(57)【要約】【課題】ボリュームデータに基づいて胎児の三次元画像を形成する場合に胎児のサイズに応じてデータ処理条件が自動的に設定されるようにする。【解決手段】テンプレートマッチング法を利用してボリュームデータが解析され、これにより胎児の大きさを示すサイズ情報が生成される。例えば、２つの目の間の距離を示すサイズ情報が生成される。サイズ情報に基づいて、ボリュームレンダリング過程で用いられるフィルタのサイズ等が設定される。サイズ情報に基づいてボクセル間隔及びレイ間隔が設定されてもよい。【選択図】図１２
2018187131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
妊婦に対する超音波診断によって得られたボリュームデータの解析により胎児についてのサイズ情報を求める解析手段と、
前記ボリュームデータを構成する各データ、前記ボリュームデータ、及び、前記ボリュームデータを基礎として生成された画像データ、の中の少なくとも１つのデータを処理する処理手段と、
前記サイズ情報に基づいて前記少なくとも１つのデータの処理条件を設定する設定手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記サイズ情報は、胎児の顔に含まれる１又は複数の部位についての距離、面積又は体積を示す情報である、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記サイズ情報は、前記胎児の顔に含まれる２つの目の間の距離を示す情報である、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記解析手段は、
前記ボリュームデータに対するテンプレートの位置及びサイズを相対的に可変しながら前記ボリュームデータと前記テンプレートとの間で相関演算を繰り返し、これにより複数の相関演算結果を得る相関演算手段と、
前記複数の相関演算結果に基づいて前記サイズ情報を特定する特定手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記特定手段は、前記複数の相関演算結果の中の最良結果に対応するテンプレートサイズから前記サイズ情報を特定する、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、
前記特定手段は、前記複数の相関演算結果に基づいて前記胎児の顔に含まれる２つの部位の位置を特定し、前記２つの部位の位置の間の距離に基づいて前記サイズ情報を特定する、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記処理手段は、前記少なくとも１つのデータに対してフィルタ処理を適用する手段を含み、
前記設定手段は、前記フィルタ処理におけるフィルタサイズを前記サイズ情報に基づいて設定する、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
前記処理手段は、前記ボリュームデータに基づいてボリュームレンダリングを実行する手段を含み、
前記設定手段は、前記ボリュームレンダリングにおける各レイ上のボクセル間隔及びレイ間隔の内の少なくとも一方を前記サイズ情報に基づいて設定する、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項９】
超音波画像処理装置において超音波画像処理方法を実行するためのプログラムであって、
前記超音波画像処理方法は、
妊婦に対する超音波診断によって得られたボリュームデータの解析により胎児のサイズを表すサイズ情報を求める工程と、
前記ボリュームデータを構成する各データ、前記ボリュームデータ、及び、前記ボリュームデータを基礎として生成された画像データ、の中の少なくとも１つのデータを処理する工程と、
前記サイズ情報に基づいて前記少なくとも１つのデータの処理条件を設定する工程と、
を含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波画像処理装置に関し、特に、ボリュームデータの処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像処理装置は、超音波の送受波によって得られたデータを処理する機能を有する装置であり、それは超音波診断装置、情報処理装置等によって構成される。以下においては超音波診断装置について説明する。
【０００３】
超音波診断装置は、生体に対して超音波を送受波し、これにより得られた受信信号を処理することにより超音波画像を形成する医療用の装置である。近時、産科等において、三次元画像を形成することが可能な超音波診断装置が活用されている。三次元画像は、生体組織を三次元的又は立体的に表現した画像であって、物理的には二次元の画像である。三次元画像によれば、母体中の胎児を、奥行感をもって表現することが可能である。胎児の顔を現した三次元画像の印刷物が妊婦に渡されることも多い。三次元画像を構築する際にはボリュームレンダリングが実行される。
【０００４】
特許文献１には、ボリュームデータに基づいてレンダリング画像（三次元画像）を生成する超音波診断装置が開示されている。その超音波診断装置では、妊娠週数に応じて胎児の顔の大きさが異なることから、妊娠週数に応じて胎児の顔に対する画像処理条件が変更されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５４９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
妊婦の超音波検査によって得られたボリュームデータから胎児像を含む表示画像を生成する過程においては、様々な処理が段階的に実行される。例えば、ボリュームデータに対するフィルタ処理、フィルタ処理後のボリュームデータに対するレンダリング処理、レンダリング処理によって生成された三次元画像に対するフィルタ処理、等が実行される。レンダリング処理では、ボリュームデータに対して複数のレイが設定され、レイ単位で画素値演算が実行される。例えば、画素値演算には、ボクセル単位で実行されるフィルタ処理及び出力光量演算が含まれる。各処理における処理条件（フィルタサイズ、レイ間隔、ボクセル間隔等のパラメータ）は事前に設定されており、あるいは、ユーザーによって選択される。
【０００７】
胎児のサイズは、妊娠週数によって大きく変化し、また、それについては個体差も認められる。胎児のサイズに適しない処理条件が設定されていると、表示画像の画質が低下してしまう。処理条件をマニュアルで調整するのは煩雑である。なお、特許文献１に開示された技術によると、妊娠週数に対応する標準的なサイズではないサイズを有する胎児に対して適切な処理を適用できない可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、超音波画像処理装置において、胎児の実際の大きさに適合した処理条件が設定されるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る超音波画像処理装置は、妊婦に対する超音波診断によって得られたボリュームデータの解析により胎児についてのサイズ情報を求める解析手段と、前記ボリュームデータを構成する各データ、前記ボリュームデータ、及び、前記ボリュームデータを基礎として生成された画像データ、の中の少なくとも１つのデータを処理する処理手段と、前記サイズ情報に基づいて前記少なくとも１つのデータの処理条件を設定する設定手段と、を含む。
【００１０】
上記構成によれば、妊婦から得られたボリュームデータの解析によりサイズ情報が得られる。つまり、実際の胎児の大きさを示す情報が得られる。そのサイズ情報に基づいてデータ処理条件が設定される。これによれば、例えば、ボリュームデータに基づいて生成される胎児像の画質を向上できる。
【００１１】
実施形態において、前記サイズ情報は、胎児の顔に含まれる１又は複数の部位についての距離、面積又は体積を示す情報である。このように胎児の大きさを示す様々な情報をサイズ情報として用いることが可能である。例えば、距離は、２つの注目部位の間の長さであり、あるいは、注目部位の幅である。面積は、注目部位の面積であり、あるいは、複数の注目部位の面積総和である。体積は、注目部位の体積であり、あるいは、複数の注目部位の体積総和である。
【００１２】
実施形態において、前記サイズ情報は、前記胎児の顔に含まれる２つの目の間の距離を示す情報である。球体としての個々の目はデータ処理上、特定し易く、２つの目を抽出対象とすれば、サイズ情報を正確に求めることが可能である。
【００１３】
実施形態において、前記解析手段は、前記ボリュームデータに対するテンプレートの位置及びサイズを相対的に可変しながら前記ボリュームデータと前記テンプレートとの間で相関演算を繰り返し、これにより複数の相関演算結果を得る相関演算手段と、前記複数の相関演算結果に基づいて前記サイズ情報を特定する特定手段と、を含む。
【００１４】
この構成によれば、テンプレートマッチング法を利用して胎児の大きさが特定される。胎児の大きさは様々であることから、テンプレートマッチング過程において、テンプレートのサイズが相対的に変更される。二次元テンプレート及び三次元テンプレートのいずれも利用可能である。
【００１５】
実施形態において、前記特定手段は、前記複数の相関演算結果の中の最良結果に対応するテンプレートサイズから前記サイズ情報を特定する。この構成によれば、簡易な方法で比較的に精度良く、サイズ情報を生成することが可能である。
【００１６】
実施形態において、前記特定手段は、前記複数の相関演算結果に基づいて前記胎児の顔に含まれる２つの部位の位置を特定し、前記２つの部位の位置の間の距離に基づいて前記サイズ情報を特定する。１つのテンプレートにより２つの部位が特定されてもよいし、２つのテンプレートにより２つの部位が特定されてもよい。
【００１７】
実施形態において、前記処理手段は、前記少なくとも１つのデータに対してフィルタ処理を適用する手段を含み、前記設定手段は、前記フィルタ処理におけるフィルタサイズを前記サイズ情報に基づいて設定する。対象となるフィルタは、一次元フィルタ、二次元フィルタ及び三次元フィルタの内の少なくとも１つである。胎児の大きさに比べてフィルタサイズが過大の場合には過度の平滑化という問題が生じ、また、胎児の大きさに比べてフィルタサイズが過小の場合には平滑化不足という問題が生じるが、上記構成によれば、それらの問題の発生を回避できる。
【００１８】
実施形態において、前記設定手段は、前記ボリュームデータに基づいてボリュームレンダリングを実行する手段を含み、前記設定手段は、前記ボリュームレンダリングにおけるボクセル間隔及びレイ間隔の内の少なくとも一方を前記サイズ情報に基づいて設定する。この構成によれば、胎児の大きさに適合した分解能を自動的に得られる。
【００１９】
実施形態に係る超音波画像処理方法は、妊婦に対する超音波診断によって得られたボリュームデータの解析により胎児のサイズ情報を求める工程と、前記ボリュームデータを構成する各データ、前記ボリュームデータ、及び、前記ボリュームデータを基礎として生成された画像データ、の中の少なくとも１つのデータを処理する工程と、前記サイズ情報に基づいて前記少なくとも１つのデータの処理条件を設定する工程と、を含む。
【００２０】
この超音波画像処理方法は、ハードウエアの機能又はソフトウエアの機能として実現される。後者の場合、超音波画像処理方法を実行するためのプログラムが、可搬型記憶媒体又はネットワークを介して、超音波画像処理装置にインストールされる。超音波画像処理装置は、例えば、超音波診断装置、情報処理装置、等である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば胎児の実際の大きさに適合したデータ処理条件を自動的に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。
【図２】ボリュームレンダリング処理を示す図である。
【図３】レイ上におけるボクセル列及びフィルタサイズの可変を示す図である。
【図４】サイズ解析方法の第１例を示す図である。
【図５】サイズ解析方法の第２例における切り出し断面を示す図である。
【図６】サイズ解析方法の第２例におけるテンプレートマッチングを示す図である。
【図７】ボリュームデータのフィルタ処理を示す図である。
【図８】三次元画像のフィルタ処理を示す図である。
【図９】座標変換前のフィルタ処理を示す図である。
【図１０】座標変換後のフィルタ処理を示す図である。
【図１１】二次元レイアレイを示す図である。
【図１２】画像処理方法を示すフローチャートである。
【図１３】サイズ解析方法の第１例を示すフローチャートである。
【図１４】サイズ解析方法の第２例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１には、超音波画像処理装置としての超音波診断装置がブロック図として示されている。超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、生体に対する超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成及び表示する装置である。本実施形態においては、妊婦が被検者であり、胎児の頭部（特に顔）の三次元画像が形成される。三次元画像は、胎児を三次元的に又は立体的に表現した画像であり、物理的には二次元の画像である。
【００２５】
図１において、超音波診断装置は、３Ｄプローブ１０を有する。３Ｄプローブ１０は、プローブヘッド、ケーブル及びコネクタによって構成される。コネクタが超音波診断装置本体に対して着脱可能に装着される。プローブヘッドが妊婦の腹部表面上に当接される。プローブヘッドは、図示の例では、二次元配列された複数の振動素子からなる２Ｄアレイ振動子を有している。２Ｄアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、それが二次元的に電子走査される。これにより、子宮内の胎児（特にその顔面）を包含する三次元データ取込空間（三次元空間）が形成される。その三次元空間からボリュームデータが取得される。
【００２６】
２Ｄアレイ振動子に代えて、１Ｄアレイ振動子及びそれを機械走査する機構を設けてもよい。そのような構成を採用する場合、１Ｄアレイ振動子によりビーム走査面が形成され、１Ｄアレイ振動子の機械走査により、上記の三次元空間が形成される。
【００２７】
送受信部１２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。送信時において、送受信部１２から２Ｄアレイ振動子へ複数の送信信号が供給される。これにより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が２Ｄアレイ振動子で受波される。これにより２Ｄアレイ振動子から送受信部１２へ複数の受信信号が並列的に出力される。送受信部１２は、複数のアンプ、複数のＡ／Ｄ変換器、複数の遅延回路、加算回路等を有する。送受信部１２において、複数の受信信号が整相加算（遅延加算）されて、受信ビームに相当するビームデータが形成される。
【００２８】
一般に、ボリュームデータは、複数の受信フレームデータにより構成され、各受信フレームデータは複数のビームデータ（つまりビームデータ列）により構成される。各ビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。
【００２９】
ビームデータ処理部１４は、各ビームデータに対して各種の処理を適用する処理手段であって、その実体は電子回路である。各種の処理には、検波、対数変換、相関処理、フィルタ処理等が含まれる。ビームデータ処理部１４から出力されたビームデータを構成する個々のエコーデータが３Ｄメモリ１６に格納される。３Ｄメモリ１６は、生体内の三次元空間に対応したデータ記憶空間を有している。個々のエコーデータは、それが取得された三次元座標に対応するメモリ座標にマッピングされる。図示の構成例では、３Ｄメモリ１６への各エコーデータの書き込み時に、座標変換が実行されている。その座標変換を二段階で行うことも可能である。例えば、個々のビームデータ列に対して二次元座標変換を実行して個々の断面データを生成し、それらを三次元空間内に配置することにより、ボリュームデータを構成してもよい。
【００３０】
図示の構成例では、制御部２４が座標変換機能を発揮している。もちろん、座標変換用の専用プロセッサを設けてもよい。いずれにしても、３Ｄメモリ１６には、生体内の三次元空間から取得されたボリュームデータが格納される。そのボリュームデータが読み出されて、それが処理される。
【００３１】
断層画像を表示する場合、３Ｄメモリ１６内のボリュームデータから切り出された断面データが表示処理部２２へ送られる。断面データはスライスデータであり、二次元配列された複数のエコーデータ（ボクセル値、画素値）からなるものである。複数の断層画像が同時に表示されてもよい。三次元画像を形成するために、３Ｄメモリ１６に格納されたボリュームデータが画像処理部１８へ送られている。
【００３２】
画像処理部１８は、ボリュームデータを処理する処理手段であり、具体的には、ボリュームデータに基づいて三次元画像を形成する電子回路である。その電子回路は画像処理用のプロセッサを含む。図示の構成例において、画像処理部１８は、サイズ解析部１９及びレンダリング部２０を有する。それらがそれぞれ専用のプロセッサで実現されてもよい。それらの機能がメインＣＰＵの機能として実現されてもよい。
【００３３】
サイズ解析部１９は、サイズ解析手段、及び、設定手段（レンダリング条件設定）として機能する。サイズ解析手段は、テンプレートマッチング手段、サイズ特定手段、等を含む。サイズ解析部１９は、テンプレートの位置及びサイズを可変しながら、ボリュームデータとテンプレートとの間でマッチング（相関演算）を繰り返し実行し、それにより得られた複数のマッチング結果に基づいて実際の胎児のサイズを特定する。そのサイズを表すサイズ情報に基づいて、ビームデータ処理部１４における処理条件、レンダリング部２０における処理条件、等が設定されうる。テンプレートとして、二次元テンプレート又は三次元テンプレートを利用することが可能である。テンプレートは、本実施形態において、胎児の顔における１又は複数の部位（注目部位）を特定するためのツールである。
【００３４】
具体的には、後に示す第１例においては、１つの目を含む部分を模擬した二次元テンプレートの利用により、ボリュームデータ内の２つの目に相当する２つの部分が特定される。それら部分の間隔又は距離として胎児のサイズが特定される。後に示す第２例においては、２つの目及びそれらの間の１つの鼻腔を含む部分を模擬した二次元テンプレートの利用により、ボリュームデータ内における特定構造をもった部分が特定され、その特定時点でのテンプレートサイズから、胎児のサイズが特定される。二次元テンプレートに代えて三次元テンプレートを利用してもよい。上記で挙げた部位以外の部位を探索対象（つまり注目部位）としてもよい。
【００３５】
レンダリング部２０はレンダリング手段（又は画像形成手段）として機能する。レンダリング手段の概念には、レイ設定手段、ボクセル演算手段、画素値マッピング手段、等が含まれる。具体的には、レンダリング部２０は、ボリュームデータに対して視点から出る複数のレイを設定する。通常、複数のレイは互いに平行な関係を有する。個々のレイを単位として、画素値演算が実行される。具体的には、個々のレイ上において、開始ボクセルから終了ボクセルへ向かって、所定の終了条件が満たされるまで、ボクセル単位でボクセル演算（平滑化演算及び光量演算を含む）が繰り返し実行される。
【００３６】
平滑化演算においては、ｉ番目のボクセルを中心として、レイ方向に広がる参照窓（フィルタ窓）が設定され、参照窓内の複数のエコー値（ボクセル値）が平均化される。ｉ番目のボクセルについてのボクセル演算において、その平均値が当該ｉ番目のボクセルのエコー値として利用される。例えば、参照窓が３ボクセルに相当するサイズを有する場合、以下の計算が実行される。
【００３７】
【数１】
2018187131.tif 000003
【００３８】
上位の平均値演算（平滑化演算）は一次元フィルタ処理に相当する。続いて、光量演算においては、例えば、以下の式(2)が用いられる。以下の(3)式は、ｉ番目のボクセルについての入力光量ＣINiを定義する式である。(2)式及び(3)式はいずれも例示である。光量演算式として多様な式が知られている。
【００３９】
【数２】
2018187131.tif 000004
【００４０】
上記の(2)式において、ＣOUTiはｉ番目のボクセルについての光量演算結果つまり出力光量を表している。CINiは、上記のように、ｉ番目のボクセルについての入力光量を表しており、実際には、それはｉ−１番目のボクセルの出力光量である。Ｏiはｉ番目のボクセルについて定められたオパシティ（不透明度）である。ｅiはｉ番目のボクセルについてのエコー値（ボクセル値）であり、実際には上記平滑化演算後の平均値である。ｅiからＯiを定めるものがオパシティ関数（又はオパシティカーブ）である。
【００４１】
２つの終了条件が定められており、いずれかの終了条件が満たされた時点での出力光量が画素値とされる。第１に、最終ボクセルについてボクセル演算が完了した場合に当該レイについてのボクセル演算は終了となる（第１終了条件）。第２に、オパシティ累積値が１．０又はそれに近い所定値に到達した場合に当該レイについてのボクセル演算は終了となる（第２終了条件）。
【００４２】
レンダリング部２０によるボリュームレンダリングの結果として、胎児の顔を立体的に表現した三次元画像が形成される。レンダリング部２０は、三次元画像に対して二次元フィルタ処理を適用する機能も有しており、レンダリング部２０は処理手段である。そのフィルタ処理は、本実施形態において、三次元画像を平滑化する処理である。平滑化処理後の三次元画像のデータが表示処理部２２を介して表示器２３へ送られる。表示器２３の画面上には、三次元画像等が表示される。表示処理部２２は、画像合成機能、カラー処理機能等を有する。表示器２３は、ＬＣＤ又は有機ＥＬデバイス等によって構成される。
【００４３】
制御部２４は、図１に示されている各構成を制御する制御手段として機能し、ＣＰＵ及び動作プログラムにより構成される。制御部２４には操作パネル２６が接続されている。操作パネル２６は、トラックボール、スイッチ、キーボード等の多様な入力デバイスを有する。
【００４４】
画像処理部１８及び制御部２４の両方又は一方が設定手段として機能する。画像処理部１８は、上記のようにテンプレートマッチングの実行により特定されたサイズ情報に基づいて、レイ上のボクセル列に設定される平滑化用の参照窓の大きさ（一次元フィルタサイズ）を設定する機能を有する。胎児のサイズが小さい場合、小さなサイズを有する参照窓が設定され、胎児のサイズが大きい場合、大きなサイズを有する参照窓が設定される。また、画像処理部１８は、サイズ情報に基づいて、三次元画像に対する平滑化処理で用いる二次元フィルタのサイズを設定する機能を有する。胎児のサイズが小さい場合、小さなサイズを有する二次元フィルタが設定され、胎児のサイズが大きい場合、大きなサイズを有する二次元フィルタが設定される。その平滑化処理が表示処理部２２で実行されてもよい。更に、画像処理部１８は、サイズ情報に基づいて、ボクセル間隔及びレイ間隔を設定する機能も有している。胎児のサイズが小さい場合、小さなボクセル間隔及び小さなレイ間隔が設定され、胎児のサイズが大きい場合、大きなボクセル間隔及び大きなレイ間隔が設定される。
【００４５】
制御部２４は、上記のように設定手段として機能する。例えば、ビームデータ処理部１４において個々のビームデータに対して一次元フィルタ処理を行う場合において、サイズ情報に基づいてフィルタサイズが設定される。胎児のサイズが小さい場合、小さなサイズを有するフィルタが設定され、胎児のサイズが大きい場合、大きなサイズを有するフィルタが設定される。なお、座標変換前のビームデータ列に対して二次元フィルタ処理を適用する場合に、サイズ情報に基づいて、二次元フィルタサイズ等のフィルタ条件が設定されてもよい。あるいは、座標変換後の断面データに対して二次元フィルタ処理を適用する場合に、サイズ情報に基づいて、二次元フィルタサイズ等のフィルタ条件が設定されてもよい。胎児のサイズ情報に基づいて、フィルタサイズ以外のフィルタ条件が設定されてもよく、また、フィルタ条件以外の処理条件が設定されてもよい。
【００４６】
図２には、上記超音波診断装置において実行される画像処理の内容が概念図として示されている。生体内の三次元空間からボリュームデータ３０が取得される。ボリュームデータ３０を構成する個々のエコーデータがボクセルを構成する。実際には、各レイ上における演算点ごとに補間演算により補間値が求められ、その補間値がボクセル値とされる。ボリュームデータ３０に対しては、視点から伸びる複数のレイ３８が設定される。各レイ３８は演算経路に相当する。各レイ３８上には、均等間隔をもって複数のボクセル４０が存在している。個々のボクセル４０は上記のようにボクセル値（エコー値）を有する。Δｚはボクセル間隔を示している。
【００４７】
レイごとに、開始ボクセルから終了ボクセルに向かって、ボクセル単位でボクセル演算が実行される。上記のように、ボクセル演算には、平滑化演算及び光量演算が含まれる。最後のボクセル演算の結果としての光量（出力光量）がスクリーン（実際にはメモリ）４２上にマッピングされる。これによりスクリーン４２上に三次元画像が構築される。三次元画像には胎児を立体的に表現した胎児像（具体的には胎児の顔を立体的に表現した像）４４が含まれる。上記のように、胎児のサイズを表すサイズ情報に基づいてフィルタ条件又はレンダリング条件を定めることにより、三次元画像の画質を高めることが可能となる。特に、小さな胎児を高精細に又は高密度で表現できるという利点を得られる。
【００４８】
図３には、ボクセル演算が概念的に示されている。ｉ番目のボクセルが現時点で演算対象となっている対象ボクセルである。対象ボクセルは対象レイ２０２上に存在している。対象ボクセルを中心として、対象レイ２０２に沿った方向に広がる参照窓２００が設定される。参照窓２００のサイズつまりボクセル参照数は、上記のように、サイズ情報に基づいて適応的に設定され得る。参照窓２００内において平均値演算が適用され、演算された平均値が光量演算式（符号２０６で示すボックス内の式を参照）中に含まれるエコー値ｅiとなる。光量演算式中のオパシティＯiは、エコー値ｅiに基づいて決定され、具体的には、オパシティ関数に基づいて決定される。
【００４９】
図４に基づいてサイズ解析方法の第１例について説明する。母体内の三次元空間から、ボリュームデータ６４が取得される。ボリュームデータ６４には、胎児に相当するデータ（胎児データ）、羊水に相当するデータ（羊水データ）、子宮壁（胎盤を含む）に相当するデータ（子宮壁データ）、等が含まれる。ボリュームデータ６４から順次切り出された断面データ（スライスデータ）６６Ａが順次、処理対象となる。処理対象となった断面データ６６Ａは、図示の例において、概ね高い輝度をもった子宮壁領域（子宮壁データ）６８、概ね低い輝度をもった羊水領域（羊水データ）７０、及び、概ね高い輝度をもった頭部（顔面）領域（頭部データ）７２を含んでいる。頭部領域７２の中には、周囲よりも輝度が落ち込んだ円形の眼球部分７４が含まれる。階調数は例えば２５６であり、その場合、輝度は０から２５５の間で変化する。なお、第１例では、複数の断面データは平行に並ぶ関係にあり、それらは複数の走査面に対応する。演算時間を削減するために、切り出し前のボリュームデータが縮小処理され、あるいは、切り出し後の断面データが縮小処理される（符号６５参照）。
【００５０】
テンプレート７６は、図示の例において、二次元テンプレートであり、それは矩形の形態を有している。具体的には、テンプレート７６は円形領域７６Ａと周囲領域７６Ｂとからなる。円形領域７６Ａは眼球を模擬した領域であり、周囲領域７６Ｂは眼球周囲組織を模擬した領域である。円形領域７６Ａ内の輝度は低く、例えば０である。周囲領域７６Ｂ内の輝度は高く、例えば１００である。本願明細書上に記載する各数値はいずれも例示である。
【００５１】
個々の断面データ６６Ａにおける各位置においてパターンマッチングが実行される。具体的には、断面データ６６Ａに対してテンプレート７６をラスター走査させながら、各走査位置において、断面データ６６Ａとテンプレート７６との間での相関演算が実行される。断面データ６６Ａごとに最も良い相関値が特定され、その相関値及びそれが求められた時点でのテンプレート７６の三次元座標情報が一時的に記憶される。すべての断面データ６６Ａに対して上記処理が適用された後、記憶されていた複数の相関値の中から、一方の目に対応する最良相関値及び他方の目に対応する最良相関値が特定される。個々の最良相関値に対応する三次元座標情報が各目の代表位置となる。２つの目の間の距離が胎児のサイズ情報を構成する。図４においては、最良相関値が得られた時点でのテンプレートが破線で表現されている。なお、目に相当する面積又は体積、あるいは、２つの目についての面積総和又は体積総和を、サイズ情報とするようにしてもよい。相関値として、例えば、公知のＳＳＤ（Sum of Squared Difference）又はＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を利用し得る。
【００５２】
図４に示されたテンプレート７６を用いる場合、テンプレート７６のサイズを可変しながら、サイズ単位でテンプレート７６がラスター走査される。テンプレート７６は、片目用のテンプレートであり、それは方向依存性を有していない。よって、テンプレート７６の回転までは不要である。必要に応じて、テンプレート７６の輝度を可変するようにしてもよい。上記パターンマッチングでは二次元画像に対して二次元テンプレートを適用できるので、処理時間を短縮化できる。もちろん、ボリュームデータに対して三次元テンプレートを適用するようにしてもよい。
【００５３】
次に、図５及び図６に基づいてサイズ解析方法の第２例について説明する。図５に示すボリュームデータ１１０において、位置及び角度を変化させながら、断面１１２が繰り返し設定される。これにより、断面１１２ごとに断面データ１１６が切り出される（符号１１４参照）。演算量を削減するため、断面データ１１６の切り出しに先立ってボリュームデータ１１０が縮小処理され、あるいは、切り出された断面データ１１６が縮小処理される（符号１１８参照）。
【００５４】
図６には１つの断面データが示されている。その断面データには胎児頭部像８０が含まれる。胎児頭部像８０は、図示の例において、胎児頭部の水平断面（頭部中心軸に平行な断面であって正面を向く断面）に相当するものである。胎児頭部像８０には、３つの低輝度部分が含まれ、具体的には、右目に相当する低輝度部分８２、左目に相当する低輝度部分８４及び鼻腔に相当する低輝度部分８６が含まれる。それらの低輝度部分はそれぞれ、ほぼ円形の領域である。右目部分８２及び左目部分８４のサイズよりも、鼻腔部分８６のサイズの方がやや小さい。鼻腔部分８６は、右目部分８２及び左目部分８４を結ぶラインよりも、口の側にシフトしている。
【００５５】
それらを含む部位を探索するためのツールがテンプレート８８である。テンプレート８８は、３つの円形領域９０，９２，９４とそれらの周囲の領域とからなるイメージである。断面の位置、断面の角度、テンプレート８８の位置、テンプレート８８のサイズ、及び、テンプレート８８の傾斜角度をそれぞれ独立して可変しながら、テンプレートマッチングが繰り返し実行される。最良相関値を得た時点でのテンプレート９６の三次元座標、傾斜角度、及び、サイズ（倍率）が特定される。図６においては、２つの目に相当する低輝度部分８２，８４及び鼻腔に相当する低輝度部分８６に対して適合した（つまり最良相関値を生じさせた）テンプレートが符号９６で示されている。その時点でのテンプレート９６のサイズは胎児の顔の大きさを表し、それがサイズ情報として利用される。具体的には、２つの目の間の距離がサイズ情報となる。もちろん、テンプレートのサイズをサイズ情報としてもよい。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、ボリュームデータ内において、胎児頭部データに含まれる複数のパーツを探索することにより、胎児のサイズ情報を得ることが可能である。１つのパーツ又は３つ以上のパーツを探索するようにしてもよい。テンプレートマッチング法以外のサイズ計測法を適用することも考えられる。
【００５７】
次に、図７乃至図１１に基づいてサイズ情報に基づく処理条件の設定について説明する。図７に示すように、ボリュームデータ１２０を三次元フィルタ１２２により平滑化処理する場合、サイズ情報に基づいて三次元フィルタ１２２のサイズを設定してもよい。図８に示すように、ボリュームレンダリングにより生成された三次元画像１２４を二次元フィルタ１２６により平滑化処理する場合、サイズ情報に基づいて二次元フィルタ１２６のサイズを設定してもよい。図９に示すように、座標変換前のビームデータ１３２を一次元フィルタ１３４により平滑化処理する場合、サイズ情報に基づいて一次元フィルタ１３４のサイズを設定してもよい。また、同図に示すように、座標変換前のビームデータ列１３０を二次元フィルタ１３５により平滑化処理する場合、サイズ情報に基づいて二次元フィルタ１３５のサイズを設定してもよい。更に、座標変換後の断面データ１３６を二次元フィルタ１３８で平滑化処理する場合、サイズ情報に基づいて二次元フィルタ１３８のサイズを設定してもよい。大きな胎児に対して大きなフィルタサイズが設定され、且つ、小さな胎児に対しては小さなフィルタサイズが設定されれば、平滑化不足又は過度の平滑化という問題が生じることを防止できる。
【００５８】
フィルタ条件以外の処理条件をサイズ情報に基づいて適応的に設定してもよい。例えば、個々のレイ上におけるボクセル間隔（図２のΔｚを参照）をサイズ情報に基づいて可変してもよい。また、図１１に示すように、二次元レイアレイ１４０におけるレイ間隔Δｘ，Δｙをサイズ情報に基づいて可変してもよい。二次元レイアレイ１４０は図示の例においてｘ方向及びｙ方向に均等に並んだ複数のレイ１４２からなるものである。大きな胎児に対しては大きなボクセル間隔が設定され、小さな胎児に対しては小さなボクセル間隔が設定されるようにすれば、三次元画像に反映させる表層深さを最適化できる。例えば、小さな胎児の顔が透けて表現されてしまわないようにできる。サイズ情報に基づくレイ間隔の調整によれば胎児の大きさに合った分解能で胎児を表現することが可能となる。
【００５９】
図１２には図１に示した超音波診断装置で実行される画像処理方法がフローチャートとして示されている。Ｓ１０においては、妊婦に対する超音波の送受波によりボリュームデータが取得される。Ｓ１２においては、テンプレートマッチング法によりボリュームデータが解析され、胎児のサイズ情報が取得される。Ｓ１４においては、ボリュームデータが前処理される。その前処理には三次元フィルタによる平滑化処理が含まれる。Ｓ１６においては、前処理後のボリュームデータに基づいてボリュームレンダリング処理が実行される。これにより三次元画像が生成される。Ｓ１８においては、三次元画像が後処理される。その後処理には、二次元フィルタによる、三次元画像に対する平滑化処理が含まれる。Ｓ２０では後処理後の三次元画像が表示される。
【００６０】
Ｓ２２で示すように、サイズ情報に基づいて前処理用三次元フィルタのサイズが最適化されてもよい。Ｓ２４で示すように、サイズ情報に基づいてレイに沿った方向の平滑化処理における一次元フィルタのサイズが最適化されてもよい。Ｓ２６で示すように、サイズ情報に基づいて後処理用二次元フィルタのサイズが最適化されてもよい。上記のように、サイズ情報に基づいてフィルタ条件以外のデータ処理条件が可変設定されてもよい。
【００６１】
図１３及び図１４には、上記サイズ解析（Ｓ１２）の具体例が示されている。図１３に示す第１例において、Ｓ３０では初期断面が設定され、Ｓ３２では断面データが切り出される。切り出しに先立って又はその後にデータ縮小処理が適用される。Ｓ３４では目を含む部分を模擬したテンプレートのサイズとして、初期サイズが設定される。Ｓ３６ではテンプレート位置として初期位置が設定される。Ｓ３８では、切り出された断面データとテンプレートとの間でマッチング処理（相関値演算）が実行される。演算された相関値が記憶される。Ｓ４０ではすべてのテンプレート位置を設定したか否かが判断され、未了であれば、Ｓ４２においてテンプレート位置が変更された上で、Ｓ３８以降の各工程が実行される。Ｓ４４においてすべてのテンプレートサイズが設定されたか否かが判断され、未了であれば、Ｓ４６においてテンプレートサイズが変更された上で、Ｓ３６以降の各工程が実行される。Ｓ４８において、すべての位置に対して断面を設定したか否かが判断され、未了であれば、Ｓ５０において断面の位置が変更された上で、Ｓ３２以降の各工程が実行される。Ｓ４０乃至Ｓ４８の判断がすべてＹｅｓとなれば、Ｓ５２において、２つの目に相当する２つの最良相関値に基づいて２つの目の位置（三次元座標）が特定され、それらに基づいてＳ５４において２つの目の間の距離が演算される。その距離がサイズ情報となる。
【００６２】
図１４に示す第２例において、Ｓ６０ではボリュームデータに対して初期断面が設定され、Ｓ６２では断面データが切り出される。切り出しに先立って又はその後にデータ縮小処理が実行される。Ｓ６４では、２つの目及び１つの鼻腔を含む部分を模擬したテンプレートのサイズとして、初期サイズが設定される。Ｓ６６ではテンプレート角度として初期角度が設定される。Ｓ６８ではテンプレート位置として初期位置が設定される。Ｓ７０では、切り出された断面データとテンプレートとの間でマッチング処理（相関値演算）が実行される。演算された相関値が記憶される。Ｓ７２ではすべてのテンプレート位置を設定したか否かが判断され、未了であれば、Ｓ７４においてテンプレート位置が変更された上で、Ｓ７０以降の各工程が実行される。Ｓ７６ではすべてのテンプレート角度が設定されたか否かが判断され、未了であれば、Ｓ７８においてテンプレート角度が変更される。Ｓ８０においてすべてのテンプレートサイズが設定されたか否かが判断され、未了であれば、Ｓ８２においてテンプレートサイズが変更された上で、Ｓ６６以降の各工程が実行される。Ｓ８４において、すべての位置に対して断面を設定したか否かが判断され、未了であれば、Ｓ８６において断面の位置が変更された上で、Ｓ６２以降の各工程が実行される。ここで位置の概念には姿勢又は角度も含まれる。Ｓ７２乃至Ｓ８４の判断がすべてＹｅｓとなれば、Ｓ８８において、記憶された複数の相関値の中から最良相関値が特定され、最良相関値が得られた時点でのテンプレートサイズから２つの目の間の距離が特定され、それがサイズ情報として利用される。
【００６３】
上記実施形態によれば、胎児の実際のサイズに応じてデータ処理条件を自動的に最適化でき、これにより三次元画像の画質を高められる。自動的に設定されたデータ処理条件をマニュアルで修正できるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１８  画像処理部、１９  サイズ解析部、２０  レンダリング部、２２  表示処理部、７６  テンプレート、８８  テンプレート。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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