JPH0734798B2

JPH0734798B2 - 超音波画像表示装置

Info

Publication number: JPH0734798B2
Application number: JP3293492A
Authority: JP
Inventors: 剛望月
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH05123318A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波エコーを解析し
て被検体内の組織の形状等の解析を行う超音波診断装置
の超音波画像表示装置及び超音波画像表示方法、特に組
織中の癌などのように、通常の超音波画像表示装置では
周辺の組織と明確に識別ができないような状態の識別を
可能とする超音波画像表示装置及び超音波画像表示方法
に関する。また、このような超音波画像表示装置及び超
音波画像表示方法において、三次元解析・三次元画像表
示を可能とする超音波画像表示装置及び超音波画像表示
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生体内から得られた複数の断層像
を基に三次元画像表示を行う研究が進められており、治
療及び診断に役立てられている。この三次元画像表示を
治療及び診断等に有効に活用するためには、対象物の立
体感が効果的に表現されていなければならず、このため
に、対象物との距離に応じて輝度を付加して濃淡表示を
行うしきい値法による表面抽出方法が一般的に用いられ
ている。

【０００３】ところで、このしきい値法による濃淡表示
手段は、図９に示されているような原理を基にして行わ
れるものである。すなわち、視点からの距離に基づくエ
コー信号強度を順次測定していき、エコー信号強度の急
激な変化を生じるところが対象物との境界であるため、
あらかじめしきい値を設定し、このしきい値とエコー信
号強度を距離ごとに比較し、エコー信号強度がしきい値
を超えた距離が、対象物表面までの距離として規定され
る。このようにして、あらかじめしきい値を定め、この
しきい値とエコー信号強度を距離ごとに比較し、しきい
値を超えるエコー信号強度が検知されたときの距離を検
出することによって視点から対象物表面までの距離を検
出することができるようになっている。このしきい値法
による表面抽出方法は、例えば子宮内の胎児のように、
測定対象（本例では胎児）と測定対象外のもの（本例は
羊水）のそれぞれのエコー信号強度が大きく異なってい
る場合には非常に有効である。

【０００４】また、これによって抽出された測定対象の
表面は、例えばコンピュータグラフィックスの分野にお
いて公知となっているフォン・シェーディング法による
輝度付けがされることによって、断層像の補間が行われ
て三次元画像表示が行われるようになっている。この方
法は、ＣＴ及びＭＲＩによる断層像から三次元画像表示
を行うに当たっての三次元構築によく用いられている。

【０００５】ここで、図１０はフォン・シェーディング
法による三次元構築の機構を説明するための説明図であ
る。フォン・シェーディング法による三次元構築法によ
れば、まず得られた断層像の１枚１枚から対象の表面に
相当する境界が抽出され、次に各断層像の表面情報間に
面が張りつけられて、これら張りつけられた各面の法線
ベクトルが算出される。そして、前記各面の法線ベクト
ルが算出されると、この法線ベクトルを基にして輝度付
けが行われるようになっている。このようにして、断層
像間の微小平面に対してそれぞれ算出規定される法線ベ
クトルの傾きを基にして輝度付けが行われるようになっ
ているので、微小平面の傾きに応じた輝度が付加される
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記のような
フォン・シェーディング法による三次元構築を行うにし
ても、また測定対象であるデータ空間を三次元的に解析
してこれを三次元的に表示する超音波三次元画像表示を
行うにしても、重要なポイントとなるものは表面抽出で
ある。

【０００７】ところが、上記しきい値法はエコー信号強
度の急激な変化を検出することによって表面抽出を行っ
ているため、例えば肝臓正常細胞と肝臓癌細胞のように
エコー信号強度に大差がない場合には、しきい値法によ
る表面抽出を行うことができないという問題がある。

【０００８】本発明は、以上のような問題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、肝臓にできた癌などのよ
うに、エコー信号強度が周囲の正常細胞のエコー信号強
度と大差なく、従って超音波信号の強度差のみでは容易
に表面抽出を行うことができない対象に対しても、的確
に表面抽出を行うことができる超音波画像表示装置及び
超音波画像表示方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係る超音波画像表示装置及び超音
波画像表示方法は、医師が画像に表れた組織の荒さ・ぼ
け具合・粗密などの程度を見ることによって組織の異常
を発見できるということを考慮して、前記組織の荒さ・
ぼけ具合・粗密などの程度を表すテクスチャー特徴量を
定義し、更にはその組織固有のテクスチャー特徴量であ
るテクスチャーパターンを定義して、測定対象となる組
織のある部分（データ空間）についてテクスチャーパタ
ーンを探索していくことによって異常部分の検出を行う
ことを特徴とする。

【００１０】具体的には、データ空間の中に探索領域と
関心領域（注目領域）とを設定し、この探索領域のテク
スチャーパターンと関心領域のテクスチャーパターンと
を比較し、探索領域のテクスチャーパターンと関心領域
のテクスチャーパターンの違いを検出することによって
データ空間内の組織の異常を検出してその異常な個所の
表面を抽出する。

【００１１】なお、探索領域のテクスチャーパターンと
関心領域のテクスチャーパターンの比較に当たって、こ
れらの相違の判定はファジー合意に基づくようにしてい
る。また、三次元画像表示を行うに当たっては、データ
空間内において、直方体のＸ方向とＹ方向とＺ方向とに
それぞれ３６０°にわたって探索するようにして設定さ
れる三次元探索領域と三次元関心領域とをそれぞれ用い
て三次元的に解析を行うことを特徴とする。

【００１２】

【作用】以上のような構成を有する本発明の超音波画像
表示装置及び超音波画像表示方法においては、データ空
間内の探索領域のテクスチャーパターンと関心領域のテ
クスチャーパターンとが比較される。そして、これらの
比較において、これらの相違の判定がファジー合意に基
づいて行われる。そして、ファジー合意に基づいた相違
の判定が下されることによって、組織の正常部位と異常
部位の認定が行われ、これら正常部位と異常部位との境
界が認識設定されることによってデータ空間内の異常な
個所の表面抽出が行われる。

【００１３】また、データ空間内において、直方体のＸ
方向とＹ方向とＺ方向とにそれぞれ３６０°にわたって
探索するように三次元探索領域と三次元関心領域とをそ
れぞれ設定すると、直方体のすべての面に対してＸ方向
とＹ方向とＺ方向のデータが採られることとなり、この
データを使用することにより組織状態に忠実に合致する
三次元画像表示が行えるようになる。

【００１４】

【実施例】１．装置構成図１は、本発明に係る超音波画像表示装置の機能構成を
示すブロック図である。本実施例に係る超音波画像表示
装置は、接続されたすべての手段の演算処理を行うＣＰ
Ｕ１２と、データ入力が行われるデータ空間の位置を指
定するデータ空間指定手段１４と、前記データ空間の次
元を指定する次元指定手段１６と、前記データ空間内に
測定の対象となる関心領域を指定する関心領域指定手段
１８と、前記関心領域に対して参照領域ともいうべき探
索領域を指定する探索窓又は探索箱指定手段２０と、前
記関心領域及び前記探索領域のそれぞれからテクスチャ
ーパターンの抽出を行うテクスチャーパターン抽出手段
２２と、前記ＣＰＵ１２にそれぞれ接続されているメモ
リ２４及び表示手段２６とから構成されている。そし
て、これに超音波探触子等が接続されることによって超
音波診断装置を構成することができるようになってい
る。

【００１５】２．フローチャート図２は、本実施例に係る超音波画像表示装置の動作の流
れを示すフローチャートである。

【００１６】まず、Ｓ１０１においてデータの取り込み
が行われる。次に、次元指定工程Ｓ１０２において二次
元か三次元かの次元指定が行われる。例えば、断層画像
を得たいときには次元は二次元に指定され、一方、異常
個所の形状等の情報を得るために表面抽出を行う必要が
あるときには次元は三次元に指定される。そして、次の
Ｓ１０３において測定の対象となるデータ空間の位置の
指定が行われ、ここでデータ空間の位置指定が行われる
と、次にはこのデータ空間内に関心領域の位置が指定さ
れ（Ｓ１０４）、これと共に前記関心領域に対応する探
索領域の位置が指定される（Ｓ１０５）。

【００１７】ここで、ここまでの工程が終了すると、前
記関心領域と前記探索領域からそれぞれテクスチャーパ
ターンの抽出が行われる（Ｓ１０６）。ところで、Ｓ１
０２において行われた次元指定が二次元であった場合に
は、抽出されるテクスチャーパターンは二次元のテクス
チャーパターンであり、一方、次元指定が三次元であっ
た場合には、抽出されるテクスチャーパターンは三次元
のテクスチャーパターンである。そして、Ｓ１０７にお
いて、前記関心領域と前記探索領域との間の類似度が比
較されることとなる。ここで、Ｓ１０７における比較は
ファジー合意を採って行われ、これによって前記両領域
間の類似度が評価されてこれが出力されることとなる。
本実施例においては、０〜２５５の間で出力が行われ、
「似ている」ときは２５５、「似ていない」ときは０の
出力がされるようになっている。Ｓ１０８においては、
データ空間３０内のすべてに探索が行われたか否かが検
出される。データ空間３０内に未探索部分が残っていた
場合には、Ｓ１０５へ戻り、探索箱３４はデータ空間３
０内を１ボクセル部分だけ移動し、その位置で再びテク
スチャーパターンの抽出と比較とが行われることとな
る。そして、Ｓ１０８においては、Ｓ１０７から出力さ
れた類似度に基づいた画像表示が行われるようになって
いる。

【００１８】３．三次元関心領域ＶＯＩ次に、図３は、データ空間と探索領域と関心領域との関
係を示した図である。なお、超音波二次元画像表示装置
における探索領域と関心領域の指定方法は公知であるの
で、この図３においては、本実施例の超音波画像表示装
置が、三次元画像を表示する超音波三次元画像表示装置
として起動した場合を説明できるように描いてある。従
って、図３においては、三次元のデータ空間（三次元デ
ータ空間）３０内に、同じく三次元の関心領域（三次元
関心領域）３２と三次元の探索箱（三次元探索領域）３
４とが設定されている。

【００１９】ここで、関心領域という用語は、二次元画
像を表示する場合には、通常ＲＯＩ（リージョンオブ
インタレスト；region of interestの略）と略称され
ている。ところが、後述するように、二次元から三次元
に拡張するに当たっては、新たな概念を導入する必要が
あるため、本実施例の超音波画像表示装置を三次元画像
を表示する超音波三次元画像表示装置として使用する場
合には、特に三次元関心領域３２をＶＯＩ（ボリューム
オブインタレスト；volume of interest）と定義す
ることとする。

【００２０】４．原理４-1 原理の概要ところで、前記三次元データ空間３０は、例えば被検体
の肝臓などに設定される。そして、この三次元データ空
間３０内において異常が存在するか否かが検出されるこ
とによって、前記三次元データ空間３０が設定された被
検体の部位（上記の例では肝臓）に異常が存在するか否
かの検出が行われることとなる。このときには、三次元
データ空間３０内の正常細胞上に探索箱３４を設定し、
この探索箱３４中のテクスチャー特徴量とＶＯＩ３２中
のテクスチャー特徴量とを比較することによってＶＯＩ
３２内の異常状態の検出が行われるようになっている。
すなわち、対象となる部位が、当該部位と対応する正常
細胞と比較されることによって異常であるか否かの検出
が行われるようになっている。

【００２１】なお、ここでいうテクスチャー特徴量と
は、粗密・明暗・乾湿・硬柔などの度合いを示す量であ
るが、各臓器においてはそれぞれ特定のパターンを有し
ている。例えば、肝臓には肝臓固有のテクスチャー特徴
量が存在しているため、これを特にテクスチャーパター
ンと呼ぶことにする。

【００２２】今ここで、肝臓の中に肝臓癌４０が存在し
たとすると、探索箱３４とＶＯＩ３２とを比較すること
によってこの異常部位の検出が行われることとなる。こ
こで、本実施例に係る超音波画像表示装置においては、
正常細胞と異常細胞の類似度を出力することによって、
この検出を行うものである。そしてこれは、本実施例に
おいては、探索箱３４とＶＯＩ３２の間のファジー合意
を採ることによって行われる。そして、この検出手法
は、本実施例に係る超音波画像表示装置において特徴的
な手法である。従って、当該手法は、三次元画像表示を
行う場合のみならず二次元画像表示を行う場合にも同様
に適用することが可能である。

【００２３】以上のように、組織間の類似度を評価する
ことによって異常か否かの検出を行うことにより、正常
細胞との類似性が見出だせない部位、つまり正常細胞と
類似度がかけ離れている部位は、異常部位（すなわち癌
細胞の部位）として評価されることになる。一方、正常
細胞との類似性が近い部位は、正常か又は正常に近い状
態を示す部位として評価される。

【００２４】ここで、この評価をファジー合意を採って
行うため、正常細胞と「極めて」類似度が高いとか、
「おおよそ」近いとかいう評価を行うことが可能となっ
ているものである。また同時に、個人差等に基づくテク
スチャーパターンのぶれを吸収することもできるように
なっている。

【００２５】４-2 三次元探索方法図４は、本実施例に係る超音波画像表示装置における三
次元探索方法を示した図である。なおこれは、超音波画
像表示装置を二次元から三次元へ拡張したときに導入さ
れる新しい概念である。

【００２６】図４に示されているように、本実施例に係
る超音波画像表示装置における三次元探索方法において
は、Ｘ方向・Ｙ方向・Ｚ方向のいずれも直方体の３６０
°にわたって探索が行われることになる。すなわち、図
４（ａ）に示されているように、Ｘ方向の探索は直方体
の横方向の側面全体にわたって行われることとなり、こ
れに対応して、図４（ｂ），（ｃ）に示されているよう
に、Ｙ方向，Ｚ方向の探索も直方体の２面だけを残して
すべての側面について行われるようになっており、この
ようにすることで、直方体のすべての面についてＸ方
向，Ｙ方向，Ｚ方向の探索が行われるようになってい
る。ところで、このように三次元探索方法を設定するこ
とで、例えば図４（ｄ）に示されるような系、つまり長
さの異なる無数の針が突き刺さっているような系を的確
に検出することができるようになる。なお、もしこれが
二次元断層像であると、図４（ｄ）に示されるような系
は、細かい粒子が散らばっている系と区別して検出する
ことができない。

【００２７】次に、テクスチャー特徴量の抽出の原理
と、抽出されたテクスチャー特徴量に対するファジー合
意の採り方の原理について説明する。

【００２８】４-3 テクスチャー特徴量本実施例においては、図３に示されるような探索箱３４
とＶＯＩ３２のそれぞれに対して上記のようなＸ・Ｙ・
Ｚ方向の探索を行ってそれぞれのテクスチャー特徴量を
抽出するが、本実施例においてはこのテクスチャー特徴
量を、（１）エネルギー（２）局所一様性（３）慣性の３つに分類して表現し、そしてこれらを以下の［数
１］の式（１），式（２），式（３）に示されているよ
うに、それぞれ定義している。

【００２９】ここで、θはＸ，Ｙ，Ｚの変数のうちのい
ずれかを示すものであり、Ｎは画像の濃度レベルの数で
ある。また、ｉ，ｊは上記θ中の任意の２つの成分を表
し、ｄはこのｉ，ｊ間の距離を表している。そして、ｓ
（ｉ，ｊ｜ｄ，θ）は濃度共起行列であり、正規化され
ている。従って、例えば変数Ｘにおいては、距離ｄだけ
離れた２点ｉ，ｊが採られて、これについての濃度共起
行列ｓ（ｉ，ｊ｜ｄ，Ｘ）が使用されることとなる。変
数Ｙ，Ｚについても同様で、濃度共起行列ｓ（ｉ，ｊ｜
ｄ，Ｙ），ｓ（ｉ，ｊ｜ｄ，Ｚ）がそれぞれ使用される
こととなる。

【００３０】

【数１】

【００３１】ところで、濃度共起行列ｓ（ｉ，ｊ｜ｄ，
θ）は、距離ｄ離れた２点間の濃度値ｉ，ｊの濃度対頻
度を表している。

【００３２】エネルギーは、式（１）で定義される特徴
の一つである。このエネルギーが大きな値を示すとき
は、濃度共起行列の中で、ある濃度値ｉ，ｊの組合せの
頻度が多く、これに集中していることを示している。こ
れは、例えば画像が限られた濃度レベルのみで構成され
ている場合で、二値画像とか極端な例では画像がすべて
同じ値の中間値の場合（この場合、エネルギーは最大値
となる）である。

【００３３】局所一様性は、式（２）で定義されるよう
に濃度値ｉとｊの差が、分母にあるためｉ＝ｊとなる画
素が多い場合に大きな値を示す。これは画像が滑らかで
２点間での変化が少ないことを意味する。

【００３４】これに対して慣性は、ｉとｊとの濃度差が
大きい場合に大きな値となる。つまり画像が非常に粗く
凸凹である度合いを反映する。

【００３５】また、探索箱とＶＯＩのテクスチャーパタ
ーンの類似度を両者のエネルギー又は局所一様性や慣性
から特徴ベクトルを定義し、両者の特徴ベクトル間の距
離を［数２］に示す特徴距離として表している。つまり
この距離がゼロのとき、探索箱とＶＯＩのテクスチャー
パターンが一致し、逆に距離が大きいとき、両者の類似
度が少ないことを表している。

【００３６】

【数２】

【００３７】４-4 ファジー合意を採る理由以上が本実施例におけるテクスチャー特徴量抽出につい
ての説明であるが、以下にファジー合意に基づいた解析
の説明をしていくことにする。

【００３８】まず、ファジー合意に基づく識別方法をテ
クスチャー解析法に結合させることの有用性を、従来か
ら指摘されていたテクスチャー解析法の欠点と絡めて、
以下に説明する。

【００３９】つまり、テクスチャー解析法それ自体は、
医療用超音波画像の解析法として既に応用がなされてお
り、例えば肝臓内における正常細胞と腫瘍、更にはその
腫瘍が良性か悪性かの判断に用いることができるとの報
告もされてはいる。しかしながら、テクスチャー解析法
は統計量を基本量として用いているために、テクスチャ
ー解析法それ自体は必ず統計的変動の影響を受けること
となるのである。従って、これらの変動をできるだけ押
さえるためには、ある程度のデータから特徴量を算出す
る必要があり、またこのようにしなければ医療用機器と
しての安全性を保つことができない。

【００４０】ここで、テクスチャー特徴量を算出する範
囲が制限されている場合でも、テクスチャー特徴量の曖
昧さは存在する。つまり、テクスチャー特徴量を算出す
る範囲が制限されている場合においても、データ自身が
持つ統計的変動の影響を受けることによって、その解析
位置によりテクスチャー特徴量の取り得る値が必然的に
ある幅を持つこととなるので、その意味でのテクスチャ
ー特徴量の曖昧さが存在することとなるからである。例
えば、同じ癌であったとしても、解析する位置や範囲の
大きさにより、算出される特徴量が変化するのである。
ここで、もしこの癌のテクスチャー特徴量の変動幅が大
きくて、同様な解析を正常細胞部位に対して行った場合
のテクスチャー特徴量の統計的変動幅と重なり合うとい
うような事態が生じた場合には、正常細胞と癌細胞との
区別がかなり曖昧となる。事実、腫瘍の良性悪性につい
て超音波テクスチャー解析による両者の平均的な特徴量
の差異を認めてはいるものの、その各テクスチャー特徴
量の変動幅が大きくて互いに重なり合う範囲も大きいた
め両者の境界を設定することができず、従って実際には
臨床に用いることができないというような研究発表もな
されている。

【００４１】ところで、このように両者の境界が曖昧で
あるということは、次のような医療用画像のテクスチャ
ー特徴量の曖昧さに基づくものと考えられる。

【００４２】（１）データそのものの持つ曖昧さ解析範囲や位置の制限によるデータの統計的変動。

【００４３】（２）アルゴリズムによる曖昧さ診断部位が変わるとデータの性質も変わり、必ずしも万
能のアルゴリズムが存在するとは限らない。

【００４４】（３）被検体（患者）の個体差による曖昧
さたとえ診断部位のデータの大きさやアルゴリズムが一定
であるとしても、被検体毎にその特徴量が変化する。

【００４５】そして、これらのような曖昧さが存在する
以上は、それらをある値を境にはっきりとクラス分けす
ることは困難な場合が多い。この問題を解決する方法と
して、それぞれの曖昧さをある程度許容しつつも、全体
として一つの結論が得られる手段が望まれていることと
なる。そして、これを解決するものはファジー合意に基
づく識別方法が有効である。

【００４６】なぜならば、一般的にファジー制御（本実
施例においてはファジー合意に基づく識別方法）は、メ
ンバーシップ関数を定義して、データが取り込まれると
前記メンバーシップ関数とのマッチング度を調べること
によって判定を行うために、回路素子の破壊や断線及び
外来雑音及び電源電圧の変動等に対して、従来の０と１
とによって判定する方法よりもはるかに強く安定なもの
であるからである。そしてこれは、システムの信頼性と
いう点から見て極めて重要な性質であり、特に前記欠陥
が人命に直ちに影響する医療用装置においては極めて重
要なポイントとなる。

【００４７】このようにして、ファジー合意に基づく識
別方法をテクスチャー解析法に結合させることによっ
て、テクスチャー解析法本来の欠点を効果的に補うこと
ができるようになるので、これを適用した場合について
以下に説明する。

【００４８】４-5 ファジー合意に基づく識別方法本実施例においてファジー合意に基づく識別方法を適用
するに当たっては、まず、画像内に指定されたＶＯＩ３
２のテクスチャー特徴量をＡｖ，Ｂｖ，Ｃｖとし、同じ
く画像内に指定された探索箱３４のテクスチャー特徴量
をＡｄ，Ｂｄ，Ｃｄとする。ＶＯＩ３２と探索箱３４の
テクスチャー特徴量はそれぞれ同じ方法のテクスチャー
解析によって求める。更に、ＶＯＩ３２と探索箱３４と
のそれぞれのテクスチャー特徴量の差Ｄ_A，Ｄ_B，Ｄ_C
を次の［数３］のように定義する。

【００４９】

【数３】Ｄ_Ａ≡｜Ａｄ−Ａｖ｜………（７）Ｄ_Ｂ≡｜Ｂｄ−Ｂｖ｜………（８）Ｄ_Ｃ≡｜Ｃｄ−Ｃｖ｜………（９）

【００５０】そして、これらＤ_A，Ｄ_B，Ｄ_Cを用い
て、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度Ｃについて、図
５及び図６を参照し、以下に示されるようにファジール
ールを定める。

【００５１】ファジールールＲＵＬＥ１：ＩＦＤ_AｉｓＬＡｔｈｅｎＣｉｓＳＡ．ＲＵＬＥ２：ＩＦＤ_AｉｓＭＬｔｈｅｎＣｉｓＳＭ．ＲＵＬＥ３：ＩＦＤ_AｉｓＭＭｔｈｅｎＣｉｓＭＭ．ＲＵＬＥ４：ＩＦＤ_AｉｓＳＭｔｈｅｎＣｉｓＭＬ．ＲＵＬＥ５：ＩＦＤ_AｉｓＳＡｔｈｅｎＣｉｓＬＡ．ＲＵＬＥ６：ＩＦＤ_BｉｓＬＡｔｈｅｎＣｉｓＳＡ．ＲＵＬＥ７：ＩＦＤ_BｉｓＭＬｔｈｅｎＣｉｓＳＭ．ＲＵＬＥ８：ＩＦＤ_BｉｓＭＭｔｈｅｎＣｉｓＭＭ．ＲＵＬＥ９：ＩＦＤ_BｉｓＳＭｔｈｅｎＣｉｓＭＬ．ＲＵＬＥ１０：ＩＦＤ_BｉｓＳＡｔｈｅｎＣｉｓＬＡ．ＲＵＬＥ１１：ＩＦＤ_CｉｓＬＡｔｈｅｎＣｉｓＳＡ．ＲＵＬＥ１２：ＩＦＤ_CｉｓＭＬｔｈｅｎＣｉｓＳＭ．ＲＵＬＥ１３：ＩＦＤ_CｉｓＭＭｔｈｅｎＣｉｓＭＭ．ＲＵＬＥ１４：ＩＦＤ_CｉｓＳＭｔｈｅｎＣｉｓＭＬ．ＲＵＬＥ１５：ＩＦＤ_CｉｓＳＡｔｈｅｎＣｉｓＬＡ．若しくは、ルール１：もしＤ_Aが大きい（ＬＡ）ならば、ＶＯＩ３
２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は小さい（ＳＡ）。

【００５２】ルール２：もしＤ_Aが少し大きい（ＭＬ）
ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は少
し小さい（ＳＭ）。

【００５３】ルール３：もしＤ_Aが中ぐらい（ＭＭ）な
らば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は中ぐ
らい（ＭＭ）。

【００５４】ルール４：もしＤ_Aが少し小さい（ＳＭ）
ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は少
し大きい（ＭＬ）。

【００５５】ルール５：もしＤ_Aが小さい（ＳＡ）なら
ば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は大きい
（ＬＡ）。

【００５６】ルール６：もしＤ_Bが大きい（ＬＡ）なら
ば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は小さい
（ＳＡ）。

【００５７】ルール７：もしＤ_Bが少し大きい（ＭＬ）
ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は少
し小さい（ＳＭ）。

【００５８】ルール８：もしＤ_Bが中ぐらい（ＭＭ）な
らば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は中ぐ
らい（ＭＭ）。

【００５９】ルール９：もしＤ_Bが少し小さい（ＳＭ）
ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は少
し大きい（ＭＬ）。

【００６０】ルール１０：もしＤ_Bが小さい（ＳＡ）な
らば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は大き
い（ＬＡ）。

【００６１】ルール１１：もしＤ_Cが大きい（ＬＡ）な
らば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は小さ
い（ＳＡ）。

【００６２】ルール１２：もしＤ_Cが少し大きい（Ｍ
Ｌ）ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）
は少し小さい（ＳＭ）。

【００６３】ルール１３：もしＤ_Cが中ぐらい（ＭＭ）
ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は中
ぐらい（ＭＭ）。

【００６４】ルール１４：もしＤ_Cが少し小さい（Ｓ
Ｍ）ならば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）
は少し大きい（ＭＬ）。

【００６５】ルール１５：もしＤ_Cが小さい（ＳＡ）な
らば、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一致度（Ｃ）は大き
い（ＬＡ）。

【００６６】なお、上記テクスチャー特徴量の差Ｄ_A，
Ｄ_B，Ｄ_Cは、それぞれエネルギー，局所一様性，慣性
に対応する。また、上記のようなファジールールをすべ
てまとめると、本実施例では、表１に示されているよう
なルールとなる。

【００６７】

【表１】

【００６８】ここで、図５は、上記のような本実施例に
おけるファジールールの前件部に対して設定されるメン
バーシップ関数であり、図６は後件部に対して設定され
るメンバーシップ関数を示した図である。

【００６９】テクスチャー特徴量の差Ｄ_A，Ｄ_B，Ｄ_C
のメンバーシップ関数は、図５（ｂ）に示されているよ
うに、三角形状の関数値を採っており、具体的には、テ
クスチャー特徴量の差Ｄ_A（又はＤ_B，Ｄ_C）にα又は
（１＋α）を掛けた範囲に広がりを持つメンバーシップ
関数を構成している。

【００７０】次に、実施例においては、後件部のメンバ
ーシップ関数は、図６に示されているように、以下のよ
うな関数で構成されている。

【００７１】ｙ＝ｘ／64 ｙ＝ｘ／64＋２ｙ＝ｘ／64−１ｙ＝ｘ／64＋３ｙ＝ｘ／64−１ｙ＝ｘ／64＋４ｙ＝ｘ／64−２ｙ＝ｘ／64＋５ｙ＝ｘ／64−３ｙ＝ｘ／64＋６ｙ＝ｘ／64−４そして後件部においては、その表示範囲が０〜２５５で
ある（すなわち８ビット）。

【００７２】なお、以上のような設定は、あくまでも一
例であって、メンバーシップ関数は、設定されるデータ
空間の位置や測定対象の種類などに応じて、適当に変化
させることができる。

【００７３】ところで、ＶＯＩ３２と探索箱３４との一
致度Ｃについて考察すると以下のようになる。

【００７４】まず、前述のとおり、後件部においてはそ
の表示範囲が０〜２５５であるため、ＶＯＩ３２と探索
箱３４との一致度Ｃはこの範囲で表示が行われることと
なる。ここで、表示が０であった場合には一致度Ｃは
０、すなわち比較される組織部位同士が全然似ていない
ことを示しており、一方、表示が２５５である場合には
一致度Ｃは最高値、すなわち比較される組織の部位同士
が完全に同一であるということを示している。従って、
表示値すなわち一致度Ｃの出力が２５５に近い場合に
は、当該データ空間は類似度が高く、従って当該データ
空間は一様であるということを示している。一方、一致
度Ｃの出力が０に近い場合には、データ空間中に通常の
組織と異なる部位が存在することを示しており、従って
当該データ空間内に異常が生じている可能性のデータの
ひとつを示唆することとなる。ところがここで注意しな
ければならないことは、この類似度の出力は、正常な部
位と異常な部位との絶対的な境界線を医師に提示するも
のではなく、医師に提示するものはあくまでも類似度で
あり、正常な部位と異常な部位の境界線は、提示された
組織の類似度を基にして（必要であれば、他のデータも
考慮して）医師が判断するものである。

【００７５】ここで、一致度Ｃを出力をする際に行われ
るディファジフィケーションについて説明する。例え
ば、図７に示すようなデータＤ_Aが得られたとすると、
このデータＤ_Aと前件部のメンバーシップ関数とのマッ
チング度は、ＭＭと０．４、ＭＬと０．８でＬＡと０．
７である。これを図８に示されている後件部のメンバー
シップ関数に対応させる。ここでは、ファジールールに
より、前件部のＭＭに対応する後件部はＭＭ（ルール>
３）、前件部のＭＬに対応する後件部はＳＭ（ルール
２）、前件部のＬＡに対応する後件部はＳＡ（ルール
１）を用いている。

【００７６】従って、前件部と後件部の関係は次のよう
になる。

【００７７】前件部後件部ＭＭ０．４ＭＭ０．４ＭＬ０．８ＳＭ０．８ＬＡ０．７ＳＡ０．７従って、通常の手法に従い、後件部のメンバーシップ関
数のＳＡの０．７から下の部分と、同ＳＭの０．８から
下の部分と、同ＭＭの０．４から下の部分とがデータと
して生かされることとなる。同時にデータＤ_B，Ｄ_Cが
得られた場合は、同様にファジールールにより、後件部
の三角形が選ばれ、ファジー合意が、ここで採られる。

【００７８】最後にディファジフィケーションとしてこ
のようにして得られた図８の斜線部の面積の重心Ｇの位
置が採られて、これが一致度Ｃの値として出力されて表
示され、同時にこれが組織の類似度の評価として用いら
れることとなる。なお、本実施例においては、重心法に
よって一致度Ｃの値を決定しているが、当該ディファジ
フィケーションはこのほかの方法を用いることももちろ
ん可能である。

【００７９】そして、このようにして得られた一致度Ｃ
の値の出力を基にして、検査の対象となる組織の類似度
を明暗で示す、例えば、類似している場合は明るく、類
似していない場合は暗くするというように、明暗で表示
することによって類似度を画像処理することが可能であ
る。なお、明暗ばかりでなく、輝度又は彩度などを用い
て表示してもよいが、これらはいずれも周知の方法で表
示することが可能である。

【００８０】なお、上記実施例では上記説明した三次元
探索方法とテクスチャー解析法を用いて抽出されたＶＯ
Ｉ３２と探索箱３４とのテクスチャー特徴量の差につい
てファジー合意を採るようにしているが、本実施例に係
る超音波画像表示装置のテクスチャー特徴量の抽出方法
等はこれに限られるものではない。すなわち、本実施例
に係る超音波画像表示装置を超音波二次元画像表示装置
として使用した場合には、公知のテクスチャー解析法に
よって抽出されたテクスチャー特徴量の差についてファ
ジー合意を採るようにすればよく、また本実施例に係る
超音波画像表示装置を超音波三次元画像表示装置として
使用した場合には、図４に示される三次元探索方法又は
他の三次元探索方法を用いて公知のテクスチャー解析法
によって抽出されたテクスチャー特徴量の差についてフ
ァジー合意を採るようにしてもよい。

【００８１】

【発明の効果】以上のようにして、本発明に係る超音波
画像形成装置においては、データの揺らぎに、出力、か
つ組織の状態に的確に追従した画像表示を行える装置を
提供することが可能となり、医師は、的確な新たな解析
データを得ることが可能となる。これは、情報が多けれ
ば多いほど良い治療が行われる医療にとっては好ましい
ことであり、かつ安全性が大きいということもあり、実
用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の好適な実施例の機能構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本実施例に係る超音波画像表示装置の動作の流
れを示すフローチャートである。

【図３】データ空間中の探索箱とＶＯＩの関係を示した
図である。

【図４】実施例に係る超音波画像表示装置を超音波三次
元画像表示装置として使用した場合の三次元探索方法を
説明する説明図である。

【図５】ファジールールの前件部のメンバーシップ関数
を示した図である。

【図６】本実施例に係る超音波画像表示装置のファジー
ルールの後件部のメンバーシップ関数を示した図であ
る。

【図７】取り込まれたデータと前件部のメンバーシップ
関数との関係を示した図である。

【図８】図７のデータに対する後件部のメンバーシップ
関数と、ディファジフィケーションの様子を示す説明図
である。

【図９】しきい値法による表面抽出の方法を示す説明図
である。

【図１０】フォン・シェーディング法による三次元構築
を説明する説明図である。

【符号の説明】

１２ＣＰＵ１４データ空間指定手段１６次元指定手段１８関心領域指定手段２０探索窓又は探索箱指定手段２２テクスチャーパターン抽出手段２４メモリ２６表示手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内の測定の対象となるデータ空間に
超音波パルスを送波し、該データ空間内から反射してく
るエコー情報を基にして、被検体内の画像表示を行う超
音波画像表示装置であって、（１）被検体内から反射してくるエコー情報を蓄えるメ
モリ部と、（２）前記データ空間内の注目組織に対して関心領域を
指定するための関心領域指定手段と、（３）前記データ空間内において探索領域を移動させつ
つ順次設定する探索領域設定手段と、（４）前記関心領域内のテクスチャ−特徴量の抽出を行
う関心領域テクスチャーパターン抽出手段と、（５）前記探索領域内のテクスチャ−特徴量の抽出を行
う探索領域テクスチャーパターン抽出手段と、（６）前記探索領域テクスチャーパターン抽出手段によ
って探索領域テクスチャー特徴量が抽出される毎に、前
記関心領域テクスチャーパターン抽出手段によって抽出
された関心領域テクスチャー特徴量と前記探索領域テク
スチャーパターン抽出手段によって抽出された探索領域
テクスチャー特徴量との両者の類似度をファジー合意を
適用して求めるテクスチャーパターン比較手段と、を含むことを特徴とする超音波画像表示装置。
【請求項２】被検体内の測定の対象となる二次元データ
空間に超音波パルスを送波し、該二次元データ空間内か
ら反射してくるエコー情報を基にして、被検体内の画像
表示を行う超音波二次元画像表示装置であって、（１）被検体内から反射してくる二次元エコー情報を蓄
えるメモリ部と、（２）前記二次元データ空間内の注目組織に対して二次
元の関心領域を指定するための二次元関心領域指定手段
と、（３）前記二次元データ空間内において二次元の探索窓
を移動させつつ順次設定する探索窓設定手段と、（４）前記二次元関心領域内のテクスチャ−特徴量の抽
出を行う二次元関心領域テクスチャーパターン抽出手段
と、（５）前記二次元探索窓内のテクスチャ−特徴量の抽出
を行う二次元探索窓テクスチャーパターン抽出手段と、（６）前記二次元探索窓テクスチャーパターン抽出手段
によって二次元探索窓テクスチャー特徴量が抽出される
毎に、前記二次元関心領域テクスチャーパターン抽出手
段によって抽出された二次元関心領域テクスチャー特徴
量パターンと前記二次元探索窓テクスチャーパターン抽
出手段によって抽出された二次元探索窓テクスチャー特
徴量との類似度をファジー合意を適用して求める二次元
テクスチャーパターン比較手段と、を含むことを特徴とする超音波二次元画像表示装置。
【請求項３】被検体内の測定の対象となる三次元データ
空間に超音波パルスを送波し、該三次元データ空間内か
ら反射してくるエコー情報を基にして、被検体内の画像
表示を行う超音波三次元画像表示装置であって、（１）三次元探索を制御する三次元制御手段と、（２）被検体内から反射してくる三次元エコー情報を蓄
えるメモリ部と、（３）前記三次元データ空間内の注目組織に対して三次
元の関心領域を指定するための三次元関心領域指定手段
と、（４）前記三次元データ空間内において三次元の探索領
域を移動させつつ順次設定する三次元探索領域指定手段
と、（５）前記三次元関心領域内のテクスチャ−特徴量の抽
出を行う三次元関心領域テクスチャーパターン抽出手段
と、（６）前記三次元探索領域内のテクスチャ−特徴量の抽
出を行う三次元探索領域テクスチャーパターン抽出手段
と、（７）前記三次元探索領域テクスチャーパターン抽出手
段によって三次元探索領域テクスチャー特徴量が抽出さ
れる毎に、前記三次元関心領域テクスチャーパターン抽
出手段によって抽出された三次元関心領域テクスチャー
特徴量と前記三次元探索領域テクスチャーパターン抽出
手段によって抽出された三次元探索領域テクスチャー特
徴量との両者の類似度をファジー合意を適用して求める
三次元テクスチャーパターン比較手段と、を含むことを
特徴とする超音波画像表示装置。