JP5957109B1 - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波画像内において表示対象を選択的に明示する技術を提供する。【解決手段】ボクセル群特定部５０は、超音波のボリュームデータ内において、そのボリュームデータを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、ボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つ又は複数のボクセル群を特定する。画像形成部８０は、特定された１つ又は複数のボクセル群のうちの表示対象である各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、その表示対象を選択的に明示した超音波画像を形成する。これにより、胎児などの画像部分が羊水内の浮遊物などの画像部分によって妨げられないように三次元画像を形成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、生体内における組織等の診断に利用され、特に胎児の診断において極めて有用であり、従来から胎児の診断に係る様々な技術が提案されている（特許文献１〜３参照）。例えば、子宮内における胎児の姿を映し出した超音波画像により、その胎児の発育状態などが診断される。

特開２００７−２５２７２５号公報 特開２００６−２２３７１２号公報 特開２０１１−９８１９１号公報 特開２０１１−８３４３９号公報

子宮内には、胎児の他に胎盤や羊水中の浮遊物などがあり、超音波画像内に胎児の姿、例えば胎児の顔を映し出す際に、胎盤や浮遊物などが表示の妨げとなる場合がある。そのため、胎児を映し出す超音波画像内において、表示の妨げとなる胎盤や浮遊物などの画像部分を除去しつつ、胎児の画像部分を選択的に明示できることが望ましい。ところが、特に浮遊物は、羊水内において離散的に複数の塊となって浮遊している場合が多く、それら複数の塊を除去するのは容易ではない。

本発明は、上述した背景事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、超音波画像内において、例えば胎児などの表示対象を選択的に明示する技術を提供することにある。

本発明の具体例として好適な超音波診断装置は、超音波のボリュームデータ内において当該ボリュームデータを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、ボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つ又は複数のボクセル群を特定する特定部と、特定された１つ又は複数のボクセル群のうちの表示対象である各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該表示対象を選択的に明示した超音波画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。

上記装置が処理対象とするボリュームデータは、例えば、超音波を送受することにより三次元領域内から立体的（三次元的）に集められたエコーデータに基づいて形成される。ボリュームデータは、例えば、三次元的に配列された（三次元的にアドレスを付与された）複数ボクセルのボクセルデータで構成される。各ボクセルのボクセルデータは、エコーデータに基づいて得ることができる。もちろん、エコーデータがそのままボクセルデータとされてもよい。

そして、上記装置の特定部により、ボリュームデータ内において、１つ又は複数のボクセル群が特定される。１つのボクセル群は、例えば、１つの組織または１つの組織片に対応する。例えば、同程度の輝度値（ボクセルデータに基づく値）とみなせる互いに隣接した複数ボクセルの塊が１つのボクセル群とされる。具体的には、例えば、子宮内のボリュームデータであれば、胎児の顔に対応した複数ボクセルにより１つのボクセル群が構成され、複数の浮遊物の各々が１つのボクセル群として特定される。

さらに、上記装置の特定部により特定された１つ又は複数のボクセル群のうちの少なくとも１つのボクセル群が表示対象とされる。例えば、１つのボクセル群のみが特定されている場合には、そのボクセル群が表示対象とされ、また、複数のボクセル群が特定されていれば、例えば、ユーザにより指定された１つ以上のボクセル群が表示対象とされる。なお、例えば、ユーザにより表示対象外となるボクセル群が指定され、それら以外のボクセル群が表示対象とされてもよい。例えば子宮内のボリュームデータが処理対象である場合に、胎児の顔に対応したボクセル群が表示対象とされ、羊水中の浮遊物に対応したボクセル群が表示対象外とされる。

そして、上記装置の画像形成部により、表示対象を選択的に明示した超音波画像が形成される。表示対象を選択的に明示することには、その表示対象の画像部分を他の画像部分よりも優先的に表示させることが含まれる。例えば、表示対象の画像部分が、他の画像部分によって妨げられないように表示されることが望ましい。具体的には、表示対象の画像部分のみが表示されてもよいし、表示対象の画像部分を最も手前側（画像の視点側）に表示させてもよい。また、表示対象以外の画像部分を透かすように表示させるなど、表示対象と表示対象以外の表示態様を異ならせることにより、表示対象を明示するようにしてもよい。

これにより、超音波画像内において所望の表示対象を選択的に明示することが可能になる。例えば、子宮内を映し出した超音波画像内において、羊水中の浮遊物に妨げられないように胎児の顔を明示することが可能になる。

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、ユーザからの指示に基づいて、前記特定部により特定された前記各ボクセル群ごとにそのボクセル群が表示対象か否かを判定する判定部と、前記各ボクセル群ごとにそのボクセル群が表示対象か否かを示す参照データを記憶する記憶部と、をさらに有することを特徴とする。

望ましい具体例において、前記記憶部には、前記参照データとして、前記ボリュームデータを構成する複数ボクセルの各ボクセルごとに当該ボクセルが表示対象か否かを示すマークデータで構成される参照ボリュームデータが記憶され、前記判定部は、表示対象と判定した各ボクセル群に属する複数ボクセルの前記マークデータが表示対象を示すように前記参照ボリュームデータを更新する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、ユーザからの指示に基づいて前記ボリュームデータ内に基準点を設定する設定部をさらに有し、前記特定部は、前記基準点に対応したボクセルを起点として前記連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される各ボクセル群を特定する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記設定部は、前記ボリュームデータ内の断面に対応した断層画像内にユーザが設定した指定点を前記基準点とする、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記ボリュームデータ内を通る複数のレイの各々から得られる画素データに基づいて、当該ボリュームデータ内を立体的に示した三次元画像が形成され、前記設定部は、前記三次元画像内にユーザが設定した指定点の画素データに対応したレイ上に前記基準点を設定する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記設定部は、前記指定点に対応したレイを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて胎児の顔に対応したボクセル領域を探索し、当該ボクセル領域内に前記基準点を設定する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記特定部は、前記基準点に対応したボクセルを起点として前記連結の条件を満たし、且つ、当該基準点から指定距離内にある複数ボクセルを前記各ボクセル群とする、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記特定部は、前記基準点に対応したボクセルを起点として前記連結の条件を満たし、且つ、指定個数以下の複数ボクセルを前記各ボクセル群とすることを特徴とする。

望ましい具体例において、前記特定部により特定される１つ又は複数のボクセル群には、表示対象である胎児の顔に対応したボクセル群が含まれ、前記画像形成部は、前記胎児の顔に対応したボクセル群を構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該胎児の顔を選択的に明示した超音波画像を形成する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記画像形成部は、前記ボリュームデータ内の胎児の顔に対応した複数ボクセルのボクセルデータと、背景組織としての条件を満たす複数ボクセルのボクセルデータと、に基づいて、当該胎児の顔と当該背景組織を映し出した超音波画像を形成する、ことを特徴とする。

本発明により、超音波画像内において所望の画像部分を選択的に明示することが可能になる。例えば、本発明の好適な具体例によれば、子宮内を映し出した超音波画像内において、羊水中の浮遊物に妨げられないように胎児の顔を明示することが可能になる。

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。 ボリュームデータの具体例を示す図である。 表示画像の具体例を示す図である。 三次元画像内の指定点から基準点を設定する具体例を示す図である。 領域拡張法の原理を説明するための図である。 複数のボクセル群の具体例を示す図である。 参照データの具体例を示す図である。 三次元画像の具体例を示す図である。 表示対象と表示対象外の指定例１を示す図である。 表示対象と表示対象外の指定例２を示す図である。 図１の超音波診断装置により実行される処理の具体例を示す図である。 表示対象に背景を追加する画像処理例を示す図である。

図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。プローブ１０は、診断対象を含む三次元空間内に超音波を送受する超音波探触子である。プローブ１０は、複数の振動素子を備えており、各振動素子が送受信部１２から得られる送信信号に応じて三次元空間に超音波を送波する。また、三次元空間から超音波の反射波（エコー）を受波した各振動素子がその反射波に応じた受波信号を送受信部１２に出力する。

送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力してプローブ１０を送信制御する。その送信制御により、超音波の送信ビームが形成され、三次元空間内で送信ビームが走査される。

ビームデータ処理部２０は、プローブ１０が備える複数の振動素子に対応した複数の受波信号を送受信部１２から得て、それら複数の受波信号に対して整相加算処理などのビーム形成処理を施す。これにより、超音波の受信ビームが形成されて三次元空間内で走査される。つまり、受信ビームのビームアドレスを異ならせながら、三次元空間内で受信ビームが走査され、ビームデータ処理部２０は、複数のビームアドレスに対応した複数のラインデータを形成する。各ラインデータは、複数のエコーデータで構成される。

こうして、三次元空間内で超音波ビーム（送信ビームとそれに対応した受信ビーム）が立体的に走査され、三次元空間内から複数のエコーデータが得られる。なお、プローブ１０は、超音波ビームを三次元空間内において走査して立体的にエコーデータを収集する３Ｄプローブである。例えば、一次元的に配列された複数の振動素子（１Ｄアレイ振動子）によって電子的に形成される走査面を機械的に動かすことにより超音波ビームが三次元的に走査される。また、二次元的に配列された複数の振動素子（２Ｄアレイ振動子）を電子的に制御して超音波ビームが三次元的に走査されてもよい。

三次元データ記憶部３０には、三次元空間内から得られた複数のエコーデータに基づくボリュームデータが記憶される。例えば、ビームデータ処理部２０が複数のエコーデータに対して座標変換処理等を施し、後段の処理において好適な座標系にデータを変換してから、変換後のデータがボリュームデータとして三次元データ記憶部３０に記憶される。

例えば、ビームデータ処理部２０が、超音波の走査座標系（例えばｒθφ座標系）で得られた複数のエコーデータに対して、三次元の座標変換処理と補間処理などを施すことにより、三次元の直交座標系（ｘｙｚ座標系）に対応したボリュームデータを形成し、ボリュームデータが三次元データ記憶部３０に記憶される。

なお、ビームデータ処理部２０が複数のエコーデータに対して二次元の座標変換処理を施すことにより、例えば、走査座標系のうち走査面に対応したｒθ座標系が直交座標系（ｘｙ座標系）に変換されて、変換後のデータがボリュームデータとして三次元データ記憶部３０に記憶されてもよい。また、三次元空間内において超音波を立体的に走査することにより得られた複数のエコーデータが、超音波の立体的な走査に対応した走査座標系（例えばｒθφ座標系）に対応したアドレスを付され、ボリュームデータとして三次元データ記憶部３０に記憶されてもよい。

図２は、ボリュームデータ３２の具体例を示す図である。図２には、診断対象の好適な具体例である胎児を含む三次元空間に対応したｘｙｚ直交座標系のボリュームデータ３２が図示されている。ボリュームデータ３２は、ｘｙｚ直交座標系において三次元的にアドレスを付された複数ボクセルのボクセルデータで構成される。

子宮内には、胎児の他に羊水中の浮遊物などがあるため、胎児を含む三次元空間のボリュームデータ３２内には、図２に示す具体例のように、胎児と羊水中の浮遊物に対応した部分が含まれる。なお、胎盤や子宮壁の一部がボリュームデータ３２内に含まれる場合もある。

図１に戻り、画像形成部８０は、三次元データ記憶部３０に記憶されたボリュームデータ３２（図２）に基づいて超音波画像を形成する。画像形成部８０は、診断対象を含む三次元空間に対応したボリュームデータ３２に基づいて、その診断対象を立体的に映し出した三次元超音波画像を形成する。三次元超音波画像の好適な具体例は、公知のボリュームレンダリング処理により得られるレンダリング画像である。

ボリュームレンダリング処理においては、例えば、図２に示す具体例のように、三次元空間に対応したボリュームデータ３２の外側に仮想的な視点ＶＰが設定され、ボリュームデータ３２を間に挟んで、視点ＶＰと反対側に二次元平面としてのスクリーンが仮想的に設定される。その視点ＶＰを基準として複数のレイ（透視線）が定義される。各レイは、ボリュームデータ３２を貫通するように設定される。これにより、各レイ上またはそのレイの近傍において、そのレイに対応した複数ボクセルのボクセルデータが対応することになる。そして、各レイごとに、視点ＶＰ側から、そのレイに対応した複数ボクセルに対してレンダリング法に基づくボクセル演算を逐次的に実行すると、最終のボクセル演算の結果としてそのレイに対応した画素値が決定される。そして、複数のレイから得られる複数の画素値をスクリーン上にマッピングすることによりレンダリング画像が得られる。

また、図１の画像形成部８０は、ボリュームデータ３２内の断面に対応した断層画像を形成する。画像形成部８０は、例えば、ボリュームデータ３２内において互いに直交する３つの断面（直交３断面）に対応した断層画像を形成する。画像形成部８０において形成された超音波画像は表示画像として表示部８２に表示される。

図３は、表示画像の具体例を示す図である。図３の三次元画像は、画像形成部８０により形成されるレンダリング画像の具体例であり、図２のボリュームデータ３２に基づいて得られる。図３に示す具体例においては、診断対象の好適な具体例である胎児が三次元画像内に立体的に映し出される。

図３に示す参照断面Ａと参照断面Ｂと参照断面Ｃは、画像形成部８０により形成される直交３断面の具体例であり、図２に示すボリュームデータ３２に基づいて得られる。例えば、図２に示すボリュームデータ３２の中心において互いに交差するように直交３断面が設定される。なお、ボリュームデータ３２の中心以外の点において互いに交差するように直交３断面が設定されてもよいし、直交３断面に限らず、ボリュームデータ３２内に任意の断面が設定され、その断面に対応した断層画像が形成されてもよい。もちろん、ボリュームデータ３２内における断面の位置や傾きなどが適宜に調整できるようにしてもよい。

ところで、子宮内には、胎児の他に胎盤や羊水中の浮遊物などがあり、超音波画像内に胎児の姿、例えば胎児の顔を映し出す際に、胎盤や浮遊物などが表示の妨げとなる場合がある。例えば、図２に示すボリュームデータ３２に基づいて、視点ＶＰから見た胎児の三次元画像（レンダリング画像）を形成すると、胎児よりも視点ＶＰ側にある浮遊物が、図３の三次元画像のように、胎児よりも手前側（視点ＶＰ側）に表示されてしまい、胎児の表示において妨げとなる場合がある。

そこで、図１の超音波診断装置は、例えば、表示対象の画像部分（胎児など）が他の画像部分（浮遊物など）によって妨げられないように、表示対象の画像部分を選択的に明示する機能を備えている。その機能について以下に説明する。なお、図１に示した構成（符号を付した各部）については、以下の説明において図１の符号を利用する。

基準点設定部４０は、ユーザからの指示に基づいてボリュームデータ３２（図２）内に基準点を設定する。基準点設定部４０は、例えば、ボリュームデータ３２内の断面に対応した断層画像内にユーザが設定した指定点を基準点とする。

図３には、ボリュームデータ３２（図２）内の断面に対応した断層画像内にユーザが設定した指定点の具体例が図示されている。ユーザは、例えば、表示部８２に表示される図３の超音波画像を見ながら、トラックボール等の操作デバイス９２を操作して、指定点の位置を決定することにより、断層画像内に指定点を設定する。これにより、例えば、表示対象となる画像部分に指定点が設定される。

図３は、参照断面Ｂ内の胎児の画像部分に指定点を設定した具体例を示している。参照断面Ｂは、ボリュームデータ３２内に設定された断面であり、ｘｙｚ直交座標系内における幾何学的な位置（傾きを含む）が既知である。そのため、参照断面Ｂ内において一点の指定点が設定されると、ｘｙｚ直交座標系内におけるその指定点の座標が決定する。そこで、基準点設定部４０は、参照断面Ｂ内に設定された指定点のｘｙｚ直交座標系内における位置（座標）に基準点を設定する。

また、ユーザは、三次元画像内に指定点を設定してもよい。三次元画像内に指定点が設定された場合、基準点設定部４０は、ユーザが設定した指定点の画素に対応したレイ上に基準点を設定する。

図４は、三次元画像内の指定点から基準点を設定する具体例を示す図である。例えば、ユーザは、表示部８２に表示される三次元画像を見ながら、トラックボールなどの操作デバイス９２を操作して指定点の位置を決定することにより、三次元画像内に指定点を設定する。これにより、例えば、表示対象となる画像部分に指定点が設定される。

図４は、三次元画像内の胎児の画像部分に指定点が設定された具体例を示している。三次元画像は、例えば、公知のボリュームレンダリング処理により得られるレンダリング画像である。既に説明したように、レンダリング画像は、複数のレイから得られる複数の画素値をスクリーン上にマッピングすることにより得られる。したがって、レンダリング画像内に指定点が設定されると、その指定点に対応した位置の画素を決定することができ、さらに、その画素に対応した１本のレイを特定することができる。

そこで、基準点設定部４０は、指定点に対応した１本のレイを特定し、そのレイに対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、胎児に対応したボクセル領域を探索し、そのボクセル領域内に基準点を設定する。

具体的には、図４に示すように、指定点に対応した（指定点を通る）レイに沿って並ぶ複数ボクセルについて、視点ＶＰ側から順に各ボクセルのボクセルデータが確認される。各ボクセルのボクセルデータは、そのボクセルの位置におけるエコーデータの大きさに応じた値（ボクセル値）となっている。そのため、胎児が含まれる羊水内において、羊水に対応した各ボクセルは比較的小さなボクセル値となり、胎児に対応した各ボクセルは比較的大きなボクセル値となる。ボクセル値の大小は、例えば二値化処理により識別することができる。

基準点設定部４０は、例えば、各ボクセルのボクセル値と閾値を比較し、ボクセル値が閾値よりも大きな（閾値以上の）各ボクセルが胎児に対応し、ボクセル値がその閾値以下の（その閾値よりも小さい）各ボクセルが羊水であると判定する。但し、羊水内の浮遊物も羊水に比べてボクセル値が大きいため、例えば、図４に示す具体例のように、指定点を通るレイ上に浮遊物があると、二値化処理のみによる判定では、浮遊物に対応したボクセルを胎児に対応したボクセルであると誤認してしまう可能性がある。

そこで、基準点設定部４０は、ボクセル値が閾値以上の（閾値よりも大きい）ボクセルが基準個数（例えば５個程度〜１０個程度までのいずれか）以上連続する場合に、それら連続する複数ボクセルが含まれる領域を胎児に対応したボクセル領域であると判断し、そのボクセル領域内に胎児の基準点を設定する。つまり、胎児に比べて浮遊物は小さいため、胎児とみなせる程度の基準個数だけボクセル値が閾値以上連続する場合に、それら連続する複数ボクセルが胎児に対応したボクセル領域であると判断される。

そして、基準点設定部４０は、例えば、胎児に対応したボクセル領域内に基準点を設定する。例えば、ボクセル領域内の中心に基準点が設定される。もちろん、胎児に対応したボクセル領域内の中心以外に基準点が設定されてもよい。

また、基準点設定部４０は、ユーザにより胎児以外の対象物に対して指定点が設定された場合にも、その指定点に対応した対象物の基準点を設定する。例えば、ユーザにより複数の対象物の各々に対して指定点が設定されると、基準点設定部４０は、各対象物ごとにその対象物の基準点を設定する。

基準点設定部４０により基準点が設定されると、ボクセル群特定部５０は、基準点が設定されたボリュームデータ３２（図２）内において、ボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つ又は複数のボクセル群を特定する。１つ又は複数のボクセル群を特定するにあたっては、公知のいずれの手法を利用してもよいが、その代表例が領域拡張法（リージョングローイング法）である。

図５は、領域拡張法の原理を説明するための図である。図５には、胎児を含む三次元空間に対応したｘｙｚ直交座標系のボリュームデータ３２が図示されている。

領域拡張法の原理は次のとおりである。まず、最初の注目ボクセルが指定される（ステップ１）。次に、その注目ボクセルの周囲に隣接または近接する複数ボクセルの中から領域条件に適合する適合ボクセルが探索され（ステップ２）、ステップ２で探索された適合ボクセルが新たな注目ボクセルとされる（ステップ３）。そして、ステップ２とステップ３が繰り返され、領域条件に適合する新たな適合ボクセルが無くなった時点で、１つの領域（ボクセル群）が決定される（ステップ４）。つまり、領域条件に適合する複数ボクセルの塊で構成された１つのボクセル群が決定される。

図５に示す具体例に領域拡張法の原理を適用すると、まず、ボクセル群特定部５０は、基準点設定部４０により設定された基準点に対応したボクセルを最初の注目ボクセルとする（ステップ１）。胎児に対応したボクセルに基準点が設定されていれば、胎児に対応した１つのボクセルが最初の注目ボクセルとなる。

次に、ボクセル群特定部５０は、注目ボクセルを中心とするウィンドウＷを利用して適合ボクセルを探索する（ステップ２）。例えば図５に示すように、ｘ軸方向とｙ軸方向とｚ軸方向にそれぞれ３ボクセルずつの合計２７ボクセルに対応したウィンドウＷが利用され、注目ボクセルがウィンドウＷの中心となるようにウィンドウＷが配置される。そしてウィンドウＷ内において注目ボクセルに隣接する周囲２６ボクセルの中から領域条件に適合する適合ボクセルが探索される。

領域条件は、例えば、注目ボクセルと同じ組織に対応したボクセルであることである。具体例を挙げると、注目ボクセルのボクセル値（輝度値）を基準値とし、周囲２６ボクセルのうちボクセル値が基準値±１０パーセントの範囲内となる１つ又は複数ボクセルが適合ボクセルとされる。もちろん、他の具体例により適合ボクセルが判定されてもよい。

そして、ボクセル群特定部５０は、各適合ボクセルを新たな注目ボクセルとし（ステップ３）、新たな注目ボクセルが中心となるようにウィンドウＷを移動させて適合ボクセルを探索する（ステップ２）。こうして、ステップ２とステップ３が繰り返され、領域条件に適合する新たな適合ボクセルが無くなった時点で、１つの領域（ボクセル群）が決定される（ステップ４）。例えば、胎児に対応したボクセルに基準点が設定されていれば、胎児に対応したボクセル群が決定される。

また、基準点設定部４０により複数の対象物の各々に対応した基準点が設定されている場合に、ボクセル群特定部５０は、各対象物ごとにその対象物に対応したボクセル群を特定する。

なお、ボクセル群特定部５０は、ボリュームデータ３２内において広域的にウィンドウＷを移動させ、例えばボリュームデータ３２内の全域を網羅するようにウィンドウＷを移動させて、胎児以外のボクセル群を決定するようにしてもよい。例えば、ボリュームデータ３２内において、ボクセル値が閾値よりも大きな（閾値以上の）複数ボクセルのうち、胎児のボクセル群とは異なるボクセルを最初の注目ボクセルとして上述したステップ１からステップ４を実行する。

そして、例えば、ボリュームデータ３２内において、ボクセル値が閾値よりも大きな（閾値以上の）全ボクセルを領域拡張法の処理対象とすることにより、ボリュームデータ３２内にある全てのボクセル群を決定することが可能になる。なお、領域条件に適合する適合ボクセルのボクセル数が少ない（基準個数以下の）場合には、ボクセル群から除外するようにしてもよい。

さらに、ボクセル群を構成するボクセル数の上限が設定されてもよい。例えば、胎児の顔に基準点が設定され、その基準点のボクセルを含む上限個数までの複数ボクセルを１つのボクセル群とすることにより、胎児の顔のみの（顔が支配的な）ボクセル群を得ることができる。また、上限個数に代えて又は上限個数に加えて、基準点（最初の注目ボクセル）からの距離によりボクセル群の大きさが制限されてもよい。なお、ボクセル数の上限個数や基準点からの距離をユーザが適宜に調整できるようにしてもよい。

図６は、複数のボクセル群の具体例を示す図である。図６には、胎児を含む三次元空間に対応したボリュームデータ３２（図２，図５）内において決定される複数のボクセル群の具体例が図示されている。

図６において、領域１は基準点が設定された胎児の顔に対応したボクセル群である。領域２は、同じ胎児の手に対応したボクセル群である。ボリュームデータ３２内において、胎児の顔のボクセル部分と手のボクセル部分が離れていれば、図６に示すように、それら２つのボクセル部分が異なるボクセル群として認識される。ボリュームデータ３２内において、胎児の顔のボクセル部分から手のボクセル部分までが連結していても、既に説明したボクセル数の上限個数や基準点からの距離による制限で、顔のボクセル部分と手のボクセル部分を分離することができる。

また、図６において、領域３は羊水中の浮遊物に対応したボクセル群であり、領域４は胎盤又は子宮壁に対応したボクセル群である。なお、ボリュームデータ３２内に複数の浮遊物があれば、それら複数の浮遊物に対応した複数のボクセル群が得られる。

このように、ボクセル群特定部５０は、例えば領域拡張法により、ボリュームデータ３２内において基準点が設定された胎児の顔に対応したボクセル群を特定し、さらに望ましくは、ボリュームデータ３２内においてボクセル群としての条件を満たす全ボクセル群を特定する。

なお、ボクセル群特定部５０は、領域拡張法とは異なる原理を利用して、例えば公知のラベリング処理などを利用して、ボリュームデータ３２内において１つ又は複数のボクセル群を特定するようにしてもよい。例えば、ボリュームデータ３２（図２，図５）内において、ボクセル値が閾値よりも大きな（閾値以上の）複数ボクセルを処理対象としたラベリング処理により、例えば図６に示すように複数の領域１〜４が特定されてもよい。

また、ボクセル群特定部５０は、特定した各ボクセル群に対して膨張処理を施すようにしてもよい。例えば、領域拡張法やラベリング処理により特定された各ボクセル群は、その内部にボクセルの穴（連結の条件を満たさないボクセル）が存在する場合があるため、各ボクセル群に属する各ボクセルを数ボクセル程度膨張させて、ボクセルの穴埋め（連結の条件を満たさないボクセルをボクセル群に含める）することが望ましい。さらに、膨張処理により各ボクセル群の外縁を数ボクセル程度膨張させて、例えば胎児の顔などの対象物の外縁を確実に包含する各ボクセル群を得るようにしてもよい。

ボクセル群特定部５０により１つ又は複数のボクセル群が特定されると、例えば、基準点を含むボクセル群のみが表示対象とされる。例えば、胎児に対応したボクセルに基準点が設定されていれば、胎児に対応したボクセル群のみが表示対象とされる。

また、表示対象判定部６０が、各ボクセル群ごとにそのボクセル群が表示対象か否かを判定してもよい。表示対象判定部６０は、例えば、ユーザからの指示に基づいて表示対象となる１つ又は複数のボクセル群を判定する。そして、参照データ記憶部７０には、各ボクセル群ごとにそのボクセル群が表示対象か否かを示す参照データが記憶される。

図７は、参照データの具体例を示す図である。図７には、三次元データ記憶部３０に記憶されるボリュームデータ３２と、そのボリュームデータ３２に対応した参照データの具体例であり参照データ記憶部７０に記憶される参照ボリュームデータ７２が図示されている。

参照ボリュームデータ７２は、ボリュームデータ３２を構成する複数ボクセルの各ボクセルごとに、そのボクセルが表示対象か否かを示すマークデータで構成される。つまり、ボリュームデータ３２は、ｘｙｚ直交座標系において三次元的にアドレスを付された複数ボクセルのボクセルデータ（ボクセル値）で構成されているのに対し、参照ボリュームデータ７２は、例えば、ボリュームデータ３２と同じアドレスを付された複数ボクセルのマークデータで構成される。各ボクセルのマークデータは、例えば、そのボクセルが表示対象であれば「Ｈ」とされ、そのボクセルが表示対象でなければ（表示対象外であれば）「Ｌ」とされる。

図７に示す具体例では、ボリュームデータ３２内において領域１のボクセル群と領域２のボクセル群が特定され、参照ボリュームデータ７２内において、領域１のボクセル群に対応した複数ボクセルのマークデータが「Ｌ」つまり表示対象外とされ、領域２のボクセル群に対応した複数ボクセルのマークデータが「Ｈ」つまり表示対象とされている。

なお、参照ボリュームデータ７２内において各ボクセル群に含まれていない複数ボクセルのマークデータは全て「Ｌ」（表示対象外）とされてもよいし、全て「Ｈ」（表示対象）とされてもよい。例えば、子宮内のボリュームデータ３２であれば、各ボクセル群に含まれていない羊水に対応した複数ボクセルは輝度値（ボクセルデータ）が小さく、表示対象である胎児の画像を妨げる可能性が低いため、羊水に対応した各ボクセルのマークデータが全て「Ｈ」（表示対象）とされてもよい。

また、子宮内のボリュームデータ３２であれば、参照ボリュームデータ７２内において胎盤に対応した複数ボクセルのマークデータが「Ｌ」（表示対象外）とされることが望ましい。図７に示す具体例において、胎盤に対応した領域（胎盤側の領域）は、参照ボリュームデータ７２内のクリッピング面ＣＳによって特定される。

クリッピング面ＣＳは、例えば特許文献４（特開２０１１−８３４３９号公報）に記載された公知の技術により特定することができる。特許文献４に記載された技術によれば、胎児と胎盤との間の隙間の方向にクリッピング面ＣＳを適切に設定することができる。例えば、特許文献４の技術によれば、ユーザからの指示に応じてそのユーザが所望するクリッピング面ＣＳを設定することができる。もちろん、特許文献４の技術とは異なる手法により、例えば、ボリュームデータ３２を構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、胎児と胎盤の間にある羊水のボクセル部分を特定することにより、装置がクリッピング面ＣＳを自動設定してもよい。

なお、クリッピング面ＣＳが設定されている場合に、基準点設定部４０が、ボリュームデータ３２（参照ボリュームデータ７２）内においてクリッピング面ＣＳから胎児側に胎児のボクセルを探索して基準点を自動設定するようにしてもよい。

表示対象となる１つ又は複数のボクセル群が決定されると、画像形成部８０は、表示対象とされた１つ又は複数のボクセル群に対応した画像部分を明示した超音波画像を形成する。画像形成部８０は、三次元データ記憶部３０に記憶されたボリュームデータ３２のうち、参照ボリュームデータ７２内において表示対象とされた各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、その表示対象を立体的に映し出した三次元超音波画像を形成する。

例えば、表示対象とされた各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータのみを対象としたレンダリング処理により、表示対象とされた各ボクセル群の画像部分のみを立体的に示したレンダリング画像が形成される。

図８は、三次元画像の具体例を示す図である。図８には、胎児と浮遊物が含まれるボリュームデータ３２（図２）に基づいて得られる三次元画像（レンダリング画像）の具体例が図示されている。

図８において、浮遊物が含まれる（浮遊物有）の三次元画像は、例えばボリュームデータ３２内の全ボクセル（胎盤に対応したボクセルは除去されてもよい）のボクセルデータに基づいて得られる三次元画像である。この三次元画像内では、胎児よりも視点側にある浮遊物により胎児の顔の部分が妨げられている。

これに対し、図８において胎児を明示した三次元画像は、参照ボリュームデータ７２内において胎児に対応したボクセル群のみが表示対象とされ、ボリュームデータ３２内の胎児に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて得られる三次元画像である。胎児を明示した三次元画像には、浮遊物に妨げられずに胎児の顔の部分が明示されている。

なお、表示対象以外の（表示対象外の）画像部分を透かすように表示させて、表示対象の画像部分を明示するようにしてもよい。例えば、図８の具体例において、胎児の画像部分の妨げとならないように、浮遊物の画像部分が透けるような表示処理を施すようにしてもよい。

このように、図１の超音波診断装置によれば、例えば、表示対象の画像部分（胎児など）が他の画像部分（浮遊物など）によって妨げられないように、三次元画像を形成することができる。なお、いくつかのボクセル群が表示対象とされてもよいし、逆に、いくつかのボクセル群が表示対象外（非表示対象）とされてもよい。

図９は、表示対象と表示対象外の指定例１を示す図である。図９（１）には、表示対象を指定する具体例が図示されている。図９（１）では、参照ボリュームデータ７２内において特定された領域１のボクセル群が表示対象とされ、領域１のボクセル群に属する複数ボクセルのマークデータが「Ｈ」とされ、それら以外の複数ボクセルのマークデータが「Ｌ」（表示対象外）とされている。

一方、図９（２）には、表示対象外を指定する具体例が図示されている。図９（２）では、参照ボリュームデータ７２内において特定された領域１のボクセル群が表示対象外とされ、領域１のボクセル群に属する複数ボクセルのマークデータが「Ｌ」とされている。なお、子宮内のボリュームデータ３２に関する参照ボリュームデータ７２の場合には、胎盤側の領域に対応した複数ボクセルのマークデータが「Ｌ」（表示対象外）とされることが望ましい。例えば、図７に示した具体例のように、胎盤に対応した領域（胎盤側の領域）は、参照ボリュームデータ７２内のクリッピング面ＣＳによって特定される。そして、図９（２）の具体例では、領域１と胎盤側の領域が表示対象外とされ、それら以外の領域における複数ボクセルのマークデータが「Ｈ」（表示対象）とされている。

図１０は、表示対象と表示対象外の指定例２を示す図である。図１０には、図９（１）の状態から表示対象と表示対象外を追加で指定する具体例が図示されている。

図１０（１）には、表示対象を追加する具体例が図示されている。図１０（１）は、領域１のボクセル群が表示対象とされた参照ボリュームデータ７２内において、さらに、領域２のボクセル群が表示対象とされた具体例を示している。図１０（１）の参照ボリュームデータ７２内において、領域１と領域２のボクセル群に属する複数ボクセルのマークデータが「Ｈ」とされ、それら以外の複数ボクセルのマークデータが「Ｌ」（表示対象外）とされている。

なお、領域２の一部が、クリッピング面ＣＳ（図７）を突き抜けて胎盤側の領域にはみ出している場合には、そのはみ出している部分も表示対象とすることが望ましい。これにより、例えば胎児の顔の一部または手などがクリッピング面ＣＳからはみ出している場合にも、そのはみ出している部分を表示対象に変更することが可能になる。

図１０（２）には、表示対象外を追加する具体例が図示されている。図１０（２）は、領域１のボクセル群が表示対象とされた参照ボリュームデータ７２内において、領域１内を部分的に表示対象外とする具体例を示している。

例えば、胎児の顔と腕を含む領域１のボクセル群が特定された場合に、胎児の顔に設定された基準点からのボクセル上限数または距離によりボクセル群の大きさを制限することにより、領域１内において胎児の顔のみの（顔が支配的な）ボクセル群を得ることができる（図５の説明参照）。そして、領域１内において、胎児の顔に対応したボクセル群以外を表示対象外とすることにより、例えば、胎児の顔をその胎児の腕に妨げられないように表示させることができる。また、胎児と胎盤、胎児と子宮壁が繋がって領域１とされている場合にも、胎児の顔を残しつつ胎盤や子宮壁を表示対象外とすることができる。

図１０を利用して説明したように、参照ボリュームデータ７２に対して表示対象または表示対象外のボクセル群を追加的に指定すると、指定の度に参照ボリュームデータ７２を構成するマークデータがその指定に応じて更新される。そこで、参照ボリュームデータ７２に関する更新履歴を参照データ記憶部７０に記憶することが望ましい。例えば、参照ボリュームデータ７２を構成する複数ボクセルの各ボクセルごとに、そのボクセルのマークデータに関する履歴データが記憶される。つまり、各ボクセルごとにそのマークデータの「Ｈ（表示対象）」「Ｌ（表示対象外）」の変更履歴が記憶される。これにより、例えばユーザが表示対象と表示対象外の指定を元に戻すことを望む場合に、ユーザからの操作（アンドゥ操作）に応じて各ボクセルのマークデータの変更履歴を遡ることにより、過去の参照ボリュームデータ７２を再現することが可能になる。さらに、例えばユーザからの操作に応じて、過去の参照ボリュームデータ７２からそれ以後に形成された参照ボリュームデータ７２が再現されてもよい。

図１１は、図１の超音波診断装置により実行される処理の具体例を示す図（フローチャート）である。まず、これから特定されるボクセル群を表示対象とするか表示対象外とするのかが設定される（Ｓ１１０１）。例えば、ユーザから操作デバイス９２を介して入力される指定に応じて、表示対象か表示対象外かが決定される。

次に、ユーザからの指示に基づいて基準点が設定される（Ｓ１１０２：図３，図４参照）。例えば、表示対象として胎児の顔を特定したい場合に、ユーザは、断層画像内または三次元画像内において胎児の顔に対応した画像部分に基準点を設定する。また、例えば、表示対象外として浮遊物を特定したい場合に、ユーザは、断層画像内または三次元画像内において浮遊物に対応した画像部分に基準点を設定する。

基準点が設定されると、基準点のボクセルを起点としてボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つのボクセル群が特定される（Ｓ１１０３：図５，図６参照）。

次に、特定された１つのボクセル群が参照ボリュームデータ７２内に反映される（Ｓ１１０４：図７，図９，図１０参照）。例えば、Ｓ１１０１において表示対象とされていれば、Ｓ１１０３において特定されたボクセル群が表示対象となるように、参照ボリュームデータ７２が更新される。一方、Ｓ１１０１において表示対象外と設定されていれば、Ｓ１１０３において特定されたボクセル群が表示対象外となるように、参照ボリュームデータ７２が更新される。

そして、ボクセル群の設定が終了したか否かが確認される（Ｓ１１０５）。例えば、ユーザが複数ボクセル群の設定を望む場合には、各ボクセル群ごとにＳ１１０１からＳ１１０４までの処理が実行され、Ｓ１１０１からＳ１１０４までの処理を繰り返すことにより複数ボクセル群の設定が行われる。

こうして、ボクセル群の設定が終了すると（Ｓ１１０５）、表示対象とされた１つ又は複数のボクセル群に対応した画像部分を明示した三次元画像が形成される（Ｓ１１０６：図８参照）。例えば、胎児の顔が表示対象とされ、浮遊物等が表示対象外とされている場合には、胎児の顔を明示したレンダリング画像が形成される。

このように、図１の超音波診断装置によれば、例えば胎児を含む三次元空間のボリュームデータ３２内において、例えば胎児の顔のみの（又は胎児の顔が支配的な）三次元画像を形成することができる。但し、例えば胎児の顔のみが三次元画像内に明示され、他の組織が全く又は殆ど表示されていないと、胎児の顔だけが映し出された不自然で違和感のある画像となってしまう場合がある。そこで、図１の超音波診断装置は、その違和感や不自然さを解消又は軽減するために、表示対象に背景を追加する画像処理を実行してもよい。

図１２は、表示対象に背景を追加する画像処理例を示す図である。図１２（１）に示す参照ボリュームデータ７２内には、表示対象となるボクセル群（表示対象ボクセル群）が１つだけ設定されている。例えば胎児の顔に対応したボクセル群が表示対象とされる。

次に、表示対象ボクセル群の代表点、例えば表示対象ボクセル群の重心点が導出され、三次元画像の視点ＶＰ側から見て重心点（代表点）よりも奥にある複数ボクセルが背景ボクセル群とされる。例えば、図１２（２）に示すように、表示ボクセル群の重心点（代表点）を含み、視線に対して直交するように背景基準面が設定され、視点ＶＰ側から背景基準面よりも奥にある全ボクセルが背景ボクセル群とされる。

そして、図１２（３）に示すように、表示対象に対応したボクセル群（表示対象ボクセル群）と背景ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、視点ＶＰから見た三次元画像（レンダリング画像）が形成される。

背景ボクセルは、視点ＶＰから見て表示対象ボクセルよりも奥にあるため、三次元画像内において、表示対象ボクセルの画像部分が背景ボクセルの画像部分に妨げられることがない。また、背景ボクセルの画像部分も表示されるため、表示対象ボクセルの画像部分のみが表示される場合に比べて、例えば胎児の顔のみが表示される場合に比べて、背景のある自然な三次元画像を得ることが可能になる。例えば、胎児の顔に加えて、その顔の背景にある子宮壁や浮遊物などが表示され、胎児の顔を明示しつつ、違和感のない自然な画像を形成することが可能になる。

なお、背景基準面の位置や傾きや形状を例えばユーザが調整できるようにしてもよい。例えば、表示対象ボクセルと背景ボクセルに基づいて得られる三次元画像が表示部８２に表示され、ユーザが表示部８２に表示される三次元画像を視覚的に確認しつつ、操作デバイス９２を操作して、背景基準面の位置や傾きや形状を調整できるようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、図１に示す構成（符号を付された各部）のうち、送受信部１２，ビームデータ処理部２０，基準点設定部４０，ボクセル群特定部５０，表示対象判定部６０，画像形成部８０の各部は、例えば、電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、上記各部に対応した機能の少なくとも一部がコンピュータにより実現されてもよい。つまり、上記各部に対応した機能の少なくとも一部が、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現されてもよい。

三次元データ記憶部３０と参照データ記憶部７０は、各々が例えば半導体デバイスやハードディスクドライブなどの記憶デバイスにより実現することができる。もちろん三次元データ記憶部３０と参照データ記憶部７０が一つの記憶デバイス内に構成されてもよい。表示部８２の好適な具体例は液晶ディスプレイ等であり、操作デバイス９２は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、その他のスイッチ類等のうちの少なくとも一つにより実現できる。

制御部９０は、図１の超音波診断装置内を全体的に制御する。制御部９０による全体的な制御には、操作デバイス９２を介して、ユーザから受け付けた指示も反映される。そして、制御部９０は、例えば、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現することができる。

なお、以上に説明した本発明の好適な実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１０ プローブ、１２ 送受信部、２０ ビームデータ処理部、３０ 三次元データ記憶部、４０ 基準点設定部、５０ ボクセル群特定部、６０ 表示対象判定部、７０ 参照データ記憶部、８０ 画像形成部、９０ 制御部、９２ 操作デバイス。

Claims (9)

1. 超音波のボリュームデータ内において、当該ボリュームデータを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、ボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つ又は複数のボクセル群を特定する特定部と、
   特定された１つ又は複数のボクセル群のうちの表示対象である各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該表示対象を選択的に明示した超音波画像を形成する画像形成部と、
   ユーザからの指示に基づいて、前記特定部により特定された前記各ボクセル群ごとにそのボクセル群が表示対象か否かを判定する判定部と、
   前記各ボクセル群ごとにそのボクセル群が表示対象か否かを示す参照データを記憶する記憶部と、
   を有し、
   前記記憶部には、前記参照データとして、前記ボリュームデータを構成する複数ボクセルの各ボクセルごとに当該ボクセルが表示対象か否かを示すマークデータで構成される参照ボリュームデータが記憶され、
   前記判定部は、表示対象と判定した各ボクセル群に属する複数ボクセルの前記マークデータが表示対象を示すように前記参照ボリュームデータを更新する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 超音波のボリュームデータ内において、当該ボリュームデータを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、ボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つ又は複数のボクセル群を特定する特定部と、
   特定された１つ又は複数のボクセル群のうちの表示対象である各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該表示対象を選択的に明示した超音波画像を形成する画像形成部と、
   ユーザからの指示に基づいて前記ボリュームデータ内に基準点を設定する設定部と、
   を有し、
   前記特定部は、前記基準点に対応したボクセルを起点として前記連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される各ボクセル群を特定する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記設定部は、前記ボリュームデータ内の断面に対応した断層画像内にユーザが設定した指定点を前記基準点とする、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記ボリュームデータ内を通る複数のレイの各々から得られる画素データに基づいて、当該ボリュームデータ内を立体的に示した三次元画像が形成され、
   前記設定部は、前記三次元画像内にユーザが設定した指定点の画素データに対応したレイ上に前記基準点を設定する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項４に記載の超音波診断装置において、
   前記設定部は、前記指定点に対応したレイを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて胎児の顔に対応したボクセル領域を探索し、当該ボクセル領域内に前記基準点を設定する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項２から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
   前記特定部は、前記基準点に対応したボクセルを起点として前記連結の条件を満たし、且つ、当該基準点から指定距離内にある複数ボクセルを前記各ボクセル群とする、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
7. 請求項２から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
   前記特定部は、前記基準点に対応したボクセルを起点として前記連結の条件を満たし、且つ、指定個数以下の複数ボクセルを前記各ボクセル群とする、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
   前記特定部により特定される１つ又は複数のボクセル群には、表示対象である胎児の顔に対応したボクセル群が含まれ、
   前記画像形成部は、前記胎児の顔に対応したボクセル群を構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該胎児の顔を選択的に明示した超音波画像を形成する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
9. 超音波のボリュームデータ内において、当該ボリュームデータを構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、ボクセルデータが連結の条件を満たす複数ボクセルで構成される１つ又は複数のボクセル群を特定する特定部と、
   特定された１つ又は複数のボクセル群のうちの表示対象である各ボクセル群に対応した複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該表示対象を選択的に明示した超音波画像を形成する画像形成部と、
   を有し、
   前記特定部により特定される１つ又は複数のボクセル群には、表示対象である胎児の顔に対応したボクセル群が含まれ、
   前記画像形成部は、前記胎児の顔に対応したボクセル群を構成する複数ボクセルのボクセルデータに基づいて、当該胎児の顔を選択的に明示した超音波画像を形成するにあたり、前記ボリュームデータ内の胎児の顔に対応した複数ボクセルのボクセルデータと、背景組織としての条件を満たす複数ボクセルのボクセルデータと、に基づいて、当該胎児の顔と当該背景組織を映し出した超音波画像を形成する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。