(57)【要約】  組織中又は異なる組織間において光の散乱や吸収などによる相互作用を表現し、リアリティを向上させた三次元画像を作成する超音波診断装置を提供することができる超音波診断装置及び超音波三次元画像作成方法を提供する。  本発明に係る超音波診断装置は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つのボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波診断装置であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定する光源情報設定部と、前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性を設定する光学特性設定部と、前記光源データ及び前記光学特性に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する照度演算部と、前記照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成する投影処理部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つのボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波診断装置であって、
三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定する光源情報設定部と、
前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性を設定する光学特性設定部と、
前記光源データ及び前記光学特性に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する照度演算部と、
前記照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成する投影処理部と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記光学特性設定部は、前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、
前記照度演算部は、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成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】
前記ボリュームデータは、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも２つのボリュームデータであって、
前記照度演算部は、前記ボリュームデータの座標ごとに前記２つのボリュームデータから１つのボリュームデータを選択し、選択されたボリュームデータの前記光学特性に基づいて前記座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成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４】
前記ボリュームデータは、輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータであって、
前記照度演算部は、前記ボリュームデータの座標ごとに前記輝度ボリュームデータ及び前記血流ボリュームデータから１つのボリュームデータを選択し、選択されたボリュームデータの前記光学特性に基づいて前記座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成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５】
前記ボリュームデータは、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータであって、
前記照度演算部は、前記ボリュームデータの座標ごとに前記輝度ボリュームデータ及び前記弾性ボリュームデータから１つのボリュームデータを選択し、選択されたボリュームデータの前記光学特性に基づいて前記座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成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６】
前記光学特性設定部は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つのボクセル値と前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記光学特性設定部は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも２つのボクセル値に応じて、前記重み係数を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記光学特性設定部は、輝度ボリュームデータと、血流ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの少なくとも２つのボクセル値と、前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記重み係数は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つのボクセル値と前記対象物の表面からの距離とを指標とする二次元重み係数テーブルにより規定されることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と前記対象物の表面からの距離とを指標とする輝度二次元重み係数テーブル及び血流ボリュームデータの血流値と前記対象物の表面からの距離とを指標とする血流二次元重み係数テーブルにより規定され、
前記照度演算部は、前記輝度二次元重み係数テーブル及び前記血流二次元重み係数テーブルの何れかが選択し、選択された前記二次元重み係数テーブルに規定される前記重み係数に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と前記対象物の表面からの距離とを指標とする輝度二次元重み係数テーブル及び弾性ボリュームデータの弾性値と前記対象物の表面からの距離とを指標とする弾性二次元重み係数テーブルにより規定され、
前記照度演算部は、前記輝度二次元重み係数テーブル及び前記弾性二次元重み係数テーブルの何れかが選択し、選択された前記二次元重み係数テーブルに規定される前記重み係数に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記光学特性設定部は、前記光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、
前記照度演算部は、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、
前記投影処理部は、血流ボリュームデータの血流値より参照されるカラーパレットの値と前記照度ボリュームデータとから三次元画像を作成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１３】
前記光学特性設定部は、前記光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、
前記照度演算部は、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、
前記投影処理部は、弾性ボリュームデータの弾性値より参照されるカラーパレットの値と前記照度ボリュームデータとから三次元画像を作成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１４】
輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つに基づいて、前記照度ボリュームデータの色調を変換する色調変換部を備え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１５】
前記照度演算部は、前記光源の複数の波長ごとに複数の前記照度ボリュームデータを作成し、
前記色調変換部は、前記複数の照度ボリュームデータのうち少なくとも２つの前記照度ボリュームデータの前記照度の値を交換することにより、前記色調を変換することを特徴とする請求項１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記照度演算部は、前記光源の複数の波長ごとに複数の前記照度ボリュームデータを作成し、
前記色調変換部は、前記複数の照度ボリュームデータのうち少なくとも１つの前記照度ボリュームデータの前記照度の値に、所定の値の加算、減算、乗算、及び除算の少なくとも１つを施すことにより、前記色調を変換することを特徴とする請求項１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つのボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波三次元画像作成方法であって、
三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定し、
前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、
前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、
前記照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成することを特徴とする超音波三次元画像作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、複数の超音波のボリュームデータの少なくとも１つから三次元投影像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波探触子により被検体内部に超音波を送信し、被検体内部から生体組織の構造に応じた超音波の反射エコー信号を受信し、例えば、超音波断層像（Ｂモード像）などの輝度断層画像を構成して診断用に表示する。【０００３】
三次元超音波データを収集する場合には、探触子を自動もしくは手動で短軸方向に走査することにより得られた三次元データに対し、座標変換を行った後に視線方向に超音波画像データを再構成し、三次元画像を作成することで対象物の表面を観察する技術が一般的となっている。【０００４】
また、現在では、反射エコー信号の信号処理を実時間で実施し、動く三次元画像を表示するリアルタイム３Ｄ又は４Ｄと呼ばれる技術が一般的となっている。【０００５】
これらの三次元画像は、表面形状の描出能力に優れ、従来、１断面を表示する超音波断層像からでは診断の難しかった皮膚上の裂溝（口唇・口蓋裂など）の疾患の診断には有効である。【０００６】
しかしながら、超音波の画像は、スペックルノイズなど超音波特有のアーチファクトが多いため、平滑化処理などにより画質を向上させているが、平滑化処理により境界が連続的になり、皮膚上の裂溝が連続的に表示されてしまうという逆効果もある。【０００７】
この問題を解決する方法としては、三次元画像表示が可能な画像処理装置において、検査対象物の構造把握と表面形状の抽出を両立させ、良好な画質の合成３次元画像を得ることができる画像処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。【０００８】
また、ドプラ法を用いて反射エコー信号から三次元血流データや三次元硬さデータを収集し、血流データや硬さデータの三次元画像を作成することが可能となっている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１３００７１号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１１／０９９４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の超音波診断装置（画像処理装置）では、検査対象物の構造把握と表面形状の抽出を両立させることにより、良好な画質を得ることができるが、光学写真のように、ボリュームレンダリング法において光源を設定し、陰影などにより、リアリティを向上させた画像を得ることはできなかった。【００１１】
また、従来の超音波診断装置（画像処理装置）では、組織構造に相当する三次元輝度データと血管構造に相当する三次元血流データとの位置関係を寄与率という尺度で変更しながら、構造認識に適した三次元画像を作成することが可能であるが、性質の異なる組織間（例えば、皮膚組織、脂肪組織、血管、及び腫瘍組織などの組織間）の光学的な相互作用を考慮してリアリティを向上させた三次元画像を得ることはできなかった。【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、組織中における光の挙動（漏出、吸収、散乱、反射など）を表現することにより、組織背部の陰影や皮膚の裂溝に生じる局所的な陰影を再現し、光の漏出や吸収などによる陰影効果を表現してリアリティを向上させた三次元画像を作成する超音波診断装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、組織中における光の挙動を表現することにより、性質の異なる組織間における光の相互作用を表現してリアリティを向上させた三次元画像を作成する超音波診断装置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】
【００１３】
本発明に係る超音波診断装置は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータを含む）、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つのボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波診断装置であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定する光源情報設定部と、前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性を設定する光学特性設定部と、前記光源データ及び前記光学特性に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する照度演算部と、前記照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成する投影処理部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、組織中又は異なる組織間において光の散乱や吸収などによる相互作用を表現し、リアリティを向上させた三次元画像を作成する超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一例を示したブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る三次元画像処理部の一例を示したブロック図である。
【図３】輝度ボリュームデータと光源の位置関係とを模式的に表した概念図である。
【図４】第１の実施の形態に係る照度演算部の構成の一例を示したブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に係る輝度二次元重み係数テーブルの一例を示した図である。
【図６】第１の実施の形態による三次元画像の特徴について説明した図である。
【図７】第１の実施の形態における表示例を示した図である。
【図８】第１の実施の形態に係る三次元画像処理部の変形例を示したブロック図である。
【図９】第１の実施の形態の変形例による照度演算の概念図を表した図である。
【図１０】照度補正部の構成の一例を示したブロック図である。
【図１１】第１の実施の形態の他の変形例に関する二次元畳み込み処理部を示したブロック図である。
【図１２】表示部がカラーマップを表示することを示した図である。
【図１３】カラーマップの選択方法の例を示した図である。
【図１４】カラーマップの選択方法の他の例を示した図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る超音波診断装置の一例を示したブロック図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る三次元画像処理部の一例を示したブロック図である。
【図１７】輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータと光源の位置関係とを模式的に表した概念図である。
【図１８】第２の実施の形態に係る照度演算部の構成の一例を示したブロック図である。
【図１９】第２の実施の形態に係る輝度二次元重み係数テーブル及び血流二次元重み係数テーブルの一例を示した図である。
【図２０】第２の実施の形態による三次元画像の特徴について説明した図である。
【図２１】第２の実施の形態における表示例を示した図である。
【図２２】第２の実施の形態に輝度血流二次元重み係数テーブルの変形例を示した図である。
【図２３】第２の実施の形態に輝度血流三次元重み係数テーブルの一例を示した図である。
【図２４】第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一例を示したブロック図である。
【図２５】第３の実施の形態に係る三次元画像処理部の一例を示したブロック図である。
【図２６】輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータと光源の位置関係とを模式的に表した概念図である。
【図２７】第３の実施の形態に係る照度演算部の構成の一例を示したブロック図である。
【図２８】第３の実施の形態に係る輝度弾性三次元重み係数テーブルの一例を示した図である。
【図２９】第３の実施の形態による三次元画像の特徴について説明した図である。
【図３０】第３の実施の形態における表示例を示した図である。
【図３１】第４の実施の形態における三次元画像処理部の一例を示したブロック図である。
【図３２】各要素（ＲＧＢ）の値の交換の効果を示す模式図である。
【図３３】要素に係数が乗算された効果を示す模式図である。
【図３４】第５の実施の形態における三次元画像処理部の一例を示したブロック図である。
【図３５】各要素（ＲＧＢ）の値の交換の効果を示す模式図である。
【図３６】第３の実施の形態に輝度弾性二次元重み係数テーブルの変形例を示した図である。
【図３７】第３の実施の形態に輝度二次元重み係数テーブル及び弾性二次重み係数テーブルの一例を示した図である。
【図３８】超音波診断装置の変形例を示したブロック図である。
【図３９】三次元画像処理部の変形例を示したブロック図である。
【図４０】超音波診断装置の他の変形例を示したブロック図である。
【図４１】三次元画像処理部の他の変形例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る超音波診断装置の一例を示したブロック図である。図１に示すように、超音波診断装置０００１は、制御部０００３、操作部０００４、送信部０００５、受信部０００６、送受信制御部０００７、整相加算部０００８、表示部０００９、輝度情報演算部００１１、三次元輝度データ記憶部００１２、任意断面画像作成部００１３、三次元座標変換部００１４、輝度ボリュームデータ記憶部００１５、三次元画像処理部００１６、画像合成部００１７、投影処理部００１８、及び勾配演算部００１９を備え、輝度ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する。また、超音波診断装置０００１には、超音波探触子０００２が接続されている。
【００１７】
超音波探触子０００２は、被検体００１０に当接させて用いられる。超音波探触子０００２は、複数の振動子を配設して形成されており、被検体００１０に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。超音波探触子０００２は、一次元の直線形又は扇形をなす複数の振動子からなり、探触子の配列方向に電子的に超音波の送受信を行うと同時に複数の振動子の配列方向と直交する方向に振動子を機械的に振り、あるいは手動で移動させ、超音波を三次元に送受信することができる。超音波探触子０００２は、複数の振動子が二次元配列され、超音波の送受信を電子的に制御することができるものでもよい。
【００１８】
制御部０００３は、超音波診断装置０００１及び超音波探触子０００２の各構成要素を制御する。操作部０００４は、制御部０００３に各種入力を行なう。操作部０００４は、キーボードやトラックボールなどを備えている。
【００１９】
送信部０００５は、超音波探触子０００２を介して被検体００１０に一定の時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信させる。送信部０００５は、超音波探触子０００２の振動子を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成する。送信部０００５は、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。受信部０００６は、被検体００１０から反射した反射エコー信号を受信する。受信部０００６は、超音波探触子０００２で受信された反射エコー信号について所定のゲインで増幅してＲＦ信号すなわち受信信号を生成するものである。送受信制御部０００７は、送信部０００５と受信部０００６を制御する。
【００２０】
整相加算部０００８は、受信部０００６で受信された反射エコーを整相加算する。整相加算部０００８は、受信部０００６で増幅されたＲＦ信号の位相を制御し、１点又は複数の収束点に対し超音波ビームを形成してＲＦ信号フレームデータ（ＲＡＷデータに相当）を生成する。輝度情報演算部００１１は、整相加算部０００８で生成されたＲＦ信号フレームデータに基づいて断層画像を構成する。三次元輝度データ記憶部００１２は、輝度情報演算部００１１で構成された断層画像を複数記憶する。
【００２１】
任意断面画像作成部００１３は、断層画像の取得形状に基づいて任意断面画像を作成する。三次元座標変換部００１４は、断層画像の取得形状に基づいて三次元座標変換を行ない、輝度ボリュームデータを生成し、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納する。三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータを用いて照度ボリュームデータを作成する。
【００２２】
勾配演算部００１９は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータを用いて勾配ボリュームデータを作成する。勾配ボリュームデータ（輝度勾配ボリュームデータ）の勾配値は、輝度値に基づいて算出された三次元形状の傾き（例えば、三次元形状における法線の傾き、又は三次元形状における法線と光源方向との角度）を表す値である。投影処理部００１８は、照度ボリュームデータと輝度ボリュームデータと勾配ボリュームデータ（輝度勾配ボリュームデータ）とを用いてレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。また、投影処理部００１８は、輝度ボリュームデータ及び照度ボリュームデータから三次元画像を作成してもよい。画像合成部００１７は、投影処理部００１８で生成された三次元画像と、任意断面画像作成部００１３で作成された任意断面画像（三次元輝度データの任意断面画像）を合成する。表示部０００９は、画像合成部００１７で作成された表示画像を表示する。
【００２３】
次に、三次元データの処理について説明する。超音波探触子０００２は、超音波の送受信と同時に、二次元的に送受信方向を切り替えながら、例えばθ、φの２つの軸に沿って計測することができる。輝度情報演算部００１１は、制御部０００３における設定条件に基づいて、整相加算部０００８から出力されるＲＦ信号フレームデータを入力して、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、平滑化処理等の信号処理を行ない、二次元断層データを構成する。
【００２４】
三次元輝度データ記憶部００１２は、輝度情報演算部００１１の出力データである二次元断層データを、取得位置に相当する送受信方向に基づいて、複数記憶する機能を有する。例えば、深さ方向にサンプリングを行った時系列の超音波データを、θ方向に送受信を行った計測結果から作成された二次元断層画像を、θ方向に直交するφ方向に駆動して複数枚取得し、φに関連付けられた複数の二次元断層データを三次元断層データとして記憶している。
【００２５】
三次元座標変換部００１４は、三次元輝度データ記憶部００１２に記憶された三次元断層データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて空間上の座標に三次元座標変換を行ない、輝度ボリュームデータを生成し、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納する。
【００２６】
任意断面画像作成部００１３は、三次元輝度データ記憶部００１２に記憶された三次元断層データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の任意の平面における任意断面画像を作成する。
【００２７】
三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータに基づいて、照度ボリュームデータを作成する。勾配演算部００１９は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータに基づいて、各ボクセル座標おける視線方向の勾配が算定されたボリュームデータを作成する。
【００２８】
次に、三次元画像処理部００１６の処理について説明する。三次元画像処理部００１６は、本実施の形態にかかる超音波診断装置０００１の特徴的な処理部であり、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に記憶された輝度ボリュームデータを用い、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の光源に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【００２９】
図２は、三次元画像処理部００１６の一例を示したブロック図である。図２に示すように、三次元画像処理部００１６は、光源情報設定部００２１、光学特性設定部００２２、及び照度演算部００２３を備える。本実施の形態に係る超音波診断装置０００１は、ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ）に基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波診断装置０００１であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定する光源情報設定部００２１と、前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性（又は、光学特性を表す重み係数）を設定する光学特性設定部００２２と、前記光源データ及び前記光学特性（又は、前記重み係数）に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する照度演算部００２３と、前記照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成する投影処理部００１８とを備える。また、本実施の形態に係る超音波三次元画像作成方法は、ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波三次元画像作成方法であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定し、前記光源に対する前記ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、前記照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成する。なお、本実施の形態ではボリュームデータは輝度ボリュームデータであるが、ボリュームデータは、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータを含む）、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つであればよい。血流分散ボリュームデータは、血流速度分散ボリュームデータ及び血流振幅分散ボリュームデータを含む。
【００３０】
光源情報設定部００２１は、三次元画像の三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定（生成）する。例えば、光源情報設定部００２１は、光源の強さを表す光源データを設定する。光源情報設定部００２１は、光源の強さ、三次元空間上の光源の位置、光源の方向、光源の色調、及び光源の形状のうち少なくとも１つを調整して光源データを設定することもできる。光学特性設定部００２２は、制御部０００３及び操作部０００４により設定される輝度ボリュームデータの光学特性を設定する。光学特性設定部００２２は、光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定する。照度演算部００２３は、光源情報設定部００２１で設定された光源データと光学特性設定部００２２で設定された光学特性とに基づいて、輝度ボリュームデータ上のボクセル座標に対応する照度を算出し、照度ボリュームデータを作成する。つまり、照度演算部００２３は、光源データ及び重み係数に基づいて、輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【００３１】
次に、光源情報設定部００２１で設定される光源情報、光学特性設定部００２２で設定される光学特性、照度演算部００２３における照度ボリュームデータの作成方法について説明する。
【００３２】
図３は、輝度ボリュームデータと光源の位置関係とを模式的に表した概念図である。図３に示すように、制御部０００３及び操作部０００４により、輝度ボリュームデータ記憶部００１５における輝度ボリュームデータ０３０１に対し、光源方向０３０３に光源（平行光源）０３０２が設定される。三次元空間上の光源０３０２の位置、光源方向０３０３、及び光源データは、光源情報設定部００２１により生成される。
【００３３】
面０３０４は、輝度ボリュームデータ０３０１が最初に光源方向０３０３の直交面に交差する（接する）面の位置であり、照度演算開始位置を示す。面０３０５は、輝度ボリュームデータ０３０１が最後に光源方向０３０３の直交面に交差する（接する）面の位置であり、照度演算終了位置を示す。
【００３４】
照度演算部００２３は、光源方向０３０３に沿って直交する面（光源方向０３０３の直交面）に対して照度演算を行う。図３では、照度演算部００２３は、面０３０４から面０３０５の範囲において照度演算を行い、例えば、光源方向０３０３に位置するサンプル０３０６の照度演算において、面０３０７について照度演算を行う。
【００３５】
次に、照度演算部００２３の構成の一例について、図４を用いて説明する。図４に示すように、照度演算部００２３は、照度ボリュームデータ記憶部０４０１、光源データ保持部０４０２、二次元畳み込み処理部０４０３、及び重み付き加算部０４０４を備える。照度演算部００２３は、前記光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する二次元畳み込み処理部０４０３と、前記光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、前記重み係数に基づいて重み付き加算（加重和）を行うことにより、前記照度ボリュームデータを作成する重み付き加算部０４０４とを備える。
【００３６】
照度演算部００２３は、前記光源データの初期値と前記重み付き加算部による前記重み付き加算の結果とを、入力光源データとして保持する光源データ保持部０４０２を備え、前記輝度ボリュームデータにおける照度演算開始位置から照度演算終了位置までボクセルを切り替えながら、前記入力光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成し、前記入力光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、前記重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、前記照度ボリュームデータを作成する。
【００３７】
光源データ保持部０４０２は、光源情報設定部００２１により生成された光源データを入力し、初期値として保持する。光源データ保持部０４０２により保持されている光源データを、以下、「入力光源データ」と記載する。二次元畳み込み処理部０４０３は、入力光源データ（光源データ）に対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する。二次元畳み込み積分処理は、二次元平面上での畳み込み積分を示し、例えば、面０３０７に対して実施される。
【００３８】
重み付き加算部０４０４は、二次元畳み込み処理部０４０３の出力結果である二次元畳み込み積分データを入力し、光源データ保持部０４０２により保持されている入力光源データを入力する。重み付き加算部０４０４は、入力光源データ（光源データ）及び二次元畳み込み積分データに対して、重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、照度ボリュームデータを作成する。重み付き加算部０４０４が用いる重み係数は、光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性として、光学特性設定部００２２により設定される。重み付き加算部０４０４が作成する重み付き加算結果を、以下、「出力照度データ」と記載する。
【００３９】
出力照度データは、照度ボリュームデータ記憶部０４０１のボクセル座標に応じた位置に格納される。また、出力照度データは、光源データ保持部０４０２に入力され、入力光源データとして格納（保持）される。つまり、光源データ保持部０４０２は、光源データの初期値と重み付き加算部０４０４による重み付き加算の結果とを、入力光源データとして保持する。
【００４０】
ここで、初期値の入力光源データは、光源情報設定部００２１において設定された光源データであり、照度演算部００２３が照度演算を開始する前に、光源データ保持部０４０２に入力されて設定（保持）される。
【００４１】
照度演算部００２３（二次元畳み込み処理部０４０３及び重み付き加算部０４０４）は、輝度ボリュームデータにおける照度演算開始位置（面０３０４）から照度演算終了位置（面０３０５）まで、参照される座標に該当するボクセルを切り替えながら、入力光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成し、入力光源データ及び二次元畳み込み積分データに対して、参照される座標に該当する輝度を切り替えながら、輝度値に基づく重み係数を用いて重み付き加算を行うことにより、照度ボリュームデータを作成する。
【００４２】
次に、重み付き加算部０４０４で用いられる重み係数の設定方法について、図５を用いて説明する。図５に示すように、二次元重み係数テーブル（輝度二次元重み係数テーブル）０５０１は、制御部０００３によって設定される重み係数を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値（ボクセル値）０５０２と体表（又は、組織表面）からの距離０５０３との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と対象物の表面からの距離とを指標とする二次元重み係数テーブル０５０１により規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度ボリュームデータの輝度値と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。
【００４３】
本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える二次元重み係数テーブル０５０１を設定する。
【００４４】
図５に示すように、輝度ボリュームデータの輝度値と体表（又は、組織表面）からの距離との２つの指標に基づいて、二次元重み係数テーブル０５０１から参照される重み係数がａとｂの２つである場合について説明する。入力光源データに影響する（乗算される）重み係数がａであり、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数がｂである場合、ａとｂの大きさを調整することにより、光の挙動（散乱の程度など）を簡便に設定することができる。
【００４５】
また、重み係数ａとｂに基づく入力光源データ及び二次元畳み込み積分データの加重和が、照度ボリュームデータ記憶部０４０１に出力される。重み係数ａとｂの合計値を大きく設定することにより、増強された照度を設定することが可能となり、重み係数ａとｂの合計値を小さく設定することにより、弱い照度を設定することが可能となる。
【００４６】
本実施の形態では、二次元重み係数テーブル０５０１は、輝度及び体表（又は、組織表面）からの距離を、２つの参照指標として備える。超音波データの場合、組織の音響インピーダンスを反映する輝度が、生体組織の特性を反映する有用な情報となり得る。超音波データにおける輝度は、放射した超音波が散乱体から反射して得られた反射波の振幅を反映しており、超音波が深部に伝搬するに伴って減衰するのが普通である。したがって、超音波データでは輝度のみでは組織を分類することは難しい。そこで、対象物の体表（又は、組織表面）からの距離を指標として加えることにより、超音波データにおいて組織の分類が可能になる。
【００４７】
例えば、対象物が胎児であって、羊水を介して胎児の腕に到達する超音波を考えた場合、腕の骨体部（硬組織）から反射している超音波の輝度は高いことが知られている。しかし、腕の表面に到達した瞬間の輝度は、腕の表面が軟組織であるにもかかわらず、減衰が起こっていないために、骨体部と同じく輝度が高いことが知られている。このように、輝度だけを指標とした場合、軟組織と骨体部（硬組織）とを区別することは困難である。そこで、対象物の体表からの距離を指標として加える。骨体部は、胎児の組織の内部に存在するため、体表（又は、組織表面）からの距離と輝度の両方を用いて、組織の特性を設定することで、組織の判別が可能となる。
【００４８】
体表（又は、組織表面）からの距離は、例えば、あるボクセルの輝度が、予め設定された閾値よりも高い場合は、組織中に該当すると判定され、体表（又は、組織表面）からの距離の値は１ボクセル分の距離が加算される。一方、あるボクセルの輝度が、予め設定された閾値よりも低い場合は、組織中に該当しないと判定され、そのボクセルにおける体表（又は、組織表面）からの距離の値は初期化される。
【００４９】
体表（又は、組織表面）からの距離を重み係数の指標として用いることにより、胎児の腕のように組織表面に高輝度の軟組織が存在し、組織表面から深い位置に軟組織と同程度の輝度の骨体部が存在する場合、同程度の輝度であっても、体表（又は、組織表面）からの距離に応じて、異なる重み係数を設定することで、組織により異なる光学的効果を付与できる。つまり、体表（又は、組織表面）からの距離に応じて、軟組織と骨体部（硬組織）とを区別して異なる重み係数を設定することにより、組織中における光の挙動（漏出、吸収、散乱、反射など）を、軟組織と骨体部（硬組織）とを区別して表現することができ、ボリュームレンダリング法において、リアリティを向上させた画像（三次元画像）を得ることができる。組織の特性に応じて特徴的な重み係数を用いることで、超音波データのように輝度値のみから組織の特性（又は、種類）を特定することが難しい場合でも、適切な光学的な効果を付与することが可能となる。
【００５０】
このように、複雑な演算を行わずに、組織の特性を反映した二次元重み係数テーブルを設定して、二次元重み係数テーブルに基づいて、光の挙動（散乱の程度など）を調整することにより、組織中における光学的効果を簡便且つ任意に付与することが可能となり、組織の特性（例えば、組織の硬軟）に応じてリアリティを向上させた三次元画像を作成することができる。
【００５１】
照度演算部００２３は、照度演算開始位置（面０３０４）から照度演算終了位置（面０３０５）まで、重み付き加算部０４０４で参照される座標に該当するボクセルを切り替えることにより、参照される座標に該当する輝度値（ボクセル輝度）を切り替えながら、上記の照度演算処理を繰り返し行う。
【００５２】
照度演算部００２３は、照度演算終了位置まで演算を行い、輝度ボリュームデータ上のボクセル座標に対応する照度がすべて算定された照度ボリュームデータを作成し、照度ボリュームデータ記憶部０４０１に記憶する。
【００５３】
光の挙動特性は、自然法則に従って、光源の波長により異なる。よって、自然法則に則り、リアリティをより向上させる場合、照度演算は光源の波長ごとに行われる。この場合、重み係数は光源の波長ごとに異なる。
【００５４】
光源情報設定部００２１は、光源の複数の波長に応じた光源データを設定する。光学特性設定部００２２は、複数の波長ごとに重み係数を設定する。
【００５５】
照度演算部００２３は、光源０３０２の複数の波長ごとに、照度演算を行い、照度ボリュームデータを作成する。例えば、光源０３０２が可視光線の７色である場合、照度演算部００２３は、重み係数（又は、二次元重み係数テーブル）を７種類設定し、照度ボリュームデータを７種類生成する。また、光源０３０２が加色混合の三原色である場合、照度演算部００２３は、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）を設定し、照度ボリュームデータを３種類生成する。つまり、光源情報設定部００２１は、前記光源の複数の波長に応じた前記光源データを設定し、光学特性設定部００２２は、前記複数の波長ごとに前記重み係数を設定し、照度演算部００２３は、前記複数の波長ごとに前記照度ボリュームデータを作成する。
【００５６】
本実施の形態では、光源０３０２が加色混合の三原色であり、３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）が設定され、３種類の照度ボリュームデータが生成される場合について説明する。光源０３０２の波長ごとに、光源データの初期値が設定される。つまり、有効な波長の数と同数の光源データの初期値が、光源情報設定部００２１によりそれぞれ設定される。したがって、本実施の形態では、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３種類の光源データが設定され、それぞれ独立した入力光源データとして、光源データ保持部０４０２により保持される。また、３種類の光源データの初期値は、操作者が操作部０００４を介して選択した初期値でもよいし、画像を使用して設定された初期値でもよい。
【００５７】
照度演算部００２３は、３種類の光源データと３種類の光学特性（重み係数又は二次元重み係数テーブル）とに基づいて、輝度ボリュームデータ上に配置される照度を算定し、３種類の照度ボリュームデータを作成する。
【００５８】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータの照度と、輝度ボリュームデータの輝度（ボクセル値）により参照される不透明度とに基づいて、三次元画像を作成する。光源０３０２が三原色である場合、投影処理部００１８は、照度演算部００２３により作成された３種類の照度ボリュームデータと、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータとから三次元画像を作成する。投影処理部００１８における投影処理は、下記の式（１）〜（３）に示すように、波長ごと（Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素）の照度ボリュームデータL_r[k]，L_g[k]，L_b[k]における照度、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]に基づいて、三次元画像が生成される。つまり、波長ごとの照度ボリュームデータL_r[k]、L_g[k]、L_b[k]におけるボクセル値に、不透明度α[i]により求められる不透明度項と勾配値S[i]の値とを乗じ、視線方向に累算することにより、三次元画像が生成される。式中の“k”は、視線方向のボクセル座標を表す。視線方向は、操作部０００４により、制御部０００３を介して超音波画像を観察する方向として設定される。
【００５９】
ＯＵＴ＿Ｒ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｒ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））
・・・（１）
ＯＵＴ＿Ｇ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｇ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））
・・・（２）
ＯＵＴ＿Ｂ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｂ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））
・・・（３）
【００６０】
投影処理部００１８により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で任意の断面画像と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。
【００６１】
なお、本実施の形態では、超音波診断装置０００１は、勾配演算部００１９を備えるが、勾配演算部００１９を除くことも可能である。この場合、式（１）〜（３）における勾配値S[i]の項は、式（１）〜（３）から除かれることにより（又は、“１．０”として扱われることにより）、作成される三次元画像に寄与しない。
【００６２】
次に本実施の形態による三次元画像の特徴について図６を用いて説明する。図６の三次元画像０６０１は、本実施の形態の手法により構成された三次元画像であり、三次元画像０６０２は、Levoyの手法に代表される一般的なボリュームレンダリング手法によって構成された三次元画像である。図６に示すように、従来の三次元画像０６０２が、胎児の顔の輪郭に沿って暗く細い陰影０６０４を持つ。一方、本実施の形態の三次元画像０６０１は、顔の輪郭に対し、陰影０６０３を強調して輪郭を浮き上がらせることで、境界を明瞭にしている。また、従来の三次元画像０６０２では、胎児の内眼角が細い輪郭線０６０６により表されている。一方、本実施の形態の三次元画像０６０１では、胎児の内眼角が深い陰影０６０５により強調されて表示され、境界が明瞭になっている。このように、陰影を強調することで境界を明瞭にし、ボリュームレンダリング法において、リアリティを向上させた自然な画像を得ることができる。
【００６３】
図７は、本実施の形態における表示例を示した図である。図７に示すように、各平面が互いに直交する三断面０７０１，０７０２，０７０３と三次元画像０７０４とが同時に表示される。このように、三次元画像処理部００１６により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で直交三断面（又は、任意の断面画像）０７０１，０７０２，０７０３と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。各断面を参照しながら、三次元画像により表面を観察することで、検査精度と効率を向上させることができる。
【００６４】
なお、図７の表示形式だけでなく、従来の三次元画像０６０２と本実施の形態の三次元画像０６０１との重畳画像を表示することも可能である。また、複数の光源情報（光源データ）、複数の視線情報、及び複数の位置における三次元画像を同時に表示することも可能である。
【００６５】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。
【００６６】
図８は、本実施の形態の変形例について示したブロック図である。図９は、本実施の形態の変形例による照度演算の概念図を表した図である。図８に示すように、超音波診断装置０００１は、照度演算部００２３の後段に、照度補正部００８０、補正光学特性設定部００８１、及び補正光源情報設定部００８２を備えてもよい。本実施の形態に係る超音波診断装置０００１は、前記三次元空間における視線方向の逆方向を補正光源方向として設定し、補正光源方向に光を照射する補正光源の特性を表す補正光源データを設定する補正光源情報設定部００８２と、前記補正光源に対する前記輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定する補正光学特性設定部００８１と、前記補正光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ）の座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記補正照度に基づいて補正照度ボリュームデータを作成する照度補正部００８０とを備え、投影処理部００１８は、前記ボリュームデータ及び前記補正照度ボリュームデータから前記三次元画像を作成する。
【００６７】
照度演算部００２３による照度ボリュームデータは、光源０３０２の近位から遠位の方向に光の強度の配置を算定する。一方、図８及び図９に示す変形例によれば、観察者の視点０９００から観察される照度は、観察者の視線方向０９０１の遠位から近位の方向に光が伝搬した結果の照度を加味することができる。
【００６８】
補正光源情報設定部００８２は、視点０９００の反対側に補正光源を設定し、視線方向０９０１の逆方向に補正光源方向０９０２を設定する。つまり、補正光源情報設定部００８２は、三次元空間における視線方向０９０１の逆方向を補正光源方向０９０２として設定し、補正光源方向０９０２に光を照射する補正光源の特性を表す補正光源データを設定する。
【００６９】
補正光学特性設定部００８１は、視線方向０９０１の逆方向（補正光源方向０９０２）における重み係数を設定する。つまり、補正光学特性設定部００８１は、補正光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定する。
【００７０】
照度補正部００８０は、視線方向の遠位から近位の方向に照度ボリュームデータを補正した補正照度ボリュームデータを作成するために、照度補正演算を行う。つまり、照度補正部００８０は、補正光源データ及び重み係数に基づいて、輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された補正照度に基づいて補正照度ボリュームデータを作成する。
【００７１】
図９に示すように、図３と同様、輝度ボリュームデータ０３０１に対し、光源０３０２と光源方向０３０３が設定される。照度ボリュームデータを作成する際に、視線方向０９０１が設定された場合、補正光源情報設定部００８２は、視点０９００の反対側に補正光源を設定し、視線方向と逆の方向に補正光源方向０９０２を設定する。
【００７２】
面０９０４は、輝度ボリュームデータ０３０１が最初に補正光源方向０９０２の直交面に交差する（接する）面の位置であって、補正光源方向０９０２上の最初のボクセルを含む面であり、照度演算開始位置を示す。面０９０５は、輝度ボリュームデータ０３０１が最後に補正光源方向０９０２の直交面に交差する（接する）面の位置であって、補正光源方向０９０２上の最後のボクセルを含む面であり、照度演算終了位置を示す。
【００７３】
照度補正部００８０は、補正光源方向０９０２に沿って直交する面に対して照度補正を行う。図９に示すように、照度補正部００８０は、面０９０４から面０９０５の範囲において照度補正を行い、例えば、補正光源方向０９０２に位置するサンプル０９０６の照度補正では、面０９０３について照度補正演算が行われる。
【００７４】
次に、照度補正部００８０の構成について、図１０を用いて説明する。図１０に示すように、照度補正部００８０は、加算部１００１、補正照度ボリュームデータ記憶部１００２、照度ボリュームデータ記憶部０４０１、光源データ保持部０４０２、二次元畳み込み処理部０４０３、及び重み付き加算部０４０４を備える。図４と図１０で同じ番号で記載される構成要素は、特に言及しない限り同様の機能を有する。
【００７５】
照度補正部００８０は、前記補正光源データ及び前記照度ボリュームデータを加算する加算部１００１と、前記補正光源データ及び前記照度ボリュームデータの加算値に対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する二次元畳み込み処理部０４０３と、前記補正光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、前記重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、前記補正照度ボリュームデータを作成する重み付き加算部０４０４とを備える。
【００７６】
照度補正部００８０は、光源データ保持部０４０２に格納される入力光源データ（補正光源データ）に対し、照度ボリュームデータ記憶部０４０１から該当座標の出力照度データを読み出し、入力光源データ（補正光源データ）に出力照度データを加算する。つまり、加算部１００１が、補正光源データ及び照度ボリュームデータを加算する。但し、照度補正部００８０の光源データ保持部０４０２は初期値を持たない点で、照度演算部００２３の光源データ保持部０４０２と異なる。
【００７７】
照度補正部００８０において、加算部１００１は、光源データ保持部０４０２に格納された入力光源データと、照度ボリュームデータ記憶部０４０１から読み出された該当座標の出力照度データとを加算し、入力光源データを更新して保持する。
【００７８】
二次元畳み込み処理部０４０３は、加算部１００１により保持されている入力光源データに対し、二次元畳み込み積分を行う。つまり、二次元畳み込み処理部０４０３は、補正光源データ及び照度ボリュームデータ記憶部０４０１に記憶されている照度ボリュームデータの加算値に対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する。
【００７９】
重み付き加算部０４０４は、二次元畳み込み処理部０４０３の出力結果である二次元畳み込み積分データを入力し、加算部１００１により保持されている更新された入力光源データを入力する。重み付き加算部０４０４は、二次元畳み込み処理部０４０３の出力結果と、加算部１００１にて保持されている更新された入力光源データとに対して重み付き加算を行う。つまり、重み付き加算部０４０４は、補正光源データ及び二次元畳み込み積分データに対して、重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、補正照度ボリュームデータを作成する。ここで、重み付き加算部０４０４が用いる重み係数は、補正用に設定された補正光学特性設定部００８１により設定される。重み係数は、上述のように、輝度ボリュームデータの輝度値と体表（又は、組織表面）からの距離との２つを指標として、二次元的に表現された二次元テーブルから参照されてもよい。
【００８０】
補正照度ボリュームデータ記憶部１００２は、重み付き加算部０４０４の結果を、ボクセル座標に応じた位置情報とともに格納される。また、重み付き加算部０４０４の結果は、光源データ保持部０４０２に入力され、入力光源データとして格納（保持）される。
【００８１】
図８〜図１０に示す変形例によれば、観察者の視点０９００から観察される照度は、観察者の視線方向０９０１の遠位から近位の方向に光が伝搬した結果の照度を加味することができ、光源方向０３０３と補正光源方向０９０２の２方向からの照度を算定した補正照度ボリュームデータを作成することができる。なお、補正照度ボリュームデータ記憶部１００２と照度ボリュームデータ記憶部０４０１は独立した構成としたが、共通のメモリ領域を使用した構成とすることも可能である。
【００８２】
また、照度補正部００８０で作成された補正照度ボリュームデータは、上述の本実施の形態と同様に、リアリティをより向上させる場合、照度演算（又は、照度補正演算）は光源の波長ごとに行われてもよい。この場合、本実施の形態と同様に、設定された波長ごとに、照度演算（又は、照度補正演算）が繰り返し実施され、設定された波長ごとの補正照度ボリュームデータが作成される。例えば、光源０３０２が加色混合の三原色である場合、照度補正部００８０は、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）を設定し、補正照度ボリュームデータを３種類生成する。そして、投影処理部００１８は、照度補正部００８０で作成された３種類の補正照度ボリュームデータと、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータとから三次元画像を作成する。つまり、投影処理部００１８は、輝度ボリュームデータ及び補正照度ボリュームデータから三次元画像を作成する。
【００８３】
このように、光源方向０３０３と補正光源方向０９０２の２方向からの照度を算定することにより、より自然な陰影に基づいた照度を算定することができ、ボリュームレンダリング法において、リアリティを向上させた三次元画像を作成することができる。
【００８４】
また、他の変形例について、図１１を用いて説明する。図１１に示すように、他の変形例では、二次元畳み込み処理部０４０３が特徴的構造を有する。したがって、二次元畳み込み処理部０４０３について主に説明する。
【００８５】
図１１に示すように、二次元畳み込み処理部０４０３は、照度演算部００２３において、光源データ保持部０４０２から入力光源データを読み出し、二次元畳み込み積分処理を行い、二次元畳み込み積分データを重み付き加算部０４０４に出力する。二次元畳み込み処理部０４０３は、２つ以上の複数の二次元畳み込み積分データを生成する。つまり、二次元畳み込み処理部０４０３は、前記光源データに対して複数の二次元畳み込み積分を行うことにより、複数の二次元畳み込み積分データを生成する。
【００８６】
重み付き加算部０４０４は、光源データ保持部０４０２から読み出した入力光源データと、二次元畳み込み処理部０４０３において生成された複数の二次元畳み込み積分データとに対し、重み付き加算処理を行い、出力照度データを作成し、照度ボリュームデータ記憶部０４０１の該当ボクセル座標に格納する。
【００８７】
図１１に示された二次元畳み込み処理部０４０３の構成について説明する。二次元畳み込み処理部０４０３は、２つ以上の複数の二次元畳み込み処理部を含む。二次元畳み込み処理部０４０３−１〜０４０３−Nは、入力された入力光源データに対し、それぞれ異なる二次元畳み込み積分データを出力し、重み付き加算部０４０４へそれぞれ出力する。この場合、重み付き加算部０４０４における重み係数は、入力光源データと、二次元畳み込み処理部０４０３（０４０３−１〜０４０３−N）により作成される複数の二次元畳み込み積分データに対する係数を保持している。二次元畳み込み処理部０４０３（０４０３−１〜０４０３−N）の出力結果ごとに異なる重み係数が二次元テーブルから参照され、重み付き加算部０４０４で用いられてもよい。
【００８８】
このように、超音波診断装置０００１が、複数の二次元畳み込み処理部０４０３−１〜０４０３−Nを備えることで、光の挙動に応じた陰影効果を複数表現することができ、ボリュームレンダリング法において、より自然な光の挙動（例えば、散乱）に基づいた照度が算定された三次元画像を作成することができる。
【００８９】
また、表示部０００９は、輝度と体表からの距離により得られる色相を示すカラーマップを表示してもよい。つまり、表示部０００９は、重み係数を規定する二次元重み係数テーブルに対応し、ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ）のボクセル値（輝度）と対象物の表面からの距離とを指標とするカラーマップを表示する。図１２は、本実施の形態における表示例に、カラーマップが表示されることを示した図である。図１２に示すように、図７と同様、互いに直交する三断面０７０１〜０７０３と三次元画像０７０４とが同時に表示される。そして、カラーマップ７００が表示される。カラーマップ７００は、二次元重み係数テーブル０５０１により実現される三次元画像の色合いを視覚的に認識するための擬似的なカラーマップである。
【００９０】
カラーマップ７００は、輝度ボクセル値を縦軸に配置する。カラーマップ７００は、図４及び図５を用いて説明したように、組織表面からの距離に応じて、二次元重み係数テーブル０５０１に基づいて行われた照度演算の繰り返し回数（組織表面からの距離に相当する）を横軸に配置する。このように、カラーマップ７００は、輝度と体表からの距離により得られる色相を示す参考画像である。
【００９１】
操作者は、カラーマップ７００を確認することで、三次元画像（照明三次元画像）０７０４にどのような色相が割り当てられているかを認識することができる。例えば、表示されている領域が骨であるのか軟組織であるのかを認識することが可能となる。カラーマップ７００の軸の方向を転置したり、軸を反転したりすることも可能である。
【００９２】
また、カラーマップ７００は複数のカラーマップの中から選択されてもよい。例えば、表示部０００９は、対象物の組織（胎児の顔領域や骨領域など）に応じた重み係数を規定する複数の二次元重み係数テーブルに対応する複数のカラーマップを選択的に表示してもよい。図１３は、カラーマップ７００の選択方法を示した図である。図１３に示すように、表示部０００９上に表示される領域選択用のグラフィカルインターフェイス１３００を、操作部０００４（ポインタ、トラックボール、及びエンコーダなど）により操作することで、カラーマップ７００は選択可能である。
【００９３】
図１３の選択画面１３０１は、検査時に表示されるボタンの例であり、対象に応じたボタンを選択することができる。例えば、対象１ボタン１３０２、対象２ボタン１３０３・・・・・対象Nボタン１３０４から対象に応じたボタンを選択することで、対象に応じた三次元画像が作成可能となる。
【００９４】
対象１ボタン１３０２が胎児の顔を指定する場合、対象１ボタン１３０２を選択すると、胎児の顔に適した重み係数（二次元重み係数テーブル０５０１）が選択され、光学特性設定部００２２又は補正光学特性設定部００８１に設定され、対象１ボタン１３０２に対応するカラーマップ１３１２が表示される。
【００９５】
対象２ボタン１３０３が胎児の骨を指定する場合、対象２ボタン１３０３を選択すると、骨領域に適した重み係数（二次元重み係数テーブル０５０１）が選択され、光学特性設定部００２２又は補正光学特性設定部００８１に設定され、対象２ボタン１３０３に対応したカラーマップ１３１３が表示される。領域選択用のグラフィカルインターフェイス１３００は、選択されるカラーマップ１３１２〜１３１４を表示することも可能である。
【００９６】
カラーマップ１３１２〜１３１４は、それぞれの対象ボタン１３０２〜１３０４により選択される二次元重み係数テーブル０５０１に基づいて作成されたカラーマップであり、対象ボタン１３０２〜１３０４と同時に表示されることで、操作者は迷うことなく適切なカラーマップを選択することができる。
【００９７】
また、図１４に示すように、領域選択用のグラフィカルインターフェイス１３００に選択画面１３０５が表示されてもよい。選択画面１３０５は、検査時に表示されるボタンの異なる例であり、選択されている対象の名称を表示する対象表示領域１３０６、対象選択ボタン上１３０７、及び対象選択ボタン下１３０８を含み、予め用意された複数の対象を、対象選択ボタン上１３０７と対象選択ボタン下１３０８を用いて切り替えることができる。したがって、操作者が対象選択ボタン上１３０７又は対象選択ボタン下１３０８を操作することにより、対象に応じた三次元画像が作成可能である。例えば、対象１（対象１ボタン）が胎児の顔を指定し、対象２（対象２ボタン）が胎児の骨を指定する場合、対象選択ボタン上１３０７又は対象選択ボタン下１３０８により順番に対象が切り替わる。この場合、対象１（対象１ボタン）の選択時には、胎児の顔に適した重み係数が選択され、光学特性設定部００２２又は補正光学特性設定部００８１に設定され、カラーマップ７００が切り替わる。次に、対象選択ボタン下１３０８により対象２（対象２ボタン）が選択された場合、骨領域に適した重み係数が選択され、光学特性設定部００２２又は補正光学特性設定部００８１に設定され、カラーマップ７００が切り替わる。
【００９８】
また、入力光源データも対象により切り替え可能であり、対象に応じた入力光源データを光源情報設定部００２１に設定することも可能である。また、対象選択画面が、重み係数と入力光源データのそれぞれに対して用意され、重み係数と入力光源データを独立して選択（又は、制御）することも可能である。
【００９９】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置０００１について、図面を用いて説明する。超音波診断装置０００１は、組織中における光の挙動を表現することにより、性質の異なる組織間における光の相互作用を表現してリアリティを向上させた三次元画像を作成する。性質の異なる組織が隣接している場合、光の相互作用により、隣接する組織間で相互に光の挙動が影響し合い、発色などに影響が生じる。例えば、光源と筋・脂肪組織の間に血管が存在する場合（血管と筋・脂肪組織が光源方向の前後で隣接している場合）、筋・脂肪組織の色が赤くなくても、光が血管を通過することにより筋・脂肪組織が赤く発色する。また、血管と筋・脂肪組織が光源方向の前後以外で隣接している場合であっても、血管と筋・脂肪組織における光の相互作用により、光の散乱が生じて、筋・脂肪組織は赤く発色する。このように、超音波診断装置０００１は、性質の異なる組織間（例えば、血管と筋・脂肪組織との組織間）における光の相互作用を表現してリアリティを向上させた三次元画像を作成する。
【０１００】
図１５は、本実施の形態に係る超音波診断装置０００１の一例を示したブロック図である。図１５に示すように、超音波診断装置０００１は、制御部０００３、操作部０００４、送信部０００５、受信部０００６、送受信制御部０００７、整相加算部０００８、表示部０００９、輝度情報演算部００１１、三次元輝度データ記憶部００１２、任意断面画像作成部００１３、三次元座標変換部００１４、輝度ボリュームデータ記憶部００１５、三次元画像処理部００１６、画像合成部００１７、投影処理部００１８、及び勾配演算部００１９を備える。
【０１０１】
また、超音波診断装置０００１は、血流情報演算部００３１、三次元血流データ記憶部００３２、任意断面画像作成部００３３、三次元座標変換部００３４、血流ボリュームデータ記憶部００３５、及び勾配演算部００３９を備え、輝度ボリュームデータと血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータを含む）に基づいて対象物の三次元画像を表示する。血流分散ボリュームデータは、血流速度分散ボリュームデータ及び血流振幅分散ボリュームデータを含む。また、超音波診断装置０００１には、超音波探触子０００２が接続されている。
【０１０２】
超音波探触子０００２は、被検体００１０に当接させて用いられる。超音波探触子０００２は、複数の振動子を配設して形成されており、被検体００１０に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。超音波探触子０００２は、一次元の直線形又は扇形をなす複数の振動子からなり、探触子の配列方向に電子的に超音波の送受信を行うと同時に複数の振動子の配列方向と直交する方向に振動子を機械的に振り、あるいは手動で移動させ、超音波を三次元に送受信することができる。超音波探触子０００２は、複数の振動子が二次元配列され、超音波の送受信を電子的に制御することができるものでもよい。
【０１０３】
制御部０００３は、超音波診断装置０００１及び超音波探触子０００２の各構成要素を制御する。操作部０００４は、制御部０００３に各種入力を行なう。操作部０００４は、キーボードやトラックボールなどを備えている。
【０１０４】
送信部０００５は、超音波探触子０００２を介して被検体００１０に一定の時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信させる。送信部０００５は、超音波探触子０００２の振動子を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成する。送信部０００５は、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。受信部０００６は、被検体００１０から反射した反射エコー信号を受信する。受信部０００６は、超音波探触子０００２で受信された反射エコー信号について所定のゲインで増幅してＲＦ信号すなわち受信信号を生成するものである。送受信制御部０００７は、送信部０００５と受信部０００６を制御する。
【０１０５】
整相加算部０００８は、受信部０００６で受信された反射エコーを整相加算する。整相加算部０００８は、受信部０００６で増幅されたＲＦ信号の位相を制御し、１点又は複数の収束点に対し超音波ビームを形成してＲＦ信号フレームデータ（ＲＡＷデータに相当）を生成する。輝度情報演算部００１１は、整相加算部０００８で生成されたＲＦ信号フレームデータに基づいて輝度断層画像を構成する。三次元輝度データ記憶部００１２は、輝度情報演算部００１１で構成された輝度断層画像を複数記憶する。任意断面画像作成部００１３は、輝度断層画像の取得形状に基づいて任意断面画像を作成する。三次元座標変換部００１４は、輝度断層画像の取得形状に基づいて三次元座標変換を行ない、輝度ボリュームデータを生成し、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納する。
【０１０６】
血流情報演算部００３１は、整相加算部０００８で生成されたＲＦ信号フレームデータに基づいて血流断層画像を構成する。三次元血流データ記憶部００３２は、血流情報演算部００３１で構成された血流断層画像を複数記憶する。任意断面画像作成部００３３は、血流断層画像の取得形状に基づいて任意断面画像を作成する。三次元座標変換部００３４は、血流断層画像の取得形状に基づいて三次元座標変換を行ない、血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータを含む）を生成し、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納する。
【０１０７】
三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータと、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納された血流ボリュームデータとを用いて照度ボリュームデータを作成する。
【０１０８】
勾配演算部００１９は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータを用いて輝度勾配ボリュームデータを作成する。勾配演算部００３９は、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納された血流ボリュームデータを用いて血流勾配ボリュームデータを作成する。勾配ボリュームデータ（血流勾配ボリュームデータ）の勾配値は、輝度値に基づいて算出された三次元形状の傾き（例えば、三次元形状における法線の傾き、又は三次元形状における法線と視線方向との角度）を表す値である。
【０１０９】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータと輝度ボリュームデータと輝度勾配ボリュームデータとを用いてレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。また、投影処理部００１８は、照度ボリュームデータと血流ボリュームデータと血流勾配ボリュームデータとを用いてレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。投影処理部００１８は、ボクセルごとに輝度又は血流を選択し、輝度を選択した場合は、照度ボリュームデータと輝度ボリュームデータと輝度勾配ボリュームデータとを用いてボクセルに対してレンダリング計算を行い、血流を選択した場合は、照度ボリュームデータと血流ボリュームデータと血流勾配ボリュームデータとを用いてボクセルに対してレンダリング計算を行う。投影処理部００１８は、輝度又は血流によるボクセルごとのレンダリング計算の結果を、ボリューム全体で統合することにより、三次元画像を生成する。
【０１１０】
画像合成部００１７は、投影処理部００１８で生成された三次元画像と、任意断面画像作成部００１３で作成された三次元輝度データの任意断面画像と、任意断面画像作成部００３３で作成された三次元血流データの任意断面画像とを合成する。表示部０００９は、画像合成部００１７で作成された表示画像を表示する。
【０１１１】
次に、三次元輝度データ及び三次元血流データの処理について説明する。超音波探触子０００２は、超音波の送受信と同時に、二次元的に送受信方向を切り替えながら、例えばθ、φの２つの軸に沿って計測することができる。輝度情報演算部００１１は、制御部０００３における設定条件に基づいて、整相加算部０００８から出力されるＲＦ信号フレームデータを入力して、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、平滑化処理等の信号処理を行ない、二次元輝度データを構成する。血流情報演算部００３１は、制御部０００３における設定条件に基づいて、整相加算部０００８から出力されるＲＦ信号フレームデータを入力して、血流速度推定、血流振幅推定、血流分散推定（血流速度分散推定及び血流振幅分散推定を含む）、輪郭強調、ノイズ除去、及び平滑化などの処理を行い、二次元血流データを構成する。二次元血流データは、血流速度、血流振幅、血流速度分散の少なくとも１つにより構成されればよい。
【０１１２】
三次元輝度データ記憶部００１２は、輝度情報演算部００１１の出力データである二次元輝度データを、取得位置に相当する送受信方向に基づいて、複数記憶する機能を有する。例えば、深さ方向にサンプリングを行った時系列の超音波データを、θ方向に送受信を行った計測結果から作成された二次元輝度断層画像を、θ方向に直交するφ方向に駆動して複数枚取得し、φに関連付けられた複数の二次元輝度データを三次元輝度データとして記憶している。
【０１１３】
三次元血流データ記憶部００３２は、血流情報演算部００３１の出力データである二次元血流データを、取得位置に相当する送受信方向に基づいて、複数記憶する機能を有する。例えば、深さ方向にサンプリングを行った時系列の超音波データを、θ方向に送受信を行った計測結果から作成された二次元血流断層画像を、θ方向に直交するφ方向に駆動して複数枚取得し、φに関連付けられた複数の二次元血流データを三次元血流データとして記憶している。
【０１１４】
三次元座標変換部００１４は、三次元輝度データ記憶部００１２に記憶された三次元輝度データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて空間上の座標に三次元座標変換を行ない、輝度ボリュームデータを生成し、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納する。
【０１１５】
三次元座標変換部００３４は、三次元血流データ記憶部００３２に記憶された三次元血流データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて空間上の座標に三次元座標変換を行ない、血流ボリュームデータを生成し、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納する。
【０１１６】
任意断面画像作成部００１３は、三次元輝度データ記憶部００１２に記憶された三次元輝度データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の任意の平面における三次元輝度データの任意断面画像を作成する。
【０１１７】
任意断面画像作成部００３３は、三次元血流データ記憶部００３２に記憶された三次元血流データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の任意の平面における三次元血流データの任意断面画像を作成する。
【０１１８】
勾配演算部００１９は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータに基づいて、各ボクセル座標おける視線方向の勾配が算定されたボリュームデータを作成する。
【０１１９】
勾配演算部００３９は、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納された血流ボリュームデータに基づいて、各ボクセル座標おける視線方向の勾配が算定されたボリュームデータを作成する。
【０１２０】
次に、三次元画像処理部００１６の処理について説明する。三次元画像処理部００１６は、本実施の形態にかかる超音波診断装置０００１の特徴的な処理部であり、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に記憶された輝度ボリュームデータと、血流ボリュームデータ記憶部００３５に記憶された血流ボリュームデータとを用い、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の光源に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【０１２１】
図１６は、三次元画像処理部００１６の一例を示したブロック図である。図１６に示すように、三次元画像処理部００１６は、光源情報設定部００２１、光学特性設定部００２２、及び照度演算部００２３を備える。
【０１２２】
本実施の形態に係る超音波診断装置０００１は、輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波診断装置０００１であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定する光源情報設定部００２１と、前記光源に対する前記輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数と、前記血流ボリュームデータの光学特性を表す重み係数とを設定する光学特性設定部００２２と、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度及び前記血流ボリュームデータの座標に応じた位置の照度の少なくとも１つを算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する照度演算部００２３と、前記輝度ボリュームデータ及び前記血流ボリュームデータの少なくとも１つと前記照度ボリュームデータとから前記三次元画像を作成する投影処理部００１８とを備える。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る超音波三次元画像作成方法は、輝度ボリュームデータと血流ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波三次元画像作成方法であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定し、前記光源に対する前記輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数と、前記光源に対する前記血流ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度及び前記血流ボリュームデータの座標に応じた位置の照度の少なくとも１つを算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、前記輝度ボリュームデータ及び前記血流ボリュームデータの少なくとも１つと前記照度ボリュームデータとから前記三次元画像を作成する。
【０１２４】
光源情報設定部００２１は、三次元画像の三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定（生成）する。例えば、光源情報設定部００２１は、光源の強さを表す光源データを設定する。光源情報設定部００２１は、光源の強さ、三次元空間上の光源の位置、光源の方向、光源の色調、及び光源の形状のうち少なくとも１つを調整して光源データを設定することもできる。光学特性設定部００２２は、制御部０００３及び操作部０００４により設定される輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの光学特性を設定する。光学特性設定部００２２は、光源に対する輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定する。照度演算部００２３は、光源情報設定部００２１で設定された光源データと光学特性設定部００２２で設定された光学特性とに基づいて、出力される照度ボリュームデータ上のボクセル座標に対応する照度を輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの少なくとも１つを用いて算出し、照度ボリュームデータを作成する。
【０１２５】
つまり、照度演算部００２３は、光源データ、重み係数、及びボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータ）に基づいて照度を算出し、算出された照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【０１２６】
次に、光源情報設定部００２１で設定される光源情報、光学特性設定部００２２で設定される光学特性、照度演算部００２３における照度ボリュームデータの作成方法について説明する。
【０１２７】
図１７は、輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータと光源の位置関係とを模式的に表した概念図である。図１７に示すように、制御部０００３及び操作部０００４により、輝度ボリュームデータ記憶部００１５における輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータ０３０１に対し、光源方向０３０３に光源（平行光源）０３０２が設定される。三次元空間上の光源０３０２の位置、光源方向０３０３、及び光源データは、光源情報設定部００２１により生成される。
【０１２８】
面０３０４は、ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータ）０３０１が最初に光源方向０３０３の直交面に交差する（接する）面の位置であり、照度演算開始位置を示す。面０３０５は、ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータ）０３０１が最後に光源方向０３０３の直交面に交差する（接する）面の位置であり、照度演算終了位置を示す。
【０１２９】
照度演算部００２３は、光源方向０３０３に沿って直交する面（光源方向０３０３の直交面）に対して照度演算を行う。図１７では、照度演算部００２３は、面０３０４から面０３０５の範囲において照度演算を行い、例えば、光源方向０３０３に位置するサンプル０３０６の照度演算において、面０３０７について照度演算を行う。
【０１３０】
次に、照度演算部００２３の構成の一例について、図１８を用いて説明する。図１８に示すように、照度演算部００２３は、照度ボリュームデータ記憶部０４０１、光源データ保持部０４０２、二次元畳み込み処理部０４０３、及び重み付き加算部０４０４を備える。照度演算部００２３は、前記光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する二次元畳み込み処理部０４０３と、前記光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、前記重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、前記照度ボリュームデータを作成する重み付き加算部０４０４とを備える。
【０１３１】
照度演算部００２３は、前記光源データの初期値と前記重み付き加算部による前記重み付き加算の結果とを、入力光源データとして保持する光源データ保持部０４０２を備え、前記輝度ボリュームデータにおける照度演算開始位置から照度演算終了位置までボクセルを切り替えながら、前記入力光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成し、前記入力光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、輝度値及び血流値の少なくとも１つに基づく前記重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、前記照度ボリュームデータを作成する。
【０１３２】
光源データ保持部０４０２は、光源情報設定部００２１により生成された光源データを入力し、初期値として保持する。光源データ保持部０４０２により保持されている光源データを、以下、「入力光源データ」と記載する。二次元畳み込み処理部０４０３は、入力光源データ（光源データ）に対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する。二次元畳み込み積分処理は、二次元平面上での畳み込み積分を示し、例えば、面０３０７に対して実施される。
【０１３３】
重み付き加算部０４０４は、二次元畳み込み処理部０４０３の出力結果である二次元畳み込み積分データを入力し、光源データ保持部０４０２により保持されている入力光源データを入力する。重み付き加算部０４０４は、入力光源データ（光源データ）及び二次元畳み込み積分データに対して、重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、照度ボリュームデータを作成する。重み付き加算部０４０４が用いる重み係数は、光源に対するボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータ）の光学特性として、光学特性設定部００２２により設定される。重み付き加算部０４０４が作成する重み付き加算結果を、以下、「出力照度データ」と記載する。
【０１３４】
出力照度データは、照度ボリュームデータ記憶部０４０１のボクセル座標に応じた位置に格納される。また、出力照度データは、光源データ保持部０４０２に入力され、入力光源データとして格納（保持）される。つまり、光源データ保持部０４０２は、光源データの初期値と重み付き加算部０４０４による重み付き加算の結果とを、入力光源データとして保持する。
【０１３５】
ここで、初期値の入力光源データは、光源情報設定部００２１において設定された光源データであり、照度演算部００２３が照度演算を開始する前に、光源データ保持部０４０２に入力されて設定（保持）される。
【０１３６】
照度演算部００２３における二次元畳み込み処理部０４０３及び重み付き加算部０４０４は、輝度ボリュームデータ又は血流ボリュームデータにおける照度演算開始位置（面０３０４）から照度演算終了位置（面０３０５）まで、参照される座標に該当するボクセルを切り替えながら、入力光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成し、入力光源データ及び二次元畳み込み積分データに対して、参照される座標に該当する輝度値又は血流値を切り替えながら、輝度値又は血流値に基づく重み係数を用いて重み付き加算を行うことにより、照度ボリュームデータを作成する。
【０１３７】
次に、重み付き加算部０４０４で用いられる重み係数の設定方法について、図１９を用いて説明する。図１９（ａ）に示すように、輝度二次元重み係数テーブル０５０１は、制御部０００３によって設定される重み係数（輝度値に基づく重み係数）を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値０５０２と体表（又は、組織表面）からの距離０５０３との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。図１９（ｂ）に示すように、血流二次元重み係数テーブル０５０４は、制御部０００３によって設定される重み係数（血流値に基づく重み係数）を備えており、血流ボリュームデータの血流値（ボクセル値）０５０５と体表（又は、組織表面）からの距離０５０６との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と対象物の表面からの距離とを指標とする輝度二次元重み係数テーブル０５０１と、血流ボリュームデータの血流値と対象物の表面からの距離とを指標とする血流二次元重み係数テーブル０５０４とにより規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４により規定される重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの輝度と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、血流ボリュームデータの血流値と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。つまり、光学特性設定部００２２は、複数のボリュームデータの少なくとも１つのボクセル値と前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定する。
【０１３８】
本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える輝度二次元重み係数テーブル０５０１を設定し、血流ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える血流二次元重み係数テーブル０５０４を設定する。
【０１３９】
図１９（ａ）に示すように、輝度ボリュームデータの輝度値と体表（又は、組織表面）からの距離との２つの指標に基づいて、輝度二次元重み係数テーブル０５０１から参照される重み係数がａ１とｂ１の２つであり、図１９（ｂ）に示すように、血流ボリュームデータの血流値と体表（又は、組織表面）からの距離との２つの指標に基づいて、血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照される重み係数がａ２とｂ２の２つである。本実施の形態では、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかが閾値により選択される場合について説明する。例えば、輝度閾値ｃ１に基づいて、参照される座標に該当する輝度値と輝度閾値ｃ１とを比較することにより、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかが選択される。
【０１４０】
重み係数ａ１，ａ２は、入力光源データに影響する（乗算される）重み係数であり、重み係数ｂ１，ｂ２は、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数である。輝度閾値ｃ１により輝度二次元重み係数テーブル０５０１が選択された場合、輝度二次元重み係数テーブル０５０１から参照される重み係数ａ１，ｂ１が入力光源データ及び二次元畳み込み積分データにそれぞれ乗算される。この場合、重み係数ａ１，ｂ１の大きさを調整することにより、輝度ボリュームデータにおける光の挙動（散乱の程度など）を簡便に設定することができる。また、輝度閾値ｃ１により血流二次元重み係数テーブル０５０４が選択された場合、血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照される重み係数ａ２，ｂ２が入力光源データ及び二次元畳み込み積分データにそれぞれ乗算される。この場合、重み係数ａ２，ｂ２の大きさを調整することにより、血流ボリュームデータにおける光の挙動を簡便に設定することができる。
【０１４１】
また、輝度閾値ｃ１を調整することにより輝度ボリュームデータと血流ボリュームデータの関係を調整することができる。例えば、参照される座標に該当する輝度ボリュームデータの輝度値が輝度閾値ｃ１以上である場合、この座標における重み係数は、輝度二次元重み係数テーブル０５０１から参照される。参照される座標に該当する輝度ボリュームデータの輝度値が輝度閾値ｃ１未満である場合、この座標における重み係数は、血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照される。この結果、輝度閾値ｃ１により、輝度ボリュームデータと血流ボリュームデータの関係（輝度二次元重み係数テーブル０５０１と血流二次元重み係数テーブル０５０４の関係）を調整することができる。
【０１４２】
輝度閾値ｃ１の代わりに、血流閾値ｃ２に基づいて、参照される座標に該当する血流値と血流閾値ｃ２とを比較することにより、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかが選択されてもよい。例えば、参照される座標に該当する血流ボリュームデータの血流値が血流閾値ｃ２以上である場合、この座標における重み係数は、血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照される。参照される座標に該当する血流ボリュームデータの血流値が血流閾値ｃ２未満である場合、この座標における重み係数は、輝度二次元重み係数テーブル０５０１から参照される。この結果、血流閾値ｃ２により、輝度ボリュームデータと血流ボリュームデータの関係（輝度二次元重み係数テーブル０５０１と血流二次元重み係数テーブル０５０４の関係）を調整することができる。
【０１４３】
また、輝度閾値ｃ１と血流閾値ｃ２とを組み合わせて、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかが選択されてもよいし、複数の輝度閾値ｃ１又は複数の血流閾値ｃ２により、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかが選択されてもよい。また、輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の重み係数を平均もしくは加重平均することにより、新たに重み係数を算出してもよい。
【０１４４】
参照された重み係数と、重み係数が光源データ及び二次元畳み込み積分データにそれぞれ乗算された後に加算された加重和（重み付き加算の結果）とが、照度ボリュームデータ記憶部０４０１に出力される。参照された重み係数（輝度二次元重み係数テーブル０５０１から参照される重み係数ａ１，ｂ１又は血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照される重み係数ａ２，ｂ２）の合計値を大きく設定することにより、増強された照度を設定することが可能となり、重み係数の合計値を小さく設定することにより、弱い照度を設定することが可能となる。
【０１４５】
本実施の形態では、二次元重み係数テーブル０５０１は、輝度及び体表（又は、組織表面）からの距離を、２つの参照指標として備える。超音波データの場合、組織の音響インピーダンスを反映する輝度が、生体組織の特性を反映する有用な情報となり得る。超音波データにおける輝度は、放射した超音波が散乱体から反射して得られた反射波の振幅を反映しており、超音波が深部に伝搬するに伴って減衰するのが普通である。したがって、超音波データでは輝度のみでは組織を分類することは難しい。そこで、対象物の体表（又は、組織表面）からの距離を指標として加えることにより、超音波データにおいて組織の分類を可能としている。
【０１４６】
例えば、対象物が胎児であって、羊水を介して胎児の腕に到達する超音波を考えた場合、腕の骨体部（硬組織）から反射している超音波の輝度は高いことが良く知られている。
【０１４７】
しかし、腕の表面に到達した瞬間の輝度は、腕の表面が軟組織であるにもかかわらず、減衰が起こっていないために、骨体部と同じく輝度が高いことが良く知られている。このように、輝度だけを指標とした場合、軟組織と骨体部（硬組織）とを区別することは困難である。そこで、対象物の体表からの距離を指標として加える。骨体部は、胎児の組織の内部に存在するため、体表（又は、組織表面）からの距離と輝度の両方を用いて、組織の特性を設定することで、組織の判別が可能となる。
【０１４８】
体表（又は、組織表面）からの距離は、例えば、あるボクセルの輝度が、予め設定された閾値よりも高い場合は、組織中に該当すると判定され、体表（又は、組織表面）からの距離の値は１ボクセル分の距離が加算される。一方、あるボクセルの輝度が、予め設定された閾値よりも低い場合は、組織中に該当しないと判定され、そのボクセルにおける体表（又は、組織表面）からの距離の値は初期化される。
【０１４９】
体表（又は、組織表面）からの距離を重み係数の指標として用いることにより、胎児の腕のように組織表面に高輝度の軟組織が存在し、組織表面から深い位置に軟組織と同程度の輝度の骨体部が存在する場合、同程度の輝度であっても、体表（又は、組織表面）からの距離に応じて、異なる重み係数を設定することで、組織により異なる光学的効果を付与できる。つまり、体表（又は、組織表面）からの距離に応じて、軟組織と骨体部（硬組織）とを区別して異なる重み係数を設定することにより、組織中における光の挙動（散乱、吸収、反射など）を、軟組織と骨体部（硬組織）とを区別して表現することができ、ボリュームレンダリング法において、リアリティを向上させた画像を得ることができる。組織の特性に応じて特徴的な重み係数を用いることで、超音波データのように輝度値のみから組織の特性（又は、種類）を特定することが難しい場合でも、適切な光学的な効果を付与することが可能となる。
【０１５０】
このように、複雑な演算を行わずに、組織の特性を反映した二次元重み係数テーブルを設定して、二次元重み係数テーブルに基づいて、光の挙動（散乱の程度など）を調整することにより、組織中における光学的効果を簡便且つ任意に付与することが可能となり、組織の特性（例えば、組織の硬軟）に応じてリアリティを向上させた三次元画像を作成することができる。
【０１５１】
また、本実施の形態では、二次元重み係数テーブル０５０４は、血流値及び血管（又は、血流表面）からの距離を、２つの参照指標として備える。超音波データの場合、組織や探触子の動きにより擬似的な血流成分が検出され、実際に血流がない場所であっても血流があると判断されることがある。したがって、超音波データでは血流値のみで組織を分類することは難しい場合がある。そこで、血流表面（すなわち、組織表面）からの距離を指標として加えることにより、超音波データにおいて組織の分類が可能になる。
【０１５２】
例えば、血流値が血流閾値ｃ２以上であって、重み係数が血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照される場合、血管表面からの距離が所定の閾値より大きいと、参照される座標に該当する血流値は、実際の血流ではなく擬似的な血流成分に起因することが考えられるため、血流二次元重み係数テーブル０５０４において重み係数ａ２，ｂ２を周辺組織と同じ重み係数に設定することにより、組織中における光の挙動（散乱、吸収、反射など）を周辺組織とを区別せずに表現することで、擬似的な血流成分に起因する血流値を有する部分に光の挙動（振る舞い）を反映させないように重み係数を設定することができ、リアリティを向上させた三次元画像を作成できる。
【０１５３】
照度演算部００２３は、照度演算開始位置（面０３０４）から照度演算終了位置（面０３０５）まで、重み付き加算部０４０４で参照される座標に該当するボクセルを切り替えることにより、参照される座標に該当する輝度値又は血流値を切り替えながら、上記の照度演算処理を繰り返し行う。照度演算部００２３は、ボリュームデータの座標ごとに２つのボリュームデータ（輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータ）から１つのボリュームデータを選択し、選択されたボリュームデータの光学特性（又は、重み係数）に基づいて、座標に応じた位置の照度を算出し、算出された照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【０１５４】
照度演算部００２３は、照度演算終了位置まで演算を行い、ボリュームデータ上のボクセル座標に対応する照度がすべて算定された照度ボリュームデータを作成し、照度ボリュームデータ記憶部０４０１に記憶する。
【０１５５】
光の挙動特性は、自然法則に従って、光源の波長により異なる。よって、自然法則に則り、リアリティをより向上させる場合、照度演算は光源の波長ごとに行われる。この場合、重み係数は光源の波長ごとに異なる。
【０１５６】
光源情報設定部００２１は、光源の複数の波長に応じた光源データを設定する。光学特性設定部００２２は、複数の波長ごとに重み係数を設定する。
【０１５７】
照度演算部００２３は、光源０３０２の複数の波長ごとに、照度演算を行い、照度ボリュームデータを作成する。例えば、光源０３０２が可視光線の７色である場合、照度演算部００２３は、重み係数（又は、二次元重み係数テーブル）を７種類設定し、照度ボリュームデータを７種類生成する。また、光源０３０２が加色混合の三原色である場合、照度演算部００２３は、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）を設定し、照度ボリュームデータを３種類生成する。つまり、光源情報設定部００２１は、前記光源の複数の波長に応じた前記光源データを設定し、光学特性設定部００２２は、前記複数の波長ごとに前記重み係数を設定し、照度演算部００２３は、前記複数の波長ごとに前記照度ボリュームデータを作成する。
【０１５８】
本実施の形態では、光源０３０２が加色混合の三原色であり、３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）が設定され、３種類の照度ボリュームデータが生成される場合について説明する。光源０３０２の波長ごとに、光源データの初期値が設定される。つまり、有効な波長の数と同数の光源データの初期値が、光源情報設定部００２１によりそれぞれ設定される。したがって、本実施の形態では、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３種類の光源データが設定され、それぞれ独立した入力光源データとして、光源データ保持部０４０２により保持される。また、３種類の光源データの初期値は、操作者が操作部０００４を介して選択した初期値でもよいし、画像を使用して設定された初期値でもよい。
【０１５９】
照度演算部００２３は、３種類の光源データと３種類の光学特性（重み係数又は二次元重み係数テーブル）とに基づいて、輝度ボリュームデータ上に配置される照度を算定し、３種類の照度ボリュームデータを作成する。
【０１６０】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータの照度と、ボリュームデータのボクセル値（輝度ボリュームデータの輝度値又は血流ボリュームデータの血流値）により参照される不透明度とに基づいて、三次元画像を作成する。光源０３０２が三原色である場合、投影処理部００１８は、照度演算部００２３により作成された３種類の照度ボリュームデータと、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータと、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納された血流ボリュームデータとから三次元画像を作成する。投影処理部００１８における投影処理は、下記の式（４）〜（６）に示すように、波長ごと（Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素）の照度ボリュームデータL_r[k]，L_g[k]，L_b[k]における照度（ボクセル値）、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]に基づいて、三次元画像が生成される。つまり、波長ごとの照度ボリュームデータL_r[k]、L_g[k]、L_b[k]におけるボクセル値に、不透明度α[i]により求められる不透明度項と、勾配値S[i]の値を乗じ、視線方向に累算することにより、三次元画像が生成される。式中の“k”は、視線方向のボクセル座標を表す。視線方向は、操作部０００４により、制御部０００３を介して超音波画像を観察する方向として設定される。
【０１６１】
ここで、不透明度α[i]及び勾配値S[i]は、重み付き加算部０４０４で参照される輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の選択に応じて、輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの何れかにより参照される不透明度と、輝度勾配ボリュームデータ及び血流勾配ボリュームデータの何れかの勾配値とから設定されることが望ましい。不透明度α[i]及び勾配値S[i]の設定は、ボクセルごとに行われる。例えば、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、重み係数が輝度二次元重み係数テーブル０５０１から参照された場合、輝度ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、輝度勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。また、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、重み係数が血流二次元重み係数テーブル０５０４から参照された場合、血流ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、血流勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。
【０１６２】
ＯＵＴ＿Ｒ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｒ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（４）
ＯＵＴ＿Ｇ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｇ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（５）
ＯＵＴ＿Ｂ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｂ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（６）
【０１６３】
三次元画像処理部００１６により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で任意の断面画像と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。
【０１６４】
なお、本実施の形態では、超音波診断装置０００１は、勾配演算部００１９，００３９を備えるが、勾配演算部００１９，００３９を除くことも可能である。この場合、式（４）〜（６）における勾配値S[i]の項は、式（４）〜（６）から除かれることにより（又は、“１．０”として扱われることにより）、作成される三次元画像に寄与しない。
【０１６５】
次に本実施の形態による三次元画像の特徴について図２０を用いて説明する。図２０の三次元画像０６１１は、本実施の形態の手法により構成された三次元画像である。図２０に示すように、三次元画像０６１１上の明るい部分０６１２は心臓の筋組織を示し、暗い部分０６１３は血流を示す。本実施の形態の手法を用いれば、光が血管を通過することにより筋組織が赤く発色した部分０６１４が生成される。また、本実施の形態の手法を用いれば、光が血管と筋組織の両方を通過することによる光の相互作用により光の散乱と吸収が生じて、筋組織は暗く、かつ赤く発色する部分０６１５が生成される。このように、血管通過による光の挙動や隣接組織における光の相互作用を表現することができる。三次元画像０６２０は本実施の形態の手法を用いない一般的な三次元画像の一例である。本実施の形態の手法を用いた三次元画像０６１１と三次元画像０６２０を比較すると、三次元画像０６１１は、三次元画像０６２０に比べ、立体感のある、写実的な三次元画像であることがわかる。したがって、本実施の形態の手法を用いることによりボリュームレンダリング法においてリアリティを向上させた自然な画像を得ることができる。
【０１６６】
図２１は、本実施の形態における表示例を示した図である。図２１に示すように、各平面が互いに直交する三断面０７１１，０７１２，０７１３と三次元画像０７１４とが同時に表示される。このように、三次元画像処理部００１６により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で直交三断面（又は、任意の断面画像）０７１１，０７１２，０７１３と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。各断面を参照しながら、三次元画像により表面を観察することで、検査精度と効率を向上させることができる。
【０１６７】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。
【０１６８】
図２２は、本実施の形態の二次元重み係数テーブルの変形例について示した図である。図２２に示すように、２つの二次元重み係数テーブル（輝度二次元重み係数テーブル０５０１と血流二次元重み係数テーブル０５０４）の代わりに、輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１が重み付き加算部０４０４で用いられてもよい。輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１は、制御部０００３によって設定される重み係数（輝度値及び血流値に基づく重み係数）を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値０８０２と血流ボリュームデータの血流値０８０３との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と血流ボリュームデータの血流値とを指標とする輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１により規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１により規定される重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの輝度と血流ボリュームデータの血流値とに応じて重み係数を設定する。  本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１を設定する。図２２に示すように、輝度ボリュームデータの輝度と血流ボリュームデータの血流値との２つの指標に基づいて、輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１から参照される重み係数がａ３とｂ３の２つであり、重み係数ａ３は、入力光源データに影響する（乗算される）重み係数であり、重み係数ｂ３は、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数である。この場合、重み係数ａ３，ｂ３の大きさを調整することにより、輝度ボリュームデータにおける光の挙動と血流ボリュームデータにおける光の挙動とを簡便に設定することができる。また、閾値ｃ１，ｃ２などにより輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかを選択する必要がなくなり、１つの輝度血流二次元重み係数テーブル０８０１で、輝度及び血流に対応する光の挙動を簡便に設定することができる。
【０１６９】
図２３は、本実施の形態の重み係数テーブルの変形例について示した図である。図２３に示すように、二次元重み係数テーブルの代わりに、輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７が重み付き加算部０４０４で用いられてもよい。輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７は、制御部０００３によって設定される重み係数（輝度値及び血流値に基づく重み係数）を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値０９０８と血流ボリュームデータの血流値０９０９と体表（又は、組織表面）からの距離０９１０との３つを指標として、三次元的に格納された重み係数を参照するための三次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と血流ボリュームデータの血流値と対象物の表面からの距離とを指標とする輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７により規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７により規定される重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの輝度値と血流ボリュームデータの血流値と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。つまり、光学特性設定部００２２は、複数のボリュームデータの少なくとも２つのボクセル値と、前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定する。
【０１７０】
本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７を設定する。図２３に示すように、輝度ボリュームデータの輝度と血流ボリュームデータの血流値と対象物の表面からの距離との３つの指標に基づいて、輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７から参照される重み係数がａ４とｂ４の２つであり、重み係数ａ４は、入力光源データに影響する（乗算される）重み係数であり、重み係数ｂ４は、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数である。この場合、重み係数ａ４，ｂ４の大きさを調整することにより、輝度ボリュームデータにおける光の挙動と血流ボリュームデータにおける光の挙動とを簡便に設定することができる。また、閾値ｃ１，ｃ２などにより輝度二次元重み係数テーブル０５０１及び血流二次元重み係数テーブル０５０４の何れかを選択する必要がなくなり、１つの輝度血流三次元重み係数テーブル０９０７で、輝度及び血流に対応する光の挙動を簡便に設定することができ、距離により組織を区別して表現することができる。
【０１７１】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置０００１について、図面を用いて説明する。図２４は、本実施の形態に係る超音波診断装置の一例を示したブロック図である。本実施の形態では、主に第２の実施の形態と異なる部分について説明し、その他の部分については第２の実施の形態と同様である。また、第２の実施の形態と同じ符号を付した構成要素は、第２の実施の形態と同様の機能・作用を有する。図２４に示すように、超音波診断装置０００１は、制御部０００３、操作部０００４、送信部０００５、受信部０００６、送受信制御部０００７、整相加算部０００８、表示部０００９、輝度情報演算部００１１、三次元輝度データ記憶部００１２、任意断面画像作成部００１３、三次元座標変換部００１４、輝度ボリュームデータ記憶部００１５、三次元画像処理部００１６、画像合成部００１７、投影処理部００１８、及び勾配演算部００１９を備える。
【０１７２】
また、超音波診断装置０００１は、弾性情報演算部１０３１、三次元弾性データ記憶部１０３２、任意断面画像作成部１０３３、三次元座標変換部１０３４、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５、及び勾配演算部１０３９を備え、輝度ボリュームデータと弾性ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する。また、超音波診断装置０００１には、超音波探触子０００２が接続されている。
【０１７３】
弾性情報演算部１０３１は、整相加算部０００８で生成されたＲＦ信号フレームデータに基づいて弾性断層画像を構成する。三次元弾性データ記憶部１０３２は、弾性情報演算部１０３１で構成された弾性断層画像を複数記憶する。任意断面画像作成部１０３３は、弾性断層画像の取得形状に基づいて任意断面画像を作成する。三次元座標変換部１０３４は、弾性断層画像の取得形状に基づいて三次元座標変換を行ない、弾性ボリュームデータを生成し、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納する。
【０１７４】
三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータと、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納された弾性ボリュームデータとを用いて照度ボリュームデータを作成する。
【０１７５】
勾配演算部１０３９は、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納された弾性ボリュームデータを用いて弾性勾配ボリュームデータを作成する。勾配ボリュームデータ（弾性勾配ボリュームデータ）の勾配値は、弾性値に基づいて算出された三次元形状の傾き（例えば、三次元形状における法線の傾き、又は三次元形状における法線と光源方向との角度）を表す値である。
【０１７６】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータと輝度ボリュームデータと輝度勾配ボリュームデータとを用いてレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。また、投影処理部００１８は、照度ボリュームデータと弾性ボリュームデータと弾性勾配ボリュームデータとを用いてレンダリング処理を行い、三次元画像を生成する。投影処理部００１８は、ボクセルごとに輝度又は弾性を選択し、輝度を選択した場合は、照度ボリュームデータと輝度ボリュームデータと輝度勾配ボリュームデータとを用いてボクセルに対してレンダリング計算を行い、弾性を選択した場合は、照度ボリュームデータと弾性ボリュームデータと弾性勾配ボリュームデータとを用いてボクセルに対してレンダリング計算を行う。投影処理部００１８は、輝度又は弾性によるボクセルごとのレンダリング計算の結果を、ボリューム全体で統合することにより、三次元画像を生成する。  画像合成部００１７は、投影処理部００１８で生成された三次元画像と、任意断面画像作成部００１３で作成された三次元輝度データの任意断面画像と、任意断面画像作成部１０３３で作成された三次元弾性データの任意断面画像とを合成する。表示部０００９は、画像合成部００１７で作成された表示画像を表示する。
【０１７７】
次に、三次元輝度データ及び三次元弾性データの処理について説明する。超音波探触子０００２は、超音波の送受信と同時に、二次元的に送受信方向を切り替えながら、例えばθ、φの２つの軸に沿って計測することができる。輝度情報演算部００１１は、制御部０００３における設定条件に基づいて、整相加算部０００８から出力されるＲＦ信号フレームデータを入力して、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、平滑化処理等の信号処理を行ない、二次元輝度データを構成する。
【０１７８】
弾性値は、探触子を手動で又は機械的に上下に被検体に圧迫を加えることにより発生する歪みの量をフレームデータから計測される。弾性情報演算部１０３１は、整相加算部０００８から出力されるＲＦ信号フレームデータを記憶し、少なくとも２枚のフレームデータから生体組織の変位を計測し、変位情報を生成する。弾性情報演算部１０３１は、変位情報から歪み又は弾性率を求める弾性情報演算を実施し、輪郭強調及び平滑化処理などの処理を行い、二次元弾性データを構成する。二次元弾性データは、変位量、歪み量、弾性率の少なくとも１つにより構成される。
【０１７９】
三次元弾性データ記憶部１０３２は弾性情報演算部１０３１の出力データである二次元弾性データを、取得位置に相当する送受信方向に基づいて、複数記憶する機能を有する。例えば、深さ方向にサンプリングを行った時系列の超音波データを、θ方向に送受信を行った計測結果から作成された二次元弾性断層画像を、θ方向に直交するφ方向に駆動して複数枚取得し、φに関連付けられた複数の二次元弾性データを三次元弾性データとして記憶している。
【０１８０】
三次元座標変換部１０３４は、三次元弾性データ記憶部１０３２に記憶された三次元弾性データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて空間上の座標に三次元座標変換を行ない、弾性ボリュームデータを生成し、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納する。
【０１８１】
任意断面画像作成部１０３３は、三次元弾性データ記憶部１０３２に記憶された三次元弾性データを用い、取得位置（深さ、θ、φ）に基づいて、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の任意の平面における三次元弾性データの任意断面画像を作成する。
【０１８２】
勾配演算部１０３９は、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納された弾性ボリュームデータに基づいて、各ボクセル座標おける視線方向の勾配が算定されたボリュームデータを作成する。
【０１８３】
次に、三次元画像処理部００１６の処理について説明する。三次元画像処理部００１６は、本実施の形態にかかる超音波診断装置０００１に特徴的な処理部であり、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に記憶された輝度ボリュームデータと、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に記憶された弾性ボリュームデータとを用い、制御部０００３及び操作部０００４により設定された三次元空間上の光源に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【０１８４】
図２５は、三次元画像処理部００１６の一例を示したブロック図である。図２５に示すように、三次元画像処理部００１６は、光源情報設定部００２１、光学特性設定部００２２、及び照度演算部００２３を備える。
【０１８５】
本実施の形態に係る超音波診断装置０００１は、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波診断装置０００１であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定する光源情報設定部００２１と、前記光源に対する前記輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数と、前記弾性ボリュームデータの光学特性を表す重み係数とを設定する光学特性設定部００２２と、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度及び前記弾性ボリュームデータの座標に応じた位置の照度の少なくとも１つを算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する照度演算部００２３と、前記輝度ボリュームデータ及び前記弾性ボリュームデータの少なくとも１つと前記照度ボリュームデータとから前記三次元画像を作成する投影処理部００１８とを備える。
【０１８６】
また、本実施の形態に係る超音波三次元画像作成方法は、輝度ボリュームデータと弾性ボリュームデータに基づいて対象物の三次元画像を表示する超音波三次元画像作成方法であって、三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定し、前記光源に対する前記輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数と、前記光源に対する前記弾性ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度及び前記弾性ボリュームデータとの座標に応じた位置の照度の少なくとも１つを算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、前記輝度ボリュームデータ及び前記弾性ボリュームデータの少なくとも１つと前記照度ボリュームデータとから前記三次元画像を作成する。
【０１８７】
光源情報設定部００２１は、三次元画像の三次元空間に設定される光源の特性を表す光源データを設定（生成）する。例えば、光源情報設定部００２１は、光源の強さを表す光源データを設定する。光源情報設定部００２１は、光源の強さ、三次元空間上の光源の位置、光源の方向、光源の色調、及び光源の形状のうち少なくとも１つを調整して光源データを設定することもできる。光学特性設定部００２２は、制御部０００３及び操作部０００４により設定される輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの光学特性を設定する。光学特性設定部００２２は、光源に対する輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定する。照度演算部００２３は、光源情報設定部００２１で設定された光源データと光学特性設定部００２２で設定された光学特性とに基づいて、出力される照度ボリュームデータ上のボクセル座標に対応する照度を輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つを用いて算出し、照度ボリュームデータを作成する。
【０１８８】
つまり、照度演算部００２３は、光源データ、重み係数、輝度ボリュームデータ、及びボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータ）に基づいて照度を算出し、算出された照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【０１８９】
次に、光源情報設定部００２１で設定される光源情報、光学特性設定部００２２で設定される光学特性、照度演算部００２３における照度ボリュームデータの作成方法について説明する。
【０１９０】
図２６は輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータと光源の位置関係とを模式的に表した概念図である。図２６に示すように、制御部０００３及び操作部０００４により、輝度ボリュームデータ記憶部００１５における輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータ０３０１に対し、光源方向０３０３に光源（平行光源）０３０２が設定される。三次元空間上の光源０３０２の位置、光源方向０３０３、及び光源データは、光源情報設定部００２１により生成される。
【０１９１】
面０３０４は、ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータ）０３０１が最初に光源方向０３０３の直交面に交差する（接する）面の位置であり、照度演算開始位置を示す。面０３０５は、ボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータ）０３０１が最後に光源方向０３０３の直交面に交差する（接する）面の位置であり、照度演算終了位置を示す。
【０１９２】
照度演算部００２３は、光源方向０３０３に沿って直交する面（光源方向０３０３の直交面）に対して照度演算を行う。図２６では、照度演算部００２３は、面０３０４から面０３０５の範囲において照度演算を行い、例えば、光源方向０３０３に位置するサンプル０３０６の照度演算において、面０３０７について照度演算を行う。
【０１９３】
次に、照度演算部００２３の構成の一例について、図２７を用いて説明する。図２７に示すように、照度演算部００２３は、照度ボリュームデータ記憶部０４０１、光源データ保持部０４０２、二次元畳み込み処理部０４０３、及び重み付き加算部０４０４を備える。照度演算部００２３は、前記光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する二次元畳み込み処理部０４０３と、前記光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、輝度値及び弾性値の少なくとも１つに基づく前記重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、前記照度ボリュームデータを作成する重み付き加算部０４０４とを備える。
【０１９４】
照度演算部００２３は、前記光源データの初期値と前記重み付き加算部による前記重み付き加算の結果とを、入力光源データとして保持する光源データ保持部０４０２を備え、前記輝度ボリュームデータにおける照度演算開始位置から照度演算終了位置までボクセルを切り替えながら、前記入力光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成し、前記入力光源データ及び前記二次元畳み込み積分データに対して、輝度値及び弾性値の少なくとも１つに基づく前記重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、前記照度ボリュームデータを作成する。
【０１９５】
光源データ保持部０４０２は、光源情報設定部００２１により生成された光源データを入力し、初期値として保持する。光源データ保持部０４０２により保持されている光源データを、以下、「入力光源データ」と記載する。二次元畳み込み処理部０４０３は、入力光源データ（光源データ）に対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成する。二次元畳み込み積分処理は、二次元平面上での畳み込み積分を示し、例えば、面０３０７に対して実施される。
【０１９６】
重み付き加算部０４０４は、二次元畳み込み処理部０４０３の出力結果である二次元畳み込み積分データを入力し、光源データ保持部０４０２により保持されている入力光源データを入力する。重み付き加算部０４０４は、入力光源データ（光源データ）及び二次元畳み込み積分データに対して、重み係数に基づいて重み付き加算を行うことにより、照度ボリュームデータを作成する。重み付き加算部０４０４が用いる重み係数は、光源に対するボリュームデータ（輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータ）の光学特性として、光学特性設定部００２２により設定される。重み付き加算部０４０４が作成する重み付き加算結果を、以下、「出力照度データ」と記載する。
【０１９７】
出力照度データは、照度ボリュームデータ記憶部０４０１のボクセル座標に応じた位置に格納される。また、出力照度データは、光源データ保持部０４０２に入力され、入力光源データとして格納（保持）される。つまり、光源データ保持部０４０２は、光源データの初期値と重み付き加算部０４０４による重み付き加算の結果とを、入力光源データとして保持する。
【０１９８】
ここで、初期値の入力光源データは、光源情報設定部００２１において設定された光源データであり、照度演算部００２３が照度演算を開始する前に、光源データ保持部０４０２に入力されて設定（保持）される。
【０１９９】
照度演算部００２３における二次元畳み込み処理部０４０３及び重み付き加算部０４０４は、輝度ボリュームデータ又は弾性ボリュームデータにおける照度演算開始位置（面０３０４）から照度演算終了位置（面０３０５）まで、参照される座標に該当するボクセルを切り替えながら、入力光源データに対して二次元畳み込み積分を行うことにより、二次元畳み込み積分データを生成し、入力光源データ及び二次元畳み込み積分データに対して、参照される座標に該当する輝度値又は弾性値を切り替えながら、重み係数を用いて重み付き加算を行うことにより、照度ボリュームデータを作成する。
【０２００】
次に、重み付き加算部０４０４で用いられる重み係数の設定方法について、図２８を用いて説明する。図２８は、本実施の形態の重み係数テーブルについて示した図である。図２８に示すように、輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１が重み付き加算部０４０４で用いられる。輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１は、制御部０００３によって設定される重み係数（輝度値及び弾性値に基づく重み係数）を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値１２０２と弾性ボリュームデータの弾性値（ボクセル値）１２０３と体表（又は、組織表面）からの距離１２０４との３つを指標として、三次元的に格納された重み係数を参照するための三次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と弾性ボリュームデータの弾性値と対象物の表面からの距離とを指標とする輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１により規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１により規定される重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの輝度値と弾性ボリュームデータの弾性値と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。つまり、光学特性設定部００２２は、複数のボリュームデータの少なくとも２つのボクセル値と、前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定する。
【０２０１】
本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１を設定する。図２８に示すように、輝度ボリュームデータの輝度値と弾性ボリュームデータの弾性値と対象物の表面からの距離との３つの指標に基づいて、輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１から参照される重み係数がａ５とｂ５の２つであり、重み係数ａ５は、入力光源データに影響する（乗算される）重み係数であり、重み係数ｂ５は、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数である。この場合、重み係数ａ５，ｂ５の大きさを調整することにより、輝度ボリュームデータにおける光の挙動と弾性ボリュームデータにおける光の挙動とを簡便に設定することができる。
【０２０２】
また、重み係数ａ５とｂ５に基づく入力光源データ及び二次元畳み込み積分データの加重和が、照度ボリュームデータ記憶部０４０１に出力される。重み係数ａ５とｂ５の合計値を大きく設定することにより、増強された照度を設定することが可能となり、重み係数ａ５とｂ５の合計値を小さく設定することにより、弱い照度を設定することが可能となる。超音波データの場合、組織の音響インピーダンスを反映する輝度が、生体組織の特性を反映する有用な情報となり得る。超音波データにおける輝度は、放射した超音波が散乱体から反射して得られた反射波の振幅を反映しており、超音波が深部に伝搬するに伴って減衰するのが普通である。したがって、超音波データでは輝度のみでは組織を分類することは難しい。そこで、対象物の体表（又は、組織表面）からの距離を指標として加えることにより、超音波データにおいて組織の分類を可能としている。
【０２０３】
例えば、対象物が腫瘍部を含む乳房であって、脂肪層を介して腫瘍に到達する超音波を考えた場合、脂肪層と腫瘍の間に介在する乳腺は比較的輝度が高く、腫瘍と脂肪層は超音波の輝度が低いことが知られている。したがって、輝度だけを指標とした場合、腫瘍と脂肪層とを区別することが困難な場合がある。そこで、対象物の体表からの距離を指標として加える。また、腫瘍部は弾性値が低く、弾性値は悪性腫瘍の指標とされる。しかし、弾性値の計測における被検体への圧迫により擬似的に硬い領域が計測される場合がある。例えば、被検体の深部において圧迫が伝わらない領域では歪みが発生しないので、擬似的に硬い領域であると判断されることがある。したがって、弾性だけを指標とした場合、腫瘍を区別することが困難な場合がある。そこで、対象物の体表からの距離を指標として加える。輝度値が低く、弾性値が低く、且つ体表からの距離が一定以下である条件を満たすボリュームデータを腫瘍に相当するボリュームデータとして、輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１の重み係数ａ５，ｂ５を設定することにより、腫瘍部の光学的な特性を反映させることが可能になる。つまり、輝度、弾性、及び距離の３つの指標に基づく輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１を用いて重み係数ａ５，ｂ５を設定することで、組織を区別して光の挙動を表現することができ、ボリュームレンダリング法において、リアリティを向上させた画像（三次元画像）を得ることができる。例えば、擬似的に硬い領域（腫瘍と誤認される領域）に腫瘍の光学的効果を付与しないようにすることができる。
【０２０４】
照度演算部００２３は、照度演算開始位置（面０３０４）から照度演算終了位置（面０３０５）まで、重み付き加算部０４０４で参照される座標を切り替え、該当する輝度値と弾性値を切り替えながら、上記の照度演算処理を繰り返し行う。照度演算部００２３は、ボリュームデータの座標ごとに２つのボリュームデータ（輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータ）から１つのボリュームデータを選択し、選択されたボリュームデータの光学特性（又は、重み係数）に基づいて、座標に応じた位置の照度を算出し、算出された照度に基づいて照度ボリュームデータを作成する。
【０２０５】
照度演算部００２３は、照度演算終了位置まで演算を行い、ボリュームデータ上のボクセル座標に対応する照度がすべて算定された照度ボリュームデータを作成し、照度ボリュームデータ記憶部０４０１に記憶する。
【０２０６】
光の挙動特性は、自然法則に従って、光源の波長により異なる。よって、自然法則に則り、リアリティをより向上させる場合、照度演算は光源の波長ごとに行われる。この場合、重み係数は光源の波長ごとに異なる。
【０２０７】
光源情報設定部００２１は、光源の複数の波長に応じた光源データを設定する。光学特性設定部００２２は、複数の波長ごとに重み係数を設定する。
【０２０８】
照度演算部００２３は、光源０３０２の複数の波長ごとに、照度演算を行い、照度ボリュームデータを作成する。例えば、光源０３０２が可視光線の７色である場合、照度演算部００２３は、重み係数（又は、二次元重み係数テーブル）を７種類設定し、照度ボリュームデータを７種類生成する。また、光源０３０２が加色混合の三原色である場合、照度演算部００２３は、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）を設定し、照度ボリュームデータを３種類生成する。つまり、光源情報設定部００２１は、前記光源の複数の波長に応じた前記光源データを設定し、光学特性設定部００２２は、前記複数の波長ごとに前記重み係数を設定し、照度演算部００２３は、前記複数の波長ごとに前記照度ボリュームデータを作成する。
【０２０９】
本実施の形態では、光源０３０２が加色混合の三原色であり、３組の重み係数（又は、３種類の二次元重み係数テーブル）が設定され、３種類の照度ボリュームデータが生成される場合について説明する。光源０３０２の波長ごとに、光源データの初期値が設定される。つまり、有効な波長の数と同数の光源データの初期値が、光源情報設定部００２１によりそれぞれ設定される。したがって、本実施の形態では、Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素の波長に相当する３種類の光源データが設定され、それぞれ独立した入力光源データとして、光源データ保持部０４０２により保持される。また、３種類の光源データの初期値は、操作者が操作部０００４を介して選択した初期値でもよいし、画像を使用して設定された初期値でもよい。
【０２１０】
照度演算部００２３は、３種類の光源データと３種類の光学特性（重み係数又は二次元重み係数テーブル）とに基づいて、輝度ボリュームデータ上に配置される照度を算定し、３種類の照度ボリュームデータを作成する。
【０２１１】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータの照度と、ボリュームデータのボクセル値（輝度ボリュームデータの輝度値又は弾性ボリュームデータの弾性値）により参照される不透明度とに基づいて、三次元画像を作成する。光源０３０２が三原色である場合、投影処理部００１８は、照度演算部００２３により作成された３種類の照度ボリュームデータと、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータと、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納された弾性ボリュームデータとから三次元画像を作成する。投影処理部００１８における投影処理は、下記の式（７）〜（９）に示すように、波長ごと（Ｒ要素、Ｇ要素、Ｂ要素）の照度ボリュームデータL_r[k]，L_g[k]，L_b[k]における照度（ボクセル値）、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]に基づいて、三次元画像が生成される。つまり、波長ごとの照度ボリュームデータL_r[k]、L_g[k]、L_b[k]におけるボクセル値に、不透明度α[i]により求められる不透明度項と、勾配値S[i]の値を乗じ、視線方向に累算することにより、三次元画像が生成される。式中の“k”は、視線方向のボクセル座標を表す。視線方向は、操作部０００４により、制御部０００３を介して超音波画像を観察する方向として設定される。
【０２１２】
ここで、不透明度α[i]及び勾配値S[i]は、輝度値及び弾性値の少なくとも１つの閾値に基づいて選択される輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの何れかにより参照される不透明度と、輝度勾配ボリュームデータ及び弾性勾配ボリュームデータの何れかの勾配値とから設定されることが望ましい。不透明度α[i]及び勾配値S[i]の設定は、ボクセルごとに行われる。例えば、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、輝度値の閾値に基づいて、輝度ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、輝度勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。また、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、弾性値の閾値に基づいて、弾性ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、弾性勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。
【０２１３】
ＯＵＴ＿Ｒ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｒ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（７）
ＯＵＴ＿Ｇ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｇ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（８）
ＯＵＴ＿Ｂ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（Ｌ＿ｂ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（９）
【０２１４】
三次元画像処理部００１６により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で任意の断面画像と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。
【０２１５】
なお、本実施の形態では、超音波診断装置０００１は、勾配演算部００１９、１０３９を備えるが、勾配演算部００１９、１０３９を除くことも可能である。この場合、式（７）〜（９）における勾配値S[k]の項は、式（７）〜（９）から除かれることにより（又は、“１．０”として扱われることにより）、作成される三次元画像に寄与しない。
【０２１６】
次に本実施の形態による三次元画像の特徴について図２９を用いて説明する。図２９の三次元画像１３１５は、本実施の形態の手法により構成された三次元画像である。図２９に示すように、三次元画像１３１５上の正常組織部１３１６では正常組織の光学的効果が付与され、腫瘍１３１７では腫瘍の光学的効果が付与され、ボリュームレンダリング法において、リアリティを向上させた自然な画像を得ることができる。三次元画像１３２０は、本実施の形態の手法を用いない一般的な三次元画像の一例である。本実施の形態の手法を用いた三次元画像１３１１と三次元画像１３２０を比較すると、三次元画像１３１１は、三次元画像１３２０に比べ、立体感のある、写実的な三次元画像であることがわかる。したがって、本実施の形態の手法を用いることによりボリュームレンダリング法においてリアリティを向上させた自然な画像を得ることができる。
【０２１７】
図３０は、本実施の形態における表示部０００９の表示例を示した図である。図３０に示すように、表示部０００９は、互いに直交する３つの直交断面１４０１，１４０２，１４０３と三次元画像１４０４とを表示する。三次元画像処理部００１６により作成された三次元画像１４０４は、画像合成部００１７で３つの直交断面（又は、任意の断面画像）１４０１，１４０２，１４０３と同一画面上に表示される。この結果、各直交断面（又は、任意の断面画像）１４０１，１４０２，１４０３を参照しながら、三次元画像１４０４を観察することができ、検査精度と効率を向上させることができる。
【０２１８】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、第２の実施の形態の変形例である。以下、本発明の第４の実施の形態の超音波診断装置０００１について図面を用いて、第２の実施の形態と異なる部分について主に説明する。図３１は、本実施の形態に特徴的な部分である三次元画像処理部００１６の一例を示したブロック図である。図３１の三次元画像処理部００１６は、図１５の第２の実施の形態の超音波診断装置０００１における三次元画像処理部００１６に対応している。
【０２１９】
図３１に示すように、三次元画像処理部００１６は、光源情報設定部００２１、光学特性設定部００２２、及び照度演算部００２３に加え、色調変換部００２４を備える。色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータを含む）、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つに基づいて、照度ボリュームデータの色調を変換する。血流分散ボリュームデータは、血流速度分散ボリュームデータ及び血流振幅分散ボリュームデータを含む。第４の実施の形態では、色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータ、血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータの少なくとも１つに基づいて、照度ボリュームデータの色調を変換する。色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータを輝度ボリュームデータ記憶部００１５から参照する。また、色調変換部００２４は、血流データのうち血流速度に関する血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ）、血流データのうち血流振幅に関する血流ボリュームデータ（血流振幅ボリュームデータ）、血流データのうち血流速度分散に関する血流ボリュームデータ（血流分散ボリュームデータ）の少なくとも１つを、血流ボリュームデータ記憶部００３５から参照し、照度演算部００２３から出力される照度ボリュームデータに対して色調変換を行い、出力する。
【０２２０】
照度演算部００２３は、光源０３０２の複数の波長ごとに、照度演算を行い、照度ボリュームデータを作成する。この場合、色調変換部００２４は、光源０３０２の複数の波長ごとに作成された照度ボリュームデータの値を変換することで、光源０３０２の複数の波長ごとに照度ボリュームデータに対して色調変換を行い、出力してもよい。例えば、光源０３０２が加色混合の三原色（すなわち、ＲＧＢ表色系）で保持される場合、照度演算部００２３によりＲ（赤）要素、Ｇ（緑）要素、Ｂ（青）要素の３つの照度ボリュームデータが得られ、色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータ、血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータの少なくとも１つを参照して、照度ボリュームデータの値を変換することにより色調変換を行う。照度ボリュームデータの値は、各要素（ＲＧＢ）の値の交換（取り換えを含む）又は特定の要素（ＲＧＢから任意に選択された要素）に対する所定の値の加減算や乗除算により所定の値に変換されて、色調変換されることが可能である。
【０２２１】
次に、色調変換部００２４が、輝度ボリュームデータ、血流速度ボリュームデータ、及び血流振幅ボリュームデータの少なくとも１つに基づいて照度ボリュームデータの色調変換を行う場合について説明する。色調変換部００２４は、Ｒ要素、Ｇ要素、及びＢ要素の３つの照度ボリュームデータを照度演算部００２３から入力し、輝度ボリュームデータを輝度ボリュームデータ記憶部００１５から入力し、血流速度ボリュームデータと血流振幅ボリュームデータを血流ボリュームデータ記憶部００３５から入力する。色調変換部００２４は、制御部０００３から所定の閾値を入力し、照度演算部００２３と同様に照度ボリュームデータ中の各座標における照度が血流であるか組織であるかを判定する。例えば、色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータの輝度値（ボクセル値）と輝度閾値ｃ１と比較し、輝度ボリュームデータの輝度値（ボクセル値）が輝度閾値ｃ１を上回っていた場合は組織であり、下回っていた場合は血流であると判定する。また、色調変換部００２４は、血流振幅ボリュームデータの血流振幅値（ボクセル値）と血流振幅閾値ｃ２とを比較し、血流振幅ボリュームデータの血流振幅値（ボクセル値）が血流振幅閾値ｃ２を上回っていた場合は血流であり、下回っていた場合は組織であると判定する。また、色調変換部００２４は、血流速度ボリュームデータの血流速度値（ボクセル値）と血流速度閾値ｃ３とを比較し、血流速度ボリュームデータの血流速度値（ボクセル値）が血流速度閾値ｃ３を上回っていた場合は血流であり、下回っていた場合は組織であると判定する。また、色調変換部００２４は、これらの閾値ｃ１，ｃ２，ｃ３を組み合わせて血流と組織を判別してもよい。
【０２２２】
色調変換部００２４は、複数の照度ボリュームデータのうち少なくとも２つの照度ボリュームデータの照度の値を交換することにより、色調を変換する。例えば、所定の座標が血流であると判定された場合、色調変換部００２４は、該当する座標における血流速度ボリュームデータを参照し、この血流速度値（ボクセル値）が負である場合には、Ｒ要素の照度ボリュームデータの照度値（ボクセル値）とＢ要素の照度ボリュームデータの照度値（ボクセル値）とを交換することにより色調変換を行う。このように、血流の方向（血流速度値の正負）に応じて要素を変換することにより、照度演算部００２３により算定された光学的な効果を保持しつつ、血流の方向情報を付与することが可能である。また、視認性に優れ、リアリティと診断能が向上した三次元画像を得ることができる。
【０２２３】
図３２は、色調変換部００２４による各要素（ＲＧＢ）の値の交換の効果を示す模式図である。図３２の三次元画像１７００は第２の実施の形態における三次元画像であり、三次元画像１７１０は第４の実施の形態における三次元画像である。三次元画像１７００における血流１７０１が血流１７０２と逆方向で負の向きである場合、第４の実施の形態では色調変換部００２４により色調変換が行われ、例えば、血流１７１２が赤い色（Ｒ要素）で表示され、血流１７１１は青い色（Ｂ要素）で表示される。つまり、色調変換部００２４が色調変換を行うことにより、血流の方向（血流速度値の正負）に応じて、血流１７１１と血流１７１２とは異なる色で表示され、視認性に優れ診断能の向上が可能である。
【０２２４】
また、色調変換部００２４は、複数の照度ボリュームデータのうち少なくとも１つの照度ボリュームデータの照度の値に、所定の値の加算、減算、乗算、及び除算の少なくとも１つを施すことにより、色調を変換する。例えば、所定の座標が血流であると判定された場合、色調変換部００２４は、該当する座標における血流分散ボリュームデータを参照し、この血流速度分散値が所定の閾値を超えている場合には、血流分散ボリュームデータの血流速度分散値（ボクセル値）の大きさに比例する係数を、Ｇ要素の照度ボリュームデータの照度値（ボクセル値）に乗じる。このように、血流速度分散値に応じて特定の要素（Ｇ要素）に所定の係数を乗算して強調することにより、照度演算部００２３により算定された光学的な効果を保持しつつ、血流速度の分散情報を付与することが可能である。また、視認性に優れ、リアリティと診断能が向上した三次元画像を得ることができる。
【０２２５】
図３３は、色調変換部００２４により要素に係数が乗算された効果を示す模式図である。図３３の三次元画像１７００は第２の実施の形態における三次元画像であり、三次元画像１８１０は第４の実施の形態における三次元画像である。血流１７０１，１８１１の先端部分の血流速度分散値が非常に高く、所定の閾値を超える場合、第４の実施の形態では色調変換部００２４により色調変換が行われ、例えば、三次元画像１８１０の血流１８１１上に、血流速度の分散情報が反映された血流１８１２を表示することができる。つまり、色調変換部００２４が色調変換を行うことにより、血流速度分散値に応じて、血流１８１１と血流１８１２とは異なる色で表示され、視認性に優れ診断能の向上が可能である。
【０２２６】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、第３の実施の形態の変形例である。以下、本発明の第５の実施の形態の超音波診断装置０００１について図面を用いて、第３の実施の形態と異なる部分について主に説明する。図３４は、本実施の形態に特徴的な部分である三次元画像処理部００１６の一例を示したブロック図である。図３４の三次元画像処理部００１６は、図２４の第３の実施の形態の超音波診断装置０００１における三次元画像処理部００１６に対応している。
【０２２７】
図３４に示すように、三次元画像処理部００１６は、光源情報設定部００２１、光学特性設定部００２２、照度演算部００２３に加え、色調変換部００２４を備える。色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ（血流速度ボリュームデータ、血流振幅ボリュームデータ、及び血流分散ボリュームデータを含む）、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つに基づいて、照度ボリュームデータの色調を変換する。血流分散ボリュームデータは、血流速度分散ボリュームデータ及び血流振幅分散ボリュームデータを含む。第５の実施の形態では、色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータを輝度ボリュームデータ記憶部００１５から参照する。また、色調変換部００２４は、弾性ボリュームデータを弾性ボリュームデータ記憶部１０３５から参照する。色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つを用いて、照度演算部００２３より出力される照度ボリュームデータに対して色調変換を行い、出力する。
【０２２８】
照度演算部００２３は、光源０３０２の複数の波長ごとに、照度演算を行い、照度ボリュームデータを作成する。この場合、色調変換部００２４は、光源０３０２の複数の波長ごとに作成された照度ボリュームデータの値を変換することで、光源０３０２の複数の波長ごとに照度ボリュームデータに対して色調変換を行い、出力してもよい。例えば、光源０３０２が加色混合の三原色（すなわち、ＲＧＢ表色系）で保持される場合、照度演算部００２３によりＲ（赤）要素、Ｇ（緑）要素、Ｂ（青）要素の３つの照度ボリュームデータが得られ、色調変換部００２４は、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つを参照して、照度ボリュームデータの値を変換することにより色調変換を行う。照度ボリュームデータの値は、各要素（ＲＧＢ）の値の交換（取り換えを含む）又は特定の要素（ＲＧＢから任意に選択された要素）に対する所定の値の加減算や乗除算により所定の値に変換されて、色調変換されることが可能である。
【０２２９】
次に、色調変換部００２４が、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータに基づいて照度ボリュームデータの色調変換を行う場合について説明する。色調変換部００２４は、Ｒ要素、Ｇ要素、及びＢ要素の３つの照度ボリュームデータを照度演算部００２３から入力し、輝度ボリュームデータを輝度ボリュームデータ記憶部００１５から入力し、弾性ボリュームデータを弾性ボリュームデータ記憶部１０３５から入力する。色調変換部００２４は、制御部０００３から所定の閾値を入力し、照度演算部００２３と同様に照度ボリュームデータ中の各座標における照度が硬い組織であるか否かを判定する。例えば、色調変換部００２４は、弾性ボリュームデータの弾性値（ボクセル値）と弾性閾値ｄ２とを比較し、硬い組織であるか否かを判定する。また、弾性値（ボクセル値）が硬い組織と判定された場合、色調変換部００２４は、弾性閾値ｄ２と異なる弾性閾値ｄ３によって、組織の硬さをさらに分類することも可能である。
【０２３０】
例えば、該当する座標が弾性閾値ｄ３により分別された特定の硬さを有する領域である場合、色調変換部００２４は、該当する座標におけるＲ要素の照度ボリュームデータの照度値（ボクセル値）と、Ｂ要素の照度ボリュームデータの照度値（ボクセル値）とを交換することにより色調変換を行う。このように、組織の硬さ（弾性値が弾性閾値を超えるか否か）に応じて要素を変換することにより、照度演算部００２３により算定された光学的な効果を保持しつつ、組織の硬さ情報を付与することが可能である。また、視認性に優れ、リアリティと診断能が向上した三次元画像を得ることができる。
【０２３１】
図３５は、色調変換部００２４による各要素（ＲＧＢ）の値の交換の効果を示す模式図である。図３５の三次元画像１９００は第３の実施の形態における三次元画像であり、三次元画像１９１０は第５の実施の形態における三次元画像である。三次元画像１９００の腫瘍組織１９０１において腫瘍組織１９０２が特に柔らかい場合（腫瘍組織１９０２の弾性値が所定の弾性閾値を超える場合あるいは腫瘍組織１９０２の弾性値が所定の弾性閾値を超えない場合）、第５の実施の形態では色調変換部００２４により色調変換が行われ、例えば、三次元画像１９１０に示すように、腫瘍組織１９１１が青い色（Ｂ要素）で表示され、特に柔らかい腫瘍組織１９１２が赤い色（Ｒ要素）で表示される。また、三次元画像１９００の腫瘍組織１９０１において腫瘍組織１９０２が特に硬い場合（腫瘍組織１９０２の弾性値が所定の弾性閾値を超えない場合あるいは腫瘍組織１９０２の弾性値が所定の弾性閾値を超える場合）、第５の実施の形態では色調変換部００２４により色調変換が行われ、例えば、三次元画像１９１０に示すように、腫瘍組織１９１１が青い色（Ｂ要素）で表示され、特に硬い腫瘍組織１９１２が赤い色（Ｒ要素）で表示される。つまり、色調変換部００２４が色調変換を行うことにより、組織の硬さに応じて、柔組織が硬組織とは異なる色で表示され、視認性に優れ診断能の向上が可能である。
【０２３２】
また、色調変換部００２４は、複数の照度ボリュームデータのうち少なくとも１つの照度ボリュームデータの照度の値に、所定の値の加算、減算、乗算、及び除算の少なくとも１つを施すことにより、色調を変換する。例えば、所定の座標が組織であると判定された場合、色調変換部００２４は、該当する座標における弾性ボリュームデータを参照し、この弾性値が所定の閾値を超えている場合（あるいは超えない場合）には、弾性ボリュームデータの弾性値（ボクセル値）の大きさに比例する係数を、Ｇ要素の照度ボリュームデータの照度値（ボクセル値）に乗じる。このように、弾性値に応じて特定の要素（Ｇ要素）に所定の係数を乗算して強調することにより、照度演算部００２３により算定された光学的な効果を保持しつつ、組織の弾性情報を付与することが可能である。また、視認性に優れ、リアリティと診断能が向上した三次元画像を得ることができる。
【０２３３】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。
【０２３４】
図３６は、本実施の形態の重み係数テーブルの変形例について示した図である。図３６に示すように、輝度弾性三次元重み係数テーブル１２０１の代わりに、輝度弾性二次元重み係数テーブル１５０１が重み付き加算部０４０４で用いられてもよい。輝度弾性二次元重み係数テーブル１５０１は、制御部０００３によって設定される重み係数（輝度値及び弾性値に基づく重み係数）を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値１５０２と弾性ボリュームデータの弾性値１５０３との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と弾性ボリュームデータの弾性値とを指標とする輝度弾性二次元重み係数テーブル１５０１により規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度弾性二次元重み係数テーブル１５０１により規定される重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの輝度値と弾性ボリュームデータの弾性値とに応じて重み係数を設定する。つまり、光学特性設定部００２２は、複数のボリュームデータの少なくとも２つのボクセル値に応じて、前記重み係数を設定する。
【０２３５】
本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える輝度弾性二次元重み係数テーブル１５０１を設定する。図３６に示すように、輝度ボリュームデータの輝度値と弾性ボリュームデータの弾性値との２つの指標に基づいて、輝度弾性二次元重み係数テーブル１５０１から参照される重み係数がａ６とｂ６の２つであり、重み係数ａ６は、入力光源データに影響する（乗算される）重み係数であり、重み係数ｂ６は、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数である。この場合、重み係数ａ６，ｂ６の大きさを調整することにより、輝度ボリュームデータにおける光の挙動と弾性ボリュームデータにおける光の挙動とを簡便に設定することができる。
【０２３６】
図３７は、本実施の形態の重み係数テーブルの変形例について示した図である。図３７（ａ）に示すように、輝度二次元重み係数テーブル１６０１は、制御部０００３によって設定される重み係数（輝度値に基づく重み係数）を備えており、輝度ボリュームデータの輝度値１６０２と体表（又は、組織表面）からの距離１６０３との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。図３７（ｂ）に示すように、弾性二次元重み係数テーブル１６０４は、制御部０００３によって設定される重み係数（弾性値に基づく重み係数）を備えており、弾性ボリュームデータの弾性値１６０５と体表（又は、組織表面）からの距離１６０６との２つを指標として、二次元的に格納された重み係数を参照するための二次元テーブルである。つまり、重み係数は、輝度ボリュームデータの輝度値と対象物の表面からの距離とを指標とする輝度二次元重み係数テーブル１６０１と、弾性ボリュームデータの弾性値と対象物の表面からの距離とを指標とする弾性二次元重み係数テーブル１６０４とにより規定される。この場合、光学特性設定部００２２が、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４により規定される重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの輝度値と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。光学特性設定部００２２は、弾性ボリュームデータの弾性値と対象物の表面からの距離とに応じて重み係数を設定する。つまり、光学特性設定部００２２は、複数のボリュームデータの少なくとも１つのボクセル値と前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定する。
【０２３７】
本実施の形態における光学特性は、組織の光学的な特性に基づき、光の挙動（振る舞い）を再現するように設定された重み係数により規定され、光学特性設定部００２２により設定される。光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える輝度二次元重み係数テーブル１６０１を設定し、弾性ボリュームデータの光学特性として、重み係数を備える弾性二次元重み係数テーブル１６０４を設定する。
【０２３８】
図３７（ａ）に示すように、輝度ボリュームデータの輝度値と体表（又は、組織表面）からの距離との２つの指標に基づいて、輝度二次元重み係数テーブル１６０１から参照される重み係数がａ７とｂ７の２つであり、図３７（ｂ）に示すように、弾性ボリュームデータの弾性値と体表（又は、組織表面）からの距離との２つの指標に基づいて、弾性二次元重み係数テーブル１６０４から参照される重み係数がａ８とｂ８の２つである。本実施の形態では、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４の何れかが閾値により選択される場合について説明する。例えば、輝度閾値ｄ１に基づいて、参照される座標に該当する輝度値と輝度閾値ｄ１とを比較することにより、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４の何れかが選択される。
【０２３９】
重み係数ａ７，ａ８は、入力光源データに影響する（乗算される）重み係数であり、重み係数ｂ７，ｂ８は、二次元畳み込み積分データに影響する（乗算される）重み係数である。輝度閾値ｄ１により輝度二次元重み係数テーブル１６０１が選択された場合、輝度二次元重み係数テーブル１６０１から参照される重み係数ａ７，ｂ７が入力光源データ及び二次元畳み込み積分データにそれぞれ乗算される。この場合、重み係数ａ７，ｂ７の大きさを調整することにより、輝度ボリュームデータにおける光の挙動（散乱の程度など）を簡便に設定することができる。また、輝度閾値ｄ１により弾性二次元重み係数テーブル１６０４が選択された場合、弾性二次元重み係数テーブル１６０４から参照される重み係数ａ８，ｂ８が入力光源データ及び二次元畳み込み積分データにそれぞれ乗算される。この場合、重み係数ａ８，ｂ８の大きさを調整することにより、弾性ボリュームデータにおける光の挙動を簡便に設定することができる。
【０２４０】
また、輝度閾値ｄ１を調整することにより輝度ボリュームデータと弾性ボリュームデータの関係を調整することができる。例えば、参照される座標に該当する輝度ボリュームデータの輝度値が輝度閾値ｄ１以上である場合、この座標における重み係数は、輝度二次元重み係数テーブル１６０１から参照される。参照される座標に該当する輝度ボリュームデータの輝度値が輝度閾値ｄ１未満である場合、この座標における重み係数は、弾性二次元重み係数テーブル１６０４から参照される。この結果、輝度閾値ｄ１により、輝度ボリュームデータと弾性ボリュームデータの関係（輝度二次元重み係数テーブル１６０１と弾性二次元重み係数テーブル１６０４の関係）を調整することができる。
【０２４１】
輝度閾値ｄ１の代わりに、弾性閾値ｄ２に基づいて、参照される座標に該当する弾性値と弾性閾値ｄ２とを比較することにより、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４の何れかが選択されてもよい。例えば、参照される座標に該当する弾性ボリュームデータの弾性値が弾性閾値ｄ２以上である場合、この座標における重み係数は、弾性二次元重み係数テーブル１６０４から参照される。参照される座標に該当する弾性ボリュームデータの弾性値が弾性閾値ｄ２未満である場合、この座標における重み係数は、輝度二次元重み係数テーブル１６０１から参照される。この結果、弾性閾値ｄ２により、輝度ボリュームデータと弾性ボリュームデータの関係（輝度二次元重み係数テーブル１６０１と弾性二次元重み係数テーブル１６０４の関係）を調整することができる。
【０２４２】
また、輝度閾値ｄ１と弾性閾値ｄ２とを組み合わせて、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４の何れかが選択されてもよいし、複数の輝度閾値ｄ１又は複数の弾性閾値ｄ２により、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４の何れかが選択されてもよい。また、輝度二次元重み係数テーブル１６０１及び弾性二次元重み係数テーブル１６０４の重み係数を平均もしくは加重平均することにより、新たに重み係数を算定してもよい。
【０２４３】
図３８は、本実施の形態の変形例について示したブロック図である。図３９は、本実施の形態の変形例による照度演算の概念図を表した図である。図３８，図３９に示すように、第２の実施の形態と異なり、三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５から輝度ボリュームデータを入力し、血流ボリュームデータ記憶部００３５から血流ボリュームデータを入力しない。三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータを用いて照度ボリュームデータを作成し、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納された血流ボリュームデータを用いて照度ボリュームデータを作成しない。血流ボリュームデータは、投影処理部００１８でそのまま投影処理される。
【０２４４】
光学特性設定部００２２は、前記光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、照度演算部００２３は、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、投影処理部００１８は、血流ボリュームデータの血流値より参照されるカラーパレットの値と前記照度ボリュームデータとから三次元画像を作成する。
【０２４５】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータの照度と、ボリュームデータの値（輝度ボリュームデータの輝度値又は血流ボリュームデータの血流値）により参照される不透明度と、血流ボリュームデータの血流値より参照されるカラーパレットの値とに基づいて、三次元画像を作成する。光源０３０２が三原色である場合、投影処理部００１８は、照度演算部００２３により作成された３種類の照度ボリュームデータと、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータと、血流ボリュームデータ記憶部００３５に格納された血流ボリュームデータとから三次元画像を作成する。投影処理部００１８における投影処理は、下記の式（１０）〜（１２）に示すように、ボクセルごとのＲＧＢ値（r[k]，g[k]，b[k]）と、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]に基づいて、三次元画像が生成される。ここで、ボクセルごとのＲＧＢ値（r[k]，g[k]，b[k]）は、波長ごとの照度ボリュームデータL_r[k]，L_g[k]，L_b[k]におけるボクセル値と血流ボリュームデータの血流値より参照されるカラーパレットの値（ＲＧＢ値）の何れかを参照して代入される値である。ボクセルごとのＲＧＢ値（r[k]，g[k]，b[k]）、不透明度α[i]により求められる不透明度項と、勾配値S[i]の値を乗じ、視線方向に累算することにより、三次元画像が生成される。式中の“k”は、視線方向のボクセル座標を表す。視線方向は、操作部０００４により、制御部０００３を介して超音波画像を観察する方向として設定される。
【０２４６】
ここで、ボクセルごとのRGB値（r[k]，g[k]，b[k]）、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]は、閾値（例えば、輝度閾値ｃ１又は血流閾値ｃ２）に基づいて、輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータの何れかにより参照される不透明度と、輝度勾配ボリュームデータ及び血流勾配ボリュームデータの何れかの勾配値とから設定されることが望ましい。不透明度α[i]及び勾配値S[i]の設定は、ボクセルごとに行われる。例えば、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、参照される座標に該当する輝度ボリュームデータの輝度値が輝度閾値ｃ１以上である場合、輝度ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、輝度勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。また、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、参照される座標に該当する血流ボリュームデータの血流値が血流閾値ｃ２以上である場合、血流ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、血流勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。
【０２４７】
ＯＵＴ＿Ｒ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（ｒ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（１０）
ＯＵＴ＿Ｇ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（ｇ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（１１）
ＯＵＴ＿Ｂ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（ｂ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（１２）
【０２４８】
投影処理部００１８により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で任意の断面画像と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。このように、光の挙動を加味したリアルな三次元画像に、血流ボリュームデータの血流値より参照されるカラーパレットの色を重畳することで、リアルな形態情報及び機能情報（血流情報）を同時に観察することが可能な三次元画像を作成することができ、超音波検査の精度を向上させることができる。
【０２４９】
図４０は、本実施の形態の変形例について示したブロック図である。図４１は、本実施の形態の変形例による照度演算の概念図を表した図である。図４０，図４１に示すように、第３の実施の形態と異なり、三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５から輝度ボリュームデータを入力し、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５から弾性ボリュームデータを入力しない。三次元画像処理部００１６は、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータを用いて照度ボリュームデータを作成し、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納された弾性ボリュームデータを用いて照度ボリュームデータを作成しない。弾性ボリュームデータは、投影処理部００１８でそのまま投影処理される。光学特性設定部００２２は、前記光源に対する輝度ボリュームデータの光学特性を表す重み係数を設定し、照度演算部００２３は、前記光源データ及び前記重み係数に基づいて、前記輝度ボリュームデータの座標に応じた位置の照度を算出し、算出された前記照度に基づいて照度ボリュームデータを作成し、投影処理部００１８は、弾性ボリュームデータの弾性値より参照されるカラーパレットの値と前記照度ボリュームデータとから三次元画像を作成する
【０２５０】
投影処理部００１８は、照度ボリュームデータの照度と、ボリュームデータの値（輝度ボリュームデータの輝度値又は弾性ボリュームデータの弾性値）により参照される不透明度と、弾性ボリュームデータの弾性値より参照されるカラーパレットの値とに基づいて、三次元画像を作成する。光源０３０２が三原色である場合、投影処理部００１８は、照度演算部００２３により作成された３種類の照度ボリュームデータと、輝度ボリュームデータ記憶部００１５に格納された輝度ボリュームデータと、弾性ボリュームデータ記憶部１０３５に格納された弾性ボリュームデータとから三次元画像を作成する。投影処理部００１８における投影処理は、下記の式（１３）〜（１５）に示すように、ボクセルごとのＲＧＢ値（r[k]，g[k]，b[k]）と、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]に基づいて、三次元画像が生成される。ここで、ボクセルごとのＲＧＢ値（r[k]，g[k]，b[k]）は、波長ごとの照度ボリュームデータL_r[k]，L_g[k]，L_b[k]におけるボクセル値と弾性ボリュームデータの弾性値より参照されるカラーパレットの値（ＲＧＢ値）の何れかを参照して代入される値である。ボクセルごとのＲＧＢ値（r[k]，g[k]，b[k]）、不透明度α[i]により求められる不透明度項と、勾配値S[i]の値を乗じ、視線方向に累算することにより、三次元画像が生成される。式中の“k”は、視線方向のボクセル座標を表す。視線方向は、操作部０００４により、制御部０００３を介して超音波画像を観察する方向として設定される。
【０２５１】
ここで、ボクセルごとのRGB値（r[k]，g[k]，b[k]）、不透明度α[i]、及び勾配値S[i]は、閾値（例えば、輝度閾値ｄ１又は弾性閾値ｄ２）に基づいて、輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの何れかにより参照される不透明度と、輝度勾配ボリュームデータ及び弾性勾配ボリュームデータの何れかの勾配値とから設定されることが望ましい。不透明度α[i]及び勾配値S[i]の設定は、ボクセルごとに行われる。例えば、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、参照される座標に該当する輝度ボリュームデータの輝度値が輝度閾値ｄ１以上である場合、輝度ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、輝度勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。また、視線方向ｉ番目のボクセルにおいて、参照される座標に該当する弾性ボリュームデータの弾性値が弾性閾値ｄ２以上である場合、弾性ボリュームデータにより参照される不透明度α[i]と、弾性勾配ボリュームデータの勾配値S[i]が設定される。
【０２５２】
ＯＵＴ＿Ｒ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（ｒ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（１３）
ＯＵＴ＿Ｇ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（ｇ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（１４）
ＯＵＴ＿Ｂ［Ｋ］＝Σｋ＝０：Ｋ（（ｂ［ｋ］・Ｓ［ｋ］）・α［ｋ］・Πｍ＝０：ｋ−１（１−α［ｍ］））・・・（１５）
【０２５３】
投影処理部００１８により作成された三次元画像は、画像合成部００１７で任意の断面画像と同一画面上に配置され、表示部０００９で表示される。
【０２５４】
このように、光の挙動を加味したリアルな三次元画像に、弾性ボリュームデータの弾性値より参照されるカラーパレットの色を重畳することで、リアルな形態情報及び機能情報（弾性情報）を同時に観察することが可能な三次元画像を作成することができ、超音波検査の精度を向上させることができる。
【０２５５】
また、第２の実施の形態ではボリュームデータは輝度ボリュームデータ及び血流ボリュームデータであり、第３の実施の形態ではボリュームデータは輝度ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータであるが、ボリュームデータは、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも２つのボリュームデータであってもよい。この場合、光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つと前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定してもよい。また、光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータ、血流ボリュームデータ、及び弾性ボリュームデータの少なくとも２つに応じて、前記重み係数を設定してもよい。また、光学特性設定部００２２は、輝度ボリュームデータと、血流ボリュームデータ及び弾性ボリュームデータの少なくとも１つと、前記対象物の表面からの距離とに応じて、前記重み係数を設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２５６】
本発明は、組織中又は異なる組織間において光の散乱や吸収などによる相互作用を表現し、リアリティを向上させた三次元画像を作成する超音波診断装置及び超音波三次元画像作成方法として有用である。
【符号の説明】
【０２５７】
０００１  超音波診断装置
０００２  超音波探触子
０００３  制御部
０００４  操作部
０００５  送信部
０００６  受信部
０００７  送受信制御部
０００８  整相加算部
０００９  表示部
００１１  輝度情報演算部
００１２  三次元輝度データ記憶部
００１３,００３３，１０３３  任意断面画像作成部
００１４，００３４，１０３４  三次元座標変換部
００１５  輝度ボリュームデータ記憶部
００１６  三次元画像処理部
００１７  画像合成部
００１８  投影処理部
００１９，００３９，１０３９  勾配演算部
００２１  光源情報設定部
００２２  光学特性設定部
００２３  照度演算部
００３１  血流情報演算部
００３２  三次元血流データ記憶部
００３５  血流ボリュームデータ記憶部
００８０  照度補正部
００８１  補正光学特性設定部
００８２  補正光源情報設定部
０４０１  照度ボリュームデータ記憶部
０４０２  光源データ保持部
０４０３  二次元畳み込み処理部
０４０４，１００１  重み付き加算部
１００２  補正照度ボリュームデータ記憶部
１０３１  弾性情報演算部
１０３２  三次元弾性データ記憶部
１０３５  弾性ボリュームデータ記憶部
【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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【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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【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２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【国際調査報告】
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