(57)【要約】【課題】三次元超音波画像の形成を比較的簡易な手法で高速に行う。【解決手段】レイ設定部２２は、三次元空間に対応したボリュームデータ空間を通り抜ける複数のレイを設定する。演算区間設定部２４は、ボリュームデータ空間内における超音波データ空間の空間範囲を示したリファレンスボリュームデータに基づいて、各レイごとに、ボリュームデータ空間を通り抜けるレイが超音波データ空間に入ってから出るまでのレイ上の区間に対応した演算区間を設定する。ボクセル演算部２６は、各レイごとに、設定された演算区間に対応したレイ上の複数のボクセルデータを演算対象としてボクセル演算を実行する。【選択図】図１
2008073333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象組織を含む三次元空間内で超音波ビームを走査することにより、超音波ビームが走査される走査空間内から複数のボクセルデータを取得する送受波手段と、
取得された複数のボクセルデータに基づいて対象組織を三次元的に表現した超音波画像の画像データを形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、
前記三次元空間に対応したボリュームデータ空間を通り抜ける複数のレイを設定するレイ設定部と、
ボリュームデータ空間内における前記走査空間に対応した超音波データ空間の空間範囲を示したリファレンスデータに基づいて、各レイごとに、ボリュームデータ空間を通り抜けるレイが超音波データ空間に入ってから出るまでのレイ上の区間に対応した演算区間を設定する演算区間設定部と、
各レイごとに、設定された演算区間に対応したレイ上の複数のボクセルデータを演算対象としてボクセル演算を実行するボクセル演算部と、
を含み、
各レイごとに得られるボクセル演算の結果から前記画像データを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記演算区間設定部は、各レイごとに、ボリュームデータ空間内における前記レイ上の区間の開始座標と終了座標を定めた演算区間データを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記演算区間設定部は、複数のレイの各々についての開始座標と終了座標を定めるにあたり、対象レイの近傍に存在する近傍レイの開始座標と終了座標に基づいて対象レイの探索開始座標を設定し、その探索開始座標から対象レイの開始座標と終了座標を探索する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記レイ設定部は、仮想的な視点から出発して前記ボリュームデータ空間を通り抜けて仮想的な投影面に到達する複数のレイを設定し、
前記演算区間設定部は、複数のレイの各々についての開始座標と終了座標を定めるにあたり、投影面に到達する複数のレイのうち投影面の中心側のレイから投影面の端側のレイに向かって対象レイを順次選択し、選択した対象レイの開始座標と終了座標を探索する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【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、特に対象組織を三次元的に表現した超音波画像を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象組織などを三次元的に表現した三次元超音波画像として、ボリュームレンダリング画像が知られている。ボリュームレンダリング画像は、例えば次のように形成される。
【０００３】
超音波を送受波することによって得られる複数のボクセルデータを含んだ立方体状のボリュームデータ空間に対して複数のレイ（透視線）が設定され、設定した各レイ上に存在する複数のボクセルデータの各々に対して所定のボクセル演算が逐次実行されて各レイごとにボクセル演算の結果が算出される。そして、複数のレイに関するボクセル演算の結果値の集合として形成される投影面の画像がボリュームレンダリング画像となる。
【０００４】
ボリュームレンダリング画像を形成する装置では、複数のエコーデータが三次元的に取得される。つまり、対象組織を含む三次元空間内で超音波ビームが立体的に走査され、立体的な走査空間内から複数のエコーデータが取得される。超音波ビームを立体的に走査することによって形成される走査空間には様々な形状がある。例えば、図１３に示すように、セクタ型探触子をセクタ状に走査して形成される空間（ａ）、コンベックス型探触子をセクタ状に走査して形成される空間（ｂ）、リニア型探触子をセクタ状に走査して形成される空間（ｃ）などが存在する。対象組織から実際に取得される複数のエコーデータは、このような様々な形状の走査空間内のものである。
【０００５】
ボリュームレンダリング画像を形成する場合には、例えば、様々な形状の走査空間に対してその走査空間に外接する立方体または直方体のボリュームデータ空間が設定され、走査空間内の複数のエコーデータから、補間処理などによって、ボリュームデータ空間内の複数のボクセルデータが求められる。この場合には、対象組織の性状などを反映させた有効なデータは、主に走査空間に対応した領域内に存在し、ボリュームデータ空間内の全域に亘って存在するとは限らない。
【０００６】
こうした背景において、ボリュームデータ空間内の有効なデータを主な演算対象とすることにより演算時間の短縮などを試みる技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献１には、各レイが最初に走査空間内のフレームに交差する位置から演算を開始する画像形成技術が開示されている。また、特許文献２には、対象組織の表面を検出してその表面の位置からボリュームレンダリング計算を行う旨の技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２８９５７号公報
【特許文献２】特許第３４８８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような状況のもと、本願発明者は、三次元超音波画像の画像形成処理についての改良技術を検討してきた。
【０００９】
本発明は、その検討の過程において成されたものであり、その目的は、三次元超音波画像の形成を比較的簡易な手法で高速に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、対象組織を含む三次元空間内で超音波ビームを走査することにより、超音波ビームが走査される走査空間内から複数のボクセルデータを取得する送受波手段と、取得された複数のボクセルデータに基づいて対象組織を三次元的に表現した超音波画像の画像データを形成する画像形成手段と、を有し、前記画像形成手段は、前記三次元空間に対応したボリュームデータ空間を通り抜ける複数のレイを設定するレイ設定部と、ボリュームデータ空間内における前記走査空間に対応した超音波データ空間の空間範囲を示したリファレンスデータに基づいて、各レイごとに、ボリュームデータ空間を通り抜けるレイが超音波データ空間に入ってから出るまでのレイ上の区間に対応した演算区間を設定する演算区間設定部と、各レイごとに、設定された演算区間に対応したレイ上の複数のボクセルデータを演算対象としてボクセル演算を実行するボクセル演算部と、を含み、各レイごとに得られるボクセル演算の結果から前記画像データを形成することを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記演算区間設定部は、各レイごとに、ボリュームデータ空間内における前記レイ上の区間の開始座標と終了座標を定めた演算区間データを形成することを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記演算区間設定部は、複数のレイの各々についての開始座標と終了座標を定めるにあたり、対象レイの近傍に存在する近傍レイの開始座標と終了座標に基づいて対象レイの探索開始座標を設定し、その探索開始座標から対象レイの開始座標と終了座標を探索することを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記レイ設定部は、仮想的な視点から出発して前記ボリュームデータ空間を通り抜けて仮想的な投影面に到達する複数のレイを設定し、前記演算区間設定部は、複数のレイの各々についての開始座標と終了座標を定めるにあたり、投影面に到達する複数のレイのうち投影面の中心側のレイから投影面の端側のレイに向かって対象レイを順次選択し、選択した対象レイの開始座標と終了座標を探索することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明の態様により、三次元超音波画像の形成を比較的簡易な手法で高速に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１６】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。
【００１７】
３Ｄプローブ１０は、図示しない複数の振動素子を備えており、対象組織を含む三次元空間内で超音波ビームを走査する。これにより、三次元の送受波空間１２が形成される。
【００１８】
送受波空間１２は、ここではｒ，θ，φの３つの座標によって定義される三次元空間であり、例えば超音波ビームＢをθ方向に走査すると走査面Ｓが形成され、この走査面Ｓをφ方向（エレベーション方向）に走査すると三次元の送受波空間１２が構成される。３Ｄプローブ１０は、電子走査と機械走査とを組み合わせたものであってもよいが、超音波ビームを二次元的に電子走査するものが好適である。後者の場合には公知の２Ｄアレイ振動子が用いられる。
【００１９】
なお、図１においては、コンベックス型探触子をセクタ状に走査して形成される空間（図１３（ｂ）参照）を示しているが、送受波空間１２は、例えば、セクタ型探触子をセクタ状に走査して形成される空間（図１３（ａ）参照）や、リニア型探触子をセクタ状に走査して形成される空間（図１３（ｃ）参照）などでもよい。
【００２０】
送受信部１４は、送信ビームフォーマおよび受信ビームフォーマとして機能する。つまり、送受信部１４は、３Ｄプローブ１０が備える各振動素子に対してその振動素子に応じた送信信号を供給することにより送信ビームを形成し、また、複数の振動素子から得られる受信信号を整相加算処理して受信ビームを形成する。これにより、送受波空間１２内から複数のエコーデータが取得される。
【００２１】
画像形成ブロック２０は、送受波空間１２内から得られた複数のエコーデータに基づいて画像形成処理を実行する。本実施形態では、対象組織を三次元的に映し出した超音波画像として、ボリュームレンダリング画像が形成される。ボリュームレンダリング画像の形成には周知の技術が利用される。例えば、特許第２８８３５８４号公報に記載された技術が好適である。その処理概要は次のとおりである。
【００２２】
図２は、ボリュームレンダリング画像の画像形成処理を説明するための図である。ボリュームデータ空間（三次元データ空間）３６は、超音波診断装置内において仮想的に構築されるデータ空間であり、図示しない複数のボクセル（単位立体領域）のボクセルデータで構成される。ボリュームデータ空間３６内の複数のボクセルデータは、送受波空間（図１の符号１２）内の複数のエコーデータから、例えば補間処理などによって形成される。ボリュームデータ空間３６は、Ｘ，Ｙ，Ｚの互いに直交する座標軸を有し、ボリュームデータ空間３６内の各座標にボクセルデータが存在する。
【００２３】
ボリュームレンダリングに際しては、通常、ボリュームデータ空間３６の外側に仮想的に視点ＶＰが設定され、ボリュームデータ空間３６を間に介して、視点ＶＰと反対側に二次元平面としてのスクリーン４０が仮想的に設定される。その視点ＶＰを基準として複数のレイ（透視線）が定義される（図２には１つのレイ３８のみが代表として示されている）。レイ３８は、ボリュームデータ空間３６を貫通し、このため、レイ３８には複数のボクセルデータからなるボクセルデータ列が対応することになる。レイ３８に沿って、視点ＶＰ側から各ボクセルデータごとにボリュームレンダリング法に基づくボクセル演算を逐次的に実行すると、最終のボクセル演算の結果として画素値が決定される。その画素値がスクリーン４０上における当該レイ３８に対応する座標Ｐにマッピングされる。
【００２４】
スクリーンは、Ｘｓｃ，Ｙｓｃの座標軸を有しており、各座標はＸｓｃ，Ｙｓｃの座標で定義される。各座標ごとにレイ３８が設定されており、上記のように、各レイ３８について求められた画素値をスクリーン４０上にマッピングすることにより、そのスクリーン４０上に三次元画像が形成される。なお、複数のレイ３８が互いに平行の場合もあるが、複数のレイ３８が互いに非平行となる場合もある。
【００２５】
ボリュームレンダリング法において、各ボクセルデータごとのボクセル演算の演算式としては各種のものが知られている。基本的には、いずれの演算式においても、各ボクセルデータのボクセル演算ごとに、不透明度（オパシティ）がパラメータとして利用される。そのようなパラメータを利用して、各ボクセル演算ごとに出力光量（出力値）が求められ、それが次のボクセル演算において入力光量（入力値）として利用される。そして、これが繰り返され、演算終了条件を満たした時点での出力光量が画素値に変換される。つまり、媒体中を光が散乱、減衰しながら伝搬するモデルを基礎とするものである。本実施形態では、ボクセル演算の演算式として、例えば、次式が用いられる。
【００２６】
【数１】
2008073333.tif 000003
【００２７】
もちろん、数１式以外を用いるようにしてもよい。各レイ３８ごとのボクセル演算は、例えば、その対象座標がボリュームデータ空間３６を越えた場合、又は、各ボクセル演算で用いた不透明度の累積加算値が所定値（例えば１）を越えた場合など、所定の条件を満たす場合に終了する。そして、演算終了時点の出力光量が画素値に対応付けられる。
【００２８】
図１に戻り、画像形成ブロック２０は、上述した画像形成処理を利用してボリュームレンダリング画像の画像データを形成する。画像形成ブロック２０による具体的な画像形成処理については後に詳述する。
【００２９】
表示処理部３０は、画像形成ブロック２０の画像形成処理によって得られた画像データに基づいて表示画像を形成し、形成された表示画像が表示部３２に表示される。こうして、画像形成ブロック２０によって形成された超音波画像（ボリュームレンダリング画像）が表示部３２に表示される。
【００３０】
制御部３５はＣＰＵおよびそのための動作プログラムによって構成され、図１に示される各構成の動作制御を行っている。その制御部３５には操作パネルなどによって構成される入力部３４が接続されている。ユーザはその入力部３４を用いてモードの選択やパラメータの指定などの各種の入力操作を行うことができる。また、ユーザは入力部３４を用いてボリュームレンダリングにおける視点を好みの位置に設定することもできる。
【００３１】
次に、画像形成ブロック２０の内部構成について説明する、画像形成ブロック２０は、レイ設定部２２と演算区間設定部２４とボクセル演算部２６を備えている。
【００３２】
レイ設定部２２は、仮想的な視点から出発してボリュームデータ空間を通り抜けて仮想的な投影面（スクリーン）に到達する複数のレイを設定する（図２参照）。例えば、ユーザが入力部３４を介して好みの位置に視点を設定し、レイ設定部２２が設定された視点に応じて複数のレイを設定する。
【００３３】
演算区間設定部２４は、各レイごとに演算区間を設定する。演算区間は、各レイが送受波空間１２に対応した超音波データ空間に入ってから出るまでのレイ上の区間である。演算区間を設定するにあたり、演算区間設定部２４は、リファレンスボリュームデータを利用する。
【００３４】
図３は、リファレンスボリュームデータ５０の説明図である。リファレンスボリュームデータ５０は、ボリュームデータ空間３６内における超音波データ空間１２´の空間範囲を示すデータである。超音波データ空間１２´は、送受波空間（図１の符号１２）に対応したデータ空間である。
【００３５】
ボリュームデータ空間３６内の複数のボクセルデータは、送受波空間（図１の符号１２）内の複数のエコーデータから、例えば補間処理などによって形成される。したがって、送受波空間に対応した超音波データ空間１２´内のボクセルデータは、超音波を送受波して得られたエコーデータの影響を大きく受けたデータとなり、画像データを形成する際に有効なデータとして扱われる。これに対し、超音波データ空間１２´内に存在しないボクセルデータは、そのボクセル値が例えばゼロに設定される。
【００３６】
リファレンスボリュームデータ５０は、ボリュームデータ空間３６を通り抜けるように設定されたレイが超音波データ空間１２´をよぎるかどうかを調べるために利用される。また、レイが超音波データ空間１２´をよぎる場合には、レイが超音波データ空間１２´内に入る位置の座標（開始座標）と、レイが超音波データ空間１２´から出る位置の座標（終了座標）とを求めるために利用される。
【００３７】
そこで、リファレンスボリュームデータ５０は、超音波データ空間１２´内の全てのボクセルデータのボクセル値が例えば輝度値２５５に設定され、それ以外の全てのボクセルデータのボクセル値が例えば輝度値０に設定されている。
【００３８】
演算区間設定部（図１の符号２４）は、リファレンスボリュームデータ５０を利用して、各レイごとに開始座標と終了座標とを定めた演算区間データとして、レイマスクデータを形成する。そこで、図４から図８を利用してレイマスクデータについて説明する。なお、図２を利用して説明したように、視点ＶＰを基準として設定された各レイ３８は、ボリュームデータ空間３６を貫通した後にスクリーン４０上の座標Ｐに達する。そこで、本実施形態では、複数のレイ３８の各々がスクリーン４０の座標系（Ｘｓｃ−Ｙｓｃ座標系）で管理される。
【００３９】
図４は、レイマスクを説明するための図であり、図４には、スクリーン４０とその座標系（Ｘｓｃ−Ｙｓｃ座標系）が示されている。スクリーン４０内の領域４２は、超音波データ空間（図３の符号１２´）内を通らないレイが到達する範囲を示している。つまり、領域４２内の座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）に対応した複数のレイは、超音波データ空間内をよぎらない。
【００４０】
これに対し、スクリーン４０内の領域４４は、超音波データ空間内を通るレイが到達する範囲を示している。つまり、領域４４内の座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）に対応した複数のレイは、超音波データ空間内をよぎるレイである。本実施形態では、超音波データ空間内を通るレイについて、そのレイが超音波データ空間内に入る位置（演算開始点）の座標と超音波データ空間から出る位置（演算終了点）の座標が求められる。
【００４１】
図５は、演算開始点と演算終了点を説明するための図であり、図５には、ＸＹＺ座標系（図２，図３参照）のＺ軸方向に沿って見た場合のボリュームデータ空間３６とスクリーン４０とレイ３８が示されている。図５に示すレイ３８は、ボリュームデータ空間３６内の超音波データ空間１２´内を通過してスクリーン４０に到達している。演算開始点は、視点ＶＰから出発したレイ３８が超音波データ空間１２´内に入る位置に対応している。一方、演算終了点は、レイ３８が超音波データ空間１２´から出る位置に対応している。
【００４２】
本実施形態では、リファレンスボリュームデータ（図３の符号５０）を利用して、ＸＹＺ座標系における演算開始点の座標と演算終了点の座標が求められる。リファレンスボリュームデータは、超音波データ空間１２´内のボクセルデータが輝度値２５５であり、それ以外のボクセルデータは輝度値０に設定されている。そこで、リファレンスボリュームデータのデータ空間３６に対して設定されたレイ３８に沿って、ボクセルデータの輝度値を調べ、輝度値０から輝度値２５５に変化する位置を検出してその位置を演算開始点とする。一方、レイ３８に沿って、ボクセルデータの輝度値を調べ、輝度値２５５から輝度値０に変化する位置を検出してその位置を演算終了点とする。リファレンスボリュームデータにおける超音波空間データ空間１２´内外の輝度値は、内外が識別可能であれば、上記の値以外の値をそれぞれ設定してもよい。
【００４３】
そして、複数のレイ３８の各々について、演算開始点と演算終了点が求められることによりレイマスクデータが形成される。
【００４４】
図６は、レイマスクデータを説明するための図である。レイマスクデータは、スクリーン座標系（Ｘｓｃ−Ｙｓｃ座標系）で管理され、例えばメモリ内に記憶される。レイマスクデータは、座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）で指定されるメモリアドレスに、データとして演算開始点と演算終了点を対応付けている。スクリーン上の座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）によってレイが指定されるため、レイマスクデータのアドレスはレイを指定するレイアドレスとして機能している。
【００４５】
そして、各アドレスごとに、つまり各レイごとに、ボリュームデータ空間のＸＹＺ座標系（図２，図３参照）における演算開始点の座標値（ＳｔａｒｔＸ座標、ＳｔａｒｔＹ座標，ＳｔａｒｔＺ座標）と、演算終了点の座標値（ＳｔｏｐＸ座標、ＳｔｏｐＹ座標，ＳｔｏｐＺ座標）がデータとして対応付けられる。
【００４６】
なお、レイマスクデータには、スクリーン上の座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）によって指定される全てのレイに関するデータが対応付けられる。但し、超音波データ空間内を通過しないレイ、つまり、図４に示すスクリーン４０上の領域４２に到達するレイについては、例えば、演算開始点の座標値と演算終了点の座標値が共に０に設定される。
【００４７】
このように、本実施形態では、複数のレイの各々についての演算開始点と演算終了点の座標値を示したレイマスクデータが形成される。その際、対象レイの近傍に存在する近傍レイの演算開始点と演算終了点に基づいて対象レイの探索開始座標が設定され、その探索開始座標から対象レイの演算開始点と演算終了点の座標が探索される。その際、スクリーンに到達する複数のレイのうち、スクリーンの中心側のレイからスクリーンの端側のレイに向かって対象レイが順次選択され、選択された対象レイについての演算開始点と演算終了点の座標が探索される。
【００４８】
図７は、本実施形態による対象レイの選択を説明するための図である。図７（Ａ）は、スクリーン４０を４つの象限（Ｉ〜ＩＶ）に分割して、各象限ごとにスクリーン４０の中心に位置するレイからスクリーン４０の端側のレイに向かって、対象レイが順次選択される様子を示している。
【００４９】
例えば、第Ｉ象限では、スクリーン４０の中心に位置するレイが最初の対象レイとして選択され、その対象レイの演算開始点と演算終了点の座標が求められる。次に、対象レイをＸｓｃ軸の正方向に一つずらして、その対象レイの演算開始点と演算終了点の座標が探索される。その後、次々に対象レイをＸｓｃ軸の正方向に一つずつずらして探索が行われる。こうして、Ｘｓｃ軸の正方向に向かって対象レイが順次選択されて、Ｘｓｃ軸に沿って一列に沿って並ぶ複数のレイについての探索が終了すると、Ｙｓｃ軸の正方向に列を一列だけずらして、Ｘｓｃ軸の正方向に向かって対象レイが順次選択される。そして、Ｙｓｃ軸の正方向に列を一列ずつずらしながら対象レイを順次選択することにより、第Ｉ象限内の全域において対象レイが選択される。
【００５０】
なお、図７（Ａ）に示す第ＩＩ象限から第ＩＶ象限についても、各々、スクリーン４０の中心に位置するレイからスクリーン４０の端側のレイに向かって、対象レイが順次選択される。
【００５１】
一方、図７（Ｂ）は、スクリーン４０の中心に位置するレイから、スクリーン４０の端側のレイに向かって、対象レイが渦巻状に順次選択される様子を示している。図７（Ｂ）に示すように、対象レイが渦巻状に順次選択されてもよい。
【００５２】
そして、本実施形態では、対象レイが次々に選択される過程において、一つ前のレイに関する演算開始点と演算終了点の座標の探索結果に基づいて、次のレイの探索開始点が設定される。
【００５３】
図８は、レイ上に設定される探索開始点を説明するための図である。図８（Ａ）は、一つ前のレイ（直前に探索が行われた対象レイ）の演算開始点の座標に対して一定のオフセットを減算することにより、現在のレイ上に探索開始点を設定し、その探索開始点から探索方向に沿って現在のレイの演算開始点を探索する様子を示している。同様に、図８（Ａ）には、一つ前のレイの演算終了点の座標に対して一定のオフセットを減算することにより現在のレイ上に探索開始点を設定し、その探索開始点から探索方向に沿って現在のレイの演算終了点を探索する様子が示されている。
【００５４】
一方、図８（Ｂ）は、一つ前のレイの演算開始点に最も近い現在のレイ上の位置に探索開始点を設定し、その探索開始点からレイの正方向（スクリーンに向かう方向）とレイの負方向（視点に戻る方向）に交互に探索を行う様子を示している。
【００５５】
通常、一つ前のレイ、つまり近傍のレイについての演算開始点と現在のレイの演算開始点は、互いに近い位置に存在する可能性が極めて高い。そのため、図８に示すように、一つ前のレイに関する探索結果（演算開始点や演算終了点）に基づいて、次のレイの探索開始点が設定されることにより、探索時間を短縮することなどが可能になる。
【００５６】
図１に戻り、演算区間設定部２４は、図４から図８を利用して説明した手法により、各レイごとに開始座標と終了座標とを定めた演算区間データとして、レイマスクデータを形成する。
【００５７】
そして、ボクセル演算部２６は、レイマスクデータを参照して、各レイごとに、設定された演算区間（演算開始点から演算終了点までの区間）に対応したレイ上の複数のボクセルデータを演算対象として、ボクセル演算を実行する。こうして、各レイごとに得られるボクセル演算の結果値の集合としてスクリーン上に形成される画像がボリュームレンダリング画像となる。
【００５８】
次に、フローチャートを利用して図１の超音波診断装置の動作について説明する。なお以下の説明において、図１に示した部分（構成）については、図１の符号を利用する。
【００５９】
図９は、図１に示した超音波診断装置による画像形成処理を説明するためのフローチャートである。まず、例えば装置の電源が投入されると、装置の初期化処理が実行される（Ｓ９０２）。次に、制御部３５は、装置が三次元画像モードに設定されたか否かを確認する（Ｓ９０４）。三次元画像モードに設定されていなければ本フローチャートを終了し、例えば周期的に画像モードの変更確認が行われる。一方、Ｓ９０４のステップで三次元画像モードに設定されていれば、画像形成ブロック２０によってリファレンスボリュームデータ（図３参照）が作成される（Ｓ９０６）。そして、レイ設定部２２によって複数のレイが設定され、演算区間設定部２４によってレイマスクデータが作成される（Ｓ９０８）。レイマスクデータの作成処理については、後に図１０を利用して詳述する。
【００６０】
レイマスクデータが作成されると、ボクセル演算部２６は、レイマスクデータを参照して、各レイごとに、設定された演算区間（演算開始点から演算終了点までの区間）に対応したレイ上の複数のボクセルデータを演算対象として、ボクセル演算（３Ｄレンダリング処理）を実行する（Ｓ９１０）。こうして、ボリュームレンダリング画像が形成されて表示処理部３０を介して表示部３２に表示される。
【００６１】
そして、ボリュームデータ空間が次の時相のデータに更新されたか否かが確認され（Ｓ９１２）、更新されていれば、Ｓ９１０のステップに戻って次の時相のボリュームデータ空間について３Ｄレンダリング処理が実行される。
【００６２】
また、ボリュームデータ空間が次の時相のデータに更新されていなければ、視点の変更が確認される（Ｓ９１４）。視点が変更されていれば、Ｓ９０８のステップに戻り、変更された視点に応じて複数のレイが設定され、レイマスクデータが作成される。
【００６３】
視点が変更されていなければ、診断レンジの変更が確認される（Ｓ９１６）。診断レンジが変更されていれば、Ｓ９０６のステップに戻り、変更された診断レンジに応じてリファレンスボリュームデータが作成される。
【００６４】
診断レンジが変更されていなければ、例えばユーザによって三次元画像モードの終了操作が成されたか否かを確認する（Ｓ９１８）。三次元画像モードの終了操作が成されていなければ、Ｓ９１２のステップに戻り、ボリュームデータの更新などの確認が次々に実行される。一方、三次元画像モードの終了操作が成されていれば、本フローチャートを終了し、例えば周期的に画像モードの変更確認が行われる。
【００６５】
次に、図９のＳ９０８のステップにおけるレイマスクデータの作成処理について詳述する。
【００６６】
図１０は、レイマスクデータの作成処理を説明するためのフローチャートである。まず、視線ベクトルの正規化とレイマスクデータの初期化が行われる（Ｓ１００２）。これにより、例えば、視線ベクトルとして、各レイにおいて演算対象となる座標を逐次的に求めるための単位レイベクトルが求められる。また、レイマスクデータ（図６参照）のデータが全て０に初期化される。
【００６７】
次に、ＸＹＺ座標系（図２参照）における視線ベクトルの各軸の要素（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）が算出され（Ｓ１００４）、Ｘｓｃ−Ｙｓｃ座標系（図２参照）におけるスクリーン座標値Ｙｓｃが初期値Ｙｓｃ＿ｓｔａｒｔに設定され（Ｓ１００６）、座標値Ｘｓｃが初期値Ｘｓｃ＿ｓｔａｒｔに設定される（Ｓ１００８）。
【００６８】
そして、スクリーン座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）を通るレイが最初に超音波データ空間（図３の符号１２´）と交わる点の座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が計算され（Ｓ１０１０）、また、スクリーン座標（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）を通るレイが最後に超音波データ空間と交わる点の座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が計算される（Ｓ１０１２）。なお、Ｓ１０１０とＳ１０１２の各ステップにおける処理については、後に図１１と図１２を利用して詳述する。
【００６９】
交点の座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が求められると、これらの交点の座標がレイマスクデータ（図６参照）に保存される（Ｓ１０１４）。つまり、レイマスクデータのアドレス（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）の演算開始点の座標値に座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の各座標値が保存され、同じアドレス（Ｘｓｃ，Ｙｓｃ）の演算終了点の座標値に座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）の各座標値が保存される。
【００７０】
次に、スクリーン座標値ＸｓｃにＸｓｔｅｐが加算され（Ｓ１０１６）、これにより新しい対象レイが選択される。そして、新しい対象レイのスクリーン座標値Ｘｓｃが探索終了Ｘ座標Ｘｓｃ＿ｅｎｄか否かが確認される（Ｓ１０１８）。探索終了Ｘ座標でなければ、Ｓ１０１０のステップに戻り、新しい対象レイについてＳ１０１０からＳ１０１４までの処理が実行され、Ｓ１０１６においてスクリーン座標値ＸｓｃにＸｓｔｅｐが加算されて、さらに次の新しい対象レイが選択される。
【００７１】
こうして、次々に新しい対象レイが選択され、Ｓ１０１８においてスクリーン座標値Ｘｓｃが探索終了Ｘ座標Ｘｓｃ＿ｅｎｄになると、スクリーン座標値ＹｓｃにＹｓｔｅｐが加算され（Ｓ１０２０）、スクリーン座標値Ｙｓｃが探索終了Ｙ座標Ｙｓｃ＿ｅｎｄか否かが確認される（Ｓ１０２２）。探索終了Ｙ座標でなければ、Ｓ１００８においてスクリーン座標値Ｘｓｃを初期値に戻し、Ｓ１０１０からＳ１０２２までの処理を実行する。
【００７２】
Ｓ１００８からＳ１０２２までの処理がフローチャートに従って繰り返し実行されることにより、スクリーン座標の全域に亘ってレイが順次選択され、レイマスクデータが作成される。なお、スクリーン座標の全域に亘ってレイを順次選択する手法は、例えば、図７を利用して説明した手法でもよい。
【００７３】
スクリーン座標の全域に亘ってレイが順次選択されると、Ｓ１０２２のステップにおいてスクリーン座標値Ｙｓｃが探索終了Ｙ座標Ｙｓｃ＿ｅｎｄとなり、本フローチャートが終了する。
【００７４】
次に、図１０のＳ１０１０のステップにおける座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の算出処理について詳述する。
【００７５】
図１１は、演算開始座標である座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の算出処理を説明するためのフローチャートである。まず、近接レイの探索が済んでいるか否かが確認される（Ｓ１１０２）。近接レイの探索が済んでいなければ、つまり最初のレイの場合には、Ｓ１１０４のステップへ進み、レイが最初にリファレンスボリュームデータ内のボリュームデータ空間（図３の符号３６）と交わる点の座標が計算され、探索点Ｐｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に設定される。
【００７６】
そして、探索点Ｐｃがボリュームデータ空間内の座標か否かが確認され（Ｓ１１１４）、ボリュームデータ空間内の座標であれば、レイ上において探索点Ｐｃの座標が一つだけ進められる（Ｓ１１１６）。つまり、図１０のＳ１００４で算出された視線ベクトル分だけ探索点Ｐｃが進められ、探索点の座標がＰｃ（Ｘｃ＋ΔＸ，Ｙｃ＋ΔＹ，Ｚｃ＋ΔＺ）に設定される。
【００７７】
次に、新しく設定された探索点Ｐｃのボクセルデータの輝度値が２５５か否かが確認される（Ｓ１１１８）。つまり、探索点Ｐｃがリファレンスボリュームデータ内の超音波データ空間（図３の符号１２´）内のものか否かが確認される。探索点Ｐｃの輝度値が２５５でなければ、Ｓ１１１４へ戻り、Ｓ１１１６ヘ進んだ際にさらに探索点Ｐｃの座標が一つだけ進められ、Ｓ１１１８においてその輝度値が確認される。そして、Ｓ１１１８において輝度値が２５５であることが確認されると、その探索点の座標が、演算開始座標である座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）に設定され（Ｓ１１２０）、本フローチャートが終了する。
【００７８】
なお、レイが超音波データ空間と交わらない場合には、Ｓ１１１８のステップから必ずＳ１１１４へ進むことになり、Ｓ１１１４において探索点Ｐｃがボリュームデータ空間内から出たことが判断された時点で、本フローチャートが終了する。この場合には、演算開始座標である座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は、図１０のＳ１００２で設定された初期値０のままとなる。
【００７９】
Ｓ１１０２のステップにおいて、近接レイの探索が済んでいると判断されると、つまり、二本目以降のレイの場合には、近接レイの演算開始点である座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）に、現在のレイ上で一番近い点Ｐｃ´（Ｘｃ´，Ｙｃ´，Ｚｃ´）が算出される（Ｓ１１０６）。
【００８０】
そして、点Ｐｃ´の座標値が全て０か否かが確認され（Ｓ１１０８）、全て０の場合には、現在のレイが最初にリファレンスボリュームデータ内のボリュームデータ空間（図３の符号３６）と交わる点の座標が計算され、探索点Ｐｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に設定される（Ｓ１１１０）。一方、Ｓ１１０８のステップにおいて点Ｐｃ´の座標値が全て０ではないと判断されると、つまり、Ｘｃ´，Ｙｃ´，Ｚｃ´のうちの少なくとも一つに０以外の値があると、点Ｐｃ´の座標値にオフセット値が加算されて探索点Ｐｃが設定される（Ｓ１１１２）。
【００８１】
こうして、Ｓ１１１０またはＳ１１１２のステップにおいて現在のレイ上に探索点Ｐｃが設定されると、先に説明したＳ１１１４以降のステップが実行され、現在のレイに関する演算開始座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が設定される。
【００８２】
次に、図１０のＳ１０１２のステップにおける座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）の算出処理について詳述する。
【００８３】
図１２は、演算終了座標である座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）の算出処理を説明するためのフローチャートである。まず、対象となるレイに関する演算開始点の座標値が全て０か否かが確認される（Ｓ１２０２）。演算開始点の座標値が全て０であれば、そのレイは超音波データ空間（図３の符号１２´）を通らないと判断され、本フローチャートが終了する。この場合には、演算終了座標である座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）は、図１０のＳ１００２で設定された初期値０のままとなる。
【００８４】
Ｓ１２０２のステップにおいて、対象となるレイに関する演算開始点の座標値が全て０ではないと判断されると、つまり、Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓのうちの少なくとも一つに０以外の値があると、近接レイの探索が済んでいるか否かが確認される（Ｓ１２０４）。近接レイの探索が済んでいなければ、Ｓ１２０６のステップへ進み、演算開始点の座標値が探索点Ｐｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に設定される。
【００８５】
一方、Ｓ１２０４のステップにおいて近接レイの探索が済んでいると判断されると、近接レイの演算終了点である座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）に、現在のレイ上で一番近い点Ｐｃ´（Ｘｃ´，Ｙｃ´，Ｚｃ´）が算出される（Ｓ１２０８）。そして、点Ｐｃ´の座標値にオフセット値が加算されて探索点Ｐｃが設定される（Ｓ１２１０）。
【００８６】
Ｓ１２０６またはＳ１２１０のステップにおいて探索点Ｐｃが設定されると、探索点Ｐｃがボリュームデータ空間内の座標か否かが確認され（Ｓ１２１２）、ボリュームデータ空間内の座標であれば、レイ上において探索点Ｐｃの座標が一つだけ進められる（Ｓ１２１４）。つまり、図１０のＳ１００４で算出された視線ベクトル分だけ探索点Ｐｃが進められ、探索点の座標がＰｃ（Ｘｃ＋ΔＸ，Ｙｃ＋ΔＹ，Ｚｃ＋ΔＺ）に設定される。
【００８７】
次に、新しく設定された探索点Ｐｃのボクセルデータの輝度値が０か否かが確認される（Ｓ１２１６）。つまり、探索点Ｐｃがリファレンスボリュームデータ内の超音波データ空間（図３の符号１２´）から抜け出したか否かが確認される。探索点Ｐｃの輝度値が０でなければ、Ｓ１２１２へ戻り、Ｓ１２１４ヘ進んだ際にさらに探索点Ｐｃの座標が一つだけ進められ、Ｓ１２１６においてその輝度値が確認される。そして、Ｓ１２１６において輝度値が０であることが確認されると、その探索点の座標が、演算終了座標である座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）に設定され（Ｓ１２１８）、本フローチャートが終了する。
【００８８】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、例えば次のような効果を奏する。本実施形態では、送受波空間に対応した超音波データ空間内のボクセルデータを演算対象としているため、ボリュームデータ空間内の全てのボクセルデータを演算対象とする場合に比べて、画像形成処理の処理時間を短縮することが可能になる。
【００８９】
また、本実施形態では、レイマスクデータを作成する際に、近接レイの演算結果を参照して対象レイの探索開始点を設定しているため、近接レイの演算結果を参照しない場合に比べて、レイマスクデータの作成時間を短縮することができる。
【００９０】
なお、上述した実施形態やその効果は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】ボリュームレンダリング画像の画像形成処理を説明するための図である。
【図３】リファレンスボリュームデータの説明図である。
【図４】レイマスクを説明するための図である。
【図５】演算開始点と演算終了点を説明するための図である。
【図６】レイマスクデータを説明するための図である。
【図７】本実施形態による対象レイの選択を説明するための図である。
【図８】レイ上に設定される探索開始点を説明するための図である。
【図９】本実施形態の画像形成処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】レイマスクデータの作成処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】演算開始座標の算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】演算終了座標の算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】超音波ビームの走査形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９２】
２０  画像形成ブロック、２２  レイ設定部、２４  演算区間設定部、２６  ボクセル演算部。
【図１】
2008073333.tif 000004
【図２】
2008073333.tif 000005
【図３】
2008073333.tif 000006
【図４】
2008073333.tif 000007
【図５】
2008073333.tif 000008
【図６】
2008073333.tif 000009
【図７】
2008073333.tif 000010
【図８】
2008073333.tif 000011
【図９】
2008073333.tif 000012
【図１０】
2008073333.tif 000013
【図１１】
2008073333.tif 000014
【図１２】
2008073333.tif 000015
【図１３】
2008073333.tif 000016