JP2013141515A - 医用画像装置及び医用画像構成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリカット面を設定する際に基準位置を設定し、設定された基準位置に基づいてプリカット面を設定することで、プリカット面を適切な位置に自動的に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を自動的に行うことができる医用画像装置を提供する。
【解決手段】被検体内の診断対象の医用画像に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定する基準設定部と、前記基準位置にしたがって、前記被検体のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、前記医用画像にプリカット面を設定するプリカット面設定部と、前記プリカット面と前記ボリュームデータに基づいて、前記診断対象の３次元画像を構成する画像構成部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、医用画像装置及び医用画像構成方法に関し、特に、胎児などの診断対象の３次元画像を構成して表示するのに好適な医用画像装置及び医用画像構成方法に関する。

医用画像装置には、一般に、超音波画像装置や磁気共鳴画像装置などの医用画像装置が知られている。超音波画像装置又は磁気共鳴画像装置では、被検体である母体を撮像して胎児の３次元画像を構成して表示画面に表示することにより、胎児の生育を観察、診断することが行われている。胎児の３次元画像は、母体を撮像した複数枚の断層画像データからなるボリュームデータを取得し、ボリュームレンダリング法あるいはボクセル法などの画像構成法によって生成するようにしている。ボリュームレンダリング法は、母体を撮像したボリュームデータを３次元的に任意の位置の視点から胎児を見たとき、その視線上に存在する複数のボクセル画像データ（以下、ボクセル値という。）に基づいて３次元画像を構成する方法である。

ところが、母体を撮像したボリュームデータの複数のボクセルデータには、診断対象である胎児以外の例えば胎盤などのボクセルデータが含まれる。このようなボリュームデータに基づいて胎児の３次元画像を構成しようとすると、胎盤などの視線上に存在するボクセルデータの影響を受けて、鮮明な胎児の３次元画像が得られない。そこで、従来、胎児の手前の視線上にプリカット面を設定して、手前のボクセルデータを取り除いたプリカット・ボリュームデータを生成し、これにより胎児の鮮明な３次元画像を構成するようにしている（例えば、特許文献１）。

例えば、特許文献１によれば、プリカット面設定用の超音波断層画像を表示し、少なくとも３次元画像を生成する対象領域を取り囲んで、例えば直方体の関心領域ＲＯＩを設定する。このようなＲＯＩ内のボリュームデータ内には、胎児、羊水、胎盤、子宮内膜などのボクセルデータが存在するから、胎盤の画像データを取り除くために、少なくとも胎児と胎盤の間にプリカット面を設定しなければならない。プリカット面は、３次元のＲＯＩ内の任意の断層画像を表示し、画像を見ながら胎児と胎盤の間にプリカットラインを設定することにより、プリカットラインを含む平面として設定される。これにより、ボリュームデータは、視線に直交するプリカット面の視点側の領域と、反視点側の領域とに立体的に区切られる。そして、プリカット面で区切られた胎盤側のボリュームデータが削除され、胎児側のボリュームデータは残される。このようにして、残された胎児側のプリカット・ボリュームデータを用いて、ボクセル法又はボリュームレンダリング法などによって、胎児の３次元画像を構成するようにしている。

なお、特許文献１によって、用手的に設定されたプリカットラインは、プリカット面設定用の超音波断層画像に上書きして表示するようにしている。これにより、ユーザである医者は、診断対象の３次元画像を構成するプリカット・ボリュームデータの境界を認識できる。

また、特許文献１のようにプリカットラインを用手的に設定する場合、設定したプリカットラインの修正ないし変更を可能にしている。つまり、ユーザがプリカット面設定用の超音波画像を見ながら入出力デバイスを操作して、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）によりプリカットラインの位置などを修正可能にしている。

特許第４５５０５９９号

ところで、特許文献１によれば、ユーザに表示されるのは超音波断層画像上の１本のプリカットラインである。したがって、表示されている超音波断層画像の奥行き方向について３次元のボリュームデータがどのようにカットされるかを見ることができない。つまり、胎児は、手足、腹部、頭部が生育しており、胎児の形状は球や直方体といった単純な形状ではない。そのため、１つの断層画像あるいは直交３断面における断層画像を見ながらプリカットラインを設定しても、断層画像の奥行き方向にある診断対象を視認できないから、胎児などの診断対象の一部が削除されたプリカット・ボリュームデータが生成されることがある。逆に、除去したい胎児以外の胎盤などの生体部位が残ったプリカット・ボリュームデータが生成されることがある。

このような場合、プリカット面により削除された診断対象の一部は、ボリュームデータから削除されてしまうので、診断対象の３次元画像を構成しても、削除された診断対象の一部が表示されない。しかし、表示された３次元画像を見て診断対象の一部が削除されていることが分かって、プリカット面設定用の断層画像でプリカットラインを再設定しようとしても、断層画像上では奥行き方向の生体構造が分からないから、プリカットラインをどの程度、どのように修正すればよいかを判断するのは困難である。

そこで、本発明は、プリカット面を設定する際に基準位置を設定し、設定された基準位置に基づいてプリカット面を設定することで、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる医用画像装置を提供することを目的とする。

本発明の医用画像装置は、被検体内の診断対象の医用画像に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定する基準設定部と、前記基準位置にしたがって、前記被検体のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、前記医用画像にプリカット面を設定するプリカット面設定部と、前記プリカット面と前記ボリュームデータに基づいて、前記診断対象の３次元画像を構成する画像構成部とを備える。

この構成によれば、プリカット面を設定する際に基準位置を設定し、設定された基準位置に基づいてプリカット面を設定することで、プリカット面を適切な位置に自動的に設定することができる。

本発明の医用画像装置では、前記画像構成部は、所定の座標に設定される視点から見た前記３次元画像を構成し、前記プリカット面に沿って前記視点側と前記診断対象側とに前記３次元画像を分割して、前記診断対象側の前記３次元画像を構成する。

この構成によれば、プリカット面を適切な位置に自動的に設定して、不要な３次元画像を除去したうえで、診断対象の３次元画像を適切に構成することができる。

本発明の医用画像装置では、前記基準設定部は、前記医用画像における点、線、面、及び領域の少なくとも１つを用いて前記基準位置を設定する。

この構成によれば、点、線、面、及び領域の少なくとも１つを用いて基準位置を設定することで、診断対象の位置や大きさに応じてプリカット面を適切な位置に自動的に設定することができる。

本発明の医用画像装置では、前記基準設定部は、前記医用画像において前記基準位置を移動又は回転して設定する。

この構成によれば、基準位置が医用画像において移動可能又は回転可能であるので、診断対象の位置や大きさに応じてプリカット面を適切な位置に自動的に設定することができ、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を自動的に行うことができる。

本発明の医用画像装置は、前記ボクセル値に基づいて、前記ボリュームデータを３次元領域である複数のセグメントに分割する領域分割部を備え、前記プリカット面設定部は、前記基準位置を含む前記セグメントと前記診断対象との間に前記プリカット面を設定する。

この構成によれば、基準位置を含むセグメントと診断対象との間にプリカット面を設定することにより、不要な３次元画像を除去したうえで、診断対象の３次元画像を適切に構成することができる。

本発明の医用画像装置では、前記プリカット面は、前記基準位置を含む前記セグメントの最深の境界面、最浅の境界面、及び前記最深の境界面と前記最浅の境界面との中間面のうち、少なくとも１つの面に設定される。

この構成によれば、基準位置を含むセグメントの境界面や中間面にプリカット面を設定することにより、不要な３次元画像を除去したうえで、診断対象の３次元画像を適切に構成することができる。

本発明の医用画像装置は、前記医用画像に設定される第１の基準位置を記憶する記憶部を備え、前記基準設定部は、予め設定された基準位置の条件に基づいて、前記第１の基準位置から第２の基準位置へ変更する。

この構成によれば、予め設定された基準位置の条件に基づいて、第１の基準位置から第２の基準位置へ基準位置を変更することで、時間が経過しても、基準位置を再度設定することなく、自動的に基準位置が変更され、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる。

本発明の医用画像装置では、前記記憶部は、前記第１の基準位置と前記診断対象との位置関係を記憶し、前記基準設定部は、前記位置関係に基づいて、前記第１の基準位置から第２の基準位置へ変更する。

この構成によれば、第１の基準位置と診断対象との位置関係に基づいて、第１の基準位置から第２の基準位置へ基準位置を変更することで、時間が経過しても、基準位置を再度設定することなく、自動的に基準位置が変更され、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる。

本発明の医用画像装置は、前記医用画像に設定される第１の基準位置を記憶する記憶部と、前記診断対象の変化量を測定する変化量測定部とを備え、前記記憶部は、前記変化量を記憶し、前記基準設定部は、前記変化量に基づいて、前記第１の基準位置から第２の基準位置へ変更する。

この構成によれば、診断対象の変化量に基づいて、第１の基準位置から第２の基準位置へ基準位置を変更することで、時間が経過しても、基準位置を再度設定することなく、自動的に基準位置が変更され、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる。

本発明の医用画像構成方法では、被検体内の診断対象の医用画像に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定し、前記基準位置にしたがって、前記被検体のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、前記医用画像にプリカット面を設定し、前記プリカット面と前記ボリュームデータに基づいて、所定の座標に設定される視点から見た前記診断対象の３次元画像を構成する。

この構成によれば、プリカット面を設定する際に基準位置を設定し、設定された基準位置に基づいてプリカット面を設定することで、プリカット面を適切な位置に自動的に設定することができる。

本発明によれば、プリカット面を設定する際に基準位置を設定し、設定された基準位置に基づいてプリカット面を設定することで、プリカット面を適切な位置に自動的に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を自動的に行うことができる。

本実施の形態の医用画像装置の一例を示すブロック図である。 本実施の形態の超音波画像構成部の構成を示すブロック図である。 本実施の形態の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態のフローチャートを説明するための超音波画像の一例を示す図である。 本実施の形態のフローチャートにより決定されるプリカット面を説明する図である。 本実施の形態の基準設定画像の一例を示す図である。 本実施の形態の超音波画像の表示例を示す図である。 本実施の形態の基準位置を移動又は回転させることを説明する図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施の形態に係る医用画像装置の一例を示すブロック図である。医用画像装置１は、被検体２内に超音波を送受信して得られた反射エコー信号を用いて、診断対象（診断部位）について２次元超音波画像或いは３次元超音波画像（医用画像）を生成して表示する。医用画像装置１は、超音波探触子３、超音波送受信部４、超音波画像構成部５、表示部６、制御部７、及びコントロールパネル８を備える。

超音波探触子３は、被検体２に超音波を照射し受信する振動子素子（図示しない）を備える。超音波送受信部４は、超音波信号を送受信する。超音波画像構成部５は、受信信号に基づいて２次元超音波画像（Ｂモード画像）或いは３次元超音波画像（医用画像）を構成する。表示部６は、超音波画像構成部５によって構成される超音波画像を表示する。制御部７は、各要素を制御する。コントロールパネル８は、制御部７に命令を与える。

超音波探触子３は、複数の振動子が配列された長軸方向と、各振動子を長軸方向に直交する短軸方向に切断した複数の振動要素を有する周知の構成に形成されている。振動子素子は、超音波探触子３の長軸方向にｍ個配列されることにより、１〜ｍチャンネル配列される。また、振動子素子は、超音波探触子３の短軸方向にｋ個配列されることにより、１〜ｋチャンネル配列されている。短軸方向の振動子素子（１〜ｋチャンネル）にそれぞれ与えられる遅延時間を変化させることにより、短軸方向に送波や受波のフォーカスが与えられる。短軸方向の各振動子素子に送信される超音波送信信号の振幅を変えることにより、送波重み付けが施される。また、短軸方向の各振動子素子から受信される超音波受信信号の増幅度又は減衰度を変えることにより、受波重み付けが施される。さらに、短軸方向のそれぞれの振動子素子をオン、オフすることにより、口径制御ができるようになっている。なお、超音波探触子３は、機械的に振動子を短軸方向に往復移動させながら、超音波を走査して３次元超音波画像データを取得する超音波探触子でもよい。

超音波送受信部４は、超音波探触子３に送信信号を供給し、受信された反射エコー信号を処理する。超音波送受信部４は、超音波探触子３を制御し超音波ビームの照射を行う送波回路と、照射される超音波ビームの被検体内からの反射エコー信号を受信して生体情報を収集する受波回路と、超音波送受信部４の各構成要素を制御する制御回路とを備える（図示しない）。超音波送受信部４は、超音波探触子３の長軸方向及び短軸方向の振動子及び振動要素との間で送受する超音波の送信タイミングを制御して、長軸方向及び短軸方向の送波と受波にフォーカスをかけることができるようになっている。また、長軸方向の送波と受波のスキャン面を短軸方向にもスキャンして、複数の断層画像からなる３次元のボリュームデータを取得することができるようになっている。

超音波画像構成部５は、超音波送受信部４により処理された反射エコー信号を超音波断層像に変換する。図２に示すように、超音波画像構成部５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５１と、磁気ディスク装置５２及びＲＡＭ５３とを含む記憶装置５０と、高速演算装置５４と、通信ポート５５とを備えるコンピュータシステムから構成される。超音波画像構成部５は、超音波送受信部４により受信される生体情報を信号処理し、２次元超音波画像や３次元超音波画像や各種ドプラ画像（医用画像）を画像化する。

ＣＰＵ５１は、基準設定部５１０と、領域分割部５１１と、プリカット面設定部５１２と、画像構成部５１３とを備える。基準設定部５１０は、被検体２の医用画像データ（超音波画像データ）に基づいて、被検体２内の診断対象の医用画像（２次元超音波画像又は３次元超音波画像）に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定する。領域分割部５１１は、被検体２のボリュームデータを３次元領域である複数のセグメントに分割する。プリカット面設定部５１２は、基準設定部５１０により設定される基準位置にしたがって、被検体２のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、医用画像にプリカット面を設定する。画像構成部５１３は、プリカット面とボリュームデータに基づいて、所定の座標に設定される視点から見た診断対象の３次元画像（３次元超音波画像）を構成する。

表示制御部（図示しない）は、超音波画像構成部５により変換される超音波画像（医用画像）、制御部７の制御に必要な制御情報、及びユーザ設定情報など（表示情報）を表示部６に表示させるために、表示情報の生成を行う。なお、表示制御部は、グラフィックプロセッサなどから構成される表示制御システムである。

表示部６は、超音波画像構成部５により変換される超音波断層像を、表示制御部（図示しない）を介して入力し、超音波画像（医用画像）として表示する。表示部６は、例えば、ＣＲＴモニタや液晶モニタにより構成される。

制御部７は、医用画像装置１の各構成要素の動作を制御する。制御部７は、ユーザインターフェース回路とのインターフェースを有する制御用コンピュータシステムより構成される。制御部７は、制御部７に含まれるユーザインターフェース及びユーザインターフェースからの情報などに基づいて、超音波送受信部４を制御する。また、制御部７は、超音波送受信部４により受信される生体情報を超音波画像構成部５に転送し、超音波画像構成部５で画像化される医用画像情報を表示制御部に伝送するなどの制御を行う。

医用画像装置１において、超音波送受信する断層面（矩形又は扇形をなす面）と直交する方向に、超音波探触子３を電子的或いは機械的に振ることにより、被検体２の診断部位（診断対象）の複数枚の断層像データが収集され、それらの断層像データを用いて３次元超音波画像データ（医用画像データ）が生成される。３次元超音波画像データは、ボクセル法又はボリュームレンダリング法などの手法によって、３次元超音波画像（医用画像）に再構成され、表示部６に３次元超音波画像としてリアルタイムに表示される。

次に、本実施の形態に係る医用画像装置の動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る医用画像装置（主に、超音波画像構成部５）による処理手順を示すフローチャートである。超音波画像構成部５は、図３に示す画像処理を行う機能を含む。

図３に示すように、超音波画像構成部５は、超音波断層像データを入力し、基準設定画像を表示部６に表示する（ステップＳ１１）。表示部６に基準設定画像が表示されると、コントロールパネル８を介して、基準設定部５１０が基準位置の設定を行う（ステップＳ１２）。つまり、超音波画像構成部５の基準設定部５１０は、被検体２の医用画像データ（超音波画像データ）に基づいて、被検体２内の診断対象の基準設定画像（２次元医用画像又は３次元医用画像）に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定する。基準設定部５は、基準設定画像（医用画像）における点、線、面、及び領域の少なくとも１つを用いて基準位置を設定してもよい。また、基準位置は、複数存在してもよい。

複数の断層像データを３次元ボリュームデータに再構成し、３次元超音波画像データが作成される（ステップＳ１３）。

次に、被検体２のボリュームデータは、３次元超音波画像データ（医用画像データ）を各ボクセル値に基づいて、複数の３次元領域（以下、セグメントという）に分割される（ステップＳ１４）。つまり、領域分割部５１１は、被検体２のボリュームデータを３次元領域である複数のセグメントに分割する。このような領域分割（セグメント化）を実施する手法としては、特徴空間におけるクラスタリングが広く知られている。その他に、ミーンシフト法（岡田和典，コンピュータビジョンとイメージメディア研究報告，Vol.２００８, No.２７, pp.４０１−４１４）やグラフカット法（石川博，情報処理学会研究報告，Vol.２００７, No.３１, pp.１９３-２０４）なども知られている。

具体的には、超音波画像構成部５はボリュームデータを入力して、基準設定画像を表示部６に表示する。表示部６に基準設定画像が表示されると、コントロールパネル８から関心領域ＲＯＩが入力設定される。ここで、図４に示す胎児を診断対象とする具体例に基づいて説明すると、図４（ｂ）に示すように、表示部６に表示された２次元の基準設定画像３１にＲＯＩ４６が設定され、ＲＯＩ４６内に基準位置３４が設定される。ＲＯＩ４６により設定されたボリュームデータ４１を３次元画像化すれば、図４（ａ）に示す画像になる。図４（ａ）において、胎児４４は胎盤４２内の羊水４３内で育まれている。なお、符号４５は、子宮内膜に対応している。

３次元のボリュームデータ４１を各ボクセル値に基づいて、複数の３次元領域（セグメント）に分割する。つまり、ＲＯＩ４６で指定されたボリュームデータ４１に対して領域分割処理を行う。この処理により、ボリュームデータ４１は、セグメント４６１〜４７３に分割される。胎盤４２のボクセル群がセグメント４６１〜４６４に、羊水４３のボクセル群がセグメント４６５、４６６、４６７、４６８、４７１に、胎児４４のボクセル群がセグメント４６９、４７０に、子宮内膜４５のボクセル群がセグメント４７２、４７３にそれぞれ相当する。このように、領域分割処理（セグメント化）によって、セグメント単独又は複数のセグメントにより、胎盤４２、羊水４３、胎児４４、子宮内膜４５がそれぞれ構成されるように、分割される。

領域分割処理は、３次元空間のボリュームデータに対してなされる。したがって、領域分割結果を図４（ｃ）の断面４９２において切断すると、図４（ｄ）に示すように、セグメント４６１が領域４６１ａ、セグメント４６２が領域４６２ａの要領で、それぞれ対応している。

すなわち、領域分割処理は、様々な生体構造及び生体組織の生体部位のボクセル値に応じて、複数の設定値、設定値との許容差からなる複数の設定範囲を、それぞれの設定範囲が重ならないように定める。そして、ボクセル値がいずれかの設定範囲内に一致する複数のボクセルをグループ化して、複数の３次元領域に分割する。領域分割処理による３次元領域の境界検出に際し、ボリュームデータ４１のボクセル値である濃度値、濃度値の勾配、あるいはそれらを組み合わせた物理量に基づくことができる。

ここで、領域分割（セグメント化）手法は、３次元のボリュームデータ４１の全域にわたって行うことに代えて、領域分割に係る処理時間を低減するために、次の手法を採用できる。つまり、ボリュームデータ４１の配列方向を一つ選択し、配列方向に沿う複数の２次元断面を設定する。そして、複数の２次元断面のそれぞれについて２次元の領域分割処理を行って２次元のセグメントを求める。そして、求めた２次元のセグメントを複数の２次元断面間で接続して、３次元のセグメントを構成する。

さらに、領域分割に要する処理時間を低減するために、診断対象が胎児の場合は、所定の座標に設定される視点側から胎児４４を見ると、視線上の胎児４４の手前には、羊水４３が存在する可能性が高いことに鑑み、胎児４４と羊水４３の領域分割のみを行うように簡略化することも可能である。

領域分割（セグメント化）の結果は、セグメント情報として磁気ディスク装置５２又はＲＡＭ５３のいずれかに保存される。セグメント情報はセグメントを代表する３次元座標（例えば、セグメントの重心座標）、セグメントを代表するボクセル値の濃度値、及びセグメントを一意に特定するための識別符号のうち少なくとも１つをセグメント毎に付与する。

次に、プリカット面設定部５１２が、基準設定部５１０によって設定される基準位置３４にしたがって、被検体２のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、医用画像にプリカット面を設定する（ステップＳ１５）。例えば、図４に示すように、ボリュームデータ４１から胎児４４の視線側に存在する胎盤４２を除去するため、セグメント４６１〜４７３のうち、羊水セグメント４８を構成するセグメント４６５、４６６、４６７、４６８、４７１の最も深度が浅い面４９１（基準位置３４を含むセグメント４６３の最深の境界面）を、プリカット面として設定する。図４（ｅ）の羊水セグメント４８を断面４９２において切断すると、図４（ｇ）の領域４８ａが対応している。

また、図５に示すように、羊水セグメント４８のうち最も深度が浅い面４９１を予め設定された設定量（Ｎボクセル）１４０２だけ、深度方向にスライドしてできる面１４０１をプリカット面として決定してもよい。ここで、設定量１４０２は、領域分割で求めた羊水セグメント４８に接する胎盤４２の部分のセグメントを確実にカット対象とするために設けるパラメータであり、Ｎは０以上の数値である。また、胎児４４の３次元画像におけるノイズを低減するため、プリカット面１４０１をスムージングして、滑らかなプリカット面を決定することもできる。

このように、基準設定部５１０によって設定される基準位置３４にしたがって、プリカット面設定部５１２は、基準位置３４を含むセグメント４６３と胎児４４（診断対象）との間にプリカット面を設定する。つまり、胎児４４（診断対象）に相当する３次元領域のセグメント４６９、４７０と、胎児４４（診断対象）よりも視点側にある３次元領域のセグメント４６１〜４６４との間に、プリカット面４９１が設定される。この場合、基準位置３４の深度よりも深度が浅いセグメント４６１〜４６４が除去されるように、プリカット面４９１が設定される。つまり、基準設定部５１０によって設定される基準位置３４よりも、視点側にあるセグメント４６１〜４６４（深度が浅いセグメント）は、プリカット面４９１の設定の判断対象から除外される。

ここで、基準位置の深度とセグメントの深度を比較する場合、基準位置の深度は、基準位置が点で設定されている場合は点の深度であればよい。基準位置が線又は面で設定されている場合、基準位置の深度は、線又は面の深度であればよい。基準位置が領域で設定されている場合、基準位置の深度は、領域を画定する面の深度又は領域の重心の深度であればよい。また、セグメントの深度は、セグメントの重心の深度であってもよいし、セグメントの最深点又は最浅点の深度であってもよい。また、プリカット面は、診断対象が３次元画像を作成する際に除去されないように、セグメントの最深の境界面又は最浅の境界面に設定されてもよいし、セグメントの最深の境界面と最浅の境界面との中間面（セグメントの深度方向の最深点と最浅点との中点の集合である平面及び曲面）に設定されてもよい。基準位置が複数存在する場合、プリカット面は、診断対象が３次元画像を作成する際に除去されないように、複数の基準位置の間に設定されてもよい。

なお、上述のように、基準位置の深度とセグメントの深度を比較する場合、基準位置の深度を直接使用する代わりに、基準位置の深度に所定のマージン（Ｎボクセル）を設けてもよい。所定のマージンを設けることで、プリカット面の設定位置を調整することができる。

次に、設定されたプリカット面に従い、診断対象を含まない不要な３次元超音波画像データの除去を行う（ステップＳ１６）。そして、ボクセル法又はボリュームレンダリング法などの手法によって３次元超音波画像データを３次元超音波画像（投影画像）に再構成する（ステップＳ１７）。つまり、画像構成部５１３は、設定されたプリカット面とボリュームデータに基づいて、所定の座標に設定される視点から見た診断対象の３次元画像（３次元超音波画像）を構成する。不要な３次元超音波画像データを除去するためには、プリカット面より深度が浅いボリュームデータを除去してもよいし、プリカット面より深度が浅いボリュームデータの透明度や色彩を変化させてもよい。

３次元超音波画像を表示部６に表示する（ステップＳ１８）。

次に、基準位置を設定する手法について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、基準設定画像３１に基準位置が設定され、基準位置に基づいてプリカット面が設定されることを示す図である。図６（ａ）に示すように、基準設定部５１０は、被検体２の医用画像データ（超音波画像データ）に基づいて、被検体２内の診断対象の基準設定画像３１（２次元医用画像又は３次元医用画像）に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定する。そして、図６（ｂ）に示すように、領域分割部５１１は、被検体２のボリュームデータを３次元領域である複数のセグメントに分割する。

３次元超音波画像データ（医用画像データ）は、設定されたＲＯＩ４６で指定される３次元超音波画像データである。つまり、ＲＯＩ４６は立体的な領域を有している。３次元超音波画像データは、胎児４４に関するデータと、胎盤４２に関するデータを含む。

基準設定部５１０が、ＲＯＩ４６内に基準位置３４を設定する。この場合、図６に示すように、基準設定画像３１において、胎盤４２よりも視点側に基準位置３４が設定されてもよいし、図７に示すように、基準設定画像３１において、胎盤４２と胎児４４の間に基準位置３４が設定されてもよい。基準位置３４の設定は、コントロールパネル８を介して行われる。

また、図７に示すように、表示部６は、基準設定画像３１と３次元超音波画像４００を並べて表示する。したがって、基準位置３４の設定を行いながら、基準位置３４の設定により構成される３次元超音波画像をリアルタイムに確認することができる。また、リアルタイムに基準位置３４の設定を微調整しながら、胎盤４２だけでなく小さなノイズ成分も除去することができる。

なお、図６及び図７において、ＲＯＩ４６によって設定される３次元超音波データの領域は、直方体で表示されているが、円弧状又は球状であってもよい。

また、基準位置の設定に関して、図８（ａ）に示すように、点又は領域である基準位置３４を通過する基準ライン（基準位置）３７を設定してもよい。つまり、基準位置は、点、線、面、及び領域の少なくとも１つであればよく、これらの組み合わせでもよい。また、基準位置は、点又は線である基準位置を中心に、基準設定画像３１（医用画像）において移動可能又は回転可能であってもよい。つまり、基準設定部５１０は、医用画像において基準位置を移動又は回転して設定してもよい。

次に、基準位置３４及び基準ライン３７の設定手法について図８を用いて説明する。基準位置３４及び基準ライン３７の設定は、コントロールパネル８に設置されているトラックボール及びキーボード（図示しない）を用いて制御される。

トラックボールを介して、基準設定部５１０により基準位置３４が設定される。基準位置３４を通過するように、基準ライン３７が設定される。

基準ライン３７は、ＲＯＩ４６内に収まるようになっている。そして、トラックボールを用いることにより、基準ライン３７は、基準位置３４を中心に回転することができる。トラックボールの回転方向及び回転数に応じて、基準ライン３７の回転幅が調整される。

図８（ｂ）左図では、基準ライン３７が胎児４４の足部に掛かっている。この結果、胎児４４の足部の３次元超音波画像データが除去されてしまう。そこで、図８（ｂ）右図に示すように、トラックボールを用いることにより、基準ライン３７が、基準位置３４を中心に右回りに回転することで、胎児４４全体の３次元超音波画像データを得ることができる。この３次元超音波画像データを用いて３次元超音波画像に構成することにより、胎児４４全体の画像を表示することができる。

次に、基準ライン３７を平行移動させる例を、図８（ｃ）に示す。まず、キーボードのボタンを押すことにより、基準位置３４が設定される。そして、トラックボールを移動させたい方向に回転させることにより、基準ライン３７が平行移動する。基準ライン３７が適切な位置に移動したときに、キーボードのボタンを押すことにより、基準位置３４が固定される。そして、トラックボールを用いることにより、基準ライン３７が基準位置３４を中心に回転することで、基準ライン３７が適切な角度位置に調整される。

また、基準位置３４と基準ライン３７を同時に移動させることもできる。例えば、トラックボールを基準ライン３７の軸方向に沿って移動させると、図８（ｄ）に示すように基準位置３４が軸方向に沿って移動する。また、トラックボールを基準ライン３７の軸方向に対して垂直方向に移動させると、図８（ｃ）に示すように基準ライン３７が平行移動する。トラックボールを基準ライン３７の軸方向に対して斜め方向に移動させると、軸方向及び垂直方向に移動量を分解し、軸方向及び垂直方向の移動量に応じて、基準位置３４及び基準ライン３７が移動する。基準位置３４及び基準ライン３７が適切な位置に移動したら、キーボードのボタンを押すことにより、基準位置３４が固定される。そして、基準ライン３７が基準位置３４を中心に回転することで、基準ライン３７が適切な角度位置に調整される。

以上、本発明にかかる実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

例えば、本実施の形態では、ボリュームデータ４１から胎盤４２を除去して胎児４４の３次元超音波画像（医用画像）を生成することを説明したが、診断対象は胎児４４に限られない。例えば、診断対象として、肝臓、肝細胞、肝血管、胆嚢、胆管、脾臓、膵臓、腎臓、副腎、子宮、卵巣、前立腺、胃、腸、虫垂、心臓、動脈・静脈を含む血管、甲状腺、副甲状腺、頸動脈、頸静脈、乳腺、リンパ節、消化器、子宮、卵巣、尿管、膀胱の観察や、細胞組織、筋肉組織の観察において、ボリュームデータを取得して、診断対象を３次元画像で表示する場合にも適用できる。

また、記憶装置５０（記憶部）は、基準設定画像（医用画像）に設定される第１の基準位置を記憶する。基準設定部５１０は、予め設定された基準位置の条件に基づいて、第１の基準位置から第２の基準位置へ基準位置を変更する。例えば、時間の経過とともに成長する胎児４４の大きさや胎児４４と胎盤４２との距離が、時間又は月齢とともに関連付けられて、基準位置の条件として予め設定される。また、胎盤４２を構成するセグメント、羊水４３を構成するセグメント、及び胎児４４を構成するセグメントの位置関係が、時間又は月齢とともに関連付けられて、基準位置の条件として予め設定される。そして、これらの基準位置の条件に基づいて、基準設定部５１０は、基準位置を第１の基準位置から第２の基準位置へ変更又は修正する。この結果、時間又は月齢が経過しても、基準位置を再度設定することなく、自動的に基準位置が変更され、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる。

また、記憶装置５０（記憶部）は、第１の基準位置と胎児４４（診断対象）との位置関係を記憶する。基準設定部５１０は、当該位置関係に基づいて、第１の基準位置から第２の基準位置へ基準位置を変更する。例えば、設定される第１の基準位置の座標と胎児４４を構成するセグメントの重心座標との位置関係が予め記憶される。そして、この基準関係が一定になるように、基準設定部５１０は、基準位置を第１の基準位置から第２の基準位置へ変更又は修正する。または、この位置関係が時間経過に応じた位置関係になるように、基準設定部５１０は、基準位置を第１の基準位置から第２の基準位置へ変更又は修正する。この結果、時間又は月齢が経過しても、基準位置を再度設定することなく、自動的に基準位置が変更され、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる。

また、記憶装置５０（記憶部）は、基準設定画像（医用画像）に設定される第１の基準位置を記憶する。ＣＰＵ５１に備えられる変化量測定部（図示せず）は、胎児４４（診断対象）の変化量を測定する。記憶装置５０（記憶部）は、胎児４４の変化量を記憶し、基準設定部５１０は、胎児４４の変化量に基づいて、第１の基準位置から第２の基準位置へ基準位置を変更する。例えば、変化量測定部は、時間又は月齢とともに関連付けて、胎児４４を構成するセグメントの位置や大きさを、胎児４４の変化量として測定する。そして、この変化量に基づいて、基準設定部５１０は、基準位置を第１の基準位置から第２の基準位置へ変更又は修正する。この結果、時間又は月齢が経過しても、基準位置を再度設定することなく、自動的に基準位置が変更され、プリカット面を適切な位置に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を行うことができる。

また、本実施の形態では、羊水セグメント４８のうち、最も深度が浅い面４９１にプリカット面を設定したが、プリカット面を境界としてボリュームデータ４１を２つに分割し、深度が浅い側に属するセグメントのセグメント情報に、カット対象マークを付加してもよい。カット対象とは、診断対象の３次元画像を作成する基となるプリカット・ボリュームデータ４１の対象としないで削除することを意味する。一方、深度が深い側に属するセグメントのセグメント情報に、残留対象マークを付加してもよい。残留対象とは、診断対象の３次元画像を作成する基となるプリカット・ボリュームデータ４１の対象として残すことを意味する。また、マークを用いずに、両者が識別できるよう、セグメントを所定の線スタイルで縁取っても、パターンで塗りつぶしてもよい。

本発明にかかる医用画像装置は、プリカット面を設定する際に基準位置を設定し、設定された基準位置に基づいてプリカット面を設定することで、プリカット面を適切な位置に自動的に設定し、診断対象の移動に応じてプリカット面の位置調整を自動的に行うことができるという効果を有し、特に、胎児などの診断対象の３次元画像を構成して表示する医用画像装置などとして有用である。

１ 医用画像装置
３ 超音波探触子
４ 超音波送受信部
５ 超音波画像構成部
６ 表示部
７ 制御部
８ コントロールパネル
５０ 記憶装置
５１ ＣＰＵ
５２ 磁気ディスク装置
５３ ＲＡＭ
５４ 高速演算装置
５５ 通信ポート
５１０ 基準設定部
５１１ 領域分割部
５１２ プリカット面設定部
５１３ 画像構成部

Claims (10)

1. 被検体内の診断対象の医用画像に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定する基準設定部と、
   前記基準位置にしたがって、前記被検体のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、前記医用画像にプリカット面を設定するプリカット面設定部と、
   前記プリカット面と前記ボリュームデータに基づいて、前記診断対象の３次元画像を構成する画像構成部と
   を備えることを特徴とする医用画像装置。
2. 前記画像構成部は、所定の座標に設定される視点から見た前記３次元画像を構成し、前記プリカット面に沿って前記視点側と前記診断対象側とに前記３次元画像を分割して、前記診断対象側の前記３次元画像を構成することを特徴とする請求項１に記載の医用画像装置。
3. 前記基準設定部は、前記医用画像における点、線、面、及び領域の少なくとも１つを用いて前記基準位置を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の医用画像装置。
4. 前記基準設定部は、前記医用画像において前記基準位置を移動又は回転して設定することを特徴とする請求項３に記載の医用画像装置。
5. 前記ボクセル値に基づいて、前記ボリュームデータを３次元領域である複数のセグメントに分割する領域分割部を備え、
   前記プリカット面設定部は、前記基準位置を含む前記セグメントと前記診断対象との間に前記プリカット面を設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の医用画像装置。
6. 前記プリカット面は、前記基準位置を含む前記セグメントの最深の境界面、最浅の境界面、及び前記最深の境界面と前記最浅の境界面との中間面のうち、少なくとも１つの面に設定されることを特徴とする請求項５に記載の医用画像装置。
7. 前記医用画像に設定される第１の基準位置を記憶する記憶部を備え、
   前記基準設定部は、予め設定された基準位置の条件に基づいて、前記第１の基準位置から第２の基準位置へ変更することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の医用画像装置。
8. 前記記憶部は、前記第１の基準位置と前記診断対象との位置関係を記憶し、
   前記基準設定部は、前記位置関係に基づいて、前記第１の基準位置から第２の基準位置へ変更することを特徴とする請求項７に記載の医用画像装置。
9. 前記医用画像に設定される第１の基準位置を記憶する記憶部と、
   前記診断対象の変化量を測定する変化量測定部とを備え、
   前記記憶部は、前記変化量を記憶し、
   前記基準設定部は、前記変化量に基づいて、前記第１の基準位置から第２の基準位置へ変更することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の医用画像装置。
10. 被検体内の診断対象の医用画像に、プリカット面の位置に関する基準位置を設定し、
    前記基準位置にしたがって、前記被検体のボリュームデータを構成する複数のボクセルの各ボクセル値に基づき、前記医用画像にプリカット面を設定し、
    前記プリカット面と前記ボリュームデータに基づいて、所定の座標に設定される視点から見た前記診断対象の３次元画像を構成することを特徴とする医用画像構成方法。

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