(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体から取得されたボリュームデータに対して３次元関心領域を設定する３次元関心領域設定部と、
前記３次元関心領域内の前記データにレンダリング処理を実行し、３次元投影画像を生成する投影画像生成部と、を備え、
前記３次元関心領域設定部は、
前記ボリュームデータに基づく所定の断面画像に設定された第１の境界曲線により特定される画素を第１の開始点として、各画素の輝度値に基づくエネルギー値の累積が最少となる第２の境界曲線を前記断面画像上で生成し、前記第２の境界曲線上の複数の画素をそれぞれ第２の開始点として、各画素の前記エネルギー値の累積値が最少となる複数の第３の境界曲線を、それぞれの前記第２の開始点において前記断面画像と交差する方向で生成し、
前記第２の境界曲線及び前記複数の第３の境界曲線から、前記３次元関心領域と前記３次元関心領域以外の領域とを分離する分離曲面を決定する、
ことを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の診断画像生成装置であって、
前記第１の境界曲線の入力を受け付ける受付部を更に備えることを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の診断画像生成装置であって、
前記第１の開始点は、前記第１の境界曲線を通る画素のうち前記エネルギー値が最も低い画素であることを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の診断画像生成装置であって、
前記３次元関心領域設定部は、
前記第１の開始点を通る画素列で前記断面画像を２分割することにより第１と第２の分割画像を生成し、前記各分割画像上で前記開始点を通り前記エネルギー値の累積が最少となる経路を決定し、前記各分割画像の前記経路を結合することにより前記第２の境界曲線を生成することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の診断画像生成装置であって、
前記３次元関心領域設定部は、
前記第１及び第２の分割画像の各々で、対象画素の隣接画素の前記エネルギー値に基づき前記対象画素の値を決定する処理を、前記第１の開始点側の端から前記第１の開始点とは逆側の端へ向かって実行することにより、第１及び第２のエネルギーマップを生成し、対象画素の隣接画素の値に基づき画素を選択する処理を、前記第１及び第２のエネルギーマップの前記逆側の端から前記第１の開始点へ向かって実行することにより前記第２の境界曲線を生成することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項６】
請求項１、４又は５に記載の診断画像生成装置であって、
前記３次元関心領域設定部は、
前記第１の境界曲線と前記第２の境界曲線との最大距離が第１の距離閾値以上の場合、前記第１の境界曲線上の複数の画素をそれぞれ前記第２の開始点として、前記複数の第３の境界曲線を生成し、
前記第１の境界曲線と前記第２の境界曲線との最大距離が前記第１の距離閾値よりも小さい場合、前記第２の境界曲線上の複数の画素をそれぞれ前記第２の開始点として、前記複数の第３の境界曲線を生成することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の診断画像生成装置であって、
前記３次元関心領域設定部は、
前記第１の境界曲線と前記第２の境界曲線との距離が前記第１の距離閾値よりも小さく第２の距離閾値以上の場合、前記第１の境界曲線に前記第２の距離閾値の距離を加算した境界曲線になるように前記第２の境界曲線を補正することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項８】
請求項４に記載の診断画像生成装置であって、
前記３次元関心領域設定部は、
前記エネルギー値の累積値が第１の閾値以下であり、前記エネルギー値の分散が第２の閾値以下である１以上の経路のなかから、前記経路を決定することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項９】
請求項４又は５に記載の診断画像生成装置であって、
前記３次元関心領域設定部は、
前記第２の境界曲線を補正するための指定点の入力を受信し、前記指定点を通る画素列で前記第１又は第２の断面画像を２分割することにより第３と第４の分割画像を生成し、前記第３の分割画像上で前記第１の開始点と前記指定点とを通り前記エネルギー値の累積が最少となる経路を決定し、前記第４の分割画像上で前記指定点を通り前記エネルギー値の累積が最少となる経路を決定し、前記各分割画像の前記経路を結合することにより、前記第２の境界曲線を生成することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項１０】
生体から取得されたボリュームデータに対して３次元関心領域を設定するステップと、
前記３次元関心領域内の前記データにレンダリング処理を実行し、３次元投影画像を生成するステップと、を含み、
前記３次元関心領域を設定するステップは、
前記ボリュームデータに基づく所定の断面画像に設定された第１の境界曲線により特定される画素を第１の開始点として、各画素の輝度値に基づくエネルギー値の累積が最少となる第２の境界曲線を前記断面画像上で生成し、前記第２の境界曲線上の複数の画素をそれぞれ第２の開始点として、各画素の前記エネルギー値の累積値が最少となる複数の第３の境界曲線を、それぞれの前記第２の開始点において前記断面画像と交差する方向で生成し、
前記第２の境界曲線及び前記複数の第３の境界曲線から、前記３次元関心領域と前記３次元関心領域以外の領域とを分離する分離曲面を決定すること
を特徴とする診断画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断画像生成装置における３次元投影画像生成技術に関し、特に、取得したボリュームデータに対して、レンダリング処理が適用される３次元関心領域を設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置をはじめとする医用画像を取得する診断画像生成装置では、取得した３次元画像データ（医用ボリュームデータ）から２次元画像（投影画像）を作成し、画像化対象組織の像を可視化する必要がある。このため、ボリュームレンダリングを用いた３次元投影画像作成、表示機能が搭載されている。３次元投影画像作成の際には、レンダリング処理を適用する範囲を、３次元関心領域（以下、３Ｄ−ＲＯＩ：（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ））として設定する。画像化対象組織が、例えば、胎児のような複雑な形状を有するものである場合、３Ｄ−ＲＯＩをできる限り正確に行わないと、得られる画像において、画像化非対象組織の、例えば、羊水内の浮遊物や胎盤によって、画像化対象組織が隠され、観察の妨げとなる。しかしながら、画像化対象組織が複雑な形状であるため、３Ｄ−ＲＯＩを正確に設定しようとすると、非常に煩雑な操作が必要となる。
【０００３】
これを解決するものとして、画像化対象領域、例えば、胎児の輪郭上の点を操作者に指定してもらい、当該輪郭点から画像化対象領域の輪郭線を検出し、この輪郭線を、３Ｄ−ＲＯＩの境界線とすることにより、３Ｄ−ＲＯＩを設定する技術がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０１０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の手法では、１点の指定を受け、指定された点の周囲の輝度情報（輝度値の大きさ）を用いて輪郭を特定する。ところが、実際のボリュームデータは、画像化対象組織と、画像化非対象組織とを、輝度値によってはっきり区別できるものではない。従って、この手法では、精度よく、画像化対象組織を抽出して３Ｄ−ＲＯＩを設定することができない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、医用ボリュームデータからレンダリングにより３次元投影画像を生成するにあたり、操作者の負担を増大することなく、簡易な手法で、高精度に所望の３Ｄ−ＲＯＩの設定を支援し、診断画像生成装置を用いた３次元読影、診断フローを効率化する技術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】
本発明は、所定の断層面において、予め設定された開始点を基準として、エネルギーマップを作成し、エネルギーが最小となる経路を探索し、当該経路を３Ｄ−ＲＯＩの境界線に設定する。開始点は、ユーザが入力した境界線に基づいて決定してもよいし、ユーザが設定してもよい。設定された境界線を、ユーザが調整できるようにしてもよい。また、所定の断層面に直交する面で、さらに同様の手法で境界線を決定してもよい。
【０００８】
具体的には、生体内の３次元空間から取得されたデータの集合体であるボリュームデータに対して、レンダリング処理が適用される３次元関心領域を設定する３次元関心領域設定部と、前記３次元関心領域内の前記データを用いてレンダリング処理を実行し、３次元投影画像を生成する投影画像生成部と、を備え、前記３次元関心領域設定部は、前記ボリュームデータの予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付部と、前記３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定部と、を備え、前記クリッピング面決定部は、前記断層画像上で、前記指示に基づいて特定される開始点を通り、かつ、各画素の輝度値に隣接する画素の輝度値を反映したエネルギー値の合計が最小となる画素を結ぶ境界曲線を決定し、当該境界曲線から前記クリッピング面を決定することを特徴とする診断画像生成装置を提供する。
【０００９】
また、生体内の３次元空間から取得されたデータの集合体であるボリュームデータの、予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付ステップと、前記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３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定ステップと、前記クリッピング面で特定される前記３次元関心領域の前記ボリュームデータに対し、レンダリング処理を実行する投影画像生成ステップと、を含み、前記クリッピング面決定ステップは、前記断層画像上で、前記指示に基づいて特定される開始点を通り、かつ、各画素の輝度値に隣接する画素の輝度値を反映したエネルギー値の合計が最小となる画素を結ぶ境界曲線を決定し、当該境界曲線から前記クリッピング面を決定することを特徴とする診断画像生成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、医用ボリュームデータからレンダリングにより３次元投影画像を生成するにあたり、操作者の負担を増大することなく、簡易な手法で、高精度に所望の３Ｄ−ＲＯＩの設定を支援でき、診断画像生成装置を用いた３次元読影、診断フローを効率化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施形態の超音波画像取得装置（診断画像生成装置）の機能ブロック図である。
【図２】診断画像生成装置の３次元的走査によって得られるボリュームデータの一例を説明するための説明図である。
【図３】（ａ）は、診断画像生成装置のアキシャル面での３次元関心領域（３Ｄ−ＲＯＩ）を、（ｂ）は、診断画像生成装置サジタル面での３ＤーＲＯＩを説明するための説明図である。
【図４】診断画像生成装置の３Ｄ−ＲＯＩを説明するための説明図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、従来の診断画像生成装置における３ＤーＲＯＩの設定手法を説明するための説明図である。
【図６】従来手法で境界線をひくことが難しいケースを説明するための説明図であり、かつ、第一の実施形態の処理を説明するための説明図である。
【図７】第一の実施形態の３次元関心領域設定部の機能ブロック図である。
【図８】第一の実施形態のエネルギーマップ生成処理を説明するための説明図である。
【図９】第一の実施形態のエネルギーマップ生成処理を説明するための説明図である。
【図１０】第一の実施形態で生成されるエネルギーマップを説明するための説明図である。
【図１１】第一の実施形態の最小エネルギー経路探索処理を説明するための説明図である。
【図１２】第一の実施形態の最小エネルギー経路探索処理を説明するための説明図である。
【図１３】第一の実施形態の妥当性判定処理を説明するための説明図である。
【図１４】第一の実施形態の補正境界曲線の一例を説明するための説明図である。
【図１５】第一の実施形態の３次元関心領域設定処理のフローチャートである。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態の変形例による妥当性判定処理を説明するための説明図である。
【図１７】第二の実施形態のユーザによる設定を説明するための説明図である。
【図１８】第二の実施形態の３次元関心領域設定部の機能ブロック図である。
【図１９】第二の実施形態の３次元関心領域設定処理のフローチャートである。
【図２０】第二の実施形態の変形例の３次元関心領域設定部の機能ブロック図である。
【図２１】第三の実施形態の３次元関心領域設定部の機能ブロック図である。
【図２２】（ａ）および（ｂ）は、第三の実施形態の補正処理を説明するための説明図である。
【図２３】第三の実施形態の補正処理を説明するための説明図である。
【図２４】第四の実施形態のクリップ面生成処理を説明するための説明図である。
【図２５】第四の実施形態３次元関心領域設定部の機能ブロック図である。
【図２６】第四の実施形態の３次元関心領域設定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜＜第一の実施形態＞＞
本発明を適用する第一の実施形態を説明する。ここでは、診断画像生成装置として、超音波画像取得装置を例にあげて説明する。また、画像化対象組織を胎児とする。従って、画像化非対象組織は、羊水内の浮遊物や胎盤等である。
【００１３】
［超音波画像取得装置の構成］
図１は、本実施形態の超音波画像取得装置（診断画像生成装置）の機能ブロック図である。本図に示すように、本実施形態の超音波画像取得装置１００は、３次元エコーデータを取得するための超音波振動子による探触子１０１と、送信パルスの制御、受信エコー信号の増幅を行う送受信部１０２と、増幅後の受信エコー信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換部（Ａ/Ｄ）１０３と、多数の振動子からの受信エコーを束ねる（整相加算する）ビームフォーミング処理部（ＢＦ）１０４と、画像処理部１０５と、座標変換部１０６と、投影画像生成部１０７と、表示部１０８と、入力部１０９と、３次元関心領域設定部１１０と、を備える。
【００１４】
画像処理部１０５は、ＢＦ処理部１０４からのＲＦ信号に対して画像処理を行い、断層画像データ（以下、単に断層画像と呼ぶ）を生成する。ここで行う画像処理は、ダイナミックレンジ圧縮、フィルタ処理等、及び走査変換処理などである。また、画像処理部１０５が生成した断層画像は、表示部１０８に表示される。
【００１５】
座標変換部１０６は、断層画像に対して直交３次元の座標変換を行ってボリュームデータを生成する。
【００１６】
３次元関心領域設定部１１０は、ボリュームデータに対して、レンダリング処理が適用される３次元関心領域（３Ｄ−ＲＯＩ）を設定する。本実施形態の３Ｄ−ＲＯＩは、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を有する。クリッピング面は、上述のように、レンダリング処理の開始面となる面である。本実施形態では、予め定めた断層画像上で、当該断層画像とクリッピング面との交線である境界曲線を設定し、クリッピング面を決定する。
【００１７】
投影画像生成部１０７は、ボリュームデータのうち、３ＤーＲＯＩ内の前記データを用いてレンダリング処理を実行し、３次元投影画像を生成する。
【００１８】
表示部１０８は、画像処理部１０５が生成した断層画像、投影画像生成部１０７が生成した投影画像等を表示する。また、例えば、タッチパネルを備え、ユーザからの入力を受け付ける。タッチパネルは、表示部１０８のディスプレイの表面上に配置された複数のタッチセンサにより構成される。
【００１９】
入力部１０９は、例えば、タッチパネル、キーボード、トラックボール等で構成され、ユーザからの各種の入力を受け付けるユーザインタフェースである。
【００２０】
探触子１０１に関しては３Ｄデータを取得できればよく、フリーハンド方式、メカニカルスキャン方式、２Ｄアレイプローブ方式、いずれでも構わない。
【００２１】
なお、画像処理部１０５、座標変換部１０６、投影画像生成部１０７、３次元関心領域設定部１１０は、ＣＰＵとメモリと記憶装置とを備える情報処理装置において、ＣＰＵが、記憶装置に予め保持するプログラムをメモリにロードして実行することにより実現する。
【００２２】
［３次元関心領域設定部］
本実施形態の３次元関心領域設定部１１０は、生体内の３次元空間から取得されたデータの集合体であるボリュームデータに対して、レンダリング処理が適用される３ＤーＲＯＩを設定する。
【００２３】
本実施形態の３次元関心領域設定部１１０は、所定の断層画像上でユーザから境界曲線の入力を受け付ける。境界曲線は、上述のようにクリッピング面と、断層画像との交線である。そして、受け付けた境界曲線を補正し、補正境界曲線を得る。補正境界曲線を３次元に拡張し、クリッピング面を得、３Ｄ−ＲＯＩを設定する。
【００２４】
本実施形態では、境界曲線として、曲線（スプライン曲線）を受け付ける。以下、各部の処理の説明に先立ち、スプライン曲線を境界曲線として受け付ける理由、補正の必要な理由を説明する。ここでは、胎児を撮影対象（画像化対象組織）とする場合を例にあげて説明する。
【００２５】
まず、従来の３Ｄ−ＲＯＩ設定処理について、胎児映像を例に説明する。図２は、超音波画像取得装置１００における３次元的走査によって得られたボリュームデータ９００を示す。ここでは、胎児９０１の体軸を含む断層面９１０に平行な面をアキシャル（Ａｘｉａｌ）面、体軸に直交する断層面９２０をサジタル（Ｓａｇｇｉｔａｌ）面と呼ぶ。アキシャル面９１０とサジタル面９２０とは直交する。
【００２６】
また、アキシャル面９１０の断層画像をアキシャル画像、サジタル面９２０の断層画像をサジタル画像と呼ぶ。図３（ａ）は、アキシャル画像９１１、図３（ｂ）は、サジタル画像９２１である。
【００２７】
３Ｄ−ＲＯＩは、その名の通り３次元領域である。一般に、最も適切に胎児９０１が表示される断層面の画像（基本的には、アキシャル画像９１１）において、３Ｄ−ＲＯＩとの交線を設定し、それを元に３次元拡張する。
【００２８】
図３（ａ）に示すようにアキシャル画像９１１において、３Ｄ−ＲＯＩとの交線（アキシャルＲＯＩ）９１２を設定し、図４に示す３Ｄ−ＲＯＩ９３２を決定する。３ＤーＲＯＩ９３２は、任意のアキシャル面で設定したアキシャルＲＯＩ９１２を、全アキシャル面にコピーすることにより生成する。
【００２９】
生成された３Ｄ−ＲＯＩは、任意のサジタル画像９２１では、図３（ｂ）のように、サジタル画像９２１の横方向全範囲にわたり、アキシャルＲＯＩ９１２との交線を高さとし、サジタル画像９２１の上下の辺に平行な領域９２２となる。
【００３０】
３Ｄ−ＲＯＩ９３２を設定し、当該領域内のボリュームデータにのみレンダリング処理を適用することにより、レンダリング処理量を削減でき、リアルタイム性を向上させることができる。また、関心領域の周囲にある浮遊物や多重反射等によるノイズを除外することができる。従って、３Ｄ-ＲＯＩの設定は、３次元投影像表示においては非常に重要な機能である。
【００３１】
３Ｄ−ＲＯＩで囲む画像化対象組織が、図５（ａ）に示す胎児のように複雑な形状を有する場合、アキシャルＲＯＩ９１２の、図中上辺９４２の設定が重要である。以下、この上辺を境界曲線９４２と呼ぶ。画像化対象組織の抽出精度をより高めるため、境界曲線９４２は、図５（ａ）に示すような直線ではなく、図５（ｂ）に示すようなスプライン曲線９４２を用いて設定する。
【００３２】
境界曲線９４２は、図５（ｂ）に示すように、胎児と胎盤との境界に設定される。胎児と胎盤の間の羊水領域の形状は、経験則上、概ね凸面、または凹面である。従って、スプライン曲線で境界曲線９４２を生成することで、これにより特定される３Ｄ−ＲＯＩは、なめらかな凸面、もしくは凹面を実現する。この３Ｄ−ＲＯＩにより、適切な３次元投影画像を得ることができる。
【００３３】
しかし、現実の臨床データでは、境界曲線９４２をスプライン曲線で指定しても、確実に胎盤と胎児との間の羊水領域に境界線をひくことが難しいケースが少なくない。例えば、図６に示す例では、スプライン曲線で設定される境界曲線４０１を有するアキシャルＲＯＩ４０９（３Ｄ−ＲＯＩ）を適用し、レンダリング処理を実施すると、胎児の鼻や口が欠けてしまう。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図６の様なケースに対して、ユーザがスプライン曲線で設定した境界曲線４０１を補正し、不適切な３Ｄ−ＲＯＩ設定を回避する。これにより、さらなる高機能化を狙う。以下、この３次元関心領域設定部１１０に関して説明する。
【００３５】
これを実現するため、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０は、図７に示すように、予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付部２１０と、３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定部２２０と、を備え、クリッピング面決定部２２０は、断層画像上で、前記指示に基づいて特定される開始点を通り、かつ、各画素の輝度値に隣接する画素の輝度値を反映したエネルギー値の合計が最小となる画素を結ぶ境界曲線を決定し、当該境界曲線から前記クリッピング面を決定する。
【００３６】
本実施形態の受付部２１０は、前記指示として、前記断層画像（断層面）と前記クリッピング面との交線である境界曲線（スプライン曲線）を、初期境界曲線として受け付ける。以下、本実施形態では、予め定めた断層面をアキシャル面、断層画像をアキシャル画像とする。
【００３７】
本実施形態では、図６に示すように、表示部１０８にアキシャル画像４００を表示し、当該画像上で、初期境界曲線４０１を、受け付ける。表示されるアキシャル画像４００は、画像処理部１０５が生成した断層画像である。なお、初期境界曲線４０１は、表示部１０８が備えるタッチパネルにより受け付ける。ユーザは、例えば、胎盤と胎児との間の羊水領域を通る曲線を入力する。入力された曲線はスプライン曲線として受け付ける。
【００３８】
本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、前記初期境界曲線を補正し、補正境界曲線を決定し、クリッピング面を決定する。これを実現するため、本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、前記初期境界曲線上で前記開始点を検出する開始点検出部２２１と、前記開始点を通る画素列で前記断層画像を２分割し、分割された各画像でそれぞれ各画素の前記エネルギー値を算出し、それぞれエネルギーマップを生成するエネルギーマップ生成部２２２と、前記各エネルギーマップ上で、画素値の合計が最小となる画素を結ぶ経路である最小エネルギー経路を探索する経路探索部２２３と、前記初期境界曲線と前記最小エネルギー経路との最大距離に応じて、前記分割された各画像の分割境界曲線をそれぞれ決定する妥当性判定部２２４と、前記分割境界曲線を結合し、前記境界曲線を得る結合部２２５と、クリッピング面生成部２２６と、を備える。
【００３９】
［開始点検出部］
開始点検出部２２１は、図６に示すように、初期境界曲線４０１上で、確実に羊水領域（画像化非対象領域）と考えられる点を開始点４１１として検出する。本実施形態では、アキシャル画像４００の初期境界曲線４０１上の、最も輝度値の低い画素（輝度値最小画素）を開始点４１１と検出する。なお、輝度値最小画素が複数ある場合は、最初に検出される画素を開始点４１１とする。
【００４０】
一般に、羊水領域の輝度レベルは低いことが知られており、また、ユーザ（医師、検査技師）が設定した初期境界曲線４０１は、最低でも１点は羊水領域を通るという想定の元である。
【００４１】
なお、開始点検出部２２１による開始点４１１検出時に、閾値処理を設けてもよい。閾値処理では、初期境界曲線４０１上に所定の閾値以下の輝度値の有無を判別する。所定閾値以下の輝度値の画素がある場合のみ、開始点検出処理を行う。一方、所定閾値以下の輝度値の画素が一点もない場合は、開始点検出処理を中断し、３Ｄ−ＲＯＩ補正処理も終了する。そして、既設定の初期境界曲線（スプライン曲線）４０１とともに、エラーメッセージを出力するよう構成してもよい。
【００４２】
［エネルギーマップ生成部］
エネルギーマップ生成部２２２は、前記開始点４１１で断層画像（アキシャル画像４００）を２分割し、それぞれの画像（分割画像）において、エネルギーマップを生成する。
【００４３】
エネルギーマップ生成部２２２によるエネルギーマップ生成処理を、図８、図９、および、図１０を用いて説明する。以下、説明のため、アキシャル画像４００の、深さ方向（超音波ビームの進行方向）をｚ方向、アキシャル画像４００上で、ｚ方向に直交する方向（左右方向）を、ｘ方向と呼ぶ。
【００４４】
エネルギーマップ生成部２２２は、開始点４１１を通るｚ方向のライン（画素列）で、アキシャル画像４００を、ｘ方向に２分割する。分割後の断層画像（分割画像）を、それぞれ、４２０、４３０とする。図中、右側の分割画像４２０を用いて、その後の処理を説明する。
【００４５】
エネルギーマップ生成部２２２は、図９に示すように、処理対象画素４１２の、エネルギーマップを生成する進行方向（＋ｘ方向）の逆側に隣接する３つの画素（左の隣接画素と左上の隣接画素と左下の隣接画素）４１３の中から、輝度値が最小の画素の画素値を処理対象画素４１２の画素値に加算する。なお、隣接する３つの画素に、輝度値が最小の画素が２つ以上ある場合は、予め、選択する画素を定めておく。
【００４６】
この加算処理を、開始点４１１側から、２分割画像４２０、４３０全体に対して行う。これにより、図１０に示すエネルギーマップＥＭ（ｉ，ｊ）４２１、４３１を生成する。なお、得られたエネルギーマップＥＭでは、輝度が低い領域（画素）ほど、エネルギーが小さい。
【００４７】
以上説明したエネルギーマップＥＭ（ｉ，ｊ）の生成過程は、以下の式（１）で表すことができる。
【数１】
0005990834.tif 000002
ここで、Ｅ（ｉ，ｊ）は画素位置（ｉ，ｊ）におけるエネルギー値を示す。
【００４８】
なお、本実施形態では、エネルギー値として輝度値を用いているが、これに限定されない。例えば、輝度の勾配情報、エッジ量、エントロピー、尤度、ＨｏＧ、ＳａｌｉｅｎｃｙＭａｐ、Ｌ１、Ｌ２ノルム等、もしくはそれらの組み合わせを利用してもよい。
【００４９】
［経路探索部］
経路探索部２２３は前記エネルギーマップ４２１、４３１のエネルギー最小値を辿る経路を探索する。探索は、各エネルギーマップ４２１、４３１で行う。
【００５０】
経路探索部２２３による最小エネルギー経路探索処理を、図１１、および、図１２を用いて説明する。経路探索部２２３は、生成されたエネルギーマップ４２１、４３１から、最小エネルギー経路を探索する。
【００５１】
具体的には、探索開始点４２２、４３２から、下記の手法で開始点４１１に向かって探索を行い、経路候補を生成する。探索開始点４２２、４３２は、生成されたエネルギーマップ４２１、４３１それぞれの、開始点４１１とは逆側の端の、画素値が最小の画素とする。図１１に示すように、各エネルギーマップ４２１では、探索点４２２から、エネルギーマップ４３１では、左端から探索を行う。
【００５２】
探索の詳細を、分割画像４２０（エネルギーマップ４２１）で説明する。探索の際は、図１２に示すように現在位置画素４１４に対し、探索の進行方向（−ｘ方向：左側）に隣接する３画素（左隣接画素、左上隣接画素、左下隣接画素）４１５の中から、エネルギー値の最も低い画素を選択し、次の現在位置画素４１４とする。そして、選択された現在位置画素４１４を次々に接続することにより、開始点４１１を通る最小エネルギー経路を作成する。
【００５３】
経路探索部２２３による最小エネルギー探索処理では、胎盤と胎児との間に境界線をひくという課題を、式（２）を解く動的計画法の問題に帰着させている。
【数２】
0005990834.tif 000003
ここで、Ｒｍｉｎは、最小エネルギー経路、ＥＭ（Ｒｉ)は、探索した経路候補ｉの総エネルギー値（エネルギー加算値）、ａｒｇｍｉｎｆ（ｘ）は、関数ｆ（ｘ）を最小化するｘを示す。また、アキシャル画像４００の画像サイズはｘ方向（水平方向）ｎ画素、ｚ方向（垂直方向）ｍ画素とする（ｎ，ｍは１以上の整数）。
【００５４】
このように、本実施形態では、各経路候補ｉについて、エネルギーの加算値を算出し、その加算値が最も小さい経路候補ｉを、最小エネルギー経路とする。
【００５５】
なお、本実施形態では、エネルギーマップ生成時、及び最小エネルギー経路探索時、共に周囲３画素のエネルギー値を判定対象としているが、当然ながらこれに限るものではない。
【００５６】
［妥当性判定部］
妥当性判定部２２４は、探索された最小エネルギー経路の妥当性を判定し、妥当な場合、それを、補正後の分割境界曲線とする。一方、妥当でないと判定された場合、初期境界曲線を補正後の分割境界曲線とする。
【００５７】
判定は、例えば、ユーザが設定した初期境界曲線と、生成された最小エネルギー経路との最大距離が所定の閾値以上となるか否かで行う。両者間の最大距離を検出し、最大距離が、閾値より小さい場合、妥当と判定し、閾値以上の場合は、妥当でないと判定する。すなわち、本実施形態の妥当性判定部２２４は、初期境界曲線と最小エネルギー経路との最大距離が、予め定めた距離閾値以上の場合、初期境界曲線を境界曲線とし、最大距離が前記距離閾値より小さい場合、前記最小エネルギー経路を前記境界曲線とする。
【００５８】
例えば、図１３に示すように、初期境界曲線４０１と、最小エネルギー経路４０２との、最大距離４０３が、閾値以上である場合、生成した最小エネルギー経路４０２は使用せず、初期境界曲線４０１を使用する。
【００５９】
なお、本実施形態では、初期境界曲線４０１と、生成した最小エネルギー経路４０２との最大距離４０３を判定情報としているが、これに限定されない。例えば、分散値等を用いた曲線の類似度を測る手法やエネルギー値自体を用い、生成した最小エネルギー経路の妥当性を判定してもよい。
【００６０】
［結合部］
結合部２２５は、妥当性判定部２２４が、各２分割画像４２０、４３０上で、補正後の分割境界曲線と決定した２つの曲線を結合し、補正後の境界曲線（補正境界曲線）として出力する。生成した補正境界曲線４０４は、アキシャル画像４００とともに表示部１０８に表示される。表示例を図１４に示す。
【００６１】
［クリッピング面生成部］
クリッピング面生成部２２６は、任意のアキシャル画像４００上で得た補正境界曲線からクリッピング面を生成する。クリッピング面生成部２２６は、例えば、１のアキシャル画像上で生成した補正境界曲線を、全アキシャル面にコピーし、全ての補正境界曲線を含む面をクリッピング面とする。
【００６２】
本図に示すように、本実施形態の手順で得られる補正境界曲線４０４は、スプライン曲線では設定が難しい胎盤と胎児との境界にも、設定できる。この補正境界曲線から生成されるクリッピング面によれば、胎児（画像化対象組織）の領域と、胎児以外の余分な組織（画像化非対象組織）の領域とを高い精度で区分できる。従って、胎児以外の余分なデータが、レンダリング処理に用いられることがなくなり、最終的に得られる３次元投影画像の画質が向上する。
【００６３】
［３次元関心領域設定処理の流れ］
本実施形態の３次元関心領域設定処理の流れを説明する。図１５は、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０による、３次元関心領域設定処理の処理フローである。
【００６４】
受付部２１０は、断層画像（アキシャル画像４００）を、表示部１０８に表示する（ステップＳ１１０１）。そして、ユーザから、境界曲線（初期境界曲線）４０１の入力を受け付ける（ステップＳ１１０２）。
【００６５】
開始点検出部２２１は、初期境界曲線４０１から開始点４１１を検出する（ステップＳ１１０３）。エネルギーマップ生成部２２２は、開始点４１１でアキシャル画像４００を分割し、エネルギーマップ４２１、４３１を生成する（ステップＳ１１０４）。経路探索部２２３は、エネルギーマップ４２１、４３１を探索し、最小エネルギー経路を得る(ステップＳ１１０５）。
【００６６】
妥当性判定部２２４は、探索された最小エネルギー経路の妥当性を判定し、分割境界曲線を得る（ステップＳ１１０６）。結合部２２５は、分割境界曲線から、補正境界曲線４０４を得る（ステップＳ１１０７）。
【００６７】
クリッピング面生成部２２６は、アキシャル画像４００上で決定された補正境界曲線４０４に基づき、クリッピング面を生成し、３Ｄ−ＲＯＩを設定する（ステップＳ１１０８）。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の診断画像生成装置（超音波画像取得装置）１００は、生体内の３次元空間から取得されたデータの集合体であるボリュームデータに対して、レンダリング処理が適用される３次元関心領域を設定する３次元関心領域設定部１１０と、前記３次元関心領域内の前記データを用いてレンダリング処理を実行し、３次元投影画像を生成する投影画像生成部１０７と、を備え、前記３次元関心領域設定部１１０は、前記ボリュームデータの予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付部２１０と、前記３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定部２２０と、を備え、前記クリッピング面決定部２２０は、前記断層画像上で、前記指示に基づいて特定される開始点を通り、かつ、各画素の輝度値に隣接する画素の輝度値を反映したエネルギー値の合計が最小となる画素を結ぶ境界曲線を決定し、当該境界曲線から前記クリッピング面を決定する。
【００６９】
前記受付部２１０は、前記指示として、所望のクリッピング面と前記断層画像との交線である初期境界曲線を受け付け、前記クリッピング面決定部は、前記初期境界曲線上で前記開始点を検出する開始点検出部２２１を備えてもよい。
前記クリッピング面決定部２２０は、前記開始点を通る画素列で前記断層画像を２分割し、分割された各画像でそれぞれ各画素の前記エネルギー値を算出し、それぞれエネルギーマップを生成するエネルギーマップ生成部２２２と、前記各エネルギーマップ上で、画素値の合計が最小となる画素を結ぶ経路である最小エネルギー経路を探索する経路探索部２２３と、前記初期境界曲線と前記最小エネルギー経路との最大距離に応じて、前記分割された各画像の分割境界曲線をそれぞれ決定する妥当性判定部２２４と、前記分割境界曲線を結合し、前記境界曲線を得る結合部２５と、備えてもよい。
前記妥当性判定部２２４は、前記初期境界曲線と前記最小エネルギー経路との最大距離が、予め定めた距離閾値以上の場合、前記初期境界曲線を前記境界曲線とし、前記最大距離が前記距離閾値より小さい場合、前記最小エネルギー経路を前記境界曲線としてもよい。
【００７０】
本実施形態では、ユーザが設定した曲線である初期境界曲線４０１を、最も輝度の低い画素を結ぶラインに補正し、補正境界曲線を得る。補正は、エネルギーマップを用いて、最もエネルギーの小さいラインを探索することにより行う。探索にエネルギーマップを用いることにより、大局的に上記ラインを得ることができ、誤りの発生を抑えることができる。
【００７１】
従って、本実施形態によれば、ユーザが設定した曲線、また、当該曲線から得た初期境界曲線４０１が多少不正確で、胎児の一部分が欠落したり、胎盤を多く含んだりするようなことがあっても、初期境界曲線４０１が一部分でも羊水領域を通っていれば、胎盤と胎児との境界曲線を正確に設定できる。
【００７２】
すなわち、高ロバストなシステムを実現できる。言い換えると、ユーザの設定の自由度は高まり、かつ、設定作業の簡素化を実現できる。
【００７３】
また、本実施形態では、最小エネルギー経路探索時に、探索方向を３画素方向に限定しているため、線形時間で計算ができる。また、最小エネルギー経路探索の際に、初期境界曲線４０１上の一点を必ず通るという制約を設けているため、大幅に演算コストを抑えることができる。
【００７４】
さらに、妥当性判定部２２４を備えるため、最低限、ユーザ自らが設定した曲線から得た、初期境界曲線４０１での表示が保証される。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ユーザが設定した曲線を起点として、最適な曲線に補正でき、最終的に得られる３次元投影画像の画質の向上、高ロバスト性、ユーザ操作性向上を実現できる。例えば、胎児の３Ｄ映像表示を、より高画質に且つ高ロバストに得ることができる。
【００７６】
＜変形例＞
なお、妥当性判定部２２４による妥当性判定手法は、上記手法に限定されない。例えば、閾値を２つ設定し、これらの閾値を用いて妥当性を判定してもよい。以下、この場合の判定手法を説明する。ここでは、用いる２つの閾値を、第一の閾値ｔｈ１と、第一の閾値より小さい第二の閾値ｔｈ２とする。
【００７７】
上記同様、まず、初期境界曲線４０１および最小エネルギー経路４０２間の距離の最大値（最大距離）４０３と第一の閾値ｔｈ１とを比較し、最大距離４０３が、第一の閾値ｔｈ１より小さい場合、妥当と判定し、第一の閾値ｔｈ１以上の場合は、妥当でないと判定する。上記手法では、妥当と判定された場合、最小エネルギー経路４０２を採用しているが、ここでは、さらに、両者間の距離を第二の閾値ｔｈ２と比較し、第二の閾値ｔｈ２以下の場合のみ、最小エネルギー経路４０２を採用し、その他の場合は、第二の閾値ｔｈ２を採用する。
【００７８】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）を用いて、具体例でこの手法を説明する。図１６（ａ）において、破線は、初期境界曲線４０１、点線は、最小エネルギー経路４０２、実線は、最終的に採用される、補正後の境界曲線（補正境界曲線）４０４を示す。また、図１６（ｂ）は、初期境界曲線４０１と、最小エネルギー経路４０２との距離Ｄを示す。
【００７９】
この例では、例えば、０からｘ１までの間は、両者間の距離Ｄが、第二の閾値ｔｈ２以下であるため、最小エネルギー経路４０２が採用される。ｘ１からｘ２までの間は、両者間の距離Ｄが、第二の閾値ｔｈ２より大きいため、第二の閾値ｔｈ２が採用される。ｘ２からｘ５までの間は、両者間の距離Ｄが、第二の閾値ｔｈ２以下であるため、最小エネルギー経路４０２が採用される。ｘ５からｘ６までの間は、両者間の距離Ｄが、第二の閾値ｔｈ２より大きいため、第二の閾値ｔｈ２が採用される。ｘ６からｘ７（端部）までの間は、両者間の距離Ｄが、第二の閾値ｔｈ２以下であるため、最小エネルギー経路４０２が採用される。
【００８０】
このように、妥当性判定部２２４は、初期境界曲線４０１と最小エネルギー経路４０２との最大距離４０３が、予め定めた第一の距離閾値ｔｈ１以上の場合、初期境界曲線４０１を分割境界曲線とする。最大距離４０３が第一の距離閾値ｔｈ１より小さく、かつ、距離Dが第一の距離閾値ｔｈ１より小さい第二の距離閾値ｔｈ２以上の場合、初期境界曲線４０１に第二の距離閾値ｔｈ２の距離を加えた曲線を分割境界曲線とする。最大距離４０３が第一の距離閾値ｔｈ１より小さく、かつ、距離Dが第二の距離閾値ｔｈ２より小さい場合、最小エネルギー経路４０２を分割境界曲線とする。
【００８１】
各区間で採用された曲線、値を結び、分割境界曲線を得る。これにより、算出した最小エネルギー経路４０２を最大限に活用した曲線を採用できる。
【００８２】
＜＜第二の実施形態＞＞
本発明を適用する第二の実施形態を説明する。第一の実施形態では、ユーザは、従来同様、境界曲線を入力する。そして、ユーザが入力した境界曲線に基づき、エネルギーマップ作成の開始点を決定し、その点を起点として境界曲線を補正する。一方、本実施形態では、ユーザが境界曲線の代わりに、この開始点を入力する。
【００８３】
本実施形態の超音波画像取得装置１００は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。しかしながら、ユーザが入力する情報が、境界曲線ではなく、開始点であるため、３次元関心領域設定部１１０ａの構成が異なる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。
【００８４】
また、本実施形態の説明においても、画像化対象組織を胎児、画像化非対象組織をその他の組織とする場合を例にあげて説明する。すなわち、図１７に示すように、本実施形態では、ユーザが、胎盤と胎児との間の羊水領域の、ただ１点のみを指定することにより、境界曲線を生成する。
【００８５】
本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ａは、図１８に示すように、ユーザからの指示として、開始点を受け付ける受付部２１０ａと、クリッピング面決定部２２０とを備える。本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、前記開始点を通る画素列で前記断層画像を２分割し、分割された各画像でそれぞれ各画素の前記エネルギー値を算出し、それぞれエネルギーマップを生成するエネルギーマップ生成部２２２と、前記各エネルギーマップ上で、画素値の合計が最小となる画素を結ぶ経路である最小エネルギー経路を探索し、前記分割された各画像の分割境界曲線をそれぞれ決定する経路探索判定部２２７と、前記分割境界曲線を結合し、前記境界曲線を得る結合部２２５と、クリッピング面生成部２２６と、を備え、前記経路探索判定部２２７は、前記最小エネルギー経路を探索する際に得られる１以上の経路候補それぞれの、画素値の分散をさらに算出し、前記画素値の合計が第一の閾値以下でありかつ、前記分散が第二の閾値以下である経路候補を、前記分割境界曲線とする。
【００８６】
上述のように、本実施形態では、ユーザが入力する情報が開始点である。このため、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ａは、図１８に示すように、開始点検出部２２１を備えない。また、受付部２１０ａの処理が異なる。
【００８７】
また、基準となる初期境界曲線がないため、最小エネルギー経路探索時に、妥当性も同時に判定する。このため、経路探索部２２３および妥当性判定部２２４の代わりに、経路探索判定部２２７を備える。
【００８８】
[受付部]
本実施形態の受付部２１０ａは、図１７に示すように、画像処理部１０５が生成した断層画像の中から、所定の断層画像を表示部１０８に表示し、当該画像上で、ユーザから開始点４１１ａの指定を受け付ける。本実施形態では、断層画像として、アキシャル画像４００を表示する場合を例にあげて説明する。
【００８９】
表示部１０８は、第一の実施形態同様、タッチパネルを備え、このタッチパネルによりユーザからの開始点４１１ａの指定を受け付ける。ユーザは、胎盤と胎児との間の羊水領域の１点を指定し、入力する。
【００９０】
[エネルギーマップ生成部]
本実施形態のエネルギーマップ生成部２２２の処理は、基本的に第一の実施形態と同様である。すなわち、ユーザが設定した開始点４１１ａにより、アキシャル画像４００を２分割し、各２分割画像４２０、４３０において、それぞれ、エネルギーマップ４２１、４３１を生成する。
【００９１】
[経路探索判定部]
経路探索判定部２２７は、第一の実施形態の経路探索部２２３と妥当性判定部２２４との機能を合わせもった処理部である。すなわち、各分割画像４２０、４３０において、エネルギーマップ４２１、４３１のエネルギー最小値を辿る経路を探索し、最小エネルギー経路４０２を生成するとともに、妥当性も判定する。本実施形態では、判定の基準とする初期境界曲線がないため、以下の手法で判定する。
【００９２】
経路探索判定部２２７は、第一の実施例同様の手法で、エネルギーマップの端部の画素（探索開始点）４２２、４３２から、探索を開始する。この際、本実施形態では、各経路候補ｉについて、エネルギーの加算値に加え、分散値を算出する。
【００９３】
具体的には、以下式（３）および式（４）を、各経路候補ｉに関して計算する。
【数３】
0005990834.tif 000004
【００９４】
そして、各経路候補ｉの総エネルギー値に加え、各経路分散値ＥＭσ２用いた判定を行う。つまり、総エネルギー値が第一の閾値Ｔ１以下、且つ分散値ＥＭσ２が第二の閾値Ｔ２以下である経路を選択する。そして、選択された経路を、補正後の分割境界曲線として出力する。
【００９５】
なお、このとき、前記条件に沿う経路がない場合には、関心領域設定不可である旨をユーザへ提示し、羊水領域の指定点追加を促す。
【００９６】
［結合部、クリッピング面生成部］
本実施形態の結合部２２５は、第一の実施形態同様、各２分割画像４２０、４３０で算出された補正後の分割境界曲線を結合し、補正境界曲線４０４を生成し、アキシャル画像４００上に表示する。また、クリッピング面生成部２２６も、第一の実施形態と同様の手法で、補正境界曲線４０４からクリッピング面を生成する。
【００９７】
［３次元関心領域設定処理の流れ］
次に、本の３次元関心領域設定部１１０ａによる、３次元関心領域設定処理の流れを説明する。図１９は、本実施形態の３次元関心領域設定処理の処理フローである。
【００９８】
受付部２１０ａは、断層画像（アキシャル画像４００）を、表示部１０８に表示する（ステップＳ１１０１）。そして、ユーザから、開始点４１１ａの入力を受け付ける（ステップＳ２１０２）。エネルギーマップ生成部２２２は、開始点４１１ａによりアキシャル画像４００を分割し、それぞれの分割画像４２０、４３０においてエネルギーマップ４２１、４３１を生成する（ステップＳ１１０４）。
【００９９】
経路探索判定部２２７は、第一の実施例同様の手法で、最小エネルギー経路の探索を開始する（ステップＳ２１０３）。この際、本実施形態では、各経路候補ｉについて、エネルギーの加算値のみでなく、分散値を算出する。
【０１００】
経路探索判定部２２７は、上述の条件を満たす最小エネルギー経路の有無を判別する（ステップＳ２１０４）。
【０１０１】
上述の条件を満たす経路がある場合、経路探索判定部２２７は、当該最小エネルギー経路を、分割境界曲線として出力する（ステップＳ２１０５）。そして、結合部２２５は、分割境界曲線から、補正境界曲線４０４を得る（ステップＳ１１０７）。
【０１０２】
クリッピング面生成部２２６は、アキシャル画像４００上で決定された補正境界曲線４０４に基づき、クリッピング面を生成し、３Ｄ−ＲＯＩを設定する（ステップＳ１１０８）。
【０１０３】
上述の条件を満たす経路がない場合、経路探索判定部２２７は、関心領域設定不可である旨をユーザへ提示し、羊水領域の開始点追加を促す（ステップＳ２１０６）。
【０１０４】
受付部２１０は、新たな開始点４１１ａの指定を受け付けると、ステップＳ２１０２へ戻る。
【０１０５】
以上説明したように、本実施形態の診断画像生成装置（超音波画像取得装置）１００は、第一の実施形態同様、３次元関心領域設定部１１０ａと、投影画像生成部１０７と、を備える。そして、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ａは、前記ボリュームデータの予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付部２１０ａと、前記３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定部２２０と、を備え、前記クリッピング面決定部は、前記断層画像上で、前記指示に基づいて特定される開始点を通り、かつ、各画素の輝度値に隣接する画素の輝度値を反映したエネルギー値の合計が最小となる画素を結ぶ境界曲線を決定し、当該境界曲線から前記クリッピング面を決定する。
【０１０６】
前記受付部２１０ａは、前記指示として、前記開始点を受け付け、前記クリッピング面決定部２２０は、前記開始点を通る画素列で前記断層画像を２分割し、分割された各画像でそれぞれ各画素の前記エネルギー値を算出し、それぞれエネルギーマップを生成するエネルギーマップ生成部２２２と、前記各エネルギーマップ上で、画素値の合計が最小となる画素を結ぶ経路である最小エネルギー経路を探索し、前記分割された各画像の分割境界曲線をそれぞれ決定する経路探索判定部２２７と、前記分割境界曲線を結合し、前記境界曲線を得る結合部２２５と、備え、前記経路探索判定部２２７は、前記最小エネルギー経路を探索する際に得られる１以上の経路候補それぞれの、画素値の分散をさらに算出し、前記画素値の合計が第一の閾値以下でありかつ、前記分散が第二の閾値以下である経路候補を、前記分割境界曲線としてもよい。
【０１０７】
本実施形態によれば、ユーザが指定した開始点からエネルギーマップを用いて、最もエネルギーの小さいラインを補正境界曲線とする。このため、第一の実施形態同様の効果が得られる。
【０１０８】
また、以上のように、本実施形態では、ユーザによる胎盤と胎児の間の羊水領域のただ１点のみの指定から境界曲線を生成し、３Ｄ−ＲＯＩを設定できる。従って、ユーザの操作性が飛躍的に向上する。すなわち、ユーザは、１点を指定すればよいため、例えば、高品質な胎児の３次元投影画像を、簡単な操作で実現することができる。
【０１０９】
また、妥当性の判定により生成曲線の信頼性が低いと判断された場合には、その旨をユーザに通知し、指定点を変更する。これにより、さらに３ＤーＲＯＩの設定精度を高めることができ、結果として最終的に得られる３次元投影画像の精度を向上させることができる。
【０１１０】
なお、本実施形態では、基本的にエネルギー値を信頼度指標として用い、判定を行っている。本実施形態のこの最小エネルギー経路探索判定処理は、第一の実施形態にも適用可能である。
【０１１１】
また、逆に、予め曲線モデルを作成しておき、これを、第一の実施形態の初期境界曲線とし、第一の実施形態と同様の手法で、最小エネルギー探索処理、妥当性判定処理を行うよう構成してもよい。曲線モデルは、例えば、胎盤と胎児との間の曲線(胎児の形状)のデータを蓄積しておき、その特徴量を機械学習を用いて抽出することにより生成する。
【０１１２】
＜変形例＞
また、図２０に示すように、３次元関心領域設定部１１０ｂが、さらに、ノイズ低減処理を行うノイズ低減部２３０を備えるよう構成してもよい。
【０１１３】
ノイズ低減部２３０は、３次元関心領域設定部１１０ｂが処理に用いる断層画像（ここでは、アキシャル画像４００）に対し、ノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理としては、ガウシアンやメディアン等の平滑化処理、フィルタリング処理などがある。フィルタリング処理で用いるフィルタは、比較的輝度値の低い羊水内の浮遊物や多重反射等によるノイズのみを除去し、胎児の形状情報を保持するバイラテラルフィルタ、ＧｕｉｄｅｄＦｉｌｔｅｒ等のエッジ保存型のフィルタが望ましい。
【０１１４】
受付部２１０ａは、ノイズ低減後のアキシャル画像４００をユーザに提示し、開始点４１１の指定を受け付ける。また、エネルギーマップ生成部２２２は、ノイズ低減後のアキシャル画像４００を用いて、エネルギーマップ４２１、４３１を生成する。
【０１１５】
これにより、十分に平滑化処理され、浮遊物等を除去して概略の形状のみとした画像上でエネルギーマップを生成することとなり、生成されるエネルギーマップ４２１、４３１の精度が向上し、最終的に得られる境界曲線の精度、３ＤーＲＯＩの精度も高まる。
【０１１６】
なお、座標変換部１０６および投影画像生成部１０７では、平滑化した画像ではなく、ノイズ低減処理前の断層画像を用い、ボリュームデータの生成、３次元投影画像の生成を行う。
【０１１７】
また、３次元関心領域設定部１１０ｂで用いる断層画像に対するノイズ低減処理は、第一の実施形態でも同様に適用可能である。
【０１１８】
＜＜第三の実施形態＞＞
本発明の第三の実施形態を説明する。本実施形態では、第一の実施形態または第二の実施形態の３次元関心領域設定部が生成した補正境界曲線を、さらにユーザが補正可能とする。以下、本実施形態について、第二の実施形態に、本機能を追加する場合を例にあげて説明する。
【０１１９】
本実施形態の超音波画像取得装置１００の構成は、基本的に第二の実施形態と同様とする。また、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ｃも、図２１に示すように、基本的に第二の実施形態と同様の構成を有する。
【０１２０】
本図に示すように、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ｃは、ボリュームデータの予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付部２１０ａと、前記３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定部２２０と、を備える。そして、本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、第二の実施形態同様、エネルギーマップ生成部２２２と、経路探索判定部２２７と、結合部２２５と、クリッピング面生成部２２６とを備える。さらに、本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、前記境界曲線を補正する補正部２２８をさらに備え、前記補正部２２８は、前記境界曲線上で追加の指定点を受け付け、前記境界曲線を、当該指定点を通り、かつ、輝度値が最小の画素を結ぶ曲線に補正する。
【０１２１】
補正部２２８は、経路探索判定部２２７が生成した補正後の分割境界曲線に対し、ユーザから補正の指示を受け付け、補正する。本実施形態の補正部２２８は、算出された境界曲線を、選択された断層画像（アキシャル画像４００）上に表示し、当該表示を介して、補正の指示を受け付ける。すなわち、補正部２２８は、ユーザからの追加インタラクションで曲線補正を行う。
【０１２２】
ユーザが開始点４１１ａを指定し、生成された補正境界曲線４０４を図２２（ａ）に示す。本実施形態の補正部２２８は、この表示を介して、図２２（ｂ）に示すように、追加の指定点４１６の指示を受け付ける。そして、これを受け、補正部２２８は、補正境界曲線４０４を、開始点４１１ａおよび追加の指定点（追加指定点）４１６の両方を通る曲線４０５に補正する。
【０１２３】
図２２（ａ）および図２２（ｂ）において、５０１は、胎児の腕である。当初生成された補正境界曲線４０４は、胎児の腕５０１の上を通る。従って、この境界曲線４０４に基づいてクリッピング面を生成すると、胎児の腕５０１まで３Ｄ−ＲＯＩに含まれる。ユーザが追加の指定点４１６を指定することにより、腕５０１を３Ｄ−ＲＯＩから除き、顔５０２部分のみを画像化対象領域とすることができる。
【０１２４】
補正部２２８は、追加指定点４１６を受け付けると、当該追加指定点４１６を、開始点として、第二の実施形態と同様の手法で、各部（エネルギーマップ生成部２２２、経路探索判定部２２７、結合部２２５）を動作させ、当該追加指定点４１６を通る補正境界曲線を生成する。なお、このとき、先に指定された開始点４１１ａも通るよう補正境界曲線を生成する。
【０１２５】
図２３に示すように、補正部２２８は、開始点４１１ａと追加指定点４１６とを起点に、画像を３分割し（分割画像４３０、４４０、４５０）、分割画像４４０および４５０において、第二の実施形態で説明した最小エネルギー経路探索妥当性判定処理を行う。
【０１２６】
具体的には、図２３に示すように、開始点４１１ａを通るｚ軸方向のライン（列）および追加指定点４１６を通るｚ軸方向のライン（列）とでアキシャル画像４００を分割する。そして、開始点４１１ａと追加指定点４１６との間の領域（分割画像４４０）、追加指定点４１６から開始点４１１ａと反対側の端部までの領域（分割画像４５０）とにおいて、追加指定点４１６を開始点として第二の実施形態同様の手法で、補正後の分割境界曲線を生成する。
【０１２７】
このとき、分割画像４４０においては、開始点４１１ａおよび追加指定点４１６の両方を通ることを制約条件とする。すなわち、分割画像４４０においては、最小エネルギー経路ではなく、追加指定点４１６を通過する経路候補の中から、最小エネルギーとなる経路で、かつ、妥当な経路を選択する。
【０１２８】
生成された３つの分割境界曲線は、結合部２２５により接続され、補正境界曲線４０５として出力され、図２２（ｂ）に示すようにアキシャル画像４００上に表示される。
【０１２９】
なお、本実施形態では、経路探索判定部２２７による最小エネルギー経路探索判定処理において、前記追加指定点４１６のエネルギー値を意図的に最小値とし、必ず追加指定点４１６を通るよう再探索をさせる方法を用いてもよい。
【０１３０】
また、ユーザによる追加指定点４１６の設定回数は限定されない。追加指定点４１６が指定される毎に、補正部２２８は、上述の手法で断層画像（アキシャル画像４００）を分割し、補正境界曲線を更新する。
【０１３１】
また、１回の追加指定点４１６の受付数は、１点に限定されない。ユーザから複数の追加指定点４１６の入力を受け付けるよう構成してもよい。補正部２２８は、各追加指定点４１６を通る列でアキシャル画像４００を分割し、各分割画像において、最小エネルギー経路探索判定処理を行い、分割境界曲線を決定する。このとき、両端の各追加指定点４１６を通ることを制約条件とする。
【０１３２】
この場合、補正部２２８は、ユーザから指定される追加指定点４１６の数に応じて、すなわち、アキシャル画像４００の分割数に応じて、エネルギーマップ生成部２２２、経路探索判定部２２７を並列動作させてもよい。
【０１３３】
以上説明したように、本実施形態の診断画像生成装置（超音波画像取得装置）１００は、第二の実施形態同様、３次元関心領域設定部１１０ｃと、投影画像生成部１０７と、を備える。そして、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ｃは、前記境界曲線を補正する補正部２２８をさらに備え、前記補正部２２８は、前記境界曲線上で追加の指定点を受け付け、前記境界曲線を、当該指定点を通り、かつ、輝度値が最小の画素を結ぶ曲線に補正する。
【０１３４】
このように、本実施形態では、生成した境界曲線を断層画像上に重畳してユーザへ提示し、ユーザからの追加インタラクションでさらに補正する。本実施形態によれば、ユーザは、好み、診断の種類等に応じて、生成された境界曲線を補正することができる。また、複数の指定点を入力することによって、ユーザの求める３次元投影画像をよりスピーディに得、表示することができる。
【０１３５】
本実施形態によれば、例えば胎児の３次元投影画像表示を、より簡単な操作で、且つ正確に実現できる。
【０１３６】
なお、本実施形態において、開始点４１１ａおよび追加指定点４１６を変更可能としてもよい。すなわち、断層画像４００を表示する際、境界曲線と共に開始点４１１ａおよび追加指定点４１６も表示し、現在設定されている開始点４１１ａおよび追加指定点４１６のいずれかを削除する指示を受け付ける。そして、残された開始点４１１ａおよび/または追加指定点４１６のみを通過する境界曲線を再計算する。本処理は、例えば、図２２（ｂ）の境界曲線４０５から、図２２（ａ）の境界曲線４０４へ戻す処理である。
【０１３７】
また、本実施形態は、第二の実施形態の手法で、当初の補正境界曲線４０４を生成する場合を例にあげて説明したが、当初の補正境界曲線４０４は、第一の実施形態の手法で得るよう構成してもよい。
【０１３８】
＜＜第四の実施形態＞＞
次に、本実施形態の第四の実施形態を説明する。本実施形態では、第一の断層面に直交する複数の第二の断層面においても、第一の断層面同様、境界曲線を補正可能とする。以下、第一の断層面をアキシャル面、第二の断層面をサジタル面とする場合を例にあげて説明する。
【０１３９】
図２４に示すように、本実施形態では、上記第二の実施形態の手法で、まず、アキシャル面で補正境界曲線４０４を決定する。次に、予め定めた複数のサジタル面において、それぞれ、補正境界曲線６０４を生成する。このとき、補正境界曲線４０４と、各サジタル面との交点を開始点とする。そして、各サジタル面において、第二の実施形態の手法で、補正境界曲線６０４を生成する。そして、補正境界曲線４０４および補正境界曲線６０４全てを含む面をクリッピング面４６０として生成する。
【０１４０】
本実施形態の超音波画像取得装置１００は、基本的に第二の実施形態と同様の構成を有する。また、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ｄも、基本的に第二の実施形態と同様の構成を有する。ただし、本実施形態では、アキシャル面での補正境界曲線４０４を用いて、複数のサジタル面における開始点を設定する。従って、図２５に示すように、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ｄは、さらに、第二の開始点検出部２２９を備える。また、クリッピング面生成部２２６の処理も異なる。
【０１４１】
［第二の開始点検出部］
本実施形態の第二の開始点検出部２２９は、結合部２２５が生成した補正境界曲線４０４と、予め定めた１以上のサジタル面との交点を検出し、各サジタル面の開始点とする。１以上のサジタル面は、予め定めておく。
【０１４２】
［クリッピング面生成部］
本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、各サジタル面で補正境界曲線６０４が生成されると、先にアキシャル面で作成した補正境界曲線４０４と、複数の補正境界曲線６０４とを接続し、クリッピング面を生成する。すなわち、本実施形態のクリッピング面決定部２２０は、さらに、前記前記断層画像に直交する断層画像上で、前記境界曲線との交点である開始点を通り、かつ、最小輝度値の画素を結ぶ第二の境界曲線を決定し、前記境界曲線および前記第二の境界曲線を含む面を前記クリッピング面として生成する。
【０１４３】
具体的には、図２４に示すように、アキシャル面については、予め定めたアキシャル面で生成した境界曲線４０４を、全アキシャル面にそのままコピーする。
【０１４４】
サジタル面については、上記複数のサジタル面で生成した境界曲線６０４を用いて拡張する。境界曲線６０４を生成していないサジタル面に関しては、近接する、境界曲線を生成したサジタル面の境界曲線６０４をそのままコピーするか、サジタル面間の距離で重み付けをし、補間処理を行って生成する。
【０１４５】
複数のサジタル面は、予め設定しておく。なお、各サジタル面間の間隔は、等間隔であってもよいし、不等間隔一定であってもよい。ユーザが設定してもよいし、予め設定されていてもよい。
【０１４６】
［３次元関心領域設定処理］
図２６は、本実施形態の３次元関心領域設定処理の処理フローである。ここでは、Ｍ枚（Ｍは１以上の整数）のサジタル面で補正境界曲線６０４を生成するものとする。
【０１４７】
３次元関心領域設定部１１０ｄの各部は、第ニの実施形態の３次元関心領域設定処理のＳ１１０１〜Ｓ１１０７を実行し、アキシャル画像４００上で、補正境界曲線４０４を生成する（ステップＳ４１０１）。
【０１４８】
第二の開始点検出部２２９は、各サジタル面と補正境界曲線４０４との交点を検出することにより、各サジタル面の開始点を得る（ステップＳ４１０２）。
【０１４９】
各サジタル面について、以下のステップＳ４１０４からステップＳ４１０８の処理を行う（ステップＳ４１０３、Ｓ４１１１、Ｓ４１１２）。
【０１５０】
エネルギーマップ生成部２２２は、検出された開始点からエネルギーマップを生成する（ステップＳ４１０４）。経路探索判定部２２７は、最小エネルギー経路を探索し（ステップＳ４１０５）、第二の実施形態で説明した条件を満たす最小エネルギー経路の有無を判別する（ステップＳ４１０６）。条件を満たす経路がある場合は、経路探索判定部２２７は、当該経路を分割境界曲線として出力する（ステップＳ４１０７）。そして、結合部２２５は、分割境界曲線から補正境界曲線６０４を得る（ステップＳ４１０８）。
【０１５１】
一方、ステップＳ４１０６において、条件を満たす経路がない場合、設定不可である旨をユーザに提示するとともに、新たな開始点の設定を促す（ステップＳ４１０９）。受付部２１０ａは、開始点を受け付けると（ステップＳ４１１０）、ステップＳ４１０４へ移行し、処理を継続する。
【０１５２】
最後に、クリッピング面生成部２２６は、ステップＳ４１０１内で生成した補正境界曲線４０４と、ステップＳ４１０８で生成した補正境界曲線６０４から、クリッピング面を生成する（ステップＳ４１１３）。
【０１５３】
以上説明したように、本実施形態の診断画像生成装置（超音波画像取得装置）１００ａは、第一の実施形態同様、３次元関心領域設定部１１０ｄと、投影画像生成部１０７と、を備える。そして、本実施形態の３次元関心領域設定部１１０ｄは、第二の実施形態同様、前記ボリュームデータの予め定めた断層画像上で、ユーザからの指示を受け付ける受付部２１０ａと、前記３次元関心領域の、画像化対象組織と画像化非対象組織とを空間的に分離するクリッピング面を決定するクリッピング面決定部２２０と、を備え、前記クリッピング面決定部は、さらに、前記前記断層画像に直交する断層画像上で、前記境界曲線との交点である開始点を通り、かつ、最小輝度値の画素を結ぶ第二の境界曲線を決定し、
前記クリッピング面生成部は、前記境界曲線および前記第二の境界曲線を含む面を前記クリッピング面として生成する。
【０１５４】
このように、本実施形態によれば、ユーザの設定に基づき、境界曲線を、最も輝度の低い画素を結ぶラインに補正し、補正後の境界曲線からクリッピング面を決定する。このため、上記各実施形態同様、高精度に、画像化対象領域と画像化非対象領域との間の境界曲線を得ることができる。結果として、高精度な３次元投影画像を得ることができる。
【０１５５】
さらに、本実施形態によれば、３Ｄ−ＲＯＩ生成の際にサジタル面についても同様の処理を行う。従って、多方向から画像化対象領域と同非対象領域との境界曲線を決定する。よって、より高精度に３ＤーＲＯＩを設定でき、関心領域以外の浮遊物やノイズを除外したより高精度なボリュームデータを作成できる。
【０１５６】
なお、補正境界曲線４０４の生成は、第一の実施形態または第三の実施形態の手法でおこなってもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１００：超音波画像取得装置、１０１：探触子、１０２：送受信部、１０３：Ａ／Ｄ変換部、１０４：ＢＦ処理部、１０５：画像処理部、１０６：座標変換部、１０７：投影画像生成部、１０８：表示部、１０９：入力部、１１０：３次元関心領域設定部、１１０ａ：３次元関心領域設定部、１１０ｂ：３次元関心領域設定部、１１０ｃ：３次元関心領域設定部、１１０ｄ：３次元関心領域設定部、２１０：受付部、２１０ａ：受付部、２２０：クリッピング面決定部、２２１：開始点検出部、２２２：エネルギーマップ生成部、２２３：経路探索部、２２４：妥当性判定部、２２５：結合部、２２６：クリッピング面生成部、２２７：経路探索判定部、２２８：補正部、２２９：第二の開始点検出部、２３０：ノイズ低減部、４００：アキシャル画像、４０１：初期境界曲線、４０３：最大距離、４０４：補正境界曲線、４０５：補正境界曲線、４０９：アキシャルＲＯＩ、４１１：開始点、４１１ａ：開始点、４１２：処理対象画素、４１４：現在位置画素、４１６：追加指定点、４６０：クリッピング面４２０：分割画像、４２１：エネルギーマップ、４２２：探索開始点、４３０：分割画像、４３１：エネルギーマップ、４４０：分割画像、４５０：分割画像、５０１：腕、５０２：顔、６０４：補正境界曲線、９００：ボリュームデータ、９０１：胎児、９１０：アキシャル面、９１１：アキシャル画像、９１２：アキシャルＲＯＩ、９２０：サジタル面、９２１：サジタル画像、９２２：領域、９３２：３Ｄ−ＲＯＩ、９４２：スプライン曲線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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