(57)【要約】【課題】ボリュームレンダリング法に基づいてオパシティ値を用いて各データに対してデータ演算を実行する場合において、組織の性状に応じてより適切なオパシティ値が設定されるようにする。【解決手段】符号２０で示すように、視線（レイ）に沿って一定の空間的な広がりを有するカーネルが移動され、各位置においてカーネル内に属する複数のデータのデータ値から重心位置が求められる。それに応じて重心位置とカーネル中心位置との間の距離が定義される。その距離はカーネル内におけるデータ値の分布状況を表したものである。オパシティ値決定テーブルを用いて距離の情報と注目データの強度に関する情報とからオパシティ値が適応的に決定される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の三次元空間に対する超音波の送受波により三次元のデータ集合を得る送受波手段と、
前記データ集合におけるデータ列を単位として三次元画像を構成する画素値を求めるための手段であって、前記データ列上の各データごとにボリュームレンダリング法に基づいてオパシティ値を用いたデータ演算を逐次的に実行するデータ演算手段と、
を含む超音波診断装置において、
前記データ集合内の各注目データを基準として一定の空間的広がりを有するカーネルを設定するカーネル設定手段と、
前記カーネル内の複数のデータのデータ値に基づいて重心位置を演算し、その重心位置とカーネル中心位置との間の距離を分布評価値として求める距離演算手段と、
少なくとも前記分布評価値に基づいて前記注目データに対応する前記オパシティ値を決定するオパシティ値決定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記オパシティ値決定手段は、更に前記注目データに関する強度評価値に基づいて前記オパシティ値を決定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記載の装置において、
前記強度評価値は前記注目データのデータ値自体であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置において、
前記強度評価値は前記注目データを含む複数のデータのデータ値についての統計値であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項２記載の装置において、
前記オパシティ値決定手段は、前記分布評価値及び前記強度評価値から前記オパシティ値を求めるオパシティ値決定関数を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記オパシティ値決定関数を切り換える手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項５記載の装置において、
前記分布評価値及び前記強度評価値がともに大きくなるのに従ってオパシティ値がより大きくなり、前記分布評価値及び前記強度評価値がともに小さくなるのに従ってオパシティ値がより小さくなることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記分布評価値が小さい場合における前記強度評価値の上昇に伴うオパシティ値の上昇カーブよりも、前記分布評価値が大きい場合における前記強度評価値の上昇に伴うオパシティ値の上昇カーブの方が大きな立ち上がり方を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
前記カーネルは、Ｌ×Ｍ×Ｎ（但し、Ｌ及びＭは１以上の整数で、Ｎは２以上の整数）のサイズを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記Ｎは前記データ列のデータ並び方向のサイズであり、且つ、ＮはＬ及びＭのいずれよりも大きく、
前記カーネルは前記データ並び方向に伸長した形態を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
前記Ｌ及びＭはいずれも１であり、前記カーネルは一次元カーネルであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項９記載の装置において、
前記Ｌ、Ｍ及びＮのそれぞれを可変設定するためのサイズ指定手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
生体内の三次元空間に対する超音波の送受波によりデータ集合を得る送受波手段と、
前記データ集合におけるデータ列を単位として三次元画像を構成する画素値を求めるための手段であって、前記データ列上の各データごとにボリュームレンダリング法に基づいてオパシティ値を用いたデータ演算を逐次的に実行するデータ演算手段と、
を含む超音波診断装置において、
前記データ集合内の各注目データを中心として一定の空間的広がりを有するカーネルを設定するカーネル設定手段と、
前記カーネル内の複数のデータのデータ値に基づいて重心位置を演算し、その重心位置とカーネル中心位置との間の距離を分布評価値として求める距離演算手段と、
前記分布評価値及び前記注目データに関する強度評価値から、前記注目データが存在するカーネル中心位置の組織性状に応じて前記注目データに対応するオパシティ値を決定するオパシティ値決定関数を有するオパシティ値決定テーブルと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、
前記カーネル中心位置が組織境界上にあるとみなされる場合に大きなオパシティ値が決定され、
前記カーネル中心位置が実組織部の内部にあるとみなされる場合に中間的なオパシティ値が決定され、
前記カーネル中心位置が液状組織部の内部にあるとみなされる場合に小さなオパシティ値が決定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置において、
更に、前記注目データがノイズであるとみなされる場合に小さなオパシティ値が決定されることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に三次元画像の画像処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元超音波画像（以下、三次元画像という。）の形成方法として各種の方法が提案されている。例えば、以下の特許文献１にはボリュームレンダリング法に基づく画像形成技術が開示されている。この特許文献１に具体的に示されるデータ演算式以外にも、ボリュームレンダリング法に基づくデータ演算方式としては各種のものが公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３３５３８号公報
【特許文献２】
特開２００３−２４３３０公報
【特許文献３】
特開２０００−３１６８５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各種のボリュームレンダリング法はいずれも光の透過及び散乱のモデルを基礎とし、このため各データごとのデータ演算に当たってはオパシティ値（不透明度）が用いられる。そのオパシティ値をデータ（エコーデータ）の値に応じて可変させることも可能である。しかし、上記特許文献１では、各データが存在する位置における組織性状を十分に考慮したオパシティの決定方法については具体的には開示されていない。特許文献２には、カーネル内の複数のデータから複数の統計量（平均値、標準偏差値など）を求め、それらに基づいてオパシティ値を演算する装置が開示されているが、後述する重心演算や距離演算については開示されていない。特許文献３には、境界強調処理について開示されているが、オパシティとの関係は示されていない。
【０００５】
本発明の目的は、組織性状に応じてよりふさわしいオパシティ値を設定し、これにより三次元画像の画質を向上させることにある
本発明の他の目的は、組織境界部が明瞭に表現されたボリュームレンダリング法による三次元画像を形成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、生体内の三次元空間に対する超音波の送受波により三次元のデータ集合を得る送受波手段と、前記データ集合におけるデータ列を単位として三次元画像を構成する画素値を求めるための手段であって、前記データ列上の各データごとにボリュームレンダリング法に基づいてオパシティ値を用いたデータ演算を逐次的に実行するデータ演算手段と、を含む超音波診断装置において、前記データ集合内の各注目データを基準として一定の空間的広がりを有するカーネルを設定するカーネル設定手段と、前記カーネル内の複数のデータのデータ値に基づいて重心位置を演算し、その重心位置とカーネル中心位置との間の距離を分布評価値として求める距離演算手段と、少なくとも前記分布評価値に基づいて前記注目データに対応する前記オパシティ値を決定するオパシティ値決定手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、重心位置とカーネル中心位置（通常は注目データ位置に一致）との間の距離に応じてオパシティ値（不透明度）が決定され、それを用いてボリュームレンダリング法に基づくデータ演算（通常は対象ボクセルについての出力光量演算）が実行される。上記の距離は分布評価値であり、つまり注目データが存在する位置での組織性状を反映した物理量である。諸条件にもよるが、例えば、一様な組織部内にカーネルが存在する場合、そのカーネル内の複数のデータのデータ値も一様性を示し、その場合に重心位置はカーネル中心位置に近づく。一方、例えば、実組織部と液状組織部との組織境界がカーネルの端部にかかると、重心位置はカーネル端部側へ変位する。このような現象を利用して、注目データが位置する地点の組織性状を評価することが可能となり、その評価結果を用いてオパシティ値を適応的に決定することが可能となる。その場合に、１又は複数のデータ値に基づく強度情報（強度評価値）を併せて考慮すれば、組織性状の評価をより的確に行える。
【０００８】
上記構成において、重心位置とカーネル中心位置との差分を演算して距離を求めると（ただし、カーネル中心位置をゼロ位置とすると差分演算は不要となる）、その距離は正負の符号を有することになるが、距離の絶対値を用いてオパシティ値の決定を行うことができ、あるいは、その符号も考慮してオパシティ値の決定を行うことができる。本発明では、距離を利用するので組織性状を簡便に評価することが可能であり、また組織境界をより直接的に評価することが可能となる。
【０００９】
望ましくは、前記オパシティ値決定手段は、更に前記注目データに関する強度評価値に基づいて前記オパシティ値を決定する。ここで、望ましくは、前記強度評価値は前記注目データのデータ値自体であり、また望ましくは、前記強度評価値は前記注目データを含む複数のデータのデータ値についての統計値である。上記のように強度評価値としての強度情報を併せて考慮すれば組織性状の特定がより的確となる。統計値は望ましくは平均値であり、それ以外には中央値、最大値、最小値が考えられる。
【００１０】
望ましくは、前記オパシティ値決定手段は、前記分布評価値及び前記強度評価値からオパシティ値を求めるオパシティ値決定関数を有する。望ましくは、前記オパシティ値決定関数を切り換える手段を含む。
【００１１】
望ましくは、前記分布評価値及び前記強度評価値がともに大きくなるのに従ってオパシティ値がより大きくなり、前記分布評価値及び前記強度評価値がともに小さくなるのに従ってオパシティ値がより小さくなる。望ましくは、前記分布評価値が小さい場合における前記強度評価値の上昇に伴うオパシティ値の上昇カーブよりも、前記分布評価値が大きい場合における前記強度評価値の上昇に伴うオパシティ値の上昇カーブの方がより大きな立ち上がり方を有する。
【００１２】
上記構成によれば、組織境界についてはより大きなオパシティ値が与えられるので、ボリュームレンダリングにおいて、実組織部の表面（つまり境界）を強調することが可能となる。なお、ノイズの低減や組織部の組成に依存した質感表現なども可能となる。
【００１３】
望ましくは、前記カーネルは、Ｌ×Ｍ×Ｎ（但し、Ｌ及びＭは１以上の整数で、Ｎは２以上の整数）のサイズを有する。望ましくは、前記Ｎは前記データ列のデータ並び方向のサイズであり、且つ、ＮはＬ及びＭのいずれよりも大きく、前記カーネルは前記データ並び方向に伸長した形態を有する。望ましくは、前記Ｌ及びＭはいずれも１であり、前記カーネルは一次元カーネルである。望ましくは、前記Ｌ、Ｍ及びＮのそれぞれを可変設定するためのサイズ指定手段を含む。
【００１４】
上記において、カーネルは、例えば、三次元空間であってもよいし、上記のように一次元空間であってもよい。前者によれば、組織性状をより忠実に認識でき、後者によれば視線（レイ）に相当するデータ列をそのまま演算対象にすることも可能であるので、データサンプリング上簡便である。
【００１５】
（２）また、本発明は、生体内の三次元空間に対する超音波の送受波により三次元のデータ集合を得る送受波手段と、前記データ集合におけるデータ列を単位として三次元画像を構成する画素値を求めるための手段であって、前記データ列上の各データごとにボリュームレンダリング法に基づいてオパシティ値を用いたデータ演算を逐次的に実行するデータ演算手段と、を含む超音波診断装置において、前記データ集合内の各注目データを中心として一定の空間的広がりを有するカーネルを設定するカーネル設定手段と、前記カーネル内の複数のデータのデータ値に基づいて重心位置を演算し、その重心位置とカーネル中心位置との間の距離を分布評価値として求める距離演算手段と、前記分布評価値及び前記注目データに関する強度評価値から、前記注目データが存在するカーネル中心位置の組織性状に応じて前記注目データに対応するオパシティ値を決定するオパシティ値決定関数を有するオパシティ値決定テーブルと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
望ましくは、前記注目データが存在するカーネル中心位置が組織境界上にあるとみなされる場合に大きなオパシティ値が決定され、前記注目データが存在するカーネル中心位置が実組織部の内部にあるとみなされる場合に中間的なオパシティ値が決定され、前記注目データが存在するカーネル中心位置が液状組織部の内部にあるとみなされる場合に小さなオパシティ値が決定される。望ましくは、更に、前記注目データがノイズであるとみなされる場合に小さなオパシティ値が決定される。
【００１７】
（３）以下に、本発明が適用可能なボリュームレンダリング法の幾つかの手法について説明する。
【００１８】
特許文献１に記載された方法では、生体内に設定される三次元空間に対して、複数のレイが設定される。各レイごとに、それに沿ってエコーデータが順番に参照され、各エコーデータごとにボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算（ボクセル演算）が逐次的に実行される。所定の終了条件を満たした時点で、そのレンダリング演算は終了し、その時点での演算値（出力光量）が当該レイに対応する画素値として決定される。各レイごとに画素値を決定すれば、その集合として三次元空間を投影した三次元画像を構築できる。
【００１９】
レンダリング演算は、以下のように実行される。ここで、ｉ番目のエコーデータのエコー値（ボクセル値）をｅｉとし、その際、不透明度としてのオパシティ（オパシティ値と同義）をαｉ（但し、０≦αｉ≦１．０）とし、ＣＯＵＴｉをｉ番目のエコー値についての演算結果（出力光量に相当）とし、ＣＩＮｉをｉ番目のエコー値についての入力値（これはｉ−１番目の演算結果と同じで、入力光量）とする。
【００２０】
ＣＯＵＴｉ＝ＣＩＮｉ（１−αｉ）＋ｅｉαｉ      ・・・（１）
ここで、（１−αｉ）は透明度と称され、それはオパシティ（不透明度）から演算される。
【００２１】
レイ上に沿って逐次的に上記演算を行っていく場合において、それと並行して各オパシティ値を積算し、その値が１以上になった場合には、当該レイについての演算は終了する。また、最終のエコーデータについての演算が終了した場合にも当該レイについての演算は終了する。その終了時点の出力光量が画素値に相当する。
【００２２】
以下には、ボリュームレンダリング法に基づく複数のデータ演算式が示されている。
【００２３】
【数１】
2004267506.tif 000003
上記において、計算方法Ａ（ボル・モード法）は、上記（１）式と同一である。上記においては、それ以外に、計算方法Ｂ（フロント・ツー・バック法）及び計算方法Ｃ（バック・ツー・フロント法）が示されている。もちろん、これ以外にも不透明度（オパシティ）を利用した関数がある。それらのいずれもオパシティを利用しているものである。上記以外にもオパシティを利用したデータ演算が知られている。
【００２４】
本発明において、レイとしてのデータ列は超音波ビームに一致していても一致していなくてもよい。
【００２５】
【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。まず、本実施形態の原理について図１〜図５を用いて説明する。
【００２６】
図１には、ボクセル空間１０と投影面１４との関係が示されている。ボクセル空間１０は、生体内の三次元空間に相当し、ボクセル空間１０は複数のエコーデータによって構成される。それらの複数のエコーデータは、超音波ビームを二次元的に電子走査することによって取り込まれたものである。ボリュームレンダリング法に基づいてボクセル空間１０を投影面１４上に投影する場合には、ボクセル空間１０に対して複数の視線（レイ）１２が設定される。各レイ１２にはデータ列が対応し、すなわち各視線１２上には複数のエコーデータが並んで存在する。ボリュームレンダリング法に基づくデータ演算は視線１２上に沿って各データごとに実行され、その場合において各データ演算に当たっては上述した（１）式などに示されたようなオパシティ値が用いられる。
【００２７】
視線１２上に沿って各データごとにデータ演算を逐次的に実行していく過程において、所定のデータ演算の終了条件が満たされた時点のデータ演算結果すなわち出力光量として画素値が決定される。その画素値は、投影面１４上における視線１２に対応した位置Ｐ上にマッピングされる。視線１２ごとに上記の画素値決定を繰り返し行うことにより、最終的に複数の画素値によって構成される二次元超音波画像が形成される。
【００２８】
本実施形態においては、上記のデータ演算で用いられるオパシティ値を組織性状に応じて適応的に設定するため、ボクセル空間１０に対してカーネル１６が設定される。このカーネル１６は、本実施形態において、データ演算の対象となった注目データを中心として一定の空間的な広がりを有する領域である。そのカーネル１６の視線１２方向の長さはＮであり、その視線に直交する方向の２つの長さはＬ及びＭである。ここで、それらのＬ，Ｍ，Ｎの内で少なくとも１つが２以上の整数であり、それ以外の２つが１以上の整数である。すなわちカーネル１６は少なくとも２以上のデータを含むものであり、望ましくは、視線１２方向に伸張する一次元のカーネルである。すなわち、Ｎが例えば１３で、Ｌ及びＭが例えば１である。もちろん、カーネル１６は上記のような一次元的領域ではなく、二次元あるいは三次元に広がる領域であってもよい。
【００２９】
本実施形態においては、視線１２上における各データごとにその視線方向に沿ってカーネル１６が１データずつシフトされ、各シフト位置においてすなわち各データごとに後述する距離の演算などが実行される。つまり各データごとに距離に基づくオパシティ値の決定が実行される。ただし、カーネル１６を視線１２方向に沿って複数のデータずつシフトさせ、各位置において距離を求め、複数のデータに対して共通の距離を求めるようにしてもよい。そのような構成によれば、演算量を削減できるという利点がある。ただし、各データごとにカーネルを設定すれば、境界判別精度などをより高めることができるという利点がある。
【００３０】
図２には、上述したカーネル１６及びそれによって演算される距離ｄの定義が示されている。図２において、（Ａ）には視線上に存在する一次元領域としてのカーネル１６が示されている。この例では、符号１７で示す注目データを中心としてその前後にｎ個のデータが取り込まれており、すなわちカーネル１６の視線方向における長さＮは２ｎ＋１である。そして、（Ｂ）に示されるように、（２）に示す計算式などを用いてカーネル１６についての重心位置が特定される。すなわち、各データごとに、カーネル中心位置からの距離に対してデータ値を乗算したものを加算し、その加算結果をデータ値の総和で割ることにより、重心位置が求められている。ここで、重心位置はｉ（バー）で示されている。カーネル中心位置における組織性状を認識するために、重心位置からカーネル中心位置を減算する差分演算が実行されるが、本実施形態においては、（２）式に示したように、各データの位置がカーネル中心位置からの相対的な距離によって定義されているため、上記の差分演算は不要である。すなわち、重心位置はカーネル中心位置からの重心の変位量に相当する。それが（３）式に示されており、ここでｄは距離である。
【００３１】
この距離ｄはカーネル中心位置及びその近傍が属する組織性状によって変動するものであり、それについては後に図３及び図４を用いて説明する。ちなみに、重心位置が絶対的な位置として定義される場合、その重心位置をＧとし、カーネル中心位置をＣとした場合には、ＧからＣを減算することにより距離ｄを求めることができる。
【００３２】
図３には、組織の境界とカーネル１６との関係が示されている。生体内においては、この例では、境界を介して領域Ｉと領域ＩＩとが接している。符号２０はカーネル移動方向を示しており、このカーネル移動方向２０は上記の視線に相当する。このカーネル移動方向２０で示されるように、図において上方から下方へカーネル１６が段階的に移動し、各位置において上記の距離ｄを演算すると、図４に示すような結果となる。
【００３３】
図４における横軸は距離ｄを示しており、右側が正側であり、左側が負側である。また、符号１００及び符号１０２で示される特性はそれぞれカーネルを領域Ｉから領域ＩＩへ移動させた場合における各位置での距離ｄを表している。ここで、領域Ｉ及び領域ＩＩは共に一様性をもった組織であり、領域Ｉのデータ値が領域ＩＩのデータ値よりも大きな場合には、特性１００が得られる。すなわち、カーネル移動方向２０上に沿ってカーネルを移動させると、境界に到達するまでは距離ｄが徐々に大きくなり、境界を越えると距離ｄが徐々に小さくなる。その一方、領域Ｉのデータ値よりも領域ＩＩのデータ値の方が大きな場合には、上記の特性１００とは極性が反対の特性１０２が得られる。すなわち、カーネルが領域Ｉから境界へ向かうに従って距離ｄがマイナス方向に大きくなり、境界上において最大値を迎え、その後、領域ＩＩ内へ進行するに従ってそのマイナス方向の最大値から距離ｄが徐々に小さくなっていく。
【００３４】
以上の図４から理解されるように、各カーネル位置において距離ｄを評価することにより、組織の境界を認識することができ、あるいは境界への近接度を認識することが可能となる。
【００３５】
したがって、そのように得られる組織の性状に関する情報にしたがってオパシティ値を適当に設定すれば、組織の境界をより明瞭に表現した三次元画像を構築することができる。
【００３６】
以上の説明においては、一次元的なカーネルが示されていたが、もちろん図５に示されるような二次元的なカーネルを用いた場合においても、上記同様に距離を求めることができる。すなわち、（Ａ）に示すように、カーネルが（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１）のサイズを有する場合において、（Ｂ）に示すようにｉ方向についての重心は（４）式によって求められ、ｊ方向の重心は（５）式によって求められる。そして、（６）式に示されるように、二次元的な重心すなわち距離がそれぞれの方向における重心演算結果から求められることになる。また、以上の説明と同様に三次元のカーネルを設定する場合においても、カーネルの中心位置と重心位置との差分として距離を定義することが可能である。三次元のカーネルを用いれば注目データの近傍に存在するより多くのデータを考慮して組織の性状を評価できるという利点がある。
【００３７】
図６には、本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。３Ｄプローブ３０は、例えば生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。この３Ｄプローブ３０は複数の振動素子を二次元配列してなるアレイ振動子を有している。そのアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは二次元的に電子走査される。これによって三次元空間が構築される（図１参照）。
【００３８】
送受信部３２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３２は、複数の振動素子に対して所定の遅延関係をもって送信信号を供給し、これによって送信ビームを形成する。また、送受信部３２は、複数の振動素子から得られる複数の受信信号に対して整相加算処理を実行することにより受信ビームを形成する。また、送受信部３２は、整相加算後の受信信号すなわちエコーデータに対して必要な信号処理を行う回路も備えている。送受信部３２から出力されるエコーデータは遅延時間部３６及びデータ演算部４６へ出力される。遅延時間部３６は、後述するオパシティ決定演算との時間的な調整を計るための同期用の回路である。したがって、遅延時間部３６において一定の遅延時間が付与されたエコーデータが順次ボリュームレンダリング演算部３８に入力される。
【００３９】
ボリュームレンダリング演算部３８は、上述した（１）式などのデータ演算を実行し、すなわち後述する手法によって決定されたオパシティ値αを用いたデータ演算を実行する。そのようなデータ演算は視線上の各データごとに逐次的に実行され、終了条件が満たされた時点におけるデータ演算結果すなわち出力光量が画素値として決定され、当該視線に対応する座標にその画素値がマッピングされる。具体的には、表示処理部４０が有するフレームバッファメモリ４２上における対応するアドレスにその画素値が書き込まれる。
【００４０】
フレームバッファメモリ４２上に三次元画像が構築されると、その画像データが読み出されて表示部４４に表示される。制御部３４は、送受信部３２などの装置内に含まれる各構成の動作制御を行っている。
【００４１】
データ演算部４６は、入力される複数のエコーデータに対してカーネルを設定し、すなわちカーネル内に属するエコーデータ列を抽出し、そのエコーデータ列について重心演算を行っている。それにより求められる重心位置は上記のように距離の情報であり、本実施形態においては、その距離の絶対値｜ｄ｜が出力されている。また、データ演算部４６からカーネルの中心位置に存在する注目データのデータ値ｅが出力されている。ちなみに、注目データのデータ値ｅをそのまま出力するのではなく、注目データを中心とする一定の領域内の複数のデータのデータ値を平均化し、その平均値を出力するようにしてもよい。
【００４２】
その場合においては、カーネル内の複数のデータを対象としてもよいし、カーネルとは別の参照空間を設定し、その参照空間内のデータを対象とするようにしてもよい。
【００４３】
カーネルサイズ発生部４８は、入力部５０を用いてユーザーにより設定された上記のＬ、Ｍ、Ｎによってカーネルサイズを決定し、その情報をデータ演算部に出力する。
【００４４】
ここで、図７を用いて上記のデータ演算部４６の具体的な構成例を説明すると、データ演算部４６は、重心位置演算部５３及び絶対値演算器５４を有している。重心位置演算部５３は、入力される複数のエコーデータに対し、設定されたカーネルサイズにしたがって、現在演算対象となっている注目データを中心としてカーネルを設定し、そのカーネル内の複数のエコーデータを特定する。そして、その複数のエコーデータを用いて上述したように重心位置の演算を行う。その重心位置がｄであり、その重心位置ｄは絶対値演算器５４に入力され、重心位置ｄの絶対値として距離｜ｄ｜が求められている。また、重心位置演算部５３から注目データのデータ値ｅが出力されている。そのデータ値が平均値であってもよいのは上述した通りである。
【００４５】
図６において、オパシティ値決定部５２は、本実施形態においては上記の分布評価値としての距離｜ｄ｜及び強度評価値としてのデータ値ｅに基づいてオパシティαを決定する二次元のテーブルとして構成されている。具体的には、オパシティ値決定部５２は例えば記憶部などによって構成され、その記憶部上には複数のテーブルすなわち複数のオパシティ決定関数を格納するようにしてもよい。そして、例えばユーザー選択などに基づいて実際に使用するテーブルすなわちオパシティ決定関数を選択するようにしてもよい。
【００４６】
いずれにしても、オパシティ値決定部５２は、入力される２つの情報すなわち注目データを中心とするデータ値の分布に関する評価情報と注目データについての強度に関する評価情報とに基づいてオパシティ値αを決定する。
【００４７】
ここで、オパシティ値の決定ルールの一例を説明する。条件１は、ｅ及び｜ｄ｜が共に小さな場合には一様な液体部と見なせるため、オパシティ値を小さくするというものである。条件２は、ｅが大きくかつ｜ｄ｜が小さい場合には組織内部と見なされるため中間のオパシティとするというものである。条件３は、ｅが小さく且つ｜ｄ｜が大きい場合にはノイズと見なしてオパシティ値を小さくするというものである。条件４は、ｅ及び｜ｄ｜が共に大きな場合には実組織部と液状組織部の境界であると見なされるためにオパシティ値を大きくするというものである。
【００４８】
以上のようなルールにしたがってオパシティ値決定部５２は具体的にオパシティ値αを決定し、それをボリュームレンダリング演算部３８へ出力している。本実施形態において、データ演算部４６におけるカーネルの中心をなす注目データとボリュームレンダリング演算部３８における演算対象となるデータとは一致しているが、あらかじめ全てのデータあるいは代表的なデータについてだけオパシティ値を決定し、ボリュームレンダリングの演算にあたっては１つのオパシティ値を複数のデータ演算で共に参照するようにしてもよい。
【００４９】
図８及び図９には上記のルールにしたがって決定されるオパシティ決定関数が例示されている。各図において、水平軸の一方はデータ値すなわちエコー強度であり、水平軸の他方は距離｜ｄ｜である。また原点がＯによって示されている。縦軸はオパシティ値αである。図８の符号１１０で示されるように、オパシティ値αはエコーの強度及び距離が共に大きくなるにしたがって非線形的に増大している。また、エコーの強度が大きく距離が小さな場合においてもある程度のオパシティ値すなわち中間のオパシティ値が設定されている。例えば符号２０２で示される地点は組織の境界に相当し、それに対してはより大きな（図８の例では最大の）オパシティ値αが与えられている。一方、距離が非常に小さくその一方エコーの強度が非常に大きい場合には符号２００で示されるようにある程度のオパシティ値が設定され、更に符号２０４で示されるように、距離は非常に大きいがエコー強度が小さいような場合にはそれがノイズと見なされてより小さなオパシティ値が設定されている。ちなみに、距離が最小の時におけるエコーの強度の変化に対応したカーブ２２０よりも距離が最大の時におけるエコーの強度の変化に対応したカーブ２２２の方が立ち上がり方がより大きい。図９に示すオパシティ決定関数も基本的に図８に示したオパシティ決定関数と同じような傾向をもっている。ただし、図９に示す例では、符号２０６で示されるように、距離が非常に小さくその一方においてエコーの強度が非常に大きな場合には、図８に示したものよりもより大きなオパシティ値が与えられている。これによって組織内部が強調されている。ちなみに、符号２０８は例えば境界に相当し、符号２１０は例えばノイズに相当する。また図９に示すオパシティ値決定関数において、上記のカーブ２２０に対応するカーブ２２４は上記の理由からより大きな立ち上がりを有しており、その立ち上がり方は距離が最大に対応するカーブ２２６にかなり近くなっているが、それよりもやや小さい。
【００５０】
もちろん、図８及び図９に示した組織境界強調型のオパシティ決定関数は一例であり、これ以外にも各種の関数を設定することができる。いずれにしても本実施形態においてはカーネル内における重心位置を利用して注目データに関する組織性状の情報を入手したので、オパシティ値の設定をより的確に行って、超音波画像の画質を高めることが可能となる。また、そのようなオパシティ決定関数を適宜変更することにより所望の画質をもった超音波画像を構築できるという利点がある。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、組織性状に応じてより相応しいオパシティ値を設定することができる。これによって超音波画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボクセル空間と投影面との関係を示す図である。
【図２】カーネルの構成及び距離の定義を説明するための図である。
【図３】境界にまたがってカーネルが設定される場合を示す説明図である。
【図４】図３に示すような状態において得られる距離の変化特性を説明するための図である。
【図５】二次元のカーネル及びそれに対する重心演算を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示すデータ演算部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図８】オパシティ値決定関数の一例を説明するための図である。
【図９】オパシティ値決定関数の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  ボクセル空間（三次元空間）、１２  視線（レイ）、１４  投影面、１６  カーネル、１７  注目データ（カーネル中心位置）、３０  ３Ｄプローブ、３２  送受信部、３８  ボリュームレンダリング演算部、４２  フレームバッファメモリ、４６  データ演算部、４８  カーネルサイズ発生部、５２  オパシティ値決定部、５３  重心位置演算部。
【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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