JP5974063B2 - 超音波ボリュームデータ処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は超音波ボリュームデータ処理装置に関し、特に、注目組織像を他の組織像から分離するためのカット面の設定を支援する技術に関する。

医療分野において、三次元超音波診断が普及しつつある。例えば、産科においては、母体内の胎児を包含する三次元空間に対し、超音波が送受波され、これにより、ボリュームデータが取得される。一般的に、ボリュームデータに対して三次元関心領域（３Ｄ−ＲＯＩ）が設定され、三次元関心領域内のデータに対するレンダリング処理により、胎児の三次元画像が生成される。

三次元関心領域内において、胎児データの手前側に（レンダリング原点である投影視点側に）子宮壁データが存在すると、子宮壁が画像化されてしまい、胎児像が子宮壁像に隠されてしまうという問題が生じる。従って、三次元関心領域内に胎児データが含まれ、かつ、子宮壁データが三次元関心領域内に含まれないように、三次元関心領域を設定することが望まれる。

一般的に、三次元関心領域は上面としてのレンダリング開始面を有している。レンダリング開始面は、画像化対象組織と非対象組織とを分離する機能を有し、例えば、カット面やクリッピング面と称されることがある。胎児の三次元画像を生成する場合、レンダリング開始面ができる限り胎児データと子宮壁データとの間の羊水データの中に位置するように、レンダリング開始面が設定されることが望まれる。

カット面の形状は、例えば、ボリュームデータの代表断面を表す画像上において、三次元関心領域の断面を表すボックスの上辺の形状をユーザが操作することにより定められる。その他、トリプレーンを構成するいずれかの画像上においてボックスの形状をユーザが操作することにより、カット面の形状が定められる場合もある。

なお、特許文献１に記載されている装置では、凸面又は凹面としてのカット面がマニュアルで設定されている。特許文献２には、画素値に基づいて関心領域を設定する装置が開示されている。特許文献３には、ボリュームデータに基づいて、胎児像と他の組織像との境界を検出し、その境界にカット面を設定する装置が開示されている。特許文献４には、超音波診断装置によって生成された超音波画像と、他の医用画像診断装置によって生成された画像と、を同期させて表示する装置が開示されている。

特開２０１１−８３４３９号公報 特開２０１１−２２４３６２号公報 国際公開第２０１３／０２７５２６号公報 特開２００８−１８８４１７号公報

ユーザによるカット面の三次元形状の設定は、その形状がシンプルであれば、それほど困難ではない。しかし、その三次元形状が複雑になるほど、その設定は非常に困難になる。三次元画像を観察することにより、カット面の良否をある程度把握することができる。しかし、三次元画像は三次元空間の全体を反映した画像であるため、その三次元画像だけでカット面の形状を認識し、また、カット面の良否を判断することは困難である。また、カット面がどの組織をどのように横切っているのかを、より直接的に認識できることが望ましい。

本発明の目的は、組織の三次元表示において、表示範囲を定めるカット面と実際の組織との対応関係を容易に把握できるようにすることである。あるいは、手動でのカット面の形状の操作を支援するための画像を提供することである。

本発明に係る超音波ボリュームデータ処理装置は、超音波の送受波により取得されたボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、前記ボリュームデータから前記カット面の全部又は一部に対応する面データを抽出し、前記面データに基づいてカット面画像を生成するカット面画像生成手段と、前記カット面画像を表示手段に表示させる表示処理手段と、を含むことを特徴とする。

上記の構成において、ボリュームデータに対して仮想的な三次元関心領域が設定される。当該三次元関心領域はレンダリング処理が適用される領域である。レンダリング処理として、例えばボリュームレンダリング法に基づく処理が適用される。もちろん、他の処理が適用されてもよい。三次元関心領域は、分離面又は境界面として機能するカット面を含む。カット面は、例えばレンダリング開始面であるが、他の面であってもよい。いずれにしても、カット面は、画像化対象組織と非画像化対象組織とを空間的に分離することを目的とした面である。カット面は変形可能な面である。例えば、ユーザの操作によってカット面の形状が変更される。また、カット面の傾斜角が変更されてもよいし、カット面に対して拡大処理又は縮小処理が適用されてもよい。カット面画像は、カット面の全部又は一部に対応する面データに基づいて生成される画像である。そのため、カット面画像には、カット面上の組織が表される。

上記の構成によれば、カット面画像を観察することにより、カット面がどの組織をどのように横切っているのかを、より直接的に認識することが可能となる。これにより、カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握できるという利点が得られる。例えば、胎児の三次元画像を生成する場合に、カット面が胎児データ又は子宮壁データを横切っているのかを、より直接的に認識することができる。従って、カット面画像を観察してカット面の形状を操作することにより、胎児像が子宮壁像に隠れてしまうといった問題や、胎児像がカット面によって分離されてしまうといった問題を、容易に回避することが可能となる。

本発明に係る超音波ボリュームデータ処理装置は、超音波診断装置によって構成されてもよいし、超音波診断装置で取得されたデータを処理するコンピュータによって構成されてもよいし、他の装置によって構成されてもよい。

望ましくは、超音波ボリュームデータ処理装置は、前記カット面の形状を操作する形状操作手段を更に含み、前記カット面の形状の変化に応じて前記カット面画像の内容が変化する。この構成によると、カット面が適切に設定されているか否かを確認しながら、カット面の形状を操作することが可能となる。カット面画像を観察することにより、カット面と実際の組織との対応関係を把握できるので、カット面の形状を適切な形状に変更することが容易となる。

望ましくは、超音波ボリュームデータ処理装置は、前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成するモデル生成手段を更に含み、前記関心領域モデルは、前記カット面の三次元形状を模式的に表すカット面モデルを含み、前記表示処理手段は、前記関心領域モデルに組み込まれた態様で前記カット面画像を前記表示手段に表示させる。この構成において、関心領域モデルは、仮想的な三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルである。関心領域モデルはカット面モデルを含む。このカット面モデルは、カット面の三次元形状を模式的に表すモデルである。関心領域モデルが表示されることにより、関心領域モデルの形状やカット面の形状を容易に把握することが可能となる。カット面画像は、関心領域モデルに組み込まれた態様で表示される。これにより、カット面とそのカット面上の組織像との対応関係の把握が容易となる。カット面の形状が操作されると、その操作に応じてカット面モデルの形状が変更され、また、カット面画像の内容が変更される。これにより、カット面がどのように変更されてカット面画像の内容がどのように変更されたのかを、容易に把握することが可能となる。

望ましくは、前記カット面画像は前記カット面の三次元形状に応じた三次元形状を有し、前記表示処理手段は、前記カット面モデルに組み込まれた態様で前記カット面画像を前記表示手段に表示させる。これにより、カット面とカット面画像との対応関係を、直接的に把握することが可能となる。なお、カット面画像は二次元平面に表示される画像である。カット面画像が三次元形状を有するということは、その表示形式が三次元的であるということである。

望ましくは、前記表示処理手段は、前記関心領域モデル中の底面モデルに組み込まれた投影画像として前記カット面画像を前記表示手段に表示させる。この構成においては、カット面モデルとカット面画像とが別々に表示され、それぞれを単独で観察することが可能となる。例えば、カット面の形状が複雑な場合に、その形状がより見やすくなるという利点が得られる。

望ましくは、前記表示処理手段は、前記カット面モデル上に複数の制御点を表示させ、当該超音波ボリュームデータ処理装置は、前記ボリュームデータにおいて、前記複数の制御点の中から指定された制御点に対応する断面のデータを抽出し、前記断面のデータに基づいて断面画像を生成する断面画像生成手段を更に含み、前記表示処理手段は、前記断面画像を前記表示手段に表示させるとともに、前記断面画像上に前記指定された制御点を表示させ、前記断面画像上における前記制御点の操作によって、前記カット面の形状が操作される。この構成において、指定された制御点に対応する断面画像が表示される。例えば、ユーザが、カット面画像を観察することによって、カット面の設定が適切でない箇所を特定し、その箇所に対応する制御点を指定することが想定される。その箇所に対応する断面画像が表示され、その断面画像上における制御点の操作によって、カット面の形状が操作される。これにより、その箇所におけるカット面の形状を適切な形状に容易に変更することが可能となる。

望ましくは、前記カット面画像は、前記カット面の全体を表した画像である。これにより、カット面上の組織の全体像を把握することができる。

望ましくは、前記カット面画像は、前記カット面上において対象組織を横切った部分を表す画像である。これにより、カット面が対象組織を横切っているのか否かを容易に把握することができる。

また、本発明に係る超音波ボリュームデータ処理装置は、超音波の送受波により取得されたボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、前記関心領域モデル内に前記三次元超音波画像が組み込まれた複合モデルを表示手段に表示させる表示処理手段と、を含むことを特徴とする。

上記の構成において、三次元超音波画像は、関心領域モデル中の水平面に投影された態様で表示される。水平面は、例えば底面又は中間面である。上記の構成によると、三次元関心領域と三次元超音波画像との対応関係の把握が容易となる。

また、本発明に係る超音波ボリュームデータ処理装置は、超音波の送受波により取得されたボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、前記カット面における特定組織の横断部分を検出する検出手段と、前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、前記横断部分を表す参照画像をそれが前記関心領域モデルに組み込まれた態様で表示手段に表示させる表示処理手段と、を含むことを特徴とする。

上記の構成において、参照画像は、横断部分における特定組織のデータそれ自体であってよいし、横断部分における特定組織の存在を示す人工的なマークであってもよい。検出手段は、例えば、カット面上の面データの輝度値に基づいて、特定組織の横断部分を抽出する。または、検出手段は、三次元ラベリング処理を適用することによりボリュームデータから特定組織のデータを抽出し、その特定組織のデータとカット面との交差を判定してもよい。上記の構成によると、参照画像を観察することにより、カット面が特定組織を横断しているのか否かの把握が容易となる。これにより、カット面の良否の判断が容易となる。

望ましくは、前記関心領域モデルは、前記カット面の三次元形状を表すカット面モデルを含み、前記参照画像は、前記カット面モデルに組み込まれた画像である。この構成によると、カット面が特定組織を横断しているのか否を、直接的に認識することが可能となる。

望ましくは、前記参照画像は、前記関心領域モデルにおける底面モデルに投影された投影画像である。別の例として、参照画像は、中間面モデルに投影された投影画像であってもよい。

本発明に係るプログラムは、超音波の送受波により取得されたボリュームデータを処理するコンピュータを、前記ボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、前記ボリュームデータから前記カット面の全部又は一部に対応する面データを抽出し、前記面データに基づいてカット面画像を生成するカット面画像生成手段と、前記カット面画像を表示手段に表示させる表示処理手段と、として機能させることを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、超音波の送受波により取得されたボリュームデータを処理するコンピュータを、前記ボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、前記関心領域モデル内に前記三次元超音波画像が組み込まれた複合モデルを表示手段に表示させる表示処理手段と、として機能させることを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、超音波の送受波により取得されたボリュームデータを処理するコンピュータを、前記ボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、前記カット面における特定組織の横断部分を検出する検出手段と、前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、前記横断部分を表す参照画像を前記関心領域モデルに組み込まれた態様で表示手段に表示させる表示処理手段と、として機能させることを特徴とする。

本発明によると、カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握することが可能となる。あるいは、手動でのカット面の形状の操作を支援するための画像が提供される。

本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 断面画像の一例を示す図である。 三次元関心領域の一例を示す概念図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 関心領域モデルの一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 三次元関心領域の一例を示す概念図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。 表示部に表示される画像の一例を示す図である。

［第１実施形態］
図１には、本発明に係るボリュームデータ処理装置としての超音波診断装置の第１実施形態が示されている。図１は、その全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療分野において用いられ、超音波の送受波により生体内の組織の三次元画像を生成する機能を備えている。一例として、画像化の対象となる組織は胎児である。もちろん、他の組織が画像化されてもよい。

プローブ１０は超音波を送受波する送受波器である。本実施形態においては、プローブ１０は２Ｄアレイ振動子を有している。２Ｄアレイ振動子は、複数の振動素子が二次元的に配列されて形成されたものである。この２Ｄアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは二次元的に走査される。これにより、三次元エコーデータ取込空間としての三次元空間１２が形成される。または、プローブ１０は、１Ｄアレイ振動子とそれを機械的に走査する走査機構とを内蔵していてもよい。１Ｄアレイ振動子による超音波ビームの電子走査により走査面が形成され、その走査面を機械的に走査してもよい。このような方式によっても、三次元空間１２が形成される。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知られている。胎児の超音波診断を行う場合には、プローブ１０が母体の腹部表面上に当接され、その状態において超音波の送受波が行われる。

送受信部１４は、送信ビームフォーマ及び受信ビームフォーマとして機能する。送信時において、送受信部１４は、プローブ１０の複数の振動素子に対して一定の遅延関係をもった複数の送信信号を供給する。これにより、超音波の送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波はプローブ１０において受波され、これによりプローブ１０から送受信部１４へ複数の受信信号が出力される。送受信部１４では、複数の受信信号に対する整相加算処理が実行され、これにより整相加算後の受信信号としてビームデータが出力される。なお、超音波の送受波において、送信開口合成等の技術が利用されてもよい。

ビームデータに対しては、信号処理部１６によって、検波、対数圧縮、座標変換等の信号処理が適用される。信号処理後のビームデータは、３Ｄメモリ１８に格納される。もちろん、そのような処理が行われないビームデータが３Ｄメモリ１８に格納されてもよい。ビームデータの読み出し時に、上記の処理が行われてもよい。

３Ｄメモリ１８は、送受波空間としての三次元空間に対応する記憶空間を有している。３Ｄメモリ１８には、三次元空間１２から取得されたエコーデータ集合体としてのボリュームデータが格納される。ボリュームデータは、実際には、複数本のビームデータに対する座標変換及び補間処理により構成されるデータである。ビームデータの読み出し時に、ビームデータに対する座標変換等が行われてもよい。

三次元画像生成部２０は、３Ｄメモリ１８からボリュームデータを読み出し、制御部３８から与えられたレンダリング条件に従って、三次元関心領域（３Ｄ−ＲＯＩ）内の部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を実行する。これにより、三次元画像が生成される。その画像データは表示処理部３４に出力される。レンダリング処理としては各種の手法が知られており、様々な手法を採用することができる。例えば、ボリュームレンダリング法等の画像処理法が適用される。

断面画像生成部２２は、二次元の断面画像（Ｂモード断層画像）を生成する機能を備えている。例えば、断面画像生成部２２は、ユーザによって任意に設定された断面における断面画像を生成する機能を備えている。具体的には、制御部３８から断面画像生成部２２に対して任意断面の座標情報等が与えられると、断面画像生成部２２は、その任意断面に対応するデータを３Ｄメモリ１８から読み出す。断面画像生成部２２は、読み出したデータに基づいて二次元の断面画像を生成する。この画像データは表示処理部３４に出力される。なお、断面画像生成部２２は、ユーザによって指定された任意の数の断面画像を生成してもよい。

なお、本実施形態では、断面画像生成部２２は、二次元の走査面に対する超音波の送受波により取得されたビームデータに基づいて、Ｂモード断層画像を生成してもよい。

グラフィック画像生成部２４は、制御部３８から供給されるグラフィック作成用のパラメータに従って、断面画像や三次元画像に対してオーバーレイ表示されるグラフィックデータを生成する。例えば、グラフィック画像生成部２４は、三次元関心領域の断面を表すグラフィックデータやカットラインを表すグラフィックデータ等のデータを生成する。このように生成されたグラフィックデータは表示処理部３４に出力される。

カット面設定部２６は、ボリュームデータに対して変形可能なカット面を設定する。カット面はレンダリング処理の開始面に相当し、画像化対象組織と非対象組織とを分離する機能を有する。カット面を基準にして、手前側の組織（レンダリング処理における投影視点側の組織）は、画像化の非対象組織に相当し、奥側の組織（投影視点とは反対側の組織）は、画像化の対象組織に相当する。カット面は、ユーザのマニュアル操作によって指定されてもよいし、自動的に設定されてもよい。マニュアル設定においては、例えば、ボリュームデータの代表断面を表す画像が表示部３６に表示され、その画像上に、三次元関心領域の断面を表すボックスが表示される。そして、ボックスの上辺の形状がユーザによって操作される。ボックスの上辺がカットラインに相当し、そのカットラインに基づいてカット面が形成される。カットラインは、例えば、少なくとも３点に基づいて形成されるスプライン曲線であってもよいし、任意の形状のラインであってもよい。例えば、ユーザが入力部４０を利用して断面画像上において少なくとも３点を指定すると、カット面設定部２６は、それらの点に基づいてスプライン曲線を生成する。このスプライン曲線がカットラインとして利用される。もちろん、別の手法によってカットラインが生成されてもよい。カット面設定部２６は、例えば、カットラインを通る複数のスプライン曲線を生成し、これにより、カット面を生成する。自動設定においては、例えば、ボリュームデータ中の胎児データと子宮壁データとの間の羊水データが検出され、その羊水データの中にカット面が設定される。もちろん、別の手法によってカット面が設定されてもよい。

関心領域設定部２８は、カット面を含む三次元関心領域をボリュームデータに対して設定する。三次元画像生成部２０は、三次元関心領域内の部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用する。これにより、三次元関心領域内の三次元画像が生成される。

モデル生成部３０は、三次元関心領域の座標情報に基づいて、三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する。関心領域モデルは、カット面の三次元形状を模式的に表すカット面モデルを含む。また、関心領域モデルは、三次元関心領域における水平面（例えば底面や中間面）の三次元形状を模式的に表す水平面モデルを含んでいてもよい。

カット面画像生成部３２は、カット面の全部又は一部に対応する面データをボリュームデータから抽出し、その面データに基づいてカット面画像を生成する。カット面の形状が操作されると、カット面画像生成部３２は、その操作によるカット面の形状の変化に応じて、カット面画像の内容を変化させる。カット面画像は、カット面の三次元形状に応じた三次元形状を有している。カット面画像は、カット面の全体を表す画像であってもよいし、カット面上において対象組織を横切った部分を表す画像であってもよい。対象組織は、例えば胎児や子宮壁等である。例えば、カット面画像生成部３２は、カット面上の面データから胎児データの一部や子宮壁データの一部を抽出し、抽出されたデータに基づいてカット面画像を生成してもよい。また、カット面画像生成部３２は、カット面画像を、三次元関心領域の水平面（例えば底面や中間面）に投影してもよい。これにより、水平面に投影された投影カット面画像が生成される。

表示処理部３４は、三次元画像や断面画像やカット面画像等の画像に対して、必要なグラフィックデータをオーバーレイ処理し、これによって表示画像を生成する。表示画像のデータは表示部３６に出力され、表示モードに従った表示態様で１又は複数の画像が表示される。例えば、断面画像や三次元画像やカット面画像等の画像がリアルタイムで動画像として表示される。表示部３６は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスによって構成されている。

本実施形態では、表示処理部３４は、関心領域モデルを表示部３６に表示させ、その関心領域モデルに組み込まれた態様でカット面画像を表示部３６に表示させる。例えば、カット面画像は、関心領域モデル中のカット面モデルに組み込まれた態様で表示される。別の例として、カット面画像は、関心領域モデル中の水平面モデル（例えば底面モデルや中間面モデル）に組み込まれた投影カット面画像として表示される。もちろん、表示処理部３４は、カット面画像を関心領域モデルに組み込まずに、カット面画像を表示部３６に表示させてもよい。

制御部３８は、図１に示されている各構成の動作制御を行っている。制御部３８には入力部４０が接続されている。入力部４０は操作パネルによって構成され、その操作パネルはキーボードやトラックボール等を有するデバイスである。ユーザは入力部４０を用いて、三次元関心領域の設定にあたって必要な数値や任意断面の座標等の情報を入力することが可能である。

図２には、断面画像の一例が示されている。断面画像６０は、例えば、三次元空間１２の中央の走査面における画像である。もちろん、断面画像６０は、別の面における画像であってもよい。断面画像６０は、例えばＸＹ断面を表す画像であり、その断面画像６０内にはグラフィックイメージとしてのボックスＳｘｙが含まれている。このボックスＳｘｙは、三次元関心領域のＸＹ断面を表している。ボックスＳｘｙの上辺は、カットラインＬｘｙである。端点Ｐａ，Ｐｂは、カットラインＬｘｙの両端点に相当する。ボックスＳｘｙの下辺は、三次元関心領域の底面を規定するラインである。断面画像６０は、一例として、胎児像６２、子宮壁像６４及び羊水像６６を含む。例えば、断面画像６０が表示部３６に表示され、ユーザは断面画像６０を観察しながら入力部４０を利用することにより、カットラインＬｘｙの位置、回転角度、曲率、形状及び長さ等のパラメータを変更することができる。カットラインＬｘｙａ（破線）は、変更後のカットラインの一例である。また、ユーザは入力部４０を利用することにより、端点Ｐａ，ＰｂのＸ方向及びＹ方向のそれぞれの位置を変更することができる。端点Ｐａ，Ｐｂの位置を変更することにより、ボックスＳｘｙのＸ方向の長さ（幅）及びＹ方向の長さ（高さ）のそれぞれを変更することができる。これにより、三次元関心領域の幅及び高さが変更される。カットラインＬｘｙのパラメータが変更されると、カット面設定部２６は、その変更に応じてカット面の形状、位置及びサイズ等を変更する。カット面の形状等が変更されると、関心領域設定部２８は、変更後のカット面を有する三次元関心領域を設定する。このように、ユーザの操作によって、三次元関心領域の形状、位置及びサイズ等を変更することができる。なお、ボックス及びカットラインのグラフィックイメージは、グラフィック画像生成部２４によって生成される。

図３には、三次元関心領域の一例が示されている。三次元関心領域Ｖ１は、データ処理空間上において仮想的に存在する領域である。すなわち、三次元関心領域Ｖ１は、レンダリング処理範囲の条件として数値上存在しているだけであり、実際にはそのような形状が生成されるわけではない。ただし、本実施形態の説明にあたっては、その理解を助けるために、三次元関心領域Ｖ１を視覚的に認識できる図形であるものとみなす。

図３において、三次元関心領域Ｖ１が有する８個の角が、符号ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７，ａ８で表されている。また、各辺の中点が符号ａ１２，ａ２３，ａ３４，ａ１４，ａ５６，ａ６７，ａ７８，ａ５８で表されている。

図２に示されているボックスＳｘｙは、三次元関心領域Ｖ１において、Ｚ方向の中央のＸＹ断面に対応する。従って、図２に示されている断面画像６０は、Ｚ方向の中央のＸＹ断面における画像を表していることになる。もちろん、ボックスＳｘｙは、Ｚ方向の中央のＸＹ断面に限定されるものではなく、Ｚ方向の任意の位置の断面に対応していてもよい。ユーザによってその位置が指定されてもよい。例えば、胎児の顔のデータの中心断面等に、その断面が設定されることが想定される。もちろん、これ以外の場所に断面が設定されてもよい。

三次元関心領域Ｖ１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれのサイズは、ユーザが入力部４０を利用することによって定められる。例えば、三次元関心領域Ｖ１のＸ方向及びＹ方向のそれぞれのサイズは、図２に示されているボックスＳｘｙのＸ方向及びＹ方向のそれぞれのサイズによって定められる。Ｚ方向のサイズは、入力部４０から入力されるパラメータに従って定められる。

例えば、カットラインＬｘｙａがユーザによって指定されたものとする。カットラインＬｘｙａは、中点ａ１４，ａ２３（端点Ｐａ，Ｐｂに相当する点）を結ぶ経路である。カット面設定部２６は、例えば、Ｚ方向に平行な辺ｂ２と辺ｂ４との間に、複数のスプライン曲線（例えばスプライン曲線ｄ１，ｄ２，・・・）を順次生成する。具体的には、カット面設定部２６は、Ｘ方向に平行な辺ｂ１，ｂ３に対して、等間隔で複数の端点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，・・・を設定し、同様に、カットラインＬｘｙａ上においても、Ｘ方向に等間隔で複数の通過点を設定する。そして、カット面設定部２６は、Ｘ方向の各位置において、２つの端点と１つの通過点とを用いてスプライン補間演算を行うことにより、スプライン曲線を生成する。図３に示す例では、スプライン曲線ｄ１は、端点ｃ１，ｃ２を結び、カットラインＬｘｙａ上の通過点を通過する曲線である。また、スプライン曲線ｄ２は、端点ｃ３，ｃ４を結び、カットラインＬｘｙａ上の通過点を通過する曲線である。そのようなスプライン曲線を、Ｘ方向の各位置において生成することにより、結果として曲線アレイが形成され、それによって、カット面７０が構成される。カット面７０は、実際には、三次元形状データからなる。そして、カット面７０を含む三次元関心領域Ｖ１がボリュームデータに対して設定される。

なお、上述したカット面生成処理は一例に過ぎない。他の手法によってカット面が生成され、そのカット面を含む三次元関心領域が設定されてもよい。

三次元画像生成部２０は、三次元関心領域Ｖ１内の部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用することにより、三次元関心領域Ｖ１内の三次元画像を生成する。カット面７０がレンダリング開始面に相当する。図３に示す例においては、レンダリング処理における各レイがＹ方向に沿って設定されており、投影視点はＹ方向上方である。従って、カット面７０を基準にして投影視点側の組織は画像化されず、投影視点とは反対側の組織（三次元関心領域Ｖ１内の組織）が画像化される。なお、レンダリング処理にあたっては、各ボクセルデータは、周辺に存在する複数のエコーデータを参照することにより補間処理によって生成される。補間処理を行う場合において、三次元関心領域Ｖ１外のデータが参照されることもある。

本実施形態では、モデル生成部３０は、三次元関心領域Ｖ１を模式的に表す関心領域モデルを生成する。この関心領域モデルには、カット面７０を模式的に表すカット面モデルが含まれる。また、関心領域モデルには、三次元関心領域Ｖ１の底面（端点ａ５，ａ６，ａ７，ａ８で規定される面）を模式的に表す底面モデルや、カット面と底面との間の中間面を表す中間面モデルが含まれていてもよい。

また、カット面画像生成部３２は、カット面７０の全部又は一部に対応する面データをボリュームデータから抽出し、面データに基づいてカット面画像を生成する。カット面画像生成部３２は、カット面画像を底面や中間面に投影することにより、投影カット面画像を生成してもよい。

三次元画像及びカット面画像が生成されると、表示部３６には、三次元画像及びカット面画像が表示される。

図４には、表示部３６に表示される画像の一例が示されている。例えば、複合モデル画像８０と三次元画像９０とが、並べて表示部３６に表示される。複合モデル画像８０は、関心領域モデル８２とカット面画像８８とを含む。関心領域モデル８２は、三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルである。関心領域モデル８２には、三次元関心領域のカット面を模式的に表すカット面モデル８４と、三次元関心領域の底面を模式的に表す底面モデル８６とが含まれている。カット面画像８８は、三次元関心領域のカット面（カット面モデル８４によって示されている面）における画像である。図４に示す例では、カット面画像８８は、カット面モデル８４に組み込まれた態様で表示されている。つまり、カット面画像８８は、カット面モデル８４上においてカット面モデル８４に沿った態様で表示されている。三次元画像９０は、関心領域モデル８２によって示される三次元関心領域内の三次元画像である。

関心領域モデル８２は、三次元関心領域を任意の視点から見たときの画像に相当する。カット面画像８８は、その視点からカット面上の像を見たときの画像に相当する。例えば、ユーザは入力部４０を利用することにより、その視点を変更することができる。モデル生成部３０は、ユーザによって指定された視点から三次元関心領域を見たときの関心領域モデル８２を生成する。また、カット面画像生成部３２は、ユーザによって指定された視点からカット面を見たときのカット面画像８８を生成する。例えば、ユーザによって、関心領域モデル８２の回転操作や拡大操作等が行われ、その操作に応じた関心領域モデル８２及びカット面画像８８が生成されて表示される。

ユーザが入力部４０を利用することにより、関心領域モデル８２及びカット面モデル８４の形状が直接操作されてもよい。例えば、ユーザによってカット面モデル８４の形状が操作されると、カット面設定部２６は、その形状操作に応じたカット面を設定し、関心領域設定部２８は、そのカット面を含む新たな三次元関心領域を設定する。三次元画像生成部２０は、その新たな三次元関心領域内の三次元画像を生成する。これにより、三次元画像９０が更新される。カット面画像生成部３２は、新たなカット面上の面データに基づいてカット面画像を生成する。これにより、カット面画像８８が更新される。また、モデル生成部３０は、形状操作に応じた三次元関心領域を模式的に表す関心領域モデルを生成する。これにより、関心領域モデル８２が更新される。これにより、カット面モデル８４も更新される。

以上のように、本実施形態によると、カット面画像８８がカット面モデル８４に組み込まれた態様で表示される。カット面画像８８には、カット面上の組織が表されている。従って、カット面画像８８を観察することにより、カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握することが可能となる。すなわち、カット面がどの組織をどのように横切っているのかを、より直接的に認識することが可能となる。一般的に、羊水データの輝度は低く、胎児データや子宮壁データの輝度は高い。従って、カット面が羊水データ内に設定されていれば、カット面画像８８の輝度が低くなり、カット面が胎児データ内や子宮壁データ内に設定されていれば、カット面画像８８の輝度が高くなる。このように、カット面画像８８を観察することにより、カット面が横切っている組織を容易に把握することが可能となる。これにより、カット面の良否を判断することが容易となる。

また、三次元画像９０とは異なる視点でカット面画像８８を表示することにより、カット面上の組織を異なる視点から観察することが可能となる。これにより、三次元画像９０のみを観察して三次元関心領域を設定する場合と比べて、カット面の良否の判断が容易となり、適切なカット面の設定が容易となる。

また、カット面画像８８や三次元画像９０を観察しながらカット面モデル８４の形状を直接操作することにより、カット面が適切に設定されているか否かを確認しながら、カット面の形状を操作することが可能となる。カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握できるので、カット面の形状を適切な形状に変更することが容易となる。このように、本実施形態によると、手動でのカット面の形状の操作を支援することが可能となる。

図５には、表示部３６に表示される画像の別の例が示されている。例えば、複合モデル画像１００と三次元画像９０とが、並べて表示部３６に表示される。複合モデル画像１００は、関心領域モデル８２と投影カット面画像１０２とを含む。図５に示す例では、投影カット面画像１０２は、底面モデル８６に組み込まれた態様で表示されている。投影カット面画像１０２は、三次元関心領域のカット面（カット面モデル８４によって示されている面）における画像（カット面画像）が、底面モデル８６によって示されている底面に投影された画像である。カット面画像生成部３２は、カット面における画像を三次元関心領域の底面に投影し、ユーザによって指定された視点からその底面を見たときの投影カット面画像１０２を生成する。なお、カット面画像は、底面以外の水平面に投影されて表示されてもよい。例えば、カット面と底面との間に位置する水平面にカット面画像が投影されて表示されてもよい。

ユーザによってカット面モデル８４の形状が操作されると、上記のように、新たなカット面及び新たな三次元関心領域が設定される。そして、新たな三次元関心領域内の三次元画像が生成され、三次元画像９０が更新される。また、新たなカット面上の面データに基づいてカット面画像が生成され、そのカット面画像に基づいて新たな投影カット面画像が生成される。これにより、投影カット面画像１０２が更新される。また、形状操作に応じた関心領域モデルが生成され、関心領域モデル８２が更新される。

以上のように、投影カット面画像１０２を表示する場合も、カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握することが可能となる。また、カット面画像をカット面モデル８４に組み込まずに底面に投影して表示することにより、カット面モデル８４が見やすくなるという利点が得られる。これにより、カット面の形状の把握及び操作が容易となる。

図６には、図５に示されている例の変形例が示されている。例えば、複合モデル画像１００ａと三次元画像９０とが、並べて表示部３６に表示されている。複合モデル画像１００ａは、関心領域モデル８２と投影カット面画像１０２とを含む。複合モデル画像１００ａは、図５に示されている複合モデル画像１００とは異なる視点から見たときの画像である。図５に示す例では、カット面モデル８４が関心領域モデル８２の上面に表示されるように視点が設定されているが、図６に示す例では、カット面モデル８４が関心領域モデル８２の側面（手前側の側面）に表示されるように視点が設定されている。この場合、カット面における画像は、カット面モデル８４に対向する側面モデル８６ａによって示されている側面（奥側の側面）に投影される。これにより、側面モデル８６ａに投影カット面画像１０２が表示される。もちろん、別の視点から見た複合モデル画像が表示されてもよい。例えば、左横の側面（又は右横の側面）にカット面モデル８４が表示されるように視点を変更することにより、左横の側面に対向する右横の側面（左横の側面）に、投影カット面画像１０２が表示される。この視点は、ユーザが任意に変更することができる。

なお、図４に示す例においても、ユーザによって視点が変更されてもよい。例えば、カット面が手前側の側面に表示されるように視点が変更されてもよい。もちろん、任意の位置に視点が設定されてもよい。

図７には、表示部３６に表示される画像の別の例が示されている。例えば、カット面画像１１０と三次元画像９０とが、並べて表示部３６に表示される。図７に示す例では、関心領域モデルは表示されていない。カット面画像１１０は、三次元関心領域のカット面における画像である。なお、関心領域モデルが表示されてもよい。この場合、カット面画像１１０と関心領域モデルとは別々に表示される。

以上のように、カット面画像１１０を単独で表示した場合も、カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握することが可能となる。

［第２実施形態］
図８には、第２実施形態に係る超音波診断装置が示されている。図８は、その全体構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る超音波診断装置は、図１に示されている第１実施形態に係る超音波診断装置のカット面画像生成部３２の代わりに投影画像生成部４２を備えている。投影画像生成部４２以外の構成は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成と同じである。以下では、投影画像生成部４２の機能について説明する。

投影画像生成部４２は、三次元画像生成部２０によって生成された三次元画像を、三次元関心領域の水平面（例えば底面や中間面）に投影する。これにより、水平面に投影された投影三次元画像が生成される。

表示処理部３４は、関心領域モデルを表示部３６に表示させ、その関心領域モデルに組み込まれた態様で三次元画像を表示部３６に表示させる。例えば、表示処理部３４は、関心領域モデル中の水平面モデル（例えば底面モデルや中間面モデル）に組み込まれた態様で投影三次元画像を表示部３６に表示させる。もちろん、表示処理部３４は、投影三次元画像を関心領域モデルに組み込まずに表示部３６に表示させてもよい。

図９には、表示部３６に表示される画像の一例が示されている。例えば、複合モデル画像１２０と三次元画像９０とが、並べて表示部３６に表示される。複合モデル画像１２０は、関心領域モデル８２と投影三次元画像１２２とを含む。図９に示す例では、投影三次元画像１２２は、底面モデル８６に組み込まれた態様で表示されている。投影三次元画像１２２は、三次元画像９０が底面モデル８６によって示されている底面に投影された画像である。投影画像生成部４２は、三次元画像９０を三次元関心領域の底面に投影し、ユーザによって指定された視点からその底面を見たときの投影三次元画像１２２を生成する。なお、三次元画像は、底面以外の水平面に投影されて表示されてもよい。例えば、カット面と底面との間に位置する水平面に三次元画像が投影されて表示されてもよい。

ユーザによってカット面モデル８４の形状が操作されると、上記のように、新たなカット面及び新たな三次元関心領域が設定される。そして、新たな三次元関心領域内の三次元画像が生成され、三次元画像９０が更新される。また、新たな三次元画像に基づいて新たな投影三次元画像が生成され、投影三次元画像１２２が更新される。また、関心領域モデル８２も更新される。

以上のように、本実施形態では、互いに視点が異なる２つの画像（三次元画像９０及び投影三次元画像１２２）が表示される。これにより、異なる視点から組織像を観察してカット面の良否を判断することが可能となる。

図１０には、図９に示されている例の変形例が示されている。例えば、複合モデル画像１２０ａと三次元画像９０とが、並べて表示部３６に表示される。複合モデル画像１２０ａは、関心領域モデル８２と投影三次元画像１２２とを含む。複合モデル画像１２０ａは、図９に示されている複合モデル画像１２０とは異なる視点から見たときの画像である。図９に示す例では、カット面モデル８４が関心領域モデル８２の上面に表示されるように視点が設定されているが、図１０に示す例では、カット面モデル８４が関心領域モデル８２の側面（手前側の側面）に表示されるように視点が設定されている。この場合、投影三次元画像１２２は、カット面モデル８４に対向する側面モデル８６ａによって示されている側面（奥側の側面）に投影される。これにより、側面モデル８６ａに投影三次元画像１２２が表示される。もちろん、別の視点から見た複合モデル画像が表示されてもよい。例えば、左横の側面（又は右横の側面）にカット面モデル８４が表示されるように視点を変更することにより、左横の側面に対向する右横の側面（左横の側面）に、投影三次元画像１２２が表示される。この視点は、ユーザが任意に変更することができる。

［第３実施形態］
図１１には、第３実施形態に係る超音波診断装置が示されている。図１１は、その全体構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る超音波診断装置は、図１に示されている第１実施形態に係る超音波診断装置の構成に加えて、制御点設定部４４を備えている。制御点設定部４４以外の構成は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成と同じである。以下では、制御点設定部４４の機能について説明する。

制御点設定部４４は、関心領域モデル中のカット面モデル上に複数の制御点を設定する。例えば、制御点設定部４４は、カット面モデル上に格子を設定し、その格子上の格子点を制御点として設定する。各制御点は等間隔に設定されていてもよいし、非等間隔に設定されていてもよい。または、制御点設定部４４は、複数の制御点をランダムに分散して設定してもよい。この制御点は、カット面の形状をユーザが操作するために用いられる。

表示処理部３４は、関心領域モデルを表示部３６に表示させ、関心領域モデル中のカット面モデル上に複数の制御点を表示させる。

ユーザが入力部４０を利用して制御点を指定すると、制御部３８は、指定された制御点の座標情報を断面画像生成部２２に出力する。断面画像生成部２２は、指定された制御点の位置に対応する断面における断面画像を生成する。表示処理部３４は、その断面画像を表示部３６に表示させる。また、表示処理部３４は、ユーザによって指定された制御点をその断面画像上に表示させる。この制御点に基づいてカットラインが規定される。例えば、ユーザが入力部４０を利用することにより、断面画像上に表示された制御点の位置を変更すると、カット面設定部２４は、変更後の制御点に基づいてカットラインを生成し、そのカットラインに基づいてカット面を設定する。このように、制御点を利用することにより、カットラインの形状及び位置が変更され、そのカットラインに基づくカット面の形状が変更される。すなわち、制御点の操作によって、カット面の形状を操作することが可能となる。

図１２には、表示部３６に表示される画像の一例が示されている。例えば、複合モデル画像１３０と三次元画像１４０とが、並べて表示部３６に表示される。複合モデル画像１３０は、関心領域モデル１３２と投影カット面画像１３８とを含む。関心領域モデル１３２は、カット面モデル１３４及び底面モデル１３６を含む。投影カット面画像１３８は、カット面（カット面モデル１３４によって示されている面）における画像（カット面画像）が、底面モデル１３６によって示されている底面に投影された画像である。カット面モデル１３４上には複数の制御点（例えば制御点Ｐ１〜Ｐ４）が表示されている。例えば、カット面モデル１３４上に格子が表示され、格子点が制御点として表示される。なお、４個の制御点が表示されているが、この数は一例に過ぎない。５個以上又は３個以下の制御点が設定されて表示されてもよい。制御点Ｐ１〜Ｐ４の間隔は等間隔であってもよいし、非等間隔であってもよい。三次元画像１４０は、関心領域モデル１３２によって示されている三次元関心領域内の三次元画像である。

例えば、ユーザが入力部４０を利用して制御点Ｐ１を指定すると、制御部３８は、指定された制御点Ｐ１の座標情報を断面画像生成部２２に出力する。断面画像生成部２２は、制御点Ｐ１の位置に対応する断面における断面画像を生成する。図１３には、この処理の具体例が示されている。例えば、断面画像生成部２２は、制御点Ｐ１を含むＸＹ断面（符号Ｓｘｙａで示されている断面）に対応するデータを３Ｄメモリ１８から読み出し、そのデータに基づいて断面画像を生成する。そして、表示処理部３４は、その断面画像を表示部３６に表示させる。なお、断面画像生成部２２は、制御点Ｐ１を含むＹＺ断面又はＺＸ断面における断面画像を生成してもよいし、制御点Ｐ１を含む任意断面における断面画像を生成してもよい。

図１４には、表示部３６に表示される画像の一例が示されている。例えば、断面画像１５０と三次元画像１４０とが、並べて表示部３６に表示される。断面画像１５０は、制御点Ｐ１を含む断面における画像である。一例として、断面画像１５０は、制御点Ｐ１を含むＸＹ断面における画像である。カット面モデル１３４上で制御点Ｐ１が指定されると、表示処理部３４は、複合モデル画像１３０に代えて断面画像１５０を表示部３６に表示させる。断面画像１５０は、一例として、胎児像６２、子宮壁像６４及び羊水像６６を含む。断面画像１５０内にはグラフィックイメージとしてのボックスＳｘｙａが含まれている。このボックスＳｘｙａは、三次元関心領域において制御点Ｐ１を含むＸＹ断面を表している。ボックスＳｘｙａの上辺は、カットラインＬｘｙｂ（破線）である。カットラインＬｘｙｂは、形状操作前の現状のカット面に含まれ、制御点Ｐ１を通るラインである。つまり、制御点Ｐ１を通るＸＹ断面で現状のカット面を切断したときに形成されるラインが、カットラインＬｘｙｂに対応する。なお、ボックス及びカットラインのグラフィックイメージは、グラフィック画像生成部２４によって生成される。

また、断面画像１５０と共に、複合モデル画像１５２が表示部３６に表示されてもよい。この複合モデル画像１５２は、例えば、図１２に示されている複合モデル画像１３０の縮小画像である。

ユーザが入力部４０を利用して制御点Ｐ１の位置を変更すると、カット面設定部２６は、変更後の制御点Ｐ１に基づいてカットラインを形成する。例えば、カット面設定部２６は、変更後の制御点Ｐ１及び端点Ｐａ，Ｐｂに基づいてスプライン曲線を形成する。このスプライン曲線が新たなカットラインとして利用される。図１４に示す例では、制御点Ｐ１が上方（矢印の方向）に移動され、これにより、新たなカットラインＬｘｙｃが形成される。カット面設定部２６は、そのカットラインＬｘｙｃに基づいて新たなカット面を形成する。このように、ユーザによってカット面の形状が操作される。

カット面の形状が操作されると、関心領域設定部２８は、形状操作後のカット面を含む新たな三次元関心領域をボリュームデータに設定する。三次元画像生成部２０は、その三次元関心領域内の部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用する。これにより、新たな三次元画像が生成される。また、モデル生成部３０は、新たな三次元関心領域を模式的に表す関心領域モデルを生成する。その関心領域モデルは、形状操作後のカット面を模式的に表すカット面モデルを含む。また、カット面画像生成部３２は、形状操作後のカット面に対応する面データをボリュームデータから抽出し、その面データに基づいてカット面画像を生成する。

カット面の形状操作が終了すると、表示処理部３４は、断面画像１５０に代えて、新たな複合モデル画像を表示部３６に表示させる。例えば、カットラインの形状操作が終了すると、カット面の形状操作が終了する。図１５には、カット面が操作された後の画像が示されている。三次元画像１４２は、新たな三次元関心領域内の部分ボリュームデータに基づいて生成された画像である。複合モデル画像１６０は、関心領域モデル１６２と投影カット面画像１６８とを含む。関心領域モデル１６２は、カット面モデル１６４及び底面モデル１６６を含む。カット面モデル１６４は、ユーザ操作後のカット面を模式的に表すモデルである。投影カット面画像１６８は、ユーザ操作後のカット面（カット面モデル１６４によって示されている面）における画像（カット面画像）が、底面モデル１６６によって示されている底面に投影された画像である。カット面モデル１６４上には制御点Ｐ１〜Ｐ４が表示されている。そして、制御点Ｐ１〜Ｐ４の中からユーザによって制御点が指定されると、指定された制御点を含む断面における断面画像が表示され、その断面画像上において、カットラインの形状を操作することが可能となる。

以上のように、本実施形態によると、制御点の操作によってカット面の形状を操作することが可能となる。また、投影カット面画像及び三次元画像を観察しながら、カット面モデル上で、カット面の形状を変更したい箇所を指定することが可能となる。これにより、適切な変更箇所を指定することが可能となり、その指定も容易である。また、指定された制御点を含む断面における断面画像が表示され、その断面画像上でカットラインの形状を操作することができる。これにより、断面画像及び三次元画像を観察しながら、カットラインの形状を適切な形状に変更することが可能となる。これにより、カット面の形状を適切な形状に変更することが可能となる。投影カット面画像、断面画像及び三次元画像を観察することにより、カット面と実際の組織との対応関係を容易に把握できるので、カット面の形状を適切な形状に変更することが容易となる。また、カットラインの形状操作に応じて、三次元画像、投影カット面画像及び関心領域モデルが更新される。その形状操作が画像に反映されるので、更新後の画像を観察することにより、カット面の良否の判断が容易となり、カット面の形状を適切な形状に容易に変更することが可能となる。

例えば、投影カット面画像及び三次元画像を観察することにより、カット面が胎児データ内又は子宮壁データ内に設定されている箇所を容易に特定することができる。そして、カット面モデル上で、その箇所に対応する制御点を指定すると、その箇所を含む断面における断面画像が表示される。その断面画像を観察することにより、その箇所において、カットラインが羊水像内に設定されるように、カットラインの形状を容易に変更することが可能となる。これにより、当初は、カット面が胎児データ内又は子宮壁データ内に設定されていた箇所において、カット面を羊水データ内に容易に設定することが可能となる。そして、カット面が胎児データ内又は子宮壁デーに設定されている箇所を対象にして、制御点によってカット面の形状を操作することにより、羊水データ内にカット面を容易に設定することが可能となる。

本実施形態では、底面に投影カット面画像１３８が組み込まれている。これにより、カット面上に表示されている制御点がユーザにとって見やすいという利点がある。もちろん、カット面モデル１３４にカット面画像が組み込まれてもよい。または、中間面モデルに投影カット面画像が組み込まれてもよい。

また、図６に示されている複合モデル画像１００ａに制御点を表示して、この画像を利用してカットライン及びカット面の形状を指定してもよい。もちろん、カット面モデルが他の側面（例えば右側の側面）に表示されるように視点を設定し、その状態で制御点を表示してもよい。

なお、三次元画像１４０上に制御点が表示されてもよい。この場合において、三次元画像１４０上の制御点がユーザによって操作されることにより、カット面の形状が操作されてもよい。

また、第２及び第３実施形態を組み合わせてもよい。つまり、関心領域モデルに三次元画像を組み込むとともに、制御点によってカット面の形状を操作できるようにしてもよい。この場合、投影三次元画像が関心領域モデルに組み込まれた態様で表示される。図１６には、その表示例が示されている。例えば、複合モデル画像１７０と三次元画像１４０とが、並べて表示部３６に表示される。複合モデル画像１７０は、関心領域モデル１７２と投影三次元画像１７８とを含む。図１６に示す例では、投影三次元画像１７８は、底面モデル１７６に組み込まれた態様で表示されている。投影三次元画像１７８は、三次元画像１４０が底面モデル１７６によって示されている底面に投影された画像である。また、カット面モデル１７４上には制御点Ｐ１〜Ｐ４が表示されている。ユーザによって制御点が指定されると、その制御点を含む断面における断面画像が表示され、その断面画像上において、カットラインの形状を操作することが可能となる。これにより、カット面の形状が操作される。なお、投影三次元画像は、カット面モデルに組み込まれた態様で表示されてもよいし、カット面と底面との間の中間面のモデルに組み込まれた態様で表示されてもよい。

また、図１０に示されている複合モデル画像１２０ａに制御点を表示して、この画像を利用してカットライン及びカット面の形状を指定してもよい。もちろん、カット面モデルが他の側面（例えば右側の側面）に表示されるように視点を設定し、その状態で制御点を表示してもよい。

［第４実施形態］
図１７には、第４実施形態に係る超音波診断装置が示されている。図１７は、その全体構成を示すブロック図である。第４実施形態に係る超音波診断装置は、図１に示されている第１実施形態に係る超音波診断装置の構成に加えて、横断部分検出部４６を備えている。横断部分検出部４６以外の構成は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成と同じである。以下では、横断部分検出部４６の機能について説明する。

横断部分検出部４６は、カット面における特定組織の横断部分を検出する。特定組織は、例えば胎児や子宮壁等である。例えば、横断部分検出部４６は、カット面上の面データをボリュームデータから抽出し、その面データの輝度値に基づいて胎児データの一部又は子宮壁データの一部を抽出する。または、横断部分検出部４６は、三次元ラベリング処理を適用することによりボリュームデータから胎児データを抽出し、その胎児データとカット面との交差を判定してもよい。

カット面画像生成部３２は、横断部分検出部４６によって検出された横断部分を表す参照画像を生成する。この参照画像は、カット面における特定組織の横断部分を表しており、カット面画像の一部に相当する。つまり、参照画像は、カット面上の一部のデータを表す画像である。参照画像（カット面上の一部のデータ）は、特定組織のデータに連なる部分データそれ自体であってもよいし、その部分の存在を示す人工的なマークであってもよい。具体的には、参照画像は、胎児データに連なる胎児部分データ（例えば鼻、手、足等のデータ）それ自体であってよいし、胎児部分を示す人工的マークであってもよい。

表示処理部３４は、参照画像を表示部３６に表示させる。例えば、表示処理部３４は、関心領域モデルに組み込まれた態様で参照画像を表示部３６に表示させる。参照画像は、カット面モデルに組み込まれた態様で表示されてもよいし、水平面モデル（例えば底面モデルや中間面モデル）に組み込まれた投影画像として表示されてもよい。もちろん、表示処理部３４は、参照画像を関心領域モデルに組み込まずに表示部３６に表示させてもよい。

次に、図１８から図２０を参照して、具体例を挙げて第４実施形態に係る処理について説明する。図１８には、三次元関心領域の一例が示されている。三次元関心領域Ｖ２は、カット面１８０を有する。三次元関心領域Ｖ２内には、特定組織データとしての胎児データ１９０が含まれている。胎児データ１９０とカット面１８０とは交差しており、胎児データ１９０中の一部のデータ（鼻データ１９２ａ、腕データ１９２ｂ及び足データ１９２ｃ）がカット面１８０によってカットされている。この場合、横断部分検出部４６は、カット面１８０における胎児データの横断部分を検出する。カット面画像生成部３２は、その横断部分を表す参照画像を生成する。

図１９には、参照画像の一例が示されている。例えば、複合モデル画像２００が表示部３６に表示される。複合モデル画像２００は、関心領域モデル２０２と三次元画像２０６と参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃとを含む。関心領域モデル２０２は、三次元関心領域Ｖ２を模式的に表す三次元モデルである。関心領域モデル２０２には、三次元関心領域Ｖ２のカット面１８０を模式的に表すカット面モデル２０４と、三次元関心領域Ｖ２の底面を表す底面モデルとが含まれている。三次元画像２０６は、三次元関心領域Ｖ２内の部分ボリュームデータ（胎児データ）に基づいて生成された画像である。なお、三次元画像２０６が表示される代わりに、胎児を人工的に表す三次元のマークが表示されてもよい。参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃはそれぞれ、カット面１８０上の胎児データであり、カット面モデル２０４に組み込まれた態様で表示されている。参照画像２０８ａは、カット面１６０上の鼻の断面像を表している。参照画像２０８ｂは、カット面１６０上の腕の断面像を表している。参照画像２０８ｃは、カット面１６０上の足の断面像を表している。なお、参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、カット面１８０上の胎児の一部を人工的に表すマークであってもよい。

図２０には、参照画像の別の表示例が示されている。例えば、複合モデル画像２１０が表示部３６に表示される。複合モデル画像２１０は、関心領域モデル２０２と参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃとを含む。図２０に示す例では、三次元画像が表示されておらず、参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃがカット面モデル２０４に組み込まれた態様で表示されている。この場合も、参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、カット面１８０上の胎児の一部を人工的に表すマークであってもよい。

なお、参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、関心領域モデル２０２の底面モデルや中間面モデルに投影されてもよい。または、参照画像２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、関心領域モデル２０２とは別にして表示されてもよい。

以上のように、本実施形態によると、カット面における特定組織（例えば胎児）の横断部分が検出され、その横断部分を表す参照画像が表示される。その参照画像を観察することにより、カット面が特定組織を横断しているのか否かの把握が容易となる。これにより、カット面の良否の判断が容易となる。

なお、図１９及び図２０に示す例において、図６及び図１０に示す例と同様に、カット面モデル２０４が手前側の側面や横側の側面に表示されるように視点が設定されてもよい。この場合、複合モデル画像２００が回転された状態で表示されることになる。

また、第３及び第４実施形態を組み合わせてもよい。つまり、関心領域モデルに参照画像を組み込むとともに、制御点によってカット面の形状を操作できるようにしてもよい。例えば、図１９及び図２０に示す例において、カット面モデル２０４上に複数の制御点が表示され、ユーザによって制御点が指定されると、その制御点を含む断面における断面画像が表示される。その断面画像上においてカットラインの形状が操作され、操作後のカットラインに基づいて新たなカット面が設定される。

図１，８，１１，１７に示されているプローブ１０以外の構成は、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェア資源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、プローブ１０以外の構成は、例えばコンピュータによって実現されてもよい。つまり、コンピュータが備えるＣＰＵやメモリやハードディスク等のハードウェア資源と、ＣＰＵ等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、プローブ１０以外の構成の全部又は一部が実現されてもよい。当該プログラムは、ＣＤやＤＶＤ等の記録媒体を経由して、又は、ネットワーク等の通信経路を経由して、図示しない記憶装置に記憶される。別の例として、プローブ１０以外の構成は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されてもよい。

１０ プローブ、１２ 三次元空間、１４ 送受信部、１６ 信号処理部、１８ ３Ｄメモリ、２０ 三次元画像生成部、２２ 断面画像生成部、２４ グラフィック画像生成部、２６ カット面設定部、２８ 関心領域設定部、３０ モデル生成部、３２ カット面画像生成部、３４ 表示処理部、３６ 表示部、３８ 制御部、４０ 入力部、４２ 投影画像生成部、４４ 制御点設定部、４６ 横断部分検出部。

Claims (15)

1. 超音波の送受波により取得されたボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、
   前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、
   前記ボリュームデータから前記カット面の全部又は一部に対応する面データを抽出し、前記面データに基づいてカット面画像を生成するカット面画像生成手段と、
   前記カット面画像を表示手段に表示させる表示処理手段と、
   を含むことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
2. 請求項１に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記カット面の形状を操作する形状操作手段を更に含み、
   前記カット面の形状の変化に応じて前記カット面画像の内容が変化する、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成するモデル生成手段を更に含み、
   前記関心領域モデルは、前記カット面の三次元形状を模式的に表すカット面モデルを含み、
   前記表示処理手段は、前記関心領域モデルに組み込まれた態様で前記カット面画像を前記表示手段に表示させる、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
4. 請求項３に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記カット面画像は前記カット面の三次元形状に応じた三次元形状を有し、
   前記表示処理手段は、前記カット面モデルに組み込まれた態様で前記カット面画像を前記表示手段に表示させる、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
5. 請求項３に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記表示処理手段は、前記関心領域モデル中の底面モデルに組み込まれた投影画像として前記カット面画像を前記表示手段に表示させる、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
6. 請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記表示処理手段は、前記カット面モデル上に複数の制御点を表示させ、
   当該超音波ボリュームデータ処理装置は、
   前記ボリュームデータにおいて、前記複数の制御点の中から指定された制御点に対応する断面のデータを抽出し、前記断面のデータに基づいて断面画像を生成する断面画像生成手段を更に含み、
   前記表示処理手段は、前記断面画像を前記表示手段に表示させるとともに、前記断面画像上に前記指定された制御点を表示させ、
   前記断面画像上における前記制御点の操作によって、前記カット面の形状が操作される、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記カット面画像は、前記カット面の全体を表した画像である、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
8. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
   前記カット面画像は、前記カット面上において対象組織を横切った部分を表す画像である、
   ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
9. 超音波の送受波により取得されたボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、
   前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、
   前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、
   前記関心領域モデル内に前記三次元超音波画像が組み込まれた複合モデルを表示手段に表示させる表示処理手段と、
   を含むことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
10. 超音波の送受波により取得されたボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、
    前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、
    前記カット面における特定組織の横断部分を検出する検出手段と、
    前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、
    前記横断部分を表す参照画像をそれが前記関心領域モデルに組み込まれた態様で表示手段に表示させる表示処理手段と、
    を含むことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
11. 請求項１０に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
    前記関心領域モデルは、前記カット面の三次元形状を表すカット面モデルを含み、
    前記参照画像は、前記カット面モデルに組み込まれた画像である、
    ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
12. 請求項１０に記載の超音波ボリュームデータ処理装置において、
    前記参照画像は、前記関心領域モデルにおける底面モデルに投影された投影画像である、
    ことを特徴とする超音波ボリュームデータ処理装置。
13. 超音波の送受波により取得されたボリュームデータを処理するコンピュータを、
    前記ボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、
    前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、
    前記ボリュームデータから前記カット面の全部又は一部に対応する面データを抽出し、前記面データに基づいてカット面画像を生成するカット面画像生成手段と、
    前記カット面画像を表示手段に表示させる表示処理手段と、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
14. 超音波の送受波により取得されたボリュームデータを処理するコンピュータを、
    前記ボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、
    前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、
    前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、
    前記関心領域モデル内に前記三次元超音波画像が組み込まれた複合モデルを表示手段に表示させる表示処理手段と、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
15. 超音波の送受波により取得されたボリュームデータを処理するコンピュータを、
    前記ボリュームデータに対して、変形可能なカット面を含む三次元関心領域を設定する関心領域設定手段と、
    前記ボリュームデータにおいて前記三次元関心領域内に含まれる部分ボリュームデータに基づいて三次元超音波画像を生成する三次元画像生成手段と、
    前記カット面における特定組織の横断部分を検出する検出手段と、
    前記三次元関心領域を模式的に表す三次元モデルとしての関心領域モデルを生成する関心領域モデル生成手段と、
    前記横断部分を表す参照画像を前記関心領域モデルに組み込まれた態様で表示手段に表示させる表示処理手段と、
    として機能させることを特徴とするプログラム。