JP3579320B2 - 超音波画像処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波データを処理し３次元画像を構築する超音波画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波プローブにより体腔内を超音波走査して、その周辺の断層像を得る超音波診断装置が広く用いられるようになっている。
【０００３】
従来の超音波プローブではリニア像、ラジアル像がそれぞれ独立にしか得られなかったが、近年、例えば特開昭６２−２１９０７６号公報あるいは特開昭６２−１９４３１０号公報に示されるように、被検体にできている腫瘍等の大きさを把握できるようにするために、３次元的に走査するものも提案されている。
【０００４】
このように３次元的に走査するものでは腫瘍等の大きさを面積で求めることができると共に、その体積を計測することも可能となる。
一方、一般のパーソナルコンピュータ（以下、パソコン）の近年の高性能化により、パソコンにおいても複雑な画像処理が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭６２−２１９０７６号公報では、３次元画像において、表面抽出（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）と体積抽出（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）の透過度が独立して設定できないため、表面の細かい凹凸の情報と同時に内部の臓器等の情報が容易に見られないという問題がある。
【０００６】
また、上記特開昭６２−１９４３１０号公報では、断面像では臓器の区別等が容易になるが、３次元画像においては表面の細かい凹凸情報と同時に、内部における臓器等の情報を容易に見られないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、３次元画像において表面抽出と体積抽出を組み合わせ、透過度をそれぞれ独立に設定可能とし、表面上の細かい凹凸の情報と同時に、内部の臓器等の情報を容易に見ることのできる超音波画像処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、３次元画像に色づけを行うことにより、グレースケールだけでは判断の困難であった表面上の細かい凹凸や、内部における臓器等の判別を容易にすることのできる超音波画像処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波画像処理装置は、体腔内の超音波データを取得する超音波データ取得手段と、前記超音波データから組織断面像を張り合わせて構築した斜視画像を生成する斜視画像生成手段と、前記斜視画像の断面及び前記体腔内の内壁を抽出し３次元画像を構築する３次元画像構築手段と、を備える超音波画像処理装置であって、
前記３次元画像構築手段は、被観察部位に係る所定の３次元画像を体積抽出により構築する体積抽出手段と、同被観察部位に係る所定の３次元画像を表面抽出により構築する表面抽出手段と、前記体積抽出手段により構築された３次元画像と前記表面抽出手段により構築された３次元画像との合成の割合を変化させて表示する表示手段と、を備え、
前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段により構築される３次元画像の透過度はそれぞれ独立に設定自在に構成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
第１の実施の形態：
図１ないし図１９は第１の実施の形態に係わり、図１は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２は図１の超音波画像処理装置の処理の流れを示すフローチャート、図３は図２のフローチャートにおける検索ダイアログを説明する説明図、図４は図２のフローチャートにおける読み出しダイアログを説明する説明図、図５は図２のフローチャートにおけるラジアル画像を説明する説明図、図６は図２のフローチャートにおけるＤＰＲ画像を説明する説明図、図７は図２のフローチャートにおける画像の回転処理を説明する説明図、図８は図２のフローチャートにおける画像の回転処理の変形例を説明する説明図、図９は図２のフローチャートにおけるモード選択ダイアログを説明する説明図、図１０は図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像の同時表示を示す図、図１１は図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像の同時表示を示す図、図１２は図２のフローチャートにおけるアニメート画像表示処理の流れを示すフローチャート、図１３は図１０の斜視画像を説明する説明図、図１４は図１１の３次元構築画像を説明する説明図、図１５は図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出を説明する説明図、図１６は図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第１のフローチャート、図１７は図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第２のフローチャート、図１８は図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第１の説明図、図１９は図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第２の説明図である。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の超音波画像処理装置１は、体腔内に挿入され超音波を送受信する超音波プローブ（図示せず）からの超音波画像データの入力処理を行う超音波画像入力部２と、斜視（Ｏｂｌｉｑｕｅ）画像を構築する斜視画像構築部３と、斜視画像内での体腔内壁表面（組織部と管腔部の境界）を抽出する表面抽出部４と、体積抽出（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）及び表面抽出（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）による３次元画像を構築する３次元画像構築部５と、前記３次元画像構築部４によって生成された３次元画像を読み体積抽出及び表面抽出による３次元画像を合成する画像合成部６と、画像合成部６で合成・生成された３次元画像等を表示するモニタ７よりなる。
【００１３】
また、３次元画像構築部５は、体積抽出により３次元画像を構築する体積抽出画像構築部５ａと、表面抽出により３次元画像を構築する表面抽出画像構築部５ｂにより構成され、両者の表示角度、切断面の位置・角度等のパラメータはパラメータ保持メモリ８により保持されるようになっている。なお、図示はしないが、３次元画像構築部５は構築した３次元画像データを記憶するメモリを有しており、画像合成部６は３次元画像構築部５のメモリに記憶された３次元画像データを読み３次元画像を合成するようになっている。
【００１４】
（作用）
このように構成された超音波画像処理装置１について説明する。
【００１５】
超音波画像処理装置１では、超音波画像入力部２により入力された複数の超音波断面画像データは、斜視画像構築部３により斜視画像が構築され、さらに表面抽出部４により表面（組織部と管腔部の境界）が抽出される。そして、３次元画像構築部５の体積抽出画像構築部５ａにより体積抽出の３次元画像が構築され、表面抽出画像構築部５ｂにより表面抽出の３次元画像が構築される。また、表示角度座標、切断面の位置・角度座標等のパラメータは共通のパラメータ保持メモリ８により保持・更新され、表面抽出画像構築部５ａと体積抽出画像構築部５ｂで常に同一のパラメータを持つことができる。また、画像合成部６により表面抽出画像または体積抽出画像が読み出され、モニタ７に表示される。
【００１６】
また、画像合成部６では、表面抽出と体積抽出の割合を変化させることにより切換の効果も含んでいる。
【００１７】
詳細には、超音波画像処理装置１の電源がオンされると、所定の初期処理の後、図２に示すように、ステップＳ１で画像合成部６が図３に示すような検索ダイアログ（Ｒｅｔｒｉｅｖｅ Ｄｉａｌｏｇ）１０をモニタ７に表示する。この検索ダイアログ１０は、ファイル名による検索を行うファイル検索タグ１１と、患者ＩＤ，患者名，誕生日，検査時年齢及び性別等の患者情報による検索を行う患者情報検索タグ１２と、フリーズ日，フリーズ日時，病院名，表示レンジ，ストローク，ピッチ，周波数，ゲイン，コントラスト及び画質レベル等の検査情報による検索を行う検査情報検索タグ１３とを有しており、種々の情報で画像を検索することが可能となっている。
【００１８】
この検索ダイアログ１０で検索が行われると、ステップＳ２（図２参照）で画像合成部６が図４に示すような読み出しダイアログ（Ｌｏａｄ Ｄｉａｌｏｇ）１４をモニタ７に表示する。この読み出しダイアログ１４は、画像ファイル表示エリア１５，患者情報表示エリア１６及びプレビュー画像表示エリア１７とからなり、画像ファイル表示エリア１５に表示される複数の３次元画像のデータファイルから所望のデータファイルを選択すると、選択したデータファイルに関する患者情報が患者情報表示エリア１６に表示されると共に、プレビュー画像表示エリア１７に選択したデータファイルのプレビュー画像が表示される。
【００１９】
そして、この読み出しダイアログ１４で所望のデータファイルのロードが指示されると、ステップＳ３（図２参照）で所望のデータファイルのロードを開始し、画像合成部６が図５に示すようなラジアル画像２１をモニタ７に表示する。なお、ロード中はラジアル画像２１上には、読み出し状況を示すプログレスバー２２が表示される。
【００２０】
データファイルのロードが終了すると、ステップＳ４（図２参照）で画像合成部６が図６に示すようなラジアル画像２３ａとリニア画像２３ｂを同時に表示したＤＰＲ（Ｄｕａｌ Ｐｌａｎｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像２３をモニタ７に表示する。
【００２１】
つぎに、画像合成部６では、ステップＳ５（図２参照）で画像の回転処理を行う。ステップＳ５での画像の回転処理は、具体的には、図７に示すように、ＤＰＲ画像２３のリニア画像２３ｂで位置設定ライン２４をリニアに移動させ、その移動に伴って位置設定ライン２４が指定する位置のラジアル画像２３ａを順次連続的に変化させることで、ラジアル画像２３ａ上で関心領域２５を見つける。その後、ラジアル画像２３ａで角度設定ライン２６をラジアル画像２３ａを中心に回転させ、関心領域２５に角度設定ライン２６を重ねることにより、関心領域２５がリニア画像２３ｂ上に表示させる。これらの処理により関心領域２５がＤＰＲ画像２３のラジアル画像２３ａ及びリニア画像２３ｂの両方に表示されることになる。
【００２２】
そして、ラジアル画像２３ａと角度設定ライン２６を同時に回転させ、関心領域２５を６時方向に移動させると共に、角度設定ライン２６を初期角度に戻すことができ、Ｉｍａｇｅの回転処理を斜視画像（図１０参照）や３次元構築画像（図１１参照）に反映させることができる。
【００２３】
なお、ステップＳ５での画像の回転処理の変形例としては、図８に示すように、ＤＰＲ画像２３のリニア画像２３ｂで位置設定ライン２４をリニアに移動させ、その移動に伴って位置設定ライン２４が指定する位置のラジアル画像２３ａを順次連続的に変化させることで、ラジアル画像２３ａ上で関心領域２５を見つけた後、角度設定ライン２６は固定しラジアル画像２３ａを回転させ、関心領域２５に角度設定ライン２６を重ねることにより、関心領域２５がリニア画像２３ｂ上に表示させることも可能である。
【００２４】
ステップＳ５の処理が終わると、ステップＳ６でラジアル画像、長手軸断面画像（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ画像：リニア画像を縦表示した画像と横表示した画像とからなる断面像）及び組織断面像（Ｔｅｘｔｕｒｅとも呼ばれる）が断面に張り付けられた斜視画像からなるモード１の同時表示モードと、ラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられ体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像からなるモード２の同時表示モードとを、図９に示すモード選択ダイアログ３０を用いて選択する。
【００２５】
また、前記３次元構築画像における表面抽出は、体積抽出または表面抽出と体積抽出の組み合わせへの置き換えが可能である。
【００２６】
モード選択ダイアログ３０で「斜視」（Ｏｂｌｉｑｕｅ）が選択されると、ステップＳ７で画像合成部６がモード１の図１０に示すようなラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像をモニタ７に表示して、ステップＳ６に戻り処理を繰り返す。
【００２７】
モード選択ダイアログ３０で「抽出」（Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）が選択されると、ステップＳ８で画像合成部６がモード２の図１１に示すようなラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像をモニタ７に表示する。
【００２８】
また、前記３次元構築画像における表面抽出は、体積抽出または表面抽出と体積抽出の組み合わせへの置き換えが可能である。
【００２９】
そして、ステップＳ９で３次元構築画像のアニメート画像表示処理を行い、ステップＳ６に戻り処理を繰り返す。
【００３０】
ステップＳ９での３次元構築画像のアニメート画像表示処理は、複数の連続した回転させた３次元構築画像を時系列的に読み出し順次表示させることになるが、この複数の連続した回転させた３次元構築画像は、以下のようにして算出されて３次元画像構築部５のメモリに記憶される。
【００３１】
すなわち、図１２に示すように、ステップＳ２１で斜視画像構築３での斜視画像を表示し、ステップＳ２２で斜視画像の表示断面と視野角を変更し、ステップＳ２３で３次元構築画像表示の要求を待ち、３次元構築画像表示の要求があるとステップＳ２４で３次元構築画像を作成すると共に、ステップＳ２２での表示断面と視野角のパラメータに基づきアニメート画像用のパラメータを設定する。そして、ステップＳ２５でアニメート画像用のパラメータに基づき、視野角を順次移動させた複数の３次元構築画像からなるアニメート画像を作成し３次元画像構築部５のメモリに記憶し、ステップＳ２６でアニメート画像を時系列的に読み出し順次表示する。
【００３２】
つぎに、図１０に示した組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像及び図１１に示した組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像について説明する。
【００３３】
図１３に示すように、組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像４１とは、斜視画像構築３で構築された斜視画像の各断面（ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面、ｅ面、ｆ面）に体積抽出画像構築部５ａにより得られたデータに基づく体腔内組織の層構造を示す組織断面像４２を張り付けた画像であり、斜視画像構築３で構築される。
【００３４】
また、図１４に示すように、組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像４３とは、斜視画像構築３で構築された斜視画像の各断面（ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面、ｅ面、ｆ面）に体積抽出画像構築部５ａにより得られたデータに基づく体腔内組織の層構造を示す組織断面像４２を張り付けと共に、体腔内壁部分を抽出し、抽出した体腔内壁部分に表面抽出された画像４４を張り付けた画像である。
【００３５】
体腔内壁部分の抽出は、以下のように行われる。まず、図１５に示すように、斜視画像を積層された複数の面Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎに分割する。そして、図１６に示すように、ステップＳ３１で面Ｉｎに小領域を設定する。次にステップＳ３２で視線通過面（Ｖｉｅｗ Ｐｌａｎｅ）の位置（Ｖｘ、Ｖｙ）をＶｘ＝０，Ｖｙ＝０に設定する。そして、ステップＳ３３で視線通過面の位置Ｖｘ、Ｖｙから面Ｉｎの小領域に光線を進行させ、ベクトルｒ０を得る（図１５参照）。ここで、光線とは視点を無限遠に遠ざけた際の視点からの光線であって、視線通過面上では平行光線となっている。
【００３６】
次にステップＳ３４で面Ｉｎの小領域からさらに光線を進行させ、後述する所定処理により体腔内壁を検出する。
【００３７】
ステップＳ３５でＶｘ＝Ｖｘ＋１とし、ステップＳ３６でＶｘが視線通過面外かどうか判断し、Ｖｘが視線通過面ｅ内ならばステップＳ３３に戻り処理を繰り返し、Ｖｘが視線通過面外ならばステップＳ３７でＶｘ＝０，Ｖｙ＝Ｖｙ＋１とし、ステップＳ３８でＶｙが視線通過面外かどうか判断し、Ｖｙが視線通過面内ならばステップＳ３３に戻り処理を繰り返し、Ｖｙが視線通過面外ならば処理を終了する。これにより視線通過面上のすべての位置で光線による斜視画像における走査が行われる。
【００３８】
上記ステップＳ３４における所定処理について説明する。まず、ベクトルｒ０は、上述したように、視線通過面の位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から面Ｉｎの小領域に光線を進行させた際の、位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から光線が到達した面Ｉｎの小領域までのベクトルを示す。
【００３９】
次に、視線通過面の位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から面Ｉｎの小領域に光線を進行させ、さらに、面Ｉｎの小領域から光線を次の層の面Ｉｎ−１に到達させた際の、位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から光線が到達した面Ｉｎ−１の小領域までのベクトルを、ベクトルｒｃと定義する（図１５参照）。すなわち、ベクトルｒｃはベクトルｒ０の起点（位置（Ｖｘ、Ｖｙ））から始まり、順次長さを延ばし、位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から光線が到達した面Ｉ１の小領域までのベクトルに変化するベクトルである。
【００４０】
ステップＳ３４の所定処理では、このベクトルｒ０及びベクトルｒｃを用いて、図１７に示すように、ステップＳ５１でｒｃ＝ｒ０とし、ステップＳ５２でこのときのｒｃでの関数Φ（ｒｃ）を算出しΦ（ｒｃ）＞０かどうか判定する。この関数Φ（ｒｃ）は、積層データ集合における近隣点から値０または１の単一の数への関数であって、ｒｃにおけるデータが３次元画像構築に寄与しているを判定するための限定関数である。つまり、ステップＳ５２ではｒｃにおけるデータが、Φ（ｒｃ）＝０ならば３次元画像構築に寄与せず、Φ（ｒｃ）＝１（＞０）ならば３次元画像構築に寄与していると判定する。例えばΦ（ｒｃ）は、ｒｃにおいて光線沿いに前の１０個の位置までのデータの強度が所定のしきい値以下であれば０とするような関数である。
【００４１】
そして、Φ（ｒｃ）＝０でｒｃにおけるデータが３次元画像構築に寄与していないと判定されると、ステップＳ５３でｒｃを次の層の面Ｉｋに移動させ、ステップＳ５４でｒｃが複数の面Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎからなるデータセットの境界内にあるかどうか判定し、ｒｃがデータセットの境界内にある場合にはステップＳ５２に戻り処理を繰り返し、ｒｃがデータセットの境界外となると、ステップＳ５５で関数Π（ｒｃ）を３次元構築画像における表示値として使い処理を終了する。
【００４２】
ここで、関数Π（ｒｃ）は、体積抽出により得られたデータを与える。
【００４３】
ステップＳ５２でΦ（ｒｃ）＝１（＞０）ならば３次元画像構築に寄与していると判定すると、ステップＳ５６でベクトルｒ０の長さとベクトルｒｃの長さとの差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜が所定値ε未満かどうか判定し、差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜が所定値ε未満ならばステップＳ５５に進み、差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜が所定値ε以上ならば、ステップＳ５７で関数Γ（ｒｃ）を３次元構築画像における表示値として使い処理を終了する。
【００４４】
ここで、関数Γ（ｒｃ）は、表面抽出により得られたデータを与える。例えば関数Γ（ｒｃ）は、ｒｃの終点の６個の近隣点での６近隣点勾配照明陰影関数とすることができる。
【００４５】
このように処理することにより、体腔内壁部分には表面抽出によるデータを張り付け、体積抽出により得られたデータを張り付けた３次元構築画像を得ることができるので、診断等を飛躍的に向上させることができる。また、Φ（ｒｃ）を用いると共に、ベクトルｒ０の長さとベクトルｒｃの長さとの差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜を判定することにより体腔内壁を抽出しているので、上記３次元構築画像を高速に演算することができる。
【００４６】
このように構築された３次元構築画像４３は、図１４に示したように、体腔内壁表面は表面抽出された画像４４で表示され、内部には体積抽出による内部情報が保持され、断面には組織断面像４２により表示されている。
【００４７】
図１８に示すように、３次元構築画像４３の各断面（ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面、ｅ面、ｆ面）は、それぞれの矢印方向に進退可能であって、ａ面を例に説明すると、図１９に示すように、図示しないマウス等のポインティングデバイスを使用して、初期状態の３次元構築画像４３から表面抽出された画像４４と組織断面像４２とからなる内部に体積抽出による内部情報が保持した凸断面を縮めた３次元構築画像４３ａに変換できる。
【００４８】
また、初期状態の３次元構築画像４３から表面抽出された画像４４と組織断面像４２とからなる内部に体積抽出による内部情報が保持した凸断面を伸した３次元構築画像４３ｂに変換できる。
【００４９】
さらに、初期状態の３次元構築画像４３から凸断面において表面抽出された画像４４はそのままで組織断面像４２のみ縮めた内部に体積抽出による内部情報が保持した３次元構築画像４３ｃに変換できる。
【００５０】
さらにまた、初期状態の３次元構築画像４３から内部に体積抽出による内部情報が保持した組織断面像４２はそのままで表面抽出された画像４４のみ奥方向に伸ばした３次元構築画像４３ｄに変換できる。
【００５１】
（効果）
このように本実施の形態によれば、体積抽出のメリットである内部情報の保持と、表面抽出のメリットである表面上の細かい凹凸情報が見えることと、断面は組織断面像４２により分解能が向上するという効果が得られる。
【００５２】
また、変換画像である３次元構築画像４３ａ、３次元構築画像４３ｂの様に切断面の変更が自由にできると共に、３次元構築画像４３ｃの様に表面抽出された画像４４により表面の状態を保持したまま体積抽出により内部情報を見ることができ、３次元構築画像４３ｄの様に体積抽出により内部の状態を保持したまま表面抽出された画像４４により細かい表面の凹凸情報等が見られるという効果がある。
【００５３】
第２の実施の形態：
図２０ないし図２２は第２の実施の形態に係わり、図２０は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２１は図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図、図２２は図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００５４】
（構成）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５５】
図２０に示すように、本実施の形態では、３次元画像構築部５と画像合成部６との間に、体積抽出の透過度を設定する体積抽出透過度設定部５１ａと表面抽出透過度設定部５１ｂとからなる透過度設定部５１が設けられており、透過度設定部５１により体積抽出と表面抽出において別々の透過度が設定できる様になっている。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５６】
（作用）
本実施の形態では、透過度設定部５１において体積抽出透過度設定部５１ａでは体積抽出の透過度が設定され、表面抽出透過度設定部５１ｂでは表面抽出の透過度が設定され、画像合成部６により表面抽出画像または体積抽出画像が読み出され、モニタ７に表示される。
【００５７】
モニタ７には図２１に示す様に、体腔内壁表面は表面抽出で表示され、内部は体積抽出により内部情報が保持され、断面には組織断面像が貼り付けらている。また、表面抽出と体積抽出の透過度を設定することにより体積抽出内部の関心領域５２の存在が外部から確認できる。
【００５８】
上記を真横から見たのが図２２であり、視点５３から見て体積抽出された画像５４の中の関心領域５２は、表面抽出された画像４４の透過度設定、体積抽出された画像５４の透過度設定により、外部より存在が確認できる。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００５９】
（効果）
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、体腔内壁表面は表面抽出された画像４４により細かい表面の凹凸情報等まで観察できると同時に、内部すなわち体積抽出された画像５４は体積抽出により内部情報が保持され、そして表面抽出された画像４４と体積抽出された画像５４の透過度が独立して設定できることにより、３次元画像内部の関心領域５２が体腔内壁表面と同時に観察できるという効果がある。
【００６０】
第３の実施の形態：
図２３及び図２４は第３の実施の形態に係わり、図２３は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２４は図２３の超音波画像処理装置の作用を説明する説明図である。
【００６１】
（構成）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６２】
図２３に示すように、本実施の形態では、３次元画像構築部５と画像合成部６との間に、表面抽出の大きさと表示位置を変更する表面抽出大きさ（位置）変更モジュール６１ａを備えた大きさ（位置）変更モジュール６１が設けられいる。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６３】
（作用）
本実施の形態では、図示しないマウス等のポインティングデバイスの操作により、図２４に示すように、初期状態の３次元構築画像４３から、表面抽出された画像４４を部分的に縮小した範囲で貼り付けた３次元構築画像４３ｅに変換できる。
【００６４】
また、３次元構築画像４３ｅから、表面抽出された画像４４を部分的により縮小した範囲で貼り付けた３次元構築画像４３ｆに変換できる。
【００６５】
また、図示しないマウス等ポインティングデバイスの操作により、例えば３次元構築画像４３ｆの部分的により縮小した範囲の表面抽出された画像４４を奥の方に移動させた３次元構築画像４３ｇに変換でき、同様に例えば３次元構築画像４３ｆの部分的により縮小した範範囲の表面抽出された画像４４を手前の方に移動させた３次元構築画像４３ｈに変換できる。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００６６】
（効果）
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、表面抽出された画像４４の大きさ及びまたは位置を変更することにより、表面抽出による細かい表面の凹凸情報等まで観察できると同時に、体積抽出により内部を同時に観察できるという効果がある。
【００６７】
第４の実施の形態：
図２５ないし図２７は第４の実施の形態に係わり、図２５は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２６は図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図、図２７は図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００６８】
（構成）
第４の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６９】
図２５に示すように、本実施の形態では、３次元画像構築部５と画像合成部６との間に、表面抽出に色づけ処理を行う表面抽出色づけモジュール７１ａを備えた色づけモジュール７１が設けられいる。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００７０】
（作用）
本実施の形態では、図示しないマウス等のポインティングデバイスの操作により、図２６に示すように、色パレット７５を使用して表面抽出された画像４４をはじめとする３次元構築画像４３に色づけ処理を行う。
【００７１】
また、図２７を参照して、図示しないマウス等のポインティングデバイスを使用して、内視鏡画像７６の色データを使用して表面抽出された画像４４をはじめとする３次元構築画像４３に色づけ処理を行う。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００７２】
（効果）
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、３次元構築画像４３に色づけ処理を行うことにより、グレースケールでは困難であった臓器、腫瘍等の判別が容易になり、さらに色データとして内視鏡画像のデータ（超音波検査を行う際、使用した内視鏡の画像データ）を使用することにより、より現実昧のある画像が提供できるという効果がある。
【００７３】
［付記］
（付記項１） 体腔内の超音波データを取得する超音波データ取得手段と、
前記超音波データから組織断面像（テクスチャ）を張り合わせて構築した斜視画像を生成する斜視画像生成手段と、
前記斜視画像の断面及び前記体腔内の内壁を抽出し３次元画像を構築する３次元画像構築手段と
を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置。
【００７４】
（付記項２） 前記３次元画像構築手段は、前記断面の位置及び視野角を任意に変更して前記３次元画像を構築する
ことを特徴とする付記項１に記載の超音波画像処理装置。
【００７５】
（付記項３） 前記３次元画像構築手段は、
体積抽出により３次元画像を構築する体積抽出手段と、
表面抽出により３次元画像を構築する表面抽出手段と、
前記体積抽出による３次元画像と前記表面抽出による３次元画像とを切り替え表示及びまたは同時表示を行う表示手段と
を備えたことを特徴とする付記項１に記載の超音波画像処理装置。
【００７６】
（付記項４） 前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段は、それぞれ独立に前記３次元画像の等価度を設定可能である
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波画像処理装置。
【００７７】
（付記項５） 前記表面抽出手段は、 前記表面抽出による３次元画像の大きさ位置を設定可能である
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波画像処理装置。
【００７８】
（付記項６） 前記表面抽出手段は、 前記３次元画像に色パレットあるいは医療画像により色づけ可能である
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波画像処理装置。
【００７９】
（付記項７） 前記体積抽出による３次元画像と前記表面抽出による３次元画像とを合成して表示する合成手段と
を備えたことを特徴とする付記項１に記載の超音波画像処理装置。
【００８０】
（付記項８） 前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段は、それぞれ独立に前記３次元画像の透過度を設定可能である
ことを特徴とする付記項７に記載の超音波画像処理装置。
【００８１】
（付記項９） 前記表面抽出手段は、 前記表面抽出による３次元画像の大きさ位置を設定可能である
ことを特徴とする付記項７に記載の超音波画像処理装置。
【００８２】
（付記項１０） 前記表面抽出手段は、 前記３次元画像に色パレットあるいは医療画像により色づけ可能である
ことを特徴とする付記項７に記載の超音波画像処理装置。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の超音波画像処理装置によれば、３次元画像において表面抽出と体積抽出を組み合わせ、透過度をそれぞれ独立に設定可能とし、表面上の細かい凹凸の情報と同時に、内部の臓器等の情報を容易に見ることができるという効果がある。
【００８４】
また、本発明の超音波画像処理装置では、３次元画像に色づけを行うことにより、グレースケールだけでは判断の困難であった表面上の細かい凹凸や、内部における臓器等の判別を容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２】図１の超音波画像処理装置の処理の流れを示すフローチャート
【図３】図２のフローチャートにおける検索ダイアログを説明する説明図
【図４】図２のフローチャートにおける読み出しダイアログを説明する説明図
【図５】図２のフローチャートにおけるラジアル画像を説明する説明図
【図６】図２のフローチャートにおけるＤＰＲ画像を説明する説明図
【図７】図２のフローチャートにおける画像の回転処理を説明する説明図
【図８】図２のフローチャートにおける画像の回転処理の変形例を説明する説明図
【図９】図２のフローチャートにおけるモード選択ダイアログを説明する説明図
【図１０】図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像の同時表示を示す図
【図１１】図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像の同時表示を示す図
【図１２】図２のフローチャートにおけるアニメート画像表示処理の流れを示すフローチャート
【図１３】図１０の斜視画像を説明する説明図
【図１４】図１１の３次元構築画像を説明する説明図
【図１５】図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出を説明する説明図
【図１６】図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第１のフローチャート
【図１７】図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第２のフローチャート
【図１８】図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第１の説明図
【図１９】図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第２の説明図
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２１】図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図
【図２２】図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２４】図２３の超音波画像処理装置の作用を説明する説明図
【図２５】本発明の第４の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２６】図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図
【図２７】図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図
【符号の説明】
１…超音波画像処理装置
２…超音波画像入力部
３…斜視画像構築部
４…表面抽出部
５…３次元画像構築部
５ａ…体積抽出画像構築部
５ｂ…表面抽出画像構築部
６…画像合成部
７…モニタ
８…パラメータ保持メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波データを処理し３次元画像を構築する超音波画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波プローブにより体腔内を超音波走査して、その周辺の断層像を得る超音波診断装置が広く用いられるようになっている。
【０００３】
従来の超音波プローブではリニア像、ラジアル像がそれぞれ独立にしか得られなかったが、近年、例えば特開昭６２−２１９０７６号公報あるいは特開昭６２−１９４３１０号公報に示されるように、被検体にできている腫瘍等の大きさを把握できるようにするために、３次元的に走査するものも提案されている。
【０００４】
このように３次元的に走査するものでは腫瘍等の大きさを面積で求めることができると共に、その体積を計測することも可能となる。
一方、一般のパーソナルコンピュータ（以下、パソコン）の近年の高性能化により、パソコンにおいても複雑な画像処理が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭６２−２１９０７６号公報では、３次元画像において、表面抽出（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）と体積抽出（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）の透過度が独立して設定できないため、表面の細かい凹凸の情報と同時に内部の臓器等の情報が容易に見られないという問題がある。
【０００６】
また、上記特開昭６２−１９４３１０号公報では、断面像では臓器の区別等が容易になるが、３次元画像においては表面の細かい凹凸情報と同時に、内部における臓器等の情報を容易に見られないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、３次元画像において表面抽出と体積抽出を組み合わせ、透過度をそれぞれ独立に設定可能とし、表面上の細かい凹凸の情報と同時に、内部の臓器等の情報を容易に見ることのできる超音波画像処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、３次元画像に色づけを行うことにより、グレースケールだけでは判断の困難であった表面上の細かい凹凸や、内部における臓器等の判別を容易にすることのできる超音波画像処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波画像処理装置は、体腔内の超音波データを取得する超音波データ取得手段と、前記超音波データから組織断面像を張り合わせて構築した斜視画像を生成する斜視画像生成手段と、前記斜視画像の断面及び前記体腔内の内壁を抽出し３次元画像を構築する３次元画像構築手段と、を備える超音波画像処理装置であって、
前記３次元画像構築手段は、被観察部位に係る所定の３次元画像を体積抽出により構築する体積抽出手段と、同被観察部位に係る所定の３次元画像を表面抽出により構築する表面抽出手段と、前記体積抽出手段により構築された３次元画像と前記表面抽出手段により構築された３次元画像との合成の割合を変化させて表示する表示手段と、を備え、
前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段により構築される３次元画像の透過度はそれぞれ独立に設定自在に構成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
第１の実施の形態：
図１ないし図１９は第１の実施の形態に係わり、図１は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２は図１の超音波画像処理装置の処理の流れを示すフローチャート、図３は図２のフローチャートにおける検索ダイアログを説明する説明図、図４は図２のフローチャートにおける読み出しダイアログを説明する説明図、図５は図２のフローチャートにおけるラジアル画像を説明する説明図、図６は図２のフローチャートにおけるＤＰＲ画像を説明する説明図、図７は図２のフローチャートにおける画像の回転処理を説明する説明図、図８は図２のフローチャートにおける画像の回転処理の変形例を説明する説明図、図９は図２のフローチャートにおけるモード選択ダイアログを説明する説明図、図１０は図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像の同時表示を示す図、図１１は図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像の同時表示を示す図、図１２は図２のフローチャートにおけるアニメート画像表示処理の流れを示すフローチャート、図１３は図１０の斜視画像を説明する説明図、図１４は図１１の３次元構築画像を説明する説明図、図１５は図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出を説明する説明図、図１６は図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第１のフローチャート、図１７は図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第２のフローチャート、図１８は図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第１の説明図、図１９は図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第２の説明図である。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の超音波画像処理装置１は、体腔内に挿入され超音波を送受信する超音波プローブ（図示せず）からの超音波画像データの入力処理を行う超音波画像入力部２と、斜視（Ｏｂｌｉｑｕｅ）画像を構築する斜視画像構築部３と、斜視画像内での体腔内壁表面（組織部と管腔部の境界）を抽出する表面抽出部４と、体積抽出（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）及び表面抽出（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）による３次元画像を構築する３次元画像構築部５と、前記３次元画像構築部４によって生成された３次元画像を読み体積抽出及び表面抽出による３次元画像を合成する画像合成部６と、画像合成部６で合成・生成された３次元画像等を表示するモニタ７よりなる。
【００１３】
また、３次元画像構築部５は、体積抽出により３次元画像を構築する体積抽出画像構築部５ａと、表面抽出により３次元画像を構築する表面抽出画像構築部５ｂにより構成され、両者の表示角度、切断面の位置・角度等のパラメータはパラメータ保持メモリ８により保持されるようになっている。なお、図示はしないが、３次元画像構築部５は構築した３次元画像データを記憶するメモリを有しており、画像合成部６は３次元画像構築部５のメモリに記憶された３次元画像データを読み３次元画像を合成するようになっている。
【００１４】
（作用）
このように構成された超音波画像処理装置１について説明する。
【００１５】
超音波画像処理装置１では、超音波画像入力部２により入力された複数の超音波断面画像データは、斜視画像構築部３により斜視画像が構築され、さらに表面抽出部４により表面（組織部と管腔部の境界）が抽出される。そして、３次元画像構築部５の体積抽出画像構築部５ａにより体積抽出の３次元画像が構築され、表面抽出画像構築部５ｂにより表面抽出の３次元画像が構築される。また、表示角度座標、切断面の位置・角度座標等のパラメータは共通のパラメータ保持メモリ８により保持・更新され、表面抽出画像構築部５ａと体積抽出画像構築部５ｂで常に同一のパラメータを持つことができる。また、画像合成部６により表面抽出画像または体積抽出画像が読み出され、モニタ７に表示される。
【００１６】
また、画像合成部６では、表面抽出と体積抽出の割合を変化させることにより切換の効果も含んでいる。
【００１７】
詳細には、超音波画像処理装置１の電源がオンされると、所定の初期処理の後、図２に示すように、ステップＳ１で画像合成部６が図３に示すような検索ダイアログ（Ｒｅｔｒｉｅｖｅ Ｄｉａｌｏｇ）１０をモニタ７に表示する。この検索ダイアログ１０は、ファイル名による検索を行うファイル検索タグ１１と、患者ＩＤ，患者名，誕生日，検査時年齢及び性別等の患者情報による検索を行う患者情報検索タグ１２と、フリーズ日，フリーズ日時，病院名，表示レンジ，ストローク，ピッチ，周波数，ゲイン，コントラスト及び画質レベル等の検査情報による検索を行う検査情報検索タグ１３とを有しており、種々の情報で画像を検索することが可能となっている。
【００１８】
この検索ダイアログ１０で検索が行われると、ステップＳ２（図２参照）で画像合成部６が図４に示すような読み出しダイアログ（Ｌｏａｄ Ｄｉａｌｏｇ）１４をモニタ７に表示する。この読み出しダイアログ１４は、画像ファイル表示エリア１５，患者情報表示エリア１６及びプレビュー画像表示エリア１７とからなり、画像ファイル表示エリア１５に表示される複数の３次元画像のデータファイルから所望のデータファイルを選択すると、選択したデータファイルに関する患者情報が患者情報表示エリア１６に表示されると共に、プレビュー画像表示エリア１７に選択したデータファイルのプレビュー画像が表示される。
【００１９】
そして、この読み出しダイアログ１４で所望のデータファイルのロードが指示されると、ステップＳ３（図２参照）で所望のデータファイルのロードを開始し、画像合成部６が図５に示すようなラジアル画像２１をモニタ７に表示する。なお、ロード中はラジアル画像２１上には、読み出し状況を示すプログレスバー２２が表示される。
【００２０】
データファイルのロードが終了すると、ステップＳ４（図２参照）で画像合成部６が図６に示すようなラジアル画像２３ａとリニア画像２３ｂを同時に表示したＤＰＲ（Ｄｕａｌ Ｐｌａｎｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像２３をモニタ７に表示する。
【００２１】
つぎに、画像合成部６では、ステップＳ５（図２参照）で画像の回転処理を行う。ステップＳ５での画像の回転処理は、具体的には、図７に示すように、ＤＰＲ画像２３のリニア画像２３ｂで位置設定ライン２４をリニアに移動させ、その移動に伴って位置設定ライン２４が指定する位置のラジアル画像２３ａを順次連続的に変化させることで、ラジアル画像２３ａ上で関心領域２５を見つける。その後、ラジアル画像２３ａで角度設定ライン２６をラジアル画像２３ａを中心に回転させ、関心領域２５に角度設定ライン２６を重ねることにより、関心領域２５がリニア画像２３ｂ上に表示させる。これらの処理により関心領域２５がＤＰＲ画像２３のラジアル画像２３ａ及びリニア画像２３ｂの両方に表示されることになる。
【００２２】
そして、ラジアル画像２３ａと角度設定ライン２６を同時に回転させ、関心領域２５を６時方向に移動させると共に、角度設定ライン２６を初期角度に戻すことができ、Ｉｍａｇｅの回転処理を斜視画像（図１０参照）や３次元構築画像（図１１参照）に反映させることができる。
【００２３】
なお、ステップＳ５での画像の回転処理の変形例としては、図８に示すように、ＤＰＲ画像２３のリニア画像２３ｂで位置設定ライン２４をリニアに移動させ、その移動に伴って位置設定ライン２４が指定する位置のラジアル画像２３ａを順次連続的に変化させることで、ラジアル画像２３ａ上で関心領域２５を見つけた後、角度設定ライン２６は固定しラジアル画像２３ａを回転させ、関心領域２５に角度設定ライン２６を重ねることにより、関心領域２５がリニア画像２３ｂ上に表示させることも可能である。
【００２４】
ステップＳ５の処理が終わると、ステップＳ６でラジアル画像、長手軸断面画像（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ画像：リニア画像を縦表示した画像と横表示した画像とからなる断面像）及び組織断面像（Ｔｅｘｔｕｒｅとも呼ばれる）が断面に張り付けられた斜視画像からなるモード１の同時表示モードと、ラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられ体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像からなるモード２の同時表示モードとを、図９に示すモード選択ダイアログ３０を用いて選択する。
【００２５】
また、前記３次元構築画像における表面抽出は、体積抽出または表面抽出と体積抽出の組み合わせへの置き換えが可能である。
【００２６】
モード選択ダイアログ３０で「斜視」（Ｏｂｌｉｑｕｅ）が選択されると、ステップＳ７で画像合成部６がモード１の図１０に示すようなラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像をモニタ７に表示して、ステップＳ６に戻り処理を繰り返す。
【００２７】
モード選択ダイアログ３０で「抽出」（Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）が選択されると、ステップＳ８で画像合成部６がモード２の図１１に示すようなラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像をモニタ７に表示する。
【００２８】
また、前記３次元構築画像における表面抽出は、体積抽出または表面抽出と体積抽出の組み合わせへの置き換えが可能である。
【００２９】
そして、ステップＳ９で３次元構築画像のアニメート画像表示処理を行い、ステップＳ６に戻り処理を繰り返す。
【００３０】
ステップＳ９での３次元構築画像のアニメート画像表示処理は、複数の連続した回転させた３次元構築画像を時系列的に読み出し順次表示させることになるが、この複数の連続した回転させた３次元構築画像は、以下のようにして算出されて３次元画像構築部５のメモリに記憶される。
【００３１】
すなわち、図１２に示すように、ステップＳ２１で斜視画像構築３での斜視画像を表示し、ステップＳ２２で斜視画像の表示断面と視野角を変更し、ステップＳ２３で３次元構築画像表示の要求を待ち、３次元構築画像表示の要求があるとステップＳ２４で３次元構築画像を作成すると共に、ステップＳ２２での表示断面と視野角のパラメータに基づきアニメート画像用のパラメータを設定する。そして、ステップＳ２５でアニメート画像用のパラメータに基づき、視野角を順次移動させた複数の３次元構築画像からなるアニメート画像を作成し３次元画像構築部５のメモリに記憶し、ステップＳ２６でアニメート画像を時系列的に読み出し順次表示する。
【００３２】
つぎに、図１０に示した組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像及び図１１に示した組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像について説明する。
【００３３】
図１３に示すように、組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像４１とは、斜視画像構築３で構築された斜視画像の各断面（ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面、ｅ面、ｆ面）に体積抽出画像構築部５ａにより得られたデータに基づく体腔内組織の層構造を示す組織断面像４２を張り付けた画像であり、斜視画像構築３で構築される。
【００３４】
また、図１４に示すように、組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像４３とは、斜視画像構築３で構築された斜視画像の各断面（ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面、ｅ面、ｆ面）に体積抽出画像構築部５ａにより得られたデータに基づく体腔内組織の層構造を示す組織断面像４２を張り付けと共に、体腔内壁部分を抽出し、抽出した体腔内壁部分に表面抽出された画像４４を張り付けた画像である。
【００３５】
体腔内壁部分の抽出は、以下のように行われる。まず、図１５に示すように、斜視画像を積層された複数の面Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎに分割する。そして、図１６に示すように、ステップＳ３１で面Ｉｎに小領域を設定する。次にステップＳ３２で視線通過面（Ｖｉｅｗ Ｐｌａｎｅ）の位置（Ｖｘ、Ｖｙ）をＶｘ＝０，Ｖｙ＝０に設定する。そして、ステップＳ３３で視線通過面の位置Ｖｘ、Ｖｙから面Ｉｎの小領域に光線を進行させ、ベクトルｒ０を得る（図１５参照）。ここで、光線とは視点を無限遠に遠ざけた際の視点からの光線であって、視線通過面上では平行光線となっている。
【００３６】
次にステップＳ３４で面Ｉｎの小領域からさらに光線を進行させ、後述する所定処理により体腔内壁を検出する。
【００３７】
ステップＳ３５でＶｘ＝Ｖｘ＋１とし、ステップＳ３６でＶｘが視線通過面外かどうか判断し、Ｖｘが視線通過面ｅ内ならばステップＳ３３に戻り処理を繰り返し、Ｖｘが視線通過面外ならばステップＳ３７でＶｘ＝０，Ｖｙ＝Ｖｙ＋１とし、ステップＳ３８でＶｙが視線通過面外かどうか判断し、Ｖｙが視線通過面内ならばステップＳ３３に戻り処理を繰り返し、Ｖｙが視線通過面外ならば処理を終了する。これにより視線通過面上のすべての位置で光線による斜視画像における走査が行われる。
【００３８】
上記ステップＳ３４における所定処理について説明する。まず、ベクトルｒ０は、上述したように、視線通過面の位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から面Ｉｎの小領域に光線を進行させた際の、位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から光線が到達した面Ｉｎの小領域までのベクトルを示す。
【００３９】
次に、視線通過面の位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から面Ｉｎの小領域に光線を進行させ、さらに、面Ｉｎの小領域から光線を次の層の面Ｉｎ−１に到達させた際の、位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から光線が到達した面Ｉｎ−１の小領域までのベクトルを、ベクトルｒｃと定義する（図１５参照）。すなわち、ベクトルｒｃはベクトルｒ０の起点（位置（Ｖｘ、Ｖｙ））から始まり、順次長さを延ばし、位置（Ｖｘ、Ｖｙ）から光線が到達した面Ｉ１の小領域までのベクトルに変化するベクトルである。
【００４０】
ステップＳ３４の所定処理では、このベクトルｒ０及びベクトルｒｃを用いて、図１７に示すように、ステップＳ５１でｒｃ＝ｒ０とし、ステップＳ５２でこのときのｒｃでの関数Φ（ｒｃ）を算出しΦ（ｒｃ）＞０かどうか判定する。この関数Φ（ｒｃ）は、積層データ集合における近隣点から値０または１の単一の数への関数であって、ｒｃにおけるデータが３次元画像構築に寄与しているを判定するための限定関数である。つまり、ステップＳ５２ではｒｃにおけるデータが、Φ（ｒｃ）＝０ならば３次元画像構築に寄与せず、Φ（ｒｃ）＝１（＞０）ならば３次元画像構築に寄与していると判定する。例えばΦ（ｒｃ）は、ｒｃにおいて光線沿いに前の１０個の位置までのデータの強度が所定のしきい値以下であれば０とするような関数である。
【００４１】
そして、Φ（ｒｃ）＝０でｒｃにおけるデータが３次元画像構築に寄与していないと判定されると、ステップＳ５３でｒｃを次の層の面Ｉｋに移動させ、ステップＳ５４でｒｃが複数の面Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎからなるデータセットの境界内にあるかどうか判定し、ｒｃがデータセットの境界内にある場合にはステップＳ５２に戻り処理を繰り返し、ｒｃがデータセットの境界外となると、ステップＳ５５で関数Π（ｒｃ）を３次元構築画像における表示値として使い処理を終了する。
【００４２】
ここで、関数Π（ｒｃ）は、体積抽出により得られたデータを与える。
【００４３】
ステップＳ５２でΦ（ｒｃ）＝１（＞０）ならば３次元画像構築に寄与していると判定すると、ステップＳ５６でベクトルｒ０の長さとベクトルｒｃの長さとの差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜が所定値ε未満かどうか判定し、差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜が所定値ε未満ならばステップＳ５５に進み、差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜が所定値ε以上ならば、ステップＳ５７で関数Γ（ｒｃ）を３次元構築画像における表示値として使い処理を終了する。
【００４４】
ここで、関数Γ（ｒｃ）は、表面抽出により得られたデータを与える。例えば関数Γ（ｒｃ）は、ｒｃの終点の６個の近隣点での６近隣点勾配照明陰影関数とすることができる。
【００４５】
このように処理することにより、体腔内壁部分には表面抽出によるデータを張り付け、体積抽出により得られたデータを張り付けた３次元構築画像を得ることができるので、診断等を飛躍的に向上させることができる。また、Φ（ｒｃ）を用いると共に、ベクトルｒ０の長さとベクトルｒｃの長さとの差｜｜ｒ０−ｒｃ｜｜を判定することにより体腔内壁を抽出しているので、上記３次元構築画像を高速に演算することができる。
【００４６】
このように構築された３次元構築画像４３は、図１４に示したように、体腔内壁表面は表面抽出された画像４４で表示され、内部には体積抽出による内部情報が保持され、断面には組織断面像４２により表示されている。
【００４７】
図１８に示すように、３次元構築画像４３の各断面（ａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面、ｅ面、ｆ面）は、それぞれの矢印方向に進退可能であって、ａ面を例に説明すると、図１９に示すように、図示しないマウス等のポインティングデバイスを使用して、初期状態の３次元構築画像４３から表面抽出された画像４４と組織断面像４２とからなる内部に体積抽出による内部情報が保持した凸断面を縮めた３次元構築画像４３ａに変換できる。
【００４８】
また、初期状態の３次元構築画像４３から表面抽出された画像４４と組織断面像４２とからなる内部に体積抽出による内部情報が保持した凸断面を伸した３次元構築画像４３ｂに変換できる。
【００４９】
さらに、初期状態の３次元構築画像４３から凸断面において表面抽出された画像４４はそのままで組織断面像４２のみ縮めた内部に体積抽出による内部情報が保持した３次元構築画像４３ｃに変換できる。
【００５０】
さらにまた、初期状態の３次元構築画像４３から内部に体積抽出による内部情報が保持した組織断面像４２はそのままで表面抽出された画像４４のみ奥方向に伸ばした３次元構築画像４３ｄに変換できる。
【００５１】
（効果）
このように本実施の形態によれば、体積抽出のメリットである内部情報の保持と、表面抽出のメリットである表面上の細かい凹凸情報が見えることと、断面は組織断面像４２により分解能が向上するという効果が得られる。
【００５２】
また、変換画像である３次元構築画像４３ａ、３次元構築画像４３ｂの様に切断面の変更が自由にできると共に、３次元構築画像４３ｃの様に表面抽出された画像４４により表面の状態を保持したまま体積抽出により内部情報を見ることができ、３次元構築画像４３ｄの様に体積抽出により内部の状態を保持したまま表面抽出された画像４４により細かい表面の凹凸情報等が見られるという効果がある。
【００５３】
第２の実施の形態：
図２０ないし図２２は第２の実施の形態に係わり、図２０は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２１は図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図、図２２は図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００５４】
（構成）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５５】
図２０に示すように、本実施の形態では、３次元画像構築部５と画像合成部６との間に、体積抽出の透過度を設定する体積抽出透過度設定部５１ａと表面抽出透過度設定部５１ｂとからなる透過度設定部５１が設けられており、透過度設定部５１により体積抽出と表面抽出において別々の透過度が設定できる様になっている。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５６】
（作用）
本実施の形態では、透過度設定部５１において体積抽出透過度設定部５１ａでは体積抽出の透過度が設定され、表面抽出透過度設定部５１ｂでは表面抽出の透過度が設定され、画像合成部６により表面抽出画像または体積抽出画像が読み出され、モニタ７に表示される。
【００５７】
モニタ７には図２１に示す様に、体腔内壁表面は表面抽出で表示され、内部は体積抽出により内部情報が保持され、断面には組織断面像が貼り付けらている。また、表面抽出と体積抽出の透過度を設定することにより体積抽出内部の関心領域５２の存在が外部から確認できる。
【００５８】
上記を真横から見たのが図２２であり、視点５３から見て体積抽出された画像５４の中の関心領域５２は、表面抽出された画像４４の透過度設定、体積抽出された画像５４の透過度設定により、外部より存在が確認できる。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００５９】
（効果）
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、体腔内壁表面は表面抽出された画像４４により細かい表面の凹凸情報等まで観察できると同時に、内部すなわち体積抽出された画像５４は体積抽出により内部情報が保持され、そして表面抽出された画像４４と体積抽出された画像５４の透過度が独立して設定できることにより、３次元画像内部の関心領域５２が体腔内壁表面と同時に観察できるという効果がある。
【００６０】
第３の実施の形態：
図２３及び図２４は第３の実施の形態に係わり、図２３は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２４は図２３の超音波画像処理装置の作用を説明する説明図である。
【００６１】
（構成）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６２】
図２３に示すように、本実施の形態では、３次元画像構築部５と画像合成部６との間に、表面抽出の大きさと表示位置を変更する表面抽出大きさ（位置）変更モジュール６１ａを備えた大きさ（位置）変更モジュール６１が設けられいる。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６３】
（作用）
本実施の形態では、図示しないマウス等のポインティングデバイスの操作により、図２４に示すように、初期状態の３次元構築画像４３から、表面抽出された画像４４を部分的に縮小した範囲で貼り付けた３次元構築画像４３ｅに変換できる。
【００６４】
また、３次元構築画像４３ｅから、表面抽出された画像４４を部分的により縮小した範囲で貼り付けた３次元構築画像４３ｆに変換できる。
【００６５】
また、図示しないマウス等ポインティングデバイスの操作により、例えば３次元構築画像４３ｆの部分的により縮小した範囲の表面抽出された画像４４を奥の方に移動させた３次元構築画像４３ｇに変換でき、同様に例えば３次元構築画像４３ｆの部分的により縮小した範範囲の表面抽出された画像４４を手前の方に移動させた３次元構築画像４３ｈに変換できる。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００６６】
（効果）
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、表面抽出された画像４４の大きさ及びまたは位置を変更することにより、表面抽出による細かい表面の凹凸情報等まで観察できると同時に、体積抽出により内部を同時に観察できるという効果がある。
【００６７】
第４の実施の形態：
図２５ないし図２７は第４の実施の形態に係わり、図２５は超音波画像処理装置の構成を示す構成図、図２６は図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図、図２７は図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００６８】
（構成）
第４の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６９】
図２５に示すように、本実施の形態では、３次元画像構築部５と画像合成部６との間に、表面抽出に色づけ処理を行う表面抽出色づけモジュール７１ａを備えた色づけモジュール７１が設けられいる。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００７０】
（作用）
本実施の形態では、図示しないマウス等のポインティングデバイスの操作により、図２６に示すように、色パレット７５を使用して表面抽出された画像４４をはじめとする３次元構築画像４３に色づけ処理を行う。
【００７１】
また、図２７を参照して、図示しないマウス等のポインティングデバイスを使用して、内視鏡画像７６の色データを使用して表面抽出された画像４４をはじめとする３次元構築画像４３に色づけ処理を行う。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００７２】
（効果）
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、３次元構築画像４３に色づけ処理を行うことにより、グレースケールでは困難であった臓器、腫瘍等の判別が容易になり、さらに色データとして内視鏡画像のデータ（超音波検査を行う際、使用した内視鏡の画像データ）を使用することにより、より現実昧のある画像が提供できるという効果がある。
【００７３】
［付記］
（付記項１） 体腔内の超音波データを取得する超音波データ取得手段と、
前記超音波データから組織断面像（テクスチャ）を張り合わせて構築した斜視画像を生成する斜視画像生成手段と、
前記斜視画像の断面及び前記体腔内の内壁を抽出し３次元画像を構築する３次元画像構築手段と
を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置。
【００７４】
（付記項２） 前記３次元画像構築手段は、前記断面の位置及び視野角を任意に変更して前記３次元画像を構築する
ことを特徴とする付記項１に記載の超音波画像処理装置。
【００７５】
（付記項３） 前記３次元画像構築手段は、
体積抽出により３次元画像を構築する体積抽出手段と、
表面抽出により３次元画像を構築する表面抽出手段と、
前記体積抽出による３次元画像と前記表面抽出による３次元画像とを切り替え表示及びまたは同時表示を行う表示手段と
を備えたことを特徴とする付記項１に記載の超音波画像処理装置。
【００７６】
（付記項４） 前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段は、それぞれ独立に前記３次元画像の等価度を設定可能である
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波画像処理装置。
【００７７】
（付記項５） 前記表面抽出手段は、 前記表面抽出による３次元画像の大きさ位置を設定可能である
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波画像処理装置。
【００７８】
（付記項６） 前記表面抽出手段は、 前記３次元画像に色パレットあるいは医療画像により色づけ可能である
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波画像処理装置。
【００７９】
（付記項７） 前記体積抽出による３次元画像と前記表面抽出による３次元画像とを合成して表示する合成手段と
を備えたことを特徴とする付記項１に記載の超音波画像処理装置。
【００８０】
（付記項８） 前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段は、それぞれ独立に前記３次元画像の透過度を設定可能である
ことを特徴とする付記項７に記載の超音波画像処理装置。
【００８１】
（付記項９） 前記表面抽出手段は、 前記表面抽出による３次元画像の大きさ位置を設定可能である
ことを特徴とする付記項７に記載の超音波画像処理装置。
【００８２】
（付記項１０） 前記表面抽出手段は、 前記３次元画像に色パレットあるいは医療画像により色づけ可能である
ことを特徴とする付記項７に記載の超音波画像処理装置。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の超音波画像処理装置によれば、３次元画像において表面抽出と体積抽出を組み合わせ、透過度をそれぞれ独立に設定可能とし、表面上の細かい凹凸の情報と同時に、内部の臓器等の情報を容易に見ることができるという効果がある。
【００８４】
また、本発明の超音波画像処理装置では、３次元画像に色づけを行うことにより、グレースケールだけでは判断の困難であった表面上の細かい凹凸や、内部における臓器等の判別を容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２】図１の超音波画像処理装置の処理の流れを示すフローチャート
【図３】図２のフローチャートにおける検索ダイアログを説明する説明図
【図４】図２のフローチャートにおける読み出しダイアログを説明する説明図
【図５】図２のフローチャートにおけるラジアル画像を説明する説明図
【図６】図２のフローチャートにおけるＤＰＲ画像を説明する説明図
【図７】図２のフローチャートにおける画像の回転処理を説明する説明図
【図８】図２のフローチャートにおける画像の回転処理の変形例を説明する説明図
【図９】図２のフローチャートにおけるモード選択ダイアログを説明する説明図
【図１０】図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けられた斜視画像の同時表示を示す図
【図１１】図２のフローチャートにおけるラジアル画像、長手軸断面画像及び組織断面像が断面に張り付けら体腔内壁部分に表面抽出された画像を張り付けた３次元構築画像の同時表示を示す図
【図１２】図２のフローチャートにおけるアニメート画像表示処理の流れを示すフローチャート
【図１３】図１０の斜視画像を説明する説明図
【図１４】図１１の３次元構築画像を説明する説明図
【図１５】図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出を説明する説明図
【図１６】図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第１のフローチャート
【図１７】図１４の３次元構築画像における体腔内壁表面の抽出処理の流れを示す第２のフローチャート
【図１８】図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第１の説明図
【図１９】図１４の３次元構築画像の画像変形を説明する第２の説明図
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２１】図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図
【図２２】図２０の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２４】図２３の超音波画像処理装置の作用を説明する説明図
【図２５】本発明の第４の実施の形態に係る超音波画像処理装置の構成を示す構成図
【図２６】図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第１の説明図
【図２７】図２５の超音波画像処理装置の作用を説明する第２の説明図
【符号の説明】
１…超音波画像処理装置
２…超音波画像入力部
３…斜視画像構築部
４…表面抽出部
５…３次元画像構築部
５ａ…体積抽出画像構築部
５ｂ…表面抽出画像構築部
６…画像合成部
７…モニタ
８…パラメータ保持メモリ
Claims (1)
- 体腔内の超音波データを取得する超音波データ取得手段と、
前記超音波データから組織断面像を張り合わせて構築した斜視画像を生成する斜視画像生成手段と、
前記斜視画像の断面及び前記体腔内の内壁を抽出し３次元画像を構築する３次元画像構築手段と、
を備える超音波画像処理装置であって、
前記３次元画像構築手段は、被観察部位に係る所定の３次元画像を体積抽出により構築する体積抽出手段と、同被観察部位に係る所定の３次元画像を表面抽出により構築する表面抽出手段と、前記体積抽出手段により構築された３次元画像と前記表面抽出手段により構築された３次元画像との合成の割合を変化させて表示する表示手段と、を備え、
前記体積抽出手段及び前記表面抽出手段により構築される３次元画像の透過度はそれぞれ独立に設定自在に構成したことを特徴とする超音波画像処理装置。
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