(57)【要約】      （修正有）【課題】同じ深さ依存的方式に従って共に着色されたボリュームレンダリング画像及び平面画像を表示するための超音波画像形成システムを提供する。【解決手段】超音波画像形成システム１００は、対象のボリュームを走査するのに適合したプローブ１０５と、表示装置１１８と、ユーザインタフェース１１５と、プローブ１０５、表示装置１１８及びユーザインタフェース１１５と電子通信するプロセッサ１１６とを備えている。プロセッサ１１６は、ボリュームレンダリング画像を生成し、深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用し、ボリュームレンダリング画像を表示装置１１８に表示するように構成されている。プロセッサ１１６は、ボリュームレンダリング画像と交差する平面の平面画像を生成し、深さ依存的配色を平面画像に適用し、平面画像をボリュームレンダリング画像と同時に表示装置１１８に表示するように構成されている。【選択図】図１
2013119035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象のボリュームを走査するのに適合したプローブ（１０５）と、
表示装置（１１８）と、
ユーザインタフェース（１１５）と、
前記プローブ（１０５）、前記表示装置（１１８）及び前記ユーザインタフェース（１１５）と電子通信するプロセッサ（１１６）とを備える超音波画像形成システム（１００）であって、前記プロセッサ（１１６）は、
３次元超音波データからボリュームレンダリング画像を生成し、
深さ依存的配色を前記ボリュームレンダリング画像に適用し、
前記ボリュームレンダリング画像を前記表示装置（１１８）に表示し、
前記ボリュームレンダリング画像と交差する平面の平面画像を生成し、
前記深さ依存的配色を前記平面画像に適用し、
前記平面画像を前記ボリュームレンダリング画像と同時に前記表示装置（１１８）に表示するように構成されている、超音波画像形成システム（１００）。
【請求項２】
前記プロセッサ（１１６）は、前記深さ依存的配色に従って、第１の複数の深さにおける構造を表す画素に第１の色を割り当て、第２の複数の深さにおける構造を表す画素に第２の色を割り当てるように構成されている、請求項１記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項３】
前記深さ依存的配色は、ビュー平面により近い構造を表す画素に割り当てられている第１の色と、前記ビュー平面から遠い構造を表す画素に割り当てられている第２の色とを備える、請求項１記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項４】
前記平面画像は前記ボリュームレンダリング画像と交差する平面の画像を備える、請求項１記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項５】
前記プロセッサ（１１６）は、前記平面画像と前記ボリュームレンダリング画像の両方を前記表示装置（１１８）に同時に表示するように構成されている、請求項１記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項６】
前記プロセッサ（１１６）は前記平面画像上にビューポートを表示するようにさらに構成されており、前記ビューポートは、前記ボリュームレンダリング画像を生成するために使用する前記ボリュームを少なくとも部分的に規定する、請求項５記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項７】
前記プロセッサ（１１６）は、前記ビューポート内にのみ前記深さ依存的配色に従って前記平面画像に着色するように構成されている、請求項５記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項８】
前記プロセッサ（１１６）は、ユーザが前記ユーザインタフェース（１１５）によって前記ビューポートの形状を調節するのに応じて、最新のボリュームレンダリング画像をリアルタイムで生成し、表示するように構成されている、請求項１記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項９】
前記プロセッサ（１１６）は、前記深さ依存的配色に従って着色された第２の平面画像を生成するように構成されている、請求項１記載の超音波画像形成システム（１００）。
【請求項１０】
前記プロセッサ（１１６）は、前記第２の平面画像を前記平面画像及び前記ボリュームレンダリング画像と同時に前記表示装置（１１８）に表示するように構成されている、請求項９記載の超音波画像形成システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、同じ深さ依存的方式に従って共に着色されたボリュームレンダリング画像及び平面画像を表示するための超音波画像形成システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波画像形成システムは、患者から３次元超音波データを取得し、次いでこの３次元超音波データから複数の形式の画像を生成し、表示することができる。例えば、従来の超音波画像形成システムは、３次元超音波データに基づいてボリュームレンダリング画像を生成し、表示することができ、及び／又は、従来の超音波画像形成システムは、３次元超音波データから１つ又は複数の平面画像を生成することができる。ボリュームレンダリング画像は、３次元超音波データから描画される表面の斜視図であり、平面画像は、３次元超音波データ内に含まれるボリュームを通る平面の画像である。ユーザは、一般的には、臓器又は組織の全体像を得るためにボリュームレンダリング画像を使用し、次に、患者の解剖学的構造の主要部分のより詳細な表示を得るために、ボリュームレンダリング画像を通るスライスの１つ又は複数の平面画像を見る。３次元超音波データから生成された平面画像は、Ｂモードのような従来の２次元超音波モードから生成された画像とよく似ており、すべての画素は、画素に対応する患者内の場所から受信した超音波信号の振幅に基づいて強度が割り当てられている。
【０００３】
従来の超音波画像形成システムでは、一般的に、ユーザはボリュームレンダリング画像の回転及び並進を制御することができる。同様に、従来の超音波画像形成システムでは、ユーザは任意の平面画像に表示されている面の位置を、並進及び傾斜を調節して制御することができる。加えて、超音波画像形成システムでは、一般的に、ユーザは特定の構造にズームインすることができ、潜在的には、３次元超音波データに取り込まれたボリュームを通る異なった平面を各々が表示する複数の平面画像を見ることができる。従来の超音波画像形成システムで可能なすべての画像操作のため、ユーザがボリューム内で混乱するようになるのは容易である。ボリュームレンダリング画像及び／又は平面画像を操作及び調節している間、ボリュームレンダリング画像に対する調節及び回転と、並進、回転及び傾斜を含む平面画像に対する調節との間で、患者の解剖学的構造に関して配向させ続けるのは、経験豊富な臨床医であっても困難であることがある。
【発明の概要】
【０００４】
これら及び他の理由のため、３次元超音波データから生成される画像を生成し、表示するための改善された方法及びシステムが望まれている。
【０００５】
上記の短所、欠点、及び問題は、本明細書で対処され、それは以下の明細書を読み、理解することによって理解されるであろう。
【０００６】
一実施形態では、超音波画像形成方法は、３次元超音波データからボリュームレンダリング画像を生成する工程を備え、ボリュームレンダリング画像は、深さ依存的配色に従って少なくとも２色に着色される。方法は、ボリュームレンダリング画像を表示する工程を含む。方法は、３次元超音波データから平面画像を生成する工程を含み、平面画像はボリュームレンダリング画像と同じ深さ依存的配色に従って着色される。方法は、平面画像を表示する工程も含む。
【０００７】
他の実施形態では、超音波画像形成方法は、３次元超音波データからボリュームレンダリング画像を生成する工程と、深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用する工程とを含む。方法は、深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用した後、ボリュームレンダリング画像を表示する工程を含む。方法は、ボリュームレンダリング画像と交差する平面の平面画像を生成する工程と、深さ依存的配色を平面画像に適用する工程と、深さ依存的配色を平面画像に適用した後、平面画像を表示する工程とを含む。
【０００８】
他の実施形態では、超音波画像形成システムは、対象のボリュームを走査するのに適合したプローブと、表示装置と、ユーザインタフェースと、プローブ、表示装置及びユーザインタフェースと電子通信するプロセッサとを含んでいる。プロセッサは、３次元超音波データからボリュームレンダリング画像を生成し、深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用し、ボリュームレンダリング画像を表示装置に表示するように構成されている。プロセッサは、ボリュームレンダリング画像と交差する平面の平面画像を生成し、深さ依存的配色を平面画像に適用し、平面画像をボリュームレンダリング画像と同時に表示装置に表示するように構成されている。
【０００９】
本発明の種々の他の特徴、目的、及び利点は、添付図面及びその詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による超音波画像形成システムの概略図である。
【図２】一実施形態によるボリュームレンダリング画像を生成するために使用することができるジオメトリの略図である。
【図３】一実施形態によるスクリーンショットの略図である。
【図４】一実施形態による方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、この一部を形成し、実施することができる例示的な特別な実施形態として示されている添付図面を参照している。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実施することができるように十分詳細に説明されており、他の実施形態を利用できることと、実施形態の範囲から逸脱することなく、論理的変更、機械的変更、電気的変更、及び他の変更を行えることとを理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明を、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。
【００１２】
図１は、一実施形態による超音波画像形成システム１００の概略図である。超音波画像形成システム１００は、信号を送信ビームフォーマ１０３に送信する送信機１０２を含み、送信ビームフォーマ１０３は、パルス状超音波信号を患者（図示せず）のような構造中に発するように、トランスデューサアレイ１０６内のトランスデューサ素子１０４を駆動する。プローブ１０５は、トランスデューサアレイ１０６と、トランスデューサ素子１０４と、プローブ／ＳＡＰ電子装置１０７とを含んでいる。プローブ１０５は、電子４Ｄ（Ｅ４Ｄ）プローブ、機械的３Ｄプローブ、又は、３次元超音波データを取得することができる任意の他の形式のプローブであってもよい。プローブ／ＳＡＰ電子装置１０７を、トランスデューサ素子１０４のスイッチングを制御するために使用することができる。プローブ／ＳＡＰ電子装置１０７を、トランスデューサ素子１０４を１つ又は複数のサブ開口中にグループ化するためにも使用することができる。種々のジオメトリのトランスデューサアレイを使用することができる。パルス状超音波信号は、血液細胞又は筋肉組織のような体内の構造から後方散乱され、トランスデューサ素子１０４に戻るエコーを生成する。エコーは、トランスデューサ素子１０４によって電気信号又は超音波データに変換され、電気信号は受信機１０８によって受信される。受信したエコーを表す電気信号は、超音波データ又は３次元超音波データを出力する受信ビームフォーマ１１０を通過する。ユーザインタフェース１１５を、患者のデータの入力の制御、走査又は表示パラメータの変更等を含む超音波画像形成システム１００の動作を制御するために使用することができる。
【００１３】
超音波画像形成システム１００は、超音波データを処理し、表示装置１１８に表示するためのフレーム又は画像を生成するためのプロセッサ１１６も含んでいる。プロセッサ１１６は、１つ又は複数の別個の処理構成要素を含むことができる。例えば、プロセッサ１１６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、又は、入力されたデータを特定の論理命令に従って処理することができる任意の他の電子部品を含むことができる。ＧＰＵを含むプロセッサを有することは、以下により詳細に説明するボリュームレンダリングのような計算集約型動作に有利であろう。プロセッサ１１６は、プローブ１０５、表示装置１１８、及びユーザインタフェース１１５と電子通信する。プロセッサ１１６を、プローブ１０５、表示装置１１８、及びユーザインタフェース１１５に結線接続することができ、あるいは、プロセッサ１１６は、無線通信を含む他の技術によって電子通信することができる。表示装置１１８は、一実施形態によればフラットパネルＬＥＤディスプレイであってもよい。表示装置１１８は、他の実施形態によれば、スクリーン、モニタ、プロジェクタ、フラットパネルＬＥＤ、又はフラットパネルＬＣＤを含むことができる。
【００１４】
プロセッサ１１６を、複数の選択可能な超音波モダリティに従って１つ又は複数の処理動作を超音波データに行うように適合させることができる。他の実施形態は、種々の処理タスクを実行するために複数のプロセッサを使用することができる。プロセッサ１１６を、プローブ１０５による超音波データの取得を制御するように適合させることもできる。走査期間中、エコー信号を受信しながら、超音波データをリアルタイムに処理することができる。本開示のため、用語「リアルタイム」を、意図的でないラグ又は遅延を伴って実行される処理を含むように定義する。一実施形態は、表示される超音波画像を毎秒２０回より高い割合で更新することができる。画像を、ライブ画像の一部として表示することができる。本開示のため、用語「ライブ画像」を、超音波データの追加のフレームが取得されると更新される動画像を含むように定義する。例えば、画像が以前に取得したデータに基づいて生成されており、ライブ画像が表示されている間であっても、超音波データを取得することができる。次に、一実施形態によれば、追加の超音波データが取得されるにつれ、より最近に取得された超音波データから生成された追加のフレーム又は画像が順次表示される。加えて、又は代わりに、走査期間中、超音波データをバッファに一時的に格納し、リアルタイムまではいかないライブ動作又はオフライン動作で処理することができる。本発明の他の実施形態は、処理タスクを処理するために複数のプロセッサ（図示せず）を含むことができる。例えば、超音波信号を復調しデシメート（Ｄｅｃｉｍａｔｅ）するために第１のプロセッサを使用することができ、画像を表示する前にデータをさらに処理するために第２のプロセッサを使用することができる。他の実施形態はプロセッサの別の配置を使用することができることを理解すべきである。
【００１５】
プロセッサ１１６を、プローブ１０５によって取得した３次元超音波データから、ボリュームレンダリング画像又は平面画像のような画像を生成するために使用することができる。一実施形態によれば、３次元超音波データは、複数のボクセル、すなわちボリューム要素を含んでいる。ボクセルの各々には、特定のボクセルに対応する組織の音響特性に基づいて、値又は強度が割り当てられる。
【００１６】
図２は、一実施形態によるボリュームレンダリング画像を生成するために使用することができるジオメトリの略図である。図２は、３次元超音波データセット１５０及びビュー平面１５４を含んでいる。
【００１７】
図１及び図２の両方を参照すると、プロセッサ１１６は、多数の異なった技術によってボリュームレンダリング画像を生成することができる。例示的な実施形態によれば、プロセッサ１１６は、ビュー平面１５４からレイキャスティング技術によってボリュームレンダリング画像を生成することができる。プロセッサ１１６は、ビュー平面１５４から３次元超音波データ１５０に複数の平行光線を投げかけることができる。図２は、ビュー平面１５４を境界付ける光線１５６、光線１５８、光線１６０、及び光線１６２を示している。ビュー平面１５４内の画素１６３のすべてに値を割り当てるために、より多くの光線を投げかけることができることを理解すべきである。３次元超音波データ１５０はボクセルデータを備えており、各ボクセルには値又は強度が割り当てられている。一実施形態によれば、プロセッサ１１６は、光線が交差するビュー平面１５４内の各画素に値を割り当てるために、ボリューム組成に関する標準的な「フロントツーバック」技術を使用することができる。各ボクセルには、３次元超音波データ１５０内の情報に基づいて、値及び不透明度を割り当てることができる。例えば、画像が見られる方向である前面から開始して、光線に沿った各値に、対応する不透明度を乗算することができる。これは不透明度加重値を生成し、不透明度加重値を、光線の各々に沿って前面から背面への方向で累積する。ボリュームレンダリング画像を生成するために、この処理をビュー平面１５４内の画素１６３の各々について繰り返す。一実施形態によれば、ビュー平面１５４からの画素値を、ボリュームレンダリング画像として表示することができる。ボリュームレンダリングアルゴリズムを、ゼロの不透明度（完全に透明）から１．０の不透明度（完全に不透明）への漸進的移行を提供する不透明度関数を使用するように構成することができる。ボリュームレンダリングアルゴリズムは、ビュー平面１５４内の画素１６３の各々に値を割り当てるときに、光線の各々に沿ったボクセルの不透明度を考慮することができる。例えば、１．０に近い不透明度を有するボクセルは、光線に沿った遠いボクセルからの寄与の大部分を遮断し、同時に、ゼロに近い不透明度を有するボクセルは、光線に沿った遠いボクセルからの寄与の大部分を許容する。加えて、表面を視覚化するとき、ボクセルの不透明度をしきい値に基づいて再割当てする場合にしきい値処理演算を行うことができる。例示的なしきい値処理演算によれば、しきい値近くの値を有するボクセルの不透明度を１．０に設定することができ、一方、しきい値より小さい値を有するボクセルの不透明度をゼロに設定することができる。この形式のしきい値処理は、光線に沿ったしきい値より上の第１のボクセル以外のいかなるボクセルの寄与も排除する。他の形式のしきい値処理方式を使用することもできる。例えば、明らかにしきい値より上のボクセルを１．０（不透明）に設定し、明らかにしきい値より下のボクセルをゼロ（半透明）に設定する場合、不透明度関数を使用することができる。しかしながら、しきい値に近い値を有するボクセルにゼロ及び１．０以外の不透明度を割り当てるために、不透明度関数を使用することができる。この「遷移帯」を、単純な２値しきい値処理アルゴリズムを使用するときに生じることがあるアーティファクトを低減するために使用する。例えば、「遷移帯」の値を有するボクセルに不透明度を割り当てるために、不透明度を値にマッピングする一次関数を使用することができる。他の実施形態によれば、ゼロから１．０に進む他の形式の関数を使用することができる。
【００１８】
例示的な実施形態では、表面に関する深さのよりよい知覚をユーザに提供するために、ボリュームレンダリング画像を生成するためにグラディエントシェーディングを使用することができる。例えば、３次元超音波データ１５０内の表面を、しきい値より下又は上のデータを除去するしきい値の使用により、部分的に規定することができる。次に、各光線と表面の交点における勾配を規定することができる。上述したように、光線は、ビュー平面１５４内の画素１６３の各々からデータセット１５０で規定される表面までトレースされる。勾配が光線の各々で計算されると、プロセッサ１１６（図１に示す）は、画素１６３の各々に対応する表面上の点における光反射を計算することができ、勾配に基づいて標準的なシェーディング方法を適用することができる。他の実施形態によれば、プロセッサ１１６は、３Ｄデータから１つ又は複数の表面を規定するために、同様の強度の接続されたボクセルのグループを識別する。他の実施形態によれば、光線を単一のビューポイントから投げかけることができる。
【００１９】
上記に列挙したボリュームレンダリング画像を生成する非限定的な例のすべてによれば、プロセッサ１１６は、ユーザに深さ情報を伝えるために、色を使用することができる。依然として図１を参照すると、ボリュームレンダリング処理の一部として、深さバッファ１１７をプロセッサ１１６によって事前設定することができる。深さバッファ１１７は、ボリュームレンダリング画像内の各画素に割り当てられた深さ値を含んでいる。深さ値は、画素からその特定の画素に示されるボリューム内の表面までの距離を表している。深さ値を、表面を規定するしきい値の値より高い値の第１のボクセルまでの距離を含むように定義することもできる。各深さ値には、深さに依存する方式に従って色値を関連付けることができる。この方法では、プロセッサ１１６は、深さ依存的配色に従って着色されたボリュームレンダリング画像を生成することができる。例えば、ボリュームレンダリング画像内の各画素に、ビュー平面１５４（図２に示す）からのその深さに応じて着色することができる。例示的な着色方式によれば、比較的浅い深さの構造のような第１の複数の深さにおける表面を表す画素を、ブロンズ色のような第１の色で描くことができる。より深い深さのような第２の複数の深さにおける表面を表す画素を、青色のような第２の色で描くことができる。第１の色と第２の色の変化する強度を、追加の深さの手がかりを観察者に提供するために使用することができる。加えて、一実施形態によれば、画素に使用される色は、深さの増加と共にブロンズ色から青色へとなめらかに推移してもよい。他の実施形態によれば、異なった色及び／又は２つより多くの異なった色を使用するものを含む多くの他の深さ依存的配色を使用することができることは、当業者によって理解されよう。
【００２０】
依然として図１を参照すると、超音波画像形成システム１００は、超音波データのサイズ及び空間分解能に応じて、例えば５Ｈｚから５０Ｈｚのフレームレートで超音波データを連続的に取得することができる。しかしながら、他の実施形態は、超音波データを異なったレートで取得することができる。すぐに表示されるようには予定されていない取得した超音波データの処理済みフレームを格納するためにメモリ１２０が含まれている。超音波データのフレームを、取得の順序又は時間に従って、それらの検索を容易にするような方法で格納する。上述したように、超音波データを、ライブ画像の生成及び表示中に引き出すことができる。メモリ１２０は、任意の既知のデータ記憶媒体を含むことができる。
【００２１】
適宜、本発明の実施形態を、造影剤を利用して実施することができる。コントラスト画像形成は、微小気泡を含む超音波造影剤を使用する場合、体内の解剖学的構造及び血流の強調された画像を生成する。造影剤の使用中、超音波データを取得した後、画像解析は、高周波成分と線形成分を分離することと、高周波成分を強調することと、強調された高周波成分を利用して超音波画像を生成することとを含む。受信した信号からの高周波成分の分離を、適切なフィルタを使用して行う。超音波画像形成に対する造影剤の使用は、当業者にはよく知られており、したがってさらに詳細には説明しない。
【００２２】
本発明の種々の実施形態では、超音波データを、他の又は異なったモード関連モジュールによって処理することができる。画像は格納され、画像がメモリ内に取得された時間を示すタイミング情報を、各画像と共に記録することができる。モジュールは、例えば、画像フレームを極座標からデカルト座標に変換する走査変換演算を実行する走査変換モジュールを含むことができる。患者に処置が行われている間、画像をメモリから読み出し、画像をリアルタイムで表示するビデオプロセッサモジュールを設けることができる。ビデオプロセッサモジュールは、画像を画像メモリに格納することができ、画像メモリから画像が読み出され表示される。示されている超音波画像形成システム１００は、種々の実施形態によれば、コンソールシステム、カートベースシステム、又は、ハンドヘルド又はラップトップスタイルシステムのようなポータブルシステムであってもよい。
【００２３】
図３は、一実施形態によって表示することができるスクリーンショット３００の略図である。例示的な実施形態によれば、スクリーンショット３００は４つの領域に分割される。領域の各々に別個の画像を表示することができる。スクリーンショット３００を、図１に示す表示装置１１８のような表示装置に表示することができる。
【００２４】
スクリーンショット３００は、ボリュームレンダリング画像３０２、第１の平面画像３０４、第２の平面画像３０６、及び、第３の平面画像３０８を含んでいる。図３を、以下にさらに詳細に説明する。
【００２５】
図４を参照すると、一実施形態によるフローチャートが示されている。個々のブロックは、方法４００に従って実行することができるステップを表している。さらなる実施形態は示されているステップを異なった順序で実行することができ、及び／又は、さらなる実施形態は図４に示されていない追加のステップを含むことができる。方法４００の技術的効果は、深さ依存的配色に従って着色されているボリュームレンダリング画像の表示と、同じ深さ依存的配色に従って着色されている平面画像の表示である。方法４００を、方法が図１の超音波画像形成システム１００のプロセッサ１１６によって実施される場合の例示的な実施形態によって説明する。他の実施形態によれば、方法４００のステップを実施するために異なった超音波画像形成システムを使用することができることは、当業者によって理解されよう。加えて、他の実施形態によれば、方法４００を、別個の超音波画像形成システムによって取得された３次元超音波データへのアクセスを有するワークステーションによって実行することができる。
【００２６】
ここで図１、図３及び図４を参照すると、ステップ４０２で、プロセッサ１１６は３次元超音波データにアクセスする。一実施形態によれば、３次元超音波データに、データがプローブ１０５によって取得されるとき、リアルタイムでアクセスすることができる。他の実施形態によれば、プロセッサ１１６は、メモリ又は記憶装置からの３次元超音波データにアクセスすることができる。ステップ４０４で、プロセッサ１１６は、３次元超音波データからボリュームレンダリング画像を生成する。ステップ４０６で、プロセッサ１１６は、ボリュームレンダリング画像に着色するために、深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用する。プロセッサ１１６は、画素の各々に関連付けられた深さに基づいてボリュームレンダリング画像の画素に着色することができる。画素の各々に関する深さ情報を、深さバッファ１１７内に置くことができる。したがって、プロセッサ１１６は、画素の各々で表される構造の深さを決定するために、深さバッファ１１７にアクセスすることができる。例えば、ビュー平面からの深さの第１の範囲内にある構造を表す画素には第１の色を割り当てることができ、深さの第２の範囲内にある構造を表す画素には、第１の色とは異なる第２の色を割り当てることができる。画素によって表される構造がビュー平面からの深さの第１の範囲内である場合、次いでプロセッサ１１６は第１の色を画素に割り当てることができる。他方では、画素によって表される構造がビュー平面からの深さの第２の範囲内である場合、次いでプロセッサ１１６は第２の色を画素に割り当てることができる。一実施形態によれば、深さの第１の範囲は、深さの第２の範囲より浅くてもよい。
【００２７】
ステップ４０８で、プロセッサ１１６は、ボリュームレンダリング画像３０２のようなボリュームレンダリング画像を表示装置１１８に表示する。ボリュームレンダリング画像３０２は、ステップ４０６でプロセッサ１１６が深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用した後に表示されることに注意すべきである。このように、ボリュームレンダリング画像３０２内の画素に、画素の各々で表される構造の深さに従って着色する。図３では、第１の色で着色されている領域をシングルハッチングで表し、第２の色で着色されている領域をクロスハッチングで表している。例示的な実施形態によれば、ボリュームレンダリング画像３０２は、患者の心臓のボリュームレンダリングを描いている。僧帽弁と三尖弁をボリュームレンダリング画像３０２に見ることができる。一実施形態によれば、第１の色で着色された（シングルハッチングで描かれた）領域のすべては、ビュー平面により近い、したがって、表示装置１１８を見ている観察者により近い構造を表している。一方、第２の色で着色された（クロスハッチングで描かれた）領域のすべては、ビュー平面及び観察者から遠い構造を表している。深さ依存的配色にしたがったボリュームレンダリング画像の着色は、観察者がボリュームレンダリング画像内に表されている構造の相対的深さを解釈し理解することをより簡単にする。何らかの形式の深さ依存的配色がなければ、ボリュームレンダリング画像内に示されている構造がボリュームレンダリング画像内に示されている他の構造より深くにあるのか又は浅くにあるのかを決定することは、観察者にとって困難であろう。
【００２８】
依然として図１、図３及び図４を参照すると、ステップ４１０で、プロセッサ１１６は、ステップ４０２の間にアクセスした３次元超音波データから平面画像を生成する。一実施形態によれば、平面画像は、図３中の第１の平面画像３０４に示すような心臓の四腔断面像であってもよい。説明の残りの部分について、方法４００を、平面画像が第１の平面画像３０４である場合の例示的な実施形態によって説明する。他の実施形態によれば、平面画像は異なった平面を描くことができることが理解されよう。第１の平面画像３０４は、ボリュームレンダリング画像３０２と交差している。
【００２９】
次に、ステップ４１２では、プロセッサ１１６は、深さ依存的配色を第１の平面画像３０４の一部に適用する。プロセッサ１１６は、ボリュームレンダリング画像３０２を着色するために使用したのと同じ深さ依存的配色を用いて第１の平面画像３０４に着色する。すなわち、ボリュームレンダリング画像３０２と第１の平面画像３０４の両方に着色する場合、同じ色は同じ深さの範囲に関係付けられる。ボリュームレンダリング画像３０２と同様に、ハッチングとクロスハッチングは、第１の平面画像３０４の第１の色で着色されている領域と第２の色で着色されている領域をそれぞれ表している。一実施形態によれば、第１の平面画像３０４の第１のビューポート３０９内の部分のみに、深さ依存的配色に従って着色する。例えば、プロセッサ１１６は、第１の平面画像内の画素の各々に関係付けられている構造の深さを決定するために、深さバッファ１１７にアクセスすることができる。次に、プロセッサ１１６は、ボリュームレンダリング画像に着色するために使用したのと同じ深さ依存的配色に基づいて第１の平面画像に着色することができる。すなわち、プロセッサ１１６は、深さの第１の範囲内の構造を示す画素に同じ第１の色を割り当てることができ、プロセッサ１１６は、深さの第２の範囲内の構造を示す画素に同じ第２の色を割り当てることができる。第１のビューポート３０９は、ボリュームレンダリング画像３０２を生成するために使用したデータのボリュームの範囲をグラフィカルに示している。すなわち、第１のビューポート３０９は、第１の平面画像３０４に示す平面と、ボリュームレンダリング画像３０２を生成したボリュームとの交差を示している。一実施形態によれば、ユーザは、ボリュームレンダリング画像３０２を生成するために使用するデータのサイズ及び／又は形状を変更するために、ユーザインタフェース１１５を介して第１のビューポート３０９を操作することができる。例えば、ユーザは、ボリュームレンダリング画像３０２を生成するために使用するボリュームのサイズ及び／又は形状を変更するために第１のビューポート３０９の角及び線を動かすために、ユーザインタフェース１１５のマウス又はトラックボールを使用することができる。一実施形態によれば、プロセッサ１１６は、第１のビューポート３０９の調節によって示されるようなボリュームのサイズ又は形状の変化に応じて、最新のボリュームレンダリング画像を生成し、表示することができる。最新のボリュームレンダリング画像を、ボリュームレンダリング画像３０２の代わりに表示することができる。例えば、ユーザが、第１のビューポート３０９のサイズが小さくなるように第１のビューポート３０９を変更した場合、次いでボリュームレンダリング画像を、より小さいボリュームのデータを使用して再生成する。同様に、ユーザが、第１のビューポート３０９のサイズがより大きくなるように第１のビューポート３０９を変更した場合、最新のボリュームレンダリング画像を、より大きいボリュームのデータに基づいて生成する。一実施形態によれば、最新のボリュームレンダリング画像を、ユーザが第１のビューポート３０９を調整するときにリアルタイムで生成し、表示することができる。これにより、ユーザは、第１のビューポート３０９の調節の結果として生じるボリュームレンダリング画像の変化をすぐに見ることができる。ボリュームレンダリング画像を生成するために使用する３次元超音波データセットのサイズ及び解像度と、プロセッサ１１６の速度は、最新のボリュームレンダリング画像を生成し、表示することをどのくらいの速さでできるかを決定する。最新のボリュームレンダリング画像には、ボリュームレンダリング画像３０２及び第１の平面画像３０４と同じ深さ依存的配色に従って着色することができる。
【００３０】
第１の平面画像３０４は、ボリュームレンダリング画像３０２と同じ深さ依存的配色に従って着色されているため、ユーザが、第１の平面画像３０４内に位置する構造の正確な位置を理解するのはきわめて簡単である。例えば、第１の色で表されている（図３ではシングルハッチングによって表されている）構造は、第２の色で表されている（図３ではクロスハッチングによって表されている）構造よりビュー平面に近いため、ユーザは、ボリュームレンダリング画像３０２に対する第１の平面画像３０４の位置を容易に見ることができる。例えば、第１の平面画像３０４は、第１のビューポート３０９内に第１の色（ハッチング）と第２の色（クロスハッチング）の両方を含んでいる。これらの色は、ボリュームレンダリング画像３０２内で使用されている色と同じである。このように、第１の平面画像３０４中の色を見ることによって、ユーザは、ボリュームレンダリング画像３０２に対する第１の平面画像３０４内で表されている平面の向きをすばやく且つ正確に決定することができる。加えて、第１の平面画像３０４とボリュームレンダリング画像３０２の両方を同時に見ることによって、ユーザは、これらの画像のいずれかの中の１つ又は複数のキー構造を明確に識別するのを助けるために、色に頼ることができる。
【００３１】
ステップ４１４で、平面画像を表示する。平面画像は、第１の平面画像３０４を含むことができる。例示的な実施形態によれば、第１の平面画像３０４を、図３に示すようなボリュームレンダリング画像と同時に表示装置１１８に表示することができる。
【００３２】
図３は、同様に第２の平面画像３０６と第３の平面画像３０８を含んでいる。一実施形態によれば、第２の平面画像３０６と第３の平面画像３０８を、異なった平面の各々に対して方法４００のステップ４１０、４１２及び４１４を反復して繰り返すことによって生成することができる。第２の平面画像は第２のビューポート３１０を含み、第３の平面画像は第３のビューポート３１２を含んでいる。一実施形態によれば、第２の平面画像３０６は長軸像であってもよく、第３の平面画像３０８は短軸像であってもよい。第１の平面画像３０４に示した四腔断面像と、長軸像と、短軸像は、すべて心臓血管超音波で使用される標準的なビューである。しかしながら、他の実施形態によれば、他のビューを使用することができることは、当業者によって理解されよう。加えて、他の実施形態は、異なった多数の平面画像を一度に表示することができる。例えば、いくつかの実施形態は３つより多くの平面画像を表示することができ、他の実施形態は３つより少ない平面画像を表示することができる。加えて、一度に表示する平面画像の数は、ユーザが選択可能な特徴であってもよい。一実施形態によれば、ユーザは、平面画像の数と平面の向きを選択することができる。一実施形態によれば、ユーザは、第１のビューポート３０９に関して上述したのと同じ方法で、第２のビューポート３１０と第３のビューポート３１２を操作することができる。例えば、第２のビューポート３１０と第３のビューポート３１２は、ボリュームレンダリング画像３０２を生成するために使用するデータの一部を示すことができる。ユーザは、ボリュームレンダリング画像３０２を生成するために使用する３次元超音波データの一部を変更するために、第２のビューポート３１０又は第３のビューポート３１２のいずれかの一部を調節することができる。加えて、一実施形態によれば、ビューポート（３０９，３１０，３１２）内の画像の一部に、ボリュームレンダリング画像に着色するために使用するのと同じ深さ依存的配色に従ってすべて着色することに注意すべきである。他の実施形態によれば、第１の平面画像３０４のすべて、第２の平面画像３０６のすべて、及び、第３の平面画像３０８のすべてに、同じ深さ依存的配色に従って着色することができる。
【００３３】
最良の形態を含めて本発明を開示するために、並びに、任意の装置又はシステムを製作及び使用することと、取り入れられている任意の方法を実行することとを含めて当業者が本発明を実施できるようにするために、本明細書は例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は、それらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない等価な構造要素を含んでいる場合、特許請求の範囲の範囲内に入るものとする。
【符号の説明】
【００３４】
１００  超音波画像形成システム
１０２  送信機
１０３  送信ビームフォーマ
１０４  トランスデューサ素子
１０５  プローブ
１０６  トランスデューサアレイ
１０７  プローブ／ＳＡＰ電子装置
１０８  受信機
１１０  受信ビームフォーマ
１１５  ユーザインタフェース
１１６  プロセッサ
１１７  深さバッファ
１１８  表示装置
１２０  メモリ
１５０  ３次元超音波データ
１５４  ビュー平面
１５６  光線
１５８  光線
１６０  光線
１６２  光線
１６３  画素
３００  スクリーンショット
３０２  ボリュームレンダリング画像
３０４  第１の平面画像
３０６  第２の平面画像
３０８  第３の平面画像
３０９  第１のビューポート
３１０  第２のビューポート
３１２  第３のビューポート
４００  方法
４０２  ３次元超音波データにアクセスする
４０４  ３次元超音波データからボリュームレンダリング画像を生成する
４０６  深さ依存的配色をボリュームレンダリング画像に適用する
４０８  ボリュームレンダリング画像を表示する
４１０  ３次元超音波データから平面画像を生成する
４１２  深さ依存的配色を平面画像に適用する
４１４  平面画像を表示する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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