JP2000500679A - 三次元画像形成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 三次元の超音波画像形成システムは、検査下の被検者の目標体積へ超音波の波を向けて、該被検者の目標体積からの反射した超音波の波を受ける超音波プローブを含んでいる。該超音波プローブは、目標体積の上を、線状のスキャニング経路に沿って撫でるように走らされ、反射した超音波の波は、コンピュータに運ばれて、そこで、目標体積の一連の二次元の画像がディジタル化される。このディジタル化された二次元の画像は、実際上遅れることなく三次元の画像を発生させるのに使用することができる。ユーザーインタフェースは、表示された画像をユーザーが操作するのを可能にする。特に表示された画像の全部を、任意の軸の周りに回転させることができ、表示された画像の表面は、種々の横断面図を提供するように、転換させることができ、また表示された画像の選択された表面を、任意の軸の回りに回転させることができる。これらの操作の全部は、コンピュータに接続するマウスのような単一の図形入力装置により達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 三次元画像形成システム 関連出願 本出願は、１９９５年４月４日に出願された、出願番号０８／４１９，０４９ 号の米国特許出願の一部継続出願であり、前記米国出願は、１９９３年１１月２ ９日に出願され、現在は放棄されている「三次元超音波画像形成システム（Thre e-Dimensional Ultrasound Imaging System）いう標題の発明に関する出願番号 ０８／１５８，２６７号の米国特許出願の継続出願である。本出願は、更に、１ ９９５年６月２３日付けで出願され、米国を指定しているＰＣＴ出願番号ＰＣＴ ／ＣＡ９５／００３７５号の一部継続出願でもあり、当該継続出願は、「三次元 画像を構築し表示するための方法並びにシステム（Method and System for Cons tructing and Displaying Three-Dimensional Images）」という標題の発明に関 して１９９５年１０月３日付けで米国特許明細書第５，４５４，３７１号の下で 発行された米国特許出願０８／２６４，８００号の継続出願である。 発明の分野 本発明は、医学的診断に関するものであり、より詳細には、三次元画像を構築 し表示するための方法並びにシステムに関するものである。 発明の背景 医学の分野では、被験者の内臓を観察するための超音波診断機器の使用は、一 般的なことである。例えば、前立腺癌の診断において、診断医は、病変が存在す るか否かを確認するだけでなく、存在する場合の病変の部位、寸法及び範囲を決 定するためにも直腸横断超音波（ＴＲＵＳ）を使用する。従来的な超音波診断機 器は、典型的には、被験者の中に超音波信号を発信し、そこから反射した超音波 信号を受信するように成した超音波プローブを含んで成る。超音波プローブによ って受信された反射超音波信号は、処理を受けて、検査中の目標の二次元画像が 形成される。 残念ながら、この従来的な機器は、検査中の目標が三次元であったとしても、 二次元画像を形成する。更に、それらの二次元画像は、目標に対して任意の角度 で獲得される単独の薄い平面を表わすものであり、目標内の画像平面に集中させ ることが非常に困難になり、後に特定部位の画像を復元することもまた非常に困 難になるのである。 本件出願の譲受人に対して譲渡され、それらの内容が引例として本文に組み込 まれるものである米国特許出願０８／４１９，０４９号及び米国特許明細書第５ ，４５４，３７１号では、三次元超音波画像形成システムが説明されている。こ れらのシステムは、先行技術に付随する欠陥を克服するものであるが、二次元超 音波画像から三次元画像が生成され得るように成して、画像形成を向上させ、そ の速度を増大させる改良は、引き続いて求められているのである。 従って、本発明の目的は、二次元画像の連続物から三次元画像を生成するため の新規なシステム並びに方法と、新規な超音波画像形成システムとを提供するこ とである。 発明の要約 本発明の一つの特徴に拠れば、ピクセルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）の配列によって表わ される目標体積（target volume）の一連の二次元画像（succession of two-dim ensional image）を体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）によって表わされる三次元画 像へと獲得する（acquiring）ための三次元画像形成システムであって： 所定の幾何学的な走査通路（scanning path）に沿って前記目標体積を走査し 、前記走査通路に沿って離間して配置される複数の平面上における前記目標体積 の断面を表わすそのデジタル化された一連の二次元画像を生成するように成した 走査手段と； デジタル化された二次元画像の前記連続物を前記二次元画像の位置を定義する その他の関連する画像データと共にメモリの中に記憶し、前記二次元画像内にお けるピクセルの相対的な位置と、前記目標体積内において隣接する二次元画像の 中におけるピクセルの相対的な位置とに関する解釈情報を定義するように成した 前記メモリと； 前記デジタル化された二次元画像及び前記その他の関連画像データを受信して 、前記二次元画像及び前記その他の関連画像データを体積画像配列に変換するよ うに成した変換手段と； 前記体積画像配列から前記目標体積の三次元画像を生成するディスプレイ手段 とを含んで成る三次元画像形成システムが提供される。 一つの実施態様では、幾何学的な走査通路は、直線的である。この場合には、 それらの断面は、直線的な走査通路に対して垂直な軸に関して傾斜される。変換 手段は、ズレ変形を使用して二次元画像及び前記その他の関連画像データを体積 画像配列に変換する。その他の関連画像データは、二次元画像データが各々の二 次元画像のｘ軸及びｙ軸に沿ったピクセルの個数を表わすデータと共に始まるよ うに成して、メモリの位置を表示するアドレス・ポインタを包含する。その他の 関連画像データは、各々の二次元画像の中において隣接するピクセルの間の物理 的な距離の値だけでなく、隣接する二次元画像の中における対応するピクセルの 間の距離、更には、断面の傾斜角度をも包含する。 図面の簡単な説明 本発明の実施態様は、ここで、以下のような添付図面を参照して、より詳細に 説明されることになる。 図１は、三次元超音波画像形成システムの斜視図である。 図２は、図１で示されたシステムの一部を形成する超音波プローブ作動アセン ブリの斜視図である。 図３は、超音波プローブを支持している、図２で示されたプローブ作動アセン ブリの側面図である。 図３ａは、超音波プローブ作動アセンブリによって駆動されるときの超音波プ ローブの運動の幾何学的な形状に関する斜視図である。 図３ｂは、傾斜した二次元画像の個数の説明図である。 図３ｃは、ズレ変形の説明図である。 図４は、図１で示されたシステムの一部を形成するコンピュータの様々なハー ドウェア及びソフトウェアの各モジュールを示すブロック図である。 図５ａは、図１で示されたシステムの機能的なステップの幾つかを示すフロー チャートである。 図５ｂは、図１で示されたシステムの補足的な機能ステップを示すフローチャ ートである。 図６は、初期化の間にディスプレイ・モジュールによって実行される各ステッ プのフローチャートを示している。 図７ａから図７ｄは、表示された三次元画像を操作するときに、ユーザー・イ ンターフェース及びディスプレイ・モジュールによって実行される各ステップの フローチャートを示している。 図８ａから図８ｃは、垂直方向軸の廻りにおいて回転を経験する三次元画像及 びモデルを示している。 図９ａから図９ｃは、水平に対して約３０度傾いて右上に傾斜する軸の廻りに おいて頂部左側から底部右側に向かう方向で回転を経験する三次元画像及びモデ ルを示している。 図１０ａから図１０ｃは、モデルの１つの平面がモデルの幾何学的な中心に向 かって移動されるように成した、三次元画像及びモデルを示している。 図１１ａから図１１ｃは、モデルの１つの平面が水平に対して約３０度傾いて 右上に傾斜する軸の廻りにおいて回転されるように成した、三次元画像及びモデ ルを示している。 図１２ａから図１２ｄは、モデルの１つの平面がモデルの幾何学的な中心から 離れて消失してしまうまで移動されるように成した、三次元画像及びモデルを示 している。 図１３は、メイン・ディスプレイ・ウィンドウ及びコントロール・ディスプレ イ・ウィンドウを包含する典型的なフル・スクリーン表示を示している。 図１４は、メジャー・コントロール・ウィンドウ及びアニメーション・コント ロール・ウィンドウをも更に包含するもう１つのフル・スクリーン表示を示して いる。 図１５ａから図１５ｃは、方向付け観察ウィンドウをも更に包含するフル・ス クリーン表示を示している。 好適な実施態様の説明 出願人の同時係属出願である米国特許出願０８／４１９，０４９号及び第５， ４５４，３７１号として発行された出願人の米国特許明細書では、三次元超音波 画像形成システムが開示されている。これらのシステムでは、一連の二次元画像 が獲得されてデジタル化された後、その二次元画像は、スタックとして記憶され 、画像データ配列を形成する。走査された目標体積の三次元画像が形成され得る 前に、その画像データ配列は、体積画像配列を形成すべく再構築されなければな らない。画像データ配列を体積画像データ配列へと再構築するプロセスは、獲得 された二次元画像が三次元画像を生成するために使用されることが可能になる前 に大きな遅延を引き起こす消費的でないプロセスである。本発明は、画像データ 配列に再構築を経験させる必要なしに、三次元画像が二次元画像データ配列を使 用して生成されることを許容することによって、この問題を克服するように成し た三次元超音波画像形成システムに関するものである。 ここで、図１を参照すると、本発明に従った三次元超音波画像形成システムが 示され、参照番号２０として概略的に表示されている。システム２０は、目標体 積の一連の二次元超音波画像から検査中の被験者の目標体積の三次元超音波画像 を生成することが可能であり、生成された三次元画像が操作されることを許容す るものでもある。検査中の被験者は、死んでいても、生きていても構わない。後 者の場合、システム２０は、医学的環境と獣医学的な環境の両者において使用さ れることが可能であり、診断器具として、或いは、手術を受けている被験者の目 標体積の最新画像を手術の間に提供するために使用されることも可能である。シ ステム２０は、超音波プローブ２４を取外し可能に保持する超音波プローブ作動 アセンブリ２２を包含する。この実施例では、プローブ作動アセンブリ２２は、 直線的な走査通路Ｚに沿って超音波プローブを移動させ、結果として、目標体積 の一連の二次元画像が獲得され得るようにして設計される。 超音波プローブ２４は、通信ライン３０を経由して臨床超音波加工機２８に対 して接続される。超音波加工機２８は、続いて、通信ライン３４を経由してコン ピュータ３２に対して接続される。コンピュータ３２は、キーボード（図示略） 、ディスプレイ・スクリーン３６ａを備えたモニタ３６、及び単独ボタン式マウ スのようなグラフィカル入力装置３８を包含する。しかしながら、その他の多く のグラフィカル入力装置もまた、ユーザーがコンピュータに命令を入力すること を許容するために使用され得るものであると了解されるべきである。コンピュー タ３２は、通信ライン４２を経由してコントローラ４０に出力信号を提供し、当 該コントローラは、続いて、通信ライン４４を経由してプローブ作動アセンブリ ２２にコントロール信号を提供し、超音波プローブ２４の走査運動を制御するこ とになる。 ここで、図２及び図３を参照すると、超音波プローブ２４及びプローブ作動ア センブリ２２が、より明瞭に図示されている。理解され得るように、プローブ作 動アセンブリ２２は、１対の減速ホイール２２ｄ及び２２ｅ及びベルト２２ｆに よってネジ付き出力シャフト２２ｃに対して連結されるモータ２２ｂを収容する ハウジング２２ａを包含する。Ｉブロック２２ｇは、内側ネジ孔を介してネジ・ シャフト２２ｃに取付けられるので、Ｉブロック２２ｇは、ネジ・シャフト２２ ｃがモータ２２ｂを介して回転されるとき、矢印Ｂで表わされるいずれかの方向 において直線的な走査通路Ｚに沿って移動する。プローブ・ホルダ２２ｈは、ネ ジ２２ｉ及び２２ｊによってＩブロック２２ｇに対して固定され、超音波プロー ブ２４を支持する。プローブ・ホルダ２２ｈは、ネジ・シャフト２２ｃに対して 位置決めされ、超音波プローブ２４の長手方向軸は、ネジ・シャフト２２ｃの長 手方向軸に対して垂直な軸と共に角度αを形成する。プローブ・ホルダ２２ｈの 傾斜角度は、ネジ２２ｉ及び２２ｊを緩め、プローブ・ホルダ２２ｈを所望の位 置に回転させ、それらのネジを締めることによって、調節されることが可能であ る。 プローブ作動アセンブリ２２は、被験者の内臓、即ち被験者Ｐの胴体の内部に おける胸部腫瘍のような病変の超音波画像が獲得されるべきである場合の用途に 特に適している。これらの場合、結合ジェル２２ｋの層は、典型的には、被験者 と超音波プローブ２４の間において被験者Ｐの上に配置される。 標準的な操作の間、モータ２２ｂは、一定の速度で回転するようにして作動さ れる。従って、ネジ・シャフト２２ｃもまた一定の比率で回転され、プローブ・ ホルダ２２ｈが直線的な走査通路Ｚに沿って一定の比率で超音波プローブ２４を 移動させることになる。超音波プローブ２４が直線的な走査通路Ｚに沿って移動 すると、それは、特殊な所定の間隔をおいて目標体積に衝突する超音波信号を発 信する。目標体積から反射した超音波信号は、これもまたプローブ２４によって 受信され、超音波プローブ２４の中における結晶（図示略）によってアナログ信 号に変換される。これらのアナログ信号は、臨床超音波加工機２８へと伝えられ 、そこで、目標体積の二次元アナログ画像の連続物が生成されるのである。各々 の二次元画像は、ｘ及びｙの寸法（図３ａを参照すること）を有する目標体積の 断面を表わしている。超音波プローブ２４及び臨床超音波加工機２８の操作は、 当該分野における熟練者には周知であり、それ故、本文では更に詳細には説明さ れないものとする。 直線的な走査通路Ｚに沿って運動する超音波プローブ２４の速度と超音波プロ ーブ２４の超音波信号発信間隔が既知であるので、ｚ軸に沿った目標体積の二次 元アナログ画像の相対的な位置は、容易に測定されることが可能である。 超音波加工機２８によって生成された二次元アナログ画像は、通信ライン３４ を経由してコンピュータ３２へ伝えられる。コンピュータ３２は、続いて、それ らの二次元画像をデジタル化し、後で説明されるように遅延なしで目標体積の三 次元画像が実質的に表示されることを許容するような様式で、デジタル化された 画像データをその他の関連する画像データと共に記憶する。一旦、表示されると 、コンピュータ３２は、これもまた後で説明されるように画像が操作されること を許容する。 ここで、図４を参照すると、コンピュータ３２のブロック図が、その内部の幾 つかのハードウェア及びソフトウェアの各モジュールを図示するようにして、示 されている。理解され得るように、コンピュータ３２は、通信ライン３４を経由 して臨床超音波加工機２８から受信した二次元アナログ画像を処理するために、 例えば、ワシントン州、レッドモンドのプレシジョン・デジタル・イメージ社（ Precision Digital Images Corporation of Redmond，Washington）によって製 造されたイマックス・ビデオ・キャプチャー・ボード（IMAXX Video Capture Bo ard）のようなフレーム・グラバー・モジュール８０を包含する。詳細には、フ レーム・グラバー・モジュール８０は、二次元アナログ画像の連続物を獲得して 処理する。一旦、デジタル化されると、一連の二次元画像は、物理的なローカル ・メモリ８２の中に記憶される。 コンピュータ３２は、グラフィカル入力装置３８を経由して受信した入力命令 を解釈するためのユーザー・インターフェース・モジュール８４をも包含する。 了解されるべきであるように、ユーザー・インターフェース・モジュール８４は 、グラフィカル入力装置３８からの入力に応じてシステム２０のその他のモジュ ールの操作を制御して調整し、ユーザーが所望の通りにシステムを制御すること を許容する。 一旦、目標体積の一連の二次元画像がフレーム・グラバー・モジュール８０に よって獲得されデジタル化されて、物理的メモリ８２の中に記憶されてしまうと 、そのデジタル化された情報は、ユーザー・インターフェース・モジュール８４ によってグラフィカル入力装置３８から受信した入力命令に応じて幾つかの様式 で処理されることが可能になる。詳細には、デジタル化された情報は、外部ファ イル記憶装置８８に対して転送されることが可能である。デジタル化された情報 は、物理的なローカル・メモリ８２の中に記憶されようと外部ファイル記憶装置 ８８の中に記憶されようと、いずれにせよ、グラフィカル入力装置３８から受信 した入力に応じてディスプレイ・モジュール９２によって処理されることが可能 であり、目標体積の三次元画像は、モニタ３６のスクリーン３６ａ上に表示され 得ることになり、本文において後で更に説明されるように操作されることが可能 になるのである。 コンピュータ３２は、プローブ作動アセンブリ２２を作動させ、超音波プロー ブ２４を所望の通りに直線的な走査通路Ｚに沿って掃引させるべく、コントロー ラ４０に対して出力信号を提供するように成した、プローブ走査コントロール・ モジュール９８をも包含する。プローブ走査コントロール・モジュール９８は、 ユーザー・インターフェース・モジュール８４からの入力をも受信する。 三次元画像形成 超音波プローブ２４が直線的な通路Ｚに沿って掃引され、超音波プローブ２４ は、直線的な走査通路Ｚの長手方向軸に垂直な軸に対して角度αにあるので、超 音波加工機によって獲得される超音波画像は、角度α（図３ｂを参照すること） だけ傾斜した平行な平面における目標体積の断面（即ち画像スライス）である。 従って、超音波画像の獲得の性質の故に、ｙ座標とｚ座標の間には、ズレ変形（ 図３ｃを参照すること）によって数学的に表現されることが可能である従属関係 が存在する。ズレ変形は、コンピュータ・グラフィックスの分野における熟練者 には周知であるように、直線的である。走査通路Ｚとズレ変形の両者の直線性は 、ディスプレイ・モジュール９２がピクセル座標を対応するボクセル座標に変換 するための視野変換としてズレ変形を使用することを許容する。そのため、ディ スプレイ・モジュール９２は、獲得してデジタル化された二次元超音波画像デー タに対して直接に作用することが可能であり、出願人の米国特許明細書第５，４ ５４，３７１号及び米国特許出願０８／４１９，０４９号で説明された再構築プ ロセスをその獲得した超音波画像データに経験させる必要なしに、三次元画像を 生成することも可能である。これは、三次元画像が表示され得る速度を大きく増 大させるのである。 ディスプレイ・モジュール９２が、獲得してデジタル化された超音波画像デー タに対して直接に作用することが可能なものであるために、ディスプレイ・モジ ュール９２は、以下のものを包含するその他の関連画像データを必要とする： １．） 物理的メモリ８２の中において、獲得した超音波画像データが始まる 位置のアドレスを定義するアドレス・ポインタ； ２．） 各々の二次元画像のｘ軸及びｙ軸に沿ったピクセルの個数だけでなく 、ｚ方向において獲得される二次元画像の個数をも包含する、獲得した二次元画 像データの範囲； ３．） 各々の二次元画像内におけるｘとｙの両方の方向において隣接するピ クセルの中心の間の物理的な距離、更には、隣接する二次元画像の中における対 応するピクセルの間の物理的な距離（ｚ距離）； 及び ４．） 傾斜角度αである。 上記のポイント１及び２で言及された２つのその他の関連画像データは、メモ リ内における獲得してデジタル化された超音波画像データの位置を定義する。こ の情報は、ディスプレイ・モジュール９２が、獲得した超音波画像データとその 画像データの付随セクションとを、目標体積の適切な画像スライスを備えて配置 することを許容する。上記のポイント３及び４で言及されたその他の関連画像デ ータは、ディスプレイ・モジュール９２が獲得した超音波画像データを正しく解 釈することを許容するように成した、画像データ解釈情報を定義する。 システム２０を使用して目標体積の二次元画像を獲得する前に、その他の関連 画像データが定義されなければならない。詳細には、フレーム・グラバー・モジ ュール８０は、獲得してデジタル化された超音波画像データを物理的メモリ８２ の適切な位置に書き込み、更には物理的メモリ８２の中の較正ファイルの中に記 憶されることになるアドレス・ポインタを生成するようにして、プログラムされ る。ステップ２においてその他の関連画像データを生成するためには、システム ２０が較正される。詳細には、較正の間、直線的な走査通路Ｚに沿った超音波プ ローブ２４の速度とその超音波信号発信間隔は、獲得されるべき目標体積の二次 元画像スライスの個数が既知であるようにして測定される。更に、二次元画像の ｘ軸及びｙ軸に沿ったピクセルの個数もまた測定される。ｘとｙの方向における ピクセルの個数は、各々の二次元超音波画像の縁部を画成する。従って、これら の個数は、走査された目標体積の内部に超音波画像データを配置するために使用 される。一旦、それらの個数が測定されると、それらもまた較正ファイルの中に 記憶される。 システム較正の間に、ステップ３においてその他の関連画像データを生成する ためには、超音波画像の同じラインの中の２つのピクセルの間における（即ち、 ｘ方向における）中心から中心の間の距離が測定され、超音波画像の２本の異な ったラインの中の隣接するピクセルの間における（即ち、ｙ方向における）中心 から中心の間の距離が測定され、更には、２つの隣接する超音波画像の中の対応 するピクセルの間における中心から中心の間の距離もまた測定される。上述のよ うなピクセルの間の距離の測定の間には、超音波画像のｘ方向における２つのピ クセルの間と、同じ超音波画像のｙ方向における２つのピクセルの間とにおいて 少数のみのサンプル測定が採用され、平均距離が測定される。直線的な走査通路 Ｚに沿った超音波プローブ２４の速度が一定であり、その超音波信号発信間隔が 既知であるので、隣接する二次元超音波画像の中における対応するピクセルの間 の距離は、容易に計算される。一旦、これらの距離が測定されると、それらの距 離の値は、較正ファイルの中に記憶される。超音波プローブ２４の傾斜角度αは 、これもまた測定され、較正ファイルの中に記憶される。一旦、上記のその他の 関連画像データが物理的メモリ８２の中の較正ファイルの中に記憶されると、そ の較正ファイルは、外部ファイル記憶装置８８の中に記憶される。この段階にお いて、システム２０は、ここで説明されるように目標体積の二次元画像スライス を獲得する準備が整ったのである。 （画像獲得（Image Capturing）） ここで、図５ａ及び図５ｂを参照して、目標体積の二次元画像を獲得するため に三次元超音波画像形成システム２０を作動させることが所望されるとき、シス テム２０は、較正されたものであり、外部ファイル記憶装置８８の中に記憶され た上述のその他の関連画像データを有するものであると想定すれば、超音波プロ ーブ２４とプローブ作動アセンブリ２２は、超音波プローブ２４によって発信さ れる超音波が目標体積に案内されるようにして、被験者に対して適切に配置され なければならない（ブロック１０２を参照すること）。 初めに、超音波プローブは、目標体積の断面を走査すべく、超音波信号を発信 する。目標体積から反射した超音波信号は、臨床超音波加工機２８へ伝えられ、 そこでは、超音波信号が衝突した目標体積の二次元アナログ画像スライスが形成 される。二次元アナログ画像は、続いて、通信ライン３４を経由してコンピュー タ３２へと伝えられ、それは、フレーム・グラバー・モジュール８０を介して獲 得されデジタル化される。デジタル化された二次元画像は、続いて、メモリ８２ の中に記憶される。 デジタル化された二次元画像のコピーは、続いて、ユーザー・インターフェー ス・モジュール８４へ伝えられ、モニタ３６のスクリーン３６ａ上にフレームが 描かれる（ブロック１０４）。その後、ユーザーは、臨床超音波加工機２８によ って生成された二次元アナログ画像がフレーム・グラバー・モジュール８０によ って獲得されデジタル化されるようにして、プローブ２４が超音波信号を発信し ている間に、当該プローブを直線的な走査通路Ｚに沿って手動で移動させる。こ れらの二次元画像もまた、その後、ユーザー・インターフェース・モジュール８ ４を介してモニタ３６のスクリーン３６ａ上に描かれる（ブロック１０６）。次 に、ユーザーは、モニタ３６のスクリーン３６ａ上に描かれたフレームを検討し た後、超音波信号が目標体積に対して適切に案内されていることを確認するよう に指示される（ブロック１０８）。目標体積が描かれたフレームの外側にある場 合、操作は、ブロック１０４に戻る。そうでない場合、ユーザーは、目標体積が 描かれたフレームの内側にあることを示すべく、グラフィカル入力装置３８を使 用して、ユーザー・インターフェース・モジュール８４に入力を供給する。 一旦、これが成し遂げられ、プローブ作動アセンブリ２２が適所に備えられる と（ブロック１１０）、システム２０は、適切な操作のための準備が整ったこと になる。ユーザーが、例えば、外部のフット・スイッチ又はハンド・スイッチ（ 図示略）を使用することによって、又はグラフィカル入力装置３８を使用してス クリーン３６ａ上に表示される適切なアイコンを選択することによって、或いは 代替的に音声命令を使用することによって、開始命令を入力すると、ユーザー・ インターフェース・モジュール８４は、プローブ走査モジュール９８に信号を送 信する。本発明の文脈の中では、アイコンは、スクリーン３６ａ上に表示され、 グラフィカル入力装置３８を使用して選択され得ることになる、任意のグラフィ カル要素を指し示している。 この時点で、プローブ走査モジュール９８は、コントローラ４０を介してプロ ーブ作動アセンブリ２２に対してコントロール信号を伝え、超音波プローブ２４ は、一定の速度で直線的な走査通路Zに沿って移動される。これが行われている 間に、超音波プローブ２４は、目標体積の全体が走査されるようにして所定の間 隔をおいて超音波信号を発信するように調整される。超音波プローブが反射した 超音波信号を受信すると、それは、アナログ情報を臨床超音波加工機２８へ伝え 、続いて、当該加工機が二次元アナログ画像を生成することになる。このように して、体積画像を表わす目標体積の一連の二次元アナログ画像（二次元アナログ 画像の連続物）は、超音波プローブ２４の出力に応じて臨床超音波加工機２８に よって生成されるのである（ブロック１１２）。臨床超音波加工機２８によって 生成された一連の二次元アナログ画像は、フレーム・グラバー・モジュール８０ によって獲得されデジタル化される。デジタル化された二次元画像は、続いて、 物理的メモリ８２へと伝えられ、配列Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）内のピクセルがデジタル 化された二次元画像のピクセルを表わすようにして、二次元画像の配列Ｉ（ｘ， ｙ，ｚ）を形成するためのスタックとして記憶される。コンピュータ３２がプロ ーブ作動アセンブリ２２の運動と超音波プローブ２４の操作を制御するので、目 標体積に対する個別的な二次元画像に関する空間的な方向付けは既知である。 本発明の実施態様では、二次元画像は、グレースケール画像であると考慮され る。しかしながら、本発明は、適切に機能することに関して二次元画像の「カラ ー」に依存するものではない。グレースケール・ピクセルは、ｎがグレー・レベ ルを記憶するために必要なビットの個数であるようにして、０と包括的な（２ⁿ −１）の間の値を有するグレー・レベルに関わるものである。グレー・レベル０ は、通常は、「背景カラー」として使用されるものであり、ブラックであると表 現される。 一旦、二次元画像が、獲得されて、配列Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を形成すべく物理的 メモリ８２の中にセーブされてしまうと、ユーザー・インターフェース・モジュ ール８４は、画像獲得のこの段階が完了したことを示すためのプロンプトを生起 させる。この時点で、ユーザーは、獲得されたフレームを前述のような様式で個 別的に検討することが可能になる（ブロック１１４）。二次元画像が不正確に獲 得された場合（ブロック１１６）、ユーザーは、システム２０をブロック１０２ に戻るように調整することが可能である。二次元画像が正確に獲得された場合に は、ユーザー・インターフェース・モジュール８４は、獲得された二次元画像が 、較正ファイル内のその他の関連画像データと共に、全体として外部ファイル記 憶装置８８の中にズレた体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）としてセーブされるべき か否か（ブロック１２０）を、決定するためのプロンプトを生起させる。ユーザ ーがそのプロンプトを選択する場合、獲得された二次元画像は、その他の関連画 像データと共に、外部ファイル記憶装置８８の中にズレた体積画像配列（volu-m etric image array）としてセーブされる（ブロック１２４）。 これに続いて、或いは、ユーザーが二次元画像データを外部記憶装置８８にセ ーブすることを選択しない場合、ユーザーは、三次元画像がモニタ３６のスクリ ーン３６ａ上に表示されるべきか否かを決定するにように指示される（ブロック １２６）。ユーザーが三次元画像を検討することを望み、その画像データが外部 ファイル記憶装置８８の中にズレた体積画像配列の形態を採って記憶される場合 には、ディスプレイ・モジュール９２が、そのズレた体積画像配列を外部ファイ ル記憶装置から検索する。画像データが外部ファイル記憶装置８８の中に記憶さ れなかった場合、ディスプレイ・モジュール９２は、メモリ８２の中に記憶され た画像データを検索し、更に、外部ファイル記憶装置８８から較正ファイルを検 索することにもなる。いずれの場合も、一旦、ディスプレイ・モジュール９２が 画像データ及びその他の関連画像データを受信すると、それは、それらのデータ をズレ変形と共に使用して、実質的に遅延なしでスクリーン３６ａ上に目標体積 の三次元画像を表示する（ブロック１２８）。その表示された画像は、後で説明 されるようにユーザーによって操作されることが可能である。画像操作の間、ユ ーザーは、表示された投影図をメモリ８２の中又は外部ファイル記憶装置８８の 中に記憶することが可能であり、これらの投影図は、後になって検索され再検討 されることも可能である。一旦、画像操作が完了してしまうと、ユーザーは、も う１つの三次元画像が形成されるべきか否かを確認するように指示される（ブロ ック１３０）。ユーザーがもう１つの三次元画像を形成することを望む場合には 、システム２０は、ブロック１０２に逆戻りする。そうでない場合、三次元画像 形成手順は、完了したものと判断される。 ブロック１２６において、ユーザーが三次元画像を検討することを選択しない 場合、当該システムは、直接にブロック１３０へと進行する。 （三次元画像表示） 一旦、目標体積の二次元画像が獲得され、ズレた体積画像配列として較正ファ イルと共に外部ファイル記憶装置８８の中に或いは物理的メモリ８２の中に記憶 されてしまうと、ユーザーは、グラフィカル入力装置３８を使用して、三次元画 像がモニタ３６のスクリーン上に表示されるべきか否かを決定することが可能に なる（ブロック１２６）。三次元画像がグラフィカル入力装置３８を介してユー ザーによって指示されたように表示されるべきである場合には、ディスプレイ・ モジュール９２が、初期化ルーチンを入力する（図６を参照すること）。初期化 ルーチンを入力すると、ディスプレイ・モジュール９２は、後で説明されるよう にそれらのデフォルト値に対するパラメータの個数を設定して、画像がスクリー ン３６ａ上に表示されることになる場合に、この情報を使用する（ブロック３０ ２から３０６）。それらのデフォルト値に設定されるパラメータは、マウス・ド ラッグ感度、逐次洗練シーケンス、及び擬似カラー・マッピングである。 上記のことが実施された後、ディスプレイ・モジュール９２は、画像データが ズレた体積画像配列として較正ファイルと共に記憶されたか、或いは物理的メモ リ８２の中に存在しているのかを決定する。画像データがズレた体積画像配列と して記憶された場合には、ディスプレイ・モジュール９２は、外部ファイル記憶 装置８８からズレた体積画像配列のコピーを検索する（ブロック３０８）。画像 データが物理的メモリ８２の中に存在する場合には、ディスプレイ・モジュール は、メモリ８２から画像データを検索し、更に、記憶装置８８から較正ファイル 内のその他の関連画像データを検索することにもなる。 一旦、ディスプレイ・モジュール９２が画像データ及びその他の関連画像デー タを検索してしまうと、ディスプレイ・モジュール９２は、画像データにモデル （ブロック３１０）が割り当てられたか否かを調べて確認する。当該モデルは、 表示されるべき三次元画像と同じ空間内に形成される複数の平坦表面を有する凸 多面体の形態のものである。当該多面体は、本文において後で説明されるように 様々な形状を採ることが可能である。 画像データにモデルが割り当てられなかった場合には、画像データの寸法が検 査され、画像データ内における実質的にすべてのピクセルを取り囲む平行六面体 の形態を採るモデルが形成され、画像データに対して自動的に割り当てられる（ ブロック３１２）。当該平行六面体は、直角である２つの内角と、角度αに等し い第３の内角とを有する。割り当てられたモデルは、その後、画像データ配列と 共にメモリの中にセーブされる。この後、画像データ配列は、ＡからＣの好適な 投影図のいずれか又はすべてが画像データ配列に対して割り当てられたか否かを 決定すべく検査される（ブロック３１４）。好適な投影図の幾つか又はすべてが 割り当てられなかった場合には、好適な投影図が自動的に形成され、画像配列と 共にメモリ８２の中にセーブされる（ブロック３１５）。 当該モデルは、その後、これ以降「メイン・ディスプレイ・ウィンドウ」と呼 ばれるフル・スクリーン表示の長方形サブ領域内において正投影図法によってモ ニタ３６のスクリーン上に投影される（ブロック３１６）。図１３は、モデルと 三次元画像がメイン・ディスプレイ・ウィンドウＭＤＷ内において表示されるよ うに成した、モニタ３６のスクリーン３６ａを示している。モデルをスクリーン 上に投影するためには、透視図法のようなその他の射影変換が使用されることも 可能であると了解されたであろう。スクリーン３６ａ上に表示されるものは、モ デルの視認可能な表面のみであり、即ち、隠れた表面の削除が実行されるので、 表示されたモデルは、不透明な外観を有する。モデル表面の周辺ラインは、白線 によってスクリーン上に描写される。各々の視認可能なモデル表面は、多角形領 域の中においてスクリーン上に投影される。各々の視認可能な表面の多角形領域 は、内側領域と外側領域に分割されるものであり、後者は、当該表面の表示され る境界線と直に隣接する全体領域の該当部分であり、全体領域の小さな部分を表 わしている。 各々の視認可能なモデル表面の表示は、以下の通りに成し遂げられる。表示さ れる表面の多角形領域内の各々のスクリーン・ピクセルは、付随する二次元直角 座標の対（ｘ'，ｙ'）を有する。モデル表面の精密な形の想定により、これは、 三次元座標の３成分（ｘ'，ｙ'，ｚ'）にまで拡張されることが可能である。 ピクセル座標（ｘ'，ｙ'，ｚ'）は、ズレ変形によって、対応するボクセル座 標（ｘ，ｙ，ｚ）に変換されることが可能であり、体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ ）内においてボクセル値を選択することになる。抽出されたボクセル値は、グレ ー・レベル又はカラーを算出するために、擬似カラー・マッピング・テーブル内 においてインデックスされる。そのグレー・レベル又はカラーは、続いて、スク リーン・ピクセルを照らすために使用される。このプロセスは、表示されるモデ ル表面の中に配置されるすべてのスクリーン・ピクセルに関して繰り返される（ ブロック３１８）。この表示の手法は、「テクスチャ・マッピング」と呼ばれる ものであり、当該分野における熟練者には周知のことである。 ディスプレイ・スクリーン上における各々のピクセルは、それに付随する直角 座標（ｘ'，ｙ'）によって確認されるものであり、これらは、通常は整数である 。体積画像配列内における各々のボクセルは、それに付随する配列インデックス （ｘ，ｙ，ｚ）によって確認されるものであり、これらもまた、通常は整数であ る。表示されたモデル表面の周辺内におけるピクセルに関しては、ピクセル座標 （ｘ'，ｙ'）から計算することが実行可能であり、値ｚ’は、スクリーン３６ａ の平面から、当該ピクセルの上に投影されるモデル表面上におけるポイントまで の距離を表わすものである。平坦表面であって、正投影図法又は透視図法を使用 する場合には、表示される各々の表面は、Ａｘ'＋Ｂｙ'＋Ｃｚ'＝Ｄという付随 する平面方程式を有するものであり、これは、ピクセル座標（ｘ'，ｙ'）が与え られれば、解かれることが可能であり、対応する深さの値ｚ’を算出することに なる。平坦でないモデル表面に関しては、その他の手法が必要とされるが、概ね 、その問題もまた、方程式を解くものであることに留まる。 表示座標（ｘ'，ｙ'，ｚ'）と体積画像座標（ｘ，ｙ，ｚ）の間の対応は、ズ レ変形によって付与される。ズレ変形の詳細は、ユーザーが投影図の角度、表示 の縮尺などのような１つ又はそれ以上の投影パラメータを変更しようと決定する ときにはいつでも、計算し直される。正投影図法であって、画像データ配列が標 準的な直角格子上においてサンプリングされる場合には、投影変換は、単純な線 形のマッピングである。透視図法及び／又は直角でないサンプリングの幾何学形 状のようなその他の場合には、投影変換は、より複雑なものであり得る。ズレ変 形によって表示座標（ｘ'，ｙ'，ｚ'）から計算される画像座標（ｘ，ｙ，ｚ） は、概ね整数ではなく、従って、個別的な画像ボクセルには対応しないことにな る。そのような場合には、ボクセル値は、最も近い利用可能な画像ボクセルから 補間によって計算されなければならない。このプロセスは、リ・サンプリングと 呼ばれるものであり、当該分野における熟練者には周知のことである。更になお 、当該分野の熟練者は、様々な補間の手法即ち「リ・サンプリング方式」が既知 であることも承知していて、それらの相対的な長所と欠点も承知していることに なる。 本発明の好適な実施例は、初期のパスでは計算的に高価でないリ・サンプリン グ方式を使用し、後期のパスではより遅くてより正確な方式に移行するようにし て、多数のパスで表示プロセスを実行する。それは、ユーザーが、応答の迅速性 と画像忠実性の間において申し分のないトレード・オフを選択するために、個別 的なパスを選択的に使用可能にし或いは使用不能にすることをも許容する。更に なお、後期のパスは、ユーザーが表示された投影図の迅速な変更をリクエストす る場合には、ユーザー入力の休止が存在するような時間まで初期のパスのみが実 行されるようにして、割込み可能であることが好適である。ここでは、後期のパ スは、最終的な投影図においてのみ実行される。この手法は、逐次洗練と呼ばれ るものであり、当該分野における熟練者には周知のことである。 三次元画像とそのモデルが、モニタ３６のスクリーン３６ａ上に表示された後 、その初期投影図は、画像データ配列と共にメモリ８２の中にセーブされ、「リ セット」投影図としてインデックスされる。従って、初期化の後、セーブされる 画像データ配列の４つの投影図が、存在して、後で説明されるように付随するア イコンが選択される場合に、メモリから検索されて表示されることが可能になる のである。セーブされる投影図の個数が任意であり、より多く又はより少数のセ ーブされる投影図が形成されてセーブされ得るものであることは、明白であろう 。初期化が終了すると、ディスプレイ・モジュール９２は、グラフィカル入力装 置３８を絶えず監視することを開始し、表示された画像において実行されるべき 所望の操作を示す入力命令を検出することになる（図７ａから図７ｄを参照する こと）。入力命令がディスプレイ・モジュール９２によって検出されると、当該 ディスプレイ・モジュールが、受信した入力命令に従って、表示された画像を操 作するのである。 ディスプレイ・モジュール９２は、全体の目標体積が走査された後に、物理的 メモリ８２から二次元超音波画像データを検索し、記憶装置８８からその他の関 連画像データを検索するものとして説明されたが、当該分野における熟練者によ れば、二次元超音波画像データの獲得に先立って較正ファイルがディスプレイ・ モジュール９２によって検索されることが可能であることもまた認識されるであ ろう。この場合、較正ファイル内のその他の関連画像データは、獲得した二次元 超音波画像データそれ自体を説明するものではなく、二次元超音波画像がその中 に獲得されることになる物理的メモリ８２の中におけるそのメモリ位置と構造特 性を説明するのである。当該システムがこのように作動される場合には、ディス プレイ・モジュール９２は、目標体積が走査されるのと実質的に同時に、目標体 積の三次元画像を提示することが可能である。 システム２０は、超音波プローブ２４を直線的な走査通路Ｚに沿って移動させ るものとして説明されたが、当該分野における熟練者によれば、その他の超音波 プローブ走査の幾何学的形状が使用され得ることもまた認識されるであろう。こ れらの場合、較正ファイル内のその他の関連画像データは、二次元画像データを 体積画像配列に変換するために比較的単純な変形が使用され得るように、走査の 幾何学的形状を考慮に入れるべく変更されなければならない。 （三次元画像操作） 表示された画像のすべての操作は、グラフィカル入力装置３８を使用して、３ つの動作によって実行されることが可能である。これらの動作は、「ポインティ ング」、「クリック」及び「ドラッグ」と呼ばれる。「ポインティング」とは、 そのボタンを押すことなくカーソルが所望の領域においてスクリーン３６ａ上に 位置決めされるように、グラフィカル入力装置３８を動かすことである。「クリ ック」とは、グラフィカル入力装置のボタンを押し込むことであり、「ドラッグ 」とは、そのボタンが押し込まれている間にグラフィカル入力装置を動かすこと である。「ポインティング・クリック・ドラッグ・シーケンス」という用語は、 グラフィカル入力装置を介してスクリーンの所望の領域にカーソルを移動させ、 グラフィカル入力装置のボタンを押し込み、ボタンを押し込んだままでグラフィ カル入力装置をもう１つの所望の領域に移動させ、その後、ボタンを離すという 完結した動作を示すために使用されているのである。画像の特殊操作は、ポイン ティング・クリック・ドラッグ・シーケンスのクリックの局面がその中で生じる ことになる領域に応じて実行される。 一旦、初期化ルーチンが完了してしまって、モデルと三次元画像がスクリーン 上に表示されると、グラフィカル入力装置は、ユーザーが表示された画像を操作 することを望んでいるか否かを決定すべく監視される。ディスプレイ・モジュー ル９２によって支持される操作は、任意の軸の廻りにおける全体のモデルと三次 元画像の回転、モデルの選択平面の移動、及び任意の軸の廻りにおけるモデルの 選択平面の回転である。ディスプレイ・モジュール９２が、グラフィカル入力装 置３８の運動を解釈して、表示されたモデルと画像をグラフィカル入力装置３８ に応答して操作する様式は、ここで、説明されることになる。 ディスプレイ・モジュール９２は、スクリーン上のカーソルの位置を決定し、 クリックが行われたか否かを決定すべく、絶えずグラフィカル入力装置３８を監 視する。詳細には、ディスプレイ・モジュール９２は、カーソルが視認可能なモ デル表面の外側領域の中に配置されるか否かを決定する（ブロック３２４）。カ ーソルがそのような外側領域の中に配置される場合、ディスプレイ・モジュール ９２は、そのモデル表面の周辺ラインを青に色付けする（ブロック３２６）。そ うでない場合には、ディスプレイ・モジュール９２は、青であったかもしれない 任意の周辺ラインの色をそれらの以前の色に変更する（ブロック３２８）。ディ スプレイ・モジュール９２は、更に、クリックが行われたか否かをも決定する（ ブロック３３０）。クリックが行われなかった場合、グラフィカル入力装置３８ の運動は、トラッキングされる。ディスプレイ・モジュール９２は、スクリーン ３６ａ上でカーソルを移動させて、グラフィカル入力装置の運動を追従するので ある（ブロック３３２及び３３４）。カーソルが移動されると、ディスプレイ・ モジュール９２は、ブロック３２４に逆戻りし、視認可能な表面の周辺ラインは 、直ぐ前で説明したようにカーソルの位置に応じて色を変化させることになる。 マウス・クリックが検出されると、スクリーン３６ａ上のカーソルの位置は、 カーソルがメイン・ディスプレイ・ウィンドウの中に配置されるか否かを決定す べく検査される（ブロック３３６）。カーソルがメイン・ディスプレイ・ウィン ドウの外側にある場合、ディスプレイ・モジュール９２は、カーソルがオプショ ン・アイコンの上に位置決めされるか否かを決定する（ブロック３３８）。カー ソルがオプション・アイコンの上に位置決めされない場合、そのクリックは、無 視され、グラフィカル入力装置３８は、そのボタンが解放されるまで監視される （ブロック３３９）。その時点で、ディスプレイ・モジュール９２は、ブロック ３２４に逆戻りする。しかしながら、カーソルがオプション・アイコンの上に位 置決めされる場合には、ディスプレィ・モジュール９２は、後で説明されるよう に、選択されたオプション・アイコンに付随するルーチンを実行する。 グラフィカル入力装置のクリックが行われ、カーソルがブロック３３６で検出 されるようにメイン・ディスプレイ・ウィンドウの中に位置決めされると、ディ スプレイ・モジュール９２は、カーソルが表示されたモデル表面の内側領域又は 外側領域の中に配置されるのか、或いは背景の中に配置されるのかを決定する（ ブロック３４０）。カーソルが背景の中に配置される場合、ディスプレイ・モジ ュール９２は、ユーザーが全体のモデルと三次元画像を回転させることを望んで いると決定する。この場合には、ボタンが押し込まれた後、グラフィカル入力装 置３８のドラッグ方向とドラッグ距離が監視される（ブロック３４２）。グラフ ィカル入力装置３８がドラッグ移動されているとき、ドラッグ方向とドラッグ距 離は、ディスプレイ・モジュール９２に対して繰返し伝えられる（ブロック３４ ４）。ドラッグ距離とドラッグ方向の値は、三次元のモデルと画像を回転させ、 更には、ディスプレイを更新してスクリーンの回転を示すために、ディスプレイ ・モジュール９２によって使用される（ブロック３４５）。一旦、グラフィカル 入力装置３８上のボタンが解放されると、その操作は、完結したものと判断され 、ディスプレイ・モジュール９２は、ブロック３２４に逆戻りする（ブロック３ ４６）。 マウス・ドラッグの距離と方向を三次元の回転軸と角度パラメータに変換する ための様々な手法は、当該分野における熟練者には周知のことである。本発明の 好適な実施例は、計算機協会…Association For Computing Machinery（ＡＣＭ ）によって発行されたグラフィックス・インターフェース議事録（Proceedings of Graphics Interface）９２において説明されたシューメイク（Shoemake）の 「アークボール（Arcball）」の手法を使用する。三次元画像の回転のための固 定ポイントは、初期モデルの幾何学的な中心であるように限定される。従って、 この操作では、表示された画像の中心を介するスクリーン３６ａ上のグラフィカ ル入力装置の垂直方向への運動は、表示された画像を水平方向軸の廻りに回転さ せるが、画像の中心３４を介するグラフィカル入力装置の水平方向への運動は、 表示された画像を垂直方向軸の廻りに回転させるのである。 図８ａから図８ｃは、カーソルを中央右側から中央左側へメイン・ディスプレ イ・ウィンドウを横断してドラッグ移動させるべく、グラフィカル入力装置３８ が移動されるとき、垂直方向軸の廻りにおいて回転を経験するメイン・ディスプ レイ・ウィンドウの中におけるモデルと三次元画像を示している。図９ａから図 ９ｃは、カーソルを頂部左側から底部右側へメイン・ディスプレイ・ウィンドウ を横断してドラッグ移動させるべく、グラフィカル入力装置３８が移動されると き、水平に対して約３０度傾いて右上に傾斜する軸の廻りにおいて回転を経験す るモデルと三次元画像を示している。明白になるであろうように、この操作は、 表示された画像を手に持って、それを引っ張りまわすという感覚をユーザーに与 えるものである。この画像操作の更なる詳細は、上述の印刷物の中で見出される ことが可能である。 モデル全体の単純な回転以外のモデルの操作についての理解を容易にするため には、多面体モデルを更に詳細に説明することが必要である。数学的には、凸多 面体は、本文では境界平面と呼ばれる少なくとも４つの平面によって形成される １組の半空間の共通部分として特徴付けられることが可能である。多面体の各々 の表面は、対応する境界平面の中に埋設される凸多角形である。境界平面のパラ メータ（即ち、ディスプレイ・モジュール９２が、記憶装置８８から検索するズ レた体積画像配列のコピーのいずれかである係数であり、平面方程式Ａｘ＋Ｂｙ ＋Ｃｚ＝ＤにおけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄである）を変更することによって、モデル多 面体の形状は、修正されることが可能である。境界平面の個数もまた、変更され ることが可能である。詳細には、新しい境界平面が追加されて、既存の平面がモ デルの数学的な仕様から取り除かれることが可能になるのである。その結果は、 モデル多面体が、表面を獲得するか或いは喪失するということである。 ディスプレイ・モジュール９２は、境界平面の係数の２つの主要な操作、即ち 移動（平面から座標原点への垂直方向距離を本質的に指定する係数Ｄの変化）及 び回転（座標軸に対する平面の方向付けを集合的に指定する係数Ａ、Ｂ、Ｃの変 化）を支持する。下で説明されるように、いずれの境界平面（及びそれに従って 対応するモデル表面も）が影響を受けることになるか、更に、移動を実行するか 或いは回転を実行するかという選択は、表示されたモデルに対するポインティン グ・クリック・ドラッグ・シーケンスの文脈上の解釈によって決定される。ディ スプレイ・モジュール９２は、これもまた下で説明されるように、境界平面をモ デル仕様に対して追加し且つそこから削除するための手段をも提供する。 体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）が先ずメモリの中にロードされて（図６におけ るブロック３１０及び３１２）、平面がユーザー入力に応答して追加されるとき に、その体積画像配列に対して割り当てられるように成したモデルの特徴である 区別がオリジナルの境界平面の間で形成される。オリジナル境界平面に対応する モデル表面は、白線として表示されるそれらの周辺ラインを有するが、追加され た平面に対応する表面は、典型的には黄色か又は緑色であるもう１つの色を使用 して表示される。移動され、回転され、或いは削除されることが可能であるのは 、追加された平面だけである。オリジナルの平面は、体積画像の境界線を表わす ものであり、新しい平面の追加を支持するための手段を提供するものでもある。 ブロック３４０において、クリックが検出され、カーソルが、表示されたモデ ル表面の周辺の内側にあると決定されると、カーソルがその中に位置決めされる ことになるモデルの表面が決定され、その表面の中におけるカーソルの位置は、 ディスプレイ・モジュール９２によって検査される（図７ｃにおけるブロック３ ５０）。カーソルが表面の内側領域の中に位置決めされる場合、ディスプレイ・ モジュール９２は、対応する境界平面を移動することが望まれていると決定する 。その後、ディスプレイ・モジュール９２は、その平面が、オリジナルの平面、 即ち白線で示されたものであるか否かを決定すべく、その対応する境界平面を検 査する（ブロック３５４）。その平面がオリジナルの平面である場合には、新し い平面が形成され、モデルに対して追加される（ブロック３５６）。初めは、そ の追加された平面は、オリジナルの境界平面と一致するものである。一旦、追加 される平面が形成されたか、或いは、ブロック３５４において、その平面がオリ ジナルの平面でない場合には、その平面を表示する周辺ライン（即ち、表示され た対応するモデル表面の周辺）は、黄色で色付けされ、その他の追加される平面 のすべての周辺ラインは、緑色で色付けされる（ブロック３５７）。 続いて、グラフィカル入力装置のドラッグの距離と方向が監視される（ブロッ ク３５８）。ディスプレイ・モジュール９２は、次に、追加された平面の移動の 方向を決定する。これを実行するために、ディスプレイ・モジュール９２は、ド ラッグ・ベクトルのドット積を計算し、平面に対する垂直ベクトルのスクリーン ３６ａ上への投影図が計算される。そのドット積が正である場合、平面は、垂直 ベクトルの方向に移動され、負である場合、それは、反対方向に移動される。好 適な実施例では、モデル仕様は、すべての境界平面垂直ベクトルがモデル多面体 の内部から離れる方向を指し示すように成したものである。従って、正のドット 積を生じるグラフィカル入力装置３８の運動は、当該平面をモデルの中心から外 側方向へ引き出すが、負のドット積を生じるグラフィカル入力装置３８の運動は 、それを中に押し込むことになる（ブロック３６０）。 平面の移動方向が内向きであると決定されると、ディスプレイ・モジュール９ ２は、その移動がモデルの崩壊を引き起こすものではないことを確認して保証す る（ブロック３６２）。それがそのようなことを引き起こす場合には、ディスプ レイ・モジュール９２は、表示されたモデルと三次元画像を更新することなく、 ブロック３５８に逆戻りする。そうでない場合には、追加された平面の移動が行 われ、移動される平面上のものに対応する体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）内にお けるポイントは、平面上にテクスチャ・マッピングされる（ブロック３６４）。 ブロック３６０において、移動方向が外向きであると決定されると、ディスプ レイ・モジュール９２は、その移動が平面の消失を引き起こし得るものであるか 否かを調べて確認する（ブロック３６６）。そのようなことを引き起こし得ない 場合には、ディスプレイ・モジュール９２は、ブロック３６４に進行して、表示 されたモデルと三次元画像を更新する。そうでない場合には、ディスプレイ・モ ジュール９２は、その移動がブロック３６４に進行する前に平面の消失を引き起 こし得るものであることを表示する（ブロック３６８）。明白になるであろうよ うに、平面が移動されると、画像の様々な断面は、体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ ）を介して移動平面のスライスとして観察されることが可能である。一旦、平面 が移動されてしまうと、ディスプレイ・モジュールは、その平面が削除されたか 否かを調べて確認する（ブロック３７０）。そのようなことが行われない場合に は、移動された平面の周辺ラインは、黄色で色付けされ、その他のすべての周辺 ラインは、緑色で色付けされる（ブロック３７２）。そうでない場合には、その 前の最も最近に修正された平面の周辺ラインが、黄色で色付けされ、その他のす べての周辺ラインは、緑色で色付けされる（ブロック３７４）。ボタンが解放さ れると、ディスプレイ・モジュール９２は、移動操作が完了したと判断して、ブ ロック３２４に逆戻りする（ブロック３７６）。 移動されることになる追加平面がスクリーン３６ａの平面に対してほぼ平行で あるとき、上述のドット積は、本質的にゼロである。そのような場合、ディスプ レイ・モジュール９２は、グラフィカル入力装置の運動の垂直方向成分のみを考 慮して、移動の方向と距離を決定する。この場合には、グラフィカル入力装置３ ８の上向きの運動は、ディスプレイ・モジュール９２が追加平面をモデル３６ａ の中に押し込むことを引き起こすが、グラフィカル入力装置の下向きの運動は、 ディスプレイ・モジュールがその平面をモデルから外へ引き出すことを引き起こ すのである。図１０ａから図１０ｃは、モデルの１つの平面がモデルの幾何学的 な中心に向かって移動されるように成した、メイン・ディスプレイ・ウィンドウ の中におけるモデルと画像を示している。 クリックが検出されて、カーソルが、ブロック３５０で決定されるように、モ デル表面の外側領域の中に位置決めされると、ディスプレイ・モジュール９２は 、対応する境界平面が回転されることになるものであると決定する。続いて、デ ィスプレイ・モジュールは、その平面を検査して、その平面がオリジナルの平面 であるか否かを決定する（ブロック３８０）。その平面がオリジナルの平面であ る場合には、オリジナルの平面と一致する新しい平面が形成され、モデルに対し て追加される（ブロック３８２）。追加される平面の周辺ラインは、黄色で色付 けされる。一旦、これが実行されたか、或いは、ブロック３８０において、その 平面がオリジナルの平面でない場合には、その他の追加されるすべての平面の周 辺ラインは、緑色で色付けされる（ブロック３８４）。 この後、グラフィカル入力装置３８のドラッグの距離と方向が監視され、グラ フィカル入力装置の回転の軸と方向は、先に言及されたシューメイカーの手法を 使用してディスプレイ・モジュール９２によって計算される（ブロック３８６） 。この後、ディスプレイ・モジュール９２は、その回転がその平面を消失させる ことになるか否かを決定する（ブロック３８８）。そのようなことが引き起こさ れる場合には、ディスプレイ・モジュール９２は、表示されたモデルと三次元画 像を更新することなく、ブロック３８６に逆戻りする。そうでない場合には、デ ィスプレイ・モジュール９２は、追加された平面を初期モデルの幾何学的な中心 の廻りにおいて計算された量だけ回転させる。回転が行われると、ディスプレイ ・モジュール９２は、スクリーン上の画像を更新する（ブロック３９０）。この ことは、画像の種々の断面が、体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を介して回転平面 のスライスとして観察されることを許容する。図１１ａから図１１ｃは、モデル の１つの平面が水平に対して約３０度傾いて右上に傾斜する軸の廻りにおいて回 転されるように成した、メイン・ディスプレイ・ウィンドウの中におけるモデル と三次元画像を示している。新しい斜面がモデルに追加され得るのは、この操作 を介してである。一旦、グラフィカル入力装置３８の上におけるボタンが解放さ れてしまって、平面の回転が完結したことが示されると、ディスプレイ・モジュ ール９２は、ブロック３２４に逆戻りする（ブロック３９２）。 以上の説明から明白になるであろうように、モデルのオリジナルの平面がユー ザーによって移動され或いは回転されるように選択されるときにはいつでも、追 加平面が形成されることになり、移動されるのは、その追加平面である。オリジ ナルの平面は、ディスプレイ・スクリーン上には示されないが、メモリ８２の中 に記憶されたままであり、ディスプレイをそのオリジナルの状態にリセットする ために、いつでも、再現されることが可能である。白線がオリジナルの平面を表 示するものであり、緑色のラインは、黄色のラインによって表示される最後に移 動された平面を例外として追加平面を表示するものであり、青色のラインは、マ ウス・ドラッグ・シーケンスが行われる場合に、その平面が回転することになる ことを表示するものであることもまた、明白になるであろう。 追加平面が回転されるとき、その追加平面は、斜めになることが可能であるが 、それは、オリジナルの平面によって形成される境界線を越えて張り出すことを 許容されるものではない（図１１ａから図１１ｃを参照すること）。任意の追加 平面は、その対応するモデル表面が消失してしまうほど、十分に遠くまでモデル から離れて移動されることが可能である。表面が消失した後にユーザーがグラフ ィカル入力装置のボタンを解放する場合には、その平面は、モデルから取り除か れるのである。このことは、ユーザーが不要な追加平面を削除することを許容す る。グラフィカル入力装置のボタンが解放されない場合、ユーザーは、追加平面 をモデルの中に戻すように押し込むことが可能であり、その平面は、再び視認可 能になり、削除は、行われないことになる。図１２ａから図１２ｄは、モデルの １つの斜面がモデルの幾何学的な中心から離れて消失してしまうまで移動される ように成した、メイン・ウィンドウ・ディスプレイの中におけるモデルと三次元 画像を示している。追加平面がモデルの中へ十分に移動される場合、モデルの全 体が崩壊することも可能であるように思われるであろうが、ディスプレイ・モジ ュール９２は、追加平面がモデルを崩壊させるほど遠くまで移動されることを許 容するものではない（ブロック３６２を参照すること）。 グラフィカル入力装置３８は、表示された投影図における変更を実施すべく移 動されるものであり、ディスプレイは、影響を受けた平面又は複数平面の中間位 置及び方向付けを示して更新されるが、ディスプレイ・モジュール９２は、体積 画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）をリ・サンプリングし、更には、テクスチャ・マッピ ング・プロセス及び離散的な近似のプロセスをも完成させなければならない。こ の実施例では、計算速度と画像品質の間で異なった折衷案を夫々に提示する多く のリ・サンプリング方式が利用可能である。 限定的なコンピュータ出力を使用して滑らかな操作を達成するため、ディスプ レイは、モニタ・スクリーンの全解像度以下で計算（レンダリング）されること が可能であり、及び／又は、より単純な補間の手法が、リ・サンプリング・プロ セスにおいて採用されることも可能である。この実施例では、ディスプレイは、 ユーザーが望む場合に、グラフィカル入力装置３８を介して適切なオプション・ アイコンを選択することによって、第１と第３のものが使用不能にされることが 可能であるように成した、３回ほどのレンダリング・パスで計算される。各々の パスの使用可能／使用不能の状態は、実際には、初期化の間にブロック３２４に おいてデフォルト状態に設定されるものである。当該シーケンスにおける第１の 使用可能パスは、割込み不能なものであり、即ち、グラフィカル入力装置が移動 されている間に、第１の使用可能パスが完全に実行され、スクリーン上における 完成した投影図の連続物を算出するのである。後続の使用可能パスは、グラフィ カル入力装置の運動によって自動的に中断されるものであり、その視認可能な結 果は、グラフィカル入力装置の運動に十分な休止が存在するときに、表示された 投影図がより高い品質の投影図（割込み可能なレンダリング・パスによって計算 される）に置き換えられるということだけである。本件の実施例によって支持さ れる３レンダリング・パスは、以下のようなものである： １． 削減される画像減力、接近隣接リ・サンプリング ２． 全画像解像度、接近隣接リ・サンプリング ３． 全画像解像度、三線形補間リ・サンプリング 前述のように、ブロック３３８において、クリックが検出され、カーソルが、 メイン・ディスプレイ・ウィンドウの中に位置決めされない場合に、ディスプレ イ・モジュール９２は、オプション・アイコンが選択されたか否かを決定する。 利用可能なオプション・アイコンは、ユーザーがデフォルト値とは異なったパラ メータを選択することを許容して、画像表示を向上させ、特殊機構ルーチンを実 行する。これらのオプション・アイコンは、「リセット（Reset）」、「Ａから Ｃの投影図（Views A to C）」、「記憶（Remember）」、「スナップショット（ Snapshot）」、「アニメーション（Animation）」、「インディケータ（Indicat or）」、「方向付け（Orientation）」、「高速（Fast）」、「スムーズ（Smoot h）」、「ウィンドウ（Win）」、「レベル（Lev）」、「拡大（Magnify）」及び 「メジャー（Measure）」を包含する。図１３は、メイン・ディスプレイ・ウィ ンドウに並んで位置決めされるコントロール・ディスプレイ・ウィンドウの中に おいて、これらのオプション・アイコンの大部分を示している。この具体例では 、ＡからＣの好適な投影図は、ユーザーによって、「サジタル（Sagittal）」、 「コロナル（Coronal）」及び「アクシャル（Axial）」とラベル付けされた。こ こで、オプション・アイコンを介して選択され得るそれらの利用可能なオプショ ンが、説明されることになる。 リセット・アイコンが選択されると、体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）と共に記 憶された画像及びモデルのオリジナルの投影図が、再計算されて、スクリーン上 に表示される。同様に、ＡからＣの投影図のアイコンの１つが選択されると、そ れに対応する好適な投影図が、再計算されて表示される。ユーザーがＡからＣの 投影図の１つ又はそれ以上を現行セッションに関して変更することを望む場合、 ユーザーは、表示された投影図を記憶された投影図に取り換えることが可能であ る。本件の実施例は、ユーザーが、投影図アイコン・ラベル（例えば、図１３に おけるサジタル、コロナル及びアクシャルなど）がその中において表示される独 特なウィンドウを起動することを許容し、それらのラベルを望み通りに編集する ことをも許容する。それらのラベルに関して為される変更は、ユーザーが、デー タ・ファイルに付随する任意の好適な投影図が上書きされるように成して、その 目的のために準備されたオプション・アイコンを使用し、それらの変更を記憶装 置８８の中にセーブすることを選択しない限り、現行セッションに関してのみ持 続する。 記憶アイコンが選択されると、スクリーン上の現行の投影図が、現行セッショ ンに関してのみ「リセット」投影図に上書きして、メモリ８２の中に記憶される 。記憶装置８８の中における現行データ・ファイルに付随する「リセット」投影 図は、メモリ８２の中におけるコピーを除いて、変更されない。この投影図は、 記憶アイコンの後続の使用によって上書きされない限り、そしてそれまでは、リ セット・アイコンを選択することによって、いつでもスクリーン上に呼び戻され ることが可能である。 ＡからＣの好適な投影図に関しては、類似の２アイコンの手法が使用され得る ことが、了解されるべきである。しかしながら、本件の実施例は、ユーザーが、 対応する投影図アイコンを選択している間に、キーボード上の指定されたキーを 押さえることによって、これらの投影図をメモリ８２の中に上書きすることを許 容する。 スナップショット・アイコンがモデル及び画像の操作の間の任意の時点で選択 されると、メイン・ディスプレイ・ウィンドウの中に現行表示される画像は、後 になってその他のソフトウェアと共に使用され得るものとするために、業界標準 画像ファイル・フォーマットにおいて記憶装置８８内のファイルとして記憶され る。本件の実施例は、タグ式画像ファイル・フォーマット（「ＴＩＦＦ」）を使 用する。その他のファイル・フォーマットのためのサポートの追加は、公表され たフォーマット仕様に従うことによって、直接的な様式で達成され得るものであ ると了解されるべきである。 アニメーション・アイコンが選択されると、表示された投影図の動画化シーケ ンスは、たった今説明したように、業界標準画像フォーマットで形成されて、メ モリ８２の中にセーブされることが可能である。アニメーション・アイコンが選 択されるとき、ディスプレイ・モジュール９２は、画像の投影図が記憶アイコン を使用してセーブされたか否かを決定して、それを検索する。記憶アイコンを使 用して投影図がセーブされなかった場合には、オリジナルの投影図が検索される 。これが行われている間、スクリーン３６ａ上には、アニメーション・ディスプ レイ・ウィンドウが出現する。そのディスプレイ・ウィンドウは、ユーザーが、 計算されて表示されることになる表示画像の中間投影図の枚数を選択することを 許容する（図１４を参照すること）。アニメーション・ディスプレイ・ウィンド ウは、更に、ユーザーが、画像の寸法を調節し、アニメーション・シーケンスに 識別子を割り当て、選択されたパラメータが申し分のないものであることを保証 するためにアニメーションの試写を見ることをも許容する。この後、ディスプレ イ・モジュール９２は、セーブされた投影図と現行の投影図の間における同時補 間によって、投影図の方向付け、位置及び中間投影図の各々の平面の方向付けを 計算する。 同時補間（simultaneous interpolation）を使用することによって、ユーザー は、その機構を非常に単純に利用して、２枚の投影図を入力することだけを必要 とする。第２に、それは、手動では製作され得ない複雑な投影図のシーケンスが 産み出されることを許容する。画像を手動で変更するとき、平面は、回転される か又は移動されることが可能であるが、同時に移動され回転され得るものではな い。平面の位置と方向付けの同時補間は、平面が同時に回転され移動されるよう に成した、動画化投影図シーケンスを産み出すことを可能にする。了解されるで あろうように、説明したこの機構は、現行の投影図とセーブされた投影図が同じ 個数の平面を有する場合にのみ、実行されることが可能である。 インディケータ・アイコンが選択されると、そのモデルは、前Ｆ、後Ｂ、左Ｌ などのような画像の標準方向を表示するための軸インディケータを備えて表示さ れる。これらのシンボルは、その用途に適合させるためにユーザーによって変更 されることが可能である。例えば、検眼に関する画像形成では、それらのシンボ ルは、標準的な接眼軸、即ち上Ｓ、下Ｉ、鼻Ｎ及びこめかみＴを表わすことが可 能である。これらのインディケータは、表示された画像の投影図が変化するとき 、浮動する。混乱を避けるため、それらの軸インディケータは、現行の投影図の 方向付けがそれらを表示モデルの背後に配置することになるとき、消失すること が好適である。 医療における画像形成のような所定の用途では、画像形成された構造体の表示 に対するそのモデルの現行の空間的な関係を示すことが望まれる。これは、方向 付けアイコンが選択されるときに、達成され得ることになる。このアイコンが選 択されるとき、画像形成されている構造体の表示は、記憶された構造体のリスト から選択される。当該構造体は、従来的な三次元コンピュータ・グラフィックス の手法を使用して、モデリングされる。続いて、当該構造体は、メイン・ディス プレイ・ウィンドウにおいて、或いはモニタ・スクリーン上の他のどこかの第２ のディスプレイ・ウィンドウにおいて、モデル多面体と交差する半透明の中実な 物体として表示される。これは、構造体とモデル多面体がどのように交差するの かを明らかにするレンダリング・アルゴリズムの使用を必要とする。モデル多面 体に対する構造体の位置、寸法及び空間的な方向付けは、４×４の変換行列とし て表現され得るものであり、測定されなければならない。このアイコンが選択さ れる場合、構造体ディスプレイ・ウィンドウは、ユーザーが表示された画像を操 作するときに更新されるので、２つのディスプレイは、常に同じ様式で方向付け される。コンピュータの出力が限定的であるときには、メイン・ディスプレイ・ ウィンドウよりも少ない頻度で構造体ディスプレイを更新することが許容され得 ることになり、例えば、ユーザー入力に休止が存在するまでこのディスプレイを 抑制するのである。このアプローチは、構造体がメイン・ウィンドウとは異なる ウィンドウにおいて表示されるときに最も有効に機能するものであり、本件の実 施態様において使用される。図１５ａから図１５ｃは、メイン・ウィンドウ・デ ィスプレイの中におけるモデル及び三次元画像だけでなく、メイン・ウィンドウ ・ディスプレイと並んだ第２のディスプレイ・ウィンドウの中における眼の構造 体をも示している。理解され得るように、図１５ａ及び図１５ｂでは、第２のデ ィスプレイ・ウィンドウは、小さなものであり、コントロール・ディスプレイ・ ウィンドウの下に位置決めされるが、図１５ｃでは、第２のディスプレイ・ウィ ンドウは、寸法を増大されることになった。 高速とスムーズのアイコンは、個別的に選択され或いは選択を解除されること が可能であり、前述の第１と第３のレンダリング・パスを使用可能又は使用不能 にするものである（第２のパスは常に使用可能である）。これらのアイコンの初 期状態は、ブロック３２４において初期化の間に設定される。この一般的な機構 は、例えば、対応するオプション・アイコンを備えた第４のパスの追加によって 、必要に応じてそれを選択的に使用可能又は使用不能にするようにして、僅かに 変更されることも可能であると了解されるべきである。 画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）の各々の表示された点は、擬似カラー・マッピング によってピクセルの輝度又はカラーに変換される。擬似カラー・マッピングの定 義域は、体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）における値の領域である。擬似カラー・ マッピングは、ディスプレイのコントラスト及び輝度などが改善されることを許 容するようにして、ウィンドウ及びレベル・スライド・コントロール（図１３か ら図１５では「Ｗｉｎ」及び「Ｌｅｖ」とラベル付けされた）を介してユーザー によって調節されることが可能である。「ウィンドウ」及び「レベル」及びそれ らの解釈という用語は、医療に関する画像形成の分野では標準化されたものであ る。本件の実施態様は、この点に関しては、確立された医療に関する画像形成の 慣行と矛盾しないのである。 拡大ウィンドウは、拡大アイコンが選択されるとき、メイン・ディスプレイ・ ウィンドウの上にスーパーインポーズされて出現するものであり、表示された投 影図の上に移動されることも可能である。十字線は、そのウィンドウの中心に配 置されるものであり、表示された投影図の所定の領域の上に位置決めされること も可能である。十字線が適切な位置にあるとき、ユーザーは、グラフィカル入力 装置を使用して、十字線が配置されている領域の拡大を調節することが可能であ る。 メジャー・アイコンが選択されると、メジャー・ディスプレイ・ウィンドウが スクリーン上に出現する（図１４を参照すること）。ユーザーは、グラフィカル 入力装置を使用して、最も最近に移動された平面（即ち、黄色のラインによって 表示されたもの）における三次元画像の距離と面積を測定することが可能である 。ユーザーが距離を測定することを望む場合、ユーザーは、単に、グラフィカル 入力装置３８を使用して、距離がその間で測定されることになる２つの終点を示 すことのみを必要とする。面積が測定される場合には、ユーザーは、少なくとも ３つの点を識別しなければならない。カーソルが最も最近に移動された平面の上 に移動されると、それは、十字線に変化して、画像のそれらの点の位置決めを容 易にすることになる。ディスプレイ・モジュール９２は、このモードでは、直線 の線分によって隣接する点をつなぐものであり、適切な縮尺を使用して、その線 の全長と、それらの点を接合する線によって画成される面積を両方とも計算する のである。 ドラッグ感度を変更することが望まれる場合、ユーザーは、キーボードの上に おける指定されたキーを押すことが可能であり、これは、そのキーが押されてい る限り、その倍率を調節することになる。これが、表示された画像における所定 の変化に関して、より大きいか又はより小さいマウスの運動を準備するのである 。これは、当然ながら、メイン・ディスプレイ・ウィンドウの寸法を拡大・縮小 することによって達成されることも可能である。 アニメーション機能は、移動され及び／又は回転される画像のシーケンスを動 画化するものとして説明されたが、四次元画像配列を視覚化するために、映画の ループの手法が適用されることも可能である。この場合、四次元画像配列は、異 なった時点で獲得された同じ目標体積の一連の三次元画像（a seres of three-d imensional images）である。例えば、食道を横断する心臓の超音波画像の形成 において、夫々が心臓の循環における異なったポイントに対応するようにして、 鼓動する心臓の複数の画像を獲得して再構成することが実行可能なのである。そ れらの三次元画像は、すべてが同じ空間的な解釈を有するものであることになり 、従って、それらのすべてに同時に単一の境界モデルを組み付けることが実行可 能である。各々の体積画像とモデル多面体の共通部分が、二次元画像を算出する のである。それらの画像は、映画のループとして時間順に計算されて表示される ことが可能である。 当該システムは、ユーザーが命令を入力することを許容する単一ボタンのマウ スを包含するものとして説明されてきたが、当該分野における熟練者には、複数 ボタンのマウス、ディジタイザ、ライトペン、トラック・ボール、キーボードな ど或いは以上のものの任意の組合せのようなその他の入出力装置が使用され得る ものであることは、明白であろう。その他の入出力装置が使用されるときには、 種々の命令を表わし、或いは様々なオプション・アイコンを選択するために、種 々の入力が選択され得ることになる。 単一ボタンのマウス以外のグラフィカル入力装置が使用される場合、モデルの 平面の回転による画像の操作は、改善されることが可能である。例えば、マウス がキーボードと組合せて使用され、キーボード入力が、平面を回転させることが 望まれていることを指示するために使用される場合には、その平面の回転の固定 点は、マウスがクリックされ、平面の回転を指示するキーボード入力が選択され るときに、マウスの位置によって決定されることが可能である。これは、当該平 面が初期モデルの幾何学的な中心とは異なった点の廻りにおいて回転されること を許容するのである。 ２ボタンのマウスが入出力装置として使用される場合には、ボタンの一方は、 平面の移動を指示するために割り当てられることが可能であり、もう一方のボタ ンは、平面の回転を指示するために使用されることが可能である。これは、カー ソルの位置を検査して、それが選択されたモデル表面の内側領域の中にあるのか 或いは外側領域の中にあるのかを決定するという必要を回避することになる。 三次元画像表示の手法は、超音波三次元画像形成システムにおいて説明されて きたが、その画像表示の手法は、画像の種々の投影図が視覚化されることを許容 するために三次元画像が操作されることが必要である種々の環境において使用さ れ得るものであることが明白であろう。詳細には、本件の表示の手法は、三次元 空間に関して定義される離散的にサンプリングされた関数を表わすものである任 意の体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を表示するために使用されることが可能であ る。これは、その表示の手法が、例えば、磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）及びｘ線 コンピュータ式断層撮影（ＣＴ）のようなその他の環境において使用されること をも許容するのである。 システム２０は、臨床超音波加工機２８及びコンピュータ３２を包含するもの として説明されてきたが、これらのコンポーネントの両方の機能を実行するため に単一の機械が使用されることも企図される。 本発明の変更及び修正は、当該分野における熟練者には、添付の請求項によっ て定められる本発明の範囲から離れることなく、明白になるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， (72)発明者 ダン シャーン カナダ オンタリオ州 エン６エイ ２テ ィー２ ロンドン 587 トールバット ストリート アパートメント 401 (72)発明者 ラーセン ジャンピータ ティー. カナダ オンタリオ州 エン５ヴィー ４ スィー９ ロンドン ポーツマース クレ スント イースト 243

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１） ピクセルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）の配列によって表わされる目標体積の一連の 二次元画像を、体積画像配列Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）によって表わされる三次元画像に 獲得するための三次元画像形成システムであって： 所定の幾何学的な走査通路に沿って前記目標体積を走査し、前記走査通路に沿 って離間をおいて配置される複数の平面上に、前記目標体積の断面を表わすその デジタル化された一連の二次元画像を生成する走査手段と； 前記一連のデジタル化された二次元画像を前記二次元画像の位置を定義するそ の他の関連する画像データと共にメモリの中に記憶し、前記二次元画像内におけ るピクセルの相対的な位置と、前記目標体積内において隣接する二次元画像内の ピクセルの相対的な位置とに関する解釈情報を定義する前記メモリと； 前記デジタル化された二次元画像及び前記他の関連画像データを受信し、前記 二次元画像及び前記その他の関連画像データを体積画像配列に変換する変換手段 と； 前記体積画像配列から前記目標体積の三次元画像を生成するディスプレイ 手段とを備えることを特徴とする三次元画像形成システム。 （２） 前記幾何学的な走査通路が、直線的であることを特徴とする請求項１に 記載の画像形成システム。 （３） 前記断面は、直線的な走査通路に対して垂直な軸に関して傾斜されてお り、また、前記直線的な変換手段は、ズレ変形を使用して前記二次元画像及び前 記その他の関連画像データを前記体積画像配列に変換させるものであることを特 徴とする請求項２に記載の画像形成システム。 （４） 前記その他の関連画像データは、二次元画像データが各々の二次元画像 のｘ軸及びｙ軸に沿ったピクセルの個数を表わすデータと共に始まるように成し て、前記メモリの位置を表示するアドレス・ポインタを包含することを特徴とす る請求項３に記載の画像形成システム。 （５） 前記その他の関連画像データは、ｘとｙの方向における二次元画像の隣 接するピクセルの中心の間の物理的な距離の値、隣接する二次元画像における対 応するピクセルの間の物理的な距離、及び前記傾斜の角度をも更に包含すること を特徴とする請求項４に記載の画像形成システム。