JP4896530B2 - 医用画像処理装置、超音波診断装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置などの医用画像診断装置にて収集された医用画像データに基づいて診断部位の輪郭を抽出する医用画像処理装置に関する。

心筋の壁運動を解析するために超音波診断装置が用いられている。心筋の壁運動を解析するためには心筋の位置を検出する必要があり、心臓の画像から心室などの輪郭を抽出する方法が知られている（例えば特許文献１）。超音波診断装置を用いた検査では様々な計測が行われるため、心筋の位置を自動的に検出できる超音波診断装置や医用画像処理装置が望まれている。さらに、検査時間を短縮するため、高速に心筋の位置を検出できる超音波診断装置や医用画像処理装置などが望まれている。

心筋の位置を検出する方法として、自動輪郭追跡法（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃｏｕｎｔｏｕｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ：ＡＣＴ）が知られている。この方法によると、心臓の内膜（心内膜）の位置を高精度に検出することができるが、演算量が膨大であるため処理時間が長くなってしまう。超音波診断装置は、超音波による診断部位のスキャンからそのスキャンによって収集された信号に基づいて画像を生成して表示するまでの時間が短く、いわゆるリアルタイムに医用画像を収集して表示することができるため、心臓の動きや血流などの観察に適している。しかしながら、心筋の位置を検出するために演算量が膨大になって処理時間が長くなってしまうと、リアルタイムに心臓の動きなどを観察することができなくなってしまう問題がある。

特開２０００−２１７８１８号公報

この発明は上記の問題を解決するものであり、簡便かつ高速に診断部位の輪郭を抽出することが可能な医用画像処理装置、超音波診断装置及び医用画像処理プログラムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、医用画像上に直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定手段と、前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理手段と、前記各経路及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を所望の組織の境界の位置と判定する境界判定手段と、前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出手段と、求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出手段と、前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定手段と、前記境界判定手段によって判定された前記各経路における境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を表示手段に描画する描画手段と、を有することを特徴とする医用画像処理装置である。

請求項８に記載の発明は、被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信して前記反射波に基づいて前記被検体の画像を生成する超音波診断装置であって、前記画像上に直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定手段と、前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理手段と、前記各経路上及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を所望の組織の境界の位置と判定する境界判定手段と、前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出手段と、求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出手段と、前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定手段と、前記境界判定手段によって判定された前記各経路における境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を前記画像に重畳させて表示手段に描画する描画手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。

請求項９に記載の発明は、被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信して前記反射波に基づいて心臓の画像を生成して表示手段に表示する超音波診断装置であって、前記心臓の画像の内側における所定の点を始点として直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定手段と、前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理手段と、前記各経路上及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を前記心臓の心筋の境界の位置と判定する境界判定手段と、前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出手段と、求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出手段と、前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定手段と、前記境界判定手段によって判定された心筋の境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置とを基に、前記心筋の境界を前記心臓の画像に重畳させて前記表示手段に描画する描画手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。

請求項１０に記載の発明は、コンピュータに、医用画像を取り込んで、前記医用画像上に直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定機能と、前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理機能と、前記各経路上及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を所望の組織の境界の位置と判定する境界判定機能と、前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出機能と、求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出機能と、前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定機能と、前記境界判定機能によって判定された前記各経路における境界の位置、及び前記判定機能で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を表示手段に描画する描画機能と、を実行させることを特徴とする医用画像処理プログラムである。

この発明によると、簡便かつ高速に診断部位の輪郭を抽出して表示することが可能となる。

［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。図２は、この発明の第１の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。

この実施形態に係る超音波診断装置は輪郭抽出部１に特徴があり、輪郭抽出部１以外の構成は従来からある超音波診断装置と同じ構成となっている。また、輪郭抽出部１を超音波診断装置から取り外し、医用画像処理装置として超音波診断装置と別にして用いても良い。また、この実施形態では超音波診断装置に輪郭抽出部１（医用画像処理装置）を設けているが、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの超音波診断装置以外の医用画像診断装置に輪郭抽出部１（医用画像処理装置）を設けても良い。

超音波プローブ２には、複数の超音波振動子が所定方向（走査方向）に１例に配列された１次元超音波プローブや、超音波振動子がマトリックス（格子）状に配置された２次元超音波プローブが用いられる。

送受信部３は送信部と受信部とからなり、超音波プローブ２に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ２が受信したエコー信号を受信する。送受信部３から出力されるデータは信号処理部４に出力される。

Ｂモード処理部４１は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。ＣＦＭ処理部４２は、動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。記憶部５は、信号処理部４によって生成された超音波ラスタデータを一時的に記憶、保持する。

ＤＳＣ６（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。そして、ＤＳＣ６から表示部８に画像データが出力され、表示部８にその画像データに基づく画像が表示される。例えば、ＤＳＣ６は、Ｂモード超音波ラスタデータに基づいて２次元情報としての断層像データを生成し、その断層像データを表示部８に出力する。表示部８はその断層像データに基づく断層像を表示する。

この実施形態では、ＤＳＣ６から出力された断層像データなどの画像データは、記憶部７に出力されて一時的に記憶、保持される。

輪郭抽出部１（医用画像処理装置）は記憶部７から画像データを読み込み、その画像から所望の診断部位の輪郭を抽出する。輪郭抽出部１は、画像を構成する画素の画素値に基づいて所望の診断部位の輪郭を抽出する。第１の実施形態では、輪郭抽出部１は、所定の区間（範囲）に含まれる各画素の画素値に重みを付けて画素値を加算し、その加算によって得られた加算値に基づいてその区間（範囲）内に所望の診断部位の境界が含まれているか否かを判断する。

以下、輪郭抽出部１（医用画像処理装置）の構成及び処理内容について図２から図６を参照して説明する。図３は、画素値の重み付け加算処理を行う探索経路の始点の設定を説明するための模式図である。図４は、画素値の重み付け加算処理を行う探索経路を示す模式図である。図５は、画素値の重み付け加算処理を行う区間を示す図である。図６は、抽出された輪郭と断層像とを示す図である。

なお、この実施形態では診断部位を心臓とし、画像データとして２次元情報としての断層像データ（Ｂモード断層像データ）が収集されている場合について説明する。例えば図３（ａ）に示すように、心臓の二腔断面の断層像が収集されて表示部８に表示されているものとする。

図３（ａ）に示すように、診断部位である心臓の二腔断面の断層像が表示部８に表示されている状態で、図３（ｂ）に示すように、操作者が操作部（図示しない）を用いて端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定すると、始点設定部１１は端点Ｓ１と端点Ｓ２の座標を受け付けて、図３（ｃ）に示すように、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を予め設定された所定の間隔で分割する。この所定の間隔を示す情報を、設定情報記憶部１６に予め記憶させておき、始点設定部１１は設定情報記憶部１６に記憶されている間隔に基づいて端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を分割する。また、操作者が任意に分割数を指定しても良い。なお、この実施形態では、心筋の輪郭を抽出することを目的とするため、操作者は心腔内の２点を指定している。

図３（ｃ）に示す例においては、始点設定部１１は端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を、分割点Ｐ１〜分割点Ｐ５によって等間隔に分割している。この分割点Ｐ１〜Ｐ５が、画素値の重み付け加算処理を行う探索経路の始点となる。

なお、この実施形態では、操作者が端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定しているが、予め設定された位置を端点Ｓ１と端点Ｓ２として予め線分を設定しておいても良い。その場合、線分を表示部８に表示させ、操作者が超音波プローブ２を移動させたり傾けたりして、心腔内に線分が表示されるようにする。さらに、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分の長さや、端点Ｓ１と端点Ｓ２の位置は、操作者が任意に決定しても良い。また、始点設定部１１は端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を等間隔に分割したが、等間隔に分割しなくても良い。例えば、各分割点間の間隔を設定情報記憶部１６に記憶しておき、始点設定部１１はその間隔に従って端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を分割するようにしても良い。このように、線分を予め設定したり、分割の間隔を変えたりした場合であっても、輪郭抽出部１による処理内容は変わらない。

探索経路設定部１２は、始点設定部１１から各分割点の座標を受けると、各分割点を始点として、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分に垂直な線を設定する。この垂線が画素値の重み付け加算処理を行う経路になる。図４（ａ）に探索経路設定部１２によって設定された垂線の１例を示す。図４（ａ）は、１つの分割点を始点として、その分割点から引かれた１本の垂線を示している。なお、図４（ａ）に示されている垂線の反対方向にも垂線が設定される。図４に示す例においては、１つの分割点を始点とする垂線のみを示しているが、探索経路設定部１２は、始点設定部１１によって決定された分割点Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ始点とする垂線を設定する。

重み付け加算処理部１３は、図４（ｂ）に示すように、探索経路設定部１２によって設定された垂線上に所定の長さの区間１００を設定し、その区間１００に含まれる各画素の画素値に重みを付けて加算する。重み付け加算処理の重み係数は、設定情報記憶部１６に予め記憶されている。重み付け加算処理部１３は、以下の式（１）に従って重み付け加算処理を行う。

（重み付け加算処理の式）
Ａ（ｚ）＝Σ_ｎ｛ｆ（ｎ）×Ｐ（ｚ＋ｎ）｝・・・式（１）
ｆ（ｎ）≧０
Σ_ｎ｛ｆ（ｎ）｝＝１
ここで、Ａ（ｚ）：加算値、ｆ（ｎ）：重み係数、Ｐ（ｚ＋ｎ）：画素値、ｚ：始点を原点とする垂線方向の区間１００の位置（例えば、区間１００の端部の画素の位置）、ｎ：区間１００内の画素の位置

重み付け加算処理部１３は、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、垂線Ｌに沿って区間１００を移動させ、移動させた後の区間１００に含まれる画素の画素値を用いて重み付け加算処理を行う。重み付け加算処理部１３は、例えば、１画素ずつ区間１００を垂線Ｌに沿って移動させながら重み付け加算処理を行う。そして、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）は境界判定部１４に出力される。

境界判定部１４は、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）と予め設定されている閾値Ｔ（Ｔ＞０）とを比較し、加算値Ａ（ｚ）が閾値Ｔ以上になる区間に含まれる所定の点を心筋の境界点と判断する。なお、閾値Ｔは経験的に求められる値である。境界判定部１４は、例えば、加算値Ａ（ｚ）が閾値Ｔ以上になる区間の中間点や端点を心筋の境界点とする。この閾値Ｔは設定情報記憶部１６に予め記憶されている。境界判定部１４は、境界点の座標を示す情報を描画部１５に出力する。

ここで、重み付け加算処理部１３及び境界判定部１４による処理内容について、図５を参照して説明する。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、重み付け加算処理部１３は、垂線上に重み付け加算処理を行う区間１００を設定し、その区間１００に含まれる各画素の画素値に対して上述した式（１）に従った重み付けをし、各画素の画素値を加算する。そして、重み付け加算処理部１３は、その区間１００を垂線Ｌに沿って始点から１画素ずつ移動させながら区間１００に含まれる各画素の画素値に重みを付けて加算する。図５（ａ）及び（ｂ）に示す例では、重み付け加算処理部１３は、垂線Ｌに沿って並ぶ５つの画素を１つの区間１００とし、その区間１００に含まれる５つの画素の画素値に重みを付けて加算する。この例では、５つの画素を１つの区間としているが、５つ以上又は５つ以下の画素を１つの区間として重み付け加算処理を行っても良い。また、重み付け加算処理部１３は、区間１００を２画素ずつや３画素ずつ移動させても良い。

そして、境界判定部１４は、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）と予め設定されている閾値Ｔとを比較し、加算値Ａ（ｚ）が閾値Ｔ以上になった区間に含まれる所定の点を心筋（組織）の境界点と判断する。例えば、境界判定部１４は、区間の中間点を心筋の境界点とする。この例では、区間の中間点を境界点としたが、中間点以外の点を心筋（組織）の境界点としても良い。例えば、区間の端点を心筋（組織）の境界点としても良い。

以上のように、所定長さの区間に亘って重み付け加算処理を行うことにより、図５（ａ）に示す心筋（組織）については、心筋（組織）が複数の画素に跨って存在していると考えられるため、心筋（組織）の境界では加算値Ａ（ｚ）は大きく変化する。一方、図５（ｂ）に示すノイズについては、そのノイズが複数の画素に跨って存在することがないと想定すると、ノイズでは加算値Ａ（ｚ）は大きく変化することはない。従って、閾値Ｔを適切に設定することで、加算値Ａ（ｚ）に基づいて、所望の組織の境界とノイズとを区別して所望の組織の境界を検出することができる。

なお、ノイズの幅よりも広い範囲を重み付け加算処理の対象区間とする必要がある。図５（ｂ）に示す例では、ノイズは１画素内に収まっているため、例えば５画素分を重み付け加算処理の対象区間とすることで、ノイズに起因する加算値Ａ（ｚ）と組織に起因する加算値Ａ（ｚ）とを区別して組織の境界を検出することができる。

重み付け加算処理部１３は、分割点Ｐ１〜Ｐ５を始点とした各垂線に沿って重み付け加算処理を行い、境界判定部１４はその重み付け加算処理によって得られた加算値Ａ（ｚ）と閾値Ｔとに基づいて各垂線上の境界点を求める。そして、境界判定部１４は、各垂線上の境界点の座標を描画部１５に出力する。このように、重み付け加算処理部１３と境界判定部１４によって、複数の境界点が抽出されて各境界点の座標を示す情報が描画部１５に出力される。

描画部１５は、境界判定部１４から各境界点の座標を示す情報を受けると、各境界点を結んで所望の組織（心筋）の輪郭を描画する。このとき、描画部１５は、ＤＳＣ６から出力された所望の組織（心筋）の断層像に、抽出された輪郭を重畳させて表示部８に表示させる。図６に抽出された輪郭の１例を示す。図６には、抽出された輪郭を便宜的に点線で表している。

上述した始点設定部１１、探索経路設定部１２、重み付け加算処理部１３、境界判定部１４、及び描画部１５は、ハードウェアで構成されていても良く、ソフトウェアとして構成されていても良い。例えば、輪郭抽出部１の演算部をＣＰＵで構成し、演算部が記憶部（図示しない）から医用画像処理プログラムを読み込んでその医用画像処理プログラムを実行することで、始点設定部１１、探索経路設定部１２、重み付け加算処理部１３、境界判定部１４、及び描画部１５の機能を実行するようにしても良い。

また、超音波診断装置１は、端点Ｓ１及び端点Ｓ２を指定したり、各種設定条件などを入力したりするための操作部（図示しない）を備えている。

（動作）
次に、この発明の第１の実施形態に係る輪郭抽出部１（医用画像処理装置）による一連の動作について図７を参照して説明する。図７は、この発明の第１の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）による一連の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ０１）
まず、操作者は、所望の断層像が表示部８に表示されるように、超音波プローブ２の位置や傾きなどを調整し、さらに、画質のパラメータなどを調整して所望の診断部位が表示部８に描画されるようにする。この実施形態では心臓を診断部位とし、図３（ａ）に示すように、心臓の二腔断面の断層像が表示部８に表示されている場合について説明する。

（ステップＳ０２）
次に、図３（ｂ）に示すように、操作者が操作部（図示しない）を用いて端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定する。この実施形態では、心筋の輪郭を抽出することを目的とするため、心腔内の長軸方向に端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定している。

（ステップＳ０３）
ステップＳ０２で端点Ｓ１と端点Ｓ２が指定されると、始点設定部１１は端点Ｓ１と端点Ｓ２の座標を受け付けて、図３（ｃ）に示すように、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を予め設定された所定の間隔で分割する。始点設定部１１は、例えば、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を、分割点Ｐ１〜Ｐ５によって等間隔に分割している。

なお、この実施形態では、操作者が端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定しているが、所定長さの線分を予め設定しておいても良い。その場合、線分を表示部８に表示させ、操作者が超音波プローブ２を移動させたり傾けたりして、心腔内に線分が表示されるようにする。また、始点設定部１１は、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを等間隔に分割せずに、予め設定された所定の間隔で線分を分割しても良い。

（ステップＳ０４）
次に、ステップＳ０４では、探索経路設定部１２が、始点設定部１１から分割点の座標を受けると、各分割点を始点として、図４（ａ）に示すように、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分に垂直な線を設定する。この垂線が画素値の重み付け加算処理を行う経路になる。図４（ａ）には、１つの分割点を始点として、その分割点から延びる１本の垂線を示しているが、探索経路設定部１２は、始点設定部１１によって設定された分割点Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ始点とする垂線を設定する。

（ステップＳ０５）
ステップＳ０５では、重み付け加算処理部１３が、図４（ｂ）に示すように、探索経路設定部１２によって設定された垂線上に所定の長さの区間１００を設定し、その区間１００に含まれる画素の画素値を用いて、上述した式（１）に従って重み付け加算処理を行う。

（ステップＳ０６、Ｓ０７）
ステップＳ０６では、境界判定部１４が、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）と予め設定されている閾値Ｔとを比較する。そして、加算値Ａ（ｚ）が閾値Ｔ以上になった場合（ステップＳ０６、Ｙｅｓ）、境界判定部１４は、加算値Ａが閾値Ｔ以上になった区間内の所定の点を心筋（組織）の境界点と判断する（ステップＳ０７）。そして、境界判定部１４は境界点の座標を示す情報を描画部１５に出力する。

例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、重み付け加算処理部１３は、５つの画素が含まれる区間１００を重み付け加算処理の対象区間とし、その区間１００に含まれる５つの画素の画素値に重み係数をかけて加算する。

そして、境界判定部１４は、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）と予め設定されている閾値Ｔとを比較し、加算値Ａ（ｚ）が閾値Ｔ以上になった区間に含まれる所定の点を心筋（組織）の境界点と判断する。この実施形態では、境界判定部１４は、加算値Ａ（ｚ）が閾値Ｔ以上になった区間１００の中間点を心筋（組織）の境界点としている。また、中間点以外の点として、例えば区間１００の端点を心筋（組織）の境界点としても良い。

以上のように、所定長さの区間１００に亘って重み付け加算処理を行うことにより、図５（ａ）に示す心筋（組織）の境界では加算値Ａ（ｚ）は大きく変化し、図５（ｂ）に示すノイズでは加算値Ａ（ｚ）は大きく変化しない。従って、閾値Ｔを適切に設定することで、加算値Ａ（ｚ）に基づいて、所望の組織の境界とノイズとを区別して所望の組織の境界を適切に検出することができる。

加算値Ａが閾値Ｔ未満の場合（ステップＳ０６、Ｎｏ）、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、重み付け加算処理部１３は垂線Ｌに沿って区間１００を移動させながら区間１００に含まれる画素の画素値を用いて重み付け加算処理を行う。重み付け加算処理部１３は、例えば、１画素ずつ区間１００を移動させ、移動後の区間１００に含まれる画素の画素値に重みを付けて加算することで、区間１００についての加算値Ａ（ｚ）を算出する（ステップ０５）。この実施形態では、重み付け加算処理部１３は、区間１００を垂線Ｌに沿って１画素分移動させ、移動後の区間１００に含まれる５つの画素について重み付け加算処理を行うことで、その区間１００についての加算値Ａ（ｚ）を算出する。境界判定部１４は、その加算値Ａ（ｚ）と閾値Ｔとを比較し（ステップＳ０６）、加算値Ａが閾値Ｔ以上であれば、その区間１００に含まれる点を心筋（組織）の境界点と判断する（ステップＳ０７）。

以上のように、始点からの探索で、加算値Ａ（ｚ）が最初に閾値Ｔ以上となった区間に含まれる所定の点を境界点とする。

そして、重み付け加算処理部１３は分割点Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ始点とした各垂線について重み付け加算処理を行い、境界判定部１４はその重み付け加算処理によって得られた加算値Ａ（ｚ）に基づいて心筋（組織）の境界点を判断し、境界点と判断された点の座標を描画部１５に出力する。つまり、重み付け加算処理部１３及び境界判定部１４は、分割点Ｐ１〜Ｐ５をそれぞれ始点とした各垂線について、ステップＳ０４からステップＳ０７の処理を繰り返することで、各垂線上の境界点を検出する。これにより、複数の境界点が検出され、各境界点の座標を示す情報が描画部１５に出力される。

（ステップＳ０８）
ステップＳ０８では、描画部１５が境界判定部１４から境界点の座標を示す情報を受け、図６に示すように、各境界点を結ぶことで診断部位（心筋）の輪郭を描画する。このとき、描画部１５は、ＤＳＣ６から出力された心筋の断層像に、抽出された輪郭を重畳させて表示部８に表示させる。

以上のように、この実施形態に係る輪郭抽出部１（医用画像処理装置）によると、演算に用いる情報の量や、演算の回数が多くならないため、診断部位の輪郭を簡便かつ高速に抽出して表示することが可能となる。

（第１の変形例）
次に、第１の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）の第１の変形例について図８を参照して説明する。図８は、画素値の重み付け加算処理を行う探索経路の別の例を示す模式図である。上述した例では、心筋の内部に線分を設定することにより探索経路の始点を設定していたが、この変形例では、心筋の内部に１つの点を指定し、その点を始点として探索経路を設定する。

例えば、図８（ａ）に示すように、診断部位である心臓の二腔断面の断層像が表示部８に表示されている状態で、操作者がある１点を指定する。始点設定部１１は操作者によって指定された点を始点とし、探索経路設定部１２は、その始点から放射状に延びる複数の線（探索経路）を設定する。放射状に延びる線（探索経路）の数や向きを示す設定情報を、予め設定情報記憶部１６に記憶させておき、探索経路設定部１２は設定情報記憶部１６に記憶されている設定情報に従って複数の線（探索経路）を設定する。

重み付け加算処理部１３は上述した実施形態と同様に、所定長さの区間（範囲）を設定し、その区間（範囲）に含まれる画素の画素値を用いて重み付け加算処理を行う。この変形例では、重み付け加算処理部１３は、図８（ｂ）に示すように、放射状に延びる線（探索経路）に沿って区間（範囲）を移動させながらその区間（範囲）に含まれる画素の画素値に重みを付けて加算する。上述した実施形態と同様に、重み付け加算処理部１３は、例えば、１画素ずつ区間を移動させながら重み付け加算処理を行う。

境界判定部１４は、上述した実施形態と同様に、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）と予め設定されている閾値Ｔとを比較し、加算値Ａ（ｚ）が最初に閾値Ｔ以上となった区間に含まれる所定の点を心筋の境界点と判断する。例えば、区間の中間点を心筋の境界点とする。境界判定部１４は、境界点の座標を示す情報を描画部１５に出力する。

重み付け加算処理部１３と境界判定部１４は、探索経路設定部１２によって設定された複数の探索経路に沿って、境界点の抽出処理を行い、各境界点の座標を示す情報を描画部１５に出力する。描画部１５は、境界判定部１４から各境界点の座標を示す情報を受け、図８（ｃ）に示すように、境界点を結ぶことで、診断部位（心筋）の輪郭を描画する。

この変形例のように、１点を指定し、その点を始点して放射状に延びる線に沿って重み付け加算処理を行っても、演算に用いる情報の量や、演算の回数が多くならないため、診断部位の輪郭を簡便かつ高速に抽出して表示することが可能となる。なお、操作者が始点を指定せずに、予め設定された位置を始点としても良い。

（第２の変形例）
次に、第１の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）の第２の変形例について図９を参照して説明する。図９は、画素値の重み付け加算処理の別の例を示す図である。この第２の変形例では、図９（ａ）に示すように、心筋の他、弁などの薄い組織が存在する場合において、心筋の境界点を適切に検出する方法について説明する。

このような場合は、重み付け加算処理部１３が重み付け加算処理を行う区間（範囲）の長さを長くし、各画素に対する重み付けの係数を変える。

弁などの組織が存在しない場合、重み付け加算処理部１３は、図９（ｂ）に示すように、例えば７画素が含まれるように重み付け加算処理を行う区間１００を設定し、各画素に対する重み係数が区間１００内の画素で対称となるように重み係数を決定している。重み付け加算処理部１３は、例えば、重み係数をａ、ｂ、ｃ及びｄとし、中央の画素に対する重み係数を「ｄ」、その隣の画素に対する重い係数を「ｃ」、その隣の画素に対する重み係数を「ｂ」、端部の画素に対する重み係数を「ａ」として、区間１００内の画素に対する重み係数が対称となるように重み係数を決定している。そして、重み付け加算処理部１３は、上述した式（１）に従って各区間１００内における加算値Ａ（ｚ）を求める。

これに対して、この第２の変形例では、重み付け加算処理部１３は、図９（ｃ）に示すように、例えば１３画素が含まれるように重み付け加算処理を行う区間１０１を設定し、各画素に対する重み付け係数が区間１０１内の画素で対称となるように重み係数を決定している。さらに、重み付け加算処理部１３は、所定間隔おきに画素に対して重み付け加算処理を行う。例えば、１画素おきに重み係数を「０」にして、重み付け加算処理を行う。

例えば、重み付け加算処理部１３は、重み係数をａ、ｂ、ｃ及びｄとし、中央の画素に対する重み係数を「ｄ」、その隣の画素に対する重み係数を「０」とする。そして、重み付け加算処理部１３は、区間の端部に向けて各画素に対する重み係数を「ｃ」、「０」、「ｂ」、「０」、「ａ」とする。このように、各画素に対する重み係数を区間内の画素で対称になるように重み係数を決定し、さらに、１画素おきに重み係数を「０」にする。これらの重み係数は設定情報記憶部１６に予め記憶されている。なお、この変形例では、１画素おきに重み係数を「０」としたが、この発明は１画素おきに限定されず、所定間隔おきに重み係数を「０」にしても良い。例えば、２画素おきなどに重み係数を「０」にしても良い。

そして、重み付け加算処理部１３、上述した第１の実施形態と同様に重み付け加算処理を行い、境界判定部１４は、その重み付け加算処理によって得られた加算値Ａ（ｚ）と閾値Ｔとを比較し、加算値Ａ（ｚ）が最初に閾値Ｔ以上になった区間に含まれる所定の点を心筋（組織）の境界点とする。そして、重み付け加算処理１３と境界判定部１４は各垂線に沿って重み付け加算処理と境界点の検出を行い、描画部１５は、図９（ｄ）に示すように、境界判定部１４によって判断された境界点を結んで心筋の輪郭を描画する。

以上のように、重み付け加算処理を行う１区間を長くし、１画素おきに重み係数を「０」にすることで、心筋などの幅が広い組織については、境界付近で加算値Ａが大きく変化し、弁などの薄い組織では加算値Ａの変化は小さくなる。従って、閾値Ｔを適切な値に設定することで、心筋などの組織と、弁などの組織とを区別することができ、所望の組織（心筋）のみを検出して輪郭を描画することが可能となる。

なお、この第２の変形例では、端点Ｓ１と端点Ｓ２を設定したが、第１の変形例のように、１点の始点を指定し、その１点の始点から放射状に延びる線に沿って重み付け加算処理を行っても良い。

また、この実施形態では、２次元情報の断層像データから組織の輪郭を抽出したが、３次元情報としてのボリュームデータから組織の輪郭を抽出することもできる。この場合、探索経路設定部１２は３次元空間上に探索経路を設定し、重み付け加算処理部１３は、３次元空間上に設定された探索経路に沿って所定の区間に含まれるボクセル値に重みを付けて加算する。境界判定部１４は、その加算値と予め設定された閾値とを比較することで、その区間内に組織の境界が含まれているか否かを判断する。加算値がその閾値以上であれば、境界判定部１４はその区間内に含まれる所定の位置を組織の境界と判断する。このように、３次元情報としてのボリュームデータについても、２次元情報の断層像データと同様に、所望の組織の境界を検出して輪郭を描画することができる。

また、この実施形態では、心筋の輪郭を描出する場合について説明したが、診断部位としては、心臓以外の臓器であっても構わない。

［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）について、図１０から図１２を参照して説明する。図１０は、この発明の第２の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。図１１は、輝度値が低い部分がある画像を示す模式図である。図１２は、輝度値が低い部分の境界を求める処理を説明するための模式図である。

この第２の実施形態では、心筋（組織）の一部の描出が不完全である画像から所望の診断部位の輪郭を抽出する場合について説明する。なお、第１の実施形態と同様に、診断部位を心臓とし、画像データを断層像データ（Ｂモード断層像データ）とするが、心臓以外の臓器を診断部位としても良く、画像データとして３次元の画像データを用いても良い。

超音波診断装置では、骨などの障害物によって超音波が関心部位に入射しないことがあり、そのような場合は、図１１（ａ）に示すように、心筋（組織）の一部の輝度値が低いため、その部分の組織が十分に描出されないことがある。

このような場合、例えば、図１１（ｂ）に示すように、垂線Ｌ１と垂線Ｌ３に沿って重み付け加算処理を行うと、心筋（組織）の境界点で加算値Ａが閾値Ｔ以上になり、適切に心筋（組織）の境界点を抽出することができるが、垂線Ｌ２に沿って重み付け加算処理を行っても、その垂線Ｌ２上のある心筋の一部の輝度値が低いため、心筋（組織）の境界点を適切に抽出することができない。第２の実施形態では、この問題を解決するため、輪郭抽出部の構成を変える。

図１０に示すように、第２の実施形態に係る輪郭抽出部１Ａ（医用画像処理装置）は、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１と同様に、始点設定部１１、探索経路設定部１２、重み付け加算処理部１３、境界判定部１４、描画部１５、及び設定情報記憶部１６を備えている。さらに、第２の実施形態に係る輪郭抽出部１Ａは、上記の問題を解決するために、第１の距離算出部１７、差分算出部１８、判定部１９、及び補正部２０を備えている。

始点設定部１１は、第１の実施形態と同様に、端点Ｓ１と端点Ｓ２とが指定されると、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を所定の間隔で分割し、探索経路の始点を設定する。

探索経路設定部１２は、始点設定部１１によって設定された分割点を始点として垂線を設定する。さらに、探索経路設定部１２は、その垂線に対して所定の角度傾斜した補助線を設定する。例えば、図１２（ａ）に示すように、探索経路設定部１２は、端点Ｓ１と端点Ｓ２と結ぶ線分に垂直な垂線Ｌ２を設定するとともに、その垂線Ｌ２に対して所定の角度傾斜した補助線Ｌ４及びＬ５を設定する。これら補助線Ｌ４及びＬ５の傾斜角度は、設定情報記憶部１６に予め記憶されている。なお、操作者がその傾斜角度を任意に変更することができる。例えば、操作者が、表示部８に表示されている断層像を観察することで輝度値が低い部分の範囲を確認し、補助線Ｌ４及びＬ５がその輝度値が低い部分に含まれないように傾斜角度を決定する。このように断層像を確認して傾斜角度を決定することで、補助線Ｌ４及びＬ５を輝度値が高い部分に設定することが可能となる。

重み付け加算処理部１３は、第１の実施形態と同様に、探索経路設定部１２によって設定された垂線上に所定の長さの区間（範囲）を設定し、その区間（範囲）に含まれる画素の画素値に重みを付けて加算する。この第２の実施形態では、重み付け加算処理部１３は、図１２（ｂ）に示すように、垂線Ｌ２上に所定長さの区間１００を設定し、さらに、補助線Ｌ４及び補助線Ｌ５上にも所定の長さの区間１１１及び区間１１２を設定し、それらの区間（範囲）に含まれる画素の画素値に重みを付けて加算する。そして、重み付け加算処理部１３は、例えば、１画素ずつ区間１００を垂線Ｌ２に沿って移動させながら重み付け加算処理を行う。また、重み付け加算処理部１３は、１画素ずつ区間１１１を補助線Ｌ４に沿って移動させながら重み付け加算処理を行い、区間１１２を補助線Ｌ５に沿って移動させながら重み付け加算処理を行う。

境界判定部１４は、第１の実施形態と同様に、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値Ａ（ｚ）と予め設定されている閾値Ｔとを比較し、加算値Ａ（ｚ）が最初に閾値以上になる区間（範囲）に含まれる所定の点を心筋の境界点と判断する。この第２の実施形態では、垂線Ｌ２、補助線Ｌ４及び補助線Ｌ５に沿って重み付け加算処理が行われ、それぞれの線上における境界点が求められる。ここでは、垂線Ｌ２上における境界点を境界点Ａとし、補助線Ｌ４上における境界点を境界点Ｂとし、補助線Ｌ５上における境界点を境界点Ｃとする。この実施形態においては、垂線Ｌ２は断層像の輝度値が低い部分の上に設定されているため、垂線Ｌ２上における境界点Ａは、心筋の適切な境界を示していないため、仮の境界点となる。

第１の距離算出部１７は、境界判定部１４によって検出された境界点と始点との間の距離を求める。この第２の実施形態では、垂線Ｌ２上における仮の境界点Ａ、補助線Ｌ４上における境界点Ｂ、及び補助線Ｌ５上における境界点Ｃが求められているため、第１の距離算出部１７は、それぞれの境界点と始点との間の距離を求める。例えば、垂線Ｌ２上の仮の境界点Ａと始点との間の距離をＤ１とし、補助線Ｌ４上の境界点Ｂと始点との間の距離をＤ２とし、補助線Ｌ５上の境界点Ｃと始点との間の距離をＤ３とする。第１の距離算出部１７は、始点の座標と各境界点の座標とから、距離Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３を求める。

図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、補助線Ｌ４及び補助線Ｌ５上の境界点は組織（心筋）の適切な境界点を示しているが、垂線Ｌ２上の仮の境界点Ａは組織（心筋）の適切な境界点を示していないため、距離Ｄ１は、距離Ｄ２及びＤ３と比べて長くなる。

差分算出部１８は、第１の距離算出部１７によって求められた距離Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３を受けて、各距離の差を求め、その差の絶対値を求める。具体的には、差分算出部１８は、Ａｂｓ（Ｄ１−Ｄ２）、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）、及びＡｂｓ（Ｄ３−Ｄ１）を求める。ここで、Ａｂｓ（Ｘ）は、変数Ｘの絶対値を与える関数である。差分算出部１８によって求められた各距離の差分の絶対値は判定部１９に出力される。

判定部１９は、差分算出部１８によって求められた絶対値に基づいて、境界点Ａ、境界点Ｂ及び境界点Ｃのうち、適切に心筋（組織）の境界を示している点を判定する。心筋は滑らかな形状を有しているため、例えば、垂線Ｌ２、補助線Ｌ４及びＬ５の全ての線上で適切に心筋の境界点が検出されている場合は、距離Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３はいずれも近い値になると予想される。従って、全ての線上で適切に心筋の境界点が検出されている場合は、Ａｂｓ（Ｄ１−Ｄ２）、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）、及びＡｂｓ（Ｄ３−Ｄ１）の値は、いずれも小さい値になると推定される。この場合、判定部１９は、全ての境界点Ａ、Ｂ及びＣが心筋（組織）の適切な境界点であると判断する。例えば、判定部１９は、差分の絶対値と予め設定された閾値とを比較し、全ての差分の絶対値がその閾値以下であれば、全ての境界点Ａ、Ｂ及びＣが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であると判断する。つまり、Ａｂｓ（Ｄ１−Ｄ２）、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）、及びＡｂｓ（Ｄ３−Ｄ１）の値が閾値以下であれば、判定部１９は、全ての境界点Ａ、Ｂ及びＣは心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であると判断する。

これに対して、例えば、１つの線上で心筋（組織）の境界点が適切に検出されていない場合、３つの絶対値のうち、２つの値が相対的に大きな値となる。この場合、差分の絶対値のうちいずれかの値が閾値より大きくなり、判定部１９は、境界点Ａ、Ｂ、及びＣのうち、いずれかの境界点が心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）ではないと判断する。この場合、判定部１９は、３つの絶対値のうち、最も小さい値となる絶対値の組み合わせの境界点を適切な境界点であると判断する。

例えば、補助線Ｌ４上の境界点Ｂ、及び補助線Ｌ５上の境界点Ｃが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であり、垂線Ｌ２上の境界点Ａが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）でない場合、始点と境界点Ａとの間の距離Ｄ１は、距離Ｄ２及びＤ３よりも大きい値になる。従って、Ａｂｓ（Ｄ１−Ｄ２）及びＡｂｓ（Ｄ３−Ｄ１）は、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）よりも大きな値になり、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）は最小値になる。従って、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）が最小値であった場合、補助線Ｌ４上の境界点Ｂ及び補助線Ｌ５上の境界点Ｃは、心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）を示していることになる。従って、判定部１９は、３つの絶対値のうち、最小値となる絶対値の組み合わせの境界点を適切な境界点（真の境界点）であると判断する。この実施形態では、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）が最小値となるため、判定部１９は、補助線Ｌ４上の境界点Ｂ及び補助線Ｌ５上の境界点Ｃが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であると判断する。

補正部２０は、判定部１９から適切な境界点（真の境界点）の座標を示す情報を受け、それら境界点の中点を求める。この実施形態では、補助線Ｌ４上の境界点Ｂと補助線Ｌ５上の境界点Ｃが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）を示しているため、補正部２０は境界点Ｂと境界点Ｃの座標を示す情報を判定部１９から受け、境界点Ｂと境界点Ｃの中間点の座標を求める。補正部２０は、境界点Ｂ、境界点Ｃ、及び中間点の座標を示す情報を描画部１５に出力する。この中間点が垂線Ｌ２上における心筋（組織）の境界点とされる。

描画部１５は、第１の実施形態と同様に、各境界点を結ぶことで心筋（組織）の輪郭を描画する。このとき、描画部１５は、補正後の境界点を結ぶことで心筋の輪郭を描画する。

以上のように、この実施形態に係る超音波診断装置によると、心筋（組織）の一部の描出が不完全であっても、心筋（組織）の輪郭を適切に描出することが可能となる。

なお、第１の実施形態と同様に、輪郭抽出部１Ａの演算部をＣＰＵで構成し、演算部が記憶部（図示しない）から医用画像処理プログラムを読み込んでその医用画像処理プログラムを実行することで、始点設定部１１、探索経路設定部１２、重み付け加算処理部１３、境界判定部１４、描画部１５、第１の距離算出部１７、差分算出部１８、判定部１９、及び補正部２０の機能を実行するようにしても良い。

（動作）
次に、この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置（輪郭抽出部１Ａ）による一連の動作について図１３を参照して説明する。図１３は、この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ２０）
まず、操作者は超音波プローブ２の位置や傾きなどを調整して、図１２（ａ）に示すように、心臓の二腔断面の断層像が表示部８に表示されるようにする。

（ステップＳ２１）
次に、図１２（ａ）に示すように、操作者が操作部（図示しない）を用いて端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定する。第１の実施形態と同様に、心筋の輪郭を抽出することを目的とするため、心腔内の長軸方向に端点Ｓ１と端点Ｓ２を指定する。

（ステップＳ２２）
ステップＳ２１で端点Ｓ１と端点Ｓ２が指定されると、始点設定部１１は端点Ｓ１と端点Ｓ２の座標を受け付けて、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を予め設定された所定の間隔で分割する。

（ステップＳ２３）
次に、ステップＳ２３では、探索経路設定部１２が、始点設定部１１から分割点の座標を受けると、各分割点を始点として、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分に垂直な線を設定する。さらに、探索経路設定部１２は、垂線に対して所定の角度傾斜した補助線を設定する。例えば、図１２（ａ）に示すように、探索経路設定部１２は、端点Ｓ１と端点Ｓ２と結ぶ線分に垂直な垂線Ｌ２を設定するとともに、その垂線Ｌ２に対して所定の角度傾斜した補助線Ｌ４及びＬ５を設定する。

（ステップＳ２４）
ステップＳ２４では、重み付け加算処理部１３が、図１２（ｂ）に示すように、探索経路設定部１２によって設定された垂線Ｌ２上に所定長さの区間１００を設定し、その区間１００に含まれる画素の画素値を用いて、上述した式（１）に従って重み付け加算処理を行う。さらに、重み付け加算処理部１３は、補助線Ｌ４及びＬ５上にも所定の長さの区間１１１及び区間１１２を設定し、それらの区間に含まれる画素の画素値を用いて重み付け加算処理を行う。重み付け加算処理部１３によって求められた加算値は境界判定部１４に出力される。

（ステップＳ２５、ステップＳ２６）
ステップＳ２５では、境界判定部１４が、重み付け加算処理部１３によって求められた加算値と予め設定されている閾値Ｔとを比較する。そして、加算値が閾値Ｔ以上になった場合（ステップＳ２５、Ｙｅｓ）、境界判定部１４は、加算値Ａが最初に閾値Ｔ以上になった区間内の所定の点を心筋（組織）の境界点と判断する（ステップＳ２６）。この第２の実施形態では、重み付け加算処理部１３は垂線Ｌ２、補助線Ｌ４、及び補助線Ｌ５について重み付け加算処理を行い、境界判定部１４はその重み付け加算処理によって得られた加算値に基づいて心筋（組織）の境界点を判断する。

加算値Ａが閾値Ｔ未満の場合（ステップＳ２５、Ｎｏ）、重み付け加算処理部１３は各線に沿って各区間を移動させながら各区間に含まれる画素の画素値を用いて重み付け加算処理を行う。そして、加算値Ａが閾値Ｔ以上であれば、その区間に含まれる点を心筋（組織）の境界と判断する（ステップＳ２６）。

（ステップＳ２７）
ステップＳ２７では、第１の距離算出部１７が、境界判定部１４によって検出された境界点と始点との間の距離を求める。この第２の実施形態では、第１の距離算出部１７は、垂線Ｌ２上の境界点Ａと始点との間の距離Ｄ１、補助線Ｌ４上の境界点Ｂと始点との間の距離Ｄ２、補助線Ｌ５上の境界点Ｃと始点との間の距離Ｄ３を求める。

（ステップＳ２８）
ステップＳ２８では、差分算出部１８が、第１の距離算出部１７によって求められた距離Ｄ１、Ｄ２及びＤ３を受けて、各距離の差を求め、更にその差の絶対値を求める。具体的には、減算処理部１８は、Ａｂｓ（Ｄ１−Ｄ２）、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）、及びＡｂｓ（Ｄ３−Ｄ１）を求める。

（ステップＳ２９）
ステップＳ２９では、判定部１９が、減算処理部１８によって求められた絶対値に基づいて適切に心筋（組織）の境界を示している点を判定する。まず、判定部１９は、差分の絶対値と予め設定された閾値とを比較し、全ての差分の絶対値がその閾値以下であれば、全ての境界点Ａ、Ｂ及びＣが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であると判断する。

一方、差分の絶対値のうちいずれかの値が閾値より大きい場合、判定部１９は、境界点Ａ、Ｂ及びＣのうち、いずれかの境界点が心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）ではないと判断する。この場合、判定部１９は、３つの絶対値のうち、最小値となる絶対値の組み合わせの境界点を心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であると判断する。

図１２に示す例では、Ａｂｓ（Ｄ２−Ｄ３）が最小値になるため、判断部１９は、補助線Ｌ４上の境界点Ｂ及び補助線Ｌ５上の境界点Ｃが心筋（組織）の適切な境界点（真の境界点）であると判断する。

（ステップＳ３０）
ステップＳ３０では、補正部２０が、判定部１９から適切な境界点（真の境界点）の座標を示す情報を受け、それら境界点の中点を求める。例えば、境界点Ｂと境界点Ｃが心筋（組織）の適切な境界（真の境界点）を示していると判断された場合、補正部２０は境界点Ｂと境界点Ｃの中間点の座標を求める。この中間点が垂線Ｌ２上における心筋（組織）の新たな境界点となる。

また、境界点Ｂと境界点Ｃの中間点の座標を求める代わりに、補正部２０が、始点から境界点Ｂまでの距離Ｄ２と、始点から境界点Ｃまでの距離Ｄ３との平均値を求め、その平均値を距離Ｄ１’とし、垂線Ｌ２に沿って始点からその距離Ｄ１’離れた点を、垂線Ｌ２上の新たな境界点としても良い。

（ステップＳ３１）
ステップＳ３１では、第１の実施形態と同様に、描画部１６が検出された複数の境界点を結んで、心筋（組織）の輪郭を描画する。

以上のように、組織の一部の輝度値が低く、その部分の組織が十分に描出されていない場合であっても、その組織の周辺の境界点を検出して補間することで、組織の輪郭を適切に描画することが可能となる。

また、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、３次元情報としてのボリュームデータから組織の輪郭を抽出しても良い。

［第３の実施の形態］
次に、この発明の第３の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、この発明の第３の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。図１５は、輝度値が低い部分の境界を求めるための処理を説明するための模式図である。

この第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、心筋の一部の描出が不完全である画像から所望の診断部位の輪郭を抽出する場合について説明する。

この第３の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｂ（医用画像処理装置）は、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１に加えて、平滑化処理部２１を備えている点が特徴である。この平滑化処理部２１は、記憶部７から画像データ（断層像データ）を読み込み、その画像の所定の範囲に対して平滑化フィルタを作用させる。平滑化処理部２１が作用させる平滑化フィルタは、２次元のフィルタであっても良く、１次元のフィルタであっても良い。

例えば、図１５（ａ）に示すように、心筋（組織）の一部の輝度値が低い場合、平滑化処理部２１は画像データに対して平滑化フィルタを作用させ、図１５（ｂ）に示すように、心筋（組織）の連続性を改善させる。

そして、第１の実施形態と同様に、始点設定部１１によって始点が設定され、探索経路設定部１２によって始点から延びる垂線が設定される。例えば、図１５（ｃ）に示すように、垂線Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が設定される。そして、第１の実施形態と同様に、重み付け加算処理部１３及び境界判定部１４によって心筋（組織）の境界点を検出し、描画部１５が検出された境界点を結んで心筋（組織）の輪郭を描画する。

平滑化フィルタを画像データ（断層像データ）に作用させると、図１５（ｄ）に示すように、平滑化処理後の心筋（組織）の境界は平滑化処理前の心筋（組織）の境界と比べて鈍くなるが、閾値Ｔの値を調整することにより、心筋（組織）の境界点を検出することができる。例えば、閾値Ｔの値を相対的に高めに設定することで、心筋（組織）の境界点を検出することができる。なお、その鈍さは平滑化の範囲に依存する。

なお、画像データ全体に対して平滑化処理を行っても良く、操作者が指定した範囲に対して平滑化処理を行っても良い。例えば、輝度値が低い部分を含む範囲に対して平滑化フィルタを作用させる。

以上のように平滑化処理を行うことにより、組織の一部の輝度値が低く、その部分の組織が十分に描出されていない場合であっても、組織の輪郭を適切に描画することが可能となる。

なお、第１の実施形態と同様に、輪郭抽出部１Ｂの演算部をＣＰＵで構成し、演算部が記憶部（図示しない）から医用画像処理プログラムを読み込んでその医用画像処理プログラムを実行することで、始点設定部１１、探索経路設定部１２、重み付け加算処理部１３、境界判定部１４、描画部、及び平滑化処理部２１の機能を実行するようにしても良い。

また、第２の実施形態に係る輪郭抽出部１Ａに平滑化処理部２１を設けても良い。

［第４の実施の形態］
次に、この発明の第４の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、この発明の第４の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。図１７は、累積加算処理を行う探索経路を示す模式図である。

この第４の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｃ（医用画像処理装置）は、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１の重み付け加算処理部１３に代えて、累積加算処理部２２を備えている点が特徴である。累積加算処理部２２以外の構成については、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１の構成と同じである。

累積加算処理部２２は、図１７（ａ）に示すように、探索経路設定部１２によって設定された線上に存在する画素の画素値を累積して加算し、累積して加算した値を境界判定部１４に出力する。

境界判定部１４は、累積加算処理部２２から受けた累積加算値と、予め設定されている閾値とを比較し、図１７（ｂ）に示すように、累積加算値がその閾値以上になった画素を心筋（組織）の境界と判断する。境界判定部１４は、検出した心筋（組織）の境界点の座標を示す情報を描画部１５に出力する。閾値は設定情報記憶部１６に記憶されている。この閾値は経験的に求めることができる。

そして、累積加算処理部２２及び境界判定部１４は、探索経路設定部１２によって設定された複数の線について累積加算処理を施すことにより心筋（組織）の境界点を抽出する。描画部１５は、累積加算処理部２２及び境界判定部１４によって抽出された複数の境界点を結ぶことで、心筋（組織）の輪郭を描画する。

以上のように、画素値に対して重み付け加算処理を施す代わりに、累積加算処理を行っても、適切に組織の境界を検出して描画することが可能である。

なお、累積加算処理を行う探索経路の設定方法は、第１の実施形態における方法と同じである。例えば、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を分割し、その分割点を始点した垂線を探索経路としても良く、始点を１点のみ指定し、その始点から放射状に広がる線を探索経路としても良い。

また、第１の実施形態と同様に、輪郭抽出部１Ｃの演算部をＣＰＵで構成し、演算部が記憶部（図示しない）から医用画像処理プログラムを読み込んでその医用画像処理プログラムを実行することで、始点設定部１１、探索経路設定部１２、累積加算処理部２２、境界判定部１４、及び描画部１５の機能を実行するようにしても良い。

また、組織の一部の輝度値が低く、その部分の組織が十分に描出されていない場合は、第２の実施形態に係る輪郭抽出部１Ａのように境界点を補間しても良く、第３の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｂのように平滑化処理を行っても良い。

［第５の実施の形態］
次に、この発明の第５の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）について、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は、この発明の第５の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。図１９は、光線追跡処理を説明するための模式図である。

この第５の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｄ（医用画像処理装置）は、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１の重み付け加算処理部１３に代えて、光線追跡部２３を備えている点が特徴である。光線追跡部２３以外の構成については、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１の構成と同じである。

この第５の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｄ（医用画像処理装置）は、３次元画像を生成するためのボリューム・レンダリングの概念を応用することで、心筋（組織）の境界を検出する。

ボリューム・レンダリングには不透明度（オパシティー）という概念がある。この概念は、各ボクセルのボクセル値に対応して不透明度を定義するというものである。そして、不透明度が定義されたボリュームデータに対して光線を照射すると、その光線は、各ボクセルを透過するごとに不透明度に応じて強度が減衰する。光線の減衰は、例えば以下の式（２）で表される。
光線の強度の初期値：Ｉ_０
不透明度：α（０≦α≦１）
光線の強度：Ｉ（ｚ＋Δｚ）＝（１−α）×Ｉ（ｚ）・・・式（２）
Ｉ（０）＝Ｉ_０
ｚ：始点を原点とする画素の位置
なお、不透明度αは、図１９（ｂ）に示すように、画素値（又はボクセル値）に対応している。また、ルックアップテーブルなどを用いて不透明度αを決定しても良い。

光線追跡部２３は、画像データを構成する画素の画素値に対応して不透明度αを定義し、始点設定部１１によって設定された始点から、探索経路設定部１２によって設定された線の方向に光線を発し、その線上の画素を通過するごとに上記の式（２）に従って光線の強度を減衰させる。そして、光線追跡部２３は、１画素を通過するごとに得られる光線の強度を境界判定部１４に出力する。

境界判定部１４は、光線追跡部２３から出力される光線の強度を受けて、予め設定されている閾値Ｓと比較する。そして、境界判定部１４は、光線追跡部２３から出力される光線の強度が、最初に閾値Ｓ以下になった画素を心筋（組織）の境界と判断する。なお、閾値Ｓは予め設定情報記憶部１６に記憶されている。

そして、光線追跡部２３は、探索経路設定部１２によって設定された複数の線について光線追跡処理を施し、境界判定部１４はそれぞれの線について心筋（組織）の境界点を抽出する。描画部１５は、光線追跡部２３及び探索経路設定部１２によって抽出された複数の境界点を結ぶことで、心筋（組織）の輪郭を描画する。

以上のように、各画素に不透明度を設定して光線追跡処理を施すことによっても、適切に組織の境界を検出して描画することが可能である。

なお、光線追跡処理を行う探索経路の設定方法は、第１の実施形態における方法と同じである。例えば、端点Ｓ１と端点Ｓ２とを結ぶ線分を分割し、その分割点を始点した垂線を探索経路としても良く、始点を１点のみ指定し、その始点から放射状に広がる線を探索経路としても良い。

なお、第１の実施形態と同様に、輪郭抽出部１Ｄの演算部をＣＰＵで構成し、演算部が記憶部（図示しない）から医用画像処理プログラムを読み込んでその医用画像処理プログラムを実行することで、始点設定部１１、探索経路設定部１２、光線追跡部２３、境界判定部１４、及び描画部１５の機能を実行するようにしても良い。

また、組織の一部の輝度値が低く、その部分の組織が十分に描出されていない場合は、第２の実施形態に係る輪郭抽出部１Ａのように境界点を補間しても良く、第３の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｂのように平滑化処理を行っても良い。

［第６の実施の形態］
次に、第６の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）について、図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は、この発明の第６の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。図２１は、平均化処理を説明するための模式図である。

この第６の実施形態に係る輪郭抽出部１Ｅ（医用画像処理装置）は、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１に加えて、第２の距離算出部２４と平均値算出部２５とを備えている点が特徴である。第２の距離算出部２４と平均値算出部２５以外の構成については、第１の実施形態に係る輪郭抽出部１の構成と同じである。

第２の距離算出部２４は、始点設定部１１によって設定された始点と、境界判定部１４によって検出された境界点との間の距離を求める。平均値算出部２５は、第２の距離算出部２４によって求められた距離の平均値を求める。平均値算出部２５は、例えば、近接する境界点同士の距離の平均値を求める。描画部１５は、平均値算出部２５から距離の平均値を受けると、始点から探索方向に沿ってその平均値の距離だけ離れた点を新たな境界点とし、その新たな境界点を結んで心筋（組織）の輪郭を描画する

以上のように、始点から各境界点までの距離を平均化することで、心筋（組織）の境界線を滑らかに描画することが可能となる。

なお、第２から第５の実施形態に係る輪郭抽出部に第２の距離算出部２４と平均値算出部２５を設置しても良い。第２から第５の実施形態に係る輪郭抽出部に第２の距離算出部２４と平均値算出部２５を設置した場合であっても、第６の実施形態と同様に、心筋（組織）の境界線を滑らかに描画することが可能となる。

この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。 この発明の第１の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。 画素値の重み付け加算処理を行う探索経路の始点の設定を説明するための模式図である。 画素値の重み付け加算処理を行う探索経路を示す模式図である。 画素値の重み付け加算処理を行う区間を示す図である。 抽出された輪郭と断層像とを示す模式図である。 この発明の第１の実施形態に係る輪郭抽出部（医用画像処理装置）による一連の動作を示すフローチャートである。 画素値の重み付け加算処理を行う探索経路の別の例を示す模式図である。 画素値の重み付け加算処理の別の例を示す図である。 この発明の第２の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。 輝度値が低い部分がある画像を示す模式図である。 輝度値が低い部分の境界を求める処理を説明するための模式図である。 この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。 この発明の第３の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。 輝度値が低い部分の境界を求めるための処理を説明するための模式図である。 この発明の第４の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。 累積加算処理を行う探索経路を示す模式図である。 この発明の第５の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。 光線追跡処理を説明するための模式図である。 この発明の第６の実施形態に係る輪郭抽出部の構成を示すブロック図である。 平均化処理を説明するための模式図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 輪郭抽出部
１１ 始点設定部
１２ 探索経路設定部
１３ 重み付け加算処理部
１４ 境界判定部
１５ 描画部
１６ 設定情報記憶部
１７ 第１の距離算出部
１８ 差分算出部
１９ 判定部
２０ 補正部
２１ 平滑化処理部
２２ 累積加算処理部
２３ 光線追跡部
２４ 第２の距離算出部
２５ 平均値算出部

Claims (10)

1. 医用画像上に直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定手段と、
   前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理手段と、
   前記各経路及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を所望の組織の境界の位置と判定する境界判定手段と、
   前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出手段と、
   求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出手段と、
   前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定手段と、
   前記境界判定手段によって判定された前記各経路における境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を表示手段に描画する描画手段と、
   を有することを特徴とする医用画像処理装置。
2. 前記探索経路設定手段は、前記複数の経路の始点を前記医用画像上にひかれた一つの線分上に設定、又は前記医用画像上の一つの点に設定することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記経路上の所定位置の画素は、前記所定範囲に含まれる画素のうち中央又は端部の画素であることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の医用画像処理装置。
4. 前記重み付け加算処理手段は、前記所定範囲に含まれる複数の画素の所定間隔おきに重み付けが０の画素を有するように前記所定範囲が長くされており、前記所定範囲内の重み付けが０以外の画素には所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の医用画像処理装置。
5. 前記判定手段による判定の結果、前記二つの補助経路上に真の境界位置があると判定されたとき、これらの前記真の境界の位置の座標の平均を求め、その平均の座標の位置を前記一つの経路の新たな境界の位置とする補正手段を更に有し、
   前記描画手段は、前記新たな境界の位置を含む境界を前記表示手段に描画することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
6. 前記医用画像は、平滑化処理が施された後の画像であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の医用画像処理装置。
7. 前記描画手段は、前記境界判定手段によって判定された境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を前記医用画像に重畳させて前記表示手段に描画することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の医用画像処理装置。
8. 被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信して前記反射波に基づいて前記被検体の画像を生成する超音波診断装置であって、
   前記画像上に直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定手段と、
   前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理手段と、
   前記各経路上及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を所望の組織の境界の位置と判定する境界判定手段と、
   前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出手段と、
   求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出手段と、
   前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定手段と、
   前記境界判定手段によって判定された前記各経路における境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を前記画像に重畳させて表示手段に描画する描画手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
9. 被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信して前記反射波に基づいて心臓の画像を生成して表示手段に表示する超音波診断装置であって、
   前記心臓の画像の内側における所定の点を始点として直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定手段と、
   前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理手段と、
   前記各経路上及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を前記心臓の心筋の境界の位置と判定する境界判定手段と、
   前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出手段と、
   求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出手段と、
   前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定手段と、
   前記境界判定手段によって判定された心筋の境界の位置、及び前記判定手段で判定された真の境界の位置とを基に、前記心筋の境界を前記心臓の画像に重畳させて前記表示手段に描画する描画手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
10. コンピュータに、
    医用画像を取り込んで、前記医用画像上に直線的な複数の経路を設定するとともに、前記複数の経路の少なくとも一つの経路の始点を始点とし該一つの経路に対して所定角度でひかれた二つの補助経路を設定する探索経路設定機能と、
    前記経路上及び前記補助経路上の所定位置の画素の周囲の所定範囲に含まれる各画素の画素値に対して重みの値が０以上である所定の重みを付けて、前記重みを付けた画素値を加算して指標値を算出する処理を、前記各経路及び前記補助経路毎にその経路に沿って行う重み付け加算処理機能と、
    前記各経路上及び前記補助経路上で、前記重み付け加算処理手段による指標値が所定値以上になった前記所定位置を所望の組織の境界の位置と判定する境界判定機能と、
    前記一つの経路、前記二つの補助経路のそれぞれについて前記境界判定手段によって判定された各前記境界の位置と前記始点との間の距離を求める第１の距離算出機能と、
    求められた前記距離同士の差分の絶対値を求める差分算出機能と、
    前記絶対値が所定の値以下となる差分における境界の位置を真の境界の位置と判定する判定機能と、
    前記境界判定機能によって判定された前記各経路における境界の位置、及び前記判定機能で判定された真の境界の位置を基に、前記組織の境界を表示手段に描画する描画機能と、
    を実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。

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