JP2006167100A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 球体に近い対象を簡便に抽出することを可能とし、リアルタイム性が損なわれない超音波診断装置を提供する。
【解決手段】 超音波診断装置によって収集された３次元画像から関心領域を抽出する際に、その３次元画像の任意の断面における断層像上に２次元で表される関心領域を形成し、その２次元で表される関心領域を回転させた３次元で表される回転体を関心領域として３次元画像を抽出して表示する。例えば、円形状又は楕円形状とすると、３次元で表される回転体は球体又は回転楕円体となり、３次元画像から球体又は回転楕円体に含まれる画像を抽出することになる。このように球体又は回転楕円体を関心領域とすると、胎児の頭部のように曲面を有する対象への関心領域の設定が容易になり、曲面を有する対象の３次元画像を容易に抽出することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、超音波診断装置にて３次元画像を生成し、その３次元画像の関心領域を抽出する技術に関する。

被検体の体内を撮影する装置として、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等の画像診断装置が用いられている。近年になって２次元の断層像の撮影のみならず、３次元画像の撮影及び表示が実用化され、臨床の場において利用されつつある。

上記に挙げた画像診断装置のなかでも、超音波診断装置は小型で非侵襲性であり、被検体のＸ線被爆がないため、特に胎児の発育診断等には必要不可欠な装置となっている。

さらに３次元画像データの収集が可能な超音波プローブを用いることにより、３次元画像をリアルタイムに生成して表示する装置も提案されている（例えば、特許文献１）。

３次元画像はボリュームレンダリング等の手法により生成されて画面に表示されるが、視線方向に沿って観察したい領域（関心領域（ＲＯＩ））よりも手前側に輝度の高いものが存在すると遮蔽物となり、その観察した領域（関心領域（ＲＯＩ））を観察することができない。

この遮蔽物を取り除く方法としてクリッピングと称される方法が採用されている。このクリッピングは、視点と関心領域（ＲＯＩ）との間に存在する不要な画像を除去して関心領域（ＲＯＩ）の可視化を図る処理であり、クリッピングされた領域（除去された領域）では、例えば画素値を一定の値（例えば黒色）として表示する。

従来においては、画面に表示された３次元画像を参照して、操作者がその画面に表示された３次元画像上に線を描き、その線の奥行き方向に所定の平面を設定することで取り除く領域と表示する領域とを分けてクリッピングを行っていた。

米国特許第４５９６１４５号明細書

しかしながら、従来のクリッピング方法によって胎児の頭部等のように球体に近い対象をクリッピングして抽出する場合、３次元で曲面的にクリッピングする必要がある。従来の手法によるとクリッピングする領域を曲面的に設定することができないため、３次元画像の視線方向を少しずつ変えてクリッピングする領域を設定してクリッピングを行う必要がある。つまり、３次元で表される球体に近い対象物を曲面的にクリッピングするために、ある視線方向からクリッピングを施した後、別の視線方向からクリッピングを施し、さらに別の視線方向からクリッピングを施す必要がある。そして、クリッピングされた領域が最終的に曲面的に表されるように、これらの操作を何度も繰り返す必要がある。

従来のクリッピング方法においては、あらゆる方向からクリッピングを何回も繰り返さなければならないため、操作が煩雑になり、簡便な操作でクリッピングすることができなかった。さらに、クリッピングの操作を何回も行って球体に近い対象物を抽出するためには、熟練した技量が要求されるため、球体に近い対象物を容易に抽出できない問題がある。このように、操作が煩雑になり、簡便な操作でクリッピングすることができないため、短時間で目的の画像（関心領域（ＲＯＩ））を抽出することができず、更に、クリッピングの精度が操作者の技量に依存してしまう。

特に、クリッピング処理を施して目的の画像（関心領域（ＲＯＩ））をリアルタイムに表示するためには、被検体を撮影中に短時間に精度良くクリッピングを行って目的の画像（関心領域（ＲＯＩ））を抽出して表示する必要がある。しかしながら従来のクリッピング方法によると、目的の画像（関心領域（ＲＯＩ））を抽出するために時間を要し、更に熟練した技量を要するため、短時間に精度良く目的の画像（関心領域（ＲＯＩ））を抽出することができず、超音波診断装置の特長であるリアルタイム性を損ねることになる。

この発明は上記の問題を解決するものであり、球体に近い対象を簡便に抽出することを可能とし、そのことによりリアルタイム性が損なわれない超音波診断装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検体を超音波で走査することにより得られた受信信号に基づいてボクセルデータを生成し、前記ボクセルデータに基づいて３次元画像と前記３次元画像の任意の断面における断層像とを生成する画像生成手段と、前記断層像上において操作者によって指定されることによって、２次元で表される第１の関心領域を形成する第１の関心領域形成手段と、前記第１の関心領域を所定の回転軸で回転させることで、３次元で表される回転体を第２の関心領域として形成する第２の関心領域形成手段と、前記第２の関心領域に含まれる画像を前記３次元画像から抽出する第１の抽出手段と、前記第１の抽出手段により抽出された３次元画像を表示する表示手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記第１の関心領域形成手段は、２次元で表される略円形状又は楕円形状の領域を第１の関心領域として形成し、前記第２の関心領域形成手段は、前記略円形状又は前記楕円形状の１軸を回転軸として前記略円形状又は前記楕円形状を回転させることで、３次元で表される略球体又は回転楕円体を第２の関心領域として形成することを特徴とするものである。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の超音波診断装置であって、前記第１の関心領域形成手段は、操作者によって前記断層像上の任意の２点が指定されると、前記２点を通る直線を軸とした略円形状又は楕円形状の領域を第１の関心領域として形成し、前記第２の関心領域形成手段は、前記２点を通る直線を回転軸として前記略円形状又は前記楕円形状を回転させることで、３次元で表される略球体又は回転楕円体を第２の関心領域として形成することを特徴とするものである。請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置であって、前記第１の抽出手段により抽出された後の３次元画像の任意の断面における断層像上に、２次元で表される第３の関心領域を形成する第３の関心領域形成手段と、前記第３の関心領域に対応する３次元画像上の領域を第４の関心領域として、前記３次元画像から前記第４の関心領域に含まれる画像を抽出する第２の抽出手段とを、更に有し、前記表示手段は、前記第２の抽出手段により抽出された３次元画像を表示することを特徴とするものである。請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置であって、前記第１の抽出手段により抽出された後の３次元画像上に、操作者により任意の点が指定されると、前記任意の点におけるボクセルデータの値を基に前記３次元画像から所定の領域を除去する除去手段を更に有し、前記表示手段は、前記除去手段により除去された後の３次元画像を表示することを特徴とするものである。

この発明によると、２次元画像上で形成した領域を回転させて回転体とし、その回転体を関心領域とすることで、３次元画像上における関心領域の形成が容易になり、簡便な操作によって関心領域を形成してその関心領域に含まれる３次元画像を抽出することが可能となる。そのことにより、超音波診断装置の特長であるリアルタイム性を損なわずに、クリッピングにより関心領域を抽出して表示することが可能となる。

さらに、２次元画像上で円形や楕円等の領域を形成し、これらを回転させた回転体を関心領域とすることで、曲面を有する関心領域を容易に形成することが可能となる。そのことにより、曲面を有する対象物の３次元画像を容易に抽出することが可能となる。特に胎児の頭部のような対象を観察する場合、胎児の頭部の形状は球体又は楕円体に近いため、２次元画像上で円形又は楕円を形成し、その円形又は楕円を回転させた球体又は回転楕円体を関心領域とすることで、胎児の頭部の３次元画像を容易に抽出することが可能となる。

この発明の実施形態に係る超音波診断装置は、収集された３次元画像から関心領域を抽出する際に、その３次元画像の任意の断面における断層像上に２次元で表される関心領域を形成し、その２次元で表される関心領域を所定の軸を回転軸として回転させて３次元で表される関心領域に含まれる３次元画像を抽出して表示するものである。

この実施形態に係る超音波診断装置においては、１次元超音波プローブ又は２次元超音波プローブが用いられる。１次元超音波プローブを用いる場合は、１次元超音波プローブ自体を機械的に走査することで複数の断層像を収集して３次元画像を生成する。一方、２次元超音波プローブを用いる場合は、３次元的に広がる超音波の送受信を行うことにより３次元画像を生成する。

断層像上に設定される２次元で表される関心領域の形状は任意の形状で構わないが、例えば、円形状又は楕円形状とすると、３次元で表される回転体は球体又は回転楕円体となり、３次元画像から球体又は回転楕円体に含まれる画像を抽出することになる。このように球体又は回転楕円体を関心領域とすると、胎児の頭部のように曲面を有する対象への関心領域の形成が容易になる。

このように２次元画像上で円形や楕円等の領域を形成し、これらを回転させた回転体を関心領域とすることで、３次元上で曲面を有する関心領域を容易に形成することが可能となる。そのことにより、曲面を有する対象の３次元画像を容易に抽出することが可能となる。

以上のように２次元画像上で所定の領域を形成し、この領域を回転させた回転体を関心領域することで、３次元画像上における関心領域の形成が容易となり、簡便な操作によって関心領域を形成してその関心領域に含まれる３次元画像を抽出することが可能となる。また、特に略球体や回転楕円体等のように曲面を有する回転体を関心領域とすることで、曲面を有する対象物の３次元画像の抽出が容易になる。そのことにより、リアルタイム性を損なわずにクリッピングにより球体に近い対象を抽出して表示することが可能となる。この発明の実施形態の具体的な構成を以下に示す。

以下、この発明の実施形態に係る超音波診断装置について、図１乃至図７を参照しつつ説明する。

（構成）
この発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。

この実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ２と、送受信回路３と、信号処理回路４と、ＤＳＣ５と、ボリュームレンダリング処理回路６（図においてはＶＲ処理回路６として表示する）と、表示装置７と、操作部８と、制御部９とを備えて構成されている。

超音波プローブ２は、超音波を送受信する圧電素子がマトリックス（格子）状に配置された２次元超音波プローブからなる。そして、走査（スキャン）することによって３次元的に超音波を送受信し、プローブの表面から放射状に広がる形状の３次元データをエコー信号として受信する。また、超音波プローブ２として１次元超音波プローブを用いた場合は、超音波プローブ２を機械的に走査することで３次元データを収集する。

送受信回路３は送信部と受信部とからなり、超音波プローブ２に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ２が受信したエコー信号を受信する。

送受信回路３内の送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路を備えている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路は、各振動子に対応した個別経路（チャンネル）の数分のパルサを内蔵し、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、超音波プローブ２の各振動子に供給するようになっている。

また、送受信回路３内の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を備えている。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の各振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。なお、この送受信回路３によって加算処理された信号を「ＲＦデータ（または、生データ）」と称する。

信号処理回路４は、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路、及びカラーモード処理回路を備えている。送受信回路３から出力されたＲＦデータは、いずれかの処理回路にて所定の処理を施される。

Ｂモード処理回路は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。具体的には、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。その他、エッジ強調等の処理が行われる場合もある。このＢモード処理回路で生成されるデータをＢモード超音波ラスタデータという。

ドプラ処理回路は、位相検波回路及びＦＦＴ演算回路等から構成され、ＲＦデータからドプラ偏移周波数成分を取り出し、更にＦＦＴ処理等を施して血流情報を有するデータを生成する。

カラーモード処理回路は、動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。具体的には、カラーモード処理回路は、位相検波回路、ＭＴＩフィルタ、自己相関器、及び流速・分散演算器から構成されている。このカラーモード処理回路は、組織信号と血流信号とを分離するためのハイパスフィルタ処理（ＭＴＩフィルタ処理）が行われ、自己相関処理により血流の移動速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。その他、組織信号を低減及び削減するための非線形処理が行われる場合もある。

ＤＳＣ５（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表されるボクセルデータに変換する。ＤＳＣ５は、上述した信号処理回路４から出力された走査線信号列で表される信号処理後のデータを空間情報に基づいた座標系のデータに変換する（スキャンコンバージョン処理）。つまり、超音波走査に同期した信号列をテレビ走査方式の表示装置７で表示できるようにするために、標準のテレビ走査に同期して読み出すことにより走査方式を変換している。

ボリュームレンダリング処理回路６は、ＤＳＣ５から出力されたボクセルデータに対してボリュームレンダリングを施して３次元画像を生成する。ボリュームレンダリング処理回路８によって作成された３次元画像は、ＣＲＴ等からなる表示装置７により表示される。

さらにこのボリュームレンダリング処理回路６は、操作者によって超音波画像を生成すべき領域を示す関心領域（ＲＯＩ）が設定されると、クリッピング処理を施すことにより関心領域を抽出して３次元画像を生成する。本実施形態に係る超音波診断装置１には、このクリッピングを行うべき領域の指定方法に特長がある。このクリッピングについては後で詳しく説明する。

ボリュームレンダリングは、ボクセルデータに対して所定の視線方向（投影光線の投影方向）を決めて、任意の視点から光線追跡処理を行い、視線上のボクセル値（輝度値等）の積分値や重み付き累積加算値を投影面上の画像ピクセルに出力することによって、臓器等を立体的に抽出して３次元画像を生成するものである。

ボリュームレンダリングによる画像は、ボクセルデータセットを特定の視点をもとに特定の方向を有する投影光線を貫くことによって、その投影光線に垂直な投影面に投影されたピクセルに基づいて生成される。投影光線によって貫かれた各ボクセル値により積分値や重み付き累積加算値が計算され、この得られた積分値や重み付け加算値がピクセルに格納される。そして、最終的には、ボクセル値が格納されたピクセルが複数個集まることによって、３次元画像が生成される。

クリッピングを行う場合は、ボリュームレンダリング処理回路６は、関心領域（ＲＯＩ）に含まれるボクセルデータのみに対してボリュームレンダリングを行って３次元画像を生成する。関心領域（ＲＯＩ）以外の領域については、一定の画素値（例えば、黒）にして表示装置７に表示する。

なお、超音波プローブ２、送受信回路３、信号処理回路４、ＤＳＣ５、及びＶＲ処理回路６がこの発明の「画像生成手段」に相当する。

操作部８は、キーボード、マウス、トラックボール、又はＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）等からなり、制御部９に接続され、操作者の操作によってボクセルデータに対して投影光線の投影方向（視線方向）や関心領域（ＲＯＩ）の設定等が行われる。制御部９は、超音波診断装置１を構成する各回路に接続され、それらの制御を行なう。

また、メモリやハードディスク等からなる記録装置（図示しない）が超音波診断装置１に設置され、信号処理回路４、ＤＳＣ５、及びＶＲ処理回路６により生成された各データや、超音波診断装置の各種設定条件や、プログラム等が記録されている。

（動作）
次に、この発明の実施形態に係る超音波診断装置１の動作（超音波診断画像生成方法）について図２乃至図７を参照しつつ説明する。図２は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置１の動作を順番に示すフローチャートである。

超音波プローブ２により被検体に対して超音波を送信し、被検体からの反射波を受信してＤＳＣ５によりボクセルデータを生成し、更にボリュームレンダリング処理回路６によりボリュームレンダリングを行って３次元画像データを生成する（ステップＳ０１）。

具体的には、超音波プローブ２として２次元超音波プローブを用いた場合は、被検体からの反射波を３次元データのエコー信号として受信する。また、１次元超音波プローブを用いた場合は、機械的に超音波プローブ２を走査することにより３次元データを収集する。

送受信回路３に入力されたエコー信号は、送受信回路３の受信部にて受信チャンネルごとに増幅された後、受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えられ、更に加算されてＲＦデータが生成される。信号処理回路３に入力されたＲＦデータは、Ｂモード処理回路により処理が施されて３次元のＢモード超音波ラスタデータが生成される。そして、３次元のＢモード超音波ラスタデータはＤＳＣ５により直交座標系で表されるボクセルデータに変換され、更にボリュームレンダリング処理回路６によりボリュームレンダリングが施されて３次元画像データが生成される。

このようにして生成された３次元画像データがボリュームレンダリング処理回路６から表示装置７に出力され、表示装置７の画面上に３次元画像が表示される。表示装置７の画面上に表示される３次元画像の１例を図３に示す。図３は、超音波診断装置１にて生成された３次元画像と断層像とを示す図である。

表示装置７の画面７ａ上には、３次元画像１１と任意の断面における断層像１２と表示されている。例えば表示装置７の画面７ａの左半分（図３の左半分）には３次元画像１１が表示され、画面７ａの右半分（図３の右半分）には断層像１２が表示される。

断層像１２は、操作者によって指定される３次元画像１１の任意の断面の断層像である。例えば、操作者が操作部８を操作することにより表示装置７の画面７ａ上に表示された３次元画像１１の断面１１ｃを指定すると、ボリュームレンダリング処理回路６はその指定を受けて、ボクセルデータから指定された断面１１ｃに対応する断層像データを生成して表示装置７に出力する。このように表示された３次元画像１１と断層像１２は、リアルタイムに更新されて表示される。また、断層像１２の断面の位置は、いつでも変更することができる。

例えば胎児の頭部を撮影した場合に得られた３次元画像１１と断層像１２について説明する。図３に示すように、３次元画像１１には胎児の頭部を示す３次元画像１１ａが含まれている。さらにこの例においては、頭部の３次元画像１１ａの上方と手前側に、輝度の高いものが存在し、これが遮蔽物の３次元画像１１ｂとなって画面７ａに表示されている。このように観察したい部分の手前側に輝度の高いものが存在するため、観察したい頭部を観察することができない。断層像１２においても、胎児の頭部の断層像１２ａの他、頭部の上方に遮蔽物の断層像１２ｂとなって画面７ａに表示されている。

このように表示されている３次元画像１１から頭部の３次元画像１１ａを抽出して全体像を表示するため、クリッピング処理を行う。このクリッピングの範囲の設定方法について図４を参照しつつ説明する。図４は、図３に示す断層像１２ａを拡大した図である。

操作者は表示装置７の画面７ａに表示されている断層像１２を観察しながら、操作部８を操作すること観察したい領域である関心領域（ＲＯＩ）を設定する（ステップＳ０２）。例えば図４に示すように、頭部の断層像１２ａを含むように２次元で表される楕円状の範囲１４ａを関心領域（ＲＯＩ）として設定する。なお、このステップＳ０２にて設定される、２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）がこの発明の「第１の関心領域」に相当する。

操作者が操作部８を操作することで楕円を描いてこの範囲１４ａを設定しても良いが、以下の処理によって容易に楕円状の範囲１４ａを形成することができる。この楕円状の範囲１４ａを形成するため、操作者は操作部８を操作することにより楕円の長軸１４ｂ又は短軸１４ｃの端点を指定する。この例においては、楕円の長軸１４ｂの端点１３ａ、１３ｂが指定されている。このように２点が指定されると、制御部９によって長軸１４ｂが形成され、更に、短軸１４ｃが決定される。例えば、楕円の長軸１４ｂの長さと短軸１４ｃの長さの比率を予め決めておく。そして、操作者により２点の端点１３ａ、１３ｂが指定されて、制御部９により長軸１４ｂの長さが決定されると、制御部９はその長軸１４ｂの長さと比率とに従って短軸１４ｃの長さを決定する。そして、制御部９はこの長軸１４ｂと短軸１４ｃに基づいて楕円１４ａの形状及び大きさを決定する。

つまり、端点１３ａと端点１３ｂとを指定することで長軸１４ｂの長さが決定され、その長軸１４ｂの長さに従って短軸１４ｃの長さが決定され、その長軸１４ｂと短軸１４ｃとによって楕円１４ａの形状及び大きさが決定されて、画面７ａ上に表示される。このように、指定された２点に基づいて制御部９が楕円状の範囲１４ａを形成することにより、容易に２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を設定することができる。

なお、楕円１４ａが決定された後であっても長軸１４ｂ及び短軸１４ｃの長さを変更して楕円１４ａの形状及び大きさを変更することは可能である。このようにして２次元画像上の関心領域（ＲＯＩ）が設定されることになる。

このように２次元で表される楕円状の範囲１４ａが形成されると、制御部９は、例えば長軸１４ｂを回転軸として楕円１４ａを回転させ、３次元で表される回転楕円体を求める。そして、この回転楕円体に含まれる領域が、３次元画像上の関心領域（ＲＯＩ）として設定される（ステップＳ０３）。なお、このステップＳ０３にて設定される、３次元で表される関心領域（ＲＯＩ）がこの発明の「第２の関心領域」に相当する。

つまり、２次元画像の断層像１２上において２次元で表される楕円状の範囲１４ａを設定し、長軸１４ｂを回転軸として楕円１４ａを回転させることで形成される回転楕円体を３次元画像上の関心領域（ＲＯＩ）とする。この回転楕円体を３次元画像１１に反映させ、この回転楕円体に含まれない領域をクリッピングにより取り除く。

ボリュームレンダリング処理回路６は、この回転楕円体からなる関心領域（ＲＯＩ）に含まれる座標のボクセルデータに対してのみボリュームレンダリングを施して３次元画像データを生成して、その３次元画像データを表示装置７に出力する（ステップＳ０４）。このように、関心領域（ＲＯＩ）内の画像を抽出してリアルタイムに表示装置７に表示する。

このクリッピングにより生成された画像を図５に示す。図５は、クリッピング後の３次元画像と断層像とを示す図である。例えば、表示装置７の画面７ａの左半分（図５の左半分）にはクリッピング後の３次元画像１５が表示され、画面７ａの右半分（図５の右半部）には断層像１２が表示されている。

クリッピング後の３次元画像１５には、ステップＳ０３にて設定した関心領域（ＲＯＩ）内に含まれる頭部の３次元画像１５ａと遮蔽物の３次元画像１５ｂとが含まれている。楕円１４ａを長軸１４ｂ周りに回転させた回転楕円体に含まれる領域を関心領域（ＲＯＩ）としてクリッピングを行っているため、クリッピング後の３次元画像１５は回転楕円体となっている。

しかし、この例においては上述したクリッピング処理によっても頭部の手前に遮蔽物が存在するため、頭部全体を観察することができない。そこで、この遮蔽物の３次元画像１５ｂを取り除くためのクリッピング処理を行う。以下に遮蔽物の３次元画像１５ｂを取り除くためのクリッピング処理について説明する。

まず操作者が表示装置７に表示されている頭部の３次元画像１５を参照しながら操作部８を操作して、胎児の顔が正面を向くように３次元画像１５を回転させる。図６に回転させられた３次元画像を示す。図６に示すように、表示装置７の画面７ａの左半分（図６の左半分）には回転させられた３次元画像１６が表示される。

この３次元画像１６には、正面を向いている頭部の３次元画像１６ａと遮蔽物の３次元画像１６ｂとが含まれている。この遮蔽物の３次元画像１６ｂを取り除くため、操作者は操作部８を操作することにより、遮蔽物の３次元画像１６ｂに含まれている任意の点１７を指定する（ステップＳ０５）。

このように、３次元画像１６上で任意の点１７を指定すると、ボリュームレンダリング処理回路６は指定された点１７と回転楕円体の回転軸１４ｂとを含む断面の断層像データを生成し、表示装置７に出力する（ステップＳ０６）。例えば、表示装置７の画面７ａの右半分（図６の右半分）に、点１７と回転軸１４ｂとを含む断面の断層像１８が表示される。

断層像１８には、胎児の頭部の断層像１８ａと遮蔽物の断層像１８ｂとが含まれている。この断層像１８上で再度、２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を形成して、クリッピングにより除去する領域を設定する（ステップＳ０７）。なお、このステップＳ０７にて設定される、２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）がこの発明の「第３の関心領域」に相当する。

具体的には、表示装置７に表示されている断層像１８を参照しながら操作者が操作部８を操作することにより、遮蔽物の断層像１８ｂが含まれないように改めて２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を形成して、クリッピングにより取り除く領域を設定する。例えば、図６の右半分に示すように、関心領域（ＲＯＩ）の縁が破線１８ｃで表されるように、楕円で表されている関心領域（ＲＯＩ）を部分的に変更し、遮蔽物の断層像１８ｂが含まれないように関心領域（ＲＯＩ）を形成する。

このように断層像１８上において、遮蔽物の断層像１８ｂが含まれないように２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を形成すると、制御部９により、その２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）に対応する３次元の領域が３次元画像上における関心領域（ＲＯＩ）であるとして形成される。そして、３次元画像上においてその関心領域（ＲＯＩ）に含まれていない部分が、ボリュームレンダリング処理回路６によって除去される。つまり、２次元画像上で設定された領域がそのまま３次元画像に反映され、２次元画像で設定された領域に対応する３次元画像の領域が関心領域（ＲＯＩ）、換言すればクリッピングにより取り除かれる領域として設定される。なお、３次元画像上における関心領域（ＲＯＩ）がこの発明の「第４の関心領域」に相当する。

ボリュームレンダリング処理回路６は、２次元画像の断層像１８上で設定されて３次元画像に反映されたクリッピングにより取り除かれる領域に対してクリッピング処理を施して、関心領域（ＲＯＩ）に含まれる座標のボクセルデータに対してのみボリュームレンダリングを施して３次元画像データを生成し、表示装置７に出力する（ステップＳ０８）。

図７にこのクリッピング処理後の画像を示す。表示装置７の画面７ａの左半分（図７の左半分）には、遮蔽物の画像がクリッピングされた後の３次元画像１９が表示される。また、画面７ａの右半分（図７の右半分）には、図６の右半分に示されている断層像１８のクリッピング後の断層像２０が表示される。

図７に示すように、表示装置７には胎児の頭部の３次元画像１９ａが表示され、クリッピングにより遮蔽物が取り除かれているため、胎児の頭部の全体像を観察することが可能となる。なお、図７の右半分に示す破線２０ａで表されている部分が、クリッピングされる前の断層像の縁を表している。クリッピングされることにより矢印Ａの方向に断層像の縁が変形し、その部分にあった遮蔽物の断層像１８ｂが取り除かれている。そして、その矢印Ａの方向に変形した部分に対応する３次元上での領域がクリッピングにより取り除かれるため、図７の左半分に示すように、遮蔽物が取り除かれて頭部の全体を示す３次元画像１９ａが表示されることになる。

以上のように、頭部のような球体に近い対象をクリッピングにより抽出して観察する場合に、まず２次元画像上で楕円を形成し、長軸を回転軸とした回転楕円体を３次元画像上における関心領域（ＲＯＩ）とすることで、容易に関心領域に含まれる３次元画像を抽出することが可能となる。従来においては、あらゆる角度から３次元画像を観察してクリッピングを行っていたため、操作が煩雑となり、操作者にクリッピング操作の技量が要求されていた。しかしながら本実施形態に係る超音波診断装置によると、２次元画像上で関心領域を形成し、その領域を３次元画像に反映して３次元画像における関心領域とするため、関心領域の設定が簡便になる。そのことによりクリッピング操作に要する時間を短縮することができるため、超音波診断装置の特長であるリアルタイム性が損なわれずに関心領域（ＲＯＩ）の観察が可能となる。

また、本実施形態においては、断層像上において２次元で表される楕円状の領域を形成し、その楕円を回転させることで回転楕円体からなる３次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を形成して、その回転楕円体からなる関心領域に含まれる３次元画像を抽出したが、形成すべき領域の形状は楕円に限られない。楕円の他、断層像上において２次元で表される円形状の領域を形成して、その円を回転させることで球体からなる３次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を形成し、その球体からなる関心領域に含まれる３次元画像を抽出しても良い。さらに、正確な楕円や円ではなく、曲線を有する形状であれば良く、曲線を有する形状であっても曲面を有する回転体が形成されるため、曲面を有する対象物を容易に抽出することが可能となる。

なお、ステップＳ０７及びステップＳ０８では、別の方法によってクリッピングにより取り除かれる領域を形成して、クリッピングを行っても良い。例えば、指定された点１７のボクセル値を基にクリッピングにより除去する領域を設定しても良い。輝度が高い遮蔽物のボクセルデータのボクセル値はほぼ同じ値であると考えられる。従って、点１７に対応するボクセルデータのボクセル値と同じ値のボクセル値を有するボクセルデータについては、ボリュームレンダリングを行わずに一定の画素値（例えば、黒）にすることで、遮蔽物の３次元画像１６ｂを取り除くことが可能となる。このようにクリッピングを行っても、従来と比べて容易にクリッピングすることが可能となる。また、指定された点１７のボクセル値と同じ値でなくても、点１７のボクセル値を含んだある範囲に含まれるボクセル値を持つボクセルデータについては、ボリュームレンダリングを行わずに一定の画素値として表示しても良い。

また、ステップＳ０３及びステップＳ０４にて、回転楕円体によって３次元画像内に関心領域（ＲＯＩ）を形成してクリッピングを行ったときに、意図せずに削除された領域を容易に再表示することが可能となる。例えば、ステップＳ０７において、図６の右半分に示されている断層像１８上に２次元で表される関心領域（ＲＯＩ）を形成する際に、意図せずに削除された領域が含まれるように関心領域（ＲＯＩ）を形成する。このように２次元画像上で形成された関心領域（ＲＯＩ）が３次元画像に反映されて、その３次元で表される関心領域（ＲＯＩ）に含まれる座標のボクセルデータに対してボリュームレンダリングが施されて、意図せずに削除された画像が含まれた３次元画像が生成されることになる。このように本実施形態に係る超音波診断装置によると、意図せずに削除してしまった領域を容易に再表示することが可能となる。

この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 この発明の実施形態に係る超音波診断装置の動作を順番に示すフローチャートである。 超音波診断装置で生成された３次元画像と断層像とを示す図である。 この発明の実施形態に係る超音波診断装置におけるクリッピングする領域を指定する方法を説明するための図である。 この発明の実施形態に係る超音波診断装置によりクリッピングされた後の３次元画像と断層像とを示す図である。 この発明の実施形態に係る超音波診断装置によりクリッピングされた後の３次元画像と断層像とを示す図である。 この発明の実施形態に係る超音波新断装置によりクリッピングされた後の３次元画像と断層像とを示す図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
３ 送受信回路
４ 信号処理回路
５ ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）
６ ボリュームレンダリング処理回路（ＶＲ処理回路）
７ 表示装置
８ 操作部
９ 制御部

Claims (5)

1. 被検体を超音波で走査することにより得られた受信信号に基づいてボクセルデータを生成し、前記ボクセルデータに基づいて３次元画像と前記３次元画像の任意の断面における断層像とを生成する画像生成手段と、
   前記断層像上において操作者によって指定されることによって、２次元で表される第１の関心領域を形成する第１の関心領域形成手段と、
   前記第１の関心領域を所定の回転軸で回転させることで、３次元で表される回転体を第２の関心領域として形成する第２の関心領域形成手段と、
   前記第２の関心領域に含まれる画像を前記３次元画像から抽出する第１の抽出手段と、
   前記第１の抽出手段により抽出された３次元画像を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記第１の関心領域形成手段は、２次元で表される略円形状又は楕円形状の領域を第１の関心領域として形成し、
   前記第２の関心領域形成手段は、前記略円形状又は前記楕円形状の１軸を回転軸として前記略円形状又は前記楕円形状を回転させることで、３次元で表される略球体又は回転楕円体を第２の関心領域として形成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第１の関心領域形成手段は、操作者によって前記断層像上の任意の２点が指定されると、前記２点を通る直線を軸とした略円形状又は楕円形状の領域を第１の関心領域として形成し、
   前記第２の関心領域形成手段は、前記２点を通る直線を回転軸として前記略円形状又は前記楕円形状を回転させることで、３次元で表される略球体又は回転楕円体を第２の関心領域として形成することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第１の抽出手段により抽出された後の３次元画像の任意の断面における断層像上に、２次元で表される第３の関心領域を形成する第３の関心領域形成手段と、
   前記第３の関心領域に対応する３次元画像上の領域を第４の関心領域として、前記３次元画像から前記第４の関心領域に含まれる画像を抽出する第２の抽出手段とを、更に有し、
   前記表示手段は、前記第２の抽出手段により抽出された３次元画像を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置。
5. 前記第１の抽出手段により抽出された後の３次元画像上に、操作者により任意の点が指定されると、前記任意の点におけるボクセルデータの値を基に前記３次元画像から所定の領域を除去する除去手段を更に有し、
   前記表示手段は、前記除去手段により除去された後の３次元画像を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置。
   

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