JP2006061697A - 超音波画像を３ｄ切り出しするための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】３次元超音波データ組を切り出す。
【解決手段】処理ユニット（２０６）は、基準スライス（４１０、４１１）の内部において対象データの辺縁位置にある基準点（６０２、６１０）を決定（１００８）している。この基準点（６０２、６１０）に基づいて基準スライス（４１０、４１１）及び対象スライス（４１２、４１４、４１６）を通過して延びる推定輪郭（４０８）を生成（１０１０）している輪郭推定器（２１０）が設けられており、この推定輪郭（４０８）は対象スライス（４１２、４１４、４１６）と交差して各対象スライス（４１２、４１４、４１６）内で推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を規定している。さらに、対象データの実際の輪郭点と実質的に対応するようになるまで推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を調整（１０１４）している輪郭調整ユニット（２１０）が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、診断超音波の方法及びシステムに関する。具体的には、本発明は、３次元（３Ｄ）超音波データ組を切り出すための方法及びシステムに関する。

医学診断で使用するためには多数の超音波法及びシステムが存在している。患者の超音波画像に基づいた患者の検査及び診断を容易にするために様々な機能が提唱されている。例えば、ある種のシステムは、２Ｄ画像のうち対象領域と非対象領域を表している部分を識別するための２Ｄ画像の解析で用いられる画像切り出し機能を提供している。局所的輪郭は、画像データのテクスチャ及びグレイレベル変化の計測（ただし、これに限らない）を含め様々な技法で決定されることがある。対象スライス内部で対象の局所的輪郭を決定するために、自動切り出しアルゴリズムが使用されることがある。さらに最近では、３Ｄボリュームに関する超音波情報を取得するための技法が導入されている。この超音波情報は、ボリュメトリック・データ組として保存される。このボリュメトリック・データ組からは、解析のために切り出し（セグメンテーション）を介するなどにより個々の画像またはスライスが抽出される。
米国特許第５５４０２２９号

従来では、超音波の方法及びシステムはボリュメトリック・データ組に対して切り出しを迅速に実行することができない。

ボリュメトリック・データ組の切り出しが可能な改良型の方法及びシステムに対する要求が存在する。

対象の３次元（３Ｄ）切り出しのための方法を提供する。本方法は、その内部を通過して延びる基準軸を有する対象データと該対象データの近傍にある非対象データとを包含するボリュメトリック・データ組を取得する。本方法は、このボリュメトリック・データ組の内部で少なくとも１つの基準スライス及び複数の対象スライスを規定しており、該基準スライスと該対象スライスは基準軸に沿って互いに交差しかつ基準軸を包含している。基準点は、この基準スライスの内部で対象データの辺縁位置において決定される。基準点を決定した状態で、本方法は、この基準点に基づいて基準スライス及び対象スライスを通過して延びる推定輪郭を作成しており、この推定輪郭は対象スライスと交差して推定境界点を規定している。次いで本方法は、対象データの実際の境界点と実質的に対応するようになるまでこの推定境界点を調整する。

対象の３次元（３Ｄ）切り出しのためのシステムを提供する。本システムは、その内部を通過して延びる基準軸を有する対象データと該対象データの近傍にある非対象データとを包含するボリュメトリック・データ組を保存しているメモリを含んでいる。本システムは、このボリュメトリック・データ組の内部で少なくとも１つの基準スライス及び複数の対象スライスを規定している処理ユニットであって、該基準スライスと該対象スライスは基準軸に沿って互いに交差しかつこの基準軸を包含している処理ユニットを含んでいる。この処理ユニットはこの基準スライスの内部において対象データの辺縁位置にある基準点を決定している。本システムは、この基準点に基づいて基準スライス及び対象スライスを通過して延びる推定輪郭を作成している輪郭推定器であって、該推定輪郭は対象スライスと交差して各対象スライス内で推定境界点を規定している輪郭推定器を含んでいる。本システムは、対象データの実際の境界点と実質的に対応するようになるまでこの推定境界点を調整している境界調整ユニットを含んでいる。

図１は、本発明の一実施形態に従って形成した超音波システム１００のブロック図である。超音波システム１００は、パルス状の超音波信号が身体内に放出されるようにアレイ状トランスジューサ１０６の内部の複数のトランスジューサ素子１０４を駆動させる送信器１０２を含んでいる。多種多様な幾何学構成を使用することができる。この超音波信号は、血球や筋肉組織など身体内の密度境界及び／または構造によって後方散乱を受け、トランスジューサ素子１０４に戻されるようなエコーを発生させる。このエコーは受信器１０８によって受信している。受信したエコーは、ビーム形成を実行しかつＲＦ信号を出力しているビーム形成器１１０に通される。次いで、このＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２に通される。別法として、そのＲＦプロセッサ１１２は、エコー信号を表すＩＱデータ対を形成するようにＲＦ信号を復調している複素復調器（図示せず）を含むことがある。次いで、このＲＦまたはＩＱ信号データは、一時的に保存するためにＲＦ／ＩＱバッファ１１４まで直接導かれることがある。

超音波システム１００はさらに、収集した超音波情報（すなわち、ＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理して表示システム１１８上に表示するための超音波情報のフレームを作成するために、信号プロセッサ１１６を含んでいる。この信号プロセッサ１１６は、収集した超音波情報に対して選択可能な複数の超音波様式に従った１つまたは複数の処理動作を実行するように適応させている。この例示的実施形態では、収集した超音波情報は、走査セッション中にエコー信号を受信しながらリアルタイムで処理される。代替的な一実施形態では、この超音波情報は、走査セッションの間にＲＦ／ＩＱバッファ１１４内に一時的に保存され、ライブまたはオフライン動作でリアルタイム性がより低い処理を受けることがある。

超音波システム１００は、人間の眼のおおよその認知速度である５０フレーム毎秒を超えるフレームレートで超音波情報を連続して収集することができる。収集した超音波情報は、これより遅いフレームレートで表示システム１１８上に表示させることがある。即座に表示させる予定がない収集超音波情報の処理済みのフレームを保存するために、画像バッファ１２２を含めてある。この例示的実施形態では、画像バッファ１２２は、少なくとも数秒分の超音波情報フレームを保存できるだけの十分な容量をもつ。超音波情報のフレームは、収集の順序や時刻に従ったこれらの取り出しが容易となるような方式で保存されている。画像バッファ１２２は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）やその他の周知のデータ記憶媒体（ただし、これらに限らない）などの少なくとも１つの記憶デバイスを含むことがある。

図２は、本発明の代替的な実施形態に従って形成した超音波システム２００のブロック図である。システム２００は、送信器２０３及び受信器２０５と接続されたアレイ状トランスジューサ２０１を含んでいる。アレイ状トランスジューサ２０１は、超音波パルスを送信し、走査を受けた超音波ボリューム２０７の内部にある構造からエコーを受信する。メモリ２０２は、走査を受けた超音波ボリューム２０７から導出された受信器２０５からの超音波データを保存する。ボリューム２０７は、例えば３Ｄ走査、リアルタイム３Ｄ撮像、ボリューム走査、位置決めセンサを有するトランスジューサによる２Ｄ走査、ボクセル相関技法、２Ｄ、またはマトリックスアレイ・トランスジューサを使用したフリーハンド走査（ただし、これらに限らない）など様々な技法によって取得されることがある。

トランスジューサ２０１は、関心領域（ＲＯＩ）の走査中に、直線状経路や弓状経路などに沿って移動させることがある。直線状または弓状の各位置において、トランスジューサ２０１は複数の走査面２０４を取得する。これらの走査面２０４はメモリ２０２内に保存され、次いでスライス抽出ユニット２０６に送られる。幾つかの実施形態では、そのトランスジューサ２０１は走査面２０４ではなくラインを取得することがあり、またメモリ２０２は走査面２０４ではなくトランスジューサ２０１が取得したラインを保存することがある。データ・スライスは、スライス・データから対象輪郭を抽出する切り出しユニット２１０に送られる。切り出しユニット２１０の出力は、超音波（ＵＳ）データと一緒にボリューム表示プロセッサ２１２に送られる。ボリューム表示プロセッサ２１２の出力は、ビデオ・プロセッサ２１４に送られ、次いでディスプレイ２１６に送られる。

図３は、システム１００（図１参照）によって収集した対象３０６の例示的な走査３００を表している。アレイ状トランスジューサ１０６は、トランスジューサ１０６の辺縁に沿って直線的に位置決めされた複数のトランスジューサ素子１０４を含む。トランスジューサ素子１０４は送信器１０２及び受信器１０８（図１参照）と結合されており、また送信器１０２からの送信信号に応答してアレイ状トランスジューサ１０６のうち各トランスジューサ素子１０４の近傍にある辺縁から放出される超音波ビームまたは波動３０２を発生させている。この送信信号は、各トランスジューサ素子１０４の発射を制御し、所定の経路に沿って超音波波動３０２がステアリングされるように位相調整されることがある。単に例示を目的として、４つのトランスジューサ素子１０４を図示している。アレイ状トランスジューサ１０６は、任意の数のトランスジューサ素子１０４を包含することがある。各波動３０２は、関心対象３０６を含むことがある関心対象ボリューム３０４内に投射されており、またこの波動は隣接するトランスジューサ素子１０４から放出される１つまたは複数の波動３０２と重複することがある。対象３０６は、対象３０６に当たる波動３０２を吸収、送出、屈折及び／または反射することがある。対象３０６から反射された波動すなわちエコーは、トランスジューサ素子１０４によって受け取られてシステム１００によって処理され、ボリューム３０４内部の対象３０６及び別の対象を示す画像またはステアリング・フレームを作成する。

図４は、形状が概して球形であると共に本発明の一実施形態に従ってスライス切断した対象４２６を包含するボリュメトリック・データ組４００の斜視図を表している。超音波システム２００は、対象データと該対象データの近傍にある非対象データとを包含するボリュメトリック・データ組（ＶＤＳ）４００を取得する。取得されたデータは対象４２６を規定しており、図２のメモリ２０２などのメモリ内に保存されることがある。対象４２６は、形状が球形であることや球形でないことがある。以下で説明することにするが、推定する球状輪郭ボリューム４０２は対象４２６の内部に規定されており、またこの輪郭ボリューム４０２は外方成長過程のための初期開始点として使用される。この過程は、対象４２６の形状が近似されるまで輪郭ボリューム４０２を反復して外方に拡張している。基準軸４０６は対象４２６の中心４２０の位置に配置されると共に、これを通過して延びている。複数の基準スライス４１０及び４１１と対象スライス４１２、４１４及び４１６とは基準軸４０６に沿って互いに交差すると共に、該基準軸４０６を含んでいる。基準軸４０６に沿って深度４２２にある１つの点（例えば、中心４２０）において、直交切断面４０４が基準軸４０６と直角に交差している。直交面４０４の基準スライス４１０との交差によって、直交面４０４の内部に基準線４２４が形成される。対象４２６の辺縁は基準線４２４に沿って対象データの相対する側に位置特定されている。

図５は、対象４２６を通じて様々な深度４２２で取得した図４のボリュメトリック・データ組４００を切る一連のスライスすなわち切断面５０２、５０６、５１０及び５１４の上面図である。切断面５０２、５０６、５１０及び５１４は、切断面４０４の場合と同様に基準軸４０６と直角である。面５０２、５０６、５１０及び５１４のそれぞれの面内で、対象４２６の１つの輪郭が形成されることがある。対応する面５０２、５０６、５１０及び５１４の内部に形成された輪郭５０４、５０８、５１２及び５１６は、対象データがＶＤＳ４００の非対象データと出合っている境界を意味している。対象４２６全体に関する輪郭モデルは、基準軸４０６に沿って対象４２６を切り出す同様に対応する切断面内で多くの複数の輪郭を生成させることによって取得されることがある。

図６は、基準スライス及び対象スライス４１０、４１１、４１２、４１４及び４１６を含んだ図４の面４０４の上面図である。基準点６０２及び６１０（境界点とも呼ぶ）はそれぞれ、深度４２２（図４）にある対応する基準スライス４１０及び４１１内で直交切断面４０４が基準スライス４１０及び４１１と交差する箇所に存在する。基準スライス４１０及び４１１は互いに直交することがあり、またこれらは手作業でまたは自動的に選択されることがある。基準点６０２及び６１０は、対応する基準スライス４１０及び４１１内における対象４２６の輪郭上の位置を示している。対象４２６の境界上の基準点６０２及び６１０を識別するためには様々な技法が使用されることがある。現行の技法には、画像データ内におけるテクスチャ及びグレイレベル変化の計測（ただし、これに限らない）が含まれる。

基準点６０２及び６１０を配置し終った後、切断面４０４内で滑らかな推定輪郭線４０８が推定される。図４の例では、推定輪郭線４０８は形状が円形である。推定輪郭線４０８は、直交面４０４の近傍において対応する境界点６０４、６０６及び６０８の位置で対象スライス４１２、４１４及び４１６と交差する。輪郭推定器は、第１の四分円と同様にして対象点を決定すると共に、図６のその他の四分円に関しても推定輪郭を完了させ、深度４２２における輪郭ボリューム４０２に関する推定輪郭４０８を得ている。輪郭推定器は、図２の切り出しユニット２１０内に含まれることがある。次いで輪郭推定器は、基準スライス及び対象スライスと交差する直交切断面の近傍にある基準軸４０６に沿った様々な深度において輪郭ボリューム４０２の推定輪郭を完了させる。これらの推定輪郭は、その各々が異なる深度にあり、図４の輪郭ボリューム４０２の形状など対象４２６に関する開始形状（ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｓｈａｐｅ）を規定している。その輪郭が対象４２６の境界内に来るように推定されている限りにおいて、この開始形状は重要ではなく、例えば球形状とすることができる。

図７は、図６に関して記載した推定輪郭上及び対象スライス内部にある近傍点７００を表している。図７は、図４及び図６の３つの対象スライス４１２、４１４及び４１６を３Ｄ斜視図で表している。点６０６は近傍点の考え方を例証するために選択したものである。推定輪郭４０８に沿って、点６０６は対応する対象スライス４１２及び４１６内の近隣値６０４及び６０８を有している。対象スライス４１２及び４１６は点６０６を包含する対象スライス４１４と隣り合っている。さらに、推定輪郭４０８と隣り合った推定輪郭７０２及び７０４内に存在する点も、点６０６に対する近隣点を提供することがある。具体的には、推定輪郭７０２の対象点６１２、６１８及び６２２と、推定輪郭７０４の対象点６１４、６１６及び６２０とが、対象点６０６に対する近隣値を提供する。したがって、点６０６は８つの近傍点６１２、６１８、６２２、６０４、６０８、６１４、６１６及び６２０と関連付けさせることがある。別法として、点６０６に対する近隣値として点６０４、６０８、６１６及び６１８だけを選択することがあり、このケースでは、点６０６は４つの近隣値を有することになる。記載した方式によって、推定輪郭上の１つの点を近傍点の組と関連付けさせることができる。

図８は、図７の点の別の像であり、点６０６とこの点６０６の８つの近傍点６１２、６１８、６２２、６０４、６０８、６１４、６１６及び６２０との間の角錐様の接続８００を表している。点６０６はこの角錐の尖端にあり、取り囲んでいる近傍点は角錐の底面を形成している。例示的な一方法は、推定輪郭上の点（例えば、点６０６）を外方に拡張させる、すなわち押すように動作している。しかし、点６０６を外方に移動させる量は、本明細書では簡単に検討することにする２種類の規則による制約を受けることがある。点を外方に移動させる量を制約する規則に加えて、その点を包含する対象スライスの内部のみで移動するようにその点はさらに制約を受けている。

例えば、点６０６は図７の矢印Ａの方向で外方に移動させることがあるが、点６０６は点６０６が関連する対象スライス４１４の内部でのみを移動させることがある。点６０６に関するこの関連する近傍点は、点６０６に対して伸縮性の接続を有するように想定されることがある。点６０６が外方に移動しようとするのに伴って、これらの近傍点６１２、６１８、６２２、６０４、６０８、６１４、６１６及び６２０は点６０６を引き戻そうとする。この結果、点６０６は矢印Ａの方向に外方に移動するが、近傍点による引き戻しがない場合に生ずる可能性があるような最初に割り当てられたある量まで移動しないことがある。矢印Ａは、点６０６において点輪郭と直交する、すなわち直角な方向を指しており、点６０６が移動する方向を示している。さらに、これらの近傍点は点６０６の移動によって外方に引っ張られることがあるが、各近傍点はその点を包含する対象スライスの内部でのみ移動することがある。実際に、ある境界点は近傍点と相互に関連しており、境界点の動きは近傍点による影響を受けると共に近傍点の動きに影響を与えている。例えば、境界点６０６が有するある推定近傍点が該近傍点と実際の境界点の間の差が非常に小さくなるような近傍点であれば、この近傍点は移動しないことがあり、またこの近傍点の移動しないことによって同様に境界点６０６の移動が防止されることがある。

第１種の規則は、近傍点に対する点６０６の外方への移動を規制している。図８の例では、対象点６０６に対するメッシュ状の近傍対象点を用いることによって、平滑度の計測が可能な対象点６０６における輪郭を形成させることがある。対象点６０６は、近傍点によって形成される複数の角度に関する頂点として選択されることがある。例えば対象点６０６は、点６０６から近傍点６１８及び６１６まで描かれた線によって１つの角度を形成している。この角度は、３つ組の点（例えば、角度（６１８、６０６、６１６））の形で表記されることがあり、この３つ組値のうちの真ん中の点がこの角度の頂点にあたる。対象点６０６によって形成される別の角度は、（６０８、６０６、６０４）、（６２２、６０６、６１２）及び（６２２、６０６、６１４）である。対象点６０６が近傍対象点とで形成する複数の角度の計測値を使用して、図９に例証するように対象点６０６における輪郭ボリューム４０２の尖鋭度や平滑度が示されることがある。

図９は、図８の点を使用して、点６０６における輪郭の平滑度９００の計測値を例証したものである。図９は、対象点６０６を図８の近傍点６１８及び６１６に接続した線によって形成される角度（６１８、６０６、６１６）を表しており、この角度は角度９０２とも示している。角度９０２の計測値が小さいほど、点６０６における輪郭がより尖鋭であることがある。角度９０２が大きいほど、点６０６における輪郭がより滑らかであることがある。対象点６０６が近傍対象点とでつくる角度の計測値は点６０６における輪郭の平滑度の計測値と相関することがあり、またこの角度計測値が低減係数（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）の定義に使用されることがある。ある決定された時刻において点６０６を移動させようとする場合、点６０６には、点６０６の位置で輪郭に接する接線９０６と直交する法線（垂直線）９０４に沿って外方に移動する際に１ミリメートル（１ｍｍ）の制限値が割り当てられることがある。

代替的な実施形態では、境界点に対して割り当てられる初期外方移動量は１．０ｍｍと対比して０．５ｍｍまたは２．０ｍｍとすることがある。この決定された時刻において、点６０６の位置の輪郭は非常に滑らかであることがあり、また平滑度関連の低減係数はわずか０．１ｍｍであることがある。この低減係数０．１ｍｍを最初に割り当てられた１ｍｍから差し引くことによって０．９ｍｍの許容移動量が得られる。この決定された時刻において、対象点６０６は法線９０４に沿って外方に０．９ｍｍだけ移動する。決定された別の時刻、あるいは点６０６の移動の反復において、この輪郭は点６０６の位置でより尖鋭であることがあり、また低減係数０．８が算出されることがある。この反復では、点６０６は法線９０４に沿って外方に（１−０．８）＝０．２ｍｍだけ移動する。対象点の位置における輪郭ボリューム４０２の平滑度の計測値は、対象点に割り当てられた初期移動量から対象点の移動を制限するために適用される低減係数と関連付けされることがある。

対象点６０６が法線９０４に沿って移動すると、点６０６は周囲の近傍点に対して引っ張り力を作用させ、これによりこれら近傍点をそのそれぞれの対象スライス内で同様に外方に移動させることがある。点６０６が図７の矢印Ａの方向に移動する際に近傍点６１８に対して許容させる移動量は、図８に記載したような近傍対象点を伴う対象点６０６において確定した輪郭の平滑度によって決定される。近傍対象点に対して許容させる移動量は、本明細書に記載したような低減規則による制限を受けることがある。

第２種の低減規則は、点６０６の外方への移動を制限しており、点６０６の局所的エリア内に潜在する画像情報の使用と関連している。画像情報を使用して、対象４２６の実際の輪郭への対象点６０６の接近度が決定されることがある。対象点６０６が対象４２６の輪郭上に位置している場合、対象点６０６は移動させるべきでない。画像情報には、グレイレベル変化、変化の傾斜、局所統計値、テクスチャ計測値及び強度などの対象データの変化に関する計測値を含むことがある。こうした計測値から低減係数が導き出されることがある。例えば、対象点６０６の近くのグレイレベルが対象４２６の境界を示唆するように劇的に変化している場合、このグレイレベル変化に対して大きな低減係数（例えば０．９または１．０ｍｍ）を関連付けすることがある。このケースでは、対象点６０６は、移動の許容が非常にわずか（１−０．９＝０．１ｍｍ）であるか、あるいは全く許容されない（１−１＝０ｍｍ）。

低減係数は、本明細書に記載した第１及び第２種の規則によって計算する、すなわち関連付けすることがある。対象点を移動させる際に、その対象点の位置における輪郭の平滑度、並びにこの対象点の局所域内に潜在する画像情報に基づいた低減係数によって対象点の動きを制限することがある。その輪郭が極めて滑らかでありかつその画像情報が対象点の近くに対象境界が全く存在しないことを示唆している場合、この対象点は全許容距離（例えば、１ｍｍ）移動することが許容されることがある。別法として、その輪郭が尖鋭であるかつ／またはその画像情報がその対象点が対象境界の位置にあることを示唆している場合、その対象点は非常にわずかしか移動させないか、全く移動させないことがある。

図１０は、ボリュメトリック・データ組（ＶＤＳ）４００を切り出すための例示的な一方法を表した流れ図１０００である。１００２では、対象データと該対象データの近傍にある非対象データとを伴うＶＤＳ４００が取得される。図４の例では、その対象データは、非対象データによって取り囲まれた対象４２６を規定している。１００４では、ＶＤＳ４００の基準スライス４１０及び４１１並びに対象スライス４１２〜４１６は、対象４２６の中心（図４）を含みかつ該中心を通過することがある基準軸４０６により、かつ該基準軸４０６を基準として規定されている。基準スライス４１０及び４１１並びに対象スライス４１２〜４１６は基準軸４０６に沿って互いに交差すると共に、この基準軸４０６を包含している。１００６では、基準軸４０６と直角でありかつ該基準軸４０６に沿ったある深度にある面４０４が選択される。面４０４は基準スライス及び対象スライス４１０〜４１６と交差し、これにより直交切り出し面４０４の内部で基準線４２４及び対象線４２７を規定する。

１００８において本方法は、各基準線４２４上で、対象４２６の輪郭の近似となっているが対象４２６の輪郭内部にあるような、対象４２６の相対する辺縁上にその各々がある１対の基準点を見つけ出す。任意選択では、これらの基準点は、基準スライス４１０のデータ内容に基づいて自動的に決定されることがある。別法として、基準スライス４１０は、マウス、トラックボール、タッチスクリーン、その他を用いて基準点を手作業で指定するユーザに対して提示されることがある。１０１０では、本方法は次いで、直交切り出し面４０４内に位置しているが対象４２６の輪郭内部にあるような対象４２６の滑らかな輪郭線４０８を推定する。この推定輪郭線４０８は基準点６０２及び６１０（図６）を通過しており、またこれら基準点６０２及び６１０に基づいて、この推定輪郭線４０８は対象スライス４１２〜４１６の対象線と交差し、対応した推定対象点６０４、６０６及び６０８を決定している。この推定輪郭は、切断面４０４によって決定された深度で、かつ対象４２６の真の輪郭内部に位置している。本方法は１０１２において、直交する切断面によるＶＤＳ４００の切り出し、並びに対象４２６の推定輪郭の形成が完了したか否かを判定する。

切り出しは、所定の数の直交切断面によって基準軸４０６に沿ってＶＤＳ４００全体を切り出し、各切断面と関連付けされた基準点６０２及び６１０並びに対象点６０４、６０６及び６０８を含む輪郭点６２４が得られた時点で完了とすることがある。切り出しが完了していない場合は、処理は１０１２から１００６に戻り、ＶＤＳ４００の切り出しのための別の切断面が選択される。切り出しが完了している場合は、１０１４において、各切断面内の滑らかな推定輪郭を対象４２６の実際の輪郭に向かって外方に成長させる反復過程を開始する。境界調整ユニット（例えば、図２のボリューム・レンダリング・プロセッサ２１２）によって、対象４２６の実際の境界点と実質的に対応するようになるまで境界点６２４を外方に調整する。第１の反復は、推定輪郭のすべてに関する境界点６２４が外方に成長することを許容することによって実行される。各境界点６２４は、当該点の輪郭に対する法線に沿って外方にある制限された距離だけ移動するように選択されることがある。ある点が１回の動作で移動できる最大距離は、ある所定の量（例えば、１ｍｍ）に制限されている。境界点６２４の移動は、関連付けされた対象スライスの内部に来ているように制約を受ける。

しかし、各境界点６２４に対して許容される外方成長の量は、１組の低減係数だけ所定の初期量から調整を受けることがある。境界点６２４は、低減規則／低減係数の制約の域内で外方に成長することが許容される。したがって例えば、ある点は、当初は移動量１ｍｍが割り当てられているが、低減係数が０．３であるため１．０−０．３＝０．７ｍｍしか移動しないことがある。ある点の外方への成長によってさらに、周囲の近傍点も同様に外方に引っ張られる。ある直交切り出し片に関連する境界点６２４を外方に成長させた後、外方成長させる境界点６２４の別の切り出し片が選択される。境界点を外方に成長させる過程は、境界点のすべての切り出し片を成長させ終わるまで継続される。境界点６２４の成長に関する１回の行程が完了した時点で、本方法は１０１６において、低い全体成長量または移動量に関する何らかの基準に基づき、当該切り出し片に関して別の成長反復を実施すべきか否かを判定する。

一実施形態では、境界点６２４の成長は、境界点６２４のうち所定のわずかな数または比率しか移動しなくなった時点で完了させている。別の実施形態では、境界点６２４のうちある所定の少ない数または比率がある所定のわずかな量の範囲でしか移動しなくなった時点で成長を完了させることがある。さらに別の代替的な実施形態では、すべての境界点６２４に対する移動レートがある所定の値未満になった時点で成長を完了させることがある。１０１６において境界点６２４の外方成長が完了したと判定されたら、境界点６２４によって形成させて得られた３Ｄ輪郭ボリューム４０２によって対象４２６が実質的にモデル化される。

上では、診断用超音波システムの例示的な実施形態について詳細に記載した。本システムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各システム構成要素は本明細書に記載した別の構成要素と独立にまた個別に利用されることもある。各システム構成要素は別のシステム構成要素と組み合わせて使用することも可能である。

本発明を、具体的な様々な実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、本発明が本特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内にある修正を伴って実施できることを理解するであろう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の一実施形態に従って形成した超音波システムのブロック図である。 本発明の代替的な実施形態に従って形成した超音波システムのブロック図である。 図１に示した超音波システムによって収集される対象の例示的な走査の図である。 対象を含むと共に本発明の一実施形態に従ってスライス切断したボリュメトリック・データ組の斜視図である。 対象を通る様々な深度で取得した図４のボリュメトリック・データ組を切る一連のスライスの上面図である。 図４の対象の輪郭を推定している切断面と該切断面内部の点の上面図である。 図６の隣接するスライス内部にある近傍点を表した斜視図である。 図７の１つの点に接続させた近傍点を示した斜視図である。 図８の１つの点と２つの近傍点との間で形成される角度を表した図である。 対象のボリュメトリック・データ組を切り出すための例示的な方法の流れ図である。

符号の説明

１００ 超音波システム
１０２ 送信器
１０４ トランスジューサ素子
１０６ アレイ状トランスジューサ
１０８ 受信器
１１０ ビーム形成器
１１２ ＲＦプロセッサ
１１４ ＲＦ／ＩＱバッファ
１１６ 信号プロセッサ
１１８ 表示システム
１２２ 画像バッファ
２００ 超音波システム
２０１ アレイ状トランスジューサ
２０２ メモリ
２０３ 送信器
２０４ 走査面
２０５ 受信器
２０６ スライス抽出ユニット
２０７ 超音波ボリューム
２１０ 切り出しユニット
２１２ ボリューム表示プロセッサ
２１４ ビデオ・プロセッサ
２１６ ディスプレイ
３００ 例示的走査
３０２ 超音波
３０４ 関心対象ボリューム
３０６ 関心対象
４００ ボリュメトリック・データ組
４０２ 輪郭ボリューム
４０４ 直交切断面
４０６ 基準軸
４１０ 基準スライス
４１１ 基準スライス
４１２ 対象スライス
４１４ 対象スライス
４１６ 対象スライス
４２０ 対象の中心
４２２ 深度
４２４ 基準線
４２６ 対象
４２７ 対象線
５０２ 切断面
５０４ 輪郭
５０６ 切断面
５０８ 輪郭
５１０ 切断面
５１２ 輪郭
５１４ 切断面
５１６ 輪郭
６０２ 基準点
６０４ 境界点
６０６ 境界点
６０８ 境界点
６１０ 基準点
６１２ 推定輪郭の対象点
６１４ 推定輪郭の対象点
６１６ 推定輪郭の対象点
６１８ 推定輪郭の対象点
６２０ 推定輪郭の対象点
６２２ 推定輪郭の対象点
６２４ 境界点
７００ 近傍点
７０２ 推定輪郭
７０４ 推定輪郭
９０２ 角度
９０４ 法線
９０６ 接線

Claims (10)

1. 対象（４２６）に対する３次元（３Ｄ）切り出しのためのシステム（１００、２００）であって、
   その内部を通過して延びる基準軸（４０６）を有する対象データと該対象データの近傍にある非対象データとを包含するボリュメトリック・データ組（４００）を保存（１００２）しているメモリ（２０２）と、
   前記ボリュメトリック・データ組（４００）の内部で少なくとも１つの基準スライス（４１０、４１１）及び複数の対象スライス（４１２、４１４、４１６）を規定（１００４）している処理ユニット（２０６）であって、該基準スライス（４１０、４１１）と該対象スライス（４１２、４１４、４１６）は前記基準軸（４０６）に沿って互いに交差しかつ前記基準軸（４０６）を包含しており、該処理ユニット（２０６）は該基準スライス（４１０、４１１）の内部において前記対象データの辺縁位置にある基準点（６０２、６１０）を決定（１００８）している処理ユニット（２０６）と、
   前記基準点（６０２、６１０）に基づいて前記基準スライス（４１０、４１１）及び対象スライス（４１２、４１４、４１６）を通過して延びる推定輪郭（４０８）を生成（１０１０）している輪郭推定器（２１０）であって、該推定輪郭（４０８）は前記対象スライス（４１２、４１４、４１６）と交差して各対象スライス（４１２、４１４、４１６）内で推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を規定している輪郭推定器（２１０）と、
   対象データの実際の輪郭点と実質的に対応するようになるまで前記推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を調整（１０１４）している輪郭調整ユニット（２１０）と、
   を備えるシステム（１００、２００）。
2. 前記輪郭調整ユニット（２１０）は、第２の対象スライス（４１６）内での推定輪郭点（６０８）と実際の輪郭点の間の差に基づいて第１の対象スライス（４１４）内の前記推定輪郭点（６０６）を調整（１０１４）している、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
3. 前記処理ユニット（２０６）は直交する基準スライス（４１０、４１１）を規定し、かつ該直交する基準スライス（４１０、４１１）のそれぞれにおいて１対の基準点（６０２、６１０）を決定している、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
4. 前記処理ユニット（２０６）、輪郭推定器（２１０）及び輪郭調整ユニット（２１０）は、前記基準スライス（４１０、４１１）及び対象スライス（４１２、４１４、４１６）の内部の前記基準軸（４０６）と平行に延びる方向にある複数の深度（４２２）において、前記規定（１００４）、決定（１００８）、生成（１０１０）及び調整（１０１４）の動作を反復している、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
5. 前記輪郭調整ユニット（２１０）は、１回の動作で推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を調整（１０１４）する量に関して制限を確立している、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
6. 前記推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）は、前記実際の輪郭点と実質的に対応するようになるまで反復式に調整（１０１４）されている、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
7. 前記輪郭調整ユニット（２１０）は、前記推定輪郭（４０８）と直交する線（９０４）に基づいて前記推定輪郭点（６０６）を調整（１０１４）しようとする方向を決定（１０１４）している、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
8. 前記輪郭調整ユニット（２１０）は、前記推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を調整（１０１４）するために各対象スライス（４１２、４１４、４１６）ごとに第１の距離を決定（１０１４）すると共に、対象データ及び前記推定輪郭（４０８）に関する平滑度（９００）に基づいて該第１の距離を低減させている、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
9. 前記輪郭調整ユニット（２１０）は、前記推定輪郭（４０８）に関する傾斜特性、局所統計値、テクスチャ計測値、及び平滑度（９００）のうちの少なくとも１つに基づいて前記推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を調整（１０１４）する量を低減させている、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。
10. 前記輪郭調整ユニット（２１０）は、前記推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）のうちのある所定の比率が調整反復の間に移動しなくなるまで、前記推定輪郭点（６０４、６０６、６０８）を反復式に調整（１０１４）している、請求項１に記載のシステム（１００、２００）。

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