(57)【要約】【課題】血管網内における注目経路の三次元血管画像を形成できるようにする。特に、曲がりくねったような血管経路に対してもその抽出を的確に行えるようにする。【解決手段】血管経路に沿って各位置において血管断面抽出処理が実行され、各血管断面抽出処理では、互いに平行な基準平面Ｑｉと探索平面Ｒｉとが設定される。基準平面Ｑｉ上で基準断面として血管断面Ｓｉが抽出され、その重心Ｇｉと探索平面Ｒｉ上で所定演算によって求められた仮重心Ｋｉとを結ぶ方向として次の探索方向（探索ベクトル）Ｕｉ＋１が決定される。そして、その探索方向Ｕｉ＋１に基づいて次の血管断面抽出処理で新たに基準平面Ｑｉ＋１などが設定される。このように血管の走行形態に沿って探索方向や基準平面が逐次的に再設定される。【選択図】        図２１
2004350791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する超音波画像処理装置において、
前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点を指定する探索原点指定手段と、
前記探索原点から前記血管群における注目経路に沿って、探索ベクトルを逐次的に設定しつつ血管断面の抽出を逐次的に実行する探索処理手段と、
を含み、
前記探索処理手段は、前記注目経路に沿って逐次的に抽出された複数の血管断面からなる血管断面列を生成することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記探索処理手段は、前記注目経路の走行形態に応じて前記探索ベクトルを逐次的に設定することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記探索処理手段は、前記逐次的に設定される探索ベクトルを基準として、前記三次元データ空間内に血管断面を抽出するための基準平面を逐次的に設定することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記探索処理手段は、
ｉ番目の探索ベクトルと直交するｉ番目の基準平面を設定する基準平面設定手段と、
前記ｉ番目の基準平面上でｉ番目の血管断面を抽出する血管断面抽出手段と、前記ｉ番目の基準平面と平行で且つ前記ｉ番目の探索方向に単位距離離れた位置にｉ番目の探索平面を設定する探索平面設定手段と、
前記ｉ番目の探索平面上で前記ｉ番目の血管断面と重合関係にあるｉ番目の血管部分を抽出する血管部分抽出手段と、
前記ｉ番目の血管断面と前記ｉ番目の血管部分との相互関係に基づいてｉ＋１番目の探索ベクトルを決定する探索ベクトル決定手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記血管部分抽出手段は、
前記ｉ番目の探索平面上でラベリング処理を行って、１又は複数の閉領域を含むｉ番目のラベリング画像を得る二次元ラベリング手段と、
前記ｉ番目のラベリング画像に前記ｉ番目の血管断面を投影して、前記ｉ番目の血管断面に対して最も重合面積が大きい閉領域を特定し、その特定された閉領域の中で前記投影されたｉ番目の血管断面と重合する部分を前記ｉ番目の血管部分として抽出する投影処理手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、
前記探索ベクトル決定手段は、
前記ｉ番目の血管断面の重心を演算する手段と、
前記ｉ番目の血管部分の重心を演算する手段と、
前記ｉ番目の血管断面の重心から前記ｉ番目の血管部分の重心を通過する方向をベクトル方向として、前記ｉ＋１番目の探索ベクトルを決定する手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項７】
請求項４記載の装置において、
ｉ＋１番目の基準平面は、ｉ番目の探索平面をその平面上の所定点を回転中心として回転させた平面に相当することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
探索開始方向を指定する探索開始方向指定手段を含み、
前記探索原点と前記探索開始方向とに基づいて最初の探索ベクトルが決定されることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、
前記三次元データに基づいて二次元又は三次元の参照画像を形成する参照画像形成手段を含み、
前記探索原点及び前記探索開始方向は、前記参照画像を用いてユーザー指定されることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１０】
生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する超音波画像処理装置において、
前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点を指定する探索原点指定手段と、
前記探索原点から前記血管群における注目経路に沿って、探索ベクトルを逐次的に設定しつつ血管断面の抽出を逐次的に実行する探索処理手段と、
前記注目経路に沿って逐次的に抽出された複数の血管断面からなる血管断面列が格納される記憶部と、
前記血管断面列に基づいて注目経路を含む超音波画像を形成する画像形成手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
前記超音波画像は、前記注目経路を一筆書きのように表現した三次元画像であることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の装置において、
前記超音波画像は、前記三次元空間を表す画像であって前記注目経路が識別表現された三次元画像であることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の装置において、
前記注目経路を識別表現するために、前記血管断面列のデータに対して他のデータよりも大きな重み付け値を与える手段を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１４】
生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する超音波画像処理装置において、
前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点を指定する探索原点指定手段と、
前記探索原点から前記血管群における注目経路に沿って、探索ベクトルを逐次的に再設定しつつ血管断面の抽出を逐次的に実行する探索処理手段と、
所定条件が満たされた場合に前記血管断面の抽出の終了を判定する終了判定手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置において、
前記探索原点と前記終了判定時点の探索位置とを基準として三次元の画像処理範囲を決定する画像処理範囲決定手段と、
前記画像処理範囲内において前記血管群に対する三次元ラベリング処理を行う三次元ラベリング手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、
前記三次元ラベリング手段は、
前記画像処理範囲内において前記探索原点から前方へ三次元ラベリング処理を行って、前記探索原点から繋がり関係を満たす前方血管枝を抽出する前方三次元ラベリング手段と、
前記画像処理範囲内において前記探索原点から後方へ三次元ラベリング処理を行って、前記探索原点から繋がり関係を満たす後方血管枝を抽出する後方三次元ラベリング手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、
前記前方血管枝及び前記後方血管枝の少なくとも一方を表した三次元画像を形成する画像形成手段を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の装置において、
前記三次元空間を表す画像であって前記前方血管枝及び前記後方血管枝の少なくとも一方を識別表現した三次元画像を形成する画像形成手段を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項１９】
生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する方法において、
前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点をユーザー指定させる工程と、
前記探索原点から前記血管群の幹方向又は末端方向へ、探索方向を逐次的に設定しつつ血管断面抽出処理を逐次的に実行し、これにより複数の血管断面からなる血管断面列を生成する工程と、
を含むことを特徴とする三次元データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波画像処理装置及び三次元データ処理方法に関し、特に血管の三次元画像処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内の三次元領域に対して超音波の送受波を行い、これにより得られた三次元データに基づいて生体内組織を三次元画像として表示する技術が医療の現場において実用化されている。従来の超音波診断装置においては、血流のエコー強度が実組織のエコー強度に比べて小さいことを利用して、三次元データの中から血管（血流）に相当するデータが抽出され、その抽出されたデータに基づいて血管の三次元画像が形成されている。また、血管内を流れる血流からのエコーにはいわゆるドプラシフトが生じているので、それによるドプラ情報を用いて血管（血流）の三次元画像を形成することもできる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１７８０９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１本あるいは数本の血管が互いに区別容易な状態で走行しているような部位については、三次元画像上で、注目する血管を識別することは比較的容易であるが、例えば、肝臓内のように太い血管から段階的に枝分かれして空間的に複雑に絡み合った血管系あるいは血管網（血管群の一形態）を形成しているような場合、それを三次元画像として表しても、各血管部分の走行状態を明確に認識することは非常に困難である。血管網の内部に存在するある血管部分について詳細観察しようとしても、その周囲に他の血管部分が存在し、それらが観察の妨げとなるからである。よって、特定の血管経路の途中に異常部位が存在していても、その異常部位を明瞭に画像表示できない場合が生じ得る。
【０００５】
特許文献１には、関心血管と他の血管と識別可能に表示する技術が開示されている。その技術によれば、多数フレームの走査面が構成されて三次元空間が構築されている場合に、あるフレームの走査面で血管断面を抽出し、次のフレームの走査面でも血管断面を抽出し、これを繰り返すものである。そして、各フレームの走査面上で抽出された血管断面を繋ぎ合わせてその血管の三次元画像が構成される。
【０００６】
しかし、この特許文献１に示された手法では、第１に、曲がりくねったような血管を抽出することは非常に難しい。つまり、断面抽出が並行な各走査面上で行われており、各走査面に血管が直交しない場合には、その抽出が適正に行えなくなる。第２に、血管の分岐に対処して注目する血管を的確に抽出する構成は具備されていない。
【０００７】
本発明の目的は、曲がりくねった血管であってもそれを的確に抽出できるようにすることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、血管の分岐に対処して血管抽出を行うことにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、血管診断に有益な画像を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する超音波画像処理装置において、前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点を指定する探索原点指定手段と、前記探索原点から前記血管群における注目経路に沿って、探索ベクトルを逐次的に設定しつつ血管断面の抽出を逐次的に実行する探索処理手段と、を含み、前記探索処理手段は、前記注目経路に沿って逐次的に抽出された複数の血管断面からなる血管断面列を生成することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、三次元データ空間において、血管群における特定部位に対してユーザーによって又は自動的に探索原点が指定されると、その探索原点を含む注目経路（抽出対象としての血管経路）に沿って血管断面抽出処理が逐次的に実行され、その処理の進行に伴って個々の血管断面が抽出される。その場合に、各血管断面抽出処理ごとに探索ベクトルが再設定され、つまり探索方向が更新されるため、注目経路の走行状態に適応した血管断面の探索が可能となり、すなわち探索精度あるいは探索効率を高めることが可能である。特に、曲がりくねった経路の抽出も可能となる。注目経路の中心軸上に沿ってあるいは中心軸に並行に各探索ベクトルが設定されるのが理想であり、その理想に近づくように探索ベクトルの設定条件を定めるのが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、血管断面列を構成する複数の血管断面は、各血管断面抽出処理において探索ベクトルの向きが適応的に設定されることに対応して、非並行関係をもって整列するものである（ただし、注目経路が完全に直線的であれば複数の血管断面は互いに並行な関係をもって整列する）。なお、画像処理に際しては、血管断面列に対して補間処理などを適用して空間分解能を向上させてもよい。
【００１３】
本発明に係る超音波画像処理装置は、超音波診断装置内に組み込まれてもよいし、超音波診断装置から出力されるデータを処理するコンピュータとして構成されてもよい。また、各機能あるいは各手段はハードウエアとして構成することもできるし、ソフトウエアによって実現することもできる。
【００１４】
望ましくは、前記探索処理手段は、前記注目経路の走行形態に応じて前記探索ベクトルを逐次的に設定する。注目経路の走行形態に合わせて各探索ベクトルを設定すれば、血管断面の抽出精度を高められる。
【００１５】
望ましくは、前記探索処理手段は、前記逐次的に設定される探索ベクトルを基準として、前記三次元データ空間内に血管断面を抽出するための基準平面を逐次的に設定する。
【００１６】
基準平面は注目経路の血管断面を探索するためのサーチ領域に相当する。そのようなサーチ領域が注目経路に対してできる限り直交して設定されるようにするのが望ましい。このため探索ベクトルがその基準として用いられる。ちなみに、分岐部分や複数の血管が併走している部位においては、基準平面上に複数の血管断面が現れる。また、基準平面のサイズを限定せずに血管網全体の切断面として構成される場合、その基準平面上に多数の血管断面が現れる。そのような場合、それ以前の血管断面との繋がり関係から注目経路に相当する血管断面を特定するのが望ましい。
【００１７】
望ましくは、前記探索処理手段は、ｉ番目の探索ベクトルと直交するｉ番目の基準平面を設定する基準平面設定手段と、前記ｉ番目の基準平面上でｉ番目の血管断面を抽出する血管断面抽出手段と、前記ｉ番目の基準平面と並行で且つ前記ｉ番目の探索方向に単位距離離れた位置にｉ番目の探索平面を設定する探索平面設定手段と、前記ｉ番目の探索平面上で前記ｉ番目の血管断面と重合関係にあるｉ番目の血管部分を抽出する血管部分抽出手段と、前記ｉ番目の血管断面と前記ｉ番目の血管部分との相互関係に基づいてｉ＋１番目の探索ベクトルを決定する探索ベクトル決定手段と、を含む。
【００１８】
上記において、ｉ＝１，２，３，・・・であり、つまりｉは血管断面抽出処理の回数あるいは進行度に相当するものである。ｉ番目の基準平面は、ｉ番目の探索ベクトルと直交する平面として設定され、そのｉ番目の基準平面上でｉ番目の血管断面が抽出される。一方、ｉ番目の基準平面と平行で且つｉ番目の探索方向に単位距離離れた位置にｉ番目の探索平面が設定される。ここで、基準平面及び探索平面はそれぞれ血管断面及び血管部分のサーチ領域に相当する。但し、ｉ番目の探索平面はｉ＋１番目の基準平面を正しい向きで設定するための事前調査用の仮の平面として位置づけられる。
【００１９】
すなわち、ｉ番目の探索平面上でｉ番目の血管断面と重合関係にあるｉ番目の血管部分が抽出される。このｉ番目の血管部分はｉ番目の血管断面の前方にあってそれと繋がり関係にある部分として認識される。そこで、ｉ番目の血管断面とｉ番目の血管部分との相互関係に基づいてｉ＋１番目の探索ベクトルが決定される。例えば、ｉ番目の血管断面を代表する点（重心、中央点など）からｉ番目の血管部分を代表する点（重心、中央点）を結んだラインは注目経路の走行方向に近いものと認められ、それをｉ＋１番目の探索ベクトルの向きとするのが望ましい。
【００２０】
上記構成においては、基準平面の他に探索平面という前方事前調査のための平面が利用され、そのような探索平面上での探索結果を利用して、次の基準平面の角度を最適化することができる。上記の単位距離は、各断面抽出処理で一定であるのが望ましいが、各種状況に応じて可変設定してもよい。その単位距離を例えば三次元データ空間内の１ボクセルサイズ程度に設定すれば、高分解能で注目する血管を抽出することができる。なお、基準平面及び探索平面は三次元データ空間の全体に及ぶものであってもよいし、一定の有限領域であってもよい。
【００２１】
望ましくは、前記血管部分抽出手段は、前記ｉ番目の探索平面上でラベリング処理を行って、１又は複数の閉領域を含むｉ番目のラベリング画像を得る二次元ラベリング手段と、前記ｉ番目のラベリング画像に前記ｉ番目の血管断面を投影して、前記ｉ番目の血管断面に対して最も重合面積が大きい閉領域を特定し、その特定された閉領域の中で前記投影されたｉ番目の血管断面と重合する部分を前記ｉ番目の血管部分として抽出する投影処理手段と、を含む。この構成によれば、既に抽出された血管断面の前方に存在する血管部分を容易に認識することができる。
【００２２】
最も重合面積が大きい閉領域が選択されるので、前方が二股あるいは多数に分岐している場合において、最も太い主要な血管経路へ探索を自動的に進行させることができる。なお、変形例としては重合関係にある複数の閉領域が確認された時点で、その時点でのラベリング画像などを表示させて、ユーザーに探索方向の選択を委ねるようにしてもよい。
【００２３】
望ましくは、前記探索ベクトル決定手段は、前記ｉ番目の血管断面の重心を演算する手段と、前記ｉ番目の血管部分の重心を演算する手段と、前記ｉ番目の血管断面の重心から前記ｉ番目の血管部分の重心を通過する方向をベクトル方向として、前記ｉ＋１番目の探索ベクトルを決定する手段と、を含む。この構成によれば、血管断面の重心と仮に抽出された血管部分の重心を結ぶ方向として、血管走行方向を大凡認識でき、つまりその方向へ探索ベクトルを設定することができる。
【００２４】
望ましくは、ｉ＋１番目の基準平面は、ｉ番目の探索平面をその平面上の所定点を回転中心として回転させた平面に相当する。所定点は、ｉ番目の血管部分の重心あるいは中心点などである。
【００２５】
望ましくは、探索開始方向を指定する探索開始方向指定手段を含み、前記探索原点と前記探索開始方向とに基づいて最初の探索ベクトルが決定される。望ましくは、前記三次元データに基づいて二次元又は三次元の参照画像を形成する参照画像形成手段を含み、前記探索原点及び前記探索開始方向は、前記参照画像を用いてユーザー指定される。参照画像は三次元空間を表す三次元画像であってもよいが、三次元空間内部の指定が困難であれば、その三次元空間を任意位置あるいは所定位置で切断した二次元の断層画像上で探索原点などを指定させるのが望ましい。その場合に、注目する血管部分の中心軸を含むように任意切断面を設定し、それによる任意断層画像上で探索原点及び探索方向を指定させてもよい。
【００２６】
なお、探索原点から前方向及び後方向の両方向へ探索を開始させるようにしてもよい。その場合に各方向ごとに探索の終了条件を定めておくのが望ましい。
【００２７】
（２）また、本発明は、生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する超音波画像処理装置において、前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点を指定する探索原点指定手段と、前記探索原点から前記血管群における注目経路に沿って、探索ベクトルを逐次的に設定しつつ血管断面の抽出を逐次的に実行する探索処理手段と、前記注目経路に沿って逐次的に抽出された複数の血管断面からなる血管断面列が格納される記憶部と、前記血管断面列に基づいて注目経路を含む超音波画像を形成する画像形成手段と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
上記構成によれば、注目経路は血管断面列として抽出されており、その血管断面列を利用して各種の超音波画像を構成できる。その超音波画像は、注目経路だけの三次元画像であってもよいし、注目経路を背景から高輝度に浮かび上がらせたあるいは着色によって注目経路を白黒背景から浮かび上がらせた三次元画像であってもよい。
【００２９】
望ましくは、前記超音波画像は、前記注目経路を一筆書きのように表現した三次元画像である。三次元ラベリング法を適用すると、ある点と繋がり関係にある全領域を抽出できるが、そのような場合、注目する血管に繋がっている全血管が同様に抽出されて、結果として注目する血管の観察を阻害することもある。本発明によれば、例えば、多数枝分かれした血管群において、探索原点から幹方向へ向かう一本経路、探索原点から主要な末端方向へ向かう一本経路を自動的に抽出できる。
【００３０】
望ましくは、前記超音波画像は、前記三次元空間を表す画像であって前記注目経路が識別表現された三次元画像である。望ましくは、前記注目経路を識別表現するために、前記血管断面列のデータに対して他のデータよりも大きな重み付け値を与える手段を含む。これにより注目経路を強調処理できる。
【００３１】
（３）また、本発明は、生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する超音波画像処理装置において、前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点を指定する探索原点指定手段と、前記探索原点から前記血管群における注目経路に沿って、探索ベクトルを逐次的に設定しつつ血管断面の抽出を逐次的に実行する探索処理手段と、所定条件が満たされた場合に前記血管断面の抽出の終了を判定する終了判定手段と、を含むことを特徴とする。
【００３２】
終了判定条件としては、例えば、探索進行数が設定値に到達したこと、探索経路長が設定値に到達したこと、それ以上探索が行えなくなったこと、などをあげることができる。
【００３３】
望ましくは、前記探索原点と前記終了判定時点の探索位置とを基準として三次元の画像処理範囲を決定する画像処理範囲決定手段と、前記画像処理範囲内において前記血管群に対する三次元ラベリング処理を行う三次元ラベリング手段と、を含む。
【００３４】
望ましくは、前記三次元ラベリング手段は、前記画像処理範囲内において前記探索原点から前方へ三次元ラベリング処理を行って、前記探索原点から繋がり関係を満たす前方血管枝を抽出する前方三次元ラベリング手段と、前記画像処理範囲内において前記探索原点から後方へ三次元ラベリング処理を行って、前記探索原点から繋がり関係を満たす後方血管枝を抽出する後方三次元ラベリング手段と、を含む。
【００３５】
望ましくは、前記前方血管枝及び前記後方血管枝の少なくとも一方を表した三次元画像を形成する画像形成手段を含む。
【００３６】
望ましくは、前記三次元空間を表す画像であって前記前方血管枝及び前記後方血管枝の少なくとも一方を識別表現した三次元画像を形成する画像形成手段を含む。
【００３７】
（４）また、本発明は、生体内の三次元空間に対して超音波を送受波することによって得られた三次元データを処理する方法において、前記三次元データによって構成される三次元データ空間内において、血管群における特定部位に探索原点をユーザー指定させる工程と、前記探索原点から前記血管群の幹方向又は末端方向へ、探索方向を逐次的に設定しつつ血管断面抽出処理を逐次的に実行し、これにより複数の血管断面からなる血管断面列を生成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１及び図２には、本発明に係る探索処理によって形成される画像の例が示されている。ここで、図１には血管網において末端から幹の方向へ探索処理を行う場合が示されており、図２には血管網において幹から末端の方向へ探索処理を行う場合が示されている。
【００４０】
具体的に説明すると、図１において、（Ａ）には生体内の三次元領域に対して超音波の送受波を行って得られた三次元データに基づいて形成される三次元画像が示されている。この三次元画像において、血管群としての血管網１００は幹から末端にかけて多数枝分かれした血管系を構成し、ここにおいて注目する血管ルートすなわち注目経路が符号１０２によって表されている。この注目経路１０２における特定部位にユーザーにより探索原点などとして探索開始位置１０４が設定され、これと共に、ユーザーにより探索開始位置１０４からどちらの方向に探索を開始するかを示す最初の探索方向１０６が設定される。
【００４１】
後述する探索処理を繰り返し実行すると、（Ｂ）に示すように、注目経路についての限定抽出画像を得られる。すなわち、その経路の限定抽出画像においては、一筆書きのように注目経路１０２が三次元画像として表現されており、具体的には、探索開始位置１０４から所定の終了条件を満たした地点までの１本のルートが三次元画像として示されている。このように、末端部分を指定して幹方向へ探索方向を指定すると、途中に枝分かれがあったとしてもその指定された末端部分から太い幹の方向へ１本だけ経路を抜き出して画像化することが可能となる。よって、例えば肝臓内の血管網などのように複数の枝分かれ血管が互いに絡みあって密集しているような場合においても、特定の血管経路のみを抜き出してあるいはそれだけを強調して三次元画像として表示することが可能となる。なお、このような血管の抽出は動脈及び静脈のいずれにも適用することができる。腫瘍組織が成長するためには、血管は必須であると考えられている。従って、腫瘍組織にのびている全ての血管を特定し除去すれば、腫瘍を死滅できる。後述する超音波診断装置においては、腫瘍組織からのびている血管を全て表示することも可能であるので、腫瘍からのびた血管を表示することによって各種の腫瘍治療に用いることができる。
【００４２】
後述する本実施形態の超音波診断装置においては、（Ｂ）に示した表示モードの他、以下に説明する（Ｃ）に示す表示モードも有している。すなわち、（Ｃ）には所定条件にしたがって設定された一定範囲内における探索方向前方の全部抽出画像が示されている。すなわち、探索開始位置１０４を基準として探索方向１０６へ向けて三次元ラベリング処理を行うことにより（Ｃ）で示すような三次元画像を形成することができる。その三次元画像には注目経路１０２を含む注目経路１０２と繋がり関係にある全部の血管部分１０８が画像化されている。本実施形態に係る装置においては、上記の一定範囲は（Ｂ）に示した注目経路１０２の探索処理結果として定義されている。これについては後に詳述する。
【００４３】
本実施形態に係る超音波診断装置は、上記のように（Ｂ）に示したような表示モード及び（Ｃ）に示した表示モードを有しており、更に後述する様々な表示バリエーションを具備している。
【００４４】
図２には、上述したように、血管網１００における幹から末端方向へ探索を行う場合の一例が示されている。（Ａ）には三次元画像が示され、図１に示した場合と同様に、ユーザーによって探索原点などとしての探索開始位置１０４及び最初の探索方向１０６が指定される。すると、注目経路１１０に沿って探索処理が開始され、その結果、（Ｂ）に示すように、注目経路の限定抽出画像を得ることが可能となる。（Ｂ）に示されるように注目経路１１０が三次元画像として一筆書きの態様で示されている。本実施形態においては、後に説明するように、血管が分岐している場合においては太い血管つまり主たる血管をルート選択するようにしており、その結果（Ｂ）に示すような画像が形成される。上述したように、このような一筆書きの画像によれば、他の血管によって隠蔽されることなく当該注目経路１１０を明瞭に観察することが可能となる。
【００４５】
（Ｃ）には一定範囲内における探索方向前方の全部抽出画像が示されており、この例に示すように注目経路１１０を含む繋がり関係にある全部の血管部分１１２が抽出され、それが画像化されている。
【００４６】
なお、図１には末端から幹への探索処理を示し、図２には幹から末端への探索処理を示したが、後述する実施形態において、それらは同一の処理プロセスによって達成される。
【００４７】
次に、図３〜図８を用いて図１に示した探索処理をより具体的に説明し、図９〜図１４を用いて図２に示した探索処理をより具体的に説明する。
【００４８】
図３において、血管網における特定部位にユーザーによって探索原点ＳＰ０と探索方向を指定するための座標ＳＰ１とが設定される。また、ユーザーによりあるいはデフォルトの設定として、探索経路長あるいは進行度の上限ＬＭＡＸが定められる。ここで、最初の探索方向（探索ベクトル）１０６は探索原点ＳＰ０から座標点ＳＰ１を通過する方向として定義される。
【００４９】
上記のようなユーザーによる入力が完了すると、図４に示されるように、まず最初に、探索原点ＳＰ０を含む最初の血管断面Ｓ１が抽出される。この場合における血管断面抽出処理の具体的な内容は後に詳述するが、このような血管断面の抽出に際しては、後に示す基準平面及び探索平面の設定並びに探索ベクトルの設定が繰り返し行われる。
【００５０】
図５に示されるように、探索方向として指定された前方へ上記の血管断面抽出処理を繰り返し実行すると、各位置において血管断面が抽出され、すなわち断面列１１６を得られる。この断面列１１６は上記のように抽出された複数の血管断面によって構成されるものであり、これは注目経路の限定抽出データに相当する。図５においては、最初に抽出された血管断面がＳ１で示され、終了条件を充たして最後に抽出された血管断面がＳｍで示されている。すなわち、ここではｍ個の血管断面が注目経路に沿って抽出されたことになる。この場合において、各血管断面の抽出に当たっては血管断面の相互間の繋がり条件が満足されるように処理が実行されており、例えば分岐した部分があったとしてもラベリング処理のように分岐しているそれぞれのルートへ探索処理が進行してしまうということはない。
【００５１】
従って、図５に示す断面列１１６を用いて、図１に示した注目経路の限定抽出画像を三次元画像として構築することができる。
【００５２】
図６には、最後に抽出された血管断面を表す座標ＳＰｍが示されている。本実施形態においては、探索原点ＳＰ０から探索の終了座標ＳＰｍまでを直線距離で結んだ長さｒが特定され、それが画像処理範囲１１８の半径とされる。本実施形態においては、画像処理範囲１１８が球によって定義されているが、もちろんそのような形状には本発明は限定されない。本実施形態では、そのような画像処理範囲１１８内において以下に説明する三次元ラベリング処理を実行させることができる。ちなみに、画像処理範囲１１８は三次元の球であるが、画像処理範囲１１８を球面として特定し、その球面を画像処理の限界として定めるようにしてもよい。
【００５３】
図７には、探索原点ＳＰ０から探索方向とは逆方向に三次元ラベリング処理を行った場合の様子が示されている。最初の血管断面である基準断面から単位距離だけ離れた血管断面Ｓ−１から末端方向にかけて繋がり関係がある全ての血管部分１２０が抽出されている。すなわち、符号１２０は後方の全部抽出データを示している。ちなみに、末端部分に行くにしたがって、エコー強度が弱くなるため、三次元ラベリング処理はその限度で終了となる。
【００５４】
図８には、探索原点から探索方向前方へ三次元ラベリング処理を行った場合の結果が示されている。符号１２２は前方の全部抽出データを示しており、この場合において、三次元ラベリング処理は画像処理範囲１１８の内部においてのみ実行されている。
【００５５】
以上のように、本実施形態の方法によれば、注目経路についての抽出が完了すると、その時の終了地点と探索原点との位置関係から画像処理範囲を別途設定し、その範囲内において三次元ラベリング処理を行ってユーザーが注目している部位を中心とした全ての血管の走行状態を別画像として形成することが可能である。ちなみに、三次元ラベリング結果を三次元画像として表す場合には、図７及び図８に示した後方の全部抽出データ１２０及び前方の全部抽出データ１２２の少なくとも一方が表示され、望ましくは両者が合体したものとして表示される。
【００５６】
次に、図９〜図１４について説明する。それらの図９〜図１４は基本的には図３〜図８に示した内容に対応するものである。血管網における幹から末端方向へ探索を行わせる場合、図９に示されるように、ユーザーによって探索原点ＳＰ０と座標点ＳＰ１が指定され、これと共にユーザーによりあるいはデフォルトの条件として探索終了条件を定める経路長ＬＭＡＸが定められる。そして、探索原点ＳＰ０から座標点ＳＰ１への方向へ探索が開始される。すなわち図１０に示されるように、まず最初に探索原点を含む最初の血管断面Ｓ１が抽出され、その後、注目経路に沿った各位置において血管断面抽出処理が繰り返し実行される。すると、図１１に示されるように、血管断面列１１６が得られることになる。
【００５７】
そして、終了条件を満たした時点の座標ＳＰｍと探索原点ＳＰ０との間の距離ｒが画像処理範囲１１８を定義する半径として用いられ、その画像処理範囲１１８内において図１３に示されるように探索原点から後方への三次元ラベリング処理が実行され、図１４に示されるように探索原点から前方への三次元ラベリング処理が実行される。ここで符号１２４は後方の全部抽出データを示しており、符号１２６は前方の全部抽出データを示している。それらの抽出データ１２４及び１２６は望ましくは両者統合され、画像処理範囲１１８内における抽出データとして利用されて三次元画像が構築される。したがって、この図９〜図１４に示した場合においても、上記の図３〜図８に示したのと同様に、注目経路の三次元画像とその近傍全体の三次元画像の両者を形成することができ、疾病診断上の必要性などに応じて両者を同時表示あるいは選択的に表示させることができる。
【００５８】
ちなみに、三次元ラベリング処理自体は公知の手法であるかもしれないが、本実施形態においては注目経路の探索結果が画像処理範囲として利用され、その画像処理範囲内において三次元ラベリング処理を行える点が従来とは異なる。
【００５９】
次に、図１５を用いて、本実施形態に係る超音波診断装置の好適な実施形態について説明する。この超音波診断装置は、上述した三次元データ処理を実行するものであり、具体的には、超音波画像処理装置に相当する画像処理ユニット１７を備えている。もちろん画像処理ユニット１７については超音波診断装置とは別途設けられたコンピュータなどによって構成することもできる。
【００６０】
３Ｄプローブ１０は体表面上に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる三次元エコーデータ取込用超音波探触子である。３Ｄプローブ１０は図示されていない２Ｄアレイ振動子を有しており、その２Ｄアレイ振動子は多数の振動素子をマトリクス状に配列したものである。その２Ｄアレイ振動子によって超音波ビームを二次元的に電子走査することができる。これによって三次元エコーデータ取込空間（三次元空間）Ｖが形成される。例えば、肝臓内における血管網の三次元画像を形成する場合には、腹部体表面上に３Ｄプローブ１０が当接され、三次元空間Ｖ内に注目する血管あるいは血管網が含まれるように、３Ｄプローブ１０の姿勢や当接位置が調節される。
【００６１】
送受信部１２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。すなわち、送受信部１２は、複数の振動素子に対して送信信号を供給し、また、複数の振動素子から出力される複数の受信信号を整相加算処理する。
【００６２】
信号処理部１４は、送受信部１２から出力される整相加算後の受信信号に対して検波、対数圧縮などの所定の信号処理を実行する。本実施形態においては、エコーデータが画像処理対象となっているが、もちろん各ボクセルごとにドプラ情報を抽出し、そのドプラ情報を三次元画像処理の対象としてしてもよい。
【００６３】
３Ｄメモリ１６には、三次元空間内において取り込まれたエコーデータが格納される。この場合に、必要な座標変換や補間処理などが実行される。したがって、３Ｄメモリ１６には三次元データが格納され、その三次元データは三次元データ空間を構成するものである。このように格納された三次元データは通常の三次元画像処理のために表示処理部１８へ出力される他、本実施形態においては上述した本実施形態特有の画像処理を適用するために画像処理ユニット１７へ出力されている。
【００６４】
表示処理部１８は、三次元データに対して公知のレンダリング処理を適用し、これによって三次元超音波画像を構築する。この場合に、そのレンダリング処理の方法としては各種のものをあげることができ、例えばボリュームレンダリング法などを利用してもよい。表示部２０には、表示処理部１８によって処理された画像が表示される。
【００６５】
制御部２４は装置内に含まれる各構成の動作制御を行っている。この制御部２４には、操作パネルによって構成される入力部２２が接続されている。制御部２４は画像処理ユニット１７内に含まれる各構成の動作制御も行っており、特に後述する二値化データ処理部２８に対して座標原点ＳＰ０、座標点ＳＰ１、探索経路長ＬＡＸなどの各種のパラメータを出力している。
【００６６】
次に、画像処理ユニット１７の具体的な構成について詳述する。二値化処理部２６は、３Ｄメモリ１６内に格納された三次元データに対して二値化処理を行う回路である。すなわち血流データを実組織データと区別するために、二値化処理を実行している。血流データは、一般に、実組織データよりも小さな値を有しているために、例えばそのような小さなデータに対して１を割り当て、それ以外のデータに対しては０を割り当てることにより、三次元データ空間内における血流部分のみについて１が与えられたデータ空間を構築することができる。その二値化処理後のデータは二値化データ処理部２８へ出力されている。
【００６７】
二値化データ処理部２８は、本実施形態において探索処理部３０及び３Ｄラベリング部３２などを有している。もちろん、このような機能以外にも各種の機能を備えているが、それについては後に図１７を用いて説明する。探索処理部３０は、注目経路に沿った各位置において血管断面の抽出を行う処理部である。３Ｄラベリング部３２は、画像処理範囲内において三次元ラベリング処理を行う処理部である。
【００６８】
この二値化データ処理部２８には３つの３Ｄメモリ３４，３６，３８が接続されている。もちろん、それらの３Ｄメモリ３４，３６，３８は単一の記憶装置によって構成されてもよい。３Ｄメモリ３４には、探索処理によって抽出された血管断面列に相当するデータ、すなわち注目経路の限定抽出データが格納される。３Ｄメモリ３６には、三次元ラベリング処理を探索原点から前方に行うことによって得られたラベリングデータである前方向の全部抽出データが格納される。３Ｄメモリ３８には、探索原点から後方向にラベリング処理を行って得られたデータすなわち後方向の全部抽出データが格納される。
【００６９】
選択／合成処理部４０は、以上の各３Ｄメモリ３４，３６，３８に格納されたそれぞれの抽出データを適宜選択又は合成し、その処理結果を表示処理部１８へ出力している。例えば、注目経路の限定抽出画像を形成する場合には、３Ｄメモリ３４から出力される抽出データのみが表示処理部１８へ出力される。また、三次元ラベリング処理の結果を三次元画像としてする場合には、３Ｄメモリ３６及び３８のそれぞれから出力される抽出データが合成されて表示処理部１８へ出力される。この場合において、前方向の全部抽出データ及び後方向の全部抽出データのいずれかを選択するようにしてもよい。
【００７０】
図１６には、図１５に示した表示処理部１８の要部構成例が示されている。乗算器４４の一方の入力端子には３Ｄメモリ１６から順次読み出されるデータが入力される。一方、乗算器４４の他方の入力端子には係数セレクタ４２から出力されるいずれかの係数ｗ１又はｗ２が入力されている。
【００７１】
係数セレクタ４２には、図１５に示した選択／合成処理部４０からの出力データすなわち抽出データが入力されている。その抽出データについて説明すると、上記の血管断面抽出処理あるいは三次元ラベリング処理によって抽出されたものについては値として１を有しており、それ以外については値として０を有している。係数セレクタ４２は、抽出データとして値１が入力された場合に係数ｗ１を出力し、その一方、抽出データとして値０が入力された場合に係数ｗ２を出力する。ここで、ｗ１は例えば１．０であり、ｗ２は例えば０．５である。それらの係数ｗ１，ｗ２は重み付け値として機能し、すなわち上記の抽出処理によって抽出されたデータについては大きな重み付けを与えることにより、三次元画像において抽出部分を高輝度表現することが可能となる。もちろん、その部分について例えば特定の着色を施して他の実組織あるいは血管から際立たせるようにしてもよい。
【００７２】
したがって、乗算器４４においては、３Ｄメモリ１６から順次出力されるデータに対して重み付けがなされることになり、その重み付けが完了したデータがレンダリング部４６へ入力される。このレンダリング部４６は上述したように例えばボリュームレンダリング法など基づく三次元画像処理を行うものである。なお、抽出された血管の表示方式としては各種のものをあげることができ、抽出された血管部分を特定の色で表示し、それ以外の血管部分を他の色で表示する共に、血管内の実組織を白黒画像として表現するようにしてもよい。あるいは二値化処理部２６の出力を上記の乗算器４４に与えることにより、血管のみを三次元画像として表示する場合に、特定の血管部分を高輝度表現するようにしてもよい。
【００７３】
ちなみに、乗算器４４において、あるデータに対して対応する係数を正しく割り当てるため、制御部２４は、３Ｄメモリ１６，３４，３６，３８の読み出し制御を行っている。
【００７４】
次に、図１８〜図２４を参照しながら、図１７に基づいて以上説明した装置の具体的な動作例について説明する。図１７は装置の動作例を示すフローチャートである。
【００７５】
Ｓ１０１においては、ユーザーによって座標原点ＳＰ０及び座標点ＳＰ１が指定され、またユーザーにより最大ステップ数としてのパラメータＬＭＡＸが指定される。この最大ステップ数は探索終了条件の１つをなすものである。もちろん探索終了条件としては、このような最大ステップ数ではなく探索経路長などとして指定することも可能である。
【００７６】
Ｓ１０１において２つの座標を指定する場合においては、例えば図１８及び図１９に示すような方法を用いることができる。すなわち、図１８には表示部に表示される三次元画像１３０が示されている。この三次元画像１３０は生体内の三次元領域を画像化したものである。その三次元領域内には血管網１３２が存在し、ここにおいて特定の経路すなわち注目経路１３４について限定抽出を行いたい場合には、この例に示すように、三次元空間内にカーソルなどを用いて任意切断面１３６をユーザーにより設定する。すなわち、この任意切断面１３６は注目経路１３４における探索原点などを指定する部位を横切る平面である。
【００７７】
図１９には、任意切断面１３６に対応する任意断層画像１３８が示されている。ここで符号１４０，１４２，１４４は血管網において任意切断面が横切ることによって現れた血管の断面である。ここで、注目経路に相当する血管の断面は符号１４２で示すものであり、ユーザーはそのような任意断層画像１３８上においてその血管断面１４２上に探索原点ＳＰ０と座標点ＳＰ１とを設定することにより、探索の初期条件を具体的にしかも容易に指定することができる。もちろん、このような任意断層画像によらずに例えばトリプレーンあるいは三次元画像自体を利用して初期条件の設定を行うようにしてもよい。ただし、このような任意断層画像を用いれば、より簡便にしかも正確に注目経路を指定することができるという利点がある。
【００７８】
図１７に戻って、Ｓ１０２では、以上のように設定されたＳＰ０とＳＰ１から最初の探索方向Ｕ１が演算される。すなわち、ＳＰ０からＳＰ１へ向かう方向として最初の探索ベクトルとしての探索方向Ｕ１が求められる。また、探索原点から最初の探索方向Ｕ１とは逆の方向に存在する座標ＳＰＡが演算される。
【００７９】
これについて図２０を用いて説明する。上述したように、探索原点ＳＰ０と座標点ＳＰ１を結ぶライン１４６上に最初の探索ベクトルＵ１が演算される。またそのライン１４６上において探索原点ＳＰ０から逆方向に一定距離離れた地点として座標点ＳＰＡが自動的に特定される。ここで、その一定距離は任意の距離でよいがここでは単位距離が１とされている。ちなみに、後述する基準平面Ｑ１と探索平面Ｒ１との間の一定距離も単位距離としての１である。この１は例えば１つのボクセルデータのサイズに相当する。なお、符号１３４は注目経路すなわち注目している血管を表している。なお、図２０においては各機構の添え字として１が与えられていたが、以下における一般的な説明においては添え字はｉを用いることとし、そのｉは探索処理の回数に相当するものである。ここでｉ＝１の時が最初の探索処理に相当する。
【００８０】
図１７に戻って、Ｓ１０３では、パラメータＬに０が代入され、基準点を表すパラメータＰｉにＳＰ０の座標が代入され、パラメータｉに１が代入される。
【００８１】
Ｓ１０４では、基準平面Ｑｉが設定される。具体的には、図２１に示されるように基準点Ｐｉを含んで探索方向すなわち探索ベクトルＵｉに対して垂直な平面が基準平面Ｑｉと定義される。この基準平面Ｑｉ上におけるデータが三次元データ空間から読み込まれ、それが二値化データ処理部２８内に存在する記憶領域に格納される。
【００８２】
図１７において、Ｓ１０５では、探索平面Ｒｉが設定される。すなわち、図２１に示すように、基準平面Ｑｉから探索方向Ｕｉの方向に距離１だけ離れた平面であって基準平面Ｑｉに平行な平面として探索平面Ｒｉが設定される。この探索平面Ｒｉは、実際の血管断面の抽出を行う前処理として、血管断面の繋がり関係を大凡把握し、その結果として次の探索ベクトルを適切に設定するためのものである。このＳ１０５では、三次元データ空間内から探索平面Ｒｉ上のデータが読み出されて二値化データ処理部２８内に存在する記憶領域に格納される。
【００８３】
なお、上記の基準平面Ｑｉ及び探索平面Ｒｉのいずれも三次元データ空間の全域にわたる平面として定義するようにしてもよいし、探索ベクトルＵｉなどを中心とした一定の有限な領域として定義してもよい。そのような構成によれば演算時間を短縮化できるという利点がある。
【００８４】
図１７におけるＳ１０６では、以上のように抽出された基準平面Ｑｉ上のデータと探索平面Ｒｉ上のデータのそれぞれに対してラベリング処理が実行され、その結果として得られたラベリング画像（ラベル画像）が保存される。ここで、ラベリング処理は二次元のラベリング処理であり、図１５に示した３Ｄラベリング部３２が行う三次元ラベリング処理とは異なるものである。つまり、各平面上におけるラベリング処理、換言すれば血液部分の抽出処理に相当する。ちなみに、図２３には探索平面Ｒｉについてのラベリング処理結果が示されており、各領域Ａ１，Ａ２ごとにそれぞれについて識別記号としてのラベルが付与されている。なお、符号１５０は基準断面Ｓｉを投影した領域（後述）を示している。
【００８５】
図２２には、それぞれの平面上のデータに対して行われたラベリング処理結果が示されている。周知のように、ラベリング処理では各孤立領域すなわち閉領域ごとにそれぞれを識別するためのラベルすなわち番号が付与される。ここで、基準平面Ｑｉ上においては１つの領域のみが抽出され、一方、探索平面Ｒｉ上においては２つの領域Ａ１，Ａ２が抽出されている。
【００８６】
図１７において、Ｓ１０７では、基準平面Ｑｉのラベリング画像から、基準点Ｐｉを含む領域すなわちその基準点Ｐに連結する領域が基準断面Ｓｉとして抽出される。これが図２２に示されている。この基準断面Ｓｉは基準断面Ｑｉ上において抽出された注目経路の血管断面である。このように抽出された血管断面すなわち基準断面Ｓｉのデータは保存される。そして、図１７におけるＳ１０８では、基準断面Ｓｉについてその重心Ｇｉが演算される。それが図２２に示されている。
【００８７】
そして、図１７におけるＳ１０９では、基準断面Ｓｉを探索済みの血管断面データとして図１５に示した３Ｄメモリ３４へ出力する。
【００８８】
図１７におけるＳ１１０では、探索平面Ｒｉについてのラベリング画像の内で、基準断面Ｓｉとの最大の重なり部分が抽出される。これを図２２を用いて説明する。上述したように、探索平面Ｒｉ上にはこの例では２つの抽出領域Ａ１，Ａ２が存在しており、そのいずれが今後探索すべき注目経路に相当するものであるか不明である。そこで、本実施形態においては、その探索平面Ｒｉ上へ基準平面Ｑｉ上の基準断面Ｓｉを投影し、そのような投影によって生じる重なり部分を認識することにより血管断面の繋がり関係つまり血管の走行方向を把握するようにしている。
【００８９】
図２２における符号１５０は基準断面Ｓｉを投影した領域を示しており、ここで、その領域１５０は２つの領域Ａ１，Ａ２の両方にまたがっているが、それぞれの領域Ａ１，Ａ２の内で重なり部分が最大すなわち大きい方が符号１５２で示される重なり部分である。ここで、その重なり部分１５２については図２２においてハッチングが付されている。
【００９０】
図１７において、Ｓ１１１ではそのような重なり部分が存在するか否かが判断され、存在する場合には、Ｓ１１２においてパラメータＬがＭＡＸに到達したか否かが判断され、すなわち終了条件が判断され、ＬがＬＭＡＸに到達していないと判断されると、Ｓ１１３以降の各工程が実行される。すなわちＳ１１３では、図２２に示した重なり部分１５２についてその重心が仮重心Ｋｉとして演算される。次に、Ｓ１１４では、基準断面Ｓｉの重心Ｇｉから仮重心Ｋｉを結ぶ方向として次の探索方向Ｕｉ＋１の向きが決定される。
【００９１】
上記のＳ１１４の工程について図２１を用いて詳述すると、既に説明したように、基準平面Ｑｉに対してそれと平行に探索平面Ｒｉが設定され、その場合における両者の関係は探索ベクトルＵｉによって定められている。その一方において、探索平面Ｑｉ上において基準断面Ｓｉが抽出されると、それの重心Ｇｉが演算される。また、探索平面Ｒｉ上においては上述したプロセスによって重なり部分が特定され、それについての重心である仮重心Ｋｉが特定される。そして、重心Ｇｉから仮重心Ｋｉを通過する方向として次の探索方向としての探索ベクトルＵｉ＋１が決定される。その場合における探索ベクトルＵｉ＋１のベクトル原点は上記の仮重心Ｋｉであり、これは次の断面抽出処理における基準点Ｐｉ＋１に合致するものである。そして、次の血管断面抽出処理においては今度は探索ベクトルＵｉ＋１を基準として新しく基準平面Ｑｉ＋１が設定されることになり、その基準平面Ｑｉ＋１上において新しく基準断面Ｓｉ＋１が抽出される。
【００９２】
したがって、このような一連の流れから理解できるように、注目経路１３４の走行状態に応じて、できるだけその中心軸の方向に沿うように探索方向が順次再設定されることになり、それと共に、基準平面の向きについても注目経路１３４の中心線にできる限り直交するように順次再設定される。
【００９３】
以上のような一連のプロセスを行うにあたって、図１７に示すＳ１１５では、パラメータＬが１つインクリメントされ、基準点を表すパラメータＰｉに仮重心Ｋｉの座標が与えられ、さらにｉが１つインクリメントされる。そして上記のＳ１０４以降の各処理が繰り返し実行されることになる。
【００９４】
図２４には、複数段階にわたる血管断面抽出処理の結果が概念的に示されており、ここにおいては血管部分１４０から１４１へ向かう方向が注目経路であり、ただし、血管部分１４０が１４１に連結している箇所には他の血管部分１４２も連結している。図２４において、Ｓ１〜Ｓ５はそれぞれの血管断面処理によって抽出された各位置における血管断面を表しており、Ｒ１〜Ｒ５はそれぞれの血管断面抽出処理において設定された探索平面を表している。また、Ｇ１〜Ｇ５はそれぞれの血管断面抽出処理において基準断面について演算された重心を表しており、Ｋ１〜Ｋ５はそれぞれの血管断面抽出処理において探索平面上において演算された仮重心を示している。この図２４に示されるように、合流地点において血管断面が突然増大しても（Ｓ４参照）、その後血管の走行方向に沿って断面抽出の方向は適正化されており、このような合流あるいは分岐の箇所においても探索方向を見失うことなく処理を進行させることができる。図２２に示したように、重なり部分１５２の特定及び仮重心Ｋｉの演算によれば、上記のような合流部分及び分岐部分が存在しても、注目経路に沿った血管断面の抽出を行うことが可能であり、特に、幹から末端部分へ探索を行う場合において、枝分かれ箇所があったとしても、探索平面上において最大の重なり部分を特定することにより、最も太い血管部分の方向へ探索を自動進行させることができるという利点がある。
【００９５】
図１７に戻って、Ｓ１１１において、重なり部分が存在しないと判断された場合、あるいはＳ１１２においてパラメータＬがＬＭＡＸに到達したと判断された場合、Ｓ１１６以降の工程が実行される。このＳ１１６では、図６及び図１２に示したように、探索終了時点の座標Ｅとしてその探索終了時点における基準断面の重心Ｇｉが特定され、Ｓ１１７においては、図６及び図１２に示したように、画像処理範囲１１８が決定される。この場合において、その画像処理範囲１１８は、球体の領域として定義してもよいし、球表面の領域として定義してもよい。
【００９６】
Ｓ１１８においては、図７及び図８並びに図１３及び図１４に示したような前方向あるいは後ろ方向の三次元ラベリング処理が実行され、それぞれの抽出データが図１５に示した３Ｄメモリ３６，３８に格納される。
【００９７】
上記の実施形態において、探索ベクトルの決定にあたっては、例えば重心を用いることなく領域の中点あるいは中心を用いるようにしてもよい。また、仮重心の計算にあたっては、図２２に示した重なり部分１５２について重心を求めるのではなく、それを含む領域Ａ１の重心を仮重心とするようにしてもよい。
【００９８】
なお、上記実施形態においては、注目経路の断面抽出が完了した後に三次元ラベリング処理が実行可能とされていたが、変形例としては、画像処理範囲を例えばユーザーなどにより独自に設定させてその範囲内において三次元ラベリング処理を行わせることもできる。ただし、上記実施形態によれば、抽出される注目経路と三次元ラベリング処理により抽出される血管全体とが同じ領域内に属しているという関連性から、２つの画像を対比観察する場合において両者の対応関係をより正確に認識できるという利点がある。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、様々な形態をもった血管を適切に抽出できるという利点がある。また、本発明によれば血管診断に有益な画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】血管網における末端に対して探索開始位置を指定した場合における、注目経路の限定抽出画像と一定範囲内における探索方向前方の全部抽出画像とを示す図である。
【図２】血管網における幹に対して探索開始位置を指定した場合における、注目経路の限定抽出画像と一定範囲内における探索方向前方の全部抽出画像とを示す図である。
【図３】末端側から探索を行う場合における座標点の指定を説明するための図である。
【図４】末端側から探索を行う場合における最初の血管断面を示す図である。
【図５】末端側から探索を行って得られた断面列を示す図である。
【図６】画像処理範囲を示す図である。
【図７】三次元ラベリング処理によって得られた後方の全部抽出データを示す図である。
【図８】三次元ラベリング処理によって得られた前方の全部抽出データを示す図である。
【図９】幹側から探索を行う場合における座標の指定を示す図である。
【図１０】幹側から探索を行う場合における最初の血管断面を示す図である。
【図１１】幹側から探索を行って得られた断面列を示す図である。
【図１２】画像処理範囲を示す図である。
【図１３】三次元ラベリング処理によって得られた後方の全部抽出データを示す図である。
【図１４】三次元ラベリング処理によって得られた前方の全部抽出データを示す図である。
【図１５】本実施形態に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示す表示処理部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１５に示した超音波診断装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１８】三次元空間を表した三次元画像を示す図である。
【図１９】三次元空間に対して設定された任意切断面に相当する任意断層画像を示す図である。
【図２０】探索原点と探索方向の指定とを説明するための図である。
【図２１】基準平面と探索平面との位置関係を説明するための図である。
【図２２】基準平面上の基準断面を探索平面上に投影した状態を示す図である。
【図２３】探索断面に対する二次元ラベリング処理結果を示す図である。
【図２４】注目経路に沿って実行された各血管断面抽出処理の結果を示す図である。
【符号の説明】
１０  ３Ｄプローブ、１２  送受信部、１４  信号処理部、１６  ３Ｄメモリ、１７  画像処理ユニット、１８  表示処理部、２０  表示部、２４  制御部、２６  二値化処理部、２８  二値化データ処理部、３０  探索処理部、３２  ３Ｄラベリング部、３４，３６，３８  ３Ｄメモリ、４０  選択／合成処理部、１００  血管網、１０４  探索開始位置、１０６  探索方向、１１８  画像処理範囲。
【図１】
2004350791.tif 000003
【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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