JP5192921B2 - The ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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    • A61B8/42Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4209Details of probe positioning or probe attachment to the patient by using holders, e.g. positioning frames

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device non-invasively and easily extracting the cartilage of a knee joint, and positioning the shapes of the cartilage extracted at different times. <P>SOLUTION: Volume data on the inside of the knee including the distal end of a femur are obtained by scanning the knee of a person largely bent as the person is seated on a chair, etc., with an ultrasonic beam by a mechanical three-dimensional probe 10. An image pre-processing part 22 and a cartilage extraction part 24 extract the edge on the obtained volume data to extract the tissue boundary, and extract the shape of the cartilage contour from the extracted tissue boundary based on the specification by a user, etc. The shape of the cartilage measured in the past is stored in a database 60, and a positioning part 62 positions the shape of the cartilage measured this time to the shape of the cartilage measured in the past stored in the database 60. At the time, the user is made to specify the loaded part of the cartilage and the longitudinal direction of the cartilage, etc., and the shape of the cartilage is positioned based on the specification. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に膝の軟骨の診断のための装置に関する。 The present invention relates to a device for the diagnosis of regard ultrasonic diagnostic apparatus, particularly of the knee cartilage.

変形性膝関節症は、膝関節のクッションの役目を果たす軟骨の摩耗・すり減りなどが要因となって、膝の関節に炎症が起きたり、関節が変形したりして痛みが生じる病気である。 Osteoarthritis of the knee, such as abrasion wear and of the cartilage that acts as a cushion in the knee joint is a factor, you experience inflammation in the knee joint, a joint with deformed or illness that pain occurs. 変形性膝関節症は年齢とともに増加するが、発症前に、大腿骨軟骨の厚みや表面形状を正確に把握することにより変形性膝関節症に対する予防対策を施すことができる。 Knee osteoarthritis increases with age, before the onset, can be administered a prophylactic measure against gonarthrosis by accurately grasp the thickness and surface shape of the femoral cartilage. 高齢化で変形性膝関節症患者の増加が予想される現在、簡便な診断方法が期待されている。 Current increase in knee osteoarthritis patients with aging is expected, simple diagnostic method is expected.

変形性関節症の診断手法として、膝の中に関節鏡(内視鏡)を挿入して軟骨表面の状態を観察する方法や、レントゲン検査により関節の隙間の開き具合から推定する方法などが知られている。 As a diagnostic method for osteoarthritis, arthroscopy in the knee and a method for observing the state of (endoscope) inserted to the cartilage surface, such as a method of estimating the degree of opening by X-ray examination of the joint gap is known It is. しかし、これらの診断手法では軟骨の厚みを計測することはできない。 However, it is impossible to measure the thickness of the cartilage in these diagnostic procedures. また、軟骨の三次元形状を抽出して提示することもできない。 Also, it can not also be presented to extract the three-dimensional shape of the cartilage.

これに対し、特許文献1には、関節内探触子を膝関節内に挿入して超音波を送受することで、膝関節の軟骨の厚みを評価するシステムが開示されている。 In contrast, Patent Document 1, the ultrasonic probe within the joint by transmitting and receiving the insert and ultrasonic waves into the knee joint, the system for evaluating the thickness of the cartilage of the knee joint is disclosed. しかし、このシステムは侵襲的であるため、健康診断の大勢の被検者の検査に手軽に利用できるものとはいえない。 However, this system is for, it can not be said that those that can be readily available for inspection of a large number of the subject of health diagnosis is invasive.

また、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置は、非侵襲的な画像診断装置であり、原理上軟骨を骨や筋肉、体液などと区別して画像化することができ、軟骨の厚みも計測できる。 Furthermore, MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus is a non-invasive diagnostic imaging apparatus, the principle cartilage can be imaged by distinguishing bones and muscles, body fluids such as, can also be measured thickness of the cartilage. しかしながら、MRIは利用コストが高額であり、測定にも時間が掛かるため、大勢の被検者の検査に用いるには適さない。 However, MRI is a high utilization cost, because it takes time to measure, is not suitable for use in the inspection of a large number of subjects.

また、計測により求めた軟骨の三次元形状を、同一被検者について過去に計測した軟骨の三次元形状と比較する場合、互いの形状同士を適切に位置合わせする必要がある。 Further, the three-dimensional shape of the cartilage obtained by the measurement, when compared with the three-dimensional shape of the past cartilage measured for the same subject, it is necessary to properly align each other in shape together. 例えば、特許文献2には、MRIで求めた三次元の診断画像同士の位置合わせを行う装置が開示されている。 For example, Patent Document 2, apparatus for aligning diagnostic images with each other three-dimensional obtained in MRI is disclosed.

特開2002−345821号公報 JP 2002-345821 JP 特開2000−40145号公報 JP 2000-40145 JP

本発明は、非侵襲で簡便に膝関節の軟骨の形状を計測すると共に、時を隔てて計測した軟骨同士の形状を位置合わせすることができる装置を提供することを特徴とする。 The present invention, conveniently with measuring the shape of the knee articular cartilage in a non-invasive, and providing an apparatus capable of separating the time to align the shape of the cartilage between measured.

本発明に係る装置は、屈曲した膝の正面側の体表面から超音波ビームを走査することにより、膝内部の大腿骨遠位端の軟骨を含む三次元領域についてのボリュームデータを取得する送受波手段と、前記ボリュームデータにおける各ボクセルのエコーレベル値に基づき、前記ボリュームデータから前記軟骨に対応する部分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された過去の前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報が表す第1の軟骨形状と、前記送受波手段により取得されたボリュームデータから前記抽出手段が抽出した現在の前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報又は前記蓄積手段に蓄積された過去の前記軟骨に対応する部分の三次 Apparatus according to the present invention, by scanning the ultrasonic beam from the front of the body surface of the bent knee, wave transceiver to acquire volume data for a three-dimensional region including the cartilage of the knee internal distal femur means and, based on the echo level value of each voxel in the volume data, an extraction means for extracting a portion corresponding to the cartilage from the volume data, three-dimensional shape of the portion corresponding to the cartilage extracted by the extraction means means for storing the information, the first cartilage shape represented by three-dimensional shape information of the portion corresponding to the past of the cartilage stored in said storage means, said extracted from the volume data obtained by the transducing means tertiary portion means corresponding to past the cartilage stored in the three-dimensional shape information and the storage means of the portion corresponding to the current of the cartilage extract is 形状情報が表す第2の軟骨形状と、を位置合わせする位置合わせ手段と、を備える。 Comprising a second cartilage shape represented by the shape information, and alignment means for aligning, the.

この構成では、屈曲した膝の正面側の体表面から超音波ビームを走査する送受波手段を用いることで、軟骨荷重部を含んだボリュームデータを得ることができ、そのボリュームデータから軟骨に相当する部分を抽出することができる。 In this configuration, by using the transducing means for scanning an ultrasonic beam from the front of the body surface of the bent knee, it is possible to obtain the volume data including cartilage load portion, corresponding to the cartilage from the volume data it is possible to extract the part. そして、異なる複数の時点で抽出された軟骨に相当する部分同士の三次元形状同士を位置合わせ手段により位置合わせすることができる。 Then, it is possible to align the alignment means of the three-dimensional shape between the parts to each other corresponding to the extracted cartilage different time points. 位置合わせの結果、例えば、異なる複数の時点で抽出された軟骨形状の間で、同じ点や範囲を指定してそれらの点や範囲での軟骨の厚みその他の状態の変化を調べることが容易になる。 Alignment results, for example, different between the extracted cartilage shape at the time, by specifying the same point or range is easily possible to examine the change in thickness and other condition of cartilage in these points or range Become.

本発明では、前記位置合わせ手段は、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々において軟骨荷重部に該当する点の指定をユーザから受け付け、指定された軟骨荷重部が一致するように前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする。 In the present invention, the alignment means, the first accepting the designation of points corresponding to the cartilage load portion from the user in each of the cartilage shape and the second cartilage shape, so that the cartilage load portion designated matches aligning said first cartilage shape the second cartilage shape.

通常のパターンマッチングのように第1の軟骨形状と第2の軟骨形状とを様々にずらしながら総当たりで最良のマッチングを求めることも可能であるが、それでは計算量が膨大なものとなる。 Although it is also possible to determine the best matching at different staggered with brute a first cartilage shape and a second cartilage shaped like a regular pattern matching So computation amount becomes enormous. これに対して、この態様では、ユーザ(例えば診断者)にとって比較的分かりやすい軟骨荷重部をユーザに指定させ、これを位置合わせの基準とすることで、より少ない計算量で、妥当な位置合わせを実現できる。 In contrast, in this embodiment, the user (e.g., the diagnostician) is designated by the user relatively straightforward cartilage load portion for, by a reference alignment this, a smaller amount of calculation, a reasonable alignment It can be realized.

に本発明では、前記位置合わせ手段は、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々において軟骨の形状に応じた軸方向として、前記軟骨荷重部を通る、前記軟骨に対応する部分の長手方向又は短手方向の指定をユーザから受け付け、指定された軸方向が一致するように前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする。 In a further the invention, the alignment means, as the first cartilage shape and axial direction according to the shape of the cartilage in each of the second cartilage shape, through the cartilage load portion, corresponding to the cartilage accepting designation of longitudinal or lateral direction of the portion from the user, aligning the second cartilage shape as the first cartilage shape as given axis direction coincides.

この態様では、更に第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状にそれぞれ軸方向を指定させ、その軸方向が一致するように位置合わせするので、位置合わせのための計算量を更に減らすことができる。 In this embodiment, to further specify the axial direction to the first cartilage shape and the second cartilage shape, so aligned so that its axial direction coincides, to further reduce the amount of computation for alignment it can.

更なる態様では、前記位置合わせ手段は、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々について、前記軟骨荷重部と前記軸方向と前記大腿骨の骨軸の方向とにより規定される第1の平面での断面形状を求め、前記第1の軟骨形状についての前記断面形状と前記第2の軟骨形状についての前記断面形状とのマッチングにより、前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする。 In a further embodiment, the alignment means for each of said first cartilage shape and the second cartilage shape is defined as the cartilage load portion to the axial direction by the direction of the femur bone axis seeking the cross-sectional shape of the first plane, said by the matching of the cross-sectional shape for said cross-sectional shape as the second cartilage shape for the first cartilage shape, the first cartilage shape as the second the cartilage shape to align.

この態様では、第1の軟骨形状と第2の軟骨形状の同一断面での断面形状同士のマッチングを行うことで、三次元形状同士のマッチングよりも更に計算量を減らすことができる。 In this manner, by performing a matching cross-sectional shape with each other in the same section of the first cartilage shape and a second cartilage shape, it can be reduced further calculation amount than the matching between the three-dimensional shape.

更なる態様では、前記位置合わせ手段は、更に、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々について、前記軟骨荷重部から前記大腿骨の骨軸の方向に延びる直線を含む平面であって、前記第1の平面とは異なる第2の平面での断面形状をそれぞれ求め、前記第1の軟骨形状の前記第2の平面についての断面形状と前記第2の軟骨形状の前記第2の平面についての断面形状とのマッチングにより、前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする。 In a further embodiment, said alignment means further for each of said first cartilage shape and the second cartilage shape, a plane including the straight line extending from the cartilage load portion in the direction of the bone axis of the femur there are, respectively determined the cross-sectional shape at a second different plane from said first plane, said second of said first cross-sectional shape and the second cartilage shapes for the second plane of the cartilage shape matching the cross sectional shape of the plane of the, aligning said first cartilage shape the second cartilage shape.

別の態様では、前記位置合わせ手段は、前記送受波手段と前記大腿骨の骨軸との配置関係に応じて、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状を、前記骨軸に沿って前記膝の外側から前記軟骨を見る方向で見たときの画像をそれぞれ生成して表示装置に表示させ、それら各画像上で軟骨荷重部をそれぞれユーザに指定させる。 In another aspect, the alignment means in accordance with the positional relationship between the bone axis of the femur and the transducing means, said first cartilage shape and the second cartilage shape, along the bone shaft wherein the outer knee respectively generated the image seen by the viewing direction of the cartilage is displayed on the display device, the cartilage load portion respectively is designated by the user on their respective image Te.

この態様によれば、ユーザにとって軟骨荷重部を指定しやすくなる。 According to this aspect, it becomes easy to specify the cartilage load portion for the user.

本発明によれば、非侵襲で簡便に膝関節の軟骨の形状を計測すると共に、時を隔てて計測した軟骨同士の形状を位置合わせすることができる According to the present invention, conveniently with measuring the shape of the knee articular cartilage in a non-invasive, can be separated by a time to align the shape of the cartilage between measured

この実施形態では、膝関節における大腿骨遠位端部の軟骨の形状情報や厚みその他の評価値を、超音波を用いて取得・算出するとともに、時を隔てて計測した軟骨形状同士を位置合わせすることで、両者の比較を容易にする装置を提供する。 In this embodiment, the other evaluation value shape information and the thickness of the cartilage of the femoral distal end of the knee joint, to acquire and calculated using ultrasound, the cartilage shape each other measured at a time alignment doing, provides an apparatus that facilitates comparison of the two.

実施形態の装置構成例を説明する前に、当該装置が対象とする膝関節(特に人間の)の内部構造について、図1を参照して簡単に説明する。 Before describing the apparatus configuration example embodiment, the device is the internal structure of the knee joint (in particular human) of interest will be briefly described with reference to FIG. 図1は、立位での右足の膝関節の、体の正面側から見たときの模式的な断面図である。 1, the knee joint of the right foot in a standing position, which is a schematic cross-sectional view as viewed from the front side of the body.

図1に示すように、膝関節は、大腿骨100の遠位端部と、脛骨120の近位端部と、膝蓋骨130とから構成される。 As shown in FIG. 1, the knee joint, and the distal end of the femur 100, a proximal end of the tibia 120, and a patella 130.. 大腿骨100の遠位端の表面は軟骨105で覆われ、脛骨120の近位端の表面は軟骨125で覆われている。 Surface of the distal end of the femur 100 is covered with cartilage 105, the surface of the proximal end of the tibia 120 is covered with cartilage 125. 骨(例えば大腿骨100)の表面のうち軟骨で覆われた部分は、軟骨下骨と呼ばれる。 The portion covered by the cartilage of the surface of the bone (eg femur 100) are called subchondral bone. 大腿骨100の軟骨105と脛骨の軟骨125との間には半月板110が存在している。 Meniscus 110 exists between the cartilage 105 and the cartilage 125 of the tibia of the femur 100. 大腿骨100の遠位端は、立位の身体の正面方向から見た場合、図示のように二股に分かれて突起(それぞれ内側顆、外側顆と呼ばれる)しており、内側顆及び外側顆の軟骨105は、内側及び外側の半月板110にそれぞれ空いた穴を介して、脛骨120の近位端の軟骨125と接している。 The distal end of the femur 100, when viewed from the front direction of the standing of the body, the protrusion (each medial condyle, called lateral condyle) bifurcated as shown has, in the medial and lateral condyles cartilage 105 via respective vacant holes inside and outside of the meniscus 110 is in contact with the cartilage 125 of the proximal end of the tibia 120. なお、以上に説明した膝関節部分は滑膜及び関節包140により覆われている。 Incidentally, the knee joint parts described above are covered by the synovium and joint capsule 140.

大腿骨100の遠位端の軟骨105は、当該遠位端部の表面を広く覆っているが、そのうち立位の際に脛骨120の近位端の軟骨125と接する部分は、上半身の荷重を強く受ける部分である。 Cartilage 105 of the distal end of the femur 100, while covering a wide surface of the distal end, of which a portion in contact with the cartilage 125 of the proximal end of the tibia 120 during standing position, the load of the upper body it is a part that receives strongly. この部分は、軟骨荷重部と呼ばれる。 This portion is referred to as cartilage load portion. 軟骨荷重部は摩耗しやすく、摩耗が著しくなると変形性膝関節症を引き起こす。 Cartilage loading section is likely to wear, wear causes significantly with knee osteoarthritis. 変形性膝関節症の診断には軟骨荷重部の軟骨厚みが重要な判断指標となる。 Cartilage thickness cartilage load portion in the diagnosis of osteoarthritis is an important decision metrics.

人間の大腿骨100の遠位端の軟骨105の厚みは健常者で2〜3mm程度と薄いものである。 The thickness of the distal end of the cartilage 105 of a human femur 100 is intended 2~3mm as thin as about in healthy subjects. したがって、超音波診断の手法でその厚みを精度よく測定しようとすれば、軟骨105の表面に対してできるだけ垂直に近い角度で超音波ビームを当てることが望ましい。 Therefore, if trying to measure the thickness accurately ultrasound diagnostic techniques, it is desirable to apply the ultrasonic beam as much as possible nearly vertical angle to the surface of the cartilage 105. ところが、立位では、大腿骨100の遠位端の軟骨荷重部は脛骨120の軟骨125に接しているので、仮にこの状態で軟骨荷重部の表面に垂直に近い角度で超音波ビームを当てようとすれば、脛骨側から上に向けて超音波ビームを当てる必要がある。 However, in the standing position, cartilage load portion of the distal end of the femur 100 so that contact with the cartilage 125 of the tibia 120, temporarily Win an ultrasound beam at an angle close to perpendicular to the surface of the cartilage load portion in this state if it is necessary to apply an ultrasonic beam toward the top from the tibial side. しかし、そのような位置に超音波プローブを当てることは不可能である。 However, it is not possible to apply the ultrasonic probe in such a position. また、仮にそのような位置に超音波プローブを配置できたとしても、軟骨は大腿骨又は脛骨の影になるので、超音波は軟骨には届きにくく、軟骨を画像化することは困難である。 Further, even if could place the ultrasonic probe in such a position, cartilage since the shadow of the femur or tibia, ultrasound impair access to the cartilage, it is difficult to image the cartilage.

これに対し、例えば椅子に座るなどして膝を大きく(例えば90度程度まで)曲げると、図2に示すように、大腿骨100遠位端の軟骨105の荷重部108が脛骨側から外れ、膝頭の正面側を向くようになる(図示の荷重部108は内側顆のものであり、外側顆の荷重部は図示を省略している。)。 In contrast, for example, by, for example, sitting on a chair bend large knees (e.g. up to about 90 degrees), as shown in FIG. 2, the loading section 108 of the cartilage 105 of the femur 100 distal end is disengaged from the tibial side, comes to face the front side of the kneecap (load unit 108 shown are of the medial condyle, the load of the lateral condyle is omitted.). したがって、膝頭の正面側からプローブを当てれば、荷重部108の表面に対して垂直に近い角度で超音波ビームを当てることができる。 Therefore, Atere the probe from the front side of the kneecap, may apply an ultrasonic beam at an angle close to perpendicular to the surface of the loading section 108. そこで、この実施形態では、椅子に座るなどして膝を大きく曲げた状態で、超音波プローブにより大腿骨遠位端の軟骨の荷重部を含む膝内部の三次元領域のエコーを取得し、それらエコー信号に基づき軟骨の三次元形状を求める。 Therefore, in this embodiment, in a state where large knees bent and the like sit on a chair, an echo of the three-dimensional region within the knee comprising a loading section of the cartilage of the distal femur obtained by the ultrasonic probe, which obtaining a three-dimensional shape of the cartilage based on the echo signal.

図3に、実施形態の超音波診断装置の機能構成の一例を示す。 3 shows an example of a functional configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. この例では、膝内部の三次元領域のエコーを取得するための超音波プローブとして、メカニカル三次元プローブ10を用いる。 In this example, as an ultrasonic probe for acquiring echoes knee inside of the three-dimensional region, using a mechanical three-dimensional probe 10. メカニカル三次元プローブ10は、振動素子が1次元配列された振動子アレイ12と、メカ走査機構14とを備える。 Mechanical three dimensional probe 10 includes a transducer array 12 which vibrating elements arranged one-dimensionally, and a mechanical scanning mechanism 14.

振動アレイ12によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子走査される。 Ultrasonic beam is formed by the vibrating array 12, the ultrasonic beam is electronically scanned. 電子走査方式としては電子セクタ走査、電子リニア走査等が公知である。 Electronic sector scan as scan type, an electronic linear scanning, etc. are known.

メカ走査機構14は、振動子アレイ12を、当該アレイ12の電子走査の走査面と略垂直な方向に機械走査する。 Mechanical scanning mechanism 14, the transducer array 12 and the mechanical scanning in a direction substantially perpendicular to the scanning surface of the electronic scanning of the array 12. 振動子アレイ12による電子走査とメカ走査機構14による機械走査の組合せにより、三次元領域がカバーされる。 The combination of mechanical scanning by electronic scanning and the mechanical scanning mechanism 14 by the transducer array 12, the three-dimensional region is covered. すなわち、一回の電子走査により1つの電子走査面の断層画像データを得ることができ、機械走査の走査位置ごとに電子走査を行うことで、複数の電子走査面の断層画像データの集まりを得ることができる。 That is, it is possible to obtain a tomographic image data of one electronic scan plane by a single electronic scanning, by performing electronic scanning for each scanning position of the mechanical scanning, to obtain the collection of tomographic image data of a plurality of electronic scanning plane be able to. 機械走査範囲全体の断層画像データの集まりが、メカニカル三次元プローブ10の走査範囲についての1つのボリュームデータである。 Collection of tomographic image data of the entire mechanical scanning range, is one of the volume data for the scanning range of the mechanical three-dimensional probe 10.

振動子アレイ12の電子走査形状は特に限定されず、例えば軟骨105の横幅をカバーする程度の幅(アレイ長)を持つリニア走査の振動子アレイ12を用いることもできる。 Electronic scanning the shape of the transducer array 12 may not particularly limited, may be used transducer array 12 of the linear scan with a width enough to cover the width of the cartilage 105 (array length). また、コンベックス走査、コンケーブ(凹形)走査のプローブを用いてもよい。 Further, convex scanning, may be the probe of concave (concave) scanning.

また、例えば図4に示す例では、メカ走査機構14は、椅子等に座った状態で屈曲された膝に対し、太もも側から脛側まで膝頭に沿って上下にアーク(コンケーブ)走査を行う。 Further, in the example shown in FIG. 4, for example, the mechanical scanning mechanism 14, to the knee which is bent in a state of sitting on a chair or the like, up and down along the knee cap from the thigh side to medial performing arc (concave) scanning. 図4は、被検者の膝を側面側から見た状態の図である。 Figure 4 is a diagram showing a state viewed knees of the subject from the side. 振動子アレイ12のアレイ方向は例えば図4の紙面に垂直な方向である。 Array direction of the transducer array 12 is a direction perpendicular to the plane of FIG. 4, for example. またメカ走査機構14の機械走査方向は、大腿骨100の遠位部に位置決めされた回転軸42を中心に、図中の矢印で示すように、上下に回転する方向である。 The mechanical scan direction of the mechanical scanning mechanism 14, about an axis of rotation 42 that is positioned distal portion of the femur 100, as indicated by arrows in the figure, a direction of rotation vertically. 回転軸42は、膝頭の両側にそれぞれ設ければよい。 Rotary shaft 42 may be provided on each side of the kneecap. 振動子アレイ12を収容する振動子部40の両側面には、各々の側の回転軸42から延びるアーム44が取り付けられており、図示しない駆動機構により振動子部40を矢印方向に動かすことができる。 On both side surfaces of the vibrator portion 40 for housing the transducer array 12, and arm 44 extending from the rotary shaft 42 of each side is attached, to move the transducer unit 40 in the arrow direction by a driving mechanism (not shown) it can. 振動子部40の振動子アレイ12側には、水などの音響カップリング剤を封じた柔軟なスタンドオフ46が設けられている。 The transducer array 12 side of the vibrator portion 40, a flexible standoff 46 which was sealed acoustic coupling agent such as water is provided. 測定時には、スタンドオフ46の一方の面が膝頭の形状に密着し、他方の面に沿って振動子アレイ12が矢印方向に移動する。 During the measurement, one surface of the standoff 46 is in close contact with the shape of the knee cap, the transducer array 12 along the other surface is moved in the direction of the arrow. 図示は省略したが、これら振動子部40、回転軸42、アーム44、スタンドオフ46、振動子部40の駆動機構などは筐体内に収容することができる。 Although not shown, these vibrator part 40, the rotary shaft 42, the arm 44, the standoff 46, a driving mechanism of the vibrator unit 40 can be accommodated in an enclosure. その筐体には、膝を収容するための凹部が形成されており、その凹部にスタンドオフ46が設けられる。 Its the housing, a knee recess is formed for accommodating a standoff 46 is provided in the recess. そして、その筐体を膝にかぶせてその凹部に膝頭を収容すると、スタンドオフ46やその近傍の筐体構造が例えば大腿200の上部や膝頭、脛等に当接する。 And that when the housing accommodates the knee cap in the recess and cover the knees, the standoff 46 and the vicinity thereof of the chassis structure is, for example, thigh 200 upper or knee cap, it abuts against the shin, and the like. これにより、回転軸42が大腿骨120の遠位部の、あらかじめ定めた範囲に位置決め固定されることになる。 Accordingly, the rotation shaft 42 of the distal portion of the femur 120 will be positioned and fixed in a predetermined range. メカ走査機構14の走査は、モータなどを用いた自動走査でもよいし、手動で振動子部40を円弧状のガイドに沿って移動させる方式でもよい。 Scanning of the mechanical scanning mechanism 14 may be automatically scanned using a motor, or a method of moving manually along the transducer portion 40 in an arc-shaped guide. メカ走査機構14は、振動子部40の回転位置(すなわち電子走査面の角度)を求めるエンコーダを備えている。 Mechanical scanning mechanism 14 includes an encoder for determining the rotational position of the vibrator portion 40 (i.e. the angle of the electronic scanning plane). このエンコーダの出力から、振動子アレイ12の電子走査面の角度が分かるので、その走査面における各点の三次元的な位置を求めることができる。 From the output of the encoder, since it is clear angle of the electron scanning surface of the transducer array 12, it is possible to determine the three-dimensional position of each point in the scan plane.

なお、図4に例示したような走査機構はあくまで一例に過ぎない。 The scanning mechanism as illustrated in FIG. 4 are merely exemplary. 例えば、機械的なアーク走査のための上に例示したものに限られない。 For example, not limited to those exemplified above for the mechanical arc scan. また、筐体を上下及び/又は前後に移動させる機構を設け、この機構により回転軸42を膝に対して位置決めするようにしてもよい。 Further, a mechanism for moving the housing vertically and / or back and forth, may be positioned a rotational axis 42 relative to the knee by the mechanism. また、アーク走査の代わりに図5に示すように曲げた膝の前面に沿って振動子部40(振動子の配列方向は紙面に垂直)をリニアに機械走査してもよい。 Further, the vibrator portion 40 along the front surface of the bent knee as shown in FIG. 5, instead of the arc scanning (arrangement direction of the transducers perpendicular to the paper) may be mechanically scanned linearly. もちろん、機械走査の形状は、アークやリニアに限られるものではない。 Of course, the shape of the mechanical scanning is not limited to the arc or linear. なお、アーク走査は、略円弧状に湾曲している軟骨100の多くの範囲に対し、垂直に近い方向から超音波ビームを当てることができる。 Incidentally, the arc scanning, for many range cartilage 100 which is curved in a substantially arc shape, it is possible to apply the ultrasonic beam from near normal direction.

また、以上の例は、身体の横方向に素子配列方向に一致させるように配置した振動子部40を、身体の縦方向に沿って機械的にアーク走査又はリニア走査するものであったが、これは一例に過ぎない。 In the above example, the vibrator unit 40 which is arranged to coincide with the element array direction transversely of the body, but was to mechanically arc scan or linear scan along the longitudinal direction of the body, This is not only an example. この代わりに、図6に示すように身体の縦方向を素子配列方向とした振動子部40を身体の横方向に機械走査するようにしてもよい。 Alternatively, the transducer portion 40 in which the longitudinal direction of the body and the element array direction may be mechanically scanned in the lateral direction of the body as shown in FIG. 図6はリニア走査を示しているが、これに限らず、アーク走査や他の走査形状でも構わない。 Although Figure 6 shows the linear scanning is not limited thereto, but may be an arc scan or other scan shapes.

図3の説明に戻ると、送受信部16は、振動子アレイ12及びメカ走査機構14を駆動・制御して超音波ビームの送受信、電子走査、機械走査を実現する。 Returning to the explanation of FIG. 3, the transmitting and receiving unit 16, the transducer array 12 and the mechanical scanning mechanism 14 driven and controlled to transmit and receive the ultrasonic beam, electronic scanning, realizing mechanical scanning. 送受信部16は、送信部の機能と受信部の機能を備える。 Transceiver unit 16 has a function of function and reception unit of the transmission unit. 送信部は送信ビームフォーマーとして機能する。 Transmitting unit functions as a transmitting beam former. すなわち、送信部から複数の送信信号が振動子アレイ12の複数の振動素子に対して供給される。 That is, a plurality of transmission signals from the transmitting unit is supplied to the plurality of transducer elements of the transducer array 12. これによって振動子アレイ12から超音波ビームパルスが生体内に放射される。 This ultrasound beam pulses from the transducer array 12 is radiated into the living body. 生体内からの反射波は、振動子アレイ12にて受波される。 A reflection wave from within the living organism is received wave by the transducer array 12. これにより複数の振動素子から複数の受信信号が出力される。 Thus a plurality of received signals from a plurality of transducer elements is outputted. それらの受信信号は送受信部16の受信部に入力される。 These received signals are input to the reception section of the transceiver 16. 受信部は受信ビームフォーマーとして機能する。 Receiver functions as a receiving beam former. すなわち、複数の受信信号に対して整相加算処理を適用する。 That applies phasing addition processing for a plurality of received signals. また受信部は、対数圧縮処理、フィルタ処理等といった各種の信号処理を行う。 The receiver, logarithmic compression processing, various signal processing such as filter processing or the like performed. そのような処理を経た受信信号が、座標変換部18に入力される。 Received signal subjected to such processing is inputted to the coordinate transformation unit 18. 受信信号は、被検体内の各点でのエコーレベル値を表す。 The received signal is representative of the echo level value at each point in the object.

座標変換部18は、入力された受信信号(エコー信号)に対し、表示、画像処理、保存などのためのあらかじめ定めた共通座標系、例えば三次元デカルト座標系(XYZ座標系)、への座標変換処理を施す。 Coordinate conversion unit 18, on the input received signal (echo signal), display, image processing, a common coordinate system predetermined for such storage, for example, a three-dimensional Cartesian coordinate system (XYZ coordinate system), the coordinates of the subjected to a conversion process. すなわち、受信信号は被検体内各点のエコー強度の情報を含んでいるが、この場合の各点は、プローブ10の電子走査及び機械走査の走査形状により規定されるプローブ座標系でのものである。 That is, the reception signal contains information of the echo intensities of each point within the object, each point of this case is of the probe coordinate system defined by the scanning shape of the electron scanning and mechanical scanning of the probe 10 is there. 例えば、図4の例のように電子リニア走査の振動子アレイ12を機械的にアーク走査する場合、被検体内の点は、機械アーク走査の回転角θ、電子リニア走査における走査位置x、及びプローブ10からの距離(深さ)dからなる座標系で表現される。 For example, if the mechanical arc scanning transducer array 12 of an electronic linear scanning as in the example of FIG. 4, the point within the object, the rotation angle of the machine arc scan theta, scan position in the electronic linear scanning x, and It is expressed in a coordinate system consisting of the distance (depth) d of the probe 10. 電子走査位置x及び距離dは送受信部16から得ることができ、機械走査位置(回転角θ)はメカ走査機構14が備えるエンコーダから得ることができる。 Electronic scanning position x and the distance d can be obtained from the transceiver unit 16, the mechanical scanning position (rotation angle theta) can be obtained from the encoder provided in the mechanical scanning mechanism 14. このように、送受信部16が出力する受信信号は、プローブ座標系でのボリュームデータを表す。 Thus, the received signal transmission and reception unit 16 is output represents the volume data of the probe coordinate system. 座標変換部18は、ボリュームデータをプローブ座標系から表示等のための共通座標系に座標変換するのである。 Coordinate conversion unit 18 is to coordinate conversion to a common coordinate system for such display volume data from the probe coordinate system. また、座標変換部18は、共通座標系の点(ボクセル)のうち受信信号のデータ(エコーレベル値)がない点のデータを、その点の周囲の各点のデータを補間することにより求める。 The coordinate transformation unit 18, the data that there is no data of the received signal (echo level value) among the points of the common coordinate system (voxels), determined by interpolating the data of each point around the point. 医用三次元画像における座標変換や補間は周知技術なので、これ以上の説明は省略する。 Since the coordinate transformation and interpolation in medical three-dimensional image is a known technique, further description thereof is omitted.

座標変換部18により座標変換された受信信号は、三次元データメモリ20に書き込まれる。 Received signal coordinate transformation by the coordinate transformation unit 18 is written into the three-dimensional data memory 20. 三次元データメモリ20には、表示等のための共通座標系での各点(ボクセル)のエコーレベル値が記憶されることになる。 The three-dimensional data memory 20, so that the echo level value of each point (voxel) in a common coordinate system for the display and the like are stored. すなわち、三次元データメモリ20には、座標変換後のボリュームデータが記憶される。 That is, the three-dimensional data memory 20, volume data after the coordinate transformation are stored.

画像形成部28は、この三次元データメモリ20に記憶されたボリュームデータから、表示部30に表示する画像を生成する。 The image forming unit 28, from the volume data stored in the three-dimensional data memory 20, and generates an image to be displayed on the display unit 30. 例えば、画像形成部28は、指定された視点からボリュームデータをレンダリングすることで、その視点から見た被検体内部の三次元画像を生成する。 For example, the image forming unit 28, by rendering the volume data from the specified viewpoint, and generates a subject inside the three-dimensional image viewed from the viewpoint. また、画像形成部28は、ボリュームデータの中の指定された1以上の各断面(スライス)の画像を生成する機能を備えていてもよい。 The image forming unit 28, the image may have a function of generating the given one or more of each cross section in the volume data (slice). また、画像形成部28は、それら三次元画像や断面画像のうちの複数を1つの画面に配列する機能を持っていてもよい。 The image forming unit 28, a plurality of may have a function to arrange on a single screen of them three-dimensional image or sectional image.

また、画像形成部28は、後述する軟骨抽出部24により抽出される大腿骨遠位端の軟骨の三次元形状情報に基づき、軟骨の三次元画像や断面画像を生成する機能を備える。 The image forming unit 28, based on the three-dimensional shape information of the cartilage of the femur distal end, which is extracted by the cartilage extract unit 24 described later, a function of generating three-dimensional image or sectional image of the cartilage. また、生成した軟骨の三次元画像や断面画像を、走査範囲全体の三次元画像や断面画像に合成する機能を備えていてもよい。 Also, a three-dimensional image or sectional image of the resulting cartilage, may be provided with a function of combining the three-dimensional image or sectional image of the entire scanning range. この合成では、軟骨の画像を走査範囲の他の部分から強調するようにしてもよい。 This synthesis may be emphasized images of cartilage from other parts of the scanning range. 例えば、軟骨の画像の色を走査範囲の他の部分の色とは異なった色とするなどである。 For example, the color of the other parts of the scanning range a color of the cartilage of the image or the like to a different color.

また、画像形成部28は、後述する定量化処理部34により計算される軟骨についての定量化データ(例えば軟骨の厚みなど)を、例えば数値などの形で表示画像に合成する機能を備える。 The image forming unit 28 has a function of synthesizing the display image quantification data (for example, the thickness of the cartilage), for example, numerical values ​​in the form of such for cartilage calculated by quantification processing unit 34 to be described later.

この他、必須ではないが、画像形成部28は、超音波診断装置が備える他の機能(例えばドプラ画像生成機能など)により得られる情報から、カラーフローマッピング画像(二次元血流画像)、カラー組織画像(組織運動表示画像)、パワードプラ画像などの各種画像を形成する機能を備えていてもよい。 In addition, although not required, the image forming unit 28, the information obtained by the other functions that the ultrasonic diagnostic apparatus is provided (for example, Doppler image generating function), color flow mapping image (two-dimensional bloodstream image), a color tissue image (tissue motion display image), may have a function of forming various images such as power Doppler. また、それら各種画像を、上述の三次元画像や軟骨の画像と合成して表示する機能を備えていてもよい。 Further, those various images may be provided with a function of displaying by combining the image of the above-described three-dimensional image and cartilage.

画像形成部28は、例えばDSC(デジタルスキャンコンバータ)などにより構成される。 The image forming unit 28 is composed of, for example, a like DSC (digital scan converter). 画像形成部28によって生成された画像が、表示部30に表示される。 Image generated by the image forming section 28 is displayed on the display unit 30.

更に図3を参照して、軟骨抽出のための構成について説明する。 Still referring to FIG. 3, the configuration for the cartilage extract.

画像前処理部22は、三次元データメモリ20中のボリュームデータ、又はそのボリュームデータ中の断面のスライスデータに対して、軟骨抽出に適した画像にするための前処理を行う。 Image pre-processing unit 22, the three-dimensional data memory 20 in the volume data, or for the cross section of the slice data in the volume data, the preprocessing for the image suitable for the cartilage extract performed. 画像前処理部22が行う前処理は、例えばノイズ低減のための平滑化、又は軟骨境界を明確化させるためのエッジ強調、又はその両方を含んだ処理である。 Preprocessing the image pre-processing unit 22 performs, for example smoothing for noise reduction, or edge enhancement for clarified cartilage boundary, or process that includes both. 以下、一例として、軟骨の形状特徴を利用した前処理の例を、図7〜図13を参照して説明する。 As an example, an example of pre-processing using the shape features of the cartilage, is described with reference to FIGS. 7 13. この例は、ボリュームデータを、一方向に並んだ複数の断面スライスデータ(例えばXYZ座標系でX軸方向についてあらかじめ定めた間隔ごとにX=一定の断面をとったもの)に分解し、スライスデータごとに前処理を行う場合の例である。 This example splits volume data, a plurality of cross-sectional slice data aligned in one direction (e.g., those taking X = constant cross-section for each predetermined interval in the X-axis direction in the XYZ coordinate system), slice data it is an example of a case of performing the pre-processing each.

図7は、超音波ビームの走査により得られる膝内部の断層画像を模式的に例示する図である。 Figure 7 is a diagram illustrating the ultrasonic beam knee interior of tomographic images obtained by scanning schematically. このような断面画像は、例えば、三次元データメモリ20内のボリュームデータから取り出された1断面のスライスデータを表示したものである。 Such cross-sectional images, for example, and setting a cross-sectional slice data retrieved from the volume data in the three-dimensional data memory 20. 図7の断面画像例では、大腿骨300の内部,軟骨305の内部,及び音響カップリング剤が封入されたスタンドオフ360の内部は、それぞれ音響的にほぼ等質なので、超音波はほぼ反射されず、超音波画像上では暗い画像となる。 In the cross-sectional image example of FIG. 7, the interior of the femur 300, the inner standoff 360 inside, and an acoustic coupling agent encapsulated cartilage 305, since each of acoustically substantially homogeneous, ultrasound is substantially reflected not, the image is dark on the ultrasound image. 膝関節を囲む筋肉350等の組織は、組織の微細構造による反射により比較的輝度の高いまだらな画像となる。 Tissue 350 such as the muscles surrounding the knee joint, a relatively high luminance mottled images due to reflection by the fine structure of tissues. 筋肉350等の組織と軟骨305とは音響インピーダンスの差が大きいので、それら両者の境界すなわち軟骨の表面は、高輝度となる。 The difference in acoustic impedance is large with tissue and cartilage 305 muscle 350 such as the surface of their both boundary i.e. cartilage, a high luminance. 同様に軟骨305と大腿骨300(軟骨下骨)との境界も高輝度となる。 Likewise boundary between cartilage 305 and the femoral 300 (subchondral bone) also becomes high brightness.

図7の模式図においては、軟骨305と筋肉350との境界部分に微細な凹凸があり、1画素の格子内に暗い部分と明るい部分とが様々な割合で混在しているが、これは境界部分の画素の輝度値が画素ごとに大きく揺らいでいることを表現したものである。 In the schematic view of FIG. 7, there is a minute uneven boundary between the cartilage 305 and the muscle 350, but the dark and bright areas in the lattice of one pixel are mixed in various proportions, which boundary luminance value of a portion of the pixel is a representation that fluctuates significantly for each pixel.

このような超音波断層画像に対し、この例では、軟骨の形状特徴を強調するような平滑化処理を実行する。 For such ultrasonic tomographic image, in this example, to execute a smoothing process to emphasize the shape characteristics of the cartilage. 軟骨(特に大腿骨遠位端のそれ)は、厚みが2,3mm程度で基本的にその表面が滑らかであり、大腿骨遠位端の表面に張り付いている。 Cartilage (especially that of the distal femur) has a thickness of smooth basically its surface in about few mm, it is stuck to the surface of the distal femur. そこで、この例では、平滑化にあたり注目画素の周囲全方向の画素(ボクセル)の値を用いるのではなく、軟骨と他組織との境界面(断層像の場合は境界線)すなわち軟骨の輪郭に沿った方向の画素のみを用いるような平滑化方法を用いる。 Therefore, in this example, instead of using the value of all directions around the pixel of interest Upon smoothing (voxels), the boundary surface between the cartilage and other tissues (boundary in the case of tomographic image) i.e. the contour of the cartilage the smoothing method such as using only the direction of the pixels along used.

この方法では、画像前処理部22は、スライスデータのある注目画素の平滑化値を得るにあたり、その注目画素を中心として通る一定長の直線上にある各画素の輝度値を抽出し、それらの分散を計算する。 In this way, the image pre-processing unit 22, in obtaining a smoothed value of the pixel of interest with a slice data, extracts the luminance value of each pixel in the predetermined length of the straight line passing around the pixel of interest, their dispersion is calculated.

例えば、図8に示す例では、その一定長の長さを9画素としている。 For example, in the example shown in FIG. 8, and the length of the fixed length and 9 pixels. 図8に示す1つ1つの格子が画素を示している。 One one grid shown in FIG. 8 indicates a pixel. すなわち、図8の例では、スライスデータを構成する行列状に並んだ画素400群のうち、注目画素410を通る線分420が横切る9つの画素(図中では斜線ハッチングで示した)の輝度値(エコーレベル値)を取り出し、それらの分散値を計算する。 That is, in the example of FIG. 8, among the pixels arranged 400 groups in a matrix constituting the slice data, the luminance value of the nine pixels a line segment 420 through the pixel of interest 410 crosses (shown by hatching in the drawing) removed (echo level value), to calculate their variance. 分散値は例えば次式により計算すればよい。 Variance value may be calculated for example by the following equation.

分散値=1/n × Σ(Li - Lm) 2 Variance = 1 / n × Σ (Li - Lm) 2

ここで、Li は、線分420上のn画素のうちのi(iは1からnまでの整数)番目の画素の輝度値であり、Lmはそれらn画素の輝度値の平均値である。 Here, Li is, i of the n pixels on the line segment 420 (i is an integer from 1 to n) is the luminance value of the second pixel, Lm is the average value of the luminance values ​​of those n pixels. Σは、i=1からi=nまでの総和である。 Σ is the sum from i = 1 to i = n. なお、図8の例ではn=9であるが、9画素に限定されるわけではない。 Incidentally, in the example of FIG. 8 is a n = 9, is not limited to 9 pixels. n個の画素のうちの1つは中心である注目画素410であり、その注目画素410の両側にそれぞれ残りの(n−1)個のうちの半数ずつが存在する。 One of the n pixels is the pixel of interest 410 is centered, the both sides remaining (n-1) of the target pixel 410 by half of the number is present. 分散を求める際の線分の長さ(すなわち参照画素の数)は、スライスデータ(あるいはボリュームデータ)の解像度などを考慮して定めればよい。 The length of the line segment for obtaining the dispersion (i.e. the number of reference pixels) may be determined by considering the resolution of the slice data (or volume data).

このような分散値計算の処理を、図9に例示するように、1周(すなわちこの場合は0度から180度)の範囲で方向があらかじめ定めた間隔(例えば5度)ずつ異なる線分420−1、420−2,420−3,…のそれぞれについて行う。 Such processes of dispersion value calculation, as illustrated in FIG. 9, an end (i.e. the 0 to 180 degrees in this case) interval (e.g., 5 degrees) which direction is predetermined in the range of each different segment 420 -1,420-2,420-3, ... performed for each of the. 角度の刻み間隔は適宜定めればよい。 Unit interval angle may be appropriately determined. 分散計算対象の方向の線分420が横切るn個の画素は、都度計算してもよいが、注目画素に対するそれら各画素の相対位置を計算対象の方向ごとにあらかじめ計算して記憶装置(例えばリード・オンリー・メモリやハードディスク)に記憶しておき、計算対象の方向ごとにその相対位置と注目画素の位置から特定するようにしてもよい。 n pixels direction of the line segment 420 intersects the distributed computation subject may be each time calculated in advance calculated and storage devices (e.g. lead relative positions of each pixel for the pixel of interest in each direction to be calculated only memory or hard disk) is stored in, may be specified for each direction to be calculated from the position of the pixel of interest and its relative position.

このようにして注目画素を中心とする各方向の線分についての分散値が求められると、画像前処理部22は、それら各方向のなかで分散値が最大となる方向を特定する。 If the dispersion value of the line segments in each direction is determined centering on a target pixel In this way, the image pre-processing unit 22, variance among them each direction to identify the direction in which the maximum. 特定された方向は、軟骨や大腿骨、筋肉、スタンドオフなどといった各媒体間の境界(言い換えれば各媒体の輪郭)の法線方向を表す。 Identified direction represents cartilage and femoral muscles, the normal direction of the boundary between the media, such as stand-off (contours of the medium in other words).

例えば、図10は、軟骨305と筋肉350との境界(言い換えれば軟骨の輪郭)より少し上に位置する注目画素410Aについての例である。 For example, Figure 10 shows an example for the pixel of interest 410A located slightly above the border (cartilage contour other words) of the cartilage 305 and the muscle 350. この例では、注目画素410Aを中心とする各方向の線分420a、420b、420cのそれぞれについて、上述のように分散値を計算すると、線分420aについての分散値が最大となる。 In this example, the directions of the line segments 420a centering on the target pixel 410A, 420b, for each 420c, when calculating the variance value as described above, the dispersion value of the line segment 420a is maximized. すなわち、それら各方向の線分420a〜cの中心(注目画素410A)の一方の側が横切る画素は筋肉350に属するので基本的に明るい画素であるのに対し、他方の側が横切る画素には軟骨305内の暗い画素が含まれる。 That is, while the one pixel side crosses of their center in each direction of the line segment 420A~c (pixel of interest 410A) is essentially bright pixels so belonging to the muscle 350, the pixel is the other side across the cartilage 305 dark pixels of inner contains. そして、線分が軟骨305内に最も深く入った状態である線分420aのときにそれら暗い画素の数が最大となるため、分散値も最大となる。 Since the line segment becomes maximum number of those dark pixel when the segment 420a is deepest enters a state in cartilage 305, the dispersion value becomes the maximum. この線分420aの方向は、近傍にある軟骨305の輪郭に対する法線方向に近い方向となっている。 The direction of the line segment 420a has a direction close to the normal direction to the contour of the cartilage 305 in the vicinity.

このように、注目画素410Aに対して上述の分散値が最大となる方向(線分420a)が特定できると、画像前処理部22は、スライスデータの面内で注目画素410Aの周囲近傍に存在する画素のうち、その方向に対し垂直な方向にある画素のみを用いてその注目画素の平滑化値を計算する。 Thus, the dispersion value of the above the target pixel 410A can be identified the maximum and becomes the direction (line 420a), the image preprocessing section 22, present around the vicinity of the target pixel 410A in the plane of the slice data among the pixels, to calculate the smoothed value of the target pixel by using only pixels in the direction perpendicular to that direction. 例えば、図11に示す例では、注目画素410Aを中心とし、分散最大方向に対して垂直な線分450aが横切る9つの画素(図ではドットハッチングで示した)の輝度値から、注目画素410Aの平滑化値が計算される。 For example, in the example shown in FIG. 11, the pixel of interest 410A as the center, from the luminance values ​​of the nine pixels across the vertical line segment 450a for distributed up direction (indicated by dot hatching in the drawing), the target pixel 410A smoothed value is calculated.

分散最大方向に対して垂直な線分450aが横切る9つの画素は、都度計算してもよいが、方向ごとあらかじめ計算してハードディスク等の記憶装置に記憶しておき、その記憶データを読み出して利用するようにしてもよい。 Nine pixels across the vertical line segment 450a relative to the dispersion up direction, may be each time calculated, by calculating in advance for each direction is stored in a storage device such as a hard disk, read the stored data by utilizing it may be. 例えば、分散最大方向ごとに、それに垂直な線分450a上のそれら9つの参照画素の位置情報(例えば注目画素410Aに対する相対位置)を記憶装置に記憶しておき、分散最大方向が特定されればその方向に対応する各参照画素の相対位置をその記憶装置から求め、それら相対位置を注目画素の位置と組み合わせることで、各参照画素の絶対位置を特定すればよい。 For example, each dispersion maximum direction, it is stored in the storage device (relative position to the example pixel of interest 410A) position information of those nine reference pixels on the vertical line segment 450a, if the dispersion up direction identified the relative positions of the reference pixels corresponding to the direction obtained from the storage device, by combining them relative position with the position of the pixel of interest may specify the absolute position of the reference pixels. なお、参照画素の数を9個としたが、これは一例に過ぎない。 Although the number of reference pixels to nine, this is merely an example. 参照画素の数は、軟骨表面の曲率、スライスデータ(あるいはボリュームデータ)の解像度、その解像度でのスペックルのサイズ(画素数)などを考慮して定めればよい。 The number of reference pixels, the curvature of the cartilage surface, the resolution of the slice data (or volume data), the speckle size (number of pixels) of a resolution such as a may be determined in consideration.

線分420aは軟骨305と筋肉350との境界(すなわち軟骨の輪郭)の法線に近い方向の線なので、それに垂直な線分450aは、その境界に平行に近い方向の線分となる。 Since the line segment 420a is the direction of the line close to the normal of the boundary between cartilage 305 and the muscle 350 (i.e. the contour of the cartilage), perpendicular thereto line 450a is a direction of a line segment closer parallel to the boundary. 注目画素410Aの全周囲の近傍画素の平均をとると、平均結果は軟骨305内の暗い画素も含んだ値となるが、軟骨305の輪郭の方向に沿った画素のみの平均であれば平均結果には軟骨305内の暗い画素は含まれにくい。 Taking the average of the neighboring pixels of the entire periphery of the target pixel 410A, the average result is a dark pixel even inclusive values ​​in cartilage 305, the average result if the average of only the pixels along the direction of the contour of the cartilage 305 hard dark pixels within the cartilage 305 is included in.

平滑化値は、例えば、それら9つの画素の輝度値の単純平均でよい。 Smoothing values ​​may be, for example, a simple average of the luminance values ​​of those nine pixels. また、別の例として、例えば中心である注目画素410Aに近い画素ほど高い重みを与えた加重平均を平滑化値としてもよい。 As another example, a weighted average may be used as the smoothed value given pixel higher weights closer to the target pixel 410A for example the center. また、それら9つの画素の輝度値の平均値(単純平均又は加重平均)の大小に応じた係数をその平均値に乗じた値を平滑化値としてもよい。 Moreover, those nine average (simple average or weighted average) value obtained by multiplying a coefficient corresponding to the magnitude to the average value of the luminance values ​​of the pixels may be smoothed value. 例えば平均値が高い(すなわち高輝度)ほど係数を大きくすることで、暗い部分と明るい部分のコントラストを向上させることもできる。 For example, by increasing the coefficient as the average value is high (i.e., high luminance), it is also possible to improve the contrast of dark and bright areas. いずれの場合でも、図11の例では、計算対象となる9つの画素はほとんど筋肉350に属する画素なので、注目画素410Aの平滑化値は高輝度値となる。 In any case, in the example of FIG. 11, the nine pixels comprising a calculation target is a pixel belonging to the most muscle 350, the smoothing value of the target pixel 410A is a high luminance value.

また、図12のように注目画素410Bが筋肉350と軟骨305との境界に位置する場合、画像前処理部22は、分散最大となる線分420dに対して垂直な線分450dを通る9つの画素(ドットハッチングで示す)を平均することで注目画素410Bの平滑化値を求める。 Also, if the pixel of interest 410B as shown in FIG. 12 is located at the boundary between muscle 350 and the cartilage 305, image pre-processing unit 22, nine through a vertical line 450d relative to the line segment 420d as a dispersion maximum Request smoothed value of the pixel of interest 410B by averaging pixels (indicated by dot hatching). この場合、その線分450dは軟骨305の輪郭の接線に近いものであり、それら9つの画素は軟骨305の輪郭又はその近傍に位置する画素である。 In this case, the line segment 450d are those close to the tangent to the contour of the cartilage 305, those nine pixels are pixels located in the contour or near the cartilage 305.

また、図示は省略するが、注目画素410が軟骨305の内部に位置する場合は、図11の場合と同様の考え方で、その注目画素410についての平滑化値は、軟骨305の輪郭の方向に沿った軟骨305内部の画素の平均となる。 Although not shown, if the pixel of interest 410 is located inside of the cartilage 305 is the same concept as in FIG. 11, smoothing values ​​of the target pixel 410 in the direction of the contour of the cartilage 305 the mean of the cartilage 305 inside the pixels along.

なお、以上に例示した平滑化処理は、軟骨305と筋肉350との境界に沿った方向だけでなく、筋肉350とスタンドオフ360(図7参照)との境界、筋肉350と大腿骨300との境界、軟骨305と大腿骨300との境界などのように、大きな組織同士の境界に沿った方向についても平滑化を行うことになる。 Note that the illustrated smoothing processing to the above, not only the direction along the boundary between the cartilage 305 and the muscle 350, the boundary between muscle 350 and the standoff 360 (see FIG. 7), the muscle 350 and the femur 300 boundary, such as the boundary between the cartilage 305 and the femur 300, it becomes possible to perform smoothing on the direction along the boundary of the large tissues together.

なお、個々の注目画素についてみれば上述の方法で求めた分散最大の方向が必ずしも注目画素近傍の組織境界の法線方向に近くなるとは限らないが、大局的にみれば分散最大の方向は近傍の組織境界の法線方向に近いと考えられる。 Although the direction of the dispersion maximum determined in each of the above Come to about the target pixel method is not necessarily close to the normal direction of the tissue boundary vicinity of the pixel of interest, the neighborhood dispersion largest direction when viewed into perspective It is considered to be close to the normal direction of the organization boundary. 特に、軟骨305の表面は滑らかなので、筋肉350と軟骨305との境界、軟骨305と大腿骨300(軟骨下骨)との境界については、分散最大の方向はそれら境界の法線方向に近い。 In particular, since the surface of the cartilage 305 smooth, the boundary between muscle 350 and the cartilage 305, the boundary between the cartilage 305 and the femoral 300 (subchondral bone), the dispersion up direction close to the normal direction thereof boundaries.

以上に説明した組織境界の方向に沿った平滑化処理により、ノイズやスペックル等により必ずしも滑らかになっていない生スライスデータにおける軟骨305の輪郭(図10参照)が、図13に示すように滑らかになる。 The smoothing process along the direction of tissue boundaries described above, the outline of the cartilage 305 in necessarily not become smooth raw slice data due to noise and speckle, and the like (see FIG. 10) is smooth as shown in FIG. 13 become.

注目画素の全周囲の近傍画素を用いた単純な平滑化では組織境界(特に軟骨と他組織との境界)がぼけてしまうが、組織境界の方向を考慮したこの例の平滑化では、そのような境界のぼけは抑止できる。 A simple tissue boundaries smoothing using neighboring pixels entire periphery of the target pixel (in particular the boundary between the cartilage and other tissues) are blurred, but the smoothing of this example in consideration of the direction of tissue boundaries, such a blurring of the boundaries can be prevented. この意味で、この例の平滑化処理は、エッジの維持あるいは強調(例えば平均値に応じた係数を乗じたものを平滑化値とする場合)の効果を持った平滑化と言える。 In this sense, the smoothing process in this example, it can be said that the smoothing having the effect of the edges of the sustain or enhancement (e.g., if the multiplied by a coefficient corresponding to the average value and the smoothed value).

スライスデータ上の各画素をそれぞれ注目画素として、注目画素ごとに以上のような組織境界の方向性を考慮した平滑化を行うことで、スライスデータ全体を、組織境界を維持又は強調しつつ平滑化することができる。 As each target pixel of each pixel in the slice data, by performing a smoothing in consideration of the directionality of the organizational boundaries as described above for each pixel of interest, smooth the entire slice data, while maintaining or stressed tissue boundary can do. このような平滑化処理により、滑らかで鮮明な軟骨画像を得ることができる。 Such smoothing process, it is possible to obtain a smooth, clear cartilage image. なお、この平滑化処理では、筋肉350等の内部のスペックルは平滑化されるので、筋肉350は比較的高輝度の一様に近い画像となる。 In this smoothing processing, because the speckle internal muscle 350 and the like are smoothed, muscle 350 is a relatively high brightness of the uniform image closer.

ボリュームデータを構成する各スライスデータについて上述のような方向性を考慮した平滑化処理を行うことで、ボリュームデータ全体についての平滑化が実現できる。 By performing the smoothing processing in consideration of directivity as described above for each slice data constituting the volume data, smoothing the entire volume data it can be realized.

なお、以上に例示した組織境界の方向性を考慮した平滑化は一例に過ぎない。 Incidentally, smoothing considering the direction of the illustrated organizational boundaries above is merely an example. この代わりに、既存の平滑化フィルタ処理とエッジ強調フィルタ処理の組合せを用いてもよい。 Alternatively, it may be using existing smoothing filter processing and the combination of the edge emphasis filter process.

以上では、平滑化やエッジ強調(あるいはエッジ維持)に注目して説明したが、画像前処理部22は、そのような処理に加え、他の画像処理を行うものであってもよい。 The above has been described with attention to the smoothing and edge enhancement (or edge preservation), image pre-processing unit 22, in addition to such treatment, may perform other image processing.

また、以上の例では、ボリュームデータをスライスデータに分解し、スライスデータごとに前処理を行ったが、ボリュームデータに対して直接同様の前処理を施すことも可能である。 In the above example, to decompose the volume data in the slice data has been pretreated for each slice data, it is possible to direct the same pre-treatment is performed on the volume data. 例えば、組織境界の方向性を考慮した平滑化を行う方式の場合、上述のスライスデータごとの処理では二次元面内の各方向の中から画素値の分散が最大となる方向を特定したが、ボリュームデータに対する処理では注目画素(ボクセル)に関し三次元の各方向の中から画素値の分散が最大になる方向を特定すればよい。 For example, when the method of performing smoothing in consideration of the directionality of the tissue boundary, although the variance of pixel values ​​from each direction in the two-dimensional plane in the processing in each above-mentioned slice data has identified the direction having the maximum in the process for the volume data may specify the direction in which the variance of the pixel values ​​from each of the three dimensions relates target pixel (voxel) is maximized. そして、その方向に対して垂直な面(例えば注目画素を中心とする円板)が横切る画素に基づき(例えばそれら画素の平均演算により)注目画素の平滑化値を計算すればよい。 Then, it may be calculated vertical plane (e.g. disc centered on the pixel of interest) based on the pixel crossing (e.g. averaging operation by their pixel) smoothed value of the pixel of interest with respect to that direction.

さて、以上のように画像前処理部22の前処理結果は、軟骨抽出部24に渡される。 Now, the pre-processing result of the image pre-processing unit 22 as described above, is passed to the cartilage extract unit 24. 画像前処理部22がスライスデータ単位で前処理を行う場合、前処理結果はスライスデータ単位で軟骨抽出部24に渡してもよい。 If the image preprocessor 22 performs preprocessing in slice data units, pretreatment results may pass the cartilage extract unit 24 in slice data units. また、スライスデータごとの前処理結果をまとめたボリュームデータをまとめて軟骨抽出部24に渡してもよい。 Also, it may pass collectively volume data summarizing the pretreatment results for each slice data cartilage extractor 24. 以下では、スライスデータ単位で受け渡し、処理する場合を例示する。 The following illustrates the case where a slice data unit transfer, to process.

この例では、軟骨抽出部24は、前処理結果のスライスデータを反転・二値化する。 In this example, cartilage extract unit 24 inverts-binarization slice data before the processing result. 反転・二値化では、例えば、画像(スライスデータ)の各画素の値を反転してから、その反転結果をあらかじめ定めたしきい値と比較して二値化する。 The inversion and binarization, for example, after inverting the value of each pixel of the image (slice data), binarizes compared with a predetermined threshold value and the inversion results. この場合、反転処理は、例えば、画素が取り得る最大値(1画素8ビットなら画素値255)から、現在の画素値を減算する処理でよい。 In this case, the inversion process, for example, the maximum possible value pixels (1 pixel 8 bits if the pixel value 255), or a processing for subtracting the current pixel value. 二値化のためのしきい値は、反転の結果明るくなった軟骨部分と、反転の結果暗くなった軟骨周囲部分(筋肉や、軟骨と大腿骨との境界など)と、を区別できる値を、実験等により求めればよい。 Threshold for binarization, the cartilage part brightened result of inversion, the results surrounding the cartilage portion darkened inverted with (or muscle, the boundary including the cartilage and femoral), a value that can distinguish , it may be obtained through experiments and the like. なお、画素値を反転してから二値化する代わりに、二値化してから画素値を反転してもよい。 Instead of binarized after inverting the pixel values ​​may be inverted pixel values ​​after binarization.

反転・二値化のうち、二値化処理は例えば画像を組織ごとの部分に区別して軟骨抽出を容易にするためのものである。 Of inversion and binarization is for binarization processing to facilitate the distinction to cartilage extract to a portion of each tissue image, for example. また反転処理は、超音波画像上では暗くなっている軟骨部分を明るく(すなわち白く)することで、ユーザにとって軟骨部分が実体組織であることを直感的に分かりやすくするためである。 Further inversion processing, by brightening the cartilage Darker areas on the ultrasound image (i.e. white), is for clarity intuitively that cartilage portion for the user is an entity tissue. また、反転処理は、後述するエッジ抽出との整合性のために行っている。 The inverting process is performed for consistency with the later-described edge extraction. すなわち、後で例示するエッジ抽出フィルタは二値データのH(ハイ:すなわち「1」)の領域のエッジを抽出するものであるため、軟骨のエッジを抽出するために反転処理を行っているのである。 In other words, the edge extraction filter illustrated later binary data H: for and extracts an edge region of the (high or "1"), since performing inversion processing to extract cartilage edge is there. したがって、二値データのL(ロー:すなわち「0」)の領域を抽出するエッジ抽出フィルタを用いる場合や、二値化結果の画像を表示する必要がない場合には、反転処理は行わなくてもよい。 Accordingly, the binary data of the L (Low: i.e. "0") and the case of using an edge extraction filter for extracting a region of, when there is no need to display the image binarization result, inversion processing is not performed it may be.

図7に例示したスライスデータを、画像前処理部22による前処理後に反転・二値化すると、図14に示すような画像が得られる。 The slice data illustrated in FIG. 7, Invert-binarization after pretreatment with the image pre-processing unit 22, an image as shown in FIG. 14 is obtained. 図14の画像例では、軟骨305,大腿骨300などが白く、筋肉350等が黒く表示されている。 In the image example of FIG. 14, cartilage 305, such as the femur 300 is white, muscle 350 and the like are displayed in black.

次に軟骨抽出部24は、反転・二値化後のスライスデータに対して、エッジ抽出処理を適用することで、そのスライスデータにおける組織境界のエッジを抽出する。 Next cartilage extract unit 24, to the slice data after inversion and binarization, by applying an edge extraction processing to extract an edge of a tissue boundary in the slice data. 抽出されるエッジには、軟骨の輪郭も含まれる。 The edge is extracted, cartilage contour is also included.

このエッジ抽出処理では、二値化後のスライスデータに対してエッジ抽出フィルタを適用すればよい。 In the edge extraction process, it may be applied to an edge extraction filter to the slice data after the binarization. エッジ抽出フィルタとしては、例えば、Laplacianフィルタ、Prewittフィルタ、Sobelフィルタ等の公知の二次の微分フィルタを用いればよい。 The edge extraction filter, for example, Laplacian filter, Prewitt filter may be a known secondary differential filter such as a Sobel filter.

図14に例示した二値化後のスライスデータに対してエッジ抽出処理を行うと、例えば図15に示すような画像が得られる。 When performing edge extraction process on the slice data after exemplified binarization 14, for example, an image as shown in FIG. 15 is obtained. エッジ抽出結果の二値画像では、エッジは黒(値“0”)、エッジ以外は白(値“1”)となる。 In the binary image of the edge extraction result, the edge is black (value "0"), other than the edge is white (value "1"). 図15では、軟骨輪郭306を含む、各種の境界が黒の輪郭線となっている。 In Figure 15, including cartilage contour 306, various boundaries has become a black contour line.

軟骨抽出部24は、スライスデータを表示した画面上で、ユーザから軟骨内部(あるいは軟骨表面上)の点(以下、基準点Rと呼ぶ)の指定を受け付ける。 Cartilage extract 24, on the screen displaying the slice data, point inside the cartilage from the user (or the cartilage surface) (hereinafter, referred to as a reference point R) receives designation of. 基準点Rの指定を受け付ける際の画面に表示する画像は、反転・二値化後の画像(図14参照)でもよいし、エッジ抽出結果の画像(図15参照)でもよい。 Image to be displayed on the screen when receiving designation of a reference point R is may be the image after inversion and binarization (see FIG. 14), may be of the edge extraction result image (see FIG. 15). なお、基準点Rの指定は、入力部32が備えるマウスなどのポインティングデバイスを用いて行えばよい。 Incidentally, the specified reference point R may be performed using a pointing device such as a mouse input unit 32 comprises. 図16は、エッジ抽出結果の画像に対して指定された基準点Rを示している。 Figure 16 shows a reference point R specified for the image of the edge extraction result.

次に、軟骨抽出部24は、基準点Rの近傍から軟骨輪郭306上の点を求める。 Next, cartilage extract unit 24 obtains a point on cartilage contour 306 from the vicinity of the reference point R. 図17の例では、基準点Rを通る縦線と軟骨輪郭306との交点A(上側),B(下側)を求めている(図17では、煩雑さを避けるため、軟骨輪郭306以外のエッジは省略している。)。 In the example of FIG. 17, the intersection of the vertical line and the cartilage contour 306 that passes through the reference point R A (upper), B in seeking (bottom) (FIG. 17, to avoid complication, except cartilage contour 306 edge is omitted.). 図17の例では、基準点Rを起点に上方向に1画素ずつ順に進みながら、その過程で最初に見つかった黒画素が軟骨輪郭306上の点Aと判別できる。 In the example of FIG. 17, while the process proceeds to the reference point R in this order pixel by pixel in the upward direction starting from, can be determined first black pixel found in the process is the point A on the cartilage contour 306. 同様に基準点Rから下方向に進んで最初に見つかった黒画素が点Bである。 Black pixel found first is a point B proceeds downwardly from Similarly the reference point R.

なお、軟骨305の内部にエッジが存在する場合を考慮するならば、軟骨抽出部24が、そのようにして求めた点A及びBの間隔を求め、その間隔が軟骨の厚み(通常2〜3mm程度)と比較して狭すぎる場合には、基準点Rの位置をあらかじめ定めた画素だけ横方向にずらしてから再度点A,Bを求めるようにしてもよい。 Note that if considering the case where there is internal to the edge of the cartilage 305, cartilage extract unit 24, that way determine the distance between the points A and B obtained, thickness (usually 2~3mm that interval cartilage when compared to the extent) too narrow, the reference point position a predetermined pixel only laterally staggered back from point a to R, may be obtained B. その比較では、点AB間の間隔を、軟骨の厚みの知見に基づきあらかじめ定めたしきい値(例えば1.5mm)と比較すればよい。 In comparison, the distance between points AB, may be compared with a predetermined threshold value based on the findings of the cartilage thickness (e.g., 1.5 mm).

なお、図17(及び図7、図14〜図16)の例では、薄い軟骨305の画像が、画面中でほぼ横方向に延びるように位置しているので、上下方向をほぼ軟骨の厚みの方向とみなすことができる。 Note that FIG. 17 (and FIGS. 7, 14 to 16) In the example, images of thin cartilage 305, since the position to extend substantially laterally in the screen, approximately cartilage thickness in the vertical direction it can be regarded as the direction. 被検者が椅子に腰掛けるなどして屈曲した膝に対して、メカニカル三次元プローブ10の筐体を一定の向きで当接させれば(例えば、そのような向きをプローブ10に表示して、ユーザがその向きに従って当接させるか、機構上その向きにしか当接しないようにするなどすればよい)、得られるボリュームデータ(及びそこから求められるスライスデータ)の座標系は既知であるので、スライスデータを自動的に図17,図7等のような向きにすることができる。 Against knee subject is bent in such sitting on a chair, if abuts the housing of the mechanical three-dimensional probe 10 at a constant orientation (e.g., by displaying such orientation probe 10, the user causes the abutment according to the orientation mechanism on only its orientation may be such so as not to contact), since the coordinate system of the resulting volume data (and the slice data obtained therefrom) are known, automatically 17 slices data, can be oriented, such as FIG.

以上のようにして、基準点Rの上下の軟骨輪郭306の点A,Bを特定すると、軟骨抽出部24は、各点A,Bに連結する黒画素の連結成分を探索する。 As described above, the point A of the upper and lower cartilage contour 306 of the reference point R, when identifying the B, cartilage extractor 24 searches for connected components of black pixels connected to the respective points A, B. 例えば、点A,Bをそれぞれ起点として、注目画素の4近傍又は8近傍の画素から黒画素を探索し、黒画素が見つかればその黒画素を新たに注目画素として同様の探索を繰り返せばよい。 For example, starting from the point A, B, respectively, to search the black pixels from the 4 near or 8 neighboring pixels of the target pixel may be repeated the same search as a new pixel of interest and the black pixel if found black pixel. 以上のような探索処理により求められた黒画素の連結成分が、軟骨輪郭306である。 Connected components of black pixels obtained by the search processing as described above is the cartilage contour 306. 図16に例示するエッジ抽出結果に対して探索処理を行えば、図18に示すように軟骨輪郭306のみが抽出できる。 By performing the search processing for the edge extraction result illustrated in FIG. 16, only the cartilage contour 306 can be extracted as shown in FIG. 18.

以上のような処理を、ボリュームデータ中の各スライスデータについて繰り返す。 The processing described above is repeated for each slice data in the volume data. 各スライスデータから抽出された軟骨輪郭306の組が、三次元的な軟骨の輪郭形状を表す。 Set of cartilage contour 306 extracted from each slice data, representing three-dimensional cartilage contour.

以上の抽出処理では軟骨内部又は表面の基準点をユーザに指定させているが、ボリュームデータを構成する多数のスライスデータのそれぞれに対しそのような指定を行うのは煩雑である。 Although in the above extraction treatment is made to specify the reference point of the cartilage interior or surface to the user, it is troublesome to perform such specified for each of a number of slices constituting the volume data. そこで、ユーザが1つのスライスデータで基準点を1つ指定すれば、その基準点から残りのスライスデータでの軟骨の基準点を自動的に決定するようにすることも好適である。 Therefore, if the user specifies one reference point in one slice data, it is preferable to make automatically determine the reference point of the cartilage in the remaining slice data from the reference point. そのための処理の例を以下に示す。 An example of a process for its below.

この例では、図19に示すように、あるスライスデータS 0上でユーザが軟骨内の基準点R 0を指定すると、軟骨抽出部24は、基準点R 0を通る縦線と軟骨輪郭306との交点A 0及びB 0を起点としてそのスライスデータ上の軟骨輪郭306を抽出する。 In this example, as shown in FIG. 19, when a user on a certain slice data S 0 designates the reference point R 0 in the cartilage, cartilage extract unit 24 includes a vertical line and cartilage contour 306 that passes through the reference point R 0 the intersection a 0 and B 0 of extracting the cartilage contour 306 on the slice data as a starting point. また、軟骨抽出部24は、それら点A 0及びB 0の中点C 0の座標を求める。 Further, cartilage extract unit 24 obtains the coordinates of the midpoint C 0 thereof points A 0 and B 0. 図では、一例として、ボリュームデータの座標系がXYZであり、各スライスデータはZ=一定の面であるとしている。 In the figure, as an example, the coordinate system of the volume data is XYZ, each slice data are to be Z = constant plane. したがって、中点C 0の座標は(X,Y)で表される。 Thus, the coordinates of the midpoint C 0 is represented by (X, Y).

次に、軟骨抽出部24は、図20に示すように、ボリュームデータからスライスデータS 0の隣のスライスデータS 1を取り出し、そのスライスデータS 1内で、点C 0と同じ(X,Y)座標を持つ点を基準点R 1とする。 Next, cartilage extract unit 24, as shown in FIG. 20, taken out slice data S 1 adjacent to the slice data S 0 from the volume data, in the slice data S within 1, the same (X and point C 0, Y ) points with coordinates as a reference point R 1. 軟骨は三次元的に緩やかに湾曲した形状なので、あるスライスデータでの軟骨の上下輪郭の中点は、非常に高い確率で隣のスライスデータでも軟骨の上下輪郭の間に入ると考えられる。 Because cartilage is a shape gently curved in three dimensions, the midpoint of the upper and lower contours of the cartilage in a certain slice data is considered very fall between the upper and lower contours of the cartilage in next slice data at a high probability. したがって、その基準点R 1を用いて上述と同様の輪郭抽出処理を行うことができる。 Therefore, it is possible to perform the same outline extraction process as described above with reference to the reference point R 1. また、軟骨抽出部24は、それら基準点R 1を通る縦線と軟骨輪郭306との交点A 1及びB 1の中点C 1を求め、その中点C 1の座標に基づき次のスライスデータS 2の基準点R 2を決定する。 Further, cartilage extract unit 24, the center point C 1 of intersection A 1 and B 1 between the vertical line and the cartilage contour 306 therethrough reference points R 1 determined, the next slice data based on the coordinate its midpoint C 1 determining a reference point R 2 in S 2. このように、スライスデータごとに基準点Rから軟骨輪郭306の点A,Bの中点Cを求め、その中点Cから隣のスライスデータでの基準点Rを定めるという処理を連鎖的に繰り返すことで、最初にあるスライスデータで基準点を1点指定すれば、残りの全てのスライスデータの基準点を自動的に定めることができる。 Thus, point A cartilage contour 306 from the reference point R for each slice data, obtains a middle point C of B, repeated in a chain reaction manner the process of defining a reference point R at next slice data from the center point C it is, by specifying one point the reference point in the slice data in the first, it is possible to determine the reference point for all the remaining slice data automatically.

なお、次のスライスデータでの基準点を求めるための点は、点A,Bの厳密な中点Cでなくてもよく、中点Cに近い範囲の点でよい。 Incidentally, the terms for obtaining a reference point in the next slice data may not be point A, the exact midpoint C of B, or in terms of a range near the midpoint C. ユーザが指定した基準点そのものは、軟骨の厚み方向の上下いずれかの端に偏っている場合もあり、その場合にはその点に対応する点は隣のスライスデータでは軟骨の外に出てしまう可能性がある。 Reference point itself specified by the user, sometimes biased vertically either end in the thickness direction of the cartilage, thus out of the cartilage in that case next to the slice data point corresponding to the point there is a possibility. これに対し、指定された基準点に基づき軟骨の上下の輪郭上の点A,Bを求め、それら上下の輪郭上の点から次のスライスデータの基準点を求めるようにすれば、軟骨の外にはみ出る可能性をほぼなくすことができる。 In contrast, a point A on the upper and lower the contour of the cartilage based on the specified reference point, obtains a B, if the point on their upper and lower contoured to determine the reference point of the next slice data, out of the cartilage it is possible to eliminate the possibility that protrude almost.

また、このような基準点Rの自動決定処理では、あるスライスデータにて基準点Rから上下に向かって黒画素(輪郭)を探索する際に、軟骨の厚みを超える範囲まで探索しても黒画素が見つからなければ、スライスデータの配列方向についての軟骨端部に到達したと判定して処理を停止し、それ以降のスライスデータについては処理しないようにしてもよい。 Black Further, the automatic determination process of such a reference point R, when searching for a black pixel (contour) from the reference point R toward the upper and lower at a certain slice data, even if the search to a range that exceeds the thickness of the cartilage if found pixel, and stops processing is determined to have reached the cartilage end of the array direction of the slice data, it may not be processed for the subsequent slice data.

以上、軟骨輪郭抽出の処理例を説明した。 It has been described a processing example of cartilage contour extraction. 以上ではスライスデータごとに軟骨輪郭を抽出したが、この実施形態の手法はこれに限らない。 The above was extracted cartilage contour for each slice data, method of this embodiment is not limited thereto. 例えば二次元面内の4近傍や8近傍の代わりに、三次元空間における上下前後左右の6近傍、又は14近傍の画素を探索ウインドウとすることで、連結成分の探索は三次元のボリュームデータに対しても同様に行うことができる。 Instead of four neighbors or eight neighborhood of example in a two-dimensional plane, 6 near the upper and lower longitudinal and lateral in three-dimensional space, or 14 With the pixels in the neighborhood search window, the search for connected components in the three-dimensional volume data it can be carried out in the same manner also for. したがって、ボリュームデータから直接三次元的な軟骨輪郭を抽出することもできる。 Therefore, it is also possible to extract three-dimensional cartilage contour directly from the volume data.

また、軟骨抽出部24が行う抽出処理の別の例として、次のような処理もある。 Another example of the extraction process cartilage extract section 24 performs, there are also the following process. すなわち、この処理では、反転・二値化後のスライスデータに対して、周知のラベリング処理を行うことで、図21に示すように、白及び黒の各連結成分1,2,3,4を抽出する。 That is, in this process, with respect to the slice data after inversion and binarization, by performing the well-known labeling process, as shown in FIG. 21, the white and black of each connected component 1, 2, 3, 4 Extract. なお、ラベルの値1,2,3,4等は軟骨抽出部24が内部的に保持していればよく、必ずしも画面表示しなくてよい。 Incidentally, the values ​​1, 2, 3, 4, etc. of the label need only cartilage extract portion 24 is internally held, may not necessarily display. そして、軟骨抽出部24は、画面表示した二値画像上で、ユーザに軟骨に該当する点をマウス等により指定させ、指定された点のラベル値を含む連結成分を、軟骨305として抽出する。 The cartilage extract unit 24 on the binary image screen, a point corresponding to the cartilage to the user is specified by a mouse or the like, a connecting component comprising a label value of the specified point is extracted as cartilage 305.

さて、大腿骨遠位端の軟骨の抽出では、膝蓋骨による影が悪影響を及ぼす可能性がある。 Well, in the extraction of the cartilage of the distal femur, shadow by the patella may adversely affect. すなわち、図22に示すように、膝内部の超音波診断では、軟骨305の一部がプローブ10から見て膝蓋骨370の後ろに位置する。 That is, as shown in FIG. 22, the ultrasonic diagnostic internal knee, some of the cartilage 305 is located behind the patella 370 as viewed from the probe 10. 骨の背後は、超音波ビームの減衰や散乱などにより、エコーデータが小さく不鮮明になる。 Behind the bone, due attenuation and scattering of the ultrasonic beam, echo data becomes smaller unclear. このため、輪郭抽出において軟骨305と膝蓋骨370の影375とが繋がってしまい、図23に例示するように、抽出される軟骨輪郭306に、膝蓋骨の影による不正確な部分308が含まれてしまう。 Therefore, it would be connected and the shadow 375 of the cartilage 305 and the patella 370 in the contour extraction, as illustrated in FIG. 23, the cartilage contour 306 extracted, would include inaccuracies portion 308 by the shadow of the patella . そこで、以下では、そのような膝蓋骨の影響による不正確な部分を除去するために軟骨抽出部24が行う処理の例を説明する。 Therefore, in the following, an example of a process of cartilage extract unit 24 is performed to remove the incorrect part due to the influence of such a patella.

この処理の手順の一例を図24及び図25に示す。 An example of this process procedure shown in FIGS. 24 and 25. この手順では、軟骨抽出部24は、前述の例と同様、図26に例示するように、エッジ抽出結果のスライスデータ上で基準点Rの指定を受け付ける(S102)。 In this procedure, cartilage extract unit 24, as in the example described above, as illustrated in FIG. 26, it receives designation of a reference point R on the slice data of the edge extraction result (S102). そして、基準点Rから上下方向に向かってそれぞれ探索を行い、基準点から最も近い黒画素を見つける。 Then, each carries out the search from the reference point R toward the vertical direction, find the nearest black pixel from the reference point. 見つかった黒画素が、軟骨の上下の輪郭線上の点A,Bである(S104)。 Found black pixel is a point A, B of the upper and lower contour of the cartilage (S104). ここで上側の輪郭は軟骨表面(すなわち軟骨とそれを覆う筋肉や体液との境界)であり、下側の輪郭は軟骨と大腿骨の軟骨下骨部との境界である。 Wherein the upper edge is the cartilage surface (i.e. the boundary between the cartilage and muscle and body fluids covering it), the lower side of the contour is the boundary between the subchondral bone of the cartilage and the femur.

次に軟骨抽出部24は、それら点A,Bをそれぞれ始点として、かつその始点から右方向及び左方向をそれぞれ進行方向として、輪郭端点検出処理(S200)を行う。 Next cartilage extract 24, as a starting point thereof points A, B, respectively, and the respective direction of travel rightward and leftward direction from the start point, performing contour endpoint detection processing (S200). この処理では、始点A,Bの2種類と、進行方向右、左の2種類と、の4種類の組合せのそれぞれについて、S200を実行することにより、軟骨の上側及び下側の輪郭のそれぞれについて、右端及び左端の点を求める。 In this process, two types of the starting point A, B, traveling direction right, and two left, for each of the 4 types of combinations, by executing S200, for each of the upper and lower contours of cartilage determines the point of the right end and left end. このステップS200の詳細手順の例を図25に示す。 An example of a detailed procedure of step S200 shown in FIG. 25.

図25の手順では、まず、始点(点A又は点B)を注目点P iとし(S202)、注目点P iを通る接線の傾き角θ iを計算する(S204)。 In the procedure of FIG. 25, firstly, the starting point (point A or point B) as the target point P i (S202), calculates the inclination of a tangent line angle theta i through the point of interest P i (S204). 接線の傾き角θ iは、数値計算分野で用いられている公知の方法により求めればよい。 The slope of the tangent angle theta i may be determined by a known method used in numerical fields. 例えば、注目点P iが属する輪郭線(注目輪郭線と呼ぶ)において、注目点P iの両隣の点を求め、それら両隣の点を結ぶ直線の傾きを、注目点P iを通る接線の傾き角θ iとすればよい。 For example, the outline point of interest P i belongs (called the target contour), determine the points on both sides of the target point P i, the slope of a straight line connecting their neighboring points, and slope of the tangent line passing through the point of interest P i it may be the angle θ i. 両隣の点を用いるのは一例に過ぎず、この代わりに注目点から左右それぞれあらかじめ定めた画素数ずつ離れた2つの点を用いてもよい。 Use a point on both sides is only an example, it may be used respectively two points apart at the number of pixels a predetermined lateral from the notice point instead. 図27の例では、接線の傾き角θ iは、注目点P iから右方向に延びる基準線に対する角度で表現しており、時計回りが正の方向である(ただしこれは一例に過ぎない)。 In the example of FIG. 27, the tangent slope angle theta i is the angle are represented by the reference line extending in the right direction from the notice point P i, clockwise is a positive direction (although this is only an example) .

次に軟骨抽出部24は、注目輪郭線上で注目点P iに対し進行方向にある隣接点P i+1を探索する(S206)。 Next cartilage extract unit 24 searches for a neighboring point P i + 1 in the traveling direction with respect to the point of interest P i in interest contour (S206). この探索では、例えば図28に示す参照ウインドウを用いればよい。 In this search, for example, it may be used reference window shown in Figure 28. すなわち、進行方向が右方向の場合は、(a)のように、注目点P iの上下及び右、右上、右下の5画素からなる参照ウインドウ内に黒画素があれば、その黒画素を隣接点P i+1とすればよい。 That is, when the traveling direction is the right direction, as shown in (a), upper and lower and right of the target point P i, upper right, if there is a black pixel in the reference window of five pixels in the lower right, the black pixel it may be the neighbors P i + 1. 進行方向が左方向の場合は、(b)のように、注目点P iの上下及び左、左上、左下の5画素からなる参照ウインドウを用いればよい。 If the traveling direction is the left direction, so as in (b), however, upper and lower and left target point P i, the upper left, may be used a reference window comprising a lower left 5 pixels. 参照ウインドウ内の画素には優先順位が設定されており、参照ウインドウ内に黒画素が複数存在する場合は、それら黒がそのうち最も優先順位の高い画素が隣接点P i+1として検出される。 The pixels in the reference window is set priority, if the black pixels in the reference window there are a plurality of pixels having high they black which the most priority is detected as the adjacent point P i + 1.

次に軟骨抽出部24は、S206で隣接点P i+1が見つかったかどうかを判定し(S208)、見つかった場合は隣接点P i+1を通る接線の傾き角θ i+1を計算する(S210)(図27参照)。 Next cartilage extract unit 24 determines whether the found neighboring point P i + 1 at S206 (S208), if found to calculate the inclination of a tangent line angle theta i + 1 through the adjacent point P i + 1 (S210) (see FIG. 27). そして、隣接点P i+1を通る接線の傾き角θ i+1と注目点P iを通る接線の傾き角θ iとの差(絶対値)を求め、その差と、あらかじめ設定されたしきい値Thとを比較する(S212)。 Then, a difference between the tangent slope angle theta i through the point of interest P i and the gradient of the tangent angle theta i + 1 through the adjacent point P i + 1 (absolute value), and the difference, to a preset comparing the threshold Th (S212). しきい値Thは、軟骨表面の曲率に応じて、例えば5度や10度などとあらかじめ定めておけばよい。 Threshold Th, in accordance with the curvature of the cartilage surface, such as 5 degrees and 10 degrees and may be determined in advance.

その比較で、その差がしきい値より小さければ、隣接点P i+1は、膝蓋骨の影響の部分には該当しないと判断し、隣接点P i+1を次の注目点P iとし、隣接点P i+1に対応する接線の傾き角θ i+1を次の注目点P iに対応する傾き角θ iとし(S214)、S206以下の処理を繰り返す。 In the comparison, if the difference is less than the threshold value, the adjacent point P i + 1, in part of the effects of the patella is determined that not the case, the neighboring point P i + 1 as the next target point P i, the tangent slope angle theta i + 1 corresponding to the neighboring point P i + 1 and the inclination angle theta i corresponding to the next target point P i (S214), S206 and repeats the following process.

ステップS206〜S214を繰り返すうちに、隣接点P i+1が膝蓋骨の影による不正確な部分(図23の部分308)に達する(これに対し注目点P iは軟骨の輪郭上)と、θ iとθ i+1の差が大きくなる。 While repeating steps S206~S214, and inaccuracies adjacent points P i + 1 is due to the shadow of the patella reaches the (portion 308 of FIG. 23) (contrary point of interest P i on cartilage contour), theta the difference between the i and θ i + 1 becomes larger. すると、ステップS212の判定結果が否定(No)となり、処理はステップS216に進む。 Then, the determination result of step S212 is negative (No), and the process proceeds to step S216. ステップS216では、軟骨抽出部24は、その時点での注目点P iを、進行方向についての軟骨輪郭の端点として記憶する。 In step S216, cartilage extract unit 24, the target point P i at that time is stored as the end point of the cartilage contour of the traveling direction.

例えば、図29に例示するように、軟骨の上側の輪郭上の点Aから右方向に処理を進めた場合、ステップS216では、点A Rが上側輪郭の右端の点として記憶される。 For example, as illustrated in FIG. 29, when advancing the process to the right from point A on the upper cartilage contour, step S216, the point A R is stored as the rightmost point of the upper edge. 同様に点B Rが下側輪郭の右端の点として記憶される。 Likewise the point B R is stored as a point right end of the lower contour.

また、ステップS206〜S214の処理ループで、注目点P iを進行方向に移動させていくうちに、注目点P iが軟骨輪郭の端に到達してしまう場合もある。 Further, in the processing loop of steps S206~S214, while going to move the target point P i in the traveling direction, there is a case where the point of interest P i will reach the edge of the cartilage contour. この場合、ステップS206で進行方向の隣接点P i+1を探しても見つからないので、処理はステップS208からステップS216に進み、軟骨抽出部24は、その時点の注目点P iを、進行方向についての軟骨輪郭の端点として記憶する。 In this case, since not found look for adjacent points P i + 1 in the traveling direction at step S206, the process proceeds from step S208 to step S216, cartilage extract unit 24, the target point P i at that time, the traveling direction stored as cartilage contour endpoints of about. 例えば、図23の軟骨輪郭306で、上下の点A,B(図28参照)からそれぞれ左方向に処理を進めると、どちらも軟骨輪郭306の左端の同じ点に到達し、その点を端点として記憶して処理が終わる。 For example, in cartilage contour 306 of FIG. 23, the upper and lower points A, when each of B (see FIG. 28) proceeds to the left, both reach the same point of the left edge of the cartilage contour 306, the point as the end point storage and processing is completed.

以上のようにして軟骨輪郭の各端点が求められると、軟骨抽出部24は、軟骨の上側、下側の各輪郭線の右端点同士、左端点同士をそれぞれ直線で結ぶ(S106,S108)。 If it is required the end points of cartilage contour as described above, the cartilage extractor 24 connects the upper cartilage, the rightmost point of the respective contour of the lower, the left end point between a straight line, respectively (S106, S108). S106及びS108はどちらを先に実行してもよい。 S106 and S108 may be performed in either order. なお、上下の端点が同一点である場合は、それら両者の直線で結ぶ必要はない。 In the case the upper and lower end points are the same points need not connected by a straight line thereof both.

以上のような処理を図23に例示した、不正確な部分308を含んだ軟骨輪郭306に適用すると、図30に例示するように、不正確な部分308が除かれた、閉じた軟骨輪郭306aが求められる。 The aforementioned processing illustrated in FIG. 23, when applied to a cartilage contour 306 containing the incorrect part 308, as illustrated in FIG. 30, an incorrect portion 308 has been removed, it closed cartilage contour 306a is required.

以上に説明した図24及び図25の処理をボリュームデータ中の各スライスデータについて繰り返す。 Repeated for each slice data being processed volume data in FIGS. 24 and 25 described above. これにより求められたスライスデータごとの軟骨輪郭306aを組み合わせることで、膝蓋骨の影響による不正確な部分が除かれた、三次元の軟骨輪郭の表面形状が求められる。 Thus by combining the cartilage contour 306a of each slice data obtained, inaccuracies due to the effects of the patella is removed, the surface shape of the three-dimensional cartilage contour is determined. なお、この処理にも、前述の基準点Rの自動決定処理を適用することができる。 Also in this process, it is possible to apply automatic determination processing of a reference point R of the foregoing. 基準点Rの自動決定処理を適用した場合、前述と同様に、ボリュームデータに含まれるスライスデータのうち軟骨輪郭306を含まないスライスデータには、図24及び図25の処理をしないようにすることもできる。 When applying the automatic determination processing of a reference point R, in the same manner as described above, the slice data that do not contain cartilage contour 306 of the slice data included in the volume data, to avoid the processing of FIGS. 24 and 25 It can also be.

以上説明したように、図24及ぶ図25の処理手順では、注目点と隣接点との間での接線の傾き角の変化(差)が軽微である間は、隣接点は軟骨輪郭306上にある(すなわち不正確な部分308上にはない)と判断する。 As described above, in the process procedures shown in FIG. 25 spans 24, during the change in the tangent slope angle between the target point and the adjacent points (the difference) is slight, adjacent points on the cartilage contour 306 determines that (ie, not on inaccuracies 308). すなわち、そのような場合には、隣接点は、軟骨輪郭306上にある注目点に対して軟骨輪郭306に沿って滑らかに連続しているので、隣接点は軟骨輪郭306上の点であると判定するのである。 That is, with such a case, the adjacent point, since the smoothly continuous along the cartilage contour 306 for the target point is on cartilage contour 306, adjacent points is a point on the cartilage contour 306 than is determined. これに対し、注目点と隣接点との間での接線の傾き角の変化が急峻(すなわち、しきい値Th以上)となると、隣接点が不正確な部分308に入ってしまったと判断し、その隣接点の直前の注目点までが正確な軟骨輪郭306であると判断するのである。 In contrast, the change in tangential inclination angle between the target point and the adjacent points are steep (i.e., greater than the threshold value Th) when it comes to, it is determined that the adjacent points is ever fall inaccuracies 308, until the point of interest immediately preceding adjacent point is to determine that the correct cartilage contour 306.

以上のような処理により、基準点Rの近傍にある軟骨輪郭306上の点A,Bに対してそれぞれ滑らかに連続する輪郭部分が、不正確な部分308が除去された正確な軟骨輪郭として抽出される。 By the above process the extraction, point A on the cartilage contour 306 in the vicinity of the reference point R, as an accurate cartilage contour smoothly continuous contour portion respectively, an incorrect portion 308 is removed with respect to B It is.

以上の例では、輪郭の接線方向が急峻に変化する点を軟骨輪郭306の端点と判定したが、端点を見出すために着目する特徴は接線方向に限らない。 In the above example, the point at which tangential contour changes sharply is determined that the end point of the cartilage contour 306, features of interest to find the end point is not limited to the tangential direction. 輪郭の法線方向が急峻に変化する点を端点と判定してもよい。 The point at which the normal direction of the contour changes sharply may be determined to end point. また、輪郭の微分係数が急激に変化する点を端点と判定してもよい。 Further, the point at which the derivative of the contour suddenly changes may be determined to end point. いずれにしても、この実施形態では、輪郭の方向性を示す特徴量が急峻に変化する点を端点と判定すればよい。 In any case, in this embodiment, a point feature amount indicating the direction of the contour changes sharply may be determined that the end point.

また、以上の例では、接線方向の傾き角の差をしきい値との比較することで、輪郭の方向性が急峻に変化したかどうかを判定したが、判定条件はこれに限るものではない。 In the above example, by comparing the threshold value the difference between the tangential tilt angle has been determined whether the direction of the contour is changed abruptly, the determination conditions are not limited thereto .

次に、軟骨輪郭306から不正確な部分308を除去する処理の変形例を説明する。 Next, a modified example of a process for removing an incorrect portion 308 from the cartilage contour 306. この例では、軟骨に対して三次元的な関心領域(以下、ROIという。ROIはRegion Of Interestの略)を設定し、輪郭のうちROIから外れる部分を除去する。 In this example, three-dimensional region of interest relative to the cartilage (hereinafter, .ROI referred ROI stands for Region Of Interest) Set to remove a portion out of the ROI of the contour. この方法では、不正確な部分308を完全に除去することは困難だが、かなりの部分は除去することができ、しかも演算処理の高速化が期待できる。 In this way, It is difficult to completely remove the incorrect part 308, but a significant portion can be removed, yet faster processing can be expected. 以下、この変形例におけるROIの設定方法の例を説明する。 Hereinafter, an example of a method of setting ROI in this modification.

この例では、画像前処理部22による組織境界の方向性を考慮した平滑化結果のボリュームデータ(より好適にはそれを反転・二値化した後のデータ)をボリュームレンダリングして表示部30に三次元表示する。 In this example, the image pre-processing unit 22 and volume rendering display unit 30 organizational boundaries (data after more suitably inverted-binarizing the same) directional volume data was smoothed result considerations by to display three-dimensional. そして、その三次元画像表示を入力部32を介してユーザに操作させ、視点位置や視線方向を選ばせることで、図31に示すように大腿骨遠位端の軟骨305をほぼ正面から見た状態が表示されるようにする。 Then, a display that the three-dimensional image via the input unit 32 is operated by the user, by choosing a viewpoint position and viewing direction, as viewed from almost the front of the cartilage 305 of the distal femur as shown in Figure 31 state to be displayed. 図31の例では、便宜上、軟骨305の三次元的な奥行きを等高線で表示しているが、実際の三次元表示はこのような表示に限るものではない。 In the example of FIG. 31, for convenience, the three-dimensional depth of the cartilage 305 are displayed by contour lines, there is no actual three-dimensional display is not limited to such a display. また、実際の超音波計測では、膝蓋骨の影になる部分があるので、軟骨の三次元形状の全体が図31のようにはっきりと見えるわけではないが、図31では説明の便宜上、明確な形状を示しておく。 Further, in the actual ultrasonic measuring, since there is a portion to become the shadow of the patella, although are not clearly visible as shown in Figure 31 the entire three-dimensional shape of the cartilage, for convenience of description, FIG. 31, clear shape the left shows.

次に、軟骨305の二股に分かれた部分のうちの内側顆(図では二股のうちの左側)の抽出のために、内側顆で最も視点に近い点(ここがおおよそ軟骨荷重部である)を通る横方向の軸(XY軸)と縦方向の軸(VW軸)とを入力部32を介してユーザに指定させる。 Then, for the extraction of (left of the bifurcated in the figure) medial of the portion of the bifurcated cartilage 305, the point closest to the viewpoint in the medial condyle of (here are approximate cartilage load portion) through the input unit 32 to designate the user a lateral axis as (XY axes) longitudinal axis (VW axis) and passing through. XY軸は内側顆の短軸であり、VW軸は内側顆の長軸である。 XY axis is the minor axis of the medial condyle, the VW-axis is the medial condyle long axis. なお、内側顆を取り上げたのは、内側顆の方が膝蓋骨により覆われる部分が少ない(特に内側顆の荷重部は、一般に、図4〜図6のように膝を大きく曲げた状態では、膝蓋骨にはほとんど隠されない)ので、軟骨についての計測に好適だからである。 Incidentally, took up the medial condyle, the load of the portion is small (especially inner condyle towards the medial condyle is covered by a patella is generally the larger bent state knee as in FIGS. 4 to 6, the patella since most hidden not) is in, it is because it is suitable for the measurement of the cartilage.

次に、VW軸を通り、視点から奥行方向に延びる平面(VW面500)でボリュームデータを切断し、その切断面の断層画像を表示部30に表示させる。 Then, through the VW shaft, it is cutting the volume data in the plane (VW surface 500) extending from the viewpoint in the depth direction, and displays the tomographic image of the cut surface on the display unit 30. 図32はそのようなVW面500の断層画像の例である。 Figure 32 is an example of such a VW surface 500 of the tomographic image. 図では、煩雑さを避けるために軟骨502の輪郭のみを示し周囲の組織の画像は示していないが、実際の断層画像では、周囲の組織の画像が存在する。 In the figure, an image of the tissue surrounding shows only the outline of the cartilage 502 is not shown to avoid complexity, the actual tomographic image, there is an image of the surrounding tissue. ユーザは、このような断層画像を見ながら入力部32(例えばポインティングデバイス)を操作して、軟骨502の形状に沿った曲線504を指定する。 User, such tomographic image input unit 32 while viewing (e.g., pointing device) by operating the, specify the curve 504 along the shape of the cartilage 502.

また、XY軸を通り、視点から奥行方向に延びる平面(XY面510)でボリュームデータを切断し、その切断面の断層画像を表示部30に表示させる。 In addition, as the XY axis, cutting the volume data in the plane (XY plane 510) extending from the viewpoint in the depth direction, and displays the tomographic image of the cut surface on the display unit 30. 図33はそのようなXY面510の断層画像の例である。 Figure 33 is an example of a tomographic image of such XY plane 510. 図では、煩雑さを避けるために軟骨512の輪郭のみを示し周囲の組織の画像は示していない。 In the figure, the image of the tissue surrounding shows only the outline of the cartilage 512 is not shown to avoid complication. ユーザは、このような断層画像を見ながら入力部32を操作して、軟骨512を内包するROIの輪郭線514を指定する。 User, such tomographic image by operating the input unit 32 while viewing the specifies the contour 514 of the ROI containing the cartilage 512. ROIの輪郭線514は、軟骨512よりある程度大きくなるように指定すればよい。 Contour 514 of the ROI may be specified so as to be somewhat larger than the cartilage 512.

抽出ROI設定部34(図3参照)は、以上のように指定された輪郭線514を、その中心(すなわちVW軸上の点)が曲線504を通るように平行移動させることで、三次元的なROIが設定する。 Extracting ROI setting unit 34 (see FIG. 3) is a contour line 514 is specified as above, the center (i.e. point on the VW axis) that move in parallel so as to pass through the curve 504, three-dimensional such ROI is set. すなわち、平行移動により、図34に例示するように、XY面に平行な各面510−1〜510−5で、それぞれ輪郭線514−1〜514−5が求められ、それら輪郭線の集まりにより囲まれる内部の領域が三次元的なROIとなる。 That is, the translation, as illustrated in FIG. 34, on each side 510-1~510-5 parallel to the XY plane, the contour 514-1~514-5 are respectively determined by the collection of their contour internal area enclosed is a three-dimensional ROI.

軟骨抽出部24は、元の反転・二値化後のボリュームデータ、あるいはエッジ抽出後のボリュームデータ(図23参照)のうち、そのように求められた三次元的なROIの内部のみを切り出す。 Cartilage extract unit 24, the original inversion and binarization after the volume data, or out of the volume data after edge extraction (see FIG. 23) is cut out only the internal three-dimensional ROI determined as such. これにより、膝蓋骨の影響による不正確な部分308(図23参照)のかなりの部分を除去することができる。 Thus, it is possible to remove a significant portion of the incorrect portion 308 (see FIG. 23) due to the influence of the patella.

以上、軟骨抽出部24の処理内容の例を説明した。 It has been described an example of the processing content of the cartilage extractor 24. 再び図3に戻ると、軟骨抽出部24により求められた軟骨の三次元形状データは、三次元データメモリ26に記憶される。 Returning again to FIG. 3, three-dimensional shape data of the cartilage obtained by cartilage extract unit 24 is stored in the three-dimensional data memory 26. 画像形成部28は、その三次元データメモリ26内のデータをレンダリングして、三次元の軟骨画像を生成し、表示部30に表示する。 The image forming unit 28, and renders the data of the three-dimensional data memory 26, to generate a three-dimensional cartilage image is displayed on the display unit 30. 画像形成部28は、レンダリングした軟骨画像を三次元データメモリ20内の、膝内部全体の生のボリュームデータをレンダリングした三次元画像と合成した画像を生成し、表示してもよい。 The image forming unit 28, rendering cartilage image in the three-dimensional data memory 20, the knee entire inside of the raw volume data to generate synthesized image and the three-dimensional image obtained by rendering the may be displayed. 合成は、例えば、軟骨画像を、膝内部全体の画像とは異なる色で表示し、両者を重畳するような処理でもよい。 Synthesis, for example, cartilage image, displayed in a color different from that of the knee internal entire image, or a process to overlap both. また、画像形成部28は、三次元データメモリ26内の軟骨形状のデータに基づき、ユーザから指定された断面での軟骨形状を表す画像を形成し、表示部30に表示してもよい。 The image forming unit 28, based on the data of the cartilage shape in the three-dimensional data memory 26, to form an image representing the cartilage shape in a specified section from the user, may be displayed on the display unit 30.

次に、抽出された軟骨形状の情報に基づく、軟骨の定量評価のための仕組みについて説明する。 Then, based on information extracted cartilage shape, it will be described a mechanism for the quantitative evaluation of the cartilage. この定量評価のために、この実施形態の超音波診断装置は、定量化処理部36,厚み計算部38及び計測ROI設定部39を備える。 For this quantitative evaluation, an ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment comprises a quantification processing unit 36, the thickness calculating section 38 and the measurement ROI setting unit 39.

定量化処理部36は、軟骨の厚みに基づく定量評価情報の計算や、その計算のための制御を行う。 Quantification processor 36 performs calculations and quantitative evaluation information based on the thickness of the cartilage, the control for the calculation. 厚み計算部38は、定量評価情報を求めるための基礎情報として、軟骨の三次元形状上で選ばれた位置での軟骨の厚みを計算する。 The thickness calculation unit 38 as a basis for determining the quantitative evaluation information, to calculate the thickness of the cartilage in the chosen position on the three-dimensional shape of the cartilage. この厚み計算の手順の一例を、図35に示す。 An example of a procedure of this thickness calculation, shown in Figure 35.

図35の手順では、定量化処理部36が、三次元データメモリ26内の軟骨形状のデータに基づき軟骨の三次元画像を生成し、表示部30に表示させる(S300)。 In the procedure of FIG. 35, quantification processing unit 36 ​​generates a three-dimensional image of the cartilage based on the data of the cartilage shape in the three-dimensional data memory 26, and displays on the display unit 30 (S300). ユーザは、必要に応じて、入力部32のポインティングデバイス等を操作して軟骨の三次元画像の向きを見やすい向きに変更する。 The user may optionally by operating a pointing device of the input unit 32 is changed to easily direction viewed orientation of the three-dimensional image of the cartilage. そして、ユーザは、軟骨の三次元的な輪郭(表面)上で、厚みを計算したい点又は範囲を指定し、定量化処理部36はその指定された点又は範囲を認識する(S302)。 The user, on the cartilage of the three-dimensional contour (surface), to specify a point or range desired to calculate the thickness, quantification processing unit 36 ​​recognizes the specified point or range (S302). 範囲が指定された場合、定量化処理部36は、その範囲に含まれる軟骨輪郭上の複数の点(画素=ボクセル)をそれぞれ厚み計算の対象点とする。 If a range is specified, quantified processing unit 36, a plurality of points on the cartilage contour included in the range (pixel = voxel) and target point of each thickness calculation. 以下では、図36に例示するように、厚み計算の対象点Aが1つ指定されたとして説明する。 Hereinafter, as illustrated in FIG. 36 will be described as a target point A of thickness calculations are specified one. 超音波計測では膝蓋骨の影に該当する部分等、見えない部分もあるが、図36でも、図31と同様便宜的に軟骨600の全体形状を示している。 Parts like the ultrasonic measuring corresponding to the shadow of the patella, there is also invisible part, also in FIG. 36 shows the overall shape of the same convenience cartilage 600 and FIG. 31.

なお、図36の例では、大腿骨遠位端の軟骨600の内側顆602にある軟骨荷重部に該当する点が計算対象点Aとして指定されている。 In the example of FIG. 36, the point corresponding to the cartilage load portion in the medial condyle 602 of the cartilage 600 of the distal femur is designated as a calculation target point A. 例えば、大腿骨の骨軸(大腿骨の長手方向に向かって延びる大腿骨の中心軸)に平行に膝の外側から膝内部を見る方向を視線方向とする軟骨の三次元画像を形成した場合に、内側顆の軟骨荷重部は、その三次元画像中の内側顆602の範囲の中で、最も高い点(すなわち最も視点から見て手前の点)である。 For example, the femoral bone shaft of the case of forming a three-dimensional image of the cartilage that the direction of viewing the knee inside from the outside of the knee parallel to (the central axis of the femur extending toward the longitudinal direction of the femur) and line-of-sight direction , cartilage load portion of the medial condyle, within the scope of the medial condyle 602 in the three-dimensional image, the highest point (i.e. front of the point viewed from most viewpoints).

ここで、例えば被検者が椅子に腰掛けた状態では、水平面内での太ももの伸びる方向がほぼ大腿骨の骨軸の方向と見なせるようになる。 Here, for example, in the state where the subject is sitting on the chair, so that the extending direction of the thigh in a horizontal plane can be regarded as a direction of substantially the femur bone axis. あるいは、椅子の座面の角度を適切に決めておくことで、大腿骨の骨軸の方向が水平面内になるようにすることができる。 Alternatively, by leaving decide appropriately the angle of the seat surface of the chair, the direction of the bone axis of the femur can be made to be in a horizontal plane. このようにしておけば、メカニカル三次元プローブ10を膝に対して位置決め配置した場合に、メカニカル三次元プローブ10の座標系と大腿骨の骨軸方向との位置関係を既知とすることができる。 If in this way, can be in the case of a mechanical three-dimensional probe 10 is positioned and arranged relative to the knee, the positional relationship between the bone axis of the coordinate system and femur mechanical three-dimensional probe 10 as known. したがって、画像形成部28は、プローブ10により得られたボリュームデータあるいはそこから抽出した軟骨の形状を、骨軸方向を視線方向(例えば骨軸に沿って膝の外側から大腿骨遠位端の軟骨を見る方向)としてレンダリングすることができる。 Accordingly, the image forming unit 28, the shape of the volume data or cartilage extracted therefrom obtained was by the probe 10, from the outside of the knee along the bone axis viewing direction (e.g. bone axis of the distal femur cartilage it can be rendered as a direction) to see. このようにレンダリングすれば、図36のように、視点側から見て最も手前側の点がほぼ軟骨荷重部であるような軟骨の三次元画像表示を自動生成することができる。 Thus rendered, as shown in FIG. 36, it is possible to most of the front point from the perspective side to automatically generate a three-dimensional image display of cartilage, such as a substantially cartilage load portion. ユーザは、その表示上で、軟骨荷重部の点(又は軟骨荷重部に該当するある程度の大きさの範囲)を指定することできる。 The user, on the display, can be to specify the point of cartilage loading section (or certain size range corresponding to the cartilage load portion).

また、上述のように、視点側から見て最も手前側の点がほぼ軟骨荷重部であるような軟骨の三次元画像表示を自動生成することができれば、軟骨荷重部の点又は範囲をユーザが指定する代わりに、その三次元画像上で最も手前側の点や範囲を軟骨荷重部として自動検出することもできる。 Further, as described above, if it is possible to most of the front point from the perspective side to automatically generate a three-dimensional image display of cartilage, such as a substantially cartilage load portion, a point or range of the cartilage load portion users instead of specifying it can be automatically detected points or ranges on the most front side on its three-dimensional image as a cartilage load portion. 自動検出は、ユーザ指定の場合よりも精度は劣るかも知れないが、処理速度の向上には有益である。 Automatic detection, it might accuracy is inferior than the user-specified, it is beneficial to increase the processing speed.

さて計算対象点Aが指定されると、厚み計算部38は、その計算対象点Aにおける軟骨輪郭表面の法線方向を求める。 Now the calculation target point A is specified, the thickness calculating section 38 obtains the normal direction of the cartilage contour surface at the calculated target point A.

この法線方向の算出のために、厚み演算部37は、一例として、軟骨輪郭の面のうちその点Aの周囲近傍の中から、3つの参照点B,C,Dを求める(S304)。 For this normal direction of the calculation, the thickness computing unit 37, as an example, from the surrounding neighborhood of the point A of the surfaces of the cartilage contour, three reference points B, C, obtaining the D (S304). 3つの参照点は、一例として、図37(図36の対象点A近傍を拡大した図)に例示するように、計算対象点Aからみて周囲360度の範囲で均等な方向(すなわち120度間隔の3方向)に位置するように選択することが好ましい。 Three reference points, as an example, FIG. 37 as illustrated in (enlarged view of the target point A near the Figure 36), equal directions (i.e. 120 degrees apart as viewed from the calculation target point A in the range of 360 degrees around it is preferably selected so as to be positioned in three directions) of. また、対象点Aから各参照点B,C,Dまでの距離はほぼ均等とすることが好ましい。 Further, each reference point from the target point A B, C, the distance to D is preferably substantially equal. その距離は1画素(ボクセル)程度でもよいが、数画素(例えば5,6画素程度)とした方が後の法線方向特定の精度向上が見込める。 Its distance may be on the order of one pixel (voxel), but the normal direction certain accuracy after is better to be the number of pixels (for example, about 5, 6 pixels) can be expected.

次に、厚み計算部38は、それら参照点B,C,Dを通る平面Eの方程式を求める(S306)。 Next, the thickness calculating section 38, they reference point B, C, an equation of a plane E through D (S306). このステップでは、平面の方程式 ax+by+cz+d=0 In this step, the equation of the plane ax + by + cz + d = 0
に参照点B,C,Dの三次元座標が(Bx,By,Bz),(Cx,Cy,Cz),(Dx,Dy,Dz)をそれぞれ代入することで、a,b,c,dを変数とする3つの式を求める。 Reference points B, C, the three-dimensional coordinates of D in (Bx, By, Bz), (Cx, Cy, Cz), (Dx, Dy, Dz) and by substituting each, a, b, c, d obtaining three expressions that the variable. そして、それら3つの式からなる連立方程式を解くことで、変数a,b,c,dの比を求めることができ、その比から平面Eの方程式が求められる。 Then, by solving the simultaneous equations consisting of three equations, variables a, b, c, it is possible to obtain the ratio of d, is the equation of the plane E is determined from the ratio. この平面Eは、計算対象点Aにおける軟骨輪郭の接平面にほぼ等しい。 The plane E is approximately equal to the tangent plane of cartilage contour in the calculation target point A.

この処理では、その平面Eの法線方向を、計算対象点Aにおける輪郭表面の法線方向と見なす。 In this process, the normal direction of the plane E, regarded as the normal direction of the contoured surface in the calculation target point A. 平面ax+by+cz+d=0の法線ベクトルは(a,b,c)で表されるので、連立方程式を解いて変数a,b,c,dの比が分かれば、法線ベクトルも特定できる。 Since the normal vector of the plane ax + by + cz + d = 0 are represented by (a, b, c), the variable a by solving the simultaneous equations, b, c, knowing the ratio of d, the normal vector can also be identified.

なお、法線ベクトルを求めるために用いる各参照点B,C,Dの三次元座標として、軟骨輪郭上の点のうち当該参照点の周囲近傍の複数点(画素)の三次元座標の平均値を用いてもよい。 Note that each reference point B used for obtaining a normal vector, C, as a three-dimensional coordinate and D, the average value of the three-dimensional coordinates of points around the vicinity of the reference point of the points on the cartilage contour (pixel) it may be used. 例えば、図38の例では、白抜きの丸印で示す点Bの三次元座標として、当該点B自身の三次元座標と、点Bの8近傍の点(黒丸印)の三次元座標と、の平均値を用いている。 For example, in the example of FIG. 38, as the three-dimensional coordinates of the point B shown by a circle of white, and the three-dimensional coordinates of the point B itself, and the three-dimensional coordinates of the 8-neighborhood of the point of the point B (black circle), and using the average value. このように参照点の近傍点の座標を平均することで、抽出された軟骨輪郭に含まれる高周波な誤差成分を打ち消すことができ、法線ベクトルの精度を高めることが期待される。 By so averaging the coordinates of the neighboring point of the reference point can be a high frequency error components included in the extracted cartilage contour can be canceled, it is expected to improve the accuracy of the normal vectors.

次に厚み計算部38は、図39に示すように、計算対象点Aを通り、求めた法線ベクトルの方向に延びる直線を求める(S308)。 The thickness calculation unit 38 then, as shown in FIG. 39, through the calculation target points A, obtaining a straight line extending in the direction of the normal vector obtained (S308). これが、対象点Aを通る軟骨輪郭の法線である。 This is normal cartilage contour through the object point A. 厚み計算部38は、その法線が軟骨の三次元的な輪郭面と交わる点を、図40に例示するように、上下それぞれの輪郭面につき1つずつ求める(S310)。 The thickness calculation unit 38, a point where the normal line intersects the three-dimensional contoured surface of the cartilage, as illustrated in FIG. 40, obtains one for the upper and lower respective contoured surface (S310). 図40の例では、煩雑さを避けるため、点Aを通る法線が属する面で三次元的な軟骨輪郭を切断したときの断面図を模式的に示している。 In the example of FIG. 40, in order to avoid complication, it shows a cross-sectional view of a cutaway of the three-dimensional cartilage contour surface where the normal line passing through the point A belonging schematically. 図示のように、2つの交点のうち一方の点は計算対象点A自身である。 As shown, one of the points of the two intersection points is the calculation target point A itself. もう一方の交点を点Fとする。 The other point of intersection to a point F.

厚み計算部38は、それら2つの交点AFを結ぶ線分の長さを計算する。 The thickness calculation unit 38 calculates the length of a line connecting these two points of intersection AF. この長さが、計算対象点Aの位置での軟骨の厚みである(S312)。 The length, the thickness of the cartilage in the calculated position of the target point A (S312).

以上では計算対象点Aの周囲の3つの参照点を用いて法線ベクトルを求めたが、これは一例に過ぎない。 Was determined normal vector is using three reference points around the calculated target point A above, but this is only an example. この他にも例えば、計算対象点Aの近傍の複数の軟骨輪郭上の点の座標から、最小自乗法等の回帰演算により計算対象点Aでの軟骨輪郭の接平面の方程式を求め、この方程式の係数から法線ベクトルを求めてもよい。 In addition, for example, the coordinates of a point on a plurality of the cartilage contour in the vicinity of the calculated target point A, obtains the equation of the tangent plane of cartilage contour of the calculation target point A by regression calculation such as a least square method, the equations it may be obtained normal vector from the coefficient of.

以上では、軟骨表面、すなわち軟骨とそれを覆う筋肉や体液との境界の面に計算対象点を設定する場合を例示した。 In the above, the cartilage surface, i.e. been exemplified a case of setting a calculation target point on the surface of the boundary between the cartilage and muscle and body fluids covering it. これに対し、軟骨の裏面、すなわち軟骨と大腿骨遠位端(軟骨下骨)との境界面に計算対象点を設定することもできる。 In contrast, it is also possible to set the back surface of the cartilage, that is, the calculation target point on the boundary surface between the cartilage and the distal femur (subchondral bone). これには、例えば、軟骨の三次元表示において軟骨の裏面側を表示し、その裏面上でユーザに計算対象点を指定させればよい。 This includes, for example, to view the back side of the cartilage in the three-dimensional representation of the cartilage, it is sufficient to specify a calculation target point to the user on the rear surface thereof. このとき、例えば、前述したメカニカル三次元プローブ10の座標系と大腿骨の骨軸方向との関係を既知である状況では、軟骨のボリュームデータを、大腿骨の骨軸に沿って大腿骨側からその軟骨を見る視線方向から見た状態でレンダリングすれば、軟骨の三次元画像を、視点から見て最も奥の点がほぼ軟骨荷重部であるような姿勢で表示することができる。 In this case, for example, in a situation known the relationship between the bone axis of the coordinate system and femur mechanical three-dimensional probe 10 described above, the volume data of the cartilage from the femoral side along the bone axis of the femur if rendered in a state as viewed from the viewing direction to view the cartilage, the three-dimensional image of the cartilage can innermost point from the perspective displays a posture such that it is substantially cartilage load portion. したがって、ユーザはこの表示を見て、軟骨裏面側で軟骨荷重部に相当する点を指定することができる。 Thus, the user can specify a point to look at the display, which corresponds to the cartilage load portion cartilage backside. そのような視点からの三次元画像から、軟骨荷重部に相当する点を自動判定してもよい。 From the three-dimensional image from this perspective, it may automatically determine the point corresponding to the cartilage load portion. また、軟骨表面側でユーザに点を指定させ、その点を通る視線方向の直線が軟骨裏面に交わる点を求め、その点を計測対象点としてもよい。 Further, the user is specifying the point in the cartilage surface, the point where the line of sight direction of a straight line passing through the point intersects the cartilage backside determined, may the point as the measurement object point. 軟骨表面は、対向する骨の軟骨との摩擦による摩耗などで、凹凸が生じている場合がある。 Cartilage surface, etc. frictional wear between opposing bone cartilage, there is a case where unevenness occurs. そのような場合、凹凸の部分に計測対象点を設定すると、その点での法線方向が正しい厚みの方向とはかなりずれたものとなる可能性がある。 In such a case, setting the measurement object point to the portion of the irregularity, there is a possibility that what was quite deviated from the direction of the normal direction is correct thickness at that point. これに対し、軟骨裏面は大腿骨に張り付いており、そのような摩擦を受けないので、滑らかさを維持しており、そのような問題は少ない。 In contrast, cartilage back surface is stuck to the femur, does not undergo such a friction maintains the smoothness, such problems are few.

なお、一般的には、軟骨表面(軟骨と筋肉や体液との境界)も十分に滑らかな場合が多いので、軟骨表面上から軟骨荷重部等の計測対象点を選んでも精度の問題が生じない場合は多い。 Incidentally, in general, since when the cartilage surface (the boundary between the cartilage and muscle and body fluids) also sufficiently smooth, the more the accuracy of the problem does not occur even choose the measurement object point of the cartilage load portion and the like from the cartilage surface If many.

以上、ある1点における軟骨の厚みの計算の仕方を説明した。 Has been described how the calculation of the thickness of the cartilage in one point. この他にも、定量化処理部36は、軟骨の三次元画像上である程度の面積を持つ計測対象範囲の指定を受け付け、その範囲内の複数の点での軟骨の厚みについての統計情報を求めてもよい。 In addition to this, quantification processing unit 36 ​​accepts the specification of the measurement object range with a certain area on the three-dimensional image of the cartilage, calculated statistics about the thickness of cartilage at a plurality of points within that range it may be. この処理の例を図41に示す。 An example of this process in FIG. 41.

図41の手順では、まず定量化処理部36は、軟骨輪郭の三次元画像を表示部30に表示して(S320)、ユーザから計測対象範囲(計測ROI)の指定を受け付ける(S322)。 In the procedure of FIG. 41, quantification processing unit 36 ​​first displays a three-dimensional image of the cartilage contour on the display unit 30 (S320), accepts the designation of a measurement target range from the user (measurement ROI) (S322). ユーザは、入力部32のポインティングデバイス等を操作して、計測ROIを指定する。 The user operates a pointing device of the input unit 32 to designate the measurement ROI. 指定された計測ROIの情報は、計測ROI設定部39により認識され、定量化処理部36に伝えられる。 Information for the specified measurement ROI is recognized by the measuring ROI setting unit 39, it is transmitted to the quantification unit 36.

図42の例では、内側顆602の軟骨荷重部を含んだ範囲が、計測ROI610に指定されている。 In the example of FIG. 42, the range including the cartilage load portion of the medial condyle 602, are designated as measured ROI610. 計測ROI610内に多数表示された黒丸が、そのROI内の点(すなわち画素=ボクセル)を模式的に示している。 Black circles displayed number in the measurement ROI610 is schematically shows a point within that ROI (i.e. pixels = voxels). また図43は、内側顆602全体が計測ROI610に指定された場合の例である(図では、そのROIに含まれる計測対象の点を黒丸で示している)。 The Figure 43 is an example in which the entire medial condyle 602 is designated in the measurement ROI610 (The figure shows a point to be measured contained in the ROI by black circles).
定量化処理部36は、指定された計測ROI内の各点ごとに、その点での軟骨の厚みを厚み計算部38に計算させる(S324)。 Quantification processing unit 36, for each point in the specified measuring the ROI, to calculate the thickness of the cartilage in that regard to the thickness calculating section 38 (S324). そして定量化処理部36は、それら各点での軟骨の厚みを統計処理する(S326)。 The quantification section 36 statistically processes the thickness of their cartilage at each point (S326).

統計処理は、例えば、それら各点での厚みの平均値又は分散又は標準偏差等の統計的特徴量のうちの1種類以上を求める処理である。 Statistical process, for example, are those process for obtaining one or more of the statistical characteristic of the mean value or the variance or standard deviation of the thickness, and the like at each point. また、統計処理は。 In addition, statistical process. 図44に示すように、各点での厚みの分布マップ画像を生成する処理でもよい。 As shown in FIG. 44, or a process of generating distribution map image thickness at each point. 図44は、内側顆602の部分の拡大画像を模式的に示しており、計測ROI内の点のうち、その点での軟骨厚みが当該ROI内での平均値以下の部分620と、平均値を超える部分622とを、表示形態(例えば色や濃度)で区別して表示している。 Figure 44 is an enlarged image of a portion of the medial condyle 602 schematically illustrates, among the points in the measurement ROI, and the average value following portion 620 of the cartilage thickness at that point in the ROI, the mean value and a portion 622 of greater than, and presented separately on the display form (e.g., color and density). 分布マップ画像は、例えば、三次元空間におけるそれら各点の画素値を、その点での軟骨厚みに応じた値にすることにより生成できる。 Distribution map image is, for example, the pixel value of each of these points in three-dimensional space can be generated by a value corresponding to cartilage thickness at that point. すなわち、この分布マップ画像は三次元的な画像である。 That is, the distribution map image is a three-dimensional image. 図44の例では、軟骨厚みが平均値以下の点と、平均値を超える点という二段階の分布マップ画像を生成したが、段階数が更に多い分布マップ画像を生成することもできる。 In the example of FIG. 44, the following points average cartilage thickness has been produced a two stage distribution map image that point exceed the average value, it is also possible to generate distribution map image stage number is more often.

また、定量化処理部36は、図45に示すように、計測ROI内の各点での軟骨厚みの度数分布を求めてもよい。 Moreover, quantification processing unit 36, as shown in FIG. 45, it may be obtained frequency distribution of cartilage thickness at each point in the measurement ROI.

また、定量化処理部36は、軟骨の厚みに関する評価値以外の評価値を求めてもよい。 Moreover, quantification processing unit 36 ​​may determine the evaluation value other than evaluation value relates to the thickness of the cartilage. 例えば、三次元データメモリ26に保持された軟骨の三次元形状の情報から、軟骨の体積を求めることができる。 For example, the information of the three-dimensional shape of the cartilage held in the three-dimensional data memory 26, it is possible to determine the volume of the cartilage. また、軟骨表面の凹凸度を求めることもできる。 It is also possible to determine the degree of unevenness of the cartilage surface. 凹凸度は、例えば、軟骨輪郭に該当するボクセルの数を計数し、その計数値を単位面積当たりに正規化することで求めればよい。 Asperity, for example, by counting the number of voxels corresponding to the cartilage contour may be obtained by normalizing the counts per unit area. 単位面積当たりの軟骨輪郭のボクセル数が多いほど、凹凸度が高いと言える。 The more the number of voxels of cartilage contour per unit area, it can be said that a high degree of unevenness.

定量化処理部36が求めた定量情報は、画像形成部28により、膝内部の三次元画像又は軟骨の三次元画像又はそれら両者を合成したもの、に対して合成され、表示部30に表示される。 Quantitative information quantifying section 36 is required, the image forming unit 28, a composite of three-dimensional images or their both of the three-dimensional image or cartilage inside the knee, are synthesized with respect to, is displayed on the display unit 30 that. 例えば、定量化処理部36が計測ROIでの軟骨厚みの平均値等の統計値を求めた場合、画像形成部28は、その平均値の数値情報を、三次元画像等を表示した画面上に重畳する。 For example, if the quantification section 36 obtains the statistical value of the average value or the like of the cartilage thickness at measuring ROI, the image forming unit 28, the numerical information of the average value, on the screen displaying the three-dimensional image, etc. superimposed. 計測ROIが設定されている場合は、その数値情報はそのROI内又は近傍に重畳してもよい。 If the measurement ROI is set, the numerical information may be superimposed within or near the ROI. また、定量化処理部36が計測ROIでの軟骨厚みの分布マップ画像を求めた場合、画像形成部28は、その分布マップ画像を、膝内部の三次元画像や軟骨の三次元画像に重畳すればよい。 Also, if the quantification section 36 obtains a distribution map image of cartilage thickness at measuring ROI, the image forming unit 28, the distribution map image, by superimposing the three-dimensional image of the knee inside of the three-dimensional image and cartilage Bayoi. また、画像形成部28は、計測ROI内の各点での軟骨厚みの度数分布を、三次元画像と並べて、あるいは別画面で、表示部30に表示させてもよい。 The image forming unit 28, a frequency distribution of cartilage thickness at each point in the measurement ROI, side by side with the three-dimensional image, or on another screen may be displayed on the display unit 30.

次に、実施形態の超音波診断装置における、軟骨の厚み等の評価値の経時的変化を求めるための支援機能について説明する。 Then, in the ultrasonic diagnostic apparatus of the embodiment, the support function of determining the change over time of the evaluation value such as the thickness of the cartilage is described.

例えば同一点での軟骨の厚みの経時的変化を正しく求めるには、異なる時点で求められた軟骨形状同士を正しく位置合わせする必要がある。 For example, obtaining the temporal changes in cartilage thickness at the same point correctly, it is necessary to properly align the cartilage shape together determined at different time points.

この位置合わせ処理を行うのが、図3における定量化処理部36中の位置合わせ部62である。 To carry out this positioning process, a positioning unit 62 in the quantifying section 36 in FIG. 3. データベース60は、過去の計測結果を蓄積するデータベースである。 Database 60 is a database for storing historical measurement results. 例えばデータベース60には、被検者の膝の計測が行われる都度、軟骨抽出部24が抽出した軟骨の形状情報(輪郭形状あるいはボリュームデータ)が、被検者のID(識別)情報及び計測日時に対応づけて登録される。 For example, the database 60, every time the measurement of the knee of a subject is performed, the shape information of cartilage cartilage extractor 24 is extracted (contour shape or volume data), the subject's ID (identification) information and measurement date It is registered in association with. 被検者のID情報は、入力部32からユーザ(診断者)が入力したり、入力部32が備えるカードリーダにより被検者のIDカードを読み取ったり、カルテ情報などを管理する診断情報管理システム(図示省略)から取得したりすればよい。 ID information of the subject, the diagnostic information management system for managing or input from the input unit 32 the user (diagnostician) is, or read ID card of the subject by the card reader the input unit 32 comprises, like medical record information it may be or obtained from (not shown). また、データベース60には、軟骨形状のデータの他にも、メカニカル三次元プローブ10により得られた(三次元データメモリ20内の)生のボリュームデータを登録してもよい。 Moreover, the database 60, in addition to the data of the cartilage shape was obtained by a mechanical three-dimensional probe 10 may be registered volume data (three-dimensional data memory 20) production. また、画像前処理部22の前処理結果のボリュームデータを登録してもよい。 It is also possible to register the volume data before the processing result of the image pre-processing unit 22. また、厚み計算部38が計算した軟骨荷重部の厚みや、軟骨荷重部近傍の厚みの統計値などといった評価値を登録してもよい。 Also, and the thickness of the cartilage load portion where the thickness calculating section 38 has calculated may register an evaluation value such as statistics of cartilage load the vicinity of the thickness. なお、データベース60には、登録された軟骨形状等が右足、左足のいずれのものであるかを示す情報も併せて登録する。 Note that the database 60, the cartilage shape which is registered right foot, and registers the information even together indicating whether any of those left foot.

さて、2つの画像の位置合わせを行うには、例えば平面画像で考えた場合、一方の画像を回転、平行移動させ、他方の画像とピクセル毎に比較し、その差が最小になるような回転角、平行移動量を求めれば良い。 Now, to do the alignment of the two images, for example, when considered in plan image, rotating one of the images, is translated, compared to every other image and the pixel rotation as the difference becomes minimum angle may be determined amount of translation. つまり、画像の幅をw、高さをhとすると、一方の画像を−180度〜+180度まで例えば1度ずつ回転させ、x方向に−w〜+wまで1画素ずつ移動させ、y方向に−h〜+hまで1画素ずつ移動させながら、その都度他方の画像と比較し、最適な回転角、平行移動量を見つければ良い。 In other words, the width of the image w, the height when is h, is rotated by, for example, 1 ° one image to -180 degrees to +180 degrees, moved by one pixel to the -W~ + w in the x direction, the y-direction is moved one pixel to -h~ + h, compared to the respective other image, optimal rotation angle may be finds a parallel movement amount. しかし、この方法では処理するのに莫大な時間がかかってしまう。 However, it takes enormous time to process in this way. 例えば、画像サイズが512×512画素であれば、1024×1024×360=94,371,840回もの比較演算が必要となる。 For example, if the 512 × 512 pixels image size, it is necessary to also compare operation 1024 × 1024 × 360 = 94,371,840 times. 奥行きある三次元画像データの場合はさらに莫大な処理時間となってしまう。 It becomes more enormous processing time in the case of three-dimensional image data with depth.

これに対し、以下に例示する処理方法では、比較演算の範囲を、軟骨の形状に沿った範囲に限定することで、処理時間の低減を図る。 In contrast, in the processing method illustrated below, the range of the comparison operation, by limiting the range along the shape of the cartilage, reducing the processing time. この処理方法を、図46に示す。 This processing method is shown in Figure 46.

図46では、今回新たに計測した被検者の軟骨形状と、同じ被検者についての前回の軟骨形状の計測結果とを位置合わせする場合の例を説明する。 In Figure 46, illustrating the cartilage shape of the subject newly measured time, the example of aligning the measurement result of the previous cartilage shape for the same subject.

図46の手順では、まず、被検者の膝内部をメカニカル三次元プローブ10により計測し、前述の処理によりその被検者の膝軟骨の今回の形状計測結果を得る(S400)。 In the procedure of FIG. 46, first, the knee inside of the examinee measured by the mechanical three-dimensional probe 10 to obtain the current shape measurement result of the subject of the knee cartilage by the foregoing processing (S400). このとき得られた膝内部の生のボリュームデータや、軟骨の三次元形状データを、その被検者のID情報に対応づけてデータベース60に登録してもよい。 The time and raw volume data inside the knee obtained, a three-dimensional shape data of the cartilage may be registered in the database 60 in association with the ID information of the subject.

超音波診断装置は、前回との比較を行うモードを有している。 Ultrasonic diagnostic apparatus has a mode for comparing the previous. 診断者がそのモードの実行を指示すると、位置合わせ部62は、その被検者の前回計測時の軟骨形状のデータをデータベース60から読み出す(S402)。 When diagnostician instructs the execution of the mode, the registration unit 62 reads the data of the cartilage shape of the previous measurement of the examinee from the database 60 (S402). ここで、今回の計測の最初に入力された被検者のID情報に対応づけて登録されている(今回の計測結果を除く)最新の軟骨形状のデータをデータベース60から検索すればよい。 Here, it is sufficient retrieve data initially (excluding the current measurement results) that association is registered in correspondence to the ID information of the subject which is input latest cartilage shape of current measurement from the database 60. なお、今回計測したのが右足であれば、データベース60から前回の右足の軟骨形状データを検索する。 Incidentally, the measured time is as long as the right foot, looking for cartilage shape data of the previous right foot from the database 60.

次に、位置合わせ部62は、画像形成部28に対し、計測した今回の軟骨形状のデータと検索した前回の軟骨形状のデータとを渡し、それら軟骨形状の三次元画像を例えば一画面上に左右に並べて配置した表示画像を生成させ、表示部30に表示させる。 Next, the positioning unit 62, the image forming unit 28, passes the data of the previous cartilage shape and search for data of this cartilage shape measured, a three-dimensional image of their cartilage shape, for example, on one screen a display image placed side by side to generate on the display unit 30. なお、前回と今回の画像を一画面に並べて表示する代わりに、一画面に1つずつ表示し、その都度以下の視点の変更や軸指定などの捜査を受けるようにしてもよい。 Instead of displaying side by side previous and present images in one screen, it may be displayed one at a screen, subjected to investigation, such as changes and the axis specified in each case following viewpoints.

診断者は、画面表示された前回及び今回の軟骨三次元画像のそれぞれについて、入力部32が備えるポインティングデバイスなどを操作することにより、レンダリングの際の視点(あるいは視線方向)を変更することができる。 Diagnostician, for each screen displayed last and this cartilage three-dimensional image, by operating a pointing device the input unit 32 provided, it is possible to change the viewpoint (or viewing direction) during rendering . この視点変更により、前回及び今回の軟骨三次元画像を、それぞれ、軟骨の内側顆における軟骨荷重部が正面に来る向きにする。 The viewpoint change, the previous and the current cartilage three-dimensional image, respectively, in the direction of cartilage load portion of the medial condyle cartilage comes to the front. このときの三次元画像の視線方向は、大腿骨の骨軸の方向にほぼ等しく、また軟骨荷重部での軟骨の厚みの方向にもほぼ等しい。 Line-of-sight direction of the three-dimensional image at this time is approximately equal to the direction of the bone axis of the femur, also approximately equal to the direction of the thickness of the cartilage in the cartilage load portion.

なお、前述の例のように、メカニカル三次元プローブ10と被検者の膝や太股との相対位置関係を機械的に規制するなどすれば、プローブ10の座標系と大腿骨の骨軸方向との位置関係を既知とすることができ、視点側から見て最も手前側の点がほぼ軟骨荷重部であるような軟骨の三次元画像表示を自動生成することができる。 As in the previous example, a mechanical three-dimensional probe 10 when such mechanically restricting the relative positional relationship between the subject's knees and thighs, and bone-axis direction of the coordinate system and the femur of the probe 10 the positional relationship of the can to be known, can be the most front point from the perspective side to automatically generate a three-dimensional image display of cartilage, such as a substantially cartilage load portion. この場合、診断者は、視点変更を行わなくてよく、仮に行うとしても微少な変更でよい。 In this case, the diagnostician may not be performed viewpoint change, may also very small change as do if at all.

このようにして前回及び今回の軟骨三次元画像の向きが調整されると、次に位置合わせ部62は、診断者に、それら各軟骨三次元画像上で、内側顆の軟骨荷重部及びその荷重部を通る軟骨長手軸を指定させる(S404)。 This way, the previous and orientation of this cartilage three-dimensional image is adjusted, then the positioning section 62, the diagnostician, on their respective cartilage three-dimensional image, cartilage load unit and the load of the medial condyle to designate cartilage longitudinal axis through the parts (S404). 例えば図36に示されるように、軟骨の内側顆602は、軟骨荷重部が正面に向く方向から見た場合、内側顆と外側顆が並んでいる方向を横方向とすると、おおむね縦に長い形状をなしている。 For example, as shown in FIG. 36, the medial condyle 602 of cartilage, if cartilage load portion is viewed from the direction toward the front, long shape direction are lined up medial condyle and lateral condyle and a transverse direction, vertically generally and it forms a. S404では、診断者は、ポインティングデバイスなどを用いて、軟骨荷重部を指定すると共に、その軟骨荷重部を通り内側顆の形状の長手方向に延びる線を長手軸として指定する。 In S404, diagnostician, by using a pointing device, as well as specify the cartilage load unit, designates a line extending in the longitudinal direction of the shape of the through medial condyle thereof cartilage loading section as the longitudinal axis.

図47には、今回の軟骨三次元画像(A)と前回の軟骨三次元画像(B)とのそれぞれにおいて(図では内側顆の荷重部近傍を拡大して示す)、軟骨荷重部630a及び630bと長手軸632a及び632bとが指定された状態を模式的に示している。 Figure 47 (an enlarged view of a vicinity loaded part of the medial condyle in the figure) in each of this cartilage three-dimensional image (A) and previous cartilage three-dimensional image (B), cartilage loading section 630a and 630b a longitudinal axis 632a and 632b are the specified state schematically shows a.

位置合わせ部62は、診断者が画面上で軟骨荷重部として指定した点から、レンダリングの視線方向に延びる直線と軟骨形状の手前側の表面との交点を、三次元空間での軟骨荷重部の点として求める。 Positioning unit 62, from the viewpoint of diagnostician designated as cartilage load portion on the screen, the intersection of the front surface of the straight line and the cartilage shape extending in the viewing direction of the rendering, cartilage load portion in the three-dimensional space determined as the point. 同様に、軟骨長手軸の三次元空間での方向は、視線方向に垂直な面内で、画面上で指定された方向に延びる方向となる。 Similarly, the direction in three-dimensional space of cartilage longitudinal axis in a plane perpendicular to the viewing direction, a direction extending in a direction that is specified on the screen. 位置合わせ部62は、求めた三次元空間での軟骨荷重部の点を通る、その方向の軸を、軟骨長手軸と認識する。 Positioning unit 62, through the points of cartilage load portion of a three-dimensional space calculated, the axis of the direction, recognizes the cartilage longitudinal axis.

なお、超音波診断では、膝蓋骨の影などの影響により内側顆全体を抽出できない場合もあるが、そのような場合でも、診断者は、内側顆のうちの抽出できた部分の形状や、外側顆、膝蓋面(内側顆と外側顆との間の部分)などとの関係を考慮することで、本来の長手軸方向を推定して指定することができる。 In the ultrasonic diagnostic, it may not be extracted inside 顆全 body due to the effects of the shadow of the patella, even in such a case, the diagnostician, the shape of the extraction can part of the medial condyle, the lateral condyle , by considering the relationship between such (portion between the medial condyle and the lateral condyle) Hizafutamen can be specified to estimate the original longitudinal axis.

また、位置合わせ部62は、視線方向に垂直な面内で長手軸に垂直で、かつ三次元空間上で特定された軟骨荷重部の点を通る軸を、軟骨の短手軸として求める。 Further, the registration unit 62 is perpendicular to the longitudinal axis in the plane perpendicular to the viewing direction, and an axis passing through the points of cartilage load portion identified in a three-dimensional space is determined as the short axis of the cartilage. 図47には、今回及び前回の軟骨三次元画像での短手軸634a及び634bが示されている。 Figure 47 is shorter shaft 634a and 634b at the current and previous cartilage three-dimensional image is shown.

以上では、診断者に軟骨荷重部と長手軸方向を指定させたが、この代わりに軟骨荷重部と短手軸方向を指定させてもよい。 In the above, but was designated cartilage load portion and the longitudinal axis direction to the diagnostician may be alternatively in to specify the cartilage load portion and the short axis direction. また、長手軸と短手軸を指定させてもよく、この場合、例えば、それら両者の交点を軟骨形状の手前側の面に投影した点が軟骨荷重部となる。 Also, may be allowed to specify the longitudinal axis and the short axis, in this case, for example, a point obtained by projecting the intersection of those two on the front side surface of the cartilage shape is cartilage load portion.

次に、位置合わせ部62は、今回と前回の軟骨三次元画像の間で軟骨荷重部同士が一致するように今回の軟骨三次元画像を平行移動させるとともに、長手軸同士が一致するように今回の軟骨三次元画像を回転させる(S406)。 Next, the positioning unit 62 is moved parallel to this cartilage three-dimensional image as cartilage load portions match between the current and previous cartilage three-dimensional image, this such that the longitudinal axes coincide rotating the cartilage three-dimensional image (S406).

次に、位置合わせ部62は、前回と今回の軟骨三次元形状の各々について、それぞれ、指定された軟骨荷重部を通り長手軸及び視線方向にそれぞれ延びる直線を含んだ平面で切断した断面形状(長手軸断面と呼ぶ)を求める(S408)。 Next, the alignment unit 62, for each of the previous and current cartilage three-dimensional shape, respectively, cut sectional shape including a straight line extending respectively specified cartilage load portion as the longitudinal axis and the viewing direction plane ( Request is referred to as a longitudinal axis cross-section) (S408). 例えば、図48の(A)には今回の長手軸断面640aが、(B)には前回の長手軸断面640bが、それぞれ例示されている。 For example, this longitudinal axis section 640a in (A) of FIG. 48, the last longitudinal axis section 640b, are respectively illustrated in (B).

次に位置合わせ部62は、今回の長手軸断面を前回の長手軸断面に位置合わせするための平行移動量及び回転角度を計算し、その計算結果に従って今回の軟骨三次元形状を平行移動及び回転させる。 Then positioning unit 62, the translation amount and rotational angle for aligning the current longitudinal axis cross-section of the previous longitudinal axis cross-section is calculated, and translation and rotation of this cartilage three-dimensional shape according to the calculation result make. (S410)(詳細は後述)。 (S410) (details will be described later).

次に位置合わせ部62は、前回と今回の軟骨三次元形状の各々について、それぞれ、指定された軟骨荷重部を通り短手軸及び視線方向にそれぞれ延びる直線を含んだ平面で切断した断面形状(短手軸断面と呼ぶ)を求める(S412)。 Then positioning unit 62, for each of the previous and current cartilage three-dimensional shape, respectively, cut with including a straight line extending respectively cartilage load portion designated as the short axis and the line-of-sight direction planar cross-sectional shape ( Request shorter shaft section called a) (S412). そして、今回の短手軸断面を前回の短手軸断面に位置合わせするための平行移動量及び回転角度を計算し、その計算結果に従って今回の軟骨三次元形状を平行移動及び回転させる。 Then, the amount of parallel movement and rotational angle for aligning the current shorter axis slice in the short axis cross-section of the last calculated, translating and rotating the current cartilage three-dimensional shape in accordance with the calculation result. (S414)(詳細は後述)。 (S414) (details will be described later). 以上により、今回の軟骨三次元画像が前回の軟骨三次元画像に対して三次元的に位置合わせされた状態となる。 Thus, the current cartilage three-dimensional image in a state of being three-dimensionally aligned to previous cartilage three-dimensional image.

次に、図49を参照して、長手軸断面及び短手軸断面についての位置合わせ(S410及びS414)の具体的な処理手順の例を説明する。 Next, referring to FIG. 49, an example of a specific processing routine of the alignment of the longitudinal axis slice and Tantejiku section (S410 and S414). 以下では、長手軸断面同士の位置合わせの場合を例にとって説明するが、短手軸断面同士も同様の処理により位置合わせできる。 The following is a description of the case of alignment between the longitudinal axis cross-section as an example, also the short axis slice between it aligned by the same process.

図49の手順では、まず位置合わせ部62は、今回の軟骨の長手軸断面形状の凸側の輪郭線(すなわち軟骨と筋肉等との境界)上に基準点Kを設定すると共に、前回の長手軸断面形状の凸側の輪郭線上に、例えば横方向について等間隔に、n個の検査点K1,K2,…,Knを設定する(S500)。 In the procedure of FIG. 49, the positioning unit 62 first sets a reference point K on the (boundary between namely cartilage and muscle, etc.) this longitudinal axis the cross-sectional shape of the convex side of the contour of the cartilage, the last longitudinal on the axis the cross-sectional shape of the convex side of the contour, at regular intervals for example for lateral, n-number of test points K1, K2, ..., sets the Kn (S500). 図50の(A)には、今回の長手軸断面640aの表面に設定された基準点Kが例示され、(B)には前回の長手軸断面640bの表面に設定された検査点K1,K2,…,Knが例示される。 FIG The (A) of 50, set on the surface of this longitudinal axis section 640a reference point K and the like, the inspection points set on the surface of the last longitudinal axis section 640b in (B) K1, K2 , ..., Kn are exemplified. 以下では、説明を簡略化するため、今回の軟骨の長手軸断面形状を「断面形状X」と呼び、前回の軟骨の長手軸断面形状を「断面形状Y」と呼ぶことにする。 Hereinafter, to simplify the description, a longitudinal axis cross-section of this cartilage is referred to as "cross-sectional shape X", a longitudinal axis cross-sectional shape of the last of the cartilage is referred to as "cross-sectional shape Y".

基準点Kとしては、例えば、表示画面上での断面形状Xの右端と左端との中点に該当する凸側の輪郭線上の点を選んでもよい。 The reference point K, for example, may choose a point on the outline of the convex side corresponding to the midpoint between the right and left ends of the cross-sectional shape X on the display screen. また、別の例として、指定された軟骨荷重部の点を基準点Kとしてもよい。 Further, as another example, it may be used as the reference point K points specified cartilage load portion. また、検査点の個数nは、必要とする位置合わせの精度に応じて定めておけばよい。 The number n of test points, it is sufficient to set in accordance with the alignment of the required accuracy.

次に位置合わせ部62は、カウンタjを1に初期化し(S502)、断面形状Xの基準点Kが断面形状Yの検査点Kjに一致するように、断面形状Xを平行移動させる(S504)。 Then positioning unit 62, a counter j is initialized to 1 (S502), so that the reference point K cross section X matches the inspection point Kj sectional shape Y, translating the sectional shape X (S504) . 図51は、平行移動後の断面形状X(640a)とY(640b)との位置関係を示す。 Figure 51 shows the positional relationship between the Y (640b) cross section X after translation (640a).

そして位置合わせ部62は、この状態で、断面形状XとYとの重なり部分の面積を算出し、算出した面積をメモリ等に記憶する(S506)。 The positioning unit 62 is in this state, to calculate the area of ​​the overlap between the cross-sectional shape X and Y, and stores the calculated area in a memory or the like (S506). 面積は、例えば、重なり部分に含まれる画素の数を計数することで求めることができる。 Area, for example, can be determined by counting the number of pixels included in the overlapping portion. 図52にハッチングで明示した部分650が重なり部分の例である。 It is an example of explicit portion 650 overlapping portion by hatching in FIG. 52. ここで、算出した面積は、jの値(この時点では1)及び断面形状Xの回転角度(この時点では0度)と対応づけて記憶しておく。 Here, the calculated area is (at this point 1) the value of j and (at this point 0 °) angle of rotation of the cross-sectional shape X stores the association with. なお、jの値の代わりに、基準点Kから検査点Kjまでのベクトル(平行移動を表す)をメモリに記憶しておいてもよい。 Incidentally, instead of the value of j, the vector from the reference point K to the inspection point Kj (representing translation) may be stored in the memory.

次に、位置合わせ部62は、断面形状Xを360度回転させ終わったかどうかを判定する(S508)。 Next, the positioning unit 62 determines whether the finished rotating the cross-sectional shape X 360 degrees (S508). 360度回転させ終わっていなければ、位置合わせ部62は、基準点Kを検査点Kjに一致させた状態で、基準点K回りに、あらかじめ定めた向き(図52の例では反時計回り)にあらかじめ定めた単位角度(例えば1度)だけ、断面形状X(640a)を回転させる(S510)。 If not finished is rotated 360 degrees, the alignment unit 62 in a state where the reference point K fitted to the inspection points Kj, the reference point K around the predetermined direction (counterclockwise in the example of FIG. 52) only predetermined unit angle (e.g. 1 °), rotating the cross-sectional shape X (640a) (S510). そして、再びS506で、断面形状XとYとの交わり部分の面積を計算し、その時点での平行移動ベクトル及び回転角度を表す情報と関連づけてメモリ等に記憶する。 Then, in step S506 again to calculate the area of ​​intersection between the cross-sectional shape X and Y, and stored in a memory or the like in association with translation vector and information indicating the rotation angle at that time.

基準点Kをある検査点Kjに一致させた状態で、S506〜S510の処理を繰り返す。 In a state of being matched to the inspection point Kj with the reference point K, the process is repeated S506~S510. そして、断面形状Xを360度回転させ終えると、S508の判定結果が肯定(Yes)となる。 When the cross-sectional shape X finishes rotated 360 degrees, the determination result of S508 is positive (Yes). この場合、位置合わせ部62は、カウンタjの値がn(検査点Kjの総数)に達したか否かを判定し(S512)、達していなければjを1増加させて(S514)、ステップS504に戻る。 In this case, the registration unit 62 determines whether the value of the counter j has reached n (total number of test points Kj) (S512), and is incremented by 1 j If not reached (S514), step Back to the S504. すなわち、次の検査点Kjについて、同様の処理(S504〜S510)を繰り返す。 That is, for the next inspection point Kj, repeats the same processing (S504~S510).

S504〜S514の処理をjがnに達するまで繰り返すと、S512の判定結果が肯定となる。 Repeating the process of S504~S514 until j reaches n, the determination result of S512 is positive. この場合、位置合わせ部62は、メモリ等に記憶した重なり部分の面積の最大値を求める。 In this case, the positioning unit 62, the maximum value of the area of ​​the overlapping portion stored in the memory or the like. 断面形状X(640a)とY(640b)の重なり部分の面積が最大となった状態を図53に例示する。 Area of ​​the overlapping portion of the cross section X (640a) and Y (640b) is exemplifying a state in which the maximum in FIG. 53. 位置合わせ部62は、その面積の最大値に対応づけて記憶された平行移動量(ベクトル)及び回転角度だけ、今回の軟骨三次元画像を平行移動及び回転させる(S516)。 Positioning unit 62, the parallel movement amount stored in association with the maximum value of the area (vector) and the rotation angle only causes translating and rotating the current cartilage three-dimensional image (S516).

以上の処理により、長手軸断面形状を用いた位置合わせが完了する。 By the above process, the alignment is completed using a longitudinal axis cross-sectional shape. この位置合わせは、今回の軟骨三次元画像を平行移動させ、短手軸回りに回転させるものである。 This alignment, the current cartilage three-dimensional image is translated, it is intended to rotate in the transverse axis.

この後、S414で短手軸断面形状について同様の処理(図49)を行うことにより、今回の軟骨三次元画像を更に平行移動及び長手軸回りに回転させ、前回の軟骨三次元画像に位置合わせすることができる。 Thereafter, by performing the same processing (Fig. 49) for the short-axis cross-sectional shape in S414, the current cartilage three-dimensional image is further rotated movement and a longitudinal axis parallel alignment to the previous cartilage three-dimensional image can do.

図49の手順では、今回の断面形状Xの基準点を前回の断面形状Yの全域に渡って設定された検査点の全てに対してそれぞれ移動させた場合について、それぞれ検査を行ったが、検査点の分布範囲を絞り込み、検査点の数を減らすこともできる。 In the procedure of FIG. 49, the case is moved respectively for all of the test points set over the entire current cross section X of the reference point of the previous cross-sectional shape Y, were respectively subjected to inspection, inspection refine distribution range of points, it is also possible to reduce the number of test points. 例えば、今回の断面形状Xの軟骨荷重部を基準点とし、前回の断面形状Yにおける軟骨荷重部の近傍のあらかじめ定めた範囲に検査点を設定するようにしてもよい。 For example, cartilage load portion of this cross section X as a reference point, may be set the test points to a predetermined range in the vicinity of the cartilage load portion in the previous cross-sectional shape Y. こうすることで、計算回数を低減することができる。 In this way, it is possible to reduce the number of calculations.

以上のように今回と前回の軟骨三次元画像を位置合わせすることで、それら両者を精度よく比較することができる。 By aligning the current and previous cartilage three-dimensional image as described above, it is possible to compare them both accurately. 例えば、位置合わせをした後では、前回又は今回の軟骨三次元画像のいずれか一方の画像上で注目点を指定すれば、他方の画像上でその注目点に該当する点を特定することができる。 For example, after alignment, it is possible to identify the points by specifying the target point on either one of the image of the previous or current cartilage three-dimensional image, corresponding to the point of interest on the other image . 今回と前回の軟骨三次元画像において各々の注目点での軟骨厚みを計算すれば、今回と前回とでほぼ同じ部位の厚みを求めることができる。 If the current and calculating the cartilage thickness at each point of interest in the previous cartilage three-dimensional image, it is possible to determine the thickness of approximately the same site in this and the previous.

したがって、図3に示した経時変化算出部64は、例えば診断者から指定された同一点での軟骨厚みを、今回及び前回の軟骨三次元画像(又は軟骨輪郭形状)から求め、求めた両者の厚みを例えば並べて表示するための画像を生成することができる。 Therefore, temporal change calculating unit 64 shown in FIG. 3, for example cartilage thickness at the same point specified by the diagnostician, calculated from the current and previous cartilage three-dimensional image (or cartilage contour), obtained both it is possible to generate an image for displaying a thickness of, for example, side by side. また、その同一点での厚みが前回から今回までにどれだけ変化したか(増加又は減少)を計算し、その変化量を表示することもできる。 It is also possible thickness at the same point to calculate how changed much until now from the last (increase or decrease), and displays the amount of change.

また、位置合わせを行えば、診断者が前回又は今回の軟骨三次元画像のうちの一方の上で、広さを持つ関心領域(例えば軟骨荷重部とその近傍範囲)を指定すると、他方の三次元画像上でそれに対応する関心領域が定まる。 Further, by performing the alignment, on one of the diagnostician previous or current cartilage three-dimensional image, by specifying a region of interest having a size (e.g., cartilage load portion and its neighborhood area), other tertiary ROI corresponding to it on the original image is determined. したがって、経時変化算出部64は、前回と今回との間で、同じ関心領域内の複数の点での軟骨厚みの統計情報(平均、分散、分布マップなど)をそれぞれ求めることができる。 Therefore, temporal change calculating unit 64, between the previous and present, statistics cartilage thickness at a plurality of points in the same interest area (average, variance, distribution map, etc.) can be obtained respectively. また、前回と今回での同じ関心領域での統計情報同士の差や比較結果なども、経時変化を示す分析結果の一種として求めることができる。 Also, like the previous and the difference or comparison result of the statistical information with each other at the same region of interest in this, it can be obtained as a kind of analysis results showing changes over time.

また、超音波計測により得られた膝内部の生のボリュームデータと軟骨抽出結果の位置関係は既知なので、前回と今回の軟骨三次元画像同士の位置合わせのための平行移動及び回転と同じだけ、今回の生のボリュームデータを平行移動及び回転させれば、今回のボリュームデータを前回のボリュームデータに位置合わせすることができる。 Further, since the ultrasonic positional relationship of the raw volume data and cartilage extract results knees internal obtained by measurement is known, as much as the translation and rotation for the previous and alignment between this cartilage three-dimensional image, by moving and rotating parallel current raw volume data, it is possible to align the current volume data to the previous volume data.

以上では、前回の軟骨三次元画像を基準とし、これに今回のものを位置合わせする場合を説明したが、位置合わせは前回と今回のどちらを基準にしても構わない。 In the above, with reference to the previous cartilage three-dimensional images, a case has been described to align the ones currently in this alignment may be based on either the previous and the current. また、例えば基準となるXYZ座標系を定めておき、前回と今回の軟骨三次元画像の両方をそれら基準の座標系に位置合わせするようにしてもよい。 Further, for example, it is determined in advance an XYZ coordinate system as a reference, both the previous and current cartilage three-dimensional image may be aligned with the coordinate system thereof criteria. この場合、例えば軟骨荷重部を基準座標系の原点とし、軟骨の長手軸、短手軸、三次元画像において軟骨荷重部が正面を向いた状態での視線方向を、例えばX軸、Y軸、Z軸の正の方向に一致するように位置合わせ(座標変換)すればよい。 In this case, for example, cartilage load portion as the origin of the reference coordinate system, the longitudinal axis of the cartilage, Tantejiku, cartilage load portion in the three-dimensional image is a line-of-sight direction in a state facing the front, for example X-axis, Y-axis, it may be aligned (coordinate conversion) to match the positive direction of the Z-axis.

また、以上の例では、今回新たに計測した軟骨形状と、記憶された前回の軟骨形状とを位置合わせして比較した。 Further, in the above example, the current and the newly measured cartilage shape, and were compared by aligning the stored previous cartilage shape. しかしながら、当業者ならば理解できるように、上述の位置合わせ処理は、前回と今回の計測結果の位置合わせに限らず、同じ被検者についての異なる2時点での計測結果同士の位置合わせ一般に適用可能である。 However, the application as can be appreciated by those skilled in the art, the alignment process described above is not limited to the alignment of the previous and current measurement results, the alignment generally the measurement results with each other at two different time points for the same subject possible it is. 例えば、データベース60に蓄積された同一被検者の過去の複数時点での計測結果情報の中から、診断者が2以上の各時点での軟骨形状を読み出し、それらを上述の処理により相互に位置合わせすることができる。 For example, from the measurement result information in the past plural points of the same subject which is stored in the database 60, diagnostician reads at least two pieces of cartilage shape at each time point, located to one another by them above process it can be combined.

以上の例では、同一被検者の異なる時点の軟骨形状同士を位置合わせする基準として、軟骨の長手軸方向(又は短手軸方向)をユーザに指定させた。 In the above example, as a reference to align the cartilage shape each other at different times of the same subjects were given longitudinal cartilage (or Tantejiku direction) to the user. しかし、長手軸方向(又は短手軸方向)の代わりに、軟骨の形状における他の特徴的な方向を基準方向としてユーザに指定させてもよい。 However, instead of the longitudinal (or Tantejiku direction), it may be specified by the user to another characteristic direction reference direction in the shape of the cartilage.

以上に説明した例では、図3に示したように、画像前処理部22及び軟骨抽出部24は、三次元データメモリ20内の座標変換後のボリュームデータに対して処理を行った。 In the example described above, as shown in FIG. 3, the image pre-processing unit 22 and the cartilage extract unit 24, performing the process on the volume data after the coordinate transformation in the three-dimensional data memory 20. しかし、これは一例に過ぎない。 However, this is only an example. この代わりに、電子走査により得られる1フレームの画像ごとに、画像前処理部22及び軟骨抽出部24が処理を行ってもよい。 Alternatively, for each image of one frame obtained by electronic scanning, image pre-processing unit 22 and the cartilage extract unit 24 may perform processing. この場合の装置構成の例を図54に示す。 An example of a device configuration in this case in FIG. 54. 図54において、図3と同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。 In Figure 54, the description thereof is omitted the same reference numerals are given to the same components as in FIG.

図54の例では、送受信部16により求められた1電子走査フレームの画像データがフレームメモリ52に蓄積される。 In the example of FIG. 54, the image data of one electronic scan frame determined by the transmitting and receiving unit 16 is stored in the frame memory 52. 画像前処理部22はこのフレームメモリ52内の画像データに対して上述の前処理を行い、軟骨抽出部24はその前処理結果に対して上述の軟骨抽出処理を行う。 Image pre-processing unit 22 performs the above pre-processing on the image data in the frame memory 52, cartilage extracting unit 24 performs the cartilage extraction process described above for the previous processing results. そして、座標変換部54は、軟骨抽出部24が抽出した電子走査フレームごとの軟骨輪郭の形状を、表示や保存のための共通座標系に変換し、その変換結果を三次元データメモリ26に蓄積する。 The coordinate transformation unit 54, a cartilage contour shape of each electronic scanning frame cartilage extractor 24 is extracted and converted to a common coordinate system for display or storage, storing the conversion results into the three-dimensional data memory 26 to. また、フレームメモリ52内の電子走査フレームのデータは、座標変換部18により共通座標系へと座標変換され、その変換結果が三次元データメモリ20に格納される。 Also, data of the electronic scan frames in the frame memory 52 is coordinate converted into a common coordinate system by the coordinate transformation unit 18, the result of the conversion is stored in the three-dimensional data memory 20.

また、以上の例では、軟骨に該当する部分(例えば基準点R)をユーザに指定させ、これを元に軟骨抽出を行ったが、これは必須ではない。 In the above example, a portion corresponding to the cartilage (e.g. reference point R) is designated by the user has been performed based on the cartilage extract this, this is not required. 例えば、回転軸42(図4参照)を膝に対して適切に位置決めすることで、軟骨の画像がボリュームデータ中の、あらかじめ定めた範囲内に位置するようにすることができる。 For example, the rotation shaft 42 (see FIG. 4) by appropriately positioned relative to the knee, it is possible to cartilage images in the volume data, to be located within a predetermined range. このようなボリュームデータ(あるいはその中のスライスデータ)(例えばエッジ抽出後が好適)と、例えばあらかじめ用意した軟骨の形状・サイズを表すテンプレート画像とのマッチング処理を行うことで、おおよそ軟骨であると推定される部分を求め、その中のある点乃至領域を基準点Rなどに選ぶことができる。 Such a volume data (or slice data therein) (e.g. preferably after the edge extraction), by performing a matching process with the template image representing the shape and size of the cartilage example prepared in advance, when approximately is cartilage seeking moiety is estimated, it is possible to choose a point or region of the middle thereof, such as the reference point R. このような処理は自動化することができる。 Such process can be automated.

また、以上では膝内部のボリュームデータを得るために、電子走査の振動子アレイ12とメカ走査機構14を組み合わせたプローブ10を用いたが、この代わりに、電子的に二次元走査を行うプローブを用いてもよい。 Further, in order to obtain a knee internal volume data in the above, but using a probe 10 which combines the transducer array 12 and the mechanical scanning mechanism 14 of the electronic scanning, alternatively, the probe carried out electronically two-dimensional scanning it may be used.

以上に説明した実施形態によれば、超音波プローブという非侵襲で、かつMRIなどと比較して低コストの装置を用いて、大腿骨遠位端の軟骨の三次元形状を抽出することができる。 According to the embodiment described above, in a non-invasive as ultrasound probe, and can be such as using a low-cost device compared to MRI, to extract the three-dimensional shape of the cartilage of the distal femur . そして、同一被検者について異なる時点で求めた軟骨形状同士を位置合わせすることで、異なる時点での軟骨の状態(例えば厚み)同士の比較精度を高めることが期待できる。 Then, by aligning the cartilage shape each other was determined at different times for the same subject, it can be expected to improve the comparison precision between the cartilage at different time points state (e.g., thickness).

また、上記実施形態では、ユーザに軟骨荷重部や長手軸などの軟骨の特徴点、特徴方向を指定させ、それた特徴点、特徴方向を合わせるように、異なる時点での軟骨形状同士を位置合わせしている。 In the above embodiment, the characteristic points of cartilage such as cartilage load portion and a longitudinal axis to a user, to specify the feature direction, it feature points, so as to match the characteristic directions, the cartilage shape each other at different time points aligned doing. これにより、比較的少ない計算処理量で精度の高い位置合わせを実現できる。 This realizes a high positioning accuracy with a relatively small amount of calculation process.

また、上記実施形態では、指定された軟骨荷重部及び長手軸方向により規定される面で三次元の軟骨形状を切断した断面同士でマッチングを行うことで、三次元形状同士のマッチングよりも計算量を低減することができる。 In the above embodiment, by performing a matching section between cutting the three-dimensional cartilage shape in a plane defined by the specified cartilage load portion and a longitudinal axis, the amount of calculation than the matching between the three-dimensional shape it is possible to reduce the.

また、上記実施形態では、プローブと大腿骨骨軸との既知の位置関係に応じて、抽出した軟骨の三次元画像の向きを調整することで、変形性膝関節症の注目部位である軟骨荷重部を見つけやすい向きの軟骨の三次元表示を生成することができる。 In the above embodiment, the probe and according to a known positional relationship between the femur bone shaft, by adjusting the orientation of the three-dimensional image of the extracted cartilage, cartilage load a target site of knee osteoarthritis part it is possible to generate a three-dimensional display of easy to find the direction of the cartilage. ユーザはこの表示を見ながら、軟骨荷重部に該当する点又は範囲を、容易に指定することができる。 The user watching this display, the point or range corresponding to the cartilage load portion can be easily specified.

膝関節の構造を説明するための、模式的な断面図である。 For illustrating the structure of the knee joint, which is a schematic cross-sectional view. 椅子に座った状態の膝を正面側から見たときの膝関節の状態を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a state of a knee joint when viewing the knee while sitting on the chair from the front side. 実施形態の超音波診断装置の機能構成の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a functional configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. メカニカル三次元プローブの機械走査方式の一例を説明するための模式的な側面図である。 It is a schematic side view for explaining an example of a mechanical scanning system of the mechanical three-dimensional probe. メカニカル三次元プローブの機械走査方式の別の一例を説明するための模式的な側面図である。 It is a schematic side view illustrating another example of a mechanical scanning system of the mechanical three-dimensional probe. メカニカル三次元プローブの機械走査方式の更に別の一例を説明するための模式的な側面図である。 It is a schematic side view for explaining still another example of the mechanical scanning system of the mechanical three-dimensional probe. 超音波ビームの走査により得られる膝内部の断面画像(スライスデータ)を模式的に例示する図である。 Ultrasonic beam knee internal cross-sectional image obtained by the scanning of the (slice data) is a diagram schematically illustrating. 注目画素周りの各方向の画素値分散を求める際の参照範囲(線分)を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the reference range for obtaining the pixel value variance in each direction around the target pixel (line). 画素値分散の参照範囲(線分)をあらかじめ定めた角度間隔ごとの全ての方向について求めることを説明するための図である。 Is a diagram for explaining the determination of all directions of each reference range of the pixel values ​​disperse (segment) predetermined angular intervals. 参照範囲の線分の方向に応じて画素値分散が変化することを説明するための図である。 Is a diagram for explaining the pixel value variance is changed according to the direction of the line segment of the reference range. 分散最大の方向に対し垂直な方向に沿った、平滑化値計算のための参照画素群の例を示す図である。 Along a direction perpendicular to the dispersion up direction is a diagram showing an example of a reference pixel group for the smoothed value calculated. 別の注目画素についての、平滑化値計算のための参照画素群の例を示す図である。 For another pixel of interest is a diagram showing an example of a reference pixel group for the smoothed value calculated. 図7のスライスデータに対し境界(輪郭)の方向を考慮した平滑化処理を施した結果を模式的に示す図である。 To slice data in FIG. 7 is a diagram schematically showing the result of applying a consideration to smoothing the direction of the border (edge). 平滑化処理後のスライスデータに対して反転・二値化処理を施した結果を模式的に示す図である。 The result of performing the inversion and binarization processing to smoothing processing after the slice data is a view schematically showing. 反転・二値化後のスライスデータに対するエッジ抽出結果を模式的に示す図である。 The edge extraction result to the slice data after inversion and binarization is a diagram schematically illustrating. エッジ抽出結果に対してユーザが軟骨内部の基準点Rを指定した様子を示す図である。 User to the edge extraction result is a diagram showing a state specifying the reference point R of the inner cartilage. 基準点Rを通る縦線と軟骨輪郭との交点を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the intersection of the vertical line and cartilage contour passing through the reference point R. スライスデータから抽出された軟骨輪郭を模式的に示す図である。 Cartilage contour extracted from the slice data is a view schematically showing. ユーザが1つのスライスデータ上で指定した基準点に基づき、他のスライスデータ上の基準点を自動決定するための処理の例を説明するための図である。 Based on the reference point specified by the user on one slice data, it is a diagram for explaining an example of a process for automatically determining a reference point on the other slice data. ユーザが1つのスライスデータ上で指定した基準点に基づき、他のスライスデータ上の基準点を自動決定するための処理の例を説明するための図である。 Based on the reference point specified by the user on one slice data, it is a diagram for explaining an example of a process for automatically determining a reference point on the other slice data. 二値化されたスライスデータに対してラベリング処理を適用した結果の例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a result of applying the labeling process on the binarized slice data. 膝蓋骨の影が現れた断層画像の例を模式的に示す図である。 An example of tomographic image shadow appeared patella is a diagram schematically illustrating. 軟骨の抽出結果が膝蓋骨の影の影響による不正確な部分を含んでいる様子を模式的に示す図である。 The manner in which cartilage extraction result contains incorrect part due to the influence of the shadow of the patella is a diagram schematically illustrating. 膝蓋骨の影響による不正確な部分を除去するための処理の例の全体的な手順を示すフローチャートである。 Is a flowchart showing the entire procedure of an example of a process for removing incorrect part due to the influence of the patella. 図24の処理における輪郭端点検出処理の例の手順を示すフローチャートである。 It is a flowchart illustrating a procedure example of the contour endpoint detection processing in the processing of FIG. 24. 膝蓋骨の影の影響による不正確な部分を含んだ軟骨輪郭において、軟骨内部の基準点Rを指定され、その上下の軟骨輪郭上の点A,Bが特定された様子を示す図である。 In the shadow of cartilage contour containing the incorrect part due to the influence of the patella, the specified reference point R of the internal cartilage illustrates the point A on the upper and lower cartilage contour, the manner in which B is identified. 注目点と隣接点における接線角度の差を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the difference between the tangent angle at the target point and the adjacent points. 注目点に対する軟骨輪郭上での隣接点を探索する際の参照ウインドウの例を示す図である。 Is a diagram showing an example of a reference window when searching for adjacent points on the cartilage contour point of attention. 基準点Rの上下の軟骨輪郭上の点A,Bから右方向へ探索した時に見つかった輪郭端点の例を示す図である。 Point A on the upper and lower cartilage contour of the reference point R, is a diagram showing an example of a found contour endpoint when searching from the B to the right. 右端の上下の輪郭端点同士を結ぶことで生成された、膝蓋骨の影の影響による不正確な部分が除かれた軟骨輪郭の例を示す図である。 Generated by connecting the upper and lower contour end points at the right end is a diagram showing an example of cartilage contour inaccuracies has been removed due to the influence of the shadow of the patella. 軟骨抽出のためのROI設定における軸指定を説明するための図である。 It is a diagram for explaining an axis specified in the ROI setting for the cartilage extract. ROI設定における長軸断面での曲線指定を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a curve specified in the long axis view in the ROI setting. ROI設定における短軸断面でのROI輪郭指定を説明するための図である。 It is a diagram for explaining an ROI contour specified in the short-axis cross section in the ROI setting. ROI輪郭を曲線に沿って移動させることで、三次元的なROIを形成することを説明するための図である。 By moving along the ROI contour curve is a diagram for explaining the formation of a three-dimensional ROI. 厚み計算部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a thickness calculation unit. 厚み計算の対象点Aの指定操作を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the operation of designating the object point A of the thickness calculation. 対象点Aに対応する法線計算のための参照点B,C,Dの決定の仕方の例を説明するための図である。 Reference point B for the normal calculation corresponding to the target points A, is a diagram for explaining C, and examples of how the determination of D. 参照点の三次元座標を、その周囲近傍の複数の点の三次元座標も反映させて決定する処理を説明するための図である。 Three-dimensional coordinates of the reference point is a diagram for explaining a process of determining to reflect also the three-dimensional coordinates of points of the surrounding neighborhood. 対象点Aを通る法線を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a normal line passing through the target point A. 対象点Aでの軟骨の厚みの求め方を説明するための図である。 It is a diagram for explaining how to determine the thickness of the cartilage in a subject point A. 定量化処理部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of quantification processing unit. 軟骨荷重部近傍の複数の点の例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a plurality of points of cartilage load vicinity. 大腿骨遠位端の軟骨の内側顆の広い範囲に渡って設定された厚みの計算対象点を例示する図である。 It is a diagram illustrating a calculation target point of the set thickness over a wide range of medial condyle cartilage of the femur distal end. 軟骨の三次元表示に、軟骨の厚みの分布を重畳表示した表示画像を模式的に示す図である。 The three-dimensional representation of the cartilage, which is a diagram schematically showing a display image obtained by superimposing display the distribution of cartilage thickness. 対象範囲における軟骨厚みの頻度分布の例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a frequency distribution of cartilage thickness at the target range. 計測日時の異なる軟骨同士の位置合わせの全体的な手順の一例を示すフローチャートである。 Is a flowchart illustrating an example of the overall procedure for alignment of different cartilage between the measurement date and time. 今回及び前回に計測された軟骨の三次元画像上での、軟骨荷重部を通る長手軸及び短手軸の設定について説明するための図である。 On three-dimensional image of the current and cartilage that is measured in the last is a diagram for illustrating setting of the longitudinal axis and the short axis passing through the cartilage load portion. 今回及び前回に計測された軟骨の、長手軸を通る断面での断面画像の例を示す図である。 The current and cartilage that is measured in the last is a diagram showing an example of a cross-sectional image of a cross section through the longitudinal axis. 計測日時の異なる軟骨同士の位置合わせにおける個別の軸についての位置合わせの手順の例を示すフローチャートである。 Is a flow chart showing an example of the alignment procedure for individual axes in alignment of different cartilage between the measurement date and time. 今回及び前回に計測された軟骨の断面画像に設定された基準点、及び各検査点を説明するための図である。 Set in the cross-sectional images of the current and cartilage, which is measured in the last reference point, and is a diagram for explaining the inspection point. 今回の軟骨の断面画像の基準点を、前回の軟骨の断面画像の第1の検査点の位置に平行移動させた状態を示す図である。 The reference point of this cartilage cross-sectional image is a diagram showing a state of being moved parallel to the position of the first inspection point in a previous cartilage sectional image. 今回及び前回に計測された軟骨の断面画像の重なり部分を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the overlapping portion of the cross-sectional image of the current and cartilage that is measured in the last time. 今回及び前回に計測された軟骨の断面画像の重なり部分が最大となった状態を例示する図である。 Overlapping part of the cross-sectional image of the current and cartilage, which is measured in the previous time is a diagram illustrating a state in which the maximum. 電子走査フレームごとに軟骨抽出を行う場合の超音波診断装置の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus for performing cartilage extract every electronic scanning frame.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 メカニカル三次元プローブ、12 振動子アレイ、14 メカ走査機構、16 送受信部、18 座標変換部、20 三次元データメモリ、22 画像前処理部、24 軟骨抽出部、26 三次元データメモリ、28 画像形成部、30 表示部、32 入力部、34 抽出ROI設定部、40 振動子部、42 回転軸、44 アーム、46 スタンドオフ、100 大腿骨。 10 Mechanical three-dimensional probe, 12 transducer array, 14 mechanical scanning mechanism, 16 transceiver, 18 coordinate converting unit, 20 three-dimensional data memory, 22 image preprocessing unit, 24 cartilage extract unit, 26 three-dimensional data memory, 28 image forming unit, 30 display unit, 32 input unit, 34 extracting ROI setting unit, 40 vibrator unit, 42 rotation shaft, 44 arm, 46 standoffs 100 femur.

Claims (4)

  1. 屈曲した膝の正面側の体表面から超音波ビームを走査することにより、膝内部の大腿骨遠位端の軟骨を含む三次元領域についてのボリュームデータを取得する送受波手段と、 By the bent front side of the body surface of the knee to scan the ultrasound beam, and transducing means for acquiring volume data for a three-dimensional region including the cartilage of the knee internal distal femur,
    前記ボリュームデータにおける各ボクセルのエコーレベル値に基づき、前記ボリュームデータから前記軟骨に対応する部分を抽出する抽出手段と、 Extraction means based on said echo level value of each voxel in the volume data, extracts a portion corresponding to the cartilage from the volume data,
    前記抽出手段により抽出された前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報を蓄積する蓄積手段と、 It means for storing the three-dimensional shape information of the portion corresponding to the cartilage extracted by the extraction means,
    前記蓄積手段に蓄積された過去の前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報が表す第1の軟骨形状と、前記送受波手段により取得されたボリュームデータから前記抽出手段が抽出した現在の前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報又は前記蓄積手段に蓄積された過去の前記軟骨に対応する部分の三次元形状情報が表す第2の軟骨形状と、を位置合わせする位置合わせ手段と、 Wherein the first cartilage shaped three-dimensional shape information storing means stored said portion corresponding to the cartilage in the past is represented, the current of the cartilage extracted by the extracting unit from the volume data obtained by the transducing means and alignment means for aligning a second cartilage shape represented by three-dimensional shape information of a three-dimensional shape information, or the portion corresponding to the past of the cartilage stored in said storage means a portion corresponding to,
    を備え、 Equipped with a,
    前記位置合わせ手段は、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々において軟骨荷重部に該当する点の指定をユーザから受け付け、指定された軟骨荷重部が一致するように前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせすると共に、 The alignment means receives the designation of a point corresponding to the cartilage load portion in each of the first cartilage shape and the second cartilage shape from a user, the first as cartilage load portion designated matches with the cartilage shape aligning the second cartilage shape,
    前記位置合わせ手段は、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々において軟骨の形状に応じた軸方向として、前記軟骨荷重部を通る、前記軟骨に対応する部分の長手方向又は短手方向の指定をユーザから受け付け、指定された軸方向が一致するように前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする、ことを特徴とする超音波診断装置。 The alignment means, as an axial direction according to the shape of the cartilage in each of the first cartilage shape and the second cartilage shape, through the cartilage load portion, the longitudinal direction or short of the portion corresponding to the cartilage accepting a designation of the hand direction from a user, the given axial aligning the first cartilage shape as the second cartilage shaped to match, the ultrasonic diagnostic apparatus you wherein a.
  2. 前記位置合わせ手段は、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々について、前記軟骨荷重部と前記軸方向と前記大腿骨の骨軸の方向とにより規定される第1の平面での断面形状を求め、前記第1の軟骨形状についての前記断面形状と前記第2の軟骨形状についての前記断面形状とのマッチングにより、前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする、ことを特徴とする請求項記載の超音波診断装置。 It said alignment means, for each of the first cartilage shape and the second cartilage shape in a first plane defined as the cartilage load portion to the axial direction by the direction of the femur bone axis sectional shape determined by the matching between the cross-sectional shape for said cross-sectional shape as the second cartilage shape for the first cartilage shape, positioning the first cartilage shape as the second cartilage shape to ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a.
  3. 前記位置合わせ手段は、更に、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状の各々について、前記軟骨荷重部から前記大腿骨の骨軸の方向に延びる直線を含む平面であって、前記第1の平面とは異なる第2の平面での断面形状をそれぞれ求め、前記第1の軟骨形状の前記第2の平面についての断面形状と前記第2の軟骨形状の前記第2の平面についての断面形状とのマッチングにより、前記第1の軟骨形状と前記第2の軟骨形状を位置合わせする、ことを特徴とする請求項記載の超音波診断装置。 Said alignment means further for each of said first cartilage shape and the second cartilage shape, a plane containing a straight line extending from the cartilage load portion in the direction of the bone axis of the femur, the first respectively obtained the cross-sectional shape at a second different plane to the first plane, the cross section of the second plane of the first cross-sectional shape and the second cartilage shapes for the second plane of the cartilage shape by matching the shape, wherein the first cartilage shape second position the cartilage shape ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein a.
  4. 前記位置合わせ手段は、前記送受波手段と前記大腿骨の骨軸との配置関係に応じて、前記第1の軟骨形状及び前記第2の軟骨形状を、前記骨軸に沿って前記膝の外側から前記軟骨を見る方向で見たときの画像をそれぞれ生成して表示装置に表示させ、それら各画像上で軟骨荷重部をそれぞれユーザに指定させる、ことを特徴とする請求項記載の超音波診断装置。 The alignment means according to the arrangement relationship between the bone axis of the femur and the transducing means, said first cartilage shape and the second cartilage shape, outside of the knee along the bone shaft the cartilage is displayed on the display device to generate respective images when viewed in the direction of view, is specified for each user cartilage load portion on each of these images, the ultrasound according to claim 1, characterized in that from diagnostic equipment.
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