JP2012239576A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve image processing for projecting the surface of an object tissue by comparatively simple processing and comparatively clearly.SOLUTION: A boundary determining part 50 compares a reference vector V with each normal vector N, specifies the normal vector N decided to point to the same side as the reference vector V, and a polygon corresponding to the normal vector N is determined to be a non-display boundary. A display image forming part 60 forms a display image projecting the surface of the object tissue according to a plurality of polygons except polygon of the non-display boundary in volume data. Thus, as shown in (B), even when a fetus is observed from the placental site, a surface T3 corresponding to the face of the fetus is clearly projected.

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に対象組織の表面を映し出した表示画像を形成する技術に関する。   The present invention relates to an ultrasound diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for forming a display image that reflects the surface of a target tissue.

対象組織を含む三次元空間に対して超音波を送受することにより得られるボリュームデータに基づいて、対象組織を立体的に映し出した三次元の超音波画像を形成する技術が知られている。例えば、特許文献1には、ボリュームレンダリング法によって三次元の超音波画像を形成する技術が示されている。ボリュームレンダリング法によれば対象組織等をその表面から内部に亘って透過するように映し出した表示画像を形成することができる。   A technique for forming a three-dimensional ultrasonic image that three-dimensionally displays a target tissue based on volume data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including the target tissue is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique for forming a three-dimensional ultrasonic image by a volume rendering method. According to the volume rendering method, it is possible to form a display image that reflects the target tissue or the like so as to penetrate from the surface to the inside.

これに対し、ボリュームデータ内において対象組織等の表面を抽出してその表面のみを立体的に映し出すサーフェスレンダリング法も知られている。サーフェスレンダリング法によれば、例えば胎児の顔などを映し出すことができる。   On the other hand, a surface rendering method is also known in which a surface of a target tissue or the like is extracted from volume data and only the surface is three-dimensionally projected. According to the surface rendering method, for example, the face of a fetus can be projected.

ところが、母体内においては胎児の近傍に胎盤なども存在しており、サーフェスレンダリング法において組織の表面を抽出すると、胎児の表面と共に胎盤の表面も抽出されてしまう。そのため、例えば、胎盤側から胎児側に向かって画像処理のための視線(レイ)が設定されると、胎児の手前に胎盤の表面が形成されてしまい、観察対象である胎児の顔などが胎盤に隠れてしまう場合がある。   However, a placenta or the like is also present in the vicinity of the fetus in the mother's body, and when the surface of the tissue is extracted by the surface rendering method, the surface of the placenta is also extracted together with the surface of the fetus. Therefore, for example, when a line of sight (ray) for image processing is set from the placenta side to the fetus side, the surface of the placenta is formed in front of the fetus, and the face of the fetus being observed is placed on the placenta. May be hidden.

なお、観察対象のみを表示するために、例えば胎盤を避けつつ胎児などに関心領域(ROI)を設定する技術や、胎盤を含まないように視線(レイ)上における画像処理の開始点を設定する技術なども考えられる。しかし、関心領域や開始点の設定を装置が行うのであれば、これらの設定を的確に行う複雑な処理が必要になり、一方、これらの設定をユーザに任せるのであれば、ユーザに多大な操作の負担を強いることになってしまう。   In order to display only the observation target, for example, a technique for setting a region of interest (ROI) in the fetus while avoiding the placenta, or a starting point of image processing on the line of sight (ray) so as not to include the placenta. Technology is also conceivable. However, if the device sets the region of interest and the starting point, complicated processing to accurately set these settings is required. On the other hand, if these settings are left to the user, a large amount of operation is required for the user. Will be forced to burden.

特開2008−259697号公報JP 2008-259697 A

上述した状況において、本願の発明者は、胎児などの対象組織の表面を映し出す技術について研究開発を重ねてきた。   In the above-described situation, the inventors of the present application have conducted research and development on a technique for projecting the surface of a target tissue such as a fetus.

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、対象組織の表面を比較的簡易な処理で且つ比較的明瞭に映し出す画像処理を実現することにある。   The present invention has been made in the course of research and development, and an object thereof is to realize image processing for relatively clearly processing and relatively clearly displaying the surface of a target tissue.

上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、対象組織を含む三次元空間に対して超音波を送受するプローブと、プローブを制御することにより前記三次元空間から受信信号を得る送受信部と、受信信号に基づいて形成される前記三次元空間のボリュームデータ内において、組織の境界に対応した複数の微小面を設定する境界設定部と、ボリュームデータ内における各微小面の向きに基づいて、前記対象組織の表面を映し出すにあたり妨げとなる非表示境界の微小面を判定する境界判定部と、ボリュームデータ内における前記非表示境界の微小面を除いた複数の微小面に基づいて前記対象組織の表面を映し出した表示画像の画像データを形成する表示画像形成部と、を有することを特徴とする。   An ultrasonic diagnostic apparatus suitable for the above-described object includes a probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including a target tissue, a transmission and reception unit that obtains a reception signal from the three-dimensional space by controlling the probe, and a reception In the volume data of the three-dimensional space formed based on the signal, a boundary setting unit that sets a plurality of minute surfaces corresponding to the boundary of the tissue, and the target based on the orientation of each minute surface in the volume data A boundary determination unit that determines a micro surface of a non-display boundary that hinders the projection of the surface of the tissue, and a surface of the target tissue based on a plurality of micro surfaces excluding the micro surface of the non-display boundary in volume data And a display image forming unit that forms image data of the displayed display image.

上記構成において、ボリュームデータは、例えば三次元座標系に配置された複数のエコーデータ(ボクセルデータ)で構成され、これら複数のエコーデータに対して例えば二値化処理などが施され、ボリュームデータ内において組織の境界が抽出される。もちろん、境界を抽出するための処理は二値化処理のみに限定されず、他の公知の処理を利用して境界が抽出されてもよい。   In the above configuration, the volume data is composed of, for example, a plurality of echo data (voxel data) arranged in a three-dimensional coordinate system, and binarization processing is performed on the plurality of echo data, for example, in the volume data. The tissue boundaries are extracted at. Of course, the process for extracting the boundary is not limited to the binarization process, and the boundary may be extracted using other known processes.

境界設定部は、組織の境界に対応した複数の微小面を設定する。各微小面の大きさ(面積)は、境界全体との比較において微小であればよい。例えば、各微小面が互いに隣接する数個のボクセルデータを含むように設定される。さらに具体的には、ボリュームデータ内において互いに隣接する三個のボクセルデータを頂点とする三角形状のポリゴンなどが各微小面として好適である。複数の微小面は、例えば境界の全体を埋め尽くすように設定される。   The boundary setting unit sets a plurality of minute surfaces corresponding to the tissue boundary. The size (area) of each minute surface only needs to be minute in comparison with the entire boundary. For example, each minute surface is set to include several adjacent voxel data. More specifically, triangular polygons having apexes of three voxel data adjacent to each other in the volume data are suitable as each minute surface. The plurality of minute surfaces are set so as to fill the entire boundary, for example.

境界判定部は、各微小面の向きに基づいて、その微小面が非表示境界に属するものか否か、つまり表示の対象とすべきか否かを判定する。例えば、対象組織の表面に属する各微小面の向きに対して、反対方向に大きく異なる向きの微小面を非表示境界であると判定する。もちろん、非表示境界の微小面か否かの判定基準が適宜に変更されてもよいし、その判定基準をユーザが調整できる構成としてもよい。   The boundary determination unit determines whether or not the minute surface belongs to the non-display boundary based on the direction of each minute surface, that is, whether or not the minute surface should be displayed. For example, it is determined that a minute surface having a direction greatly different from the direction of each minute surface belonging to the surface of the target tissue is a non-display boundary. Of course, the criterion for determining whether or not the surface is a non-display boundary minute surface may be appropriately changed, or the criterion may be adjusted by the user.

こうして、関心領域の設定などの複雑な処理に比べて簡易な処理でありながら、複数の微小面の全てを表示させてしまう場合に比べて対象組織の表面が明瞭に映し出される。   In this way, the surface of the target tissue is clearly displayed as compared with a case where all of a plurality of minute surfaces are displayed while being a simple process compared to a complicated process such as setting of a region of interest.

望ましい具体例において、前記境界判定部は、基準となる向きと各微小面の向きとを比較することにより前記非表示境界の微小面を判定する、ことを特徴とする。   In a desirable specific example, the boundary determination unit determines a micro surface of the non-display boundary by comparing a reference direction with a direction of each micro surface.

望ましい具体例において、前記ボリュームデータに対して前記基準となる向きを定める基準ベクトルが設定され、前記境界設定部において設定された複数の微小面の各々に対してその向きを定める法線ベクトルが設定され、前記境界判定部は、各微小面の法線ベクトルと基準ベクトルとの間の角度に基づいて前記非表示境界の微小面を判定する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, a reference vector for setting the reference direction is set for the volume data, and a normal vector for setting the direction is set for each of a plurality of minute surfaces set by the boundary setting unit. The boundary determination unit determines the minute surface of the non-display boundary based on an angle between a normal vector of each minute surface and a reference vector.

望ましい具体例において、前記ボリュームデータ内で胎盤と羊水と対象組織である胎児を通る直線に沿って前記基準ベクトルが設定され、胎盤と羊水の境界および羊水と胎児の境界に対応した複数の微小面の各々に対して、羊水を基準とした向きの法線ベクトルが設定され、前記境界判定部は、各微小面の法線ベクトルと基準ベクトルとの内積値に基づいて、前記非表示境界である胎盤と羊水の境界に対応した微小面を判定する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the reference vector is set along a straight line passing through the placenta, amniotic fluid, and the fetus that is the target tissue in the volume data, and a plurality of micro planes corresponding to the boundary between the placenta and the amniotic fluid and the boundary between the amniotic fluid and the fetus The normal vector of the direction based on the amniotic fluid is set for each of the above, and the boundary determination unit is the non-display boundary based on the inner product value of the normal vector of each minute surface and the reference vector It is characterized in that a minute surface corresponding to the boundary between the placenta and the amniotic fluid is determined.

望ましい具体例において、前記ボリュームデータ内で胎盤側から羊水を経由する胎児側の向きに前記基準ベクトルが設定され、胎盤と羊水の境界および羊水と胎児の境界に対応した複数の微小面の各々に対して、羊水側の向きに法線ベクトルが設定され、前記境界判定部は、法線ベクトルと基準ベクトルとの内積値が閾値を超える各微小面を胎盤と羊水の境界に対応した微小面と判定する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the reference vector is set in the volume data from the placenta side to the fetal side direction through the amniotic fluid, and is applied to each of a plurality of minute planes corresponding to the boundary between the placenta and the amniotic fluid and the boundary between the amniotic fluid and the fetus. On the other hand, a normal vector is set in the direction of the amniotic fluid side, and the boundary determination unit determines each micro surface where the inner product value of the normal vector and the reference vector exceeds a threshold value as a micro surface corresponding to the placenta and amniotic fluid boundary. It is characterized by determining.

本発明により、対象組織の表面を比較的簡易な処理で且つ比較的明瞭に映し出す画像処理が実現される。   According to the present invention, it is possible to realize image processing that displays the surface of a target tissue relatively clearly and relatively clearly.

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus that is preferable in the practice of the present invention. 二値化処理部における二値化処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the binarization process in a binarization process part. 境界設定部により設定されるポリゴンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the polygon set by the boundary setting part. 境界設定部により設定される法線ベクトルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the normal vector set by the boundary setting part. 境界判定部による境界の判定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination of the boundary by a boundary determination part.

図1は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。プローブ10は、対象組織を含む領域に対して超音波を送受波する超音波プローブである。プローブ10は、超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部12によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が対象組織を含む領域内から得られる超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部12へ出力され、送受信部12が受信ビームを形成して受信ビームに沿ってエコーデータが収集される。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The probe 10 is an ultrasonic probe that transmits / receives ultrasonic waves to / from a region including a target tissue. The probe 10 includes a plurality of vibration elements that transmit and receive ultrasonic waves, and transmission of the plurality of vibration elements is controlled by the transmission / reception unit 12 to form a transmission beam. In addition, a plurality of vibration elements receive ultrasonic waves obtained from the region including the target tissue, and a signal obtained thereby is output to the transmission / reception unit 12, and the transmission / reception unit 12 forms a reception beam to form a reception beam. Echo data is collected along.

プローブ10は、超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)を三次元空間内において走査して立体的にエコーデータを収集する三次元プローブが好適である。例えば、一次元的に配列された複数の振動素子(1Dアレイ振動子)によって電子的に形成される走査面を機械的に動かすことにより超音波ビームが立体的に走査される。また、二次元的に配列された複数の振動素子(2Dアレイ振動子)を電子的に制御して超音波ビームを立体的に走査してもよい。   The probe 10 is preferably a three-dimensional probe that three-dimensionally collects echo data by scanning an ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) in a three-dimensional space. For example, the ultrasonic beam is three-dimensionally scanned by mechanically moving a scanning surface electronically formed by a plurality of vibration elements (1D array transducers) arranged one-dimensionally. Alternatively, the ultrasonic beam may be scanned three-dimensionally by electronically controlling a plurality of two-dimensionally arranged vibration elements (2D array transducers).

三次元空間内において超音波ビームが走査されてエコーデータが収集されると、その三次元空間に対応した三次元データ空間を構成する複数のボクセルについてのエコーデータ(ボクセルデータ)が図示しないメモリなどに記憶される。複数のボクセルデータで構成された三次元データ空間はボリュームデータと呼ばれる。そして、そのボリュームデータに対して、二値化処理部20以降の各部において各種の処理が実行される。   When echo data is collected by scanning an ultrasonic beam in the three-dimensional space, the echo data (voxel data) for a plurality of voxels constituting the three-dimensional data space corresponding to the three-dimensional space is not shown. Is remembered. A three-dimensional data space composed of a plurality of voxel data is called volume data. Then, various processes are executed on the volume data in each unit after the binarization processing unit 20.

本発明における好適な対象組織は胎児であり、本実施形態ではサーフェスレンダリングを利用して胎児の顔を映し出した表示画像が形成される。そこで、表示画像が形成されるまでの各種の処理について説明する。なお、図1に示した部分(構成)については、以下の説明において図1の符号を利用する。   A suitable target tissue in the present invention is a fetus, and in this embodiment, a display image in which the face of the fetus is projected is formed using surface rendering. Therefore, various processes until a display image is formed will be described. In addition, about the part (structure) shown in FIG. 1, the code | symbol of FIG. 1 is utilized in the following description.

図2は、二値化処理部20における二値化処理を説明するための図である。二値化処理部20は、ボリュームデータを構成する複数のボクセルデータを閾値により二値化する。母体内においては羊水内に胎児が存在し、さらに胎児の近傍に胎盤なども存在している。そして、胎児や胎盤からは比較的大きなエコー値(ボクセル値)が得られ、羊水から得られるエコー値(ボクセル値)は比較的小さい。そこで、二値化処理部20は、胎児や胎盤のボクセル値と羊水のボクセル値との間に適宜に設定された閾値により、複数のボクセルデータを二値化処理する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the binarization processing in the binarization processing unit 20. The binarization processing unit 20 binarizes a plurality of voxel data constituting the volume data with a threshold value. In the mother's body, a fetus is present in the amniotic fluid, and a placenta is also present in the vicinity of the fetus. A relatively large echo value (voxel value) is obtained from the fetus or placenta, and an echo value (voxel value) obtained from amniotic fluid is relatively small. Therefore, the binarization processing unit 20 binarizes a plurality of voxel data using a threshold value appropriately set between the voxel value of the fetus or placenta and the voxel value of amniotic fluid.

図2(A)は、二値化処理により得られる画像例を示している。二値化処理は、三次元的なボリュームデータの全域に亘って実行されるため、それにより得られる二値化画像(二値化データ)も三次元的である。図2(A)は、三次元的に得られた二値化画像内のある断面を示している。   FIG. 2A shows an example of an image obtained by binarization processing. Since the binarization processing is executed over the entire area of the three-dimensional volume data, the binarized image (binarized data) obtained thereby is also three-dimensional. FIG. 2A shows a cross section in the binarized image obtained three-dimensionally.

二値化処理の結果、ボリュームデータ内は、閾値以上のボクセル値が得られる胎児や胎盤に対応した領域T1〜T3と、閾値よりも小さなボクセル値が得られる羊水に対応した領域Fに弁別される。そして、弁別後において、閾値以上のボクセルに対して例えばボクセル値「1」が対応付けられ、閾値よりも小さいボクセルに対して例えばボクセル値「0」が対応付けられる。   As a result of the binarization processing, the volume data is discriminated into regions T1 to T3 corresponding to fetuses and placenta where voxel values above the threshold are obtained, and region F corresponding to amniotic fluid where voxel values smaller than the threshold are obtained. The After the discrimination, for example, a voxel value “1” is associated with a voxel that is equal to or greater than the threshold, and a voxel value “0” is associated with a voxel that is smaller than the threshold.

こうして、二値化処理により羊水とその他の組織とが弁別され、これらの間の境界も特定できる。そこで、この二値化処理されたボリュームデータに対して、視線ベクトルVの方向からサーフェスレンダリングを行うと、図2(B)のような表示画像が得られる。   Thus, amniotic fluid and other tissues are discriminated by the binarization process, and the boundary between them can be specified. Therefore, when surface rendering is performed on the binarized volume data from the direction of the line-of-sight vector V, a display image as shown in FIG. 2B is obtained.

図2(B)は、二値化処理後のボリュームデータから得られる従来の表示画像を示している。例えば、図2(A)に示す視線ベクトルVの方向から複数の視線(レイ)を設定してサーフェスレンダリングを行うと、診断の対象である胎児に係るボクセルデータの領域T3の手前に、胎盤に係るボクセルデータの領域T1が存在するため、図2(B)に示すように、胎児の表面T3が胎盤の表面T1に隠されてしまう。なお、表面T2は例えば胎児の手である。   FIG. 2B shows a conventional display image obtained from the volume data after binarization processing. For example, when surface rendering is performed by setting a plurality of lines of sight (rays) from the direction of the line-of-sight vector V shown in FIG. 2A, the placenta is placed before the region T3 of the voxel data relating to the fetus to be diagnosed. Since the voxel data region T1 exists, the surface T3 of the fetus is hidden by the surface T1 of the placenta as shown in FIG. The surface T2 is, for example, a fetal hand.

このように、二値化処理後のボリュームデータに対して、単純にサーフェスレンダリングを行うと、診断対象である胎児の顔などが胎盤に隠れてしまう場合がある。そこで、本実施形態においては、二値化処理後のボリュームデータに対して、以下に説明する各種の処理が実行される。   As described above, when the surface rendering is simply performed on the volume data after the binarization processing, the fetal face or the like to be diagnosed may be hidden in the placenta. Therefore, in the present embodiment, various processes described below are executed on the volume data after the binarization process.

図1の境界設定部30は、二値化処理後のボリュームデータ内において、組織の境界に対応した複数の微小面を設定する。その微小面の具体例は三角形のポリゴンである。   The boundary setting unit 30 in FIG. 1 sets a plurality of minute surfaces corresponding to the tissue boundaries in the volume data after binarization processing. A specific example of the minute surface is a triangular polygon.

図3は、境界設定部30により設定されるポリゴンを説明するための図である。図3に破線で示される立方体は、組織の境界とみなされるボクセルデータの配置例である。各立方体の頂点には、8つのボクセルデータが配置されており、各ボクセルデータは、羊水に対応したデータF、または、胎児や胎盤に対応したデータTに二値化されている。   FIG. 3 is a diagram for explaining a polygon set by the boundary setting unit 30. A cube indicated by a broken line in FIG. 3 is an example of the arrangement of voxel data regarded as a tissue boundary. Eight voxel data are arranged at the vertices of each cube, and each voxel data is binarized into data F corresponding to amniotic fluid or data T corresponding to fetus or placenta.

そして、サンプル1とサンプル2の各配置例において、3つのデータTを頂点とする三角形のポリゴンPが規定されている。なお、図3にはサンプル1とサンプル2のみを図示しているが、境界とみなせる全パターンを網羅するように、例えば28個程度のサンプルが規定されている。   In each arrangement example of sample 1 and sample 2, a triangular polygon P having three data T as vertices is defined. In FIG. 3, only sample 1 and sample 2 are shown, but about 28 samples are defined so as to cover all patterns that can be regarded as boundaries.

境界設定部30は、二値化処理後のボリュームデータ内において、8個のボクセルデータの配置状態を確認し、境界のサンプルと同じ配置状態を確認した場合に、そのサンプルで規定されるポリゴンPを設定する。これにより、羊水に対応したデータFの領域と胎児や胎盤に対応したデータTの領域の境界全体に亘って、微小な三角形状のポリゴンPが設定される。   The boundary setting unit 30 confirms the arrangement state of the eight voxel data in the binarized volume data, and when the same arrangement state as the boundary sample is confirmed, the polygon P defined by the sample is determined. Set. As a result, a small triangular polygon P is set across the entire boundary between the area of data F corresponding to amniotic fluid and the area of data T corresponding to the fetus and placenta.

境界設定部30は、さらに、各ポリゴンPに対して、そのポリゴンPの向きを示す法線ベクトルを設定する。法線ベクトルは、胎児や胎盤側から羊水側へ向かうように設定される。もちろん、予め図3に示す各サンプルにポリゴンPに対応した法線ベクトルが規定されていてもよい。   The boundary setting unit 30 further sets, for each polygon P, a normal vector indicating the orientation of the polygon P. The normal vector is set so as to go from the fetus or placenta side toward the amniotic fluid side. Of course, a normal vector corresponding to the polygon P may be defined in advance for each sample shown in FIG.

図4は、境界設定部30により設定される法線ベクトルを説明するための図である。図4は、図2(A)の二値化画像に対して法線ベクトルNが設定された例を示している。図4に示すように、胎児や胎盤に対応した領域T1〜T3と羊水に対応した領域Fとの境界に、複数のポリゴンが設定されて複数の法線ベクトルNが設定される。各法線ベクトルNは対応するポリゴンの向きを示しており、胎児や胎盤側から羊水側へ向かうように設定される。複数の法線ベクトルNの大きさは一定とされ、例えば、大きさが1である単位ベクトルであることが望ましい。そして、本実施形態においては、境界判定部50により、各ポリゴンの向きを示す法線ベクトルNに基づいて、胎児の表面を映し出すのにあたり妨げとなる非表示境界が判定される。   FIG. 4 is a diagram for explaining a normal vector set by the boundary setting unit 30. FIG. 4 shows an example in which a normal vector N is set for the binarized image of FIG. As shown in FIG. 4, a plurality of polygons are set and a plurality of normal vectors N are set at the boundaries between the regions T1 to T3 corresponding to the fetus and placenta and the region F corresponding to the amniotic fluid. Each normal vector N indicates the direction of the corresponding polygon, and is set so as to go from the fetus or placenta side toward the amniotic fluid side. The magnitudes of the plurality of normal vectors N are constant, and for example, it is desirable that they are unit vectors having a magnitude of 1. In this embodiment, the boundary determination unit 50 determines a non-display boundary that hinders the display of the fetal surface based on the normal vector N indicating the orientation of each polygon.

図5は、境界判定部50による境界の判定を説明するための図である。境界判定部50は、各ポリゴンの向きを示す法線ベクトルNに基づいて非表示境界を判定するが、その判定においては、ボリュームデータに対して設定される基準ベクトルVが参照される。基準ベクトルVは、例えば、ボリュームデータ内で胎盤と羊水と対象組織である胎児を通る直線に沿って設定されることが望ましく、その場合において、基準ベクトルVは、胎盤側から胎児側の向きに設定され、また、大きさが1の単位ベクトルであることが望ましい。   FIG. 5 is a diagram for explaining boundary determination by the boundary determination unit 50. The boundary determination unit 50 determines the non-display boundary based on the normal vector N indicating the direction of each polygon. In this determination, the reference vector V set for the volume data is referred to. For example, the reference vector V is preferably set along a straight line passing through the placenta, the amniotic fluid, and the fetus that is the target tissue in the volume data. In this case, the reference vector V is set in the direction from the placenta to the fetus. It is desirable that the unit vector is set and has a magnitude of 1.

なお、基準ベクトルVは、サーフェスレンダリングにおける視線(レイ)に沿って設けられてもよい。視線(レイ)は、ユーザ操作に応じて視点設定部40により設定される視点から対象組織である胎児に向けて設定される。サーフェスレンダリングにおいては、複数のレイが設定されて各レイごとにレンダリング演算が行われる。視点を起点とする1本のレイに対して平行に複数のレイが設定されてもよいし、1つの視点から複数のレイが伸長されてもよい。   The reference vector V may be provided along a line of sight (ray) in surface rendering. The line of sight (ray) is set from the viewpoint set by the viewpoint setting unit 40 according to the user operation toward the fetus that is the target tissue. In surface rendering, a plurality of rays are set and a rendering operation is performed for each ray. A plurality of rays may be set in parallel with one ray starting from the viewpoint, or a plurality of rays may be extended from one viewpoint.

境界判定部50は、胎盤側から胎児側の向きに設定される基準ベクトルVと、各ポリゴンの向きを示す法線ベクトルNを比較し、これらのベクトルの間の角度に基づいて、基準ベクトルVと同じ側を向いていると判断される法線ベクトルNを特定し、その法線ベクトルNに対応したポリゴンを非表示境界と判定する。境界判定部50は、例えば、基準ベクトルVと各法線ベクトルNの内積を算出しその内積値が閾値Vthよりも大きい場合に、その法線ベクトルNに対応したポリゴンを非表示境界と判定する。なお、閾値Vthは、固定値であってもよいし、例えばユーザが調整できる値であってもよい。   The boundary determination unit 50 compares the reference vector V set in the direction from the placenta side to the fetus side and the normal vector N indicating the orientation of each polygon, and based on the angle between these vectors, the reference vector V A normal vector N determined to face the same side is specified, and a polygon corresponding to the normal vector N is determined as a non-display boundary. For example, when the inner product value of the reference vector V and each normal vector N is calculated and the inner product value is larger than the threshold value Vth, the boundary determination unit 50 determines the polygon corresponding to the normal vector N as a non-display boundary. . Note that the threshold value Vth may be a fixed value, or may be a value that can be adjusted by the user, for example.

図5(A)には、境界判定部50による判定結果が示されている、つまり、図5(A)に示される複数の法線ベクトルNのうち、破線の矢印で示される法線ベクトルNが、非表示境界のポリゴンに対応している。図5(A)の例においては、胎盤に対応した領域T1の表面の全域が非表示境界とされ、胎児の手に対応した領域T2の一部が非表示境界とされている。その一方において、胎児の顔に対応した領域T3の表面は、非表示境界とされていない。   FIG. 5A shows a determination result by the boundary determination unit 50, that is, among the plurality of normal vectors N shown in FIG. 5A, a normal vector N indicated by a dashed arrow. Corresponds to the polygon of the non-display boundary. In the example of FIG. 5A, the entire surface of the region T1 corresponding to the placenta is a non-display boundary, and a part of the region T2 corresponding to the fetal hand is a non-display boundary. On the other hand, the surface of the region T3 corresponding to the fetal face is not a non-display boundary.

こうして、境界判定部50において非表示境界が判定されると、表示画像形成部60はボリュームデータ内における非表示境界のポリゴンを除いた複数のポリゴンに基づいて、対象組織の表面を映し出した表示画像の画像データを形成する。つまり、複数の視線(レイ)の各々に沿ってサーフェスレンダリングの処理が実行される。なお、複数のレイは、基準ベクトルVと平行に設定されてもよいし、基準ベクトルVとは無関係に設定された視点に応じて設定されてもよい。   Thus, when the non-display boundary is determined by the boundary determination unit 50, the display image forming unit 60 displays the surface of the target tissue based on a plurality of polygons excluding the non-display boundary polygons in the volume data. Image data is formed. That is, the surface rendering process is executed along each of a plurality of lines of sight (rays). The plurality of rays may be set in parallel with the reference vector V, or may be set according to a viewpoint set regardless of the reference vector V.

図5(B)は、表示画像形成部60で形成されて表示部70に表示される表示画像例を示している。境界判定部50において判定された非表示境界のポリゴン、つまり胎盤の表面に対応したポリゴンを除いているため、胎盤側から胎児を観察した場合においても、胎児の顔に対応した表面T3が明瞭に映し出されており、胎児の手に対応した表面T2も映し出されている。   FIG. 5B shows an example of a display image formed by the display image forming unit 60 and displayed on the display unit 70. Since the polygon of the non-display boundary determined by the boundary determination unit 50, that is, the polygon corresponding to the surface of the placenta is excluded, even when the fetus is observed from the placenta side, the surface T3 corresponding to the face of the fetus is clearly displayed. The surface T2 corresponding to the hand of the fetus is also projected.

なお、図5(A)に示すように、胎児の手に対応した領域T2の表面の一部が非表示境界とされている。そこで、非表示境界の判定を行う深さ(ボリュームデータの胎盤側の端部からの距離)を調整し、領域T2の表面が全域に亘って表示されるようにしてもよい。   As shown in FIG. 5A, a part of the surface of the region T2 corresponding to the fetal hand is a non-display boundary. Therefore, the depth for determining the non-display boundary (distance from the end on the placenta side of the volume data) may be adjusted so that the surface of the region T2 is displayed over the entire area.

また、図4においては、各法線ベクトルNが胎児や胎盤側から羊水側へ向かうように設定されているが、その逆に、各法線ベクトルNが羊水側から胎児や胎盤側へ向かうように設定されてもよい。その場合においては、図5(A)に示す基準ベクトルVに対して反対側を向いていると判断される法線ベクトルNを特定し、その法線ベクトルNに対応したポリゴンを非表示境界と判定すればよい。その判定においても、基準ベクトルVと各法線ベクトルNとの間の角度や、基準ベクトルVと各法線ベクトルNの内積値を利用できることはいうまでもない。   In FIG. 4, each normal vector N is set so as to go from the fetus or placenta side to the amniotic fluid side. Conversely, each normal vector N goes from the amniotic fluid side to the fetus or placenta side. May be set. In that case, a normal vector N determined to face the opposite side to the reference vector V shown in FIG. 5A is specified, and the polygon corresponding to the normal vector N is set as a non-display boundary. What is necessary is just to judge. In the determination, it goes without saying that the angle between the reference vector V and each normal vector N and the inner product value of the reference vector V and each normal vector N can be used.

さらに、基準ベクトルVが胎児側から胎盤側に向けて設定されてもよい。その場合においても、各法線ベクトルNの設定状態(胎児や胎盤側から羊水側へ向かうか、または、羊水側から胎児や胎盤側へ向かうか)に応じて、非表示境界を判定する基準が適宜に変更される。   Furthermore, the reference vector V may be set from the fetus side toward the placenta side. Even in that case, there is a standard for determining the non-display boundary according to the setting state of each normal vector N (from the fetus or placenta to the amniotic fluid side or from the amniotic fluid side to the fetus or placenta). It is changed appropriately.

また、図5(A)に示す例においては、胎盤に対応した領域T1の表面の全域が非表示境界とされているが、胎盤の形状等によりその表面の一部が非表示境界とされない場合も考えられる。そこで、互いに隣接する複数のポリゴンで構成される1つの境界について、例えば非表示境界とされたポリゴン数の割合が基準値よりも大きい場合に、その境界全体を非表示境界としてもよい。   In the example shown in FIG. 5A, the entire surface of the region T1 corresponding to the placenta is a non-display boundary, but a part of the surface is not a non-display boundary due to the shape of the placenta or the like. Is also possible. Therefore, for one boundary composed of a plurality of polygons adjacent to each other, for example, when the ratio of the number of polygons set as non-display boundaries is larger than a reference value, the entire boundary may be set as a non-display boundary.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.

10 プローブ、30 境界設定部、50 境界判定部、60 表示画像形成部。   10 probe, 30 boundary setting unit, 50 boundary determination unit, 60 display image forming unit.

Claims (5)

対象組織を含む三次元空間に対して超音波を送受するプローブと、
プローブを制御することにより前記三次元空間から受信信号を得る送受信部と、
受信信号に基づいて形成される前記三次元空間のボリュームデータ内において、組織の境界に対応した複数の微小面を設定する境界設定部と、
ボリュームデータ内における各微小面の向きに基づいて、前記対象組織の表面を映し出すにあたり妨げとなる非表示境界の微小面を判定する境界判定部と、
ボリュームデータ内における前記非表示境界の微小面を除いた複数の微小面に基づいて前記対象組織の表面を映し出した表示画像の画像データを形成する表示画像形成部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
A probe for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including the target tissue;
A transmission / reception unit for obtaining a reception signal from the three-dimensional space by controlling a probe;
In the volume data of the three-dimensional space formed based on the received signal, a boundary setting unit that sets a plurality of minute surfaces corresponding to the boundary of the tissue,
A boundary determination unit that determines a micro surface of a non-display boundary that hinders the projection of the surface of the target tissue based on the orientation of each micro surface in the volume data;
A display image forming unit that forms image data of a display image that reflects the surface of the target tissue based on a plurality of minute surfaces excluding the minute surfaces of the non-display boundary in volume data;
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記境界判定部は、基準となる向きと各微小面の向きとを比較することにより前記非表示境界の微小面を判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The boundary determination unit determines a micro surface of the non-display boundary by comparing a reference direction and a direction of each micro surface,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記ボリュームデータに対して前記基準となる向きを定める基準ベクトルが設定され、
前記境界設定部において設定された複数の微小面の各々に対してその向きを定める法線ベクトルが設定され、
前記境界判定部は、各微小面の法線ベクトルと基準ベクトルとの間の角度に基づいて前記非表示境界の微小面を判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
A reference vector for setting the reference direction for the volume data is set,
A normal vector that determines the orientation of each of the plurality of micro-surfaces set in the boundary setting unit is set,
The boundary determination unit determines the minute surface of the non-display boundary based on an angle between a normal vector of each minute surface and a reference vector;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項3に記載の超音波診断装置において、
前記ボリュームデータ内で胎盤と羊水と対象組織である胎児を通る直線に沿って前記基準ベクトルが設定され、
胎盤と羊水の境界および羊水と胎児の境界に対応した複数の微小面の各々に対して、羊水を基準とした向きの法線ベクトルが設定され、
前記境界判定部は、各微小面の法線ベクトルと基準ベクトルとの内積値に基づいて、前記非表示境界である胎盤と羊水の境界に対応した微小面を判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3.
The reference vector is set along a straight line passing through the placenta, the amniotic fluid, and the fetus that is the target tissue in the volume data,
For each of a plurality of microfacets corresponding to the placenta and amniotic fluid boundary and the amniotic fluid and fetal boundary, a normal vector of the direction relative to the amniotic fluid is set,
The boundary determination unit determines a microsurface corresponding to the boundary between the placenta and the amniotic fluid, which is the non-display boundary, based on the inner product value of the normal vector and the reference vector of each microsurface,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項4に記載の超音波診断装置において、
前記ボリュームデータ内で胎盤側から羊水を経由する胎児側の向きに前記基準ベクトルが設定され、
胎盤と羊水の境界および羊水と胎児の境界に対応した複数の微小面の各々に対して、羊水側の向きに法線ベクトルが設定され、
前記境界判定部は、法線ベクトルと基準ベクトルとの内積値が閾値を超える各微小面を胎盤と羊水の境界に対応した微小面と判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
The reference vector is set in the volume data from the placenta side to the fetal side direction through the amniotic fluid,
A normal vector is set in the direction of the amniotic fluid side for each of a plurality of microfacets corresponding to the placenta / amniotic fluid boundary and the amniotic fluid / fetal boundary,
The boundary determination unit determines each minute surface whose inner product value of the normal vector and the reference vector exceeds a threshold value as a minute surface corresponding to the boundary between the placenta and the amniotic fluid,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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