JP5836632B2 - 図形テンプレートを用いて映像を測定する超音波診断装置およびその映像の表示方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、人体内の対象体の映像に対応する図形テンプレートを調整して、映像を自動的に測定することができる３次元超音波診断装置およびその映像の表示方法に関する。

超音波診断装置は、人体の体表から体内の所定部位（すなわち、胎児または臓器などの対象体）に向けて超音波信号を送信し、体内の組織から反射される超音波信号を用いて軟部組織の断層像や血流に関する情報を取得する装置である。このような超音波診断装置は、小型かつ低廉であり、リアルタイムで表示可能であり、Ｘ線などの被爆がなく、安全性が高いという長所を有しているため、Ｘ線診断装置、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナ、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｅ）装置、核医学診断装置などの他の映像診断装置と共に広く用いられている。

一方、超音波診断装置は、人体内の対象体を測定する時、対象体をスキャンして映像を形成し、その映像を表示するとともに、その映像上に、前記映像に対応する図形テンプレートを重畳させて表示する。このとき、超音波診断装置は、ユーザによって制御されるトラックボール（ｔｒａｃｋｂａｌｌ）およびセット（ｓｅｔ）ボタンの組み合せによって前記図形テンプレートを調整して表示する。このような超音波診断装置を用いた測定法では測定時、ユーザの介入を避けることはできず、その結果、正確な測定ができなくなる。

このため、対象体の測定に対する一連の過程を自動化し、ユーザの介入を最小化することによって、正確な測定結果を容易に提供することのできる超音波診断装置が求められている。

本発明に係る一実施形態の目的は、映像に対応する図形テンプレートを生成し、前記映像の基準位置を考慮して前記生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形することによって前記図形テンプレートを調整し、前記映像と前記図形テンプレートとをマッチングさせ、前記マッチングされた図形テンプレートの特徴情報（例えば、図形の短軸の長さ、図形の長軸の長さ、図形の周縁の長さ、または短軸と長軸との比率）を表示することによって、映像に対する正確な測定結果を自動的に提供することにある。

前述した目的を達成するための３次元超音波診断装置は、超音波ビームにより人体内の対象体をスキャンして超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記超音波データを用いて前記対象体の映像を形成する映像形成部と、前記映像を画面に表示するディスプレイ部と、前記映像に対応する図形テンプレートを生成し、前記映像の基準位置を考慮して前記生成された図形テンプレートを調整し、前記調整された図形テンプレートを前記映像に重畳させて表示する制御部とを備える。

また、前述した目的を達成するための技術的な方法として、３次元超音波映像の表示方法は、超音波ビームにより対象体をスキャンして超音波データを取得するステップと、前記超音波データを用いて前記対象体の映像を形成するステップと、前記映像を画面に表示するステップと、前記映像に対応する図形テンプレートを生成し、前記映像の基準位置を考慮して前記生成された図形テンプレートを調整するステップと、前記調整された図形テンプレートを前記映像に重畳させて表示するステップとを含む。

本発明の一実施形態によれば、映像に対応する図形テンプレートを生成し、前記映像の基準位置を考慮して前記生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形することによって前記図形テンプレートを調整し、前記映像と前記図形テンプレートとをマッチングさせ、前記マッチングされた図形テンプレートの特徴情報（例えば、図形の短軸の長さ、図形の長軸の長さ、図形の周縁の長さまたは短軸と長軸との比率）を表示することによって、映像に対する正確な測定結果を自動的に提供することができる。

本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置によって対象体を測定することによって表示される映像の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置において図形テンプレートを調整する方法の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置で映像における所望の部位の厚さを測定する方法を表示する一例を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の構成を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に係る３次元超音波診断装置において図形テンプレートを調整する方法を示す一例示図である。 本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置の操作方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の操作方法を示すフローチャートである。 本発明の更に他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の操作方法を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明が実施形態によって制限されたり限定されることはない。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置の構成を示す図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置１０１は、ディスプレイ部１０３、処理部１０５および制御部１０７を備える。

また、本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置１０１は、図示しない、超音波データ取得部と、映像形成部と、ユーザ入力部とを備える。

超音波データ取得部は、対象体に超音波信号を送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する。超音波データ取得部は、制御部１０７に接続されている。

映像形成部は、超音波データ取得部が取得した超音波データを用いて、対象体の映像を形成する。この映像は、対象体の２次元超音波映像や、複数の２次元超音波映像で構成される３次元超音波映像を含む。映像形成部は、制御部１０７に接続されている。

ユーザ入力部は、ユーザからの入力情報を受信する。本実施形態において、入力情報は、対象体の関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ、ＲＯＩ）を設定する入力情報、対象体の基準位置を設定する位置入力情報、シードを設定する入力情報を含む。ユーザ入力部は、制御部１０７に接続され、コントロールパネル、マウス、キーボードなどを含む。

ディスプレイ部１０３は、超音波ビームを用いて人体内の対象体をスキャンすることによって形成された映像を画面に表示する。ここで、人体内の対象体は、胎児、血管などの臓器である。

例えば、ディスプレイ部１０３は、対象体に対して設定された関心領域（すなわち、ＲＯＩ領域）の内部にシード（ｓｅｅｄ）が位置された映像を表示する。

処理部１０５は、映像に対して予め設定してある輝度情報を基準にして閾値化（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）を行なう。例えば、処理部１０５は、映像の各ピクセルを予め設定してある輝度情報を基準にして「０」および「１」に区分し、「黒色」または「白色」に分離することによって、映像の輪郭を明瞭にする。

また、処理部１０５は、映像に対して輪郭検出（ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）または楕円適合（ｅｌｌｉｐｓｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）を行い、映像のうちで測定しようとする部分を明瞭に区分する。

制御部１０７は、映像に対応する図形テンプレート（例えば、円形または楕円）を生成し、映像の基準位置（例えば、映像の重点）を考慮して、生成された図形テンプレートを調整する。ディスプレイ部１０３がその調整された図形テンプレートを映像に重畳させて画面に表示する。

このとき、制御部１０７は、基準位置として、ユーザによりインタフェース部（図示せず）（ユーザ入力部）から入力された位置情報（例えば、映像のフォーカス点）、または、中心抽出部（図示せず）によって測定された対象体の中心点を考慮して生成された図形テンプレートを調整する。ここで、中心抽出部は、対象体が胎児である場合、胎児の鼻骨と関連した第１特異点および胎児の口蓋と関連した第２特異点を用いて、対象体の中心点を生成し、そこで生成された対象体の中心点の情報を基準位置として制御部１０７に提供する。

制御部１０７は、映像の基準位置を基準にして生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形して、図形テンプレートを調整する。例えば、制御部１０７は、生成された図形テンプレートを回転して図形テンプレートの角度を変更したり、生成された図形テンプレートを移動して図形テンプレートの位置を変更したり、または生成された図形テンプレートの短軸の長さまたは長軸の長さを変更して図形テンプレートの大きさを変形させることによって、映像にマッチングするように図形テンプレートを微細に調整する。

ここで、制御部１０７は、映像とのマッチングエネルギーが最小になるように、生成された図形テンプレートを調整する。すなわち、制御部１０７は、図形テンプレートの回転、移動、または変形を最小化することでマッチングエネルギーを減らしつつ、映像と最大にマッチングするように図形テンプレートを調整する。

制御部１０７によって図形テンプレートの調整が完了すると、ディスプレイ部１０３は、その調整された図形テンプレートの短軸の長さ、長軸の長さ、周縁の長さ、または短軸と長軸との比率のうち少なくとも１つを表示する。例えば、ディスプレイ部１０３は、対象体が胎児である場合、調整された楕円テンプレートの短軸の長さ（ＢＰＤ：ＢｉＰａｒｉｅｔａｌ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）、長軸の長さ（ＯＦＤ：Ｏｃｃｉｐｉｔｏｆｒｏｎｔａｌ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）、周縁の長さ（ＨＤ：Ｈｅａｄ Ｃｉｒｃｉｍｆｅｒｅｎｃｅ）または短軸と長軸との比率のうち少なくとも１つを表示する。これによって、施術者（または医師）は測定しようとする胎児の特徴をより正確かつ容易に診断することができる。

なお、制御部１０７は、超音波データ取得部と、映像形成部と、ユーザ入力部と、ディスプレイ部１０３と、処理部１０５とを制御する。

図２は、本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置において対象体を測定することによって表示される映像の一例を示す図である。

図２に示すように、３次元超音波診断装置１０１は、人体内の対象体をスキャンして映像を形成し、その映像を画面に表示する。例えば、３次元超音波診断装置１０１は、胎児の頭をスキャンし、その映像（たとえば、頭の上から観測した映像）２０１を表示する。このとき、３次元超音波診断装置１０１は、閾値化、輪郭検出、または楕円適合を行って測定しようとする部分を明瞭にする。

３次元超音波診断装置１０１は、映像に対応する図形テンプレートを生成し、映像の基準位置を考慮して生成された図形テンプレートを調整し、その調整された図形テンプレートを映像に重畳させて表示する。例えば、３次元超音波診断装置１０１は、胎児の頭の映像２０１に対応する楕円テンプレートを生成し、胎児の頭の映像２０１の中心点２０３を考慮して生成された楕円テンプレートを調整し、その調整された楕円テンプレート２０５を胎児の頭の映像に重畳させて表示する。

また３次元超音波診断装置１０１は、前記調整された図形テンプレート２０５の特徴情報を表示する。例えば、３次元超音波診断装置１０１は、胎児の頭の映像２０１に対応して調整された楕円テンプレート２０５に対する短軸の長さ（ＢＰＤ）、長軸の長さ（ＯＦＤ）、周縁の長さ（ＨＤ）または短軸と長軸との比率のうち少なくとも１つを表示する。

図３は、本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置における図形テンプレート調整を行う方法を示す一例示図である。

図３に示すように、３次元超音波診断装置１０１は、人体内の対象体をスキャンして映像を形成し、その映像および映像に対応する図形テンプレートを画面に表示する（図３の左側図）。このとき、３次元超音波診断装置１０１は、映像の基準位置を基準にして図形テンプレートを適宜、回転、移動、または変形する（図３の真中図、右側図）。

例えば、３次元超音波診断装置１０１は、胎児の頭の映像に対応する楕円テンプレートを表示し、楕円テンプレートの短軸の長さまたは長軸の長さを変形して胎児の頭の映像にマッチングさせる（図３の真中図）。また、３次元超音波診断装置１０１は、楕円テンプレートの角度調整が必要な場合、楕円テンプレートを回転して胎児の頭の映像に正確にマッチングさせる（図３の右側図）。

図４は、本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の構成を示す図である。

図４に示すように、本発明の他の一実施形態に係る３次元超音波診断装置４０１は、ディスプレイ部４０３、処理部４０５、検索部４０７および制御部４０９を備える。

また、本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置４０１は、図示しない、超音波データ取得部と、映像形成部と、ユーザ入力部とを備える。

超音波データ取得部は、対象体に超音波信号を送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する。超音波データ取得部は、制御部４０９に接続されている。

映像形成部は、超音波データ取得部が取得した超音波データを用いて、対象体の映像を形成する。この映像は、対象体の２次元超音波映像や、複数の２次元超音波映像で構成される３次元超音波映像を含む。映像形成部は、制御部４０９に接続されている。

ユーザ入力部は、ユーザからの入力情報を受信する。本実施形態において、入力情報は、対象体の関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ、ＲＯＩ）を設定する入力情報、対象体の基準位置を設定する位置入力情報、シードを設定する入力情報を含む。ユーザ入力部は、制御部４０９に接続され、コントロールパネル、マウス、キーボードなどを含む。

ディスプレイ部４０３は、人体内の対象体をスキャンすることによって形成された映像を画面に表示する。ここで、人体内の対象体は、胎児、血管またはその他の臓器である。

このとき、ディスプレイ部４０３は、映像のうちユーザにより入力されたシードを考慮して抽出された映像（例えば、シードを中心とする周辺映像）を表示する。ここで、対象体が胎児である場合、シードは胎児の項部透明帯（ＮＴ、Ｎｕｃｈａｌ Ｔｒａｎｓｌｕｃｅｎｃｙ）の近傍に位置させる。

また、ディスプレイ部４０３は、対象体の全体をスキャンして形成した映像のうちから抽出された一部の映像を表示してもよいが、これに限定することなく、対象体の一部だけをスキャンして得られた映像を表示してもよい。すなわち、ディスプレイ部４０３は、対象体に対して設定された関心領域（すなわち、ＲＯＩ領域）の内部にシードが位置された後、対象体の一部がスキャンされて形成された映像を表示する。

処理部４０５は、前記抽出された映像の各ピクセルに対して、予め設定された輝度情報を基準にして閾値化、または掛け算（ｍｕｌｔｉｐｌｙ）などの処理を行う。例えば、処理部４０５は、抽出された映像の各ピクセルを予め設定された輝度情報を基準にして「０」および「１」に区分し、それを「黒色」または「白色」に分離することによって、映像の輪郭を明瞭にする。また、処理部４０５は、抽出された映像の各ピクセルに対して掛け算処理を行い、明るい部分はより明るく、暗い部分はより暗くすることによって、映像の輝度値の勾配が最大になる点（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｐｅａｋ：以下、「勾配の最大点」と呼ぶ）を容易に検索できるようにする。

検索部４０７は、前記抽出された映像におけるシードに基づいてゼロ交差点（ｚｅｒｏ ｃｒｏｓｓｉｎｇ）を検索し、そこで検索されたゼロ交差点を用いて抽出された映像の勾配の最大点を検索する。具体的には、検索部４０７は、シードを基準にして映像の上部領域で第１ゼロ交差点を検索し、映像の下部領域で第２ゼロ交差点を検索し、その第１ゼロ交差点および第２ゼロ交差点をそれぞれ用いて抽出された映像の第１勾配の最大点および第２勾配の最大点を抽出する。

このとき、検索部４０７は、映像において、シードを含む仮想水平線上に複数のシードを設定し、その各シードを用いて勾配の最大点をそれぞれ検索してもよい。ここで、検索部４０７は、複数のシードに対して相互に位置が異なるそれぞれの第１勾配の最大点および第２勾配の最大点を検索する。

制御部４０９は、前記検索された勾配の最大点を用いて目的とする部位の厚さを測定する。即ち、制御部４０９は、検索部４０７によって検索された第１勾配の最大点および第２勾配の最大点の離隔距離を測定することにより目的とする部位の厚さを測定する。

例えば、抽出された映像が胎児の項部透明帯（ＮＴ）の近傍である場合、制御部４０９は胎児の首の後方に位置する透明な部分の境界に対して第１勾配の最大点および第２勾配の最大点を検索し、それらの最大点間の離隔距離を測定することによって、胎児の項部透明帯（ＮＴ）の厚さを容易に測定することができる。これによって、施術者（または医師）は、測定された項部透明帯（ＮＴ）の厚さに基づいて胎児に対する異常の有無を正確かつ容易に診断することができる。

また、制御部４０９は、複数のシードに対する各第１および第２勾配の最大点が検索された場合、それらの最大点間の離隔距離を測定する。このとき、制御部４０９は、複数の離隔距離（すなわち、映像の厚さ）のうちから１つを選定して、ディスプレイ部４０３に表示する。これによって、より正確な映像における所望の部位の厚さを提供することができる。

例えば、制御部４０９は、それぞれ測定された映像における所望の部位の厚さに対する平均値および分散値を算出し、その平均値と分散値の和よりも小さく測定された映像における所望の部位の厚さのうちで、最大値を測定される映像における所望の部位の厚さとして選定する。その後、制御部４０９は、この勾配の最大点を前記抽出された映像に重畳させて表示する。これにより、厚さ測定を行った部分を容易に認識することができる。

なお、制御部４０９は、ディスプレイ部４０３と、処理部４０５と、検索部４０７と、超音波データ取得部と、映像形成部と、ユーザ入力部とを制御する。

図５は、本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置で映像の厚さを測定する方法を表示する一例示図である。

図５に示すように、３次元超音波診断装置４０１は、人体内の対象体をスキャンして形成された映像のうち、入力されたシードを考慮して目的部位の映像（例えば、シードを中心とする周辺映像）を抽出し表示する（図５の左側図、真中図）。

例えば、対象体が胎児である場合、３次元超音波診断装置４０１は胎児をスキャンして得た映像のうち（図５の左側図）、胎児の項部透明帯（ＮＴ）の近傍に位置するシードを基準にしてシード周辺の映像を抽出して表示する（図５の真中図）。

３次元超音波診断装置４０１は、シードを含む仮想水平線上に複数のシードを設定し、その各シードを用いて勾配の最大点をそれぞれ検索する。このとき、３次元超音波診断装置４０１は、複数のシードに対して相互に位置が異なる各第１勾配の最大点および第２勾配の最大点を検索し、それらの勾配の最大点間の離隔距離を測定する。

例えば、抽出された映像が胎児の項部透明帯（ＮＴ）の近傍である場合、３次元超音波診断装置４０１は、第１シードを基準にして上部領域に位置する第１勾配の最大点＿＃１（５０１−１）と、下部領域に位置する第２勾配の最大点＿＃１（５０１−２）を検索する。同様に、第２シードを基準にして上部領域に位置する第１勾配の最大点＿＃２（５０２−１）と、下部領域に位置する第２勾配の最大点＿＃２（５０２−２）を検索する。更に同様の方法で、３次元超音波診断装置４０１は、第３および第４シードにそれぞれ対応する第１および第２勾配の最大点＿＃３（５０３−１、５０３−２）、および＿＃４（５０４−１、５０４−２）をそれぞれ検索する。

３次元超音波診断装置４０１は、第１勾配の最大点と第２勾配の最大点との間の離隔距離をそれぞれ測定し、その測定された離隔距離（例えば、第１〜第４離隔距離）の平均値および分散値を算出して、その平均値と分散値の和よりも小さく測定された値のうち最大の値を測定される映像における所望の部位の厚さとして選定する。

例えば、３次元超音波診断装置４０１は、選定条件に応じて第１勾配の最大点＿＃３（５０３−１）および第２勾配の最大点＿＃３（５０３−２）間の離隔距離（すなわち、第３離隔距離）が選択された場合、その選択された第３離隔距離または第３離隔距離に関連した第１勾配の最大点＿＃３（５０３−１）および第２勾配の最大点＿＃３（５０３−２）を抽出された映像に重畳させて表示する。これにより、厚さを測定した胎児の項部透明帯部位を容易に認識することができる。

図６は、本発明の更なる実施形態に係る３次元超音波診断装置の構成を示す図である。

図６に示すように、本発明の更なる一実施形態に係る３次元超音波診断装置６０１は、ディスプレイ部６０３、処理部６０５、制御部６０７、および測定部６０９を備える。

また、本発明の更なる一実施形態に係る３次元超音波診断装置６０１は、図示しない、超音波データ取得部と、映像形成部と、ユーザ入力部とを備える。

超音波データ取得部は、対象体に超音波信号を送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する。超音波データ取得部は、制御部６０７に接続されている。

映像形成部は、超音波データ取得部が取得した超音波データを用いて、対象体の映像を形成する。この映像は、対象体の２次元超音波映像や、複数の２次元超音波映像で構成される３次元超音波映像を含む。映像形成部は、制御部６０７に接続されている。

ユーザ入力部は、ユーザからの入力情報を受信する。本実施形態において、入力情報は、対象体の関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ、ＲＯＩ）を設定する入力情報、対象体の基準位置を設定する位置入力情報、シードを設定する入力情報を含む。ユーザ入力部は、制御部６０７に接続され、コントロールパネル、マウス、キーボードなどを含む。

ディスプレイ部６０３は、人体内の対象体をスキャンして形成された映像を画面に表示する。ここで、人体内の対象体は、胎児、血管またはその他の臓器である。

例えば、ディスプレイ部６０３は、対象体に対して設定された関心領域（すなわち、ＲＯＩ領域）の内部に基準位置、例えば、シードを位置させた対象体の映像を表示する。

処理部６０５は、映像の各ピクセルに対して予め設定された輝度情報を基準にして閾値化を行なう。例えば、処理部６０５は、映像の各ピクセルを予め設定された輝度情報を基準にして「０」および「１」に区分し、「黒色」または「白色」に分離することによって映像の輪郭を明瞭にする。

制御部６０７は、映像に対応する、角度をなす第１および第２の直線を含む図形テンプレート（例えば、「Ｘ」字状の形状、または「＜」字状の形状）を生成し、映像の基準位置を考慮して生成された図形テンプレートを調整し、その調整された図形テンプレートを映像に重畳させて表示する。

このとき、制御部６０７は、基準位置として、インタフェース部（図示せず）（入力部）から入力された位置情報（例えば、映像のフォーカス点）または中心抽出部（図示せず）によって検索された対象体の中心点を考慮し、生成された図形テンプレートを調整する。ここで、中心抽出部は、対象体が胎児である場合、胎児の鼻骨と関連した第１特異点および胎児の口蓋と関連した第２特異点を用いて対象体の中心点を生成し、その生成された対象体の中心点を基準位置として制御部６０７に提供する。

制御部６０７は、映像の基準位置を基準にして生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形して図形テンプレートを調整するが、変形は図形テンプレートの角度の変更であってもよい。例えば、制御部６０７は、生成された図形テンプレートを回転し、図形テンプレートの第１直線および第２直線の位置を変更したり、生成された図形テンプレートを移動して図形テンプレートの角度に対応する頂点を基準位置に一致させたり、または生成された図形テンプレートの角度の大きさを変更するなどして、映像にマッチングするように図形テンプレートを微細に調整する。

例えば、制御部６０７は、対象体が胎児である場合、第１直線を胎児の鼻骨に位置させ、第１直線と連結されて角度をなす第２直線を胎児の口蓋に位置させるように図形テンプレートを調整する。このとき、図形テンプレートの角度に対応する頂点は、基準位置、例えば、胎児の鼻骨と口蓋の連結線が接する地点に位置させる。

ここで、制御部６０７は、映像とのマッチングエネルギーが最小になるように生成された図形テンプレートを調整する。すなわち、制御部６０７は、図形テンプレートの回転、移動、または変形を最小化してマッチングエネルギーを減らしつつ、生成された図形テンプレートが映像と最大にマッチングするように調整する。

制御部６０７によって図形テンプレートの調整が完了すると、測定部６０９は、図形テンプレートの角度を測定する。ここで、対象体が胎児である場合、測定部６０９は、胎児の鼻骨および口蓋に位置した図形テンプレートの角度を測定する。

また、制御部６０７の制御に基づき、ディスプレイ部６０３は、測定部６０９によって測定された図形テンプレートの角度を表示する。このとき、ディスプレイ部６０３は、測定された図形テンプレートの角度と予め設定された角度範囲とを比較し、その比較結果に対するメッセージをさらに表示してもよい。

例えば、対象体が胎児である場合、ディスプレイ部６０３は、測定部６０９によって測定された図形テンプレートの角度を、胎児の鼻骨と口蓋との間のＦＭＦ角度（Ｆｒｏｎｔｍａｘｉｌｌａｒｙ Ｆａｃｉａｌ Ａｎｇｌｅ）として表示する。このとき、ディスプレイ部６０３は、測定された図形テンプレートの角度と正常児のＦＭＦ角度範囲をマッチングし、その結果、測定された図形テンプレートの角度が予め設定された角度範囲を越していれば、その結果に対するメッセージ（例えば、「ダウン症候群の可能性あり」）を表示する。これによって、施術者（または医師）は胎児の状態を正確かつ迅速に診断することができる。

なお、制御部６０７は、ディスプレイ部６０３と、処理部６０５と、測定部６０９と、超音波データ取得部と、映像形成部と、ユーザ入力部とを制御する。

図７は、本発明の更に他の実施形態に係る３次元超音波診断装置において図形テンプレートを調整する方法を示す一例図である。

図７に示すように、３次元超音波診断装置６０１は人体内の対象体をスキャンして映像を形成し、画面に表示する。

３次元超音波診断装置６０１は、映像に対応する、角度をなす第１および第２直線を含む図形テンプレートを生成し、映像の基準位置を考慮して生成された図形テンプレートを調整し、その調整された図形テンプレートを映像に重畳させて表示する（図７の左側図）。

例えば、対象体が胎児である場合、３次元超音波診断装置６０１は、胎児の映像に対応して「＜」字状の形状の図形テンプレートを生成する。その後、３次元超音波診断装置６０１は、映像の基準位置、すなわち、胎児の鼻骨と口蓋の連結線が接する地点７０１に、図形テンプレートの角度に対応する頂点が位置するように図形テンプレートを移動させる。このとき、３次元超音波診断装置６０１は、図形テンプレートの第１直線が胎児の鼻骨に位置するよう調整する（図７の真中図）。

次に、３次元超音波診断装置６０１は、図形テンプレートの角度を大きくまたは小さく変更し、図形テンプレートの第２直線が胎児の口蓋に位置するよう調整する（図７の右側図）。

３次元超音波診断装置６０１は、図形テンプレートの調整が完了すると、図形テンプレートと共に図形テンプレートの角度を表示する。このとき、３次元超音波診断装置６０１は、図形テンプレートの角度が「７８度」であり、正常児のＦＭＦ角度範囲が、例えば、「７５〜８０度」である場合、図形テンプレートの角度が予め設定した角度範囲内にあるため、測定結果に対するメッセージとして「ダウン症候群の可能性なし」をさらに表示してもよい。

図８は、本発明の一実施形態に係る３次元超音波診断装置の操作方法を示すフローチャートである。

図８に示すように、３次元超音波診断装置１０１は、人体内の対象体をスキャンして映像を形成し、その映像を画面に表示する（Ｓ８０１）。

このとき、３次元超音波診断装置１０１は、対象体に対して関心領域（すなわち、ＲＯＩ領域）を設定し、その設定された関心領域の内部にシードを位置させた後、対象体をスキャンして映像を形成し表示する。

３次元超音波診断装置１０１は、前記の方法で得られた映像に対して予め設定した輝度情報を基準にして閾値化を行なう。例えば、３次元超音波診断装置１０１は、映像の各ピクセルを予め設定された輝度情報を基準にして「０」および「１」に区分し、「黒色」または「白色」に分離することによって映像の輪郭を明瞭にする。

また、３次元超音波診断装置１０１は、映像に対して輪郭検出または楕円適応化を行い、映像のうち測定しようとする領域を明瞭にする。

３次元超音波診断装置１０１は、映像に対応する図形テンプレート（例えば、円形または楕円）を生成し、映像の基準位置（例えば、映像の重点）を考慮して生成された図形テンプレートを調整し、その調整された図形テンプレートを映像に重畳させて表示する（Ｓ８０３）。

このとき、３次元超音波診断装置１０１は、基準位置としてインタフェース部（図示せず）から入力された位置情報（例えば、映像のフォーカス点）または中心抽出部（図示せず）によって測定された対象体の中心点を考慮して、生成された図形テンプレートを調整する。

また、３次元超音波診断装置１０１は、映像の基準位置を基準にして生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形して調整する。例えば、３次元超音波診断装置１０１は、生成された図形テンプレートを回転して図形テンプレートの角度を変更したり、生成された図形テンプレートを移動して図形テンプレートの位置を変更したり、または生成された図形テンプレートの短軸の長さまたは長軸の長さを変更して図形テンプレートの大きさを変形させることにより、映像にマッチングするよう図形テンプレートを微細に調整する。

３次元超音波診断装置１０１は、図形テンプレートの回転、移動、または変形を最小化してマッチングエネルギーを減らしつつ、映像と最大にマッチングするように図形テンプレートを調整する。

３次元超音波診断装置１０１は、図形テンプレートの調整が完了すると、そこで調整された図形テンプレートの特徴情報を表示する（Ｓ８０５）。

例えば、３次元超音波診断装置１０１は、調整された図形テンプレートの短軸の長さ、長軸の長さ、周縁の長さまたは短軸と長軸との比率のうち少なくとも１つを表示する。

本発明の一実施形態によれば、映像に対応する図形テンプレートを生成し、映像の基準位置を考慮して生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形させることにより映像とマッチングさせ、そのマッチングされた図形テンプレートの特徴情報（例えば、図形の短軸の長さ、図形の長軸の長さ、図形の周縁の長さ、または短軸と長軸との比率）を表示することによって、映像に対する正確な測定結果を自動的に提供する。

図９は、本発明の他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の操作方法を示すフローチャートである。

図９に示すように、３次元超音波診断装置４０１は人体内の対象体をスキャンして映像を形成し、その映像を画面に表示する（Ｓ９０１）。

すなわち、３次元超音波診断装置４０１は、対象体をスキャンして形成された映像のうち、術者により入力部から入力されたシードを考慮して映像（例えば、シードを中心とする周辺映像）を抽出し、その抽出された映像を表示する。ここで、対象体が胎児である場合、シードは胎児の項部透明帯（ＮＴ）の近傍に位置させる。

３次元超音波診断装置４０１は、前記抽出された映像における所望の部位の厚さを正確に測定するための前処理過程として、その抽出された映像を補正する。例えば、３次元超音波診断装置４０１は、抽出された映像の各ピクセルに対して予め設定された輝度情報を基準にして閾値化、または、掛け算処理を行って、映像の輪郭を明瞭にする。

３次元超音波診断装置４０１は前記で入力されたシードに基づいて映像の勾配の最大点を検索する（Ｓ９０３）。

具体的には、３次元超音波診断装置４０１は、抽出された映像において入力されたシードに基づいてゼロ交差点を検索し、そこで検索されたゼロ交差点を用いて抽出された映像の勾配の最大点を検索する。すなわち、３次元超音波診断装置４０１は、シードを基準にして映像の上部領域で第１ゼロ交差点を、また、映像の下部領域で第２ゼロ交差点を検索し、映像の第１勾配および第２勾配の最大点を検索する。

このとき、３次元超音波診断装置４０１は、シードを含む仮想水平線上に複数のシードを位置させ、各シードを用いて勾配の最大点をそれぞれ検索してもよい。ここで、３次元超音波診断装置４０１は、複数のシードに対して互いの位置が異なる各第１および第２勾配の最大点を検索する。

３次元超音波診断装置４０１は、前記検索された勾配の最大点を用いて映像の厚さを測定する（Ｓ９０５）。

即ち、３次元超音波診断装置４０１は、前記検索された第１および第２勾配の最大点間の離隔距離を測定する。例えば、抽出された映像が胎児の項部透明帯（ＮＴ）である場合、制御部１０９は、胎児の首の後方に位置する透明な部分の境界に対して第１および第２勾配の最大点をそれぞれ検索し、そこで検索された第１および第２勾配の最大点間の離隔距離を測定することによって、胎児の項部透明帯（ＮＴ）の厚さを容易に測定することができる。

また、３次元超音波診断装置４０１は、複数のシードに対する各第１および第２勾配の最大点が検索された場合、それらの最大点間の離隔距離を測定する。その後、３次元超音波診断装置４０１は、その複数の離隔距離のうちの1つ、すなわち、映像上の所望の部位における複数の厚さのうちの１つを選択し、それを画面に表示することによって、より正確な映像における所望の部位の厚さを提供することができる。

例えば、３次元超音波診断装置４０１は、それぞれに測定された映像における所望の部位の厚さに対する平均値および分散値を算出し、それらの平均値と分散値の和よりも小さく測定された映像における所望の部位の厚さのうち最大値を映像における所望の部位の厚さとして選定し、その選択された映像における所望の部位の厚さに対応する勾配の最大点を抽出された映像に重畳させて表示する。

本発明の一実施形態によれば、対象体をスキャンして映像を形成し、その映像に入力されたシードを考慮して映像に対する勾配の最大点を検索し、そこで検索された勾配の最大点を用いて映像における所望の部位の厚さを自動的に測定することによって、映像における所望の部位の厚さに対する正確な測定結果を容易に提供することができる。

本発明の他の実施形態によれば、映像に対応する図形テンプレートを生成し、映像の基準位置を考慮して生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形によって調整し、映像とマッチングさせ、マッチングされた図形テンプレートの特徴情報（例えば、短軸の長さ、長軸の長さ、周縁の長さまたは短軸と長軸との比率）を表示することによって、映像に対する正確な測定結果を自動的に提供することができる。

図１０は、本発明の更に他の実施形態に係る３次元超音波診断装置の操作方法を示すフローチャートである。

図１０に示すように、３次元超音波診断装置６０１は、人体内の対象体をスキャンして形成した映像を画面に表示する（Ｓ１００１）。

このとき、３次元超音波診断装置６０１は、対象体に対して関心領域（すなわち、ＲＯＩ領域）を設定し、その設定された関心領域の内部に基準位置、例えば、シードを位置させ、表示する。

３次元超音波診断装置６０１は、前記の映像の各ピクセルに対して予め設定された輝度情報を基準にして閾値化を行なう。例えば、３次元超音波診断装置６０１は、映像の各ピクセルを予め設定された輝度情報を基準にして「０」および「１」に区分し、「黒色」または「白色」に分離することによって映像の輪郭を明瞭にする。

３次元超音波診断装置６０１は、映像に対応して角度をなす第１および第２直線を含む図形テンプレート（例えば、「Ｘ」字状の形状、または「＜」字状の形状）を生成し、映像の基準位置を考慮して生成された図形テンプレートを調整する（Ｓ１００３）。

このとき、３次元超音波診断装置６０１は、基準位置として、インタフェース部からユーザによって入力された位置情報（例えば、映像フォーカス点）または中心抽出部によって検索された対象体の中心点を考慮して生成された図形テンプレートを調整する。

また、３次元超音波診断装置６０１は、映像の基準位置を基準にして生成された図形テンプレートを回転、移動、または変形して調整するが、変形は図形テンプレートの角度を変更して行われる。例えば、３次元超音波診断装置６０１は、生成された図形テンプレートを回転し、図形テンプレートの第１直線および第２直線の位置を変更したり、生成された図形テンプレートを移動して図形テンプレートの角度に対応する頂点を基準位置に一致させたり、または生成された図形テンプレートの角度の大きさを変更することによって、映像にマッチングするように図形テンプレートを微細に調整する。

例えば、３次元超音波診断装置６０１は、対象体が胎児である場合、第１直線を胎児の鼻骨に位置させ、第１直線と連結されて角度をなす第２直線を胎児の口蓋に位置させるように図形テンプレートを調整する。このとき、図形テンプレートの角度に対応する頂点は基準位置、例えば、胎児の鼻骨と口蓋の連結線が接する地点に位置させる。

ここで、３次元超音波診断装置６０１は、図形テンプレートの回転、移動、または変形を最小化してマッチングエネルギーを減らしつつ、映像と最大にマッチングするように図形テンプレートを調整する。

３次元超音波診断装置６０１は、図形テンプレートの調整が完了すると、図形テンプレートの角度を測定する。ここで、対象体が胎児である場合、３次元超音波診断装置６０１は、胎児の鼻骨および口蓋に位置した図形テンプレートの角度を測定する。

３次元超音波診断装置６０１は、調整された図形テンプレートを映像に重畳させて表示する（Ｓ１００５）。このとき、３次元超音波診断装置６０１は、測定された図形テンプレートの角度と選択された角度範囲を比較し、その結果に対するメッセージをさらに表示してもよい。

例えば、対象体が胎児である場合、３次元超音波診断装置６０１は、測定された図形テンプレートの角度を胎児の鼻骨と口蓋との間のＦＭＦ角度として表示する。

また、３次元超音波診断装置６０１は、測定された図形テンプレートの角度と正常児のＦＭＦ角度範囲を比較し、その結果、測定された図形テンプレートの角度が予め設定された角度範囲から逸脱する場合、比較結果に対するメッセージ（例えば、「ダウン症候群の可能性あり」）を表示することができる。

本発明の更に他の実施形態によれば、人体内の対象体の映像に対応して角度をなす第１および第２直線を含む図形テンプレートを生成し、映像の基準位置を考慮して図形テンプレートを調整した後、その調整された図形テンプレートの角度を自動的に測定して表示することによって、映像の角度に対する正確な測定結果を提供することができる。

本発明の実施形態は、多様なコンピュータにより行われるプログラム命令で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録される。前記コンピュータ読取可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて備えることもできる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでも、あるいはコンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、オプティカルディスクのような磁気−光媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。

上述したように、本発明は、限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような概念に基づいて多様な修正および変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどによって定められなければならない。

１０１、４０１、６０１ ３次元超音波診断装置
１０３、４０３、６０３ ディスプレイ部
１０５、４０５、６０５ 処理部
１０７、４０９、６０７ 制御部
２０１ 映像
２０３ 中心点
２０５ 楕円プレート
４０７ 検索部
５０１−１ 第１の勾配の最大点
５０１−２ 第２の勾配の最大点
５０２−１ 第１の勾配の最大点
５０２−２ 第２の勾配の最大点
５０３−１ 第１の勾配の最大点
５０３−２ 第２の勾配の最大点
５０４−１ 第１の勾配の最大点
５０４−２ 第２の勾配の最大点
６０９ 測定部
７０１ 地点

Claims (10)

1. 人体内の対象体を超音波ビームによりスキャンして超音波データを取得する超音波データ取得部と、
   前記超音波データを用いて前記対象体の映像を形成する映像形成部と、
   前記映像を表示するディスプレイ部と、
   前記超音波データ取得部と、前記映像形成部と、前記ディスプレイ部とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記映像に対応する図形テンプレートを生成し、前記図形テンプレートと前記映像とのマッチングエネルギーを減少させることによって前記図形テンプレートを調整し、
   前記ディスプレイ部は、前記調整された図形テンプレートを前記映像に重畳させて表示することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記制御部は、前記映像の基準位置を考慮して前記生成された図形テンプレートを調整することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御部は、前記映像の前記基準位置を基準にして、前記生成された図形テンプレートを回転または移動させるか、または、前記図形テンプレートの短軸の長さ、長軸の長さ、または角度のうち少なくとも１つを変更して前記図形テンプレートを調整することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御部は、前記図形テンプレートとして、角度をなす第１および第２直線を含む図形を生成し、前記ディスプレイ部は、当該図形を前記映像に重畳させて表示することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記第１直線と前記第２直線とがなす前記角度を測定する測定部をさらに備え、
   前記対象体が胎児である場合、
   前記制御部は、前記第１直線を前記胎児の鼻骨に位置させ、前記第１直線と連結されて角度をなす前記第２直線を前記胎児の口蓋に位置させるように前記図形テンプレートを調整し、
   前記ディスプレイ部は、前記測定部によって測定された前記図形テンプレートの前記角度を前記胎児の前記鼻骨と前記口蓋との間のＦＭＦ角度として表示することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 対象体を超音波ビームによりスキャンして超音波データを取得するステップと、
   前記超音波データに基づいて前記対象体の映像を形成するステップと、
   前記映像に対応する図形テンプレートを生成するステップと、
   前記図形テンプレートと前記映像とのマッチングエネルギーを減少させることによって前記図形テンプレートを調整するステップと、
   前記調整された図形テンプレートを前記映像に重畳させて、前記図形テンプレートと前記映像とを表示するステップと、
   を含むことを特徴とする超音波映像の表示方法。
7. 前記図形テンプレートは、前記映像の基準位置を考慮して生成されることを特徴とする請求項６に記載の超音波映像の表示方法。
8. 前記生成された図形テンプレートを調整するステップは、前記映像の前記基準位置を基準にして、前記生成された図形テンプレートを回転または移動するか、または、前記図形テンプレートの短軸の長さ、長軸の長さ、または角度のうち少なくとも１つを変更して前記図形テンプレートを調整するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の超音波映像の表示方法。
9. 前記生成された図形テンプレートを調整するステップは、前記図形テンプレートとして、角度をなす第１および第２直線を含む図形を生成し、当該生成された図形テンプレートを調整するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の超音波映像の表示方法。
10. 前記対象体が胎児である場合、
    前記生成された図形テンプレートを調整するステップは、前記第１直線を前記胎児の鼻骨に位置させ、前記第１直線と連結されて前記角度をなす前記第２直線を前記胎児の口蓋に位置させるように前記図形テンプレートを調整するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の超音波映像の表示方法。

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