(57)【要約】【課題】超音波診断装置において、４Ｄ表示における胎児の診断効率を向上させること。【解決手段】超音波診断装置１０は、母体内の胎児を含む三次元のスキャン領域に対して超音波を送信し、超音波に基づくエコーを受信する超音波プローブと、エコーを基に胎児を含むボリュームデータを記憶する画像メモリ２４と、ボリュームデータを構成する、輝度値が第１閾値以上の第１ボクセル群を基に、中間データセットを生成する中間データセット生成部３６と、中間データセットを構成する、輝度値が第２閾値以上で最も球形に近い第２ボクセル群を抽出し、第２ボクセル群内のパターンマッチングを基に胎児の顔を抽出する顔抽出部３７と、顔が最も大きくなるように投影可能な視線方向に直交する投影平面を設定する投影平面設定部３８と、中間データセットに対して、投影平面に第１ボクセル群又は第２ボクセル群を投影するようにレンダリング処理を実行して三次元画像を生成する三次元画像生成部３９と、三次元画像を表示するディスプレイ１４と、を有する。【選択図】  図２
2010148828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母体内の胎児を含む三次元のスキャン領域に対して超音波を送信し、前記超音波に基づくエコーを受信する超音波プローブと、
前記エコーを基に前記胎児を含むボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、
前記ボリュームデータを構成する、輝度値が第１閾値以上の第１ボクセル群を基に、中間データセットを生成する中間データセット生成手段と、
前記中間データセットを構成する、前記輝度値が前記第１閾値より大きい第２閾値以上で最も球形に近い第２ボクセル群を抽出し、前記第２ボクセル群内のパターンマッチングを基に前記胎児の顔を抽出する抽出手段と、
前記顔が最も大きくなるように投影可能な視線方向を演算し、前記視線方向に直交する投影平面を設定する投影平面設定手段と、
前記中間データセットに対して、前記投影平面に前記第１ボクセル群又は前記第２ボクセル群を投影するようにレンダリング処理を実行して三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
前記三次元画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記ボリュームデータの中から前記胎児を含む三次元データセットを抽出するためのＲＯＩを設定するＲＯＩ設定手段をさらに有し、
前記中間データセット生成手段は、前記三次元データセットを構成する前記第１ボクセル群を基に、前記中間データセットを生成する構成と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。
【請求項３】
前記三次元画像生成手段は、平行投影又は透視投影によって前記投影平面に前記第１ボクセル群又は前記第２ボクセル群を投影するように、前記レンダリング処理としてのサーフェイスレンダリング処理を実行する構成とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記抽出手段は、前記第２ボクセル群内の前記輝度値によって形成される凹凸を基に、前記顔の輪郭形状、目、鼻、口及び耳の位置を認識することによって、前記顔を抽出する構成とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記母体の妊娠週数モデルと前記第２ボクセル群の大きさモデルとを対応させるテーブルを予め記憶する記憶手段と、
前記母体の妊娠週数を入力する入力手段と、
前記抽出された第２ボクセル群の大きさを計測する計測手段と、をさらに有し、
前記抽出手段は、前記テーブルを参照して、前記入力手段によって入力された前記妊娠週数に対応する前記第２ボクセル群の大きさモデルを取得すると共に、前記第２ボクセル群の大きさが前記第２ボクセル群の大きさモデルに一致しない場合、前記抽出された第２ボクセル群が前記顔ではないと判断する構成とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記表示装置に表示される前記三次元画像上に前記胎児の目、鼻、口及び耳のうち少なくとも１つの位置情報を入力する入力手段をさらに有し、前記抽出手段は、前記入力手段によって入力された前記位置情報を基に前記顔を抽出する構成とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記表示手段に表示される前記三次元画像に相当する前記投影平面を変更する変更手段をさらに有し、前記三次元画像生成手段は、前記中間データセットに対して、前記変更後の投影平面に前記第１ボクセル群又は前記第２ボクセル群を投影するようにレンダリング処理を実行して前記三次元画像を生成する構成とすることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記三次元画像生成手段は、前記中間データセットに含まれる、前記投影平面設定手段によって設定される投影平面と、前記抽出手段によって抽出される前記顔との間のボクセル群の輝度値をゼロとして、前記レンダリング処理を実行する構成とすることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
コンピュータに、
母体内の胎児を含む三次元のスキャン領域に対して超音波を送信させ、前記超音波に基づくエコーを受信させる機能と、
前記エコーを基に前記胎児を含むボリュームデータを生成する機能と、
前記ボリュームデータを構成する、輝度値が第１閾値以上の第１ボクセル群を基に、中間データセットを生成する機能と、
前記中間データセットを構成する、前記輝度値が前記第１閾値より大きい第２閾値以上で最も球形に近い第２ボクセル群を抽出し、前記第２ボクセル群内のパターンマッチングを基に前記胎児の顔を抽出する機能と、
前記顔が最も大きくなるように投影可能な視線方向を演算し、前記視線方向に直交する投影平面を設定する機能と、
前記中間データセットに対して、前記投影平面に前記第１ボクセル群又は前記第２ボクセル群を投影するようにレンダリング処理を実行して三次元画像を生成する機能と、
前記三次元画像を表示させる機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胎児の三次元画像を基に４Ｄ表示を行なう超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された圧電振動子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を上記圧電振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、生体の各種臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。生体内の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、上記技術を用いて得られるＢモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波画像診断において不可欠のものとなっている。
【０００３】
また、超音波診断法は、Ｘ線のような被曝障害が無く被検体に対して非侵襲であるため、特に産科領域において最も一般的に用いられており、上述の超音波診断装置を用いて出生前の胎児に対する種々の診断及び治療が行なわれている。近年、超音波診断装置を用いて任意の４Ｄ画像を表示することが可能となっている。
【０００４】
なお、本発明に関連する文献として、以下に示す特許文献が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１２０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、操作者が求める胎児の三次元画像を表示するためには、一旦表示される三次元画像に対して操作者が「Ｘ軸の角度調整」、「Ｙ軸の角度調整」、「Ｚ軸の角度調整」、「意図しない構造物の非表示化」という操作を行なって、三次元画像を見やすくする操作が必要となり、胎児の診断効率が悪かった。
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、４Ｄ表示における胎児の診断効率を向上できる超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、母体内の胎児を含む三次元のスキャン領域に対して超音波を送信し、前記超音波に基づくエコーを受信する超音波プローブと、前記エコーを基に前記胎児を含むボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記ボリュームデータを構成する、輝度値が第１閾値以上の第１ボクセル群を基に、中間データセットを生成する中間データセット生成手段と、前記中間データセットを構成する、前記輝度値が前記第１閾値より大きい第２閾値以上で最も球形に近い第２ボクセル群を抽出し、前記第２ボクセル群内のパターンマッチングを基に前記胎児の顔を抽出する抽出手段と、前記顔が最も大きくなるように投影可能な視線方向を演算し、前記視線方向に直交する投影平面を設定する投影平面設定手段と、前記中間データセットに対して、前記投影平面に前記第１ボクセル群又は前記第２ボクセル群を投影するようにレンダリング処理を実行して三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、前記三次元画像を表示する表示手段と、を有する。
【０００８】
本発明に係る超音波診断装置の制御プログラムは、上述した課題を解決するために、コンピュータに、母体内の胎児を含む三次元のスキャン領域に対して超音波を送信させ、前記超音波に基づくエコーを受信させる機能と、前記エコーを基に前記胎児を含むボリュームデータを生成する機能と、前記ボリュームデータを構成する、輝度値が第１閾値以上の第１ボクセル群を基に、中間データセットを生成する機能と、前記中間データセットを構成する、前記輝度値が前記第１閾値より大きい第２閾値以上で最も球形に近い第２ボクセル群を抽出し、前記第２ボクセル群内のパターンマッチングを基に前記胎児の顔を抽出する機能と、前記顔が最も大きくなるように投影可能な視線方向を演算し、前記視線方向に直交する投影平面を設定する機能と、前記中間データセットに対して、前記投影平面に前記第１ボクセル群又は前記第２ボクセル群を投影するようにレンダリング処理を実行して三次元画像を生成する機能と、前記三次元画像を表示させる機能と、を実現させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムによると、４Ｄ表示における胎児の診断効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムの実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の超音波診断装置の構成を示す概略図である。
【００１２】
図１は、本実施形態の超音波診断装置１０を示す。その超音波診断装置１０は、大きくは、超音波プローブ１１、装置本体１２、ディスプレイ１３及び操作パネル１４によって構成される。
【００１３】
超音波プローブ１１は、装置本体１２からの駆動パルスを基に患者Ｐ内の胎児を含む二次元又は三次元のスキャン領域に対して超音波パルスを送信すると共に、送信された超音波パルスに対応するエコーを受信して電気信号に変換する圧電振動子群を有する。超音波プローブ１１の圧電振動子群からスキャン領域に超音波パルスが送信されると、その超音波パルスによって形成される超音波ビームは、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される。その反射されたエコーを圧電振動子群によって受信する。受信されたエコーは圧電振動子群にてエコー信号に変換される。エコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合、送信された超音波パルスに対応するエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００１４】
超音波プローブ１１としては、例えば、機械式三次元プローブ及び２Ｄプローブ（マトリクスアレイプローブ）等が挙げられる。機械式三次元プローブは、Ｘ軸方向（アジマス方向）のみに多数（例えば、１００乃至２００個）配列された圧電振動子群を機械的に煽動可能なプローブであるか、Ｘ軸方向に多数、Ｙ軸方向（エレベーション方向）に少数（例えば、３個）配列された圧電振動子群を機械的に煽動可能なプローブである。また、２Ｄプローブは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に多数の圧電振動子が配列されたプローブである。
【００１５】
超音波プローブ１１が機械式三次元プローブである場合、超音波パルスをＸ軸方向に収束してＺ軸方向（深さ方向）に延びる適切な超音波ビームを形成させるために、Ｘ軸方向に多数配列された圧電振動子によって電子的にフォーカスを行なう。一方、超音波プローブ１１が機械式三次元プローブである場合、超音波パルスをＹ軸方向に収束してＺ軸方向に延びる適切な超音波ビームを形成させるために、Ｙ軸方向に１個の圧電振動子の超音波照射側に音響レンズを備えたり、圧電振動子を凹面振動子としたりすることが好適である。又は、超音波プローブ１１が機械式三次元プローブである場合、超音波パルスをＹ軸方向に収束してＺ軸方向に延びる適切な超音波ビームを形成させるために、Ｙ軸方向に少数の圧電振動子の超音波照射側に音響レンズを備えたり、焦点のＺ軸方向の位置に応じてＹ軸方向に少数の圧電振動子の駆動個数を変化させたりする。機械式三次元プローブを用いて三次元領域をスキャンする場合、圧電振動子群を煽動させながら、超音波パルスによって形成される超音波ビームによって複数の２Ｄ断面（Ｘ−Ｚ断面）をスキャンする。
【００１６】
超音波プローブ１１が２Ｄプローブである場合、超音波パルスをＸ軸方向及びＹ軸方向に収束してＺ軸方向に延びる適切な超音波ビームを形成させるために、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に多数配列された圧電振動子によって電子的にフォーカスを行なう。２Ｄプローブを用いて三次元領域をスキャンする場合、電子的に超音波パルスの送信面をＹ軸方向にずらしながら、超音波パルスによって形成される超音波ビームによって複数のＸ−Ｚ断面をスキャンする。
【００１７】
装置本体１２は、送受信回路２１、信号処理回路２２、画像生成回路２３、画像メモリ２４、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）２５、内部記憶装置２６、ＩＦ（ｉｎｔｅｒ  ｆａｃｅ）２７及び外部記憶装置２８を備える。なお、本実施形態では、送受信回路２１、信号処理回路２２及び画像生成回路２３は、集積回路として構成されるものとして説明するが、それら全部又は一部はソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムの実行によって機能されるものであってもよい。
【００１８】
送受信回路２１は、図示しない送信回路及び受信回路を設ける。送信回路は、図示しないパルサ回路、送信遅延回路及びトリガ発生回路等を有する。パルサ回路は、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延回路は、超音波をチャンネル毎にビーム状に集束し、かつ、送信指向性を決定するのに必要な遅延時間を各レートパルスに与える。トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１の圧電振動子に駆動パルスを印加する。
【００１９】
なお、送受信回路２１の送信回路は、ＣＰＵ２５の指示に従って、送信周波数、送信駆動電圧（音圧）、送信パルスレート、スキャン領域及びフラッシュ回数等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に音圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信部又は複数の電源部を電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２０】
送受信回路２１の受信回路は、図示しないアンプ、受信遅延回路、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路及び加算回路等を有する。アンプでは、超音波プローブ１１を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。受信遅延回路は、アンプによって増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。Ａ／Ｄ変換回路は、受信遅延回路から出力されるエコー信号をデジタル信号に変換する。加算回路は、デジタルのエコー信号に対して加算処理を行なう。加算回路による加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成され、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号が生成される。
【００２１】
信号処理回路２２は、Ｂモード処理回路２２ａ及びドプラ処理回路２２ｂを備える。Ｂモード処理回路２２ａは、送受信回路２１から取得されるＲＦ信号に対して、対数増幅及び包絡線検波処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるＢモード画像を生成する。その場合、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、一つの受信データに対して、２つの検波周波数による検波処理を並列に行なうことも可能である。
【００２２】
ドプラ処理回路２２ｂは、送受信回路２１から取得されるＲＦ信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散及びパワー等の血流情報を多点について求める。ドプラ処理回路２２ｂは、血流情報としての平均速度画像、分散画像、パワー画像及びこれらの組み合わせたドプラ画像を生成する。
【００２３】
画像生成回路２３は、信号処理回路２２から出力される超音波スキャンの走査線信号列の断層像をテレビ等に代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列の断層像に変換する。画像生成回路２３は、画像を格納する記憶メモリ（図示しない）を搭載しており、例えば診断の後に操作者（ユーザ）が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。また、画像生成回路２３は、三次元のスキャン領域に関する同一時相の複数断層像を基にボリュームデータを形成する。
【００２４】
画像メモリ２４は、信号処理回路２２及び画像生成回路２３から出力される画像を記憶する記憶装置である。画像メモリ２４には、異なる送受信条件で得られた画像が並列に格納される。画像メモリ２４には、信号処理回路２２から出力されるいわゆるＲＡＷデータ（生データ）と呼ばれる変換前のデータ形式の断層像や、画像生成回路２３から出力されるビデオフォーマット変換後のデータ形式の断層像や、画像生成回路２３から出力される、ビデオフォーマット変換後のデータ形式の断層像に基づくボリュームデータが記憶される。
【００２５】
ＣＰＵ２５は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。ＣＰＵ２５は、内部記憶装置２６に記憶しているプログラムを実行する機能を有する。又は、ＣＰＵ２５は、外部記憶装置２８に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されＩＦ２７で受信されて外部記憶装置２８にインストールされたプログラムを、内部記憶装置２６にロードして実行する機能を有する。
【００２６】
内部記憶装置２６は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。内部記憶装置２６は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ  ｐｒｏｇｒａｍ  ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ２５のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする機能を有する。
【００２７】
ＩＦ２７は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ＩＦ２７は、操作パネル１４、病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮ、外部記憶装置２８及び操作パネル１４等に関するインターフェースである。装置本体１２によって生成された画像は、ＩＦ２７によって、ネットワークＮを介して他の装置に転送可能である。
【００２８】
外部記憶装置２８は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが読み取り装置（図示しない）に着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。外部記憶装置２８は、装置本体１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）を記憶する機能を有する。また、ＯＳに、操作者に対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を操作パネル１４によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。
【００２９】
内部記憶装置２６又は外部記憶装置２８は、本発明に係る超音波診断プログラム等の制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及び医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件及びその他のデータ群を格納している。さらに、内部記憶装置２６又は外部記憶装置２８に記憶されたデータは、ＩＦ２７を介してネットワークＮ網へ転送することも可能となっている。
【００３０】
ディスプレイ１３は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）等によって構成される。ディスプレイ１３は、画像生成回路２３からのビデオ信号に基づいて、二次元データや三次元データを種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に表示する機能を有する。
【００３１】
操作パネル１４は、キーボード１４ａ、マウス１４ｂ、トラックボール１４ｃ及びＴＣＳ（ｔｏｕｃｈ  ｃｏｍｍａｎｄ  ｓｃｒｅｅｎ）１４ｄ等によって構成される。操作パネル１４は、装置本体１２に接続され、操作者からの各種指示、例えば、ＲＯＩの設定指示、画質条件設定指示等を装置本体１２に入力する機能を有する。操作者は、操作パネル１４を介して、超音波プローブ１１から送信される超音波パルスの送信周波数、送信駆動電圧（音圧）、送信パルスレート及びスキャン領域や、受信条件等を装置本体１２に入力することができる。
【００３２】
図２は、本実施形態の超音波診断装置１０の機能を示すブロック図である。
【００３３】
超音波診断装置１０は、図１に示すＣＰＵ２５がプログラムを実行することによって、画像生成制御部３１、インターフェース部３２、ボリュームデータ取得部３３、ＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）設定部３４、三次元データセット生成部３５、中間データセット生成部３６、顔抽出部３７、投影平面設定部３８及び三次元画像生成部３９を有する。なお、各部３１乃至３８の一部又は全部は、超音波診断装置１０にハードウェアとして備えられるものであってもよい。
【００３４】
画像生成制御部３１は、外部記憶装置３１等の記憶装置に記憶されているスキャンシーケンスに従って超音波送信回路２１を制御して、超音波プローブ１１（図１に示す）から送信される超音波パルスの中心周波数、周波数分布、振幅、周波数帯域、位相、及び送信焦点等の周波数スペクトルを含む特性を設定し、設定された特性を有する超音波パルスを超音波プローブ１１から被検体Ｐの特定組織に向かって送信させる機能と、超音波プローブ１１が受信する、送信超音波に対応するエコーを受信させる機能とを有する。
【００３５】
また、画像生成制御部３１は、信号処理回路２２及び画像生成回路２３を制御して、受信されたエコーに基づく断層像や、その断層像に基づくボリュームデータを画像メモリ２４に記憶させる機能を有する。
【００３６】
インターフェース部３２は、ＧＵＩ等のインターフェースである。ＧＵＩは、操作者に対するディスプレイ１４への表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を操作パネル１５によって行なうことができる。
【００３７】
ボリュームデータ取得部３３は、画像生成制御部３１によって生成されたボリュームデータを画像メモリ２４から取得し、インターフェース部３２を介してディスプレイ１４に表示させる機能を有する。
【００３８】
ＲＯＩ設定部３４は、インターフェース部３２からの入力信号に従って、ボリュームデータ取得部３３によってディスプレイ１４に表示されたボリュームデータの中に、胎児部分を取り囲むようなＲＯＩ（関心領域）を設定する機能を有する。ボリュームデータ内には、母体腹壁、胎盤及び子宮筋等の不要部分を含んでいる。よって、ＲＯＩ設定部３４によるＲＯＩの設定によって、ＲＯＩの外側の不要部分を除去する。
【００３９】
三次元データセット生成部３５は、ＲＯＩ設定部３４によって設定されたＲＯＩによって構成される、胎児部分を含む三次元データセットを生成する機能を有する。ボリュームデータから三次元データセットを生成する工程を、模式的に図３に示す。
【００４０】
図２に示す中間データセット生成部３６は、三次元データセット生成部３５によって生成された三次元データセットを構成する、輝度値が第１閾値以上の第１ボクセル群を基に、胎児部分のみが抽出された中間データセットを生成する機能を有する。三次元データセット内の胎児部分は輝度値が高く、周囲の羊水部分は輝度値が小さいので、中間データセット生成部３６は、三次元データセットを構成するボクセル毎の輝度値が第１閾値より大きい第１ボクセル群を胎児部分と認識する。三次元データセットから中間データセットを生成する工程を、模式的に図４に示す。
【００４１】
図２に示す顔抽出部３７は、中間データセット生成部３６によって生成される中間データセットを構成する、輝度値が第１閾値より大きい第２閾値以上で最も球形に近い第２ボクセル群を抽出し、第２ボクセル群内のパターンマッチングを基に胎児の顔を抽出する機能を有する。顔抽出部３７は、第２ボクセル群内の輝度値によって形成される凹凸を基に、顔の輪郭形状、目、鼻、口及び耳等の各パーツの位置を認識することによって胎児の顔を抽出する。なお、顔抽出部３７による胎児の顔の抽出は、一般的に知られる三次元顔認識方法を用いて行なわれてもよい。
【００４２】
また、母体の妊娠週数モデルと第２ボクセル群（胎児の頭に相当）の大きさモデルとを対応させるテーブルを予め内部記憶装置２６等の記憶装置に記憶させてもよい。その場合、顔抽出部３７は、インターフェース部３２からの入力信号に従って、母体の妊娠週数を入力する。また、顔抽出部３７は、抽出された第２ボクセル群の大きさを計測する。さらに、顔抽出部３７は、テーブルを参照して、インターフェース部３２から入力された妊娠週数に対応する第２ボクセル群の大きさモデルを取得すると共に、第２ボクセル群の大きさが、第２ボクセル群の大きさモデルに一致しない場合、抽出された第２ボクセル群は顔ではないと判断する。なお、妊娠週数モデルに対応する第２ボクセル群の大きさモデルは、大きさに一定の幅をもっている。例えば、妊娠週数：「２１」には、第２ボクセル群の大きさ（ＢＰＤ（第２ボクセル群の断面図直径））：「５０−５４ｍｍ」が対応する。
【００４３】
投影平面設定部３８は、顔抽出部３７によって抽出された胎児の顔が最も大きくなるように投影可能な視線方向を演算し、その視線方向に直交する投影平面を設定する機能を有する。例えば、投影平面設定部３８は、顔抽出部３７によって認識された各パーツの相対位置関係（右目と左目との距離が最も大きい等）から胎児の顔が最も大きくなる視線方向を演算する。
【００４４】
三次元画像生成部３９は、中間データセット生成部３６によって生成された中間データセットに対して、投影平面設定部３８によって生成された投影平面に第１ボクセル群（胎児）又は第２ボクセル群（頭）を投影するようにレンダリング処理を実行して三次元画像を生成する機能を有する。例えば、三次元画像生成部３９は、平面投影又は透視投影によって投影平面に第１ボクセル群又は第２ボクセル群を投影するようにサーフェイスレンダリング処理を実行する。三次元画像生成部３９によって生成される三次元画像は、インターフェース部３２を介してディスプレイ１４に表示される。
【００４５】
また、三次元画像生成部３９は、中間データセット生成部３６によって生成される中間データセットに含まれる、投影平面設定部３８によって設定される投影平面と、顔抽出部３７によって抽出される顔との間のボクセル群の輝度値をゼロとして、レンダリング処理を実行してもよい。よって、投影平面と顔との間に、胎児の臍帯や手等の意図しない対象物が存在する場合でも、意図した表示対象のみをディスプレイ１４に表示することができる。投影平面と顔との間に意図しない対象物が存在する場合の三次元画像の一例を図５に示す。
【００４６】
図２に示す三次元画像生成部３９が中間データセット生成部３６によって生成された時系列で複数の中間データセットに対して、同一の投影平面を基にレンダリング処理を実行することによって、ディスプレイ１４は、胎児の三次元画像に基づく４Ｄ表示を行なうことができる。
【００４７】
さらに、顔抽出部３７は、インターフェース部３２からの入力信号に従って、ディスプレイ１４に表示される胎児の三次元画像上に胎児の目、鼻、口及び耳のうち少なくとも１つの位置情報を設定するように構成されてもよい。
【００４８】
図６は、三次元画像上に表示される胎児の目、鼻、口の位置情報の一例を示す図である。
【００４９】
図６に示すように、顔抽出部３７は、インターフェース部３２からの入力信号に従って、ディスプレイ１４に表示される胎児の三次元画像上に胎児の目、鼻、口の位置情報を設定する。
【００５０】
また、図２に示す投影平面設定部３８は、インターフェース部３２からの入力信号に従って、ディスプレイ１４に表示される胎児の三次元画像の投影平面を変更し、変更後の投影平面を設定するように構成されてもよい。その場合、三次元画像生成部３９は、中間データセット生成部３６によって生成された中間データセットに対して、投影平面設定部３８によって生成された変更後の投影平面に胎児を投影するようにレンダリング処理を実行して胎児の三次元画像を生成する。
【００５１】
本発明に係る超音波診断装置１０によると、４Ｄ表示における検査時間を大幅に短縮し、胎児の診断効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態の超音波診断装置の構成を示す概略図。
【図２】本実施形態の超音波診断装置の機能を示すブロック図。
【図３】ボリュームデータから三次元データセットを生成する工程を示す模式図。
【図４】三次元データセットから中間データセットを生成する工程を示す模式図。
【図５】投影平面と顔との間に意図しない対象物が存在する場合の三次元画像の一例を示す図。
【図６】三次元画像上に表示される胎児の目、鼻、口の位置情報の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１０  超音波診断装置
１１  超音波プローブ
１２  装置本体
１３  ディスプレイ
１４  操作パネル
２４  画像メモリ
３１  画像生成制御部
３２  インターフェース取得部
３３  ボリュームデータ取得部
３４  ＲＯＩ設定部
３５  三次元データセット生成部
３６  中間データセット生成部
３７  顔抽出部
３８  投影平面設定部
３９  三次元画像生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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