JP2024022447A - 医用撮像装置、およびボリュームレンダリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流れの位置関係を伴って当該流れの内部構造を表示可能なボリュームレンダリング画像を生成すること。【解決手段】実施形態に係る処理部を有する。処理部は、被検体についての医用撮像によって収集されたデータから構成された３次元流れデータを受信する。処理部は、第１の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得する。処理部は、第２の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得する。処理部は、前記第１の色と前記第２の色とを結合することによって、結合色を取得する。処理部は、前記結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成する。【選択図】図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用撮像装置、およびボリュームレンダリング方法に関する。また、本明細書に開示される実施形態は、一般に、ボリュームレンダリング方法及び装置に関し、例えば、超音波カラードップラー撮像データから画像を描画する方法に関する。

超音波カラードップラー法が知られている。超音波を用いて、ボリューム画像内の各ボクセルのドップラーシフトを測定することによって、体液の流れに関する情報をボクセル単位で収集することが可能である。

超音波カラードップラー法は２次元または３次元データに対して実施されることがある。２次元または３次元データはリアルタイムのデータでもよい。

超音波カラードップラー法によって得られた信号は、通常、パワー成分（強度成分とも称される）、速度成分、および乱流成分（変動成分とも称される）を含む。

超音波撮像時に、トランスデューサが周波数ｆの超音波を血管内の血流を含む組織領域に送信する状況を考える。ドップラー周波数は、以下の式で表される。
ｆ_ｄ＝２ｆ_ｔＶｃｏｓθ／ｃ
ｆ_ｄはドップラーシフト、ｃは組織内の音の速度、ｆ_ｔは送信された超音波ビームの周波数、Ｖは、撮像される血液の流速、θは、超音波ビームと血流方向間の入射角を表す。速度が増加するほど、ドップラー周波数は高くなり、送信されたビームの方向は血流方向に一致し、および／またはより高い周波数が用いられる。

２次元の超音波カラードップラーデータは、簡単なカラーマッピングによって容易に可視化できる。３次元の超音波カラードップラーデータの収集はより複雑で、画像として表現するのが困難である。

血流は、一般に非常に複雑な信号である。心室等の大きい領域では、血流は、例えば同じ心室等の同一の領域内で順方向、逆方向の双方に流れる。血管内では、通常、層流条件下であっても、末端に向かって中央部より流れは遅くなる。

超音波カラードップラーデータのボリュームレンダリングは、一般に構造物は適切に表示できるものの、画像内に表示される血流信号は、主に血流の境界の信号である。例えば、ボリューム画像内の血管樹は主に血管の外側を示す。

最大値投影法（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ： ＭＩＰ）を用いることによって、超音波カラードップラーデータの可視化は可能である。ＭＩＰレンダリングは主にパワー信号や速度の大きさに対して用いられる。パワー信号や速度の大きさに対するＭＩＰレンダリングでは、信号の重要な一部である方向性を可視化することは出来ない。順逆双方向の血流を含む複雑な領域が、１つの明るい領域として表示され、方向は識別できない。血管は、その形状を留めるのみである。

特開２００２－１９１６００号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、流れの位置関係を伴って当該流れの内部構造を表示可能なボリュームレンダリング画像を生成することにある。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る医用撮像装置は、処理部を有する。処理部は、被検体についての医用撮像によって収集されたデータから構成された３次元流れデータを受信する。処理部は、第１の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得する。処理部は、第２の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得する。処理部は、前記第１の色と前記第２の色とを結合することによって、結合色を取得する。処理部は、前記結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成する。

図１は、一実施形態に係る装置の概略図である。 図２は、一実施形態に係る方法の概要を示すフローチャートである。 図３Ａは、２本の血管の概略断面図である。 図３Ｂは、図３Ａの血管内に投射される第１の光線および第２の光線の概略図である。 図３Ｃは、第１の光線に沿った２つの累積結果を示す概略図である。 図３Ｄは、第２の光線に沿った２つの累積結果を示す概略図である。 図４Ａは、一実施形態に係る方法によって描画された画像の一例を示す図である。 図４Ｂは、陰影付き直接ボリュームレンダリングによって描画された画像の一例を示す図である。

第一の態様において、処理回路を備える医用撮像装置が提供される。該処理回路は、被検体の医用撮像によって収集されるデータから成る３次元流れデータを受信し、第１の強度投影に従って、３次元流れデータ内の第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得し、別の第２の強度投影に従って、３次元流れデータ内の第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得し、第１の色と第２の色を結合することによって、結合色を取得し、結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成するように構成される。

医用撮像は超音波ドップラー法を含んでもよい。医用撮像は超音波カラードップラー法を含んでもよい。医用撮像は、ＭＲＩフレッシュ・ブラッド・イメージング（ＦＢＩ）を含んでもよい。医用撮像は、冠血流予備量比コンピュータ断層（ＦＦＲ－ＣＴ）撮像を含んでもよい。

３次元流れデータは３次元血流データを含んでもよい。３次元流れデータは、尿の流れを表してもよい。３次元流れデータは、脳脊髄液の流れを表してもよい。

３次元流れデータは、複数のボクセルそれぞれの少なくともパワー値および速度値を含んでもよい。

処理回路は、速度値に基づいて、３次元流れデータのボクセルが第１領域または第２領域の一部を構成するか否かを判断してもよい。

処理回路は、３次元流れデータのボクセルに対してパワー閾値を適用してもよい。パワー閾値の適用は、パワー閾値を超えるパワー値を有するボクセルを第１の強度投影および第２の強度投影に従って処理するように実行されてもよい。

第１の方向の流れは順方向でもよい。第２の方向の流れは逆方向でもよい。

第１の方向の流れは、例えば、トランスデューサ・プローブの位置に対して順方向であってもよい。第２の方向の流れは、収集方向、例えば、トランスデューサ・プローブの位置に対して逆方向であってもよい。第１の方向の流れは、被検体の血管や他の解剖学的構造に対して順方向であってもよい。第２の方向の流れは、被検体の血管や他の解剖学的構造に対して逆方向であってもよい。

第１の強度投影の実行は、３次元流れデータのボリューム内を横断する光線（ｒａｙ：レイ）の少なくとも一部に亘る第１領域に関する速度値を累積することを含んでもよい。第２の強度投影の実行は、光線の少なくとも一部に亘る第２領域に関する速度値を累積することを含んでもよい。第１領域および第２領域の速度値の累積は、累積条件が満たされるまで実行されてもよい。

累積条件は、光線がボリュームから出ることを含んでもよい。累積条件は、パワー閾値未満の所定のサンプル数を含んでもよい。累積条件は、累積パワー閾値未満のパワー値の差異の累積値（パワー閾値を下回る複数のパワー値各々とパワー閾値との差異の累積値が累積パワー閾値を超えることと）を含んでもよい。

処理回路は、さらに、光線の別の一部に沿って第１の強度投影および第２の強度投影を実行することによって、新たな第１および第２の色を取得してもよい。処理回路は、さらに、新たな第１および第２の色を結合することによって、新たな結合色を取得してもよい。処理回路は、さらに、結合色と新たな結合色を合成してもよい。

結合色と新たな結合色は光線に沿った順序を維持するように合成されてもよい。

第１の色の取得は、第１のカラーマッピング・リソースから第１の色を取得することを含んでもよい。第２の色の取得は、第１のカラーマッピング・リソースとは異なる第２のカラーマッピング・リソースから第２の色を取得することを含んでもよい。第１のカラーマッピング・リソースは第１のルックアップテーブルを含んでもよい。第２のカラーマッピング・リソースは、第１のルックアップテーブルとは異なる第２のルックアップテーブルを含んでもよい。

第１の色と第２の色は、結合演算子を用いて結合されてもよい。

結合演算子に基づき、第１の色と第２の色は、順方向に対する第１の色が逆方向に対する第２の色の上に重なるように結合されてもよい。結合演算子に基づき、逆方向に対する第２の色が順方向に対する第１の色の上に重なるように結合されてもよい。

処理回路は、第１の流れデータおよび第２の流れデータのいずれがより高速な流れを示すかを判断してもよい。結合演算子に基づいて、より高速な流れを示す流れデータに対応する第１の色および第２の色の一方が、他方の上に重なるように第１の色および第２の色を結合してもよい。

処理回路は、第１の流れデータおよび第２の流れデータのいずれがより大きなパワーを示すかを判断してもよい。結合演算子に基づいて、より大きなパワーを示す流れデータに対応する第１の色および第２の色の一方が、他方の上に重なるように第１の色および第２の色を結合してもよい。

処理回路は、第１の流れデータおよび第２の流れデータのいずれがパワー閾値を超えるサンプルをより多く含むかを判断してもよい。結合演算子に基づいて、パワー閾値を超えるサンプルをより多く含む流れデータに対応する第１の色および第２の色の一方が他方の上に重なるように、第１の色および第２の色を結合してもよい。

結合演算子に基づいて、第１の色および第２の色を足し合わせてもよい。

処理回路は、第１の流れデータの最大パワーを決定してもよい。処理回路は、第２の流れデータの最大パワーを決定してもよい。結合演算子に基づいて、第１の流れデータの最大パワーを用いて第１の色を調整してもよい。結合演算子に基づいて、第２の流れデータの最大パワーを用いて第２の色を調整してもよい。結合演算子に基づいて、調整後の第１の色と調整後の第２の色とを足し合してもよい。

処理回路は、３次元流れデータのボリュームレンダリングをさらに実行して、新たなボリュームレンダリング画像データを取得し、ボリュームレンダリング画像データと新たなボリュームレンダリング画像データを結合するまたは重ね合わせてもよい。

独立に提供可能な別の態様において、医用撮像方法が提供される。該方法は、被検体の医用撮像によって収集されるデータから成る３次元流れデータを受信すること、第１の強度投影に従って、３次元流れデータ内の第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得すること、別の第２の強度投影に従って、３次元流れデータ内の、第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得すること、第１の色と第２の色を結合することによって、結合色を取得すること、結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成すること、を備える。

独立に提供可能な別の態様において、処理回路を備える医用撮像装置が提供される。該処理回路は、被検体の超音波ドップラー撮像によって３次元血流データを収集し、最大値投影法（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ： ＭＩＰ）に従って、各光線の投影方向に基づいて、３次元血流データ内の第１領域に対応する第１の血流データおよび第２領域に対応する第２の血流データを別々に処理し、MIP処理された第１の血流データと第２の血流データとを結合し、結合データに基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成するように構成される。

独立に提供可能なさらなる態様において、医用撮像方法が提供される。該方法は、以下を備える。
・少なくともパワーおよび方向性を示す速度信号を含むカラードップラーボリューム
・第１の強度投影モード
・順方向および逆方向用色テーブルまたは速度-色マッピング方法
・第２の強度投影モード
・色結合演算子
・ボリューム内を横断する投影されたレイ
該方法において、パワー閾値を超える各ボクセルは、順方向または逆方向の流れと分類され、速度値は、合成条件が満たされるまで、強度投影モードを用いて個別に累積される。さらに、２つの累積された速度値は、色テーブル／マッピング方法によって処理され、演算子を用いて結合され、画素値と合成される／画素値に書き込まれる。

合成条件は、レイがボリュームから出ることを含んでもよい。

合成条件は、過去にパワー閾値を超えた後、該閾値を下回るサンプルを含んでもよい。

合成条件の契機として、パワー閾値未満のＮ個のサンプル群を要してもよい。

累積パワー閾値未満のパワー閾値を下回るパワー値の差異の累積値（パワー閾値を下回る複数のパワー値各々とパワー閾値との差異の累積値が累積パワー閾値を超えること）を合成条件の契機としてもよい。

合成演算子は、以下のうちの少なくとも一つである。
１）合成に基づく
・順方向が逆方向上に常に重なる。逆もまた同様である
・最速の流れを上に表示
・最大のパワーを上に表示
・主成分を上に表示、主成分とは、累積時に最も有効なサンプル（パワー閾値を上回る）の示す方向である
２）付加的
・固定的な順方向および逆方向の色
３）調整後のパワー
・最大順方向パワー×順方向色＋最大逆方向パワー×逆方向色／（最大順方向パワー＋最大逆方向パワー）

独立に提供可能なさらなる態様において、処理回路を備える医用撮像装置が提供される。該処理回路は、被検体の超音波ドップラー撮像によって３次元血流データを収集し、光線の投射に基づいて、３次元血流データ内の第１領域に対応する第１の血流データおよび第２領域に対応する第２の血流データに対して強度投影法を別々に実行し、処理された第１の血流データと第２の血流データとを結合し、結合データに基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成するように構成される。

第１領域は、順方向の流れを示すボクセル群を含んでもよい。第２領域は、逆方向の流れを示すボクセル群を含んでもよい。

血流データは少なくともパワーおよび速度を示す信号を含んでもよい。強度投影は、ボリューム内を横断する投影レイを備えてもよい。パワー閾値を超える各ボクセルは、順方向または逆方向の流れと分類され、速度値は、合成条件が満たされるまで、強度投影によって、順方向の流れおよび逆方向の流れに対して個別に累積される。結合及び生成は、順方向の流れおよび逆方向の流れに対応する２つの累積された速度値を、順方向色テーブルまたは逆方向色テーブル、または速度-色マッピング方法に基づいて処理し、色結合演算子を用いて結合することによって、対応する画素値を取得することを含んでもよい。

合成条件は、レイがボリュームから出ることを含んでもよい。合成条件は、過去にパワー閾値を超えた後、該閾値を下回るサンプルを含んでもよい。合成条件の契機として、パワー閾値未満のＮ個（Ｎは1より大きい整数）のサンプル群を要してもよい。合成条件は、累積パワー閾値とパワー閾値を下回るパワー値の差異の累積値との比較（パワー閾値を下回る複数のパワー値各々とパワー閾値との差異の累積値と、累積パワー閾値との比較）を含んでもよい。

一態様の特徴が別の態様の特徴として適宜提供されてもよい。例えば、方法の特徴が装置の特徴として提供されてもよい。逆もまた同様である。一態様の特徴と別の態様の特徴の組み合わせを提供してもよい。

図１は、一実施形態に係る医用撮像装置１０の概略を示す。医用撮像装置１０は、例えば、超音波スキャンによって超音波データを収集し、超音波データを処理することによって超音波画像を取得するように構成される。

医用撮像装置１０は、超音波装置（超音波診断装置）１２と、それに対応する測定プローブ１４を備える。任意の種類の超音波装置１２および測定プローブ１４が利用可能である。超音波装置１２により実現される医用撮像は、例えば、超音波ドップラー法を含む。他の実施形態において、医用診断装置（医用撮像装置）１０は別のモダリティのスキャナ装置を備えてもよいし、スキャナ装置と通信してもよい。別のモダリティは、例えば、磁気共鳴（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＭＲまたはＭＲＩ）スキャナ、コンピュータ断層（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）スキャナ、円錐ビームＣＴスキャナ、Ｘ線スキャナ、陽電子放出型（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）スキャナ、または単光子放出型コンピュータ断層（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＳＰＥＣＴ）スキャナ等である。ＭＲＩスキャナにより実現される医用撮像は、例えば、ＭＲＩフレッシュ・ブラッド・イメージング（ＦＢＩ）である。また、ＣＴスキャナにより実現される医用撮像は、例えば、冠血流予備量比コンピュータ断層（ＦＦＲ－ＣＴ）撮像である。

超音波装置１２は、超音波画像を表示するための主表示スクリーン１６を備える。超音波装置１２はさらにスキャナコンソール２０を備える。スキャナコンソール２０は、制御情報を表示するための制御用スクリーン１８および様々な調整つまみ１９を有する複数の入力装置を備える。さらに、入力装置はコンピュータキーボード、マウス、またはトラックボール（図示せず）を備えてもよい。本実施形態において、制御用スクリーン１８は、表示装置およびユーザ入力装置として機能するタッチスクリーンである。別の実施形態では、超音波装置１２の一部を構成しない制御用スクリーン１８、表示スクリーンまたは主表示スクリーン１６を備えてもよい。また、超音波装置１２はデータ記憶部２８を備える。

超音波装置１２は、画像データを含むデータを処理する処理装置２２を備える。処理装置２２は、中央演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）とグラフィックス・プロセッシング・ユニット（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＧＰＵ）を備える。処理装置２２は、処理部に対応する。処理装置２２は、投影回路２４とレンダリング回路２６を含む。投影回路２４およびレンダリング回路２６はそれぞれＣＰＵ、ＧＰＵ、またはＣＰＵとＧＰＵの組み合わせ内において実現可能である。

本実施形態において、種々の回路が、実施形態の方法を実行させるコンピュータ読み取り可能な指示を含むコンピュータプログラムに従って、処理装置２２のＣＰＵおよび／またはＧＰＵ内で実現される。但し、別の実施形態では、各回路はソフトウェア、ハードウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現されてもよい。一実施形態において、種々の回路は、１つ以上の特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）またはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）として実現されてもよい。

別の実施形態において、投影回路２４およびレンダリング回路２６を備える処理装置２２は、医用診断装置（例えば、ＣＴスキャナやＭＲスキャナ）または画像処理装置（例えば、ＰＣやワークステーション）の一部を構成してもよい。処理装置２２を任意のモダリティの撮像データを処理するように構成してもよい。

また、処理装置２２は、ハードドライブとＲＡＭ、ＲＯＭ、データバスを含む他のコンポーネント、種々のデバイスドライバを含むオペレーティングシステム、およびグラフィックカードを含むハードウェアデバイスを含む。明瞭性のため、図１はこれらのコンポーネントの図示を省略する。

図１に示す装置は、図２を参照して以下に説明する方法を実行する。

図２は、カラードップラー法に対する特定の投影モードを用いるレンダリング方法の概要を示すフローチャートである。図２の実施形態の投影モードは、例えば、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）である。別の実施形態では、例えば、最小値投影法または平均値投影法等の他の投影モードを用いてもよい。

図２を要約すると、速度信号は、順方向と逆方向の流れに分離され、順方向と逆方向の流れのＭＩＰ値を個別に累積（ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ）される。ＭＩＰ値の累積は、パワー値がパワー閾値を超える領域に対して実行される。累積が終わると、２つの方向は２つの異なるテーブルを参照してそれぞれの色に変換される。これらの色は結合演算子を用いて結合される。血管の場合、パワー信号がパワー閾値を下回る度に、累積時に結合演算子を実行することによって、正しい配置が実現される。信号がノイズのようにロバストの場合、出口条件は閾値未満のパワー累積値を含んでもよい。

次に、図２の方法を図２のステップを参照して詳細に説明する。ステップ３０において、投影回路２４は、ボリュームデータ群を受信する。すなわち、処理部２２は、被検体についての医用撮像によって収集されたデータから構成された３次元流れデータを受信する。３次元流れデータは、例えば、３次元血流データを含む。なお、３次元流れデータは、尿または脳脊髄液の流れを表してもよい。ボリュームデータ群は、測定プローブ１４を用いて患者の領域をスキャンして得られた３次元画像データのセットである。超音波カラードップラー画像データの収集方法は、「Ｏｇｌａｔ ＡＡ， Ｍａｔｊａｆｒｉ ＭＺ， Ｓｕａｒｄｉ Ｎ， Ｏｑｌａｔ ＭＡ， Ａｂｄｅｌｒａｈｍａｎ ＭＡ， Ｏｑｌａｔ ＡＡ， “Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｏｐｐｌａｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ Ｂｌｏｏｄ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｇｅｎｅｒａｌ ａｎｄ Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ Ｃｏｍｍｏｎ Ｃａｒｏｔｉｄ Ａｒｔｅｒｙ（血流、特に総頸動脈の医用ドップラー超音波検査法の一考察）”， Ｊ Ｍｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ， ２０１８；２６（１）：３－１３， ｄｏｉ：１０．４１０３／ＪＭＵ．ＪＭＵ＿１１＿１７」に記載されている。その内容はここに参照することによって援用される。

ボリュームデータ群は３次元ボクセルアレイを表す。各ボクセルは、３次元空間における特定の位置を示し、データ値を有する。本実施形態において、各ボクセルのデータ値は、ボクセルの少なくともパワー値と速度値を含む血流データを含む。すなわち、３次元流れデータは、複数のボクセルそれぞれの少なくともパワー値および速度値を含む。パワー値はボクセルの超音波ドップラー画像信号のパワー（または強度）成分の値であって、ボクセルのドップラー画像信号のパワーまたは強度を示す。速度値は、ボクセルの超音波ドップラー画像信号の速度成分の値であって、収集方向に対するボクセルの流速を示す。

投影回路２４は、画像を描画する際の視線方向（例えば、ＭＩＰ処理における視線方向）を受信または規定する。投影回路２４は、描画対象の画像内の複数の画素の位置を受信または規定する。

ステップ３２において、投影回路２４は、描画対象の画像の画素の内一つを選択する。画素の選択は、画素の集合がリソース利用の統一性を維持するように行われる。すなわち、複数の画素の選択により、選択された複数の画像の集合を一つの単位として以下の処理が実行されてもよい。換言すれば、本実施形態に関する以下のＭＩＰ処理などは、選択された複数の画素を単位として実行されてもよいし、画素単位で実行されてもよい。別の実施形態では、画素の選択は任意の順序で行われる。次に、方法はステップ３４に進む。

ステップ３４において、投影回路２４は、視線方向に沿って、選択された画素位置からボリュームデータ群のボリューム内へのレイの投射（投影）を開始する。

ステップ３６において、投影回路２４は、レイに沿って値をサンプリングする前に、順方向血流値および逆方向血流値を共にゼロに初期化する。

投影回路２４は、次にレイ上でサンプリング位置の決定を開始する。

ステップ３８において、投影回路２４は、レイに沿ってボリューム内のサンプリング位置を選択する。本実施形態において、投影回路２４は、レイに沿って所定の一定間隔でサンプリング位置を選択する。別の実施形態では、サンプリング位置は任意の方法で適宜決定することができる。

ステップ３８の最初の時点では、サンプリング位置は、ボリューム内に投射されるレイが最初に出会うサンプリング位置である。

ステップ４０において、投影回路２４は、選択したサンプリング位置近傍のボクセルの速度値を補間することによって、該サンプリング位置における速度値を決定する。速度値の補間は、例えば、直線補間または三次補間を含む。一実施形態において、同符号の速度値のみを相互補完してもよい。例えば、近傍ボクセルの大半が正の速度値を有する場合、負の速度値を有する近傍ボクセルを補間対象から除外する。逆もまた同様である。除外されたボクセルの値をゼロに設定し、補間対象のボクセルの値を大きくするまたは正規化してもよい。別の実施形態では、全ての速度値を補間に用いる。すなわち、負の速度値は正の速度値を相殺する。

投影回路２４は、決定したボクセルの速度値に基づいて、選択したサンプリング位置において血流は順方向と逆方向のどちらに流れているかを判断する。順方向、逆方向とは例えば、収集方向に対する方向または選択されたサンプリング位置を含む血管に対する方向である。順方向と逆方向とのうちいずれか一方は、第１の方向であって、他の方向は、第１の方向と異なる第２の方向に対応する。例えば、第１の方向の流れは順方向であって、第２の方向の流れは逆方向である。例として、投影回路２４は、「Ｏｇｌａｔ ＡＡ， Ｍａｔｊａｆｒｉ ＭＺ， Ｓｕａｒｄｉ Ｎ， Ｏｑｌａｔ ＭＡ， Ａｂｄｅｌｒａｈｍａｎ ＭＡ， Ｏｑｌａｔ ＡＡ， “Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｏｐｐｌａｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ Ｂｌｏｏｄ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｇｅｎｅｒａｌ ａｎｄ Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ Ｃｏｍｍｏｎ Ｃａｒｏｔｉｄ Ａｒｔｅｒｙ（血流、特に総頸動脈の医用ドップラー超音波検査法の一考察）”， Ｊ Ｍｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ． ２０１８；２６（１）：３－１３， ｄｏｉ：１０．４１０３／ＪＭＵ．ＪＭＵ＿１１＿１７」に記載される方法を用いてもよい。

血流が順方向に流れる位置は第１血流領域の一部を形成し、逆方向に流れる位置は、別の第２血流領域の一部を形成すると考えることができる。すなわち、第１血流領域は、第１領域であって、３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する。また、第２血流領域は、３次元流れデータにおける第２の方向の流れを有する第２領域に対応する。すなわち、処理部２２は、速度値に基づいて、３次元流れデータのボクセルが第１領域の一部または第２領域の一部であるかどうかを決定する。

投影回路２４は、選択したサンプリング位置近傍のボクセルのパワー値を補間することによって、該サンプリング位置のパワー値を決定する。投影回路２４は、パワー値が所定のパワー閾値より大きいか否かを決定する。例えば、処理部２２は、３次元流れデータのボクセルにパワー閾値を適用して、ボクセルのうちパワー閾値を超えるパワー値を有するボクセルを、第１の強度投影および第２の強度投影に従って処理する。

選択したサンプリング位置のパワー値がパワー閾値以下の場合、順方向または逆方向血流値には何も付加されない。

選択したサンプリング位置のパワー値がパワー閾値を超えて、かつ血流の方向が順方向の場合、投影回路２４は、順方向血流値を該サンプリング位置の速度値と一致させることによって、順方向に対して最大値投影法を適用する。

選択したサンプリング位置のパワー値がパワー閾値を超えて、かつ血流の方向が逆方向の場合、投影回路２４は、逆方向血流値を該サンプリング位置の速度値と一致させることによって、逆方向に対して最大値投影法を適用する。

ステップ４２において、投影回路２４は、ＭＩＰ累積条件が成立したか否かを決定する。別の実施形態において、投影回路２４は、任意の累積条件が成立したか否かを決定してもよい。例えば、異なる投影法が用いられる実施形態では、累積条件はＭＩＰ累積条件ではない場合もある。

図２の実施形態において、パワー値が所定のパワー閾値等の閾値を下回ると、ＭＩＰ累積条件は成立する。閾値未満のパワーは、血管または他の解剖学的構造の境界を示す場合がある。また、ボリューム内を横断する光線の終了（すなわちレイがボリュームから出ること）によって、ＭＩＰ累積条件は満たされる。

別の実施形態において、累積条件は、２つ以上のサンプルから得られるパワー累積値がパワー閾値より小さいことを含んでもよい。一実施形態では、累積条件の成立には、所定の数のサンプリング点がパワー閾値未満になることが必要な場合がある。例えば、連続する２つのサンプリング点または連続する３つのサンプリング点でパワー閾値未満の場合、累積条件は成立する。すなわち、累積条件は、パワー閾値未満のサンプル数が所定のサンプル数に到達することを含んでいてもよい。また、累積条件は、パワー閾値を下回る複数のパワー値各々とパワー閾値との差異の累積値が累積パワー閾値を超えることを含んでいてもよい。一実施形態においては、血流方向が変化した場合、ＭＩＰ累積条件は成立する。

ＭＩＰ累積条件が成立しない場合、図２の処理はステップ３８に戻り、投影回路２４はボリューム内で光線に沿ってサンプリング位置を選択する。ステップ４０において、投影回路２４は、選択したサンプリング位置の速度値およびパワー値を決定する。投影回路２４はパワー値が所定のパワー閾値を超えるか否かを決定する。該サンプリング位置のパワー値がパワー閾値以下の場合は、順方向血流値または逆方向血流値には何も付加されない。

該サンプリング位置のパワー値がパワー閾値より大きく、かつ血流の方向が順方向の場合、投影回路２４は順方向に対して最大値投影法を適用する。該サンプリング位置の速度値が現在の順方向血流値以下の場合、順方向血流値は維持される。該サンプリング位置の速度値が現在の順方向血流値を超える場合、現在の順方向血流値は、選択したサンプリング位置のパワー値に置き換えられる。

該サンプリング位置のパワー値がパワー閾値を超えて、かつ血流の方向が逆方向の場合、投影回路２４は逆方向に対して最大値投影法を適用する。該サンプリング位置の速度値が現在の逆方向血流値以下の場合、逆方向血流値は維持される。該サンプリング位置の速度値が現在の逆方向血流値を超える場合、現在の逆方向血流値は選択したサンプリング位置のパワー値に置き換えられる。

このように、最大値投影法は、血流が順方向のサンプリング位置と血流が逆方向のサンプリング位置とに対して別々に適用される。

ステップ４２において、投影回路２４は、ＭＩＰ累積条件が成立したか否かを決定する。ＭＩＰ累積条件が成立していない場合、図２の処理はステップ３８に戻る。

ステップ４２で累積条件が成立している場合、図２の処理はステップ４４に進む。ステップ４４において、レンダリング回路２６は、順方向血流値によって示される順方向ＭＩＰ累積値に対する個別の色と逆方向血流値によって示される逆方向ＭＩＰ累積値に対する個別の色を参照する。

２つの異なる色ルックアップテーブルが使用される。順方向ルックアップテーブルとも称される第１の色ルックアップテーブルは、順方向血流値に対応する色値（第１の色）を含む。逆方向ルックアップテーブルとも称される、異なる第２の色ルックアップテーブルは逆方向血流値に対応する色値（第２の色）を含む。各色値は、例えば、赤、緑、青色成分等の複数の色成分の値および不透明度値を含む。

本実施形態において、順方向血流値は順方向ルックアップテーブルに基づいて赤の様々な色調でマッピングされる。逆方向血流値は逆方向ルックアップテーブルに基づいて青の様々な色調でマッピングされる。これにより、順方向と逆方向の血流は色によって識別可能になる。

レンダリング回路２６は、順方向ルックアップテーブルを参照して、順方向色値とも称され得る現在の順方向血流値に対応する色値を求める。順方向色値は順方向血流値に依存する。例えば、高い順方向血流値は低い順方向血流値より強度が高くなる。高い順方向血流値は低い順方向血流値より不透明度が高くなる。

レンダリング回路２６は、逆方向ルックアップテーブルを参照して、逆方向色値とも称され得る現在の逆方向血流値に対応する色値を求める。逆方向色値は逆方向血流値に依存する。例えば、高い逆方向血流値は低い逆方向血流値より色の強度が高くなる、および／または、高い逆方向血流値は低い逆方向血流値より不透明度が高くなる。

他の実施形態において、色値は、任意のリスト、テーブル、または機能等のカラーマッピングのリソースから適宜取得されてもよい。例えば、処理部２２は、第１の強度投影を実行して、３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得し、第２の強度投影を実行して、３次元流れデータにおける第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得する。第１の強度投影は、例えば、順方向に関する第１の領域に対するＭＩＰ処理である。例えば、第１の強度投影の実行は、３次元流れデータのボリュームを横断するレイの少なくとも一部に亘る第１領域に関する複数の速度値を累積することを含む。また、第２の強度投影は、例えば、逆方向に関する第１の領域に対するＭＩＰ処理である。例えば、第２の強度投影の実行は、３次元流れデータのボリュームを横断する当該レイの少なくとも一部に亘る第２領域に関する複数の速度値を累積することを含む。また、第１の色の取得は、第１のカラーマッピング・リソースから第１の色を取得することを含み、第２の色の取得は、第１のカラーマッピング・リソースとは異なる第２のカラーマッピング・リソースから第２の色を取得することを含む。例えば、第１のカラーマッピング・リソースは、第１の色ルックアップテーブルを含み、第２のカラーマッピング・リソースは、第１の色ルックアップテーブルとは異なる第２の色ルックアップテーブルを含む。任意の方法によって、順方向および逆方向のＭＩＰ累積値に対する色値が取得可能である。一実施形態では、色値は複数の規定の色値を混合することによって取得できる。複数の色値とは、例えば、各方向に対して２つの色およびゼロ付近の中央部に対して１つの色である。

ステップ４６において、レンダリング回路２６は色や合成物を画素に結合する。ステップ４６は、２つのサブステップから成る。第１のサブステップにおいて、レンダリング回路２６は、結合演算子を用いて、現在の累積値に対する順方向色値（第１の色）と逆方向色値（第２の色）を結合して、結合色値を得る。すなわち、処理部２２は、第１の色と第２の色とを結合することによって、結合色を取得する。例えば、第１の色と第２の色とは、結合演算子を用いて結合される。別の実施形態では、以下に記載するように、互いに異なる結合演算子を用いて、ステップ４６の第１のサブステップを実行する。第２のサブステップにおいて、レンダリング回路２６は、過去の累積結果として画素に書き込まれた色値と結合色値を合成する。

図２の実施形態において、結合演算子は合成方法に基づくものである。順方向血流の色は、逆方向血流の色の上に重ねて表示される。例えば、結合演算子は、順方向に対する前記第１の色が逆方向に対する前記第２の色の上に重なるように、第１の色と第２の色とを結合する。観察者に対して、順方向血流値を示す色は、レイの同一部分に対して累積された逆方向血流値を示す色の前方に現れる。順方向と逆方向の関係は変化しない。順方向の不透明度によって、順方向を示す色の後方から逆方向を示す色がどの程度見えるかが決まる。

他の実施形態において、結合演算子は、逆方向を示す色が順方向を示す色の上に表示されるように設定される。例えば、結合演算子は、逆方向に対する第２の色が順方向に対する第１の色の上に重なるように、第１の色と第２の色とを結合する。具体的には、処理部２２は、結合演算子に基づいて、第１の色および第２の色を足し合わす。結合は、一方向が常に他方向の上に表示されるように偏りがあってもよい。

さらに別の実施形態において、結合演算子は最速の血流が上に表示されるように設定される。順方向血流値および逆方向血流値の全体的な最大値を用いて最速の順方向または逆方向の血流を求める。色の結合は、最速の血流の方向が一番上に表示されるように行われる。これらの実施形態によって、包括的ＭＩＰと２方向アプローチの統合が提供可能になると考えられる。また、処理部２２は、第１の流れデータおよび第２の流れデータのいずれがより高速な流れを示すかを決定し、結合演算子に基づいて、より高速な流れを示す流れデータに対応する第１の色および第２の色のうち一方が他方の上に重なるように、第１の色および第２の色を結合することを実行してもよい。

さらに別の実施形態において、結合演算子は、最大のパワーが上に表示されるように設定される。最大速度を累積してもよいが、方向が入れ替わった際には最大パワーが選択される。例えば、処理部２２は、第１の流れデータの最大パワーおよび第２の流れデータの最大パワーを決定し、結合演算子に基づいて、第１の流れデータの最大パワーを用いて第１の色を調節し、第２の流れデータの最大パワーを用いて第２の色を調整し、調整後の第１の色と調節後の第２の色とを足し合わすことを実行してもよい。また、処理部２２は、第１の流れデータおよび第２の流れデータのいずれがより大きなパワーを示すかを決定し、結合演算子に基づいて、より大きなパワーを示す流れデータに対応する第１の色および第２の色のうち一方が他方の上に重なるように、第１の色および第２の色を結合することを実行してもよい。

さらに別の実施形態において、結合演算子は主成分を決定する。主成分とは、累積時の最も有効なサンプルの方向である。投影回路２４は、順方向に寄与するサンプル数と逆方向に寄与するサンプル数をカウントする。累積条件が満たされた場合、投影回路２４は、より多くのサンプルの示す方向を主成分として選択する。主成分は、最も支配的な方向と考えることができる。結合演算子によって、主成分が上に表示されるように順方向と逆方向に対する色を結合する。例えば、処理部２２は、第１の流れデータおよび第２の流れデータのいずれがパワー閾値を超えるサンプルをより多く含むかを決定し、結合演算子に基づいて、パワー閾値を超えるサンプルをより多く含む流れデータに対応する第１の色および第２の色のうち一方が他方の上に重なるように、第１の色および第２の色を結合することを実行する。

他の実施形態において、順方向と逆方向に対して一つの固定色が用いられる。移行点に到達する等の累積条件が満たされると、色を足し合わせる。一方向からの血流は正常に見えるが、２方向の交点は、過飽和状態にあり、例えば白く見えることがある。

他の実施形態において、パワー調整（変調）された結合演算子が用いられる。例えば、結合色は、最大順方向パワー×順方向色＋最大逆方向パワー×逆方向色／（最大順方向パワー＋最大逆方向パワー）に等しい。これは付加的な手法であるが、色は血流パラメータに基づき、弱い信号より強い信号が優先される。この例では色は正規化される。他の実施形態においては、任意の色の調整方法が適宜利用可能である。

ステップ４６の第１のサブステップにおいて、現在の累積値に対する順方向と逆方向の血流を表す色を結合した結合色が出力される。

ステップ４６の第２のサブステップにおいて、結合色は過去に画素に書き込まれた色と合成され、合成後の色が画素に書き込まれる。ステップ４６の最初の時点では、過去の色は画素に付加されていないため、合成処理は省略してもよい。

ステップ４８において、投影回路２４は、レイがボリューム全体を透過したか否かを決定（判定）する。レイがボリューム全体を透過していない場合、図２の処理はステップ３６に戻り、さらに累積を実行する。投影回路２４は、順方向血流値および逆方向血流値をゼロにリセットする。ＭＩＰ累積条件が満たされるまで、順方向および逆方向血流に対する新たなＭＩＰ累積が実行される。すなわち、第１領域に関する複数の速度値および第２領域に関する複数の速度値の累積は、累積条件が満たされるまで実行される。

ＭＩＰ累積条件が満たされると、レンダリング回路２６は、順方向ルックアップテーブルと逆方向ルックアップテーブル内のそれぞれの色を参照する。ステップ４６の第１のサブステップにおいて、レンダリング回路２６は、上述の結合演算子を用いて、順方向および逆方向血流の色値を結合することによって、新たな累積に対する結合色値を取得する。

ステップ４６の第２のサブステップにおいて、レンダリング回路２６は、新たな累積に対する結合色値と、最初の累積で取得され、ステップ４６の最初の時点で画素に書き込まれた結合色値とを合成する。例えば、処理部２２は、レイの更なる一部に沿って第１の強度投影および第２の強度投影を実行することによって、新たな第１の色および新たな第２の色を取得し、新たな第１および新たな第２の色を結合することによって新たな結合色を取得し、結合色と新たな結合色とを合成する。合成処理は、最初の累積で取得された不透明度に基づいて、新たな累積に対する色の一部が付加される演算子を超えるまたは下回るような色を用いて実行されてもよい。得られた色値は、画素に書き込まれる。

第２のサブステップの合成処理において、空間的配置順序は維持される。例えば、結合色と新たな結合色とは、レイに沿った順序を維持するように合成される。累積によって取得された観察者に近い位置の色は、観察者から遠い位置の色の上に表示される。合成処理の結果は画素に書き込まれる。

なお、レイに沿って累積を複数回実行して、異なる累積から異なる色を取得してもよい。各累積では、順方向と逆方向血流に関する累積が個別に実行され、順方向、逆方向の血流を表すそれぞれの色を、結合演算子を用いて結合することによって結合色を取得する。結合色は過去の１回以上の累積結果である画素に書き込まれた色値と合成される。

図２の方法において、異なる累積から得られた色は各累積の最後に合成される。他の実施形態において、異なる累積から得られた色は、レイの終了時（例えば、レイが３次元流れデータのボリュームから出た時）に一度だけ合成されてもよい。

ステップ３６から４６はレイがボリューム全体を透過するまで実行される。ステップ４８において、投影回路２４が、レイがボリューム全体を透過したことを判断すると、図２のプロセスはステップ５０に進む。

ステップ５０において、投影回路２４は、レイが全ての画素に対して投射されたか否かを判断（決定）する。全ての画素に投射されていない場合、図２の方法はステップ３２に戻り、別の画素が選択される。

全ての画素に対してレイが投射され、全画素の色が決定されると、図２の方法はステップ５２に進む。ステップ５２において、レンダリング回路２６は、各画素が決定された色で表された画像を出力する。例えば、描画された画像は主表示スクリーン１６に表示される。

図２の方法によって、３次元または４次元超音波カラードップラーデータに対して適用可能なＭＩＰに基づく可視化モードが提供される。例えば、血管等の血流領域内部が、改良ＭＩＰアルゴリズムによって視認可能になる。改良ＭＩＰによって、他の種類のボリュームレンダリング、例えば、陰影付き直接ボリュームレンダリングでは可視化の難しい内部の流れが強調表示される。

図２のアルゴリズムは、速度信号を特定の順方向と逆方向に分割し、各方向に一つずつの２つのＭＩＰ値を累積する。ＭＩＰ累積が終了すると、順方向の血流に関する累積および逆方向の血流に関する累積の結果はそれぞれ色に変換され、結合される。次回以降の累積についても、順方向の血流に関する累積、逆方向の血流に関する累積、およびその結合は同様に実施される。異なる累積の結果は順番に合成される。

血管の場合、図２の方法は、累積時にパワー信号がパワー閾値を下回る度に、結合演算子を実行することによって正しい配置を実現する。レイが血管を透過し、累積が完了すると、レンダリング回路２６は、結合演算子を用いて結合される、順方向および逆方向の色を参照する。異なる血管に対して取得された色は順番に合成される。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄは、図２の方法の簡単な使用例を示す。図３Ａは、ボリューム内に存在する２本の血管６０、７０の断面の概略図である。第１の血管６０は順方向血流領域６２および逆方向血流領域６４を有する。第２の血管７０は逆方向血流領域７２のみを有する。

図３Ｂは、第１の血管６０と第２の血管７０を透過する２つの光線を示す。２つのレイによって、赤色の上に青色を重ねる結合演算子に基づく累積と２段階の合成条件に基づいて、各画素の色が取得される。

第１のレイ１を用いて、図２の方法が実行されることによって、値の累積と色への変換が行われる。レイ１上の第１の血管６０前の第１の位置において、網掛けなしのボックス８０に示されるように、順方向の色は累積されていない。また、網掛けなしのボックス８１に示されるように、逆方向にも色は累積されていない。

レイ１上の第１の血管６０の端に近い第２の位置において、網掛けのボックス８２に示されるように、順方向について色は累積されている。ボックス８２は、赤色を表す網掛けで示される。赤色は第１の血管６０について値を累積することによって得られた順方向血流値を参照して取得される。網掛けなしのボックス８３に示されるように、逆方向について色は累積されていない。

第１の血管６０の端に延びる線８４は、累積条件が成立する位置を示す。累積条件が成立すると、ボックス８２に示す順方向血流の色とボックス８３に示す逆方向血流の色とがレンダリング回路２６によって結合され、レイ１の画素と合成される。図３の例では、ボックス８３には色が示されていないため、結合色は、ボックス８２の赤色になる。

レイ１上の累積条件成立直後の第３の位置では、順方向血流値は、網掛けなしのボックス８５に示されるようにゼロにリセットされる。逆方向血流値も、網掛けなしのボックス８６に示されるようにゼロにリセットされる。

レイ１上の第２の血管７０の端に近い第４の位置では、網掛けなしのボックス８７に示されるように、順方向に色は累積されていない。ボックス８８に示されるように、逆方向には色が累積されている。ボックス８８は、青色を表す網掛けで示される。青色は、第２の血管７０に関する値を累積することによって得られた逆方向血流値を参照して取得される。

第２の血管７０の端に延びる線８９は、累積条件が成立する位置を示す。第２の血管７０に対する累積は第１の血管６０に対する累積とは別に行われる。第２の血管７０の累積が累積条件を満たすと、レンダリング回路２６は、ボックス８７に示される順方向血流の色とボックス８８に示される逆方向血流の色とを結合する。図３の例では、ボックス８７は色が示されていないため、結合色はボックス８８の青色になる。レンダリング回路２６は、第２の血管７０の第２の累積から得られた結合色と第１の血管６０の第１の累積から得られた結合色を合成し、合成した色を画素に書き込む。

レイ１上の、第２の血管７０後の累積条件成立直後の第５の位置では、順方向血流値は、網掛けなしのボックス９０に示されるようにゼロにリセットされ、逆方向血流値は、網掛けなしのボックス９１に示されるようにゼロにリセットされる。

第２のレイ２を用いて、図２の方法が実行され、値の累積と色への変換が行われる。レイ２は、血管６０、７０のレイ１とは異なる箇所を透過する。レイ２に関する累積値は、上述のレイ１に関する位置と対応する第１から第５までの位置に表示される。

レイ２上の第１の血管６０前の第１の位置において、網掛けなしのボックス９２に示されるように、順方向に色は累積されていない。同様に、網掛けなしのボックス９３に示されるように、逆方向にも色は累積されていない。

レイ２上の第１の血管６０の端に近い第２の位置において、ボックス９４および９５にそれぞれ示されるように、順方向、逆方向ともに色が累積されている。これは、レイ２が第１の血管６０の順方向血流領域６２と逆方向血流領域６４の双方を透過したことを示す。ボックス９４は、順方向血流用ルックアップテーブルを参照して得られた赤色を示す第１の網掛けが施され、ボックス９５は、逆方向血流用ルックアップテーブルを参照して得られた青色を表す第２の網掛けで示される。

第１の血管６０の端に延びる線８４は、累積条件が成立する位置を示す。累積条件が成立すると、ボックス９４に示される順方向血流の色とボックス９５に示される逆方向血流の色とがレンダリング回路２６によって結合され、レイ２の画素に合成される。

累積条件成立後の第３の位置では、順方向血流値は、網掛けなしのボックス９６に示されるようにゼロにリセットされる。逆方向血流値も、網掛けなしのボックス９７に示されるようにゼロにリセットされる。

レイ２上の第２の血管７０の端に近い第４の位置では、網掛けなしのボックス９８に示されるように、順方向に色は累積されていない。ボックス９９に示されるように、逆方向には色が累積されている。ボックス９９は、青色を表す第２の網掛けで示される。青色は、第２の血管７０に関する値を累積することによって得られた逆方向血流値を参照して取得される。

第２の血管７０の端に延びる線８９は、累積条件が成立する位置を示す。第２の血管７０について累積条件が成立すると、ボックス９８に示される順方向血流の色（本例では無色）とボックス９９に示される逆方向血流の色とがレンダリング回路２６によって結合され、第１の血管６０に関する第１の累積結果と合成される。この結果は、レイ２の画素に書き込まれる。

レイ２上の、第２の血管７０後の累積条件成立直後の第５の位置において、順方向血流値は、網掛けなしのボックス１００に示されるようにゼロにリセットされ、逆方向血流値も、網掛けなしのボックス１０１に示されるようにゼロにリセットされる。

図３Ｃは、レイ１を含む小さな四角形領域において、レイ１と他の光線に対して実行された合成を示す。レイ１に関わる合成によって、第１の血管６０に関する第１の累積によって得られた色と第２の血管７０に関する第２の累積によって得られた色とが合成される。空間的配置順序を維持するため、合成は、演算子を超えるまたは未満の色を用いて実行されてもよい。他のレイに関しても、レイ１を含む小さな四角形領域において同様の合成が実行される。

第１の血管６０に対する累積によって得られた第１の色をボックス１０２に示す。ボックス１０２の網掛けは、赤色を示す。第２の血管７０に対する累積によって得られた第２の色をボックス１０３に示す。ボックス１０３の網掛けは青色を示す。これらの色は異なるパワー領域を表すため、赤と青は空間的に順序付けされている。第１の血管６０を表すボックス１０２は、第２の血管７０を表すボックス１０３上に重ねられる。血管内でパワーに変化が生じた場合、第１の血管６０の最大強度を表す赤色が、第２の血管７０の最大強度を表す青色上に重ねて表示される。

図３Ｄは、レイ２を含む小さな四角形領域において、レイ２と他の光線に関して実行された合成を示す。レイ２に関わる合成によって、第１の血管６０に対する第１の累積によって得られた色と第２の血管７０に対する第２の累積によって得られた色とが合成される。合成は演算子を超えるまたは下回る色を用いて実行されてもよい。これによって、空間的配置順序が維持される。

レイ２の場合、第１の血管６０の順方向血流領域６２および逆方向血流領域６４の双方を通過するため、順方向血流値および逆方向血流値が累積される。第１の累積の最後に、順方向血流領域を表す赤色と逆方向血流領域を表す青色が合成される。ボックス１０４は、別の小さな四角形領域における第１の血管６０に対するレイ２による第１の累積から得られた色を、他のレイによる同様な累積から得られた色と共に示す。ボックス１０４の大半は赤色を表す網掛けで示されているが、一部に青色を表す網掛け領域１０５が重ねられている。第１の累積では、逆方向血流を表す色が順方向血流を表す色に重ねて表示される。ボックス１０６は、別の小さな四角形領域における第２の血管７０に対するレイ２による第１の累積から得られた色を、他のレイによる同様な累積から得られた色と共に示す。ボックス１０６は青色を表す網掛けで示される。異なる血管から得られた累積結果は別々に表示され、該異なる血管の順序も維持されている。

図２の方法に基づいて、様々な超音波カラードップラー画像を描画することが可能である。

一例として、図２の方法を用いて２本の血管を描画する。比較のため、レイキャスティング・アルゴリズムを用いる陰影付き直接ボリュームレンダリングによって同じ２本の血管を描画する。陰影付き直接ボリュームレンダリングによって得られた画像は、主に流れの遅い血管の外部を示す。内部の血流は血管の切断面等にわずかに見えるだけである。または、画像は非常に不鮮明な外観を示す。

図２の方法を用いることによって、血管内部の血流がより視認しやすくなる。観察者は、血管外側の血流より速い内側の血流を見ることができる。さらに、観察者は、色によって血流の方向を見分けることができる。血管に関する累積の合成結果に基づく血管の配置は空間的順序を維持する。

図４Ａは、図２の方法に基づいて描画された画像を示す。ボリューム内に２本の血管１１０、１１２がある。図４Ａはグレースケールで示しているが、実際には、血管１１０は青色で、血管１１２は赤色で表わされる。画像を観察するユーザは、色によって血管を識別することができる。また、順方向および逆方向の血流に関するＭＩＰ累積によって、最速の血流領域を見ることができる。

図４Ｂは、陰影付き直接ボリュームレンダリング法を用いて描画された画像を示す。ボリューム内に２本の血管１２０、１２２がある。図４Ａはグレースケールで示しているが、実際には、血管１２０は青色で、血管１２２は赤色で表わされる。該レンダリング法によって得られた画像を観察するユーザに見えるのは主に各血管の境界であって、血管の内部はほとんど見ることができない。血管の境界では、血管内部より流れが遅いため、血管は青白く表示される。

別の例（図示せず）として、臍帯を表すデータセットを図２の方法に基づいて描画し、さらに陰影付き直接ボリュームレンダリングに基づいて、例えば、Ｂモードボリュームとして描画する。陰影付き直接ボリュームレンダリングによって得られた画像は、速度の遅い血流を表す明るい領域が大半を占める。個別の最大値累積によって順方向の血流と逆方向の血流を別々に投影する図２の方法によって、より適切な血流の画像が取得できる。順方向の血流領域と逆方向の血流領域は、赤と青等の異なる色で表され、順番に並べられる。

一実施形態において、図２の方法に基づいて得られた画像を、例えばＢモードボリューム等の別のレンダリング法で得られた画像と結合する、または画像に重ね合わせる。画像を重畳してもよい。または、累積毎に異なるレンダリング法を実行してもよい。

上述の実施形態は、血流を表す超音波カラードップラーデータのレンダリングを備える。他の実施形態において、流れを表す任意の医用撮像データを用いてもよい。医用撮像データは、任意のモダリティを用いて人または動物の被検体の少なくとも一部をスキャンすることによって取得できる。例えば、医用撮像データは、ＭＲＩフレッシュ・ブラッド・イメージング（Ｆｒｅｓｈ Ｂｌｏｏｄ Ｉｍａｇｉｎｇ： ＦＢＩ）または冠血流予備量比コンピュータ断層（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｌｏｗ Ｒｅｓｅｒｖｅ：ＦＦＲ－ＣＴ）撮像によって取得することが可能である。

一実施形態において、ＭＲＩ ＦＢＩは、組織と血液を含む関心領域に対してスピン回転パルスを印加することによって、動きを追跡する。スピンがＭＲＩ ＦＢＩのＢ磁場の方向に向かって減衰するまでに、血液は流動し、対応する信号も移動する。３次元流れデータをＭＲＩ ＦＢＩによって取得し、上述のとおり強度投影に従ってレンダリングする。

また一実施形態において、ＦＦＲ－ＣＴは造影剤の進行と移動および／または形状を追跡し、シミュレーションによって流れの推定値を取得する。３次元流れデータをＦＦＲ－ＣＴを用いて取得し、上述のとおり強度投影に従ってレンダリングする。

医用撮像データは体内を流れる体液を表してもよい。一実施形態において、体液は、例えば、膀胱内の尿である。また、一実施形態において、体液は、例えば、頭蓋内脊髄液（ＣＳＦ）等の脳脊髄液である。

別の実施形態において、医用以外の他の流れデータに基づいてレンダリングを実行してもよい。

本明細書では特定の回路について説明したが、別の実施形態では、これらの回路の内１つ以上の機能を単一の処理資源や他のコンポーネントで実現することができる。または、単一の回路で実現される機能を２つ以上の処理資源または他のコンポーネントを組み合わせて実現することができる。単一の回路とは、該回路の機能を実現する複数のコンポーネント、互いに離間しているか否かに拘わらず、の意を含む。複数の回路とは、それらの回路の機能を実現する単一のコンポーネントの意を含む。

実施形態における技術的思想をボリュームレンダリング方法で実現する場合、当該ボリュームレンダリング方法は、被検体の医用撮像によって収集されるデータから構成された３次元流れデータを受信し、第１の強度投影を実行して、３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得し、第２の強度投影を実行して、３次元流れデータにおける第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得し、第１の色と第２の色を結合することによって、結合色を取得し、結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成する。ボリュームレンダリング方法により実行される図２に示す処理の手順および効果は、実施形態と同様なため、説明は省略する。

以上説明した少なくとも１つの実施形態等によれば、流れの位置関係を伴って当該流れの内部構造を表示可能なボリュームレンダリング画像を生成することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規の方法やシステムは、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 医用撮像装置
１２ 超音波装置
１４ 測定プローブ
１６ 主表示スクリーン
１８ 制御用スクリーン
１９ 調整つまみ
２０ スキャナコンソール
２２ 処理装置（処理部）
２４ 投影回路
２６ レンダリング回路
２８ データ記憶部

Claims (20)

1. 被検体についての医用撮像によって収集されたデータから構成された３次元流れデータを受信し、
   第１の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得し、
   第２の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得し、
   前記第１の色と前記第２の色とを結合することによって、結合色を取得し、
   前記結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成する処理部、
   を備える医用撮像装置。
2. 前記医用撮像は、超音波ドップラー法を含む、
   請求項１に記載の医用撮像装置。
3. 前記医用撮像は、ＭＲＩフレッシュ・ブラッド・イメージング（ＦＢＩ）または冠血流予備量比コンピュータ断層（ＦＦＲ－ＣＴ）撮像を含む、
   請求項１に記載の医用撮像装置。
4. 前記３次元流れデータは３次元血流データを含む、
   請求項１に記載の医用撮像装置。
5. 前記３次元流れデータは、尿または脳脊髄液の流れを表す、
   請求項１に記載の医用撮像装置。
6. 前記３次元流れデータは、複数のボクセルそれぞれの少なくともパワー値および速度値を含む、
   請求項１に記載の医用撮像装置。
7. 前記処理部は、前記速度値に基づいて、前記３次元流れデータのボクセルが前記第１領域の一部または前記第２領域の一部であるかどうかを決定する、
   請求項６に記載の医用撮像装置。
8. 前記処理部は、前記３次元流れデータのボクセルにパワー閾値を適用して、前記ボクセルのうちパワー閾値を超えるパワー値を有するボクセルを、第１の強度投影および第２の強度投影に従って処理する、
   請求項６に記載の医用撮像装置。
9. 前記第１の方向の流れは順方向であって、前記第２の方向の流れは逆方向である、
   請求項１に記載の医用撮像装置。
10. 前記第１の強度投影の実行は、前記３次元流れデータのボリュームを横断するレイの少なくとも一部に亘る前記第１領域に関する複数の速度値を累積することを含み、
    前記第２の強度投影の実行は、前記レイの少なくとも一部に亘る前記第２領域に関する複数の速度値を累積することを含み、
    前記第１領域に関する複数の速度値および前記第２領域に関する複数の速度値の累積は、累積条件が満たされるまで実行される、
    請求項１に記載の医用撮像装置。
11. 前記累積条件は、
    前記レイがボリュームから出ることと、
    パワー閾値未満のサンプル数が所定のサンプル数に到達することと、
    前記パワー閾値を下回る複数のパワー値各々と前記パワー閾値との差異の累積値が累積パワー閾値を超えることと、
    のうち少なくとも一つを含む、
    請求項１０に記載の医用撮像装置。
12. 前記処理部は、
    前記レイの更なる一部に沿って前記第１の強度投影および前記第２の強度投影を実行することによって、新たな第１の色および新たな第２の色を取得し、
    前記新たな第１の色および前記新たな第２の色を結合することによって、新たな結合色を取得し、
    前記結合色と前記新たな結合色とを合成する、
    請求項１０に記載の医用撮像装置。
13. 前記結合色と前記新たな結合色とは、前記レイに沿った順序を維持するように合成される、
    請求項１２に記載の医用撮像装置。
14. 前記第１の色の取得は、第１のカラーマッピング・リソースから前記第１の色を取得することを含み、
    前記第２の色の取得は、第１のカラーマッピング・リソースとは異なる第２のカラーマッピング・リソースから前記第２の色を取得することを含む、
    請求項１に記載の医用撮像装置。
15. 前記第１のカラーマッピング・リソースは、第１の色ルックアップテーブルを含み、
    前記第２のカラーマッピング・リソースは、前記第１の色ルックアップテーブルとは異なる第２の色ルックアップテーブルを含む、
    請求項１４に記載の医用撮像装置。
16. 前記第１の色と前記第２の色とは、結合演算子を用いて結合される、
    請求項１に記載の医用撮像装置。
17. 前記結合演算子は、順方向に対する前記第１の色が逆方向に対する前記第２の色の上に重なるように、または前記逆方向に対する前記第２の色が前記順方向に対する前記第１の色の上に重なるように、前記第１の色と前記第２の色とを結合する、
    請求項１６に記載の医用撮像装置。
18. 前記処理部は、
    前記第１の流れデータおよび前記第２の流れデータのいずれがより高速な流れを示すかを決定し、前記結合演算子に基づいて、より高速な流れを示す流れデータに対応する前記第１の色および前記第２の色のうち一方が他方の上に重なるように、前記第１の色および前記第２の色を結合することと、
    前記第１の流れデータおよび前記第２の流れデータのいずれがより大きなパワーを示すかを決定し、前記結合演算子に基づいて、より大きなパワーを示す流れデータに対応する前記第１の色および前記第２の色のうち一方が他方の上に重なるように、前記第１の色および前記第２の色を結合することと、
    前記第１の流れデータおよび前記第２の流れデータのいずれがパワー閾値を超えるサンプルをより多く含むかを決定し、前記結合演算子に基づいて、前記パワー閾値を超えるサンプルをより多く含む流れデータに対応する前記第１の色および前記第２の色のうち一方が他方の上に重なるように、前記第１の色および前記第２の色を結合することと、
    前記結合演算子に基づいて、前記第１の色および前記第２の色を足し合わすことと、
    前記第１の流れデータの最大パワーおよび前記第２の流れデータの最大パワーを決定し、前記結合演算子に基づいて、前記第１の流れデータの最大パワーを用いて前記第１の色を調節し、前記第２の流れデータの最大パワーを用いて前記第２の色を調整し、前記調整後の第１の色と前記調節後の第２の色とを足し合わすことと、
    のうち少なくとも一つを実行する、
    請求項１７に記載の医用撮像装置。
19. 前記処理部は、前記３次元流れデータのボリュームレンダリングをさらに実行して、新たなボリュームレンダリング画像データを取得し、
    前記ボリュームレンダリング画像データと前記新たなボリュームレンダリング画像データとを結合または重ね合わせる、
    請求項１に記載の医用撮像装置。
20. 被検体の医用撮像によって収集されるデータから構成された３次元流れデータを受信し、
    第１の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける第１の方向の流れを有する第１領域に対応する第１の流れデータを処理することによって、第１の色を取得し、
    第２の強度投影を実行して、前記３次元流れデータにおける前記第１の方向の流れとは異なる第２の方向の流れを有する第２領域に対応する第２の流れデータを処理することによって、第２の色を取得し、
    前記第１の色と前記第２の色を結合することによって、結合色を取得し、
    前記結合色に基づいて、ボリュームレンダリング画像データを生成すること、
    を備えるボリュームレンダリング方法。

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