(57)【要約】【課題】シャドー領域、アーティファクト等による画質の劣化を回避または抑制した超音波画像データを生成することを目的とする。【解決手段】ステップＳ１０４〜Ｓ１１２においては、Ｓ１０１〜Ｓ１０３によって１つの広範囲座標値が指定されるごとに、１つの合成ボクセルデータを生成する処理が実行される。１つの合成ボクセルデータを生成する処理では、対象ボクセル値の個数が０、１、２および３以上のそれぞれの場合について、対象ボクセル値の個数に応じた処理が実行される。対象ボクセル値の個数が３以上の場合に実行される分類合成処理では、異なる数値範囲を有する下位区分、中位区分または上位区分に対象ボクセル値が分類される。そして、分類された対象ボクセル値の個数が最も多い多数区分に分類された対象ボクセル値に基づいて合成ボクセルデータが生成される。【選択図】図４
2012120692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波プローブによって複数の超音波画像データを取得する超音波画像データ取得手段と、
前記複数の超音波画像データに対する合成画像データを生成する画像合成手段と、
を備え、
前記画像合成手段は、
前記複数の超音波画像データが同一位置において示す複数の画素値を、異なる画素値範囲が定められた複数の区分に分類する分類手段と、
前記複数の画素値のうち、分類された画素値の個数が最も多い多数区分に分類された画素値に基づいて、前記複数の画素値に対する合成画素値を求める画素合成手段と、
を備え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に記載の超音波画像処理装置において、
前記画像合成手段は、
前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最大の画素値範囲を有する区分である場合には、前記多数区分に分類された画素値のうち最大のものを前記合成画素値と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１または請求項２に記載の超音波画像処理装置において、
前記画像合成手段は、
前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最小の画素値範囲を有する区分である場合には、前記多数区分に分類された画素値のうち最小のものを前記合成画素値と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から請求項３のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置において、
前記画像合成手段は、
前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最大の画素値範囲を有する区分でなく、かつ、前記複数の区分のうちの最小の画素値範囲を有する区分でない場合には、前記多数区分に分類された画素値の平均値を前記合成画素値とすることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置において、
前記画像合成手段は、
前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最大の画素値範囲を有する区分でなく、かつ、前記複数の区分のうちの最小の画素値範囲を有する区分でない場合には、前記多数区分に分類された画素値の中央値を前記合成画素値とすることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置において、
前記画素合成手段は、
前記多数区分に該当する区分がない場合には、前記複数の画素値の平均値を前記合成画素の画素値とすることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置において、
前記超音波画像データ取得手段は、
前記複数の超音波プローブのそれぞれが送受信する超音波のビームを走査させる走査手段を備え、
前記複数の超音波画像データのそれぞれを３次元ボリュームデータとして取得することを特徴とする超音波画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体観測用の超音波画像処理装置に関し、特に、複数の超音波プローブによって得られた複数の超音波画像データを合成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野において、生体内の組織を超音波画像として表示する超音波診断装置が広く用いられている。超音波診断装置は、超音波プローブで送受信される超音波ビームを生体内で走査する。そして、超音波プローブで受信された超音波に基づくエコーデータに基づいて画像データを生成し、その画像データに基づく画像を表示する。
【０００３】
断層画像を表示する場合、超音波診断装置は、生体内の平面上で超音波ビームを１次元走査することで断層画像データを取得し、その超音波画像データに基づく断層画像を表示する。３次元画像を表示する場合、超音波診断装置は、生体内で超音波ビームを３次元走査することでボリュームデータを取得し、ボリュームデータに基づいて生体内の組織を奥行感のある３次元画像を表示する。
【０００４】
なお、引用文献１および２には、表示される画像の質を向上させる超音波診断装置として、超音波の送受信方向が異なる複数の超音波プローブを用い、生体内の同一の部位について複数のボリュームデータを取得するものが記載されている。これらの超音波診断装置では、同一位置について取得された複数の画素値が重み付け合成される。引用文献１には、画素値を取得するのに寄与した超音波プローブから画素までの距離に応じて重み付け値が求められる旨が記載されている。また、引用文献２には、同一位置について取得された複数の画素値の相互相関係数に応じて重み付けの値が求められる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０７０８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−０２９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波を透過し難い組織が生体内にある場合、そのような生体組織によって超音波が遮られたシャドー領域が生体内に生じる。これによって、超音波プローブによって取得されたボリュームデータには、シャドー領域を示す画素が生じることがある。また、超音波プローブのビーム形状にサイドローブがある場合、その超音波プローブによって取得されたボリュームデータには、アーティファクトと呼ばれる偽像を示す画素が生じることがある。
【０００７】
複数の超音波プローブを用いて複数のボリュームデータを取得し、その複数のボリュームデータを合成する従来の超音波診断装置では、シャドー領域を示す画素、およびアーティファクトを示す画素をも含めてボリュームデータの合成が行われ、表示される画像の質が劣化することがある。
【０００８】
本発明は、シャドー領域、アーティファクト等による画質の劣化を回避または抑制した超音波画像データを生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の超音波プローブによって複数の超音波画像データを取得する超音波画像データ取得手段と、前記複数の超音波画像データに対する合成画像データを生成する画像合成手段と、を備え、前記画像合成手段は、前記複数の超音波画像データが同一位置において示す複数の画素値を、異なる画素値範囲が定められた複数の区分に分類する分類手段と、前記複数の画素値のうち、分類された画素値の個数が最も多い多数区分に分類された画素値に基づいて、前記複数の画素値に対する合成画素値を求める画素合成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、複数の超音波画像データが同一位置において示す複数の画素値が、異なる画素値範囲が定められた複数の区分に分類される。そして、これらの複数の画素値のうち、分類された画素値の個数が最も多い多数区分に分類された画素値に基づいて、複数の画素値に対する合成画素値が求められる。多数区分に分類された画素値は、シャドー領域、アーティファクト等の劣化領域ではなく、生体内の組織を適切に表す画素値である可能性が高い。したがって、多数区分に分類された画素値に基づいて合成画素値が求められることで、合成画素値によって示される画像の劣化を回避または抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る超音波画像処理装置は、望ましくは、前記画像合成手段は、前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最大の画素値範囲を有する区分である場合には、前記多数区分に分類された画素値のうち最大のものを前記合成画素値とする。
【００１２】
また、本発明に係る超音波画像処理装置は、望ましくは、前記画像合成手段は、前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最小の画素値範囲を有する区分である場合には、前記多数区分に分類された画素値のうち最小のものを前記合成画素値とする。
【００１３】
また、本発明に係る超音波画像処理装置は、望ましくは、前記画像合成手段は、前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最大の画素値範囲を有する区分でなく、かつ、前記複数の区分のうちの最小の画素値範囲を有する区分でない場合には、前記多数区分に分類された画素値の平均値を前記合成画素値とする。
【００１４】
また、本発明に係る超音波画像処理装置は、望ましくは  前記画像合成手段は、前記多数区分が、前記複数の区分のうちの最大の画素値範囲を有する区分でなく、かつ、前記複数の区分のうちの最小の画素値範囲を有する区分でない場合には、前記多数区分に分類された画素値の中央値を前記合成画素値とする。
【００１５】
また、本発明に係る超音波画像処理装置は、望ましくは、前記画素合成手段は、前記多数区分に該当する区分がない場合には、前記複数の画素値の平均値を前記合成画素の画素値とする。
【００１６】
また、本発明に係る超音波画像処理装置は、望ましくは、前記超音波画像データ取得手段は、前記複数の超音波プローブのそれぞれが送受信する超音波のビームを走査させる走査手段を備え、前記複数の超音波画像データのそれぞれを３次元ボリュームデータとして取得する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シャドー領域、アーティファクト等による画質の劣化を回避または抑制した超音波画像データを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断システムの模式図である。
【図２】画像処理装置の構成を示す図である。
【図３】３つの超音波プローブについて、それぞれの走査範囲を例示する図である。
【図４】３次元情報合成部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】分類合成処理を示すフローチャートである。
【図６】同一の広範囲座標値における３つの対象ボクセル値につき、合成ボクセルデータのボクセル値がどのように設定されるかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１には、本発明の実施形態に係る超音波診断システム１０の模式図が示されている。この超音波診断システム１０は、ベッド１２に横たえられた被検体１４について３次元超音波画像データを取得するものである。被検体１４は、例えば、被検者の腹部である。
【００２０】
筐体１６には、複数の超音波プローブ１８、各超音波プローブ１８を支持するアーム２６、および音響結合バルーン２０が備えられている。図１には、音響結合バルーン２０の断面が示されている。音響結合バルーン２０は複数の袋体２２を含む。複数の袋体２２は、音響結合バルーン２０全体の形状が、筒形状をその延伸方向に沿った断面で切断した筒片形状となるよう配置されている。各袋体２２の内部には水、油等の音響結合剤２４が充填されている。音響結合バルーン２０は、その筒片形状の内側面が下方に向けられるよう筐体１６に固定されている。音響結合バルーン２０には、１つの袋体を筒片形状としたものを採用してもよい。
【００２１】
アーム２６は、一定曲率をもった円弧形状の金具として構成されている。複数の超音波プローブ１８は、アーム２６に所定の角度間隔で固定され、超音波が送受信される面が音響結合バルーン２０の外周面に接触するよう音響結合バルーン２０の外周面に配置されている。図１の矢印２８で示されるように、アーム２６は、図示しない走査機構によって各超音波プローブ１８と共に揺動方向に運動可能である。
【００２２】
超音波プローブ１８は、複数の超音波振動子が図１の描画面に垂直な方向に配列された、１次元配列アレイ振動子を備える。１次元配列アレイ振動子は、描画面に垂直な走査面３０内で超音波ビームの電子走査（１次元走査）を行う。
【００２３】
筐体１６は、１対の支柱３２によって左右の側面が支持されている。支柱３２は、図示しない駆動機構によって筐体１６を図１の上下方向に駆動する。超音波診断が行われる前には、被検者がベッド１２に横たわるため、筐体１６は支柱３２の上方に支持される。そして、被検者がベッド１２に横たわった後、支柱３２が備える駆動機構は、筐体１６を下方に移動させ、音響結合バルーン２０の筒片形状の内側面を被検体１４に密着させる。このように、超音波プローブ１８と被検体１４との間に音響結合バルーン２０を介在させることで、超音波プローブ１８から放射された超音波を効率良く被検体１４に導き、被検体１４で反射した超音波を効率良く超音波プローブ１８に導くことができる。
【００２４】
各超音波プローブ１８は、画像処理装置３４に接続されており、画像処理装置３４の制御に基づいて走査面３０内で超音波ビームを電子走査する。各超音波プローブ１８が、アーム２６と共に揺動運動をしながら超音波ビームを走査することで、各超音波プローブ１８の走査範囲につき１つのボリュームデータが取得される。このようにして取得された１つのボリュームデータが示す画像の３次元空間は、他のボリュームデータが示す画像の３次元空間と重複する。そこで、画像処理装置３４は、後述のように、これら複数のボリュームデータを合成して１つの合成ボリュームデータを生成する。
【００２５】
なお、ここでは、各超音波プローブ１８をアーム２６の揺動運動によって機械走査しながら、各超音波プローブ１８が１次元走査を行う構成について説明した。このような構成の他、超音波プローブ１８として２次元配列アレイ振動子を備えるものを採用し、超音波プローブ１８の１次元走査面を電子的に揺動させる３次元走査を行う構成としてもよい。ここで、２次元配列アレイ振動子とは、複数の超音波振動子が図１の描画面に垂直な方向、およびそれに垂直な方向に配列されたものをいう。超音波プローブ１８の１次元走査面を電子的に揺動させる場合、超音波プローブ１８は、超音波が送受信される面が音響結合バルーン２０の外周面に接触するよう固定配置される。
【００２６】
次に、画像処理装置３４の具体的な構成および処理について説明する。図２には画像処理装置３４の構成が超音波プローブ１８−１〜１８−ｎと共に示されている。ここでは、ｎ個の超音波プローブが設けられているものとする。画像処理装置３４においては、１つの超音波プローブ１８−ｊに対して、送受信制御部３８−ｊ、整相加算部４０−ｊ、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）４２−ｊおよび３次元メモリ４４−ｊが備えられる。ここで、ｊは１〜ｎのうちのいずれかの整数である。これらの構成要素は中央制御部３６によって制御される。また、中央制御部３６は、図１に示されたアーム２６の走査機構、および支柱３２に備えられた駆動機構を制御する。
【００２７】
送受信制御部３８−ｊは、複数の送信信号を生成しそれらを超音波プローブ１８−ｊが備えるアレイ振動子へ並列的に出力することにより、送信超音波ビームフォーマーとして機能する。超音波プローブ１８−ｊでは、それらの送信信号に基づいて超音波が生成される。この超音波は音響結合バルーン２０を介して被検体１４内へ放射され、これによって送信超音波ビームが形成される。
【００２８】
超音波プローブ１８−ｊが備えるアレイ振動子は、被検体１４内で生じた反射波を音響結合バルーン２０を介して受信し、受信した反射波に基づき複数の受信信号を生成してそれらを送受信制御部３８−ｊに並列的に出力する。送受信制御部３８−ｊは、超音波プローブ１８−ｊから出力された複数の受信信号に対し増幅処理等を施し、複数の受信信号を整相加算部４０−ｊに出力する。整相加算部４０−ｊは、送受信制御部３８−ｊから出力された複数の受信信号を位相を合わせながら加算し、これによって整相加算後の受信信号としてのビームデータをＤＳＣ４２−ｊに出力する。ビームデータは、送受信超音波ビーム１本分に相当するエコーデータ列として構成される。ビームデータは、特定の超音波送受信方向について、超音波プローブ１８−ｊからの各距離上で生じた反射波の強度を時間軸上に表したデータである。
【００２９】
このような機能に基づき、送受信制御部３８−ｊおよび整相加算部４０−ｊは、超音波ビームの１次元走査を行い、整相加算部４０−ｊは、走査面内の複数方向に対して得られた複数のビームデータをＤＳＣ４２−ｊに出力する。ＤＳＣ４２−ｊは、１つの走査面において得られた複数のビームデータに対する座標変換、補間処理等を行って１つのフレームデータ（２次元超音波画像データ）を生成し、３次元メモリ４４−ｊに記憶する。
【００３０】
画像処理装置３４は、さらに、超音波プローブ１８−ｊを機械走査させながら、あるいは超音波プローブ１８−ｊの一次走査面を電子的に揺動させながらフレームデータを生成し記憶させる処理を繰り返し行う。これによって、複数の走査面に対する複数のフレームデータが各３次元メモリ４４−ｊに記憶される。各３次元メモリ４４−ｊに記憶された複数のフレームデータは、３次元画像を示すボリュームデータをなす。ボリュームデータは、３軸からなる直交座標系の個々の座標点にデータ値を対応付けた画素データの集合に相当する。ボリュームデータによって示される画素は、ボクセルと称されることが一般的であり、以下ではボクセルの語を用いることとする。
【００３１】
超音波プローブ１８−１〜１８−ｎに対して備えられた送受信制御部３８−１〜３８−ｎ、整相加算部４０−１〜４０−ｎおよびＤＳＣ４２−１〜４２−ｎは、それぞれ、このような処理によってボリュームデータを生成し、超音波プローブ１８−１〜１８−ｎに対応する３次元メモリ４４−１〜４４−ｎにそれぞれボリュームデータを記憶する。
【００３２】
１つの超音波プローブを用いて生成されたボリュームデータの３次元空間は、他の超音波プローブを用いて生成されたボリュームデータの３次元空間と重複する。そこで、３次元情報合成部４６は、複数のボリュームデータにつき３次元空間の重複範囲での合成を行うことで１つの合成ボリュームデータを生成する。
【００３３】
図３には、３つの超音波プローブ１８−１〜１８−３について、それぞれの走査範囲６０−１〜６０−３が例示されている。ただし、ここでは、各超音波プローブを機械走査する構成ではなく、各超音波プローブの１次元走査面３０を矢印６８に示すように電子的に揺動させる構成を示している。３つの超音波プローブ１８−１〜１８−３のそれぞれの走査範囲６０−１〜６０−３は互いに重複する。 そして、各超音波プローブの走査範囲は、各超音波プローブによるボリュームデータの３次元空間に対応する。そのため、超音波プローブ１８−１〜１８−３を用いて生成されたボリュームデータの３次元空間は重複することとなる。
【００３４】
被検体の骨部等、超音波を透過しない反射組織６２が、超音波プローブ１８−１〜１８−３のいずれかの走査範囲内に位置している場合、反射組織６２を挟んで超音波プローブの反対側にシャドー領域６４が生じる。また、超音波プローブ１８−１〜１８−３のいずれかの超音波ビーム形状にサイドローブがある場合、サイドローブのある超音波プローブの走査範囲内にアーティファクト６６が生じることがある。シャドー領域６４を示すボクセル値は、エコーレベルが低いことを示す値を有し、アーティファクト６６を示すボクセル値は、エコーレベルが高いことを示す値を有する。
【００３５】
このように、複数の超音波プローブによって生成された複数のボリュームデータのいずれかに、シャドー領域、アーティファクト等の劣化領域を示すデータが含まれる場合、これらの劣化領域による影響が回避または抑制されるよう、複数のボリュームデータが合成されることが好ましい。そこで、３次元情報合成部４６は、以下に説明するように、劣化領域による影響が回避または抑制されるようボリュームデータを合成する。
【００３６】
図４には、３次元情報合成部４６が実行する処理を示すフローチャートが示されている。図４において丸印で囲まれた２つの符号「Ａ」は、この部分で処理の流れが接続されることを示す。同様に、丸印で囲まれた２つの符号「Ｂ」は、この部分で処理の流れが接続されることを示す。
【００３７】
ここで、図４のフローチャートによる処理において用いられる座標系について説明する。超音波診断システム１０においては、３次元メモリ４４−１〜４４−ｎに記憶されたボリュームデータのボクセルの位置を表す局所座標系と、合成ボリュームデータのボクセルの位置を表す広範囲座標系とが定義されている。局所座標系は、超音波プローブ１８−１〜１８−ｎのそれぞれに対し個別に定義されている。局所座標系は、各超音波プローブによる超音波の走査範囲内に原点が固定された座標系として定義することができる。広範囲座標系は、総ての超音波プローブ１８−１〜１８−ｎによる超音波の走査範囲内に原点が固定された座標系として定義することができる。
【００３８】
図１においては、アーム２６の最高点から所定の距離だけ下方に位置する点が広範囲座標系の原点として定義され、原点から右側へ向かう方向を正とする軸がｘ軸、描画面から奥へ向かう方向を正とする軸がｙ軸、そして、原点から上方を正とする軸がｚ軸として定義されている。また、合成ボリュームデータの３次元空間は、−Ｘｓ≦ｘ≦Ｘｅ、−Ｙｓ≦ｘ≦Ｙｅ、および−Ｚｓ≦ｘ≦Ｚｅとして定義されているものとする。
【００３９】
３次元情報合成部４６は、対象ボクセル読出部４８およびボクセル値決定部５０を備え、これらの構成要素の処理によって合成ボリュームデータを生成する。ステップＳ１０１〜Ｓ１０３において、対象ボクセル読出部４８は、広範囲座標系におけるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のそれぞれについて、刻み値Δｘ、ΔｙおよびΔｚの間隔で座標値を変化させ、座標値を変化させるごとに広範囲座標値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を指定する。
【００４０】
具体的には、対象ボクセル読出部４８はステップＳ１０１を最初に実行するときは、ｚ座標値を初期値ＺｅとしてステップＳ１０２に移行する。また、ステップＳ１０２からステップＳ１０１に移行したときは（Ｂ）、その時点のｚ座標値に刻み幅Δｚを加えてｚ座標値を更新する。そして、更新後のｚ座標値と最終値Ｚｅとの比較を行い、更新後のｚ座標値が最終値Ｚｅ以下であるときはステップＳ１０２に移行し、更新後のｚ座標値が最終値Ｚｅを超えるときはステップＳ１１３に移行する。
【００４１】
対象ボクセル読出部４８はステップＳ１０１からステップＳ１０２に移行したときは、ｙ座標値を初期値ＹｅとしてステップＳ１０３に移行する。また、ステップＳ１０３からステップＳ１０２に移行したときは（Ａ）、その時点のｙ座標値に刻み幅Δｙを加えてｙ座標値を更新する。そして、更新後のｙ座標値と最終値Ｙｅとの比較を行い、更新後のｙ座標値が最終値Ｙｅ以下であるときはステップＳ１０３に移行し、更新後のｙ座標値が最終値Ｙｅを超えるときはステップＳ１０１に移行する（Ｂ）。
【００４２】
対象ボクセル読出部４８はステップＳ１０２からステップＳ１０３に移行したときは、ｘ座標値を初期値ＸｅとしてステップＳ１０４に移行する。また、ステップＳ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１またはＳ１１２からステップＳ１０３に移行したときは、その時点のｘ座標値に刻み幅Δｘを加えてｘ座標値を更新する。そして、更新後のｘ座標値と最終値Ｘｅとの比較を行い、更新後のｘ座標値が最終値Ｘｅ以下であるときはステップＳ１０４に移行し、更新後のｘ座標値が最終値Ｘｅを超えるときはステップＳ１０２に移行する（Ａ）。
【００４３】
ステップＳ１０４〜Ｓ１１２においては、Ｓ１０１〜Ｓ１０３によって１つの広範囲座標値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）が指定されるごとに、１つの合成ボクセルデータを生成する処理が実行される。したがって、Ｓ１０１〜Ｓ１０３によって各軸の刻み値間隔で３次元空間の全体の座標値が指定されることで、各座標値に対応する合成ボクセルデータの集合としての合成ボリュームデータが生成される。
【００４４】
ステップＳ１０４〜Ｓ１１２に示される、各合成ボクセルデータを生成する処理について説明する。対象ボクセル読出部４８は、広範囲座標値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を、３次元メモリ４４−１〜４４−ｎのそれぞれに対して定義されている局所座標系での局所座標値Ｌ１（ｕ，ｖ，ｗ）〜Ｌｎ（ｕ，ｖ，ｗ）に変換する（Ｓ１０４）。この座標変換は、対象ボクセル読出部４８および中央制御部３６による座標変換処理に基づいて行われる。すなわち、対象ボクセル読出部４８は、広範囲座標値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）を中央制御部３６に出力し、中央制御部３６は、広範囲３次元座標テーブル５２を参照して、広範囲座標値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する局所広範囲座標値Ｌ１（ｕ，ｖ，ｗ）〜Ｌｎ（ｕ，ｖ，ｗ）を取得する。中央制御部３６は、その局所座標値Ｌ１（ｕ，ｖ，ｗ）〜Ｌｎ（ｕ，ｖ，ｗ）を対象ボクセル読出部４８に出力する。
【００４５】
対象ボクセル読出部４８は、３次元メモリ４４−１〜４４−ｎを参照し、それぞれ、局所座標値で示される位置にボクセルデータが存在する場合には、そのボクセル値を対象ボクセル値として読み出す（Ｓ１０５）。そして、対象ボクセル値を広範囲座標値Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）と共にボクセル値設定部５０に出力する。
【００４６】
次に、ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値読出部４８から出力された対象ボクセル値の個数が０、１、２および３以上のそれぞれの場合について、対象ボクセル値の個数に応じた処理を実行する（Ｓ１０６〜Ｓ１１２）。
【００４７】
ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値の個数が０であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。そして、対象ボクセル値の個数が０である場合には、ボクセル値をマスク値に設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１０７）。このマスク値は、エコーが存在しない場合の値、例えば０とする。他方、ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値の個数が０でない場合にはステップＳ１０８に移行する。
【００４８】
ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値の個数が１であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。そして、対象ボクセル値の個数が１であるときはボクセル値をその１つの対象ボクセル値に設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１０９）。他方、ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値の個数が１でない場合にはステップＳ１１０に移行する。
【００４９】
ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値の個数が２であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。そして、対象ボクセル値読出部４８から出力された対象ボクセル値の個数が２であるときは、ボクセル値をその２個の対象ボクセル値の平均値に設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１１１）。他方、ボクセル値設定部５０は、対象ボクセル値の個数が２でない場合、すなわち、対象ボクセル値の個数が３以上である場合には分類合成処理を実行する（Ｓ１１２）。図５には、分類合成処理を示すフローチャートが示されている。分類合成処理は、対象ボクセル値読出部４８から出力された対象ボクセル値を３つの区分に分類し、分類結果に基づいて合成ボクセルデータを生成する処理である。
【００５０】
第１の区分は、対象ボクセル値が第１閾値Ｔ１未満である下位区分であり、第２の区分は、対象ボクセル値が第１閾値Ｔ１以上、かつ、第２閾値Ｔ２未満である中位区分である。そして、第３の区分は、対象ボクセル値が第２閾値Ｔ２以上の上位区分である。ここで、第１閾値および第２閾値は、中位区分に分類される対象ボクセル値が、シャドー領域およびアーティファクトのいずれをも示さない可能性が高くなるよう決定されている。
【００５１】
このように第１閾値および第２閾値を決定すると、下位区分には、低エコー領域（超音波を反射する傾向が弱い被検体内の領域）を示す対象ボクセル値に加え、シャドー領域を示す対象ボクセル値が分類されることがある。また、上位区分には、高エコー領域（超音波を反射する傾向が強い被検体内の領域）を示す対象ボクセル値に加え、アーティファクトを示す対象ボクセル値が分類されることがある。このように、１つの区分にシャドー領域またはアーティファクトを示す対象ボクセル値が混在して分類された場合において、その区分に分類された総ての対象ボクセル値を用いると、シャドー領域およびアーティファクトの影響を受けた合成ボクセルデータが生成される可能性が高い。
【００５２】
そこで、分類合成処理においては、下位区分、中位区分および上位区分のうち、分類された対象ボクセル値の個数が最も多い多数区分の特定を試みる。そして、多数区分が特定された場合には、多数区分に分類された対象ボクセル値を採用し、シャドー領域およびアーティファクト等の劣化領域が合成ボクセルデータに与える影響を回避または抑制する。
【００５３】
ボクセル値設定部５０は、下位区分、中位区分および上位区分のそれぞれについて、分類された対象ボクセル値の個数をカウントする（Ｓ１１２−１）。そして、これらの区分のうち、分類された対象ボクセル値の個数が最も多い多数区分を特定する（Ｓ１１２−２）。ボクセル値設定部５０は、下位区分が多数区分であるか否かを判定する（Ｓ１１２−３）。そして、下位区分が多数区分である場合には、下位区分に分類された対象ボクセル値のうち最小のものにボクセル値を設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１１２−４）。他方、ボクセル値設定部５０は、下位区分が多数区分でない場合にはステップＳ１１２−５に移行する。
【００５４】
ステップＳ１１２−５においてボクセル値設定部５０は、中位区分が多数区分であるか否かを判定する。そして、中位区分が多数区分であるときは、中位区分に分類された対象ボクセル値の平均値を求め、その平均値にボクセル値を設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１１２−６）。ここで、平均値の代わりに、中位区分に分類された対象ボクセル値の中央値（メジアン）にボクセル値を設定した合成ボクセルデータを生成してもよい。他方、ボクセル値設定部５０は、中位区分が多数区分でない場合にはステップＳ１１２−７に移行する。
【００５５】
ステップＳ１１２−７においてボクセル値設定部５０は、上位区分が多数区分であるか否かを判定する。そして、上位区分が多数区分であるときは、上位区分に分類された対象ボクセル値のうち値が最大のものにボクセル値を設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１１２−８）。
【００５６】
他方、ボクセル値設定部５０は、多数区分を特定することができない場合は、対象ボクセル値読出部４８から出力された総ての対象ボクセル値の平均値を求め、その平均値にボクセル値を設定した合成ボクセルデータを生成する（Ｓ１１２−９）。このステップＳ１１２−９においては、対象ボクセル値読出部４８から出力された総ての対象ボクセル値の中央値にボクセル値を設定した合成ボクセルデータを生成してもよい。
【００５７】
ここで、多数区分を特定することができない場合とは、下位区分、中位区分および上位区分に同一個数の対象ボクセル値が分類された場合や、下位区分、中位区分および上位区分のうち２つの区分に同一個数の対象ボクセル値が分類され、その２つの区分に分類された対象ボクセル値の個数が残りの１つの区分に分類された対象ボクセル値の個数より多い場合等をいう。同一個数の対象ボクセル値が分類された区分が２つである場合には、総ての対象ボクセル値の平均値を合成ボクセルデータのボクセル値に設定する代わりに、その２つの区分に分類された対象ボクセル値の平均値または中央値を合成ボクセルデータのボクセル値に設定してもよい。
【００５８】
分類合成処理によれば、３次元空間における同一位置、すなわち、同一の広範囲座標値における３個以上の対象ボクセル値が３つの区分に分類され、分類結果に基づいて合成ボクセルデータのボクセル値が設定される。図６には、同一の広範囲座標値における３つの対象ボクセル値につき、合成ボクセルデータのボクセル値がどのように設定されるかが例示されている。図６の横軸に付した番号は分類パターンを示す識別番号である。各分類パターンについては、ボクセル値を示す縦軸方向に３つの対象ボクセル値が丸印でプロットされている。
【００５９】
パターン番号１〜３で示される分類パターンでは、下位区分が多数区分となる。したがって、分類合成処理におけるステップＳ１１２−４に基づき、黒丸で示された最小の対象ボクセル値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。
【００６０】
パターン番号４、７および８で示される分類パターンでは、中位区分が多数区分となる。したがって、ステップＳ１１２−６に基づき、中位区分に分類された対象ボクセル値の平均値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。あるいは、これらの対象ボクセル値の中央値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。図６ではこれらの対象ボクセル値が横線のハッチングが施された丸印で示されている。
【００６１】
パターン番号６、９および１０で示される分類パターンでは、上位区分が多数区分となる。したがって、ステップＳ１１２−８に基づき、黒丸で示された最大の対象ボクセル値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。
【００６２】
パターン番号５で示される分類パターンでは、下位区分、中位区分および上位区分に同一個数の対象ボクセル値が分類され、多数区分が特定されない。したがって、Ｓ１１２−９に基づき、総ての対象ボクセル値の平均値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。図６ではこれらの対象ボクセル値が斜線のハッチングが施された丸印で示されている。
【００６３】
図５のフローチャートに戻り、３次元情報合成部４６は、広範囲座標系の各軸の刻み値間隔で３次元空間の全体における座標値が指定され、各広範囲座標値に対する合成ボクセルデータの集合としての合成ボリュームデータが生成されると、合成ボリュームデータを広範囲３次元メモリ５４に記憶する（Ｓ１１３）。このような処理によって、広範囲３次元メモリ５４に合成ボリュームデータが記憶される。
【００６４】
次に、合成ボリュームデータにを用いた画像表示処理について説明する。中央制御部３６は、ユーザの操作に従い、画像表示処理を実行させる指令情報を画像構成部５６に出力する。中央制御部３６から３次元画像表示処理を実行する旨の指令情報が出力された場合、画像構成部５６は、広範囲３次元メモリ５４に記憶された合成ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、ディスプレイ５８に出力する。デイスプレイは、その３次元画像データに基づく表示を行う。
【００６５】
３次画像データの生成に当たっては、望ましくはボリュームレンダリング法が採用される。ボリュームレンダリング法は、視点から伸びる各視線上において奥行き方向に各ボクセルデータを参照して、不透明度を示す情報を所定のボクセル値演算によって求め、最終的なボクセル演算結果を当該視線に対応する画素値とする公知のレンダリング処理法である。ボリュームレンダリング法によれば、視点から奥行き方向側にある生体組織が、輝度の強弱を以て立体的に表示される。
【００６６】
また、ユーザによって特定の断層面が指定され、中央制御部３６からその断層面に対する表示処理を実行する旨の指令情報が出力された場合、画像構成部５６は、広範囲３次元メモリ５４に記憶された合成ボリュームデータから、その断層面を示す断層画像データを抽出し、ディスプレイ５８に出力する。ディスプレイ５８は、その断層画像データに基づく表示を行う。
【００６７】
このような処理によれば、以下に説明される原理によって、シャドー領域、アーティファクト等の劣化領域による影響が回避または抑制された上で合成ボリュームデータが生成され、表示画像の質の劣化を回避または抑制することができる。
【００６８】
分類合成処理におけるステップＳ１１２−４によれば、下位区分が多数区分となる場合、下位区分に分類された対象ボクセル値のうち最小のものが合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。第１閾値および第２閾値が上述のように決定されている場合、下位区分には、低エコー領域を示す対象ボクセル値に加えて、シャドー領域を示す対象ボクセル値が分類されることがある。しかし、ステップＳ１１２−４においては下位区分が多数区分であるため、処理対象の広範囲座標値に対応する位置は低エコー領域上の位置である可能性が高い。したがって、ボクセル値として最小の対象ボクセル値を選択することで、低エコー領域である可能性の高い領域を適切に表現することができる。
【００６９】
ステップＳ１１２−６によれば、中位区分が多数区分となる場合、中位区分に分類された対象ボクセル値の平均値または中央値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。中位区分が多数区分となる場合、処理対象となっている対象ボクセル値はシャドー領域およびアーティファクトのいずれをも示さない可能性が高い。この場合、中位区分に分類された対象ボクセル値の平均値または中央値をボクセル値として設定することで生体組織を適切に表現することができる。
【００７０】
ステップＳ１１２−８によれば、上位区分が多数区分となる場合、上位区分に分類された対象ボクセル値のうち最大のものが合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。第１閾値および第２閾値が上述のように決定されている場合、上位区分には、高エコー領域を示す対象ボクセル値に加えて、アーティファクトを示す対象ボクセル値が分類されることがある。しかし、ステップＳ１１２−８においては上位区分が多数区分であるため、処理対象の広範囲座標値に対応する位置は、高エコー領域上の位置である可能性が高い。したがって、ボクセル値として値が最大の対象ボクセル値を選択することで、高エコー領域である可能性の高い領域を適切に表現することができる。
【００７１】
このように、ステップＳ１１２−４、Ｓ１１２−６およびＳ１１２−８によれば、劣化領域による影響が回避または抑制され、被検体内の領域を適切に表現する合成ボリュームデータを生成することができる。
【００７２】
なお、多数区分が特定できない場合には、ステップＳ１１２−９により、総ての対象ボクセル値の平均値または中央値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。総ての対象ボクセル値の中には、劣化領域を示すものが含まれる可能性があるが、これらの平均値または中央値を採用することで、劣化領域による影響が抑制された合成ボクセルデータを生成することができる。
【００７３】
同様に、対象ボクセル読出部４８から出力された対象ボクセル値の個数が２個である場合には、図４のフローチャートにおけるＳ１１０およびＳ１１１により、２個の対象ボクセル値の平均値が合成ボクセルデータのボクセル値として設定される。これら２個の対象ボクセル値の中には、劣化領域を示すものが含まれる可能性があるが、これらの平均値を採用することで、劣化領域による影響が抑制された合成ボクセルデータを生成することができる。
【００７４】
本実施形態に係る超音波診断システム１０では、超音波ビームの走査範囲が重複する複数の超音波プローブの個数を増加させる程、１つの区分に対象ボクセル値が分類される傾向が強くなる。これによって、劣化領域を回避する効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  超音波診断システム、１２  ベッド、１４  被検体、１６  筐体、１８，１８−１〜１８−ｎ  超音波プローブ、２０  音響結合バルーン、２２  袋体、２４  音響結合剤、２６  アーム、３０  走査面、３２  支柱、３４  画像処理装置、３６  中央制御部、３８−１〜３８−ｎ  送受信制御部、４０−１〜４０−ｎ  整相加算部、４２−１〜４２−ｎ  ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、４４−１〜４４−ｎ  ３次元メモリ、４６  ３次元情報合成部、４８  対象ボクセル読出部、５０  ボクセル値設定部、５２  広範囲３次元座標テーブル、５４  広範囲３次元メモリ、５６  画像構成部、５８  ディスプレイ、６０−１〜６０−４  走査範囲、６２  反射組織、６４  シャドー領域、６６  アーティファクト。
【図１】
2012120692.tif 000003
【図２】
2012120692.tif 000004
【図３】
2012120692.tif 000005
【図４】
2012120692.tif 000006
【図５】
2012120692.tif 000007
【図６】
2012120692.tif 000008