒子，而将不透明度函数“f(I_i)”的值设为“1”，而且，进行设定以成为传递函数“g(I_i)＝(255、0、0)”。另外，传递函数的括号内的三个值表示在RGB彩色模式中上色时的“R(Red)，红”、“G(Green)，绿”、“B(Blue)，蓝”各自的值。即，“g(I_i)＝(255、0、0)”表示利用红色表现了粒子的颜色的情况。另外，通过变更传递函数的括号内的三个值，可以进行基于血流信息的粒子的颜色、亮度的变更处理。

另外，合成图像生成部14d在合成数据中，输入值“I_i”小于220的情况下，作为是表示组织结构的数据，根据输入值设定最适合于组织结构的不透明度函数“f(I_i)”，而且，为了对组织结构进行灰度表现，将传递函数的括号内的三个值设定为相同值。由此，合成图像生成部14d与实施例1同样地，通过一次体绘制生成对组织结构与血流进行三维表现的合成图像(参照图6)。

另外，将用于判定是来源于三维组织数据的数据、还是来源于三维粒子数据的数据的阈值设定为“220”而不是“200”的原因在于，为了进行用于将血流表现为离散化的粒子的内插处理。

接下来，使用图11对实施例2中的图像处理装置10的处理进行说明。图11是用于说明实施例2中的图像处理装置的处理的流程图。

图11所示，实施例2中的图像处理装置10与实施例1同样地，在经由输入部11从操作者接收到显示对象区域设定请求和图像显示请求时(步骤S1101“是”)，血流数据变换部14b利用粒子对三维数据存储部13所存储的三维血流数据中的血流进行离散化而变换为三维粒子数据(步骤S1102)。

然后，合成数据生成部14e在限制了输入等级之后，生成合成了由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据与三维数据存储部13所存储的三维组织数据的合成数据(步骤S1103)。

接下来，合成图像生成部14d将由合成数据生成部14e生成的合成数据坐标变换为直角坐标系(步骤S1104)，通过体绘制生成合成图像(步骤S1105)。

然后，显示控制部16进行控制，以在输出部12具备的监视器中依次显示合成图像(步骤S1106)，结束处理。

如上所述，在实施例2中，可以通过一次体绘制生成合成图像，所以可以迅速地进行合成图像的显示处理。

另外，在上述实施例1中，说明了对于三维组织结构数据通过体绘制生成三维图像而进行显示的情况，但本发明不限于此，也可以是生成三维组织结构数据中的与规定的断面对应的断面组织图像而进行显示的情况。

心脏、胎儿以外的部位的组织结构(例如肝脏的肿瘤部位等)有时无法通过体绘制准确地表现三维结构。在这样的情况下，作为表现组织结构的图像，优选使用MPR(Multi Planar Reformat，多平面重构)图像。

因此，组织图像生成部14a从三维组织结构数据，生成与经由输入部11从图像处理装置10的操作者接收到的断面对应的MPR图像，合成图像生成部14c生成使被检体内的位置对齐之后合成了由组织图像生成部14a生成的MPR图像与由血流图像生成部14c生成的血流图像的合成图像。然后，显示控制部16进行控制，以在输出部12具备的监视器中显示所生成的合成图像。

这样，通过生成合成了MPR图像与血流图像的合成图像而进行显示，即使在与血流一起显示通过体绘制无法准确地表现三维结构的组织部位的情况下，也可以以适合于诊断的形式，三维地显示血流。

另外，即使在如上所述使用MPR图像的情况下，也与实施例1同样地，使用MPR图像与血流图像的深度值，判定组织结构与用粒子表现的血流的深度方向的重叠，进行调整以优先描绘出跟前的组织结构或粒子之后，生成合成图像。或者，也可以生成提高了血流图像的透明度的合成图像。

在实施例3中，使用图12以及图13对通过与上述实施例1以及实施2不同的方法从三维血流数据生成三维粒子数据的情况进行说明。图12是用于对实施例3中的三维粒子数据的生成方法进行说明的图，图13是用于说明实施例3中的合成图像生成部的图。

另外，以下说明的实施例3的图像处理装置10中的三维粒子数据的生成方法还可以应用于使用图2说明的实施例1中的图像处理装置10的血流数据变换部14b以及使用图10说明的实施例2中的图像处理装置10的血流数据变换部14b中的任意一个中。

在上述实施例1以及2中，通过在三维血流数据中的血流存在的范围离散配置粒子而生成三维粒子数据。但是，在实施例3中，通过以规定的间隔去除在三维血流数据中的血流存在的范围而生成三维粒子数据。

具体而言，实施例3中的血流数据变换部14b如图12所示，利用在空间上以及时间上变化的随机数来决定是否在合成图像的各像素中显示(显示/非显示)三维血流数据(具有纵深的血流的三维信息)。

通过使用在时间上以及空间上变化的随机数来决定显示/非显示，实施例3中的血流数据变换部14b与实施例1以及2中说明的三维粒子数据同样地，生成利用离散的粒子变换三维血流数据的三维粒子数据。另外，通过使用不仅是在空间上，而且还在时间上变化的随机数，实施例3中的血流数据变换部14b生成粒子沿着时间序列移动的三维粒子数据。

此处，在决定为显示的像素中配置的粒子的形状如图12所示可以是立方体的形状，但本发明不限于此，例如可以由操作者设定球体等任意的形状。

另外，实施例3中的血流数据变换部14b也可以与实施例1或2中说明的情况同样地，根据血流的速度值、血流的速度值的分散值、血流的能量来改变三维粒子数据中的粒子的颜色、粒子的配置密度、粒子的大小等那样地生成三维粒子数据。

然后，由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据通过实施例1或实施例2中说明的处理，被生成为与组织图像的合成图像。即，在实施例1中应用了本实施例的情况下，血流图像生成部14c从由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据生成包括深度值的血流图像，合成图像生成部14d根据包含在组织图像中的各像素的深度值与包含在血流图像中的各像素的深度值，调整了描绘出粒子与组织的顺序之后，生成合成图像。

或者，在实施例2中应用了本实施例的情况下，合成数据生成部14e生成合成了由血流数据变换部14b生成的三维粒子数据与三维组织数据的合成数据，合成图像生成部14d对于合成数据通过一次体绘制处理生成合成图像。

此处，实施例3中的合成图像生成部14d例如在利用每隔1/4秒变化的随机数在一秒期间生成四次三维粒子数据的情况下，如图13所示，在最初的一次(t＝0)中从三维血流数据生成合成图像，在其它三次(t＝1/4、2/4、3/4)中从三维粒子数据生成合成图像。由此，在输出部12的监视器中，最初显示出血流的整体像，其中显示出可以观察被血流隐藏的后面的组织像的合成图像。另外，在图12以及图13中，示出肾脏中的组织的MPR像与血流图像的合成图像。

如上所述在实施例3中，仅通过利用随机数去除三维血流数据的一部分而生成三维粒子数据，所以可以简易地生成可以观察血流分布与组织结构这双方的合成图像。

另外，在实施例3中，通过在空间上以及时间上改变随机数，例如即使是通过扫描一次超声波而生成的静止图像的数据，也可以生成可以表现血液流动着的状态的合成图像。另外，在实施例3中，例如通过进行控制，以发生越是在三维上处于跟前的血流使所显示的粒子的密度越大那样的随机数，可以提高合成图像中的血流的立体感。

另外，在实施例3中，将与三维组织数据的合成对象以一定的间隔设为三维血流数据，所以进行图像诊断的医生可以在作为残像而血流的整体像残留于记忆中的期间，参照可以一起观察血流分布与组织结构的合成图像，可以进行正确的诊断。

另外，在上述实施例1～3中，说明了图像处理装置10被设置为与超声波诊断装置20分离的情况，但本发明不限于此，也可以是超声波诊断装置20具备图像处理装置10的功能的情况。

另外，在上述实施例1～3中，说明了图像处理装置10从超声波诊断装置20中取得三维组织数据以及三维血流数据而进行处理的情况，但本发明不限于此，也可以是从存储有超声波诊断装置20等医用图像诊断装置所生成的数据的医用图像数据库中取得并处理三维组织数据以及三维血流数据的情况。

另外，图示的各装置的各结构要素仅为功能概念性的要素，而无需一定物理上如图所示构成。即，各装置的分散/综合的具体方式不限于图示的部分，而可以根据各种负荷、使用状况等以任意的单位功能上或物理上分散/综合其全部或一部分而构成。而且，对于由各装置进行的各处理功能，可以通过CPU以及由该CPU解析执行的程序来实现其全部或任意的一部分，或者可以作为利用布线逻辑(wired logic)的硬件来实现其全部或任意的一部分。

Claims (9)

1.一种图像处理装置，其特征在于，具备：

图像生成部，取得根据对被检体内发送的超声波的反射波而生成的处于该被检体内的组织的三维组织结构信息以及在该被检体内移动的流体的三维流体信息，在上述三维流体信息中的上述流体存在的范围中，使根据流体的速度值的分散值决定了粒子的配置密度、且根据流体的速度值决定了粒子的颜色的多个粒子在三维空间中离散配置，从而生成变换了该三维流体信息的三维粒子信息，生成基于所生成的上述三维粒子信息和上述三维组织结构信息的合成图像；以及

显示控制部，进行控制以在规定的显示部中显示由上述图像生成部生成的上述合成图像，

上述图像生成部通过以规定的间隔去除在上述三维流体信息中的上述流体存在的范围而生成上述三维粒子信息。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部根据上述三维粒子信息中的上述粒子在三维空间中的位置信息和上述三维组织结构信息中的上述组织在三维空间中的位置信息，调整了描绘出上述粒子与上述组织的顺序之后，生成上述合成图像。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部在附加了用于识别上述三维粒子信息与上述三维组织结构信息的识别信息之后，生成合成了该三维粒子信息与该三维组织结构信息的合成信息，根据所生成的上述合成信息生成上述合成图像。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部依次生成每隔规定的时间间隔变更了上述三维粒子信息中的上述粒子被配置的位置的三维粒子位置变更信息，根据依次生成的上述三维粒子位置变更信息与上述三维组织结构信息，依次生成上述合成图像，

上述显示控制部进行控制，以在上述规定的显示部中依次显示由上述图像生成部依次生成的上述合成图像。

5.根据权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部通过根据上述流体的速度值和上述流体的速度值的分散值中的至少一方变更上述粒子被配置的位置，依次生成上述三维粒子位置变更信息。

6.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部生成与上述三维组织结构信息中的规定的断面对应的断面组织图像，生成使上述被检体内的位置对齐之后合成了所生成的上述断面组织图像与使用了上述三维粒子信息的图像的合成图像，

上述显示控制部进行控制，以在上述规定的显示部中显示由上述图像生成部生成的上述合成图像。

7.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部按照时间序列改变上述规定的间隔。

8.根据权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，上述图像生成部以一定的间隔将与上述三维组织结构信息的合成对象设为上述三维流体信息。

9.一种图像处理方法，其特征在于，

图像生成部取得根据对被检体内发送的超声波的反射波而生成的处于该被检体内的组织的三维组织结构信息以及在该被检体内移动的流体的三维流体信息，在上述三维流体信息中的上述流体存在的范围中，使根据流体的速度值的分散值决定了粒子的配置密度、且根据流体的速度值决定了粒子的颜色的多个粒子在三维空间中离散配置，从而生成变换了该三维流体信息的三维粒子信息，生成基于所生成的上述三维粒子信息和上述三维组织结构信息的合成图像，

显示控制部进行控制以在规定的显示部中显示由上述图像生成部生成的上述合成图像，

上述图像生成部通过以规定的间隔去除在上述三维流体信息中的上述流体存在的范围而生成上述三维粒子信息。

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