(57)【要約】【課題】超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を確実に設定できるようにする。【解決手段】断面画像５０における左側領域から右側領域へ（＋Ｘ方向へ）選択的累積加算処理が順次実行されることにより、第１のエネルギーマップが生成される。また、右側領域から左側領域へ（−Ｘ方向へ）選択的累積加算処理が実行されることにより、第２のエネルギーマップが生成される。各選択的累積加算処理は、動的計画法に従った処理であり、注目画素の処理方向後側に存在する画素列が有する画素値列から最小画素値を特定し、その最小画素値を注目画素の画素値に加算することにより、注目画素の画素値を更新する処理である。第１及び第２のエネルギーマップが加算されることにより、統合エネルギーマップが生成される。統合エネルギーマップにおいて最小値をもった画素が代表点として決定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象組織を含む送受波領域に対して超音波を送受波することにより生成された超音波画像を処理する超音波画像処理装置において、
前記超音波画像における一方側から他方側へ第１の選択的累積加算処理を順次適用することにより第１の選択的累積加算画像を生成するとともに、前記超音波画像に対して前記他方側から前記一方側へ第２の選択的累積加算処理を順次適用することにより第２の選択的累積加算画像を生成する累積加算処理手段と、
前記第１の選択的累積加算画像と前記第２の選択的累積加算画像とに基づいて統合処理を行うことにより統合画像を生成する統合処理手段と、
前記統合画像に基づいて前記超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を決定する代表点決定手段と、
を含むことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波画像処理装置において、
前記第１及び第２の選択的累積加算処理は、注目画素の処理方向後側に存在する後側画素列が有する画素値列の中から最小画素値を特定し、前記最小画素値を前記注目画素の画素値に加算することにより、前記注目画素の画素値を更新する処理である、
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又は請求項２に記載の超音波画像処理装置において、
前記第１及び第２の選択的累積加算処理は動的計画法に従った処理である、
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のいずれか一項に記載の超音波画像処理装置において、
前記代表点は、前記統合画像において最小値をもった画素である、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波画像処理装置において、
前記最小値をもった画素は、前記一方側と前記他方側とを結ぶ複数の経路の中で、前記第１の選択的累積加算処理の方向及び前記第２の選択的累積加算処理の方向の各方向ともに累積加算値が最小となる特定の経路上に存在し、かつ、前記特定の経路上における最小画素値をもった画素である、
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のいずれか一項に記載の超音波画像処理装置において、
前記対象組織は胎児と子宮壁との間に存在する羊水であり、
前記代表点に基づいて、前記超音波画像上で胎児像と子宮壁像との間にそれらを分離するためのカットラインを生成するカットライン生成手段を更に含む、
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項７】
対象組織を含む送受波領域に対して超音波を送受波することにより生成された超音波画像を処理するコンピュータを、
前記超音波画像における一方側から他方側へ第１の選択的累積加算処理を順次適用することにより第１の選択的累積加算画像を生成すると共に、前記超音波画像に対して前記他方側から前記一方側へ第２の選択的累積加算処理を順次適用することにより第２の選択的累積加算画像を生成する累積加算処理手段と、
前記第１の選択的累積加算画像と前記第２の選択的累積加算画像とに基づいて統合処理を行うことにより統合画像を生成する統合処理手段と、
前記統合画像に基づいて前記超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を決定する代表点決定手段と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波画像処理装置に関し、特に、超音波画像において対象組織像の中に代表点を設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、三次元超音波診断が普及しつつある。例えば、産科においては、母体内の胎児を包含する三次元空間に対し、超音波が送受波され、これにより、ボリュームデータが取得される。一般的に、ボリュームデータに対して三次元関心領域（３Ｄ−ＲＯＩ）が設定され、三次元関心領域内のデータに対するレンダリング処理により、胎児の三次元画像が形成される。
【０００３】
三次元関心領域内において、胎児データの手前側に（レンダリング原点である投影視点側に）子宮壁データが存在すると、子宮壁が画像化されてしまい、胎児像が子宮壁像に隠されてしまうという問題が生じる。従って、三次元関心領域内に胎児データが含まれ、かつ、子宮壁データが三次元関心領域内に含まれないように、三次元関心領域を設定することが望まれる。なお、胎児画像化に際して不要となる子宮壁像の概念には胎盤像が含まれる。
【０００４】
一般的に、三次元関心領域は上面としてのレンダリング開始面を有している。レンダリング開始面は、画像化対象組織と非対象組織とを分離する機能を有し、例えば、カット面やクリッピング面と称されることがある。そのレンダリング開始面ができる限り胎児データと子宮壁データとの間に位置するように、レンダリング開始面が設定されることが望まれる。具体的には、胎児像と子宮壁像との間に羊水像が存在している場合、ボリュームデータの代表断面上において、三次元関心領域の断面を示すボックスの上辺（カットライン）が羊水像の中にとどまるように、カットラインの形状を定めることが望まれる。つまり、できる限り胎児像と子宮壁像とにカットラインがかからないように、カットラインの形状を定めることが望まれる。
【０００５】
なお、特許文献１に記載されている装置では、凸面又は凹面としてのカット面がマニュアルで設定されている。特許文献２には、ボリュームデータに基づいて胎児像と他の組織像との境界を検出し、その境界にカット面を設定する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−８３４３９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０２７５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カットラインを形成する手法として、例えばスプライン補間法等が知られている。その手法を適用するためには、形成したいカットラインの形状を規定するための複数の制御点（例えば２つの端点と少なくとも１つの中間点）を事前に設定する必要がある。羊水中にカットラインを設定する場合、ライン形状を規定するために少なくとも１つの中間点を羊水像の中に確実に設定する必要がある。
【０００８】
また、経路探索法を利用して、より精度の高いカットラインを形成することも考えられる。この場合、経路探索法の演算開始点や演算基準点を、羊水像の中に確実に設定する必要がある。
【０００９】
上記の例に限らず、超音波画像処理の技術分野においては、対象組織像の中に代表点を確実に自動的に設定したいとの要望がある。
【００１０】
本発明の目的は、超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を確実に設定できるようにすることである。あるいは、超音波画像上において、一方組織と他方組織との間に存在する対象組織像に対して、対象組織像の広がり形態に応じてその広がり方向に沿ってラインを引く処理を実行する場合に、ユーザの格別な負担なく、その曲線を規定する代表点が対象組織像の中に確実に設定されるようにすることである。あるいは、経路探索法である動的計画法に従って対象組織像の中に経路としての曲線を引く場合に、動的計画法の処理を開始するために必要となる演算開始点が、対象組織像の中に適切に設定されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超音波画像処理装置は、対象組織を含む送受波領域に対して超音波を送受波することにより生成された超音波画像を処理する超音波画像処理装置において、前記超音波画像における一方側から他方側へ第１の選択的累積加算処理を順次適用することにより第１の選択的累積加算画像を生成するとともに、前記超音波画像に対して前記他方側から前記一方側へ第２の選択的累積加算処理を順次適用することにより第２の選択的累積加算画像を生成する累積加算処理手段と、前記第１の選択的累積加算画像と前記第２の選択的累積加算画像とに基づいて統合処理を行うことにより統合画像を生成する統合処理手段と、前記統合画像に基づいて前記超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を決定する代表点決定手段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成では、超音波画像において一方側から他方側へ第１の選択的累積加算処理が順次適用さることにより、第１の選択的累積加算画像が生成される。また、他方側から一方側へ第２の選択的累積加算処理が順次適用されることにより、第２の選択的累積加算画像が生成される。このように、第１及び第２の選択的累積加算処理では、互いに反対方向に向かって処理が実行される。第１の選択的累積加算画像と第２の選択的累積加算画像とに基づいて統合処理を行うことにより、統合画像が生成される。第１の累積的加算画像は、一方側から個々の画素に到達するまでの累積加算値が反映された画像である。第２の累積加算画像は、他方側から個々の画素に到達するまでの累積加算値が反映された画像である。従って、統合画像を構成する個々の画素の値は、一方側及び他方側の両方から個々の画素に到達するまでの累積加算値が反映された値に相当する。それ故、統合画像を構成する個々の画素の値を評価することにより、個々の画素がどのような累積加算値をもつ経路上に存在しているのかを推測することが可能である。また、超音波画像を構成する個々の画素値は一般的にそれが表している組織によって異なる。それ故、統合画像を構成する個々の画素の値を評価することにより、個々の画素が、どのような組織を通過する経路上に存在しているのかを推測することが可能となる。つまり、特定の組織像（例えば胎児像の周囲に存在する羊水像）の中を通る経路上の画素を特定することが可能となる。上記構成によれば、対象組織像（例えば羊水像）の中に代表点を容易に設定することが可能となる。また、ユーザが代表点を指定せずに済むので、その指定の煩雑さが解消される。
【００１３】
上記の構成において、一方側及び他方側は、例えば、超音波画像において相互に離間した領域に相当する相対的な概念である。一方側及び他方側は、例えば、超音波画像において相互に離間した左側領域及び右側領域である。もちろん、一方側及び他方側は、超音波画像において相互に離間した上側領域及び下側領域であってもよい。
【００１４】
超音波画像処理装置は、超音波診断装置によって構成されてもよいし、超音波診断装置で取得されたデータを処理するコンピュータによって構成されてもよいし、他の装置によって構成されてもよい。
【００１５】
望ましくは、前記第１及び第２の選択的累積加算処理は、注目画素の処理方向後側に存在する後側画素列が有する画素値列の中から最小画素値を特定し、前記最小画素値を前記注目画素の画素値に加算することにより、前記注目画素の画素値を更新する処理である。更新後の画素値は、一方側又は他方側から注目画素に到達するまでの累積加算値の最小値に相当する。従って、統合画像を構成する個々の画素の値は、一方側及び他方側の両方から注目画素に到達するまでの累積加算値の最小値に相当する。
【００１６】
望ましくは、前記第１及び第２の選択的累積加算処理は動的計画法に従った処理である。
【００１７】
望ましくは、前記代表点は、前記統合画像において最小値をもった画素である。
【００１８】
望ましくは、前記最小値をもった画素は、前記一方側と前記他方側とを結ぶ複数の経路の中で、前記第１の選択的累積加算処理の方向及び前記第２の選択的累積加算処理の方向の各方向ともに累積加算値が最小となる特定の経路上に存在し、かつ、前記特定の経路上における最小画素値をもった画素である。最小値をもった画素は、それ自身の画素値自体が相対的に小さく、かつ、一方側及び他方側の両方から当該画素に到達するまでの累積加算値が最小となる画素である。それ故、画素値が相対的に小さい像内に代表点を設定することが可能となる。例えば、一方側から他方側にかけて広がりをもった像であって、画素値が相対的に小さい像内に、代表点を設定することが可能となる。例えば、羊水像の画素値は、一般的に、胎児像や子宮壁像の画素値よりも小さい。そのため、羊水像内を通過する経路の累積加算値は相対的に小さくなり、累積加算値が最小となる経路は、羊水像内を通過していると推測される。それ故、最小値をもった画素を代表点として決定することにより、羊水像内を通過していると推測される経路上の画素であって、その経路上において最小画素値をもつ画素を、代表点として決定することが可能となる。
【００１９】
望ましくは、前記対象組織は胎児と子宮壁との間に存在する羊水であり、前記代表点に基づいて、前記超音波画像上で胎児像と子宮壁像との間にそれらを分離するためのカットラインを生成するカットライン生成手段を更に含む。カットラインは、超音波画像において、注目組織像（例えば胎児像）を画像化の妨害組織像（例えば子宮壁像）から分離することを目的として設定されるラインである。従って、注目組織像と妨害組織像との間に別の組織像（例えば羊水像）が存在している場合において、その別の組織像の中にカットラインが設定されることにより、注目組織像と妨害組織像とを分離することが可能となる。上記構成によれば、羊水像の中にカットラインを容易に設定することが可能となる。これにより、胎児像と子宮壁像とを適切に分離することが可能となる。
【００２０】
本発明に係るプログラムは、対象組織を含む送受波領域に対して超音波を送受波することにより生成された超音波画像を処理するコンピュータを、前記超音波画像における一方側から他方側へ第１の選択的累積加算処理を順次適用することにより第１の選択的累積加算画像を生成すると共に、前記超音波画像に対して前記他方側から前記一方側へ第２の選択的累積加算処理を順次適用することにより第２の選択的累積加算画像を生成する累積加算処理手段と、前記第１の選択的累積加算画像と前記第２の選択的累積加算画像とに基づいて統合処理を行うことにより統合画像を生成する統合処理手段と、前記統合画像に基づいて前記超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を決定する代表点決定手段と、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、超音波画像に含まれる対象組織像の中に代表点を確実に設定することが可能となる。あるいは、超音波画像上において、一方組織と他方組織との間に存在する対象組織像に対して、対象組織像の広がり形態に応じてその広がり方向に沿って曲線を引く処理を実行する場合に、ユーザの格別な負担なく、その曲線を規定する代表点を、対象組織像の中に確実に設定することが可能となる。あるいは、経路探索法である動的計画法に従って対象組織像の中に経路としての曲線を引く場合に、動的計画法の処理を開始するために必要となる演算開始点を、対象組織像の中に適切に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の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２】断面画像の一例を示す図である。
【図３】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図４】エネルギーマップの一例を示す図である。
【図５】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図６】エネルギーマップの一例を示す図である。
【図７】断面画像における各画素の画素値の一例を示す図である。
【図８】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図９】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図１０】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図１１】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図１２】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図１３】エネルギーマップの生成処理の一例を説明するための図である。
【図１４】エネルギーマップの一例を示す図である。
【図１５】エネルギーマップの一例を示す図である。
【図１６】統合エネルギーマップの一例を示す図である。
【図１７】断面画像の一例を示す図である。
【図１８】統合処理の一例を説明するための図である。
【図１９】カットラインの一例を示す図である。
【図２０】カットラインの別の例を示す図である。
【図２１】三次元関心領域の一例を示す概念図である。
【図２２】三次元関心領域の別の例を示す概念図である。
【図２３】三次元関心領域の更に別の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１には、本発明に係る超音波画像処理装置としての超音波診断装置の実施形態が示されている。図１は、その全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療分野において用いられ、超音波の送受波により生体内の組織の三次元画像を形成する機能を備えている。本実施形態では、一例として、画像化の対象となる組織は胎児である。もちろん、他の組織を画像化してもよい。
【００２４】
プローブ１０は超音波を送受波する送受波器である。本実施形態においては、プローブ１０は２Ｄアレイ振動子を有している。２Ｄアレイ振動子は、複数の振動素子が二次元的に配列されることで形成される。２Ｄ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走査される。これにより、三次元エコーデータ取込空間としての三次元空間１２が形成される。または、プローブ１０は、１Ｄアレイ振動子とそれを機械的に走査する走査機構とを内蔵していてもよい。１Ｄアレイ振動子による超音波ビームの電子走査により走査面が形成され、その走査面を機械的に走査してもよい。このような方式によっても、三次元空間１２が形成される。電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査等が知られている。胎児の超音波診断を行う場合には、プローブ１０が母体の腹部表面上に当接され、その状態において超音波の送受波が行われる。
【００２５】
送受信部１４は、送信ビームフォーマ及び受信ビームフォーマとして機能する。送信時において、送受信部１４は、プローブ１０の複数の振動素子に対して一定の遅延関係をもった複数の送信信号を供給する。これにより、超音波の送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がプローブ１０において受波され、これによりプローブ１０から送受信部１４へ複数の受信信号が出力される。送受信部１４では、複数の受信信号に対する整相加算処理が実行され、これにより整相加算後の受信信号としてビームデータが出力される。なお、超音波の送受波において、送信開口合成等の技術が利用されてもよい。
【００２６】
ビームデータに対しては、信号処理部１６によって、検波、対数圧縮、座標変換等の信号処理が適用される。信号処理後のビームデータは、３Ｄメモリ１８に格納される。もちろん、そのような処理が行われないビームデータが３Ｄメモリ１８に格納されてもよい。ビームデータの読み出し時に、上記の処理が行われてもよい。
【００２７】
３Ｄメモリ１８は、送受波空間としての三次元空間に対応する記憶空間を有している。３Ｄメモリ１８には、三次元空間１２から取得されたエコーデータ集合体としてのボリュームデータが格納される。ボリュームデータは、実際には、複数本のビームデータに対する座標変換及び補間処理により構成されるデータである。ビームデータの読み出し時に、ビームデータに対する座標変換が実行されてもよい。
【００２８】
三次元画像形成部２０は、３Ｄメモリ１８からボリュームデータを読み出し、制御部３０から与えられたレンダリング条件に従って、三次元関心領域（３Ｄ−ＲＯＩ）内のボリュームデータに対してレンダリング処理を実行する。これにより、三次元画像が形成される。その画像データは表示処理部２６に出力される。レンダリング処理としては各種の手法が知られており、様々な手法を採用することができる。例えば、ボリュームレンダリング法やサーフェイスレンダリング法等の画像処理法が適用される。
【００２９】
断面画像形成部２２は、二次元の断面画像（Ｂモード断層画像）を形成する機能を備えている。例えば、断面画像形成部２２は、ユーザによって任意に設定された断面における断面画像データを形成する機能を備えている。具体的には、制御部３０から断面画像形成部２２に対して任意断面の座標情報等が与えられると、断面画像形成部２２は、その任意断面に相当するデータを３Ｄメモリ１８から読み出す。断面画像形成部２２は、読み出したデータに従って二次元の断面画像を形成する。この画像データは表示処理部２６に出力される。なお、断面画像形成部２２は、ユーザによって指定された任意の数の断面画像を形成してもよい。
【００３０】
なお、本実施形態では、断面画像形成部２２は、二次元の走査面に対する超音波の送受により取得されたビームデータに基づいて、Ｂモード断層画像を形成してもよい。
【００３１】
グラフィック画像形成部２４は、制御部３０から供給されるグラフィック作成用のパラメータに従って、断面画像や三次元画像に対してオーバーレイ表示されるグラフィックデータを形成する。例えば、グラフィック画像形成部２４は、三次元関心領域の断面を表すグラフィックデータやカットラインを表すグラフィックデータ等のデータを形成する。このように形成されたグラフィックデータは表示処理部２６に出力される。
【００３２】
表示処理部２６は、断面画像や三次元画像に対して、必要なグラフィックデータをオーバーレイ処理し、これによって表示画像を形成する。表示画像のデータは表示部２８に出力され、表示モードに従った表示形態で１又は複数の画像が表示される。例えば、断面画像や三次元画像がリアルタイムで動画像として表示される。表示部２８は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスによって構成されている。
【００３３】
制御部３０は、図１に示す各構成の動作制御を行っている。制御部３０には入力部３２が接続されている。入力部３２は操作パネルによって構成され、その操作パネルはキーボードやトラックボール等を有する入力装置である。ユーザは入力部３２を用いて、三次元関心領域の設定にあたって必要な数値や任意断面の座標等の情報を入力することが可能である。
【００３４】
画像処理部３４は、累積加算処理部３６、統合処理部３８は、代表点決定部４０及び関心領域設定部４２を含む。画像処理部３４は、超音波画像において対象組織像の中に代表点を設定する機能を備えている。また、画像処理部３４は、カットライン、カット面及び三次元関心領域を設定する機能を備えている。以下、画像処理部３４の各部の機能について説明する。
【００３５】
累積加算処理部３６は、断面画像に基づいて、画素値（例えば輝度値）が反映されたエネルギー値のマップを表すエネルギーマップを生成する。本実施形態では、累積加算処理部３６は、断面画像における一方側から他方側へ向かって演算単位で第１の選択的累積加算処理を順次適用することにより第１の選択的累積加算画像を生成する。第１の選択的累積加算画像が第１のエネルギーマップに相当する。また、累積加算処理部３６は、断面画像における他方側から一方側へ向かって演算単位で第２の選択的累積加算処理を順次適用することにより第２の選択的累積加算画像を生成する。第２の選択的累積加算画像が第２のエネルギーマップに相当する。このように、第１の選択的累積加算処理における処理方向と、第２の選択的累積加算処理における処理方向とは、逆方向になっている。一方側及び他方側は、例えば、断面画像において相互に離間した左側領域及び右側領域に対応する。もちろん別の例として、一方側及び他方側は、断面画像において相互に離間した上側領域及び下側領域に対応していてもよい。例えば、一方側は、断面画像における一方の端辺（左辺）に相当し、他方側は、断面画像における他方の端辺（右辺）に相当する。この場合、それらの辺上の画素をスタート位置として選択的累積加算処理が実行される。それらの辺は直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。それらの辺は、特定の組織像を避けて設定された曲線状の辺であってもよい。また、辺上において連続する複数の画素を選択的累積加算処理のスタート位置としてもよいし、不連続の複数の画素（辺上において飛び飛びの画素群）を、選択的累積加算処理のスタート位置としてもよい。
【００３６】
例えば、累積加算処理部３６は、動的計画法に従って第１及び第２の選択的累積加算処理を実行する。具体的には、累積加算処理部３６は、断面画像の中から注目画素を選択し、当該注目画素の処理方向後側に存在する後側画素列が有する画素値列の中から最小画素値を特定する。そして、累積加算処理部３６は、当該最小画素値を注目画素の画素値に加算し、注目画素の画素値を加算後の値（累積加算値）に更新する。加算処理及び更新処理を処理方向に沿って順次実行することにより、第１及び第２のエネルギーマップが生成される。第１の選択的累積加算処理では、一方側（例えば左側領域）から他方側（例えば右側領域）へ向かう方向が処理方向（第１の処理方向）に該当する。第２の選択的累積加算処理では、他方側から一方側へ向かう方向が処理方向（第２の処理方向）に該当する。エネルギーマップにおいては、画素値が小さい領域（画素）ほど、エネルギー値が小さい。
【００３７】
１つの画素を演算単位として扱ってもよいし、複数の画素（例えば４画素や９画素）を演算単位として扱ってもよい。複数の画素を演算単位として扱う場合、例えば、当該複数の画素の画素値の平均値が累積加算処理に用いられる。
【００３８】
累積加算処理部３６は、断面画像のデータを断面画像形成部２２から取得し、その断面画像に基づいて第１及び第２の選択的累積加算画像を生成する。または、累積加算処理部３６は、その断面に相当するデータを３Ｄメモリ１８から読み出し、そのデータに基づいて第１及び第２の選択的累積加算画像を生成してもよい。
【００３９】
なお、上記の例では、画素値（例えば輝度値）がエネルギーマップにおけるエネルギー値として用いられているが、エネルギー値は画素値に限定されない。例えば、エネルギー値として、画素値に基づいて計算された特徴量、輝度の勾配情報、エントロピー、尤度等が用いられてもよい。
【００４０】
統合処理部３８は、第１のエネルギーマップと第２のエネルギーマップとに基づいて統合処理を行う。これにより、統合画像の一例である統合エネルギーマップが生成される。例えば、統合処理部３８は、第１のエネルギーマップと第２のエネルギーマップとを加算することにより、統合エネルギーマップを生成する。
【００４１】
代表点決定部４０は、統合エネルギーマップに基づいて、断面画像の中に代表点を決定する。一例として、代表点は、統合エネルギーマップにおいて最小値（最小のエネルギー値）をもった画素である。この最小値をもった画素は、統合エネルギーマップにおいて一方側と他方側とを結ぶ複数の経路の中で、第１の処理方向及び第２の処理方向の各方向ともに、累積加算値が最小となる特定の経路上に存在し、かつ、当該特定の経路上における最小画素値をもった画素である。例えば、断面画像に含まれる対象組織像の中に代表点が決定される。一例として、対象組織は、胎児と子宮壁との間に存在する羊水である。この場合、羊水像の中に代表点が決定される。
【００４２】
関心領域設定部４２は、代表点に基づいて、一方組織像と他方組織像とを分離するためカットラインを生成する。例えば、関心領域設定部４２は、断面画像の左側領域に設定された左側端点と、右側領域に設定された右側端点と、代表点と、を通るラインをカットラインとして生成する。一例として、関心領域設定部４２は、スプライン補間法を適用することにより、左側端点、右側端点及び代表点を通るカットラインを生成する。別の例として、関心領域設定部４２は、動的計画法を適用することにより、左側端点、右側端点及び代表点を通るカットラインを生成してもよい。もちろん、別の方法によってカットラインが生成されてもよい。カットラインは代表点に基づいて生成されればよく、代表点を通過してもよいし、通過しなくてもよい。本実施形態では、例えば、断面画像上で胎児像と子宮壁像との間に、それらを分離するためのカットラインが生成される。
【００４３】
また、関心領域設定部４２は、カットラインを含むカット面を生成し、そのカット面を含む三次元関心領域をボリュームデータに対して設定する。例えば、関心領域設定部４２は、カットラインを通る複数のスプライン曲線を生成し、これにより、カット面を生成する。もちろん、他の手法によってカット面が生成されてもよい。カット面はレンダリング処理の開始面に相当し、画像化対象組織と非対象組織とを分離する機能を有する。カット面を基準にして、手前側の組織（レンダリング処理における投影視点側の組織）は、画像化の非対象組織に相当し、奥側の組織（投影視点とは反対側の組織）は、画像化対象組織に相当する。三次元画像形成部２０は、三次元関心領域内のボリュームデータに対してレンダリング処理を適用する。これにより、三次元関心領域内の三次元画像が形成される。
【００４４】
次に、図２以降の図面を参照して、本実施形態に係る処理について、より具体的に説明する。
【００４５】
図２には、表示部２８に表示される画像の一例が示されている。断面画像５０は、例えば、三次元空間１２の中央の走査面における断面画像であり、ＸＹ断面を表す画像である。もちろん、断面画像５０は、中央以外の任意の走査面における断面画像であってもよい。断面画像５０内にはグラフィックイメージとしてのボックスＳｘｙが含まれている。ボックスＳｘｙは、三次元関心領域のＸＹ断面を表している。端点Ｐａ，Ｐｂは、ボックスＳｘｙの上辺Ｌｘｙの両端部に相当する。本実施形態では、断面画像５０は、一例として、胎児像５２、子宮壁像５４及び羊水像５６を含む。例えば、ユーザは入力部３２を利用して、端点Ｐａ，ＰｂのＸ方向及びＹ方向のそれぞれの位置を変更することが可能である。端点Ｐａ，Ｐｂの位置を変更することにより、ボックスＳｘｙのＸ方向の長さ（横幅）及びＹ方向の長さ（縦幅）のそれぞれを変更することができる。ボックスＳｘｙの横幅及び縦幅に応じて、三次元関心領域の横幅及び縦幅が変更される。なお、端点Ｐａ，ＰｂのＹ方向の位置は、それぞれ個別的に変更可能であってもよいし、互いに同じ高さに合わせられた状態で、連動して変更可能であってもよい。また、ボックスＳｘｙの横幅の範囲に含まれる断面画像を対象にして、選択的累積加算処理が実行されてもよい。もちろん、断面画像５０の全体を対象にして選択的累積加算処理が実行されてもよい。
【００４６】
図３から図６を参照して、選択的累積加算処理（エネルギーマップ生成処理）について説明する。
【００４７】
まず、図３及び図４を参照して、第１の選択的累積加算処理について説明する。図３には、断面画像５０の一部の画素群（９個の画素群）が示されている。第１の選択的累積加算処理では、断面画像５０の左側領域から右側領域へ向かう方向（＋Ｘ方向）が処理方向である。その処理方向に沿って選択的な累積加算処理が実行される。
【００４８】
ここで、画素６０を注目画素とする。累積加算処理部３６は、注目画素の処理方向後側に隣接して存在する３つの画素（左側の画素６２，６４，６６）の中から、画素値（累積加算値）が最小となる画素を選択し、その画素の画素値（累積加算値）を画素６０の画素値に加算し、画素６０の画素値を加算後の値（累積加算値）に更新する。処理方向に沿って加算及び更新処理を実行することにより、各画素の累積加算値（累積加算されたエネルギー値）が演算される。
【００４９】
第１の選択的累積加算処理によって演算される累積加算値は、以下の式（１）で表される。
ｆｎ＝Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１
＝Ｉｉ，ｊ＋ｍｉｎ（ｆ１ｎ−１，ｆ２ｎ−１，ｆ３ｎ−１）・・・（１）
【００５０】
ここで、ｆｎは、注目画素（画素６０）の累積加算値である。
Ｉｉ，ｊは、注目画素（画素６０）の画素値である。
ｉは、Ｘ方向の座標である。
ｊは、Ｙ方向の座標である。
【００５１】
ｆ１ｎ−１は、画素６２の累積加算値である。ｆ１ｎ−１は、断面画像５０の左側領域と画素６２とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００５２】
ｆ２ｎ−１は、画素６４の累積加算値である。ｆ２ｎ−１は、断面画像５０の左側領域と画素６４とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００５３】
ｆ３ｎ−１は、画素６６の累積加算値である。ｆ３ｎ−１は、断面画像５０の左側領域と画素６６とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００５４】
ｆｎ−１は、累積加算値ｆ１ｎ−１，ｆ２ｎ−１，ｆ３ｎ−１の中の最小値である。ｆｎ−１は、左側領域と注目画素の一つ手前の３つの画素（画素６２，６４，６６）とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。ｆｎ−１は、注目画素の一つ手前の画素までの部分最適解に相当するといえる。
【００５５】
画素６２，６４，６６が、断面画像５０において最も左側の列に位置する画素群である場合、累積加算値ｆｎは、以下の式（２）で表される。
ｆｎ＝Ｉｉ，ｊ＋ｍｉｎ（Ｉｉ−１，ｊ−１，Ｉｉ−１，ｊ，Ｉｉ−１，ｊ＋１）・・・（２）
Ｉｉ−１，ｊ−１は、画素６２の画素値である。
Ｉｉ−１，ｊは、画素６４の画素値である。
Ｉｉ−１，ｊ＋１は、画素６６の画素値である。
【００５６】
図４には、第１の選択的累積加算処理によって生成されたエネルギーマップ７０の一部の画素群が示されている。エネルギーマップ７０は、第１のエネルギーマップの一例に相当する。注目画素（画素６０）の画素値は更新され、更新後の値は累積加算値ｆｎとなる。画素６２，６４，６６の値も、累積加算値ｆ１ｎ−１，ｆ２ｎ−１，ｆ３ｎ−１が用いられる。なお、上記のように、画素６２，６４，６６が、断面画像５０において最も左側の列に位置する画素群である場合、それぞれの累積加算値は、それぞれの画素値と同じ値である。
【００５７】
断面画像５０の全画素が注目画素として扱われ、全画素を対象にして左側領域から右側領域に向けて選択的累積加算処理が実行される。これにより、各画素の累積加算値（累積加算されたエネルギー値）が求められる。
【００５８】
次に、図５及び図６を参照して、第２の選択的累積加算処理について説明する。図５には、断面画像５０の一部の画像群（９個の画像群）が示されている。第２の選択的累積加算処理では、断面画像５０の右側領域から左側領域へ向かう方向（−Ｘ方向）が処理方向である。その処理方向に沿って選択的な累積加算処理が実行される。
【００５９】
ここで、画素８０を注目画素とする。累積加算処理部３６は、注目画素の処理方向後側に隣接して存在する３つの画素（右側の画素８２，８４，８６）の中から、画素値（累積加算値）が最小となる画素を選択し、その画素の画素値（累積加算値）を画素８０の画素値に加算し、画素８０の画素値を加算後の値（累積加算値）に更新する。処理方向に沿って加算及び更新処理を実行することにより、各画素の累積加算値（累積加算されたエネルギー値）が演算される。
【００６０】
第２の選択的累積加算処理によって演算された累積加算値は、以下の式（３）で表される。
ｆｎ＝Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１
＝Ｉｉ，ｊ＋ｍｉｎ（ｆ１ｎ−１，ｆ２ｎ−１，ｆ３ｎ−１）・・・（３）
【００６１】
ここで、ｆｎは、注目画素（画素８０）の累積加算値である。
Ｉｉ，ｊは、注目画素（画素８０）の画素値である。
ｉは、Ｘ方向の座標である。
ｊは、Ｙ方向の座標である。
【００６２】
ｆ１ｎ−１は、画素８２の累積加算値である。ｆ１ｎ−１は、断面画像５０の右側領域と画素８２とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００６３】
ｆ２ｎ−１は、画素８４の累積加算値である。ｆ２ｎ−１は、断面画像５０の右側領域と画素８４とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００６４】
ｆ３ｎ−１は、画素８６の累積加算値である。ｆ３ｎ−１は、断面画像５０の右側領域と画素８６とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００６５】
ｆｎ−１は、累積加算値ｆ１ｎ−１，ｆ２ｎ−１，ｆ３ｎ−１の中の最小値である。ｆｎ−１は、右側領域と注目画素の一つ手前の３つ画素（画素８２，８４，８６）とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。ｆｎ−１は、注目画素の一つ手前の画素までの部分最適解に相当するといえる。
【００６６】
画素８２，８４，８６が、断面画像５０において最も右側の列に位置する画素群である場合、累積加算値ｆｎは、以下の式（４）で表される。
ｆｎ＝Ｉｉ，ｊ＋ｍｉｎ（Ｉｉ＋１，ｊ−１，Ｉｉ＋１，ｊ，Ｉｉ＋１，ｊ＋１）・・・（４）
Ｉｉ＋１，ｊ−１は、画素８２の画素値である。
Ｉｉ＋１，ｊは、画素８４の画素値である。
Ｉｉ＋１，ｊ＋１は、画素８６の画素値である。
【００６７】
図６には、第２の選択的累積加算処理によって生成されたエネルギーマップ９０の一部の画素群が示されている。エネルギーマップ９０は、第２のエネルギーマップの一例に相当する。注目画素（画素８０）の画素値は更新され、更新後の値は累積加算値ｆｎとなる。画素８２，８４，８６の値も、累積加算値ｆ１ｎ−１，ｆ２ｎ−１，ｆ３ｎ−１が用いられる。なお、上記のように、画素８２，８４，８６が、断面画像５０において最も右側の列に位置する画素群である場合、それぞれの累積加算値は、それぞれの画素値と同じ値である。
【００６８】
以上のように、エネルギーマップ７０，９０が生成されると、統合処理部３８は、エネルギーマップ７０，９０を加算することにより、統合エネルギーマップを生成する。具体的には、統合処理部３８は、エネルギーマップ７０，９０における同じ画素の累積加算値を加算する。これにより、統合エネルギーマップが生成される。代表点決定部４０は、統合エネルギーマップにおいて最小値（最小のエネルギー値）をもった画素を、代表点として決定する。関心領域設定部４２は、その代表点に基づいてカットラインを生成する。
【００６９】
次に、図７から図１６を参照して、選択的累積加算処理の具体例について説明する。
【００７０】
図７には、断面画像１００の一例が示されている。断面画像１００は複数の画素で構成されており、図７には、各画素の画素値（例えば輝度値）が示されている。断面画像１００は、例えば、三次元空間１２の中央の走査面における断面画像であり、ＸＹ断面を表す画像である。もちろん、断面画像１００は、中央以外の任意の走査面における断面画像であってもよい。また、断面画像１００は、図２に示されているボックスＳｘｙ内の画像であり、この断面画像１００に対して動的計画法に従った選択的累積加算処理が実行される。もちろん、断面画像１００を含む全体の断面画像に対して選択的累積加算処理が実行され、これにより、全体のエネルギーマップが生成されてもよい。
【００７１】
まず、第１の選択的累積加算処理について説明する。処理方向は、断面画像１００の左側領域から右側領域へ向かう方向（＋Ｘ方向）である。この処理は、上記の式（１）に従って実行される。
【００７２】
図８には、断面画像１００の中の画素列１００ａが示されている。画素列１００ａは、断面画像１００の左側領域においてＹ方向に沿った１列の画素群である。最も左側の列を１列目の列とすると、画素列１００ａは１列目の画素列に相当する。１列目の画素列１００ａの処理方向後側には画素が存在しないため、１列目の画素列１００ａに対して加算処理は実行されない。従って、１列目の画素列１００ａの画素値はそのまま維持される。
【００７３】
次に、２列目の画素列に対して選択的累積加算処理が実行される。図９には、その処理の一例が示されている。画素列１００ｂは、Ｙ方向に沿った１列の画素群であり、左側領域から２列目の画素列に相当する。ここで、画素列１００ｂの中の画素１０２を注目画素とする。画素１０２を基準にして、処理方向（左側から右側に向かう方向）の後側には、画素１０２に隣接して３つの画素（１列目の画素列１００ａに含まれる画素１０４，１０６，１０８）が存在している。累積加算処理部３６は、画素１０４，１０６，１０８の中から画素値が最小となる画素を選択する。１列目の画素列１００ａの画素値はそのまま維持されているため、画素値として元々の値が使用される。一例として、画素１０４の画素値は「２５５」であり、画素１０６の画素値は「１２７」であり、画素１０８の画素値は「２５５」である。従って、画素１０６の画素値が最小となり、画素１０６が選択される。累積加算処理部３６は、画素１０６の画素値「１２７」を画素１０２の画素値「１２７」に加算し、画素１０２の画素値を加算後の値「２５４」（累積加算値）に更新する。図１０には、更新後の値が示されている。この選択的累積加算処理により、画素１０２の画素値は「２５４」に更新される。
【００７４】
２列目の画素列１００ｂに含まれる全画素が注目画素として扱われ、全画素について、画素１０２と同様に選択的累積加算処理が実行される。図１１には、その処理の結果が示されている。画素列１００ｂ中の全画素について累積加算値が演算され、各画素の元々の画素値は、演算された累積加算値に更新されている。なお、断面画像１００において最上部又は最下部に位置する画素の処理方向後側には、２つの画素のみが隣接して存在している。従って、最上部又は最下部に位置する画素が処理対象となる場合、それら２つの画素の中から画素値（累積加算値）が最小となる画素が選択される。この処理は、３列目以降の画素列についても同様である。
【００７５】
次に、３列目の画素列に対して選択的累積加算処理が実行される。図１２には、その処理の一例が示されている。画素列１００ｃは、Ｙ方向に沿った１列の画素群であり、左側領域から３列目の画素列に相当する。ここで、画素列１００ｃの中の画素１１０を注目画素とする。画素１１０を基準にして、処理方向の後側には、画素１１０に隣接して３つの画素（２列目の画素列１００ｂに含まれる画素１１２，１１４，１１６）が存在している。２列目の画素列１００ｂに含まれる画素の画素値は、１列目の画素列１００ａに含まれる画素の画素値に基づいて累積加算値に更新されている。従って、画素値として累積加算値が使用される。累積加算処理部３６は、画素１１２，１１４，１１６の中から画素値（累積加算値）が最小となる画素を選択する。一例として、画素１１２の累積加算値は「３８２」であり、画素１１４の累積加算値は「２５４」であり、画素１１６の累積加算値は「３８２」である。従って、画素１１４の画素値（累積加算値）が最小となり、画素１１４が選択される。累積加算処理部３６は、画素１１４の累積加算値「２５４」を画素１１０の画素値「１２７」に加算し、画素１１０の画素値を加算後の値「３８１」に更新する。
【００７６】
３列目の画素列１００ｃに含まれる全画素が注目画素として扱われ、全画素について、画素１１０と同様に選択的累積加算処理が実行される。図１３には、その処理の結果が示されている。画素列１００ｃ中の全画素について累積加算処理が演算され、各画素の元々の画素値は、演算された累積加算値に更新される。
【００７７】
４列目以降の画素列についても、選択的累積加算処理が順次実行される。そして、右側領域の画素列まで選択的累積加算処理が実行されると、第１の選択的累積加算処理は完了する。これにより、第１のエネルギーマップ（第１の選択的累積加算画像）が生成される。
【００７８】
図１４には、第１の選択的累積加算処理によって生成されたエネルギーマップ１２０が示されている。このエネルギーマップ１２０は、第１のエネルギーマップの一例である。エネルギーマップ１２０は、例えば、ボックスＳｘｙ内のエネルギーマップを示している。第１の選択的累積加算処理を実行することにより、左側領域から各画素までの部分最適解が順次求められ、左側領域から各画素までの累積加算値の最小値が求められる。
【００７９】
また、断面画像１００を対象にして第２の選択的累積加算処理が実行される。この処理は、上記の式（３）に従って実行される。この処理により、第２のエネルギーマップ（第２の選択的累積加算画像）が生成される。
【００８０】
図１５には、第２の選択的累積加算処理によって生成されたエネルギーマップ１３０が示されている。このエネルギーマップ１３０は、第２のエネルギーマップの一例である。エネルギーマップ１３０は、例えば、ボックスＳｘｙ内のエネルギーマップを示している。処理方向は、断面画像１００の右側領域から左側領域へ向かう方向（−Ｘ方向）である。つまり、第２の選択的累積加算処理の方向は、第１の選択的累積加算処理の方向とは逆方向である。第２の選択的累積加算処理を実行することにより、右側領域から各画素までの部分最適解が順次求められ、右側領域から各画素までの累積加算値の最小値が求められる。
【００８１】
なお、断面画像１００において、複数の画素の画素値の平均値を求め、その平均値を用いて選択的累積加算処理が行われてもよい。
【００８２】
以上のように、エネルギーマップ１２０，１３０が生成されると、統合処理部３８は、エネルギーマップ１２０，１３０を加算することにより、統合エネルギーマップ（統合画像）を生成する。図１６には、統合エネルギーマップ１４０が示されている。エネルギーマップ１２０，１３０における同じ画素の累積加算値が加算されることにより、統合エネルギーマップ１４０が生成される。統合エネルギーマップ１４０は、例えば、ボックスＳｘｙ内の統合エネルギーマップを示している。
【００８３】
代表点決定部４０は、統合エネルギーマップ１４０において最小値（最小のエネルギー値）をもった画素を、代表点として決定する。図１６に示す例では、画素１４２の値は「１１４３」であり、画素１４２が最小値をもった画素に該当する。よって、画素１４２が、代表点として決定される。
【００８４】
最小値をもった画素１４２は、統合エネルギーマップ１４０において、左側領域と右側領域とを結ぶ複数の経路の中で、第１の選択的累積加算処理の方向（＋Ｘ方向）及び第２の選択的加算処理の方向（−Ｘ方向）の各方向ともに、累積加算値が最小となる特定の経路上に存在し、かつ、当該特定の経路上における最小画素値をもった画素に相当する。以下、この点について詳しく説明する。
【００８５】
統合エネルギーマップ１４０における注目画素の値（累積加算値の和）は、以下の式（５）、式（６）及び式（７）で表される。
ｆｎＡＤＤ＝ｆｎＬｅｆｔ＋ｆｎＲｉｇｈｔ
＝（Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１Ｌｅｆｔ）＋（Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔ）・・・（５）
＝Ｉｉ，ｊ＋（ｆｎ−１Ｌｅｆｔ＋Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔ）・・・（６）
＝Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ  ・・・（７）
【００８６】
ここで、ｆｎＡＤＤは、統合エネルギーマップ１４０における注目画素の値（累積加算値の和）である。
Ｉｉ，ｊは、断面画像１００における注目画素の画素値である。
ｉは、Ｘ方向の座標である。
ｊは、Ｙ方向の座標である。
【００８７】
ｆｎＬｅｆｔは、第１の選択的累積加算処理によって求められた注目画素の累積加算値である。つまり、ｆｎＬｅｆｔは、左側領域から注目画素まで選択的累積加算処理を実行することにより得られた値である。換言すると、ｆｎＬｅｆｔは、左側領域と注目画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。ｆｎＬｅｆｔは、上記の式（１）に従って求められた値である。
【００８８】
ｆｎＲｉｇｈｔは、第２の選択的累積加算処理によって求められた注目画素の累積加算値である。つまり、ｆｎＲｉｇｈｔは、右側領域から注目画素まで選択的累積加算処理を実行することにより得られた値である。換言すると、ｆｎＲｉｇｈｔは、右側領域と注目画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。ｆｎＲｉｇｈｔは、上記の式（３）に従って求められた値である。
【００８９】
ｆｎ−１Ｌｅｆｔは、第１の選択的累積加算処理によって求められた累積加算値であって、注目画素の処理方向後側（＋Ｘ方向の後側）に存在する３つの画素の累積加算値の中で、最小の累積加算値である。つまり、ｆｎ−１Ｌｅｆｔは、左側領域と注目画素の一つ手前の３つの画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００９０】
ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔは、第２の選択的累積加算処理によって求められた累積加算値であって、注目画素の処理方向後側（−Ｘ方向の後側）に存在する３つの画素の累積加算値の中で、最小の累積加算値である。つまり、ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔは、右側領域と注目画素の一つ手前の３つの画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。
【００９１】
ｆｎは、左側領域と注目画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値と、右側領域と注目画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値と、の和である。
【００９２】
上記のように、ｆｎＬｅｆｔは、左側領域と注目画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。従って、ｆｎＬｅｆｔは、注目画素の画素値Ｉｉ，ｊと、その注目画素の一つ手前の画素までの累積加算値ｆｎ−１Ｌｅｆｔと、の合計で表されることになる。同様に、ｆｎＲｉｇｈｔは、右側領域と注目画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。従って、ｆｎＲｉｇｈｔは、注目画素の画素値Ｉｉ，ｊと、その注目画素の一つ手前の画素までの累積加算値ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔと、の合計で表されることになる。よって、ｆｎＡＤＤは、上記の式（５）で表されることになる。
【００９３】
式（６）は、式（５）を変形することにより得られた式である。ここで、式（６）中の第２項（ｆｎ−１Ｌｅｆｔ＋Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔ）の意味について説明する。上記のように、ｆｎ−１Ｌｅｆｔは、左側領域と注目画素の一つ手前の３つの画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。また、Ｉｉ，ｊは、注目画素の画素値である。ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔは、右側領域と注目画素の一つ手前の３つの画素とを結ぶ複数の経路の中で、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値である。従って、（ｆｎ−１Ｌｅｆｔ＋Ｉｉ，ｊ＋ｆｎ−１Ｒｉｇｈｔ）は、左側領域と右側領域とを結ぶ複数の経路の中で、注目画素を通り、かつ、第１の選択的累積加算処理の方向（＋Ｘ方向）及び第２の選択的累積加算処理の方向（−Ｘ方向）の各方向ともに、累積加算値が最小となる経路を辿ったときの累積加算値ｆｎを表していることになる。よって、ｆｎＡＤＤは、式（７）によって表される。
【００９４】
式（７）によると、ｆｎＡＤＤは、注目画素の画素値Ｉｉ，ｊと、注目画素を通り累積加算値が最小となる経路の累積加算値ｆｎと、の和で表される。従って、ｆｎＡＤＤが最小となる画素は、左側領域と右側領域とを結ぶ複数の経路の中で、第１の選択的累積加算処理の方向（＋Ｘ方向）及び第２の選択的累積加算処理の方向（−Ｘ方向）の各方向ともに、累積加算値が最小となる経路上に存在し、かつ、その経路上における最小画素値を有する画素に相当する。それ故、統合エネルギーマップ１４０において最小値をもった画素を代表点として選択することにより、画素値が相対的に小さい像内に代表点を設定することが可能となる。
【００９５】
一般的に、羊水像５６の画素値（例えば輝度値やエコー値）は、胎児像５２や子宮壁像５４の画素値よりも小さい。そのため、羊水像５６内を通過する経路の累積加算値は相対的に小さくなり、累積加算値が最小となる経路は、羊水像５６内を通過していると推測される。従って、統合エネルギーマップを生成し、その値（累積加算値）が最小となる画素値を選択することにより、羊水像５６内を通過していると推測される経路上の画素であって、その経路上において最小画素値をもつ画素が、代表点として選択されることになる。
【００９６】
胎児像５２や子宮壁像５４の画素値は相対的に大きいが、胎児像５２内の眼球像内や子宮壁像５４内において、画素値が小さい画素が存在する場合がある。このような画素は、周囲の画素よりも画素値が小さい点からして、「孤立点」に相当する。孤立点の画素値は相対的に小さいので、断面画像５０の画素値の大きさのみから代表点を選択すると、その孤立点が代表点として選択されてしまう場合がある。
【００９７】
本実施形態では、画素値の大きさのみならず、各画素に到達するまでの経路における累積加算値（ｆｎＡＤＤ）を演算し、そのｆｎＡＤＤが最小となる画素を代表点として選択している。このように、各画素に到達するまでの経路における画素値が考慮されている。従って、累積加算値（ｆｎＡＤＤ）を評価することにより、孤立点が代表点として選択されることを防止して、羊水像５６のように画素値が相対的に小さい像内に代表点を設定することが可能となる。
【００９８】
上記のように、本実施形態によると、羊水像５６内に代表点を確実に設定することが可能となる。例えば、羊水像５６の形態に応じたカットラインを引く処理を実行する場合に、カットラインを規定する代表点を、羊水像５６内に確実に設定することが可能となる。また、動的計画法に従って羊水像５６内にカットラインを引く場合に、代表点を動的計画法の演算開始点として用いることにより、演算開始点を羊水像５６内に適切に設定することが可能となる。また、代表点が自動的に決定されるので、ユーザの操作負担を軽減することが可能となる。
【００９９】
代表点を利用することにより、羊水像５６内にカットラインを適切に設定することが可能となる。すなわち、できる限り胎児像５２と子宮壁像５４とにカットラインがかぶらないように、羊水像５６内にカットラインを設定することが可能である。例えば、動的計画法に従って羊水像５６内にカットラインを適切に設定することが可能となる。胎児像５２内や子宮壁像５４内の孤立点が代表点として選択された場合、胎児像５２内や子宮壁像５４内にカットラインが引かれてしまう。本実施形態では、羊水像５６内に代表点を設定することができるので、孤立点についての問題を解消することが可能となる。
【０１００】
なお、統合エネルギーマップ１４０に対して位置に応じた重み付けを行ってもよい。例えば、統合エネルギーマップ１４０の中央部の重み係数を、周辺部の重み係数よりも小さくする。そして、各画素の累積加算値の和を重み係数に従って重み付けする。これにより、中央部の値がより小さくなり、中央部の画素が代表点として選択されやすくなる。
【０１０１】
ここで、本実施形態の具体例について説明する。図１７には、断面画像１００の具体例が示されている。図１８には、エネルギーマップの具体例が示されている。第１の選択的累積加算処理によって得られたエネルギーマップ１２０と、第２の選択的累積加算処理によって得られたエネルギーマップ１３０とが加算されることにより、統合エネルギーマップ１４０が生成される。その統合エネルギーマップ１４０の中から代表点１４２が決定される。
【０１０２】
以上のようにして代表点が決定されると、関心領域設定部４２は、代表点に基づいてカットラインを生成する。図１９には、カットラインの一例が示されている。例えば、関心領域設定部４２は、代表点１４２と端点Ｐａ，Ｐｂとに基づくスプライン補間演算により、スプライン曲線としてのカットラインＬ１を生成する。一例として、代表点１４２を頂点とするカットラインＬ１が生成される。なお、端点Ｐａ，Ｐｂの位置はユーザによって指定されてもよいし、予め設定されていてもよい。
【０１０３】
また、動的計画法を適用することにより、カットラインが生成されてもよい。図２０を参照して、この処理について説明する。例えば、関心領域設定部４２は、代表点１４２から断面画像５０の左側領域へ向けて選択的累積加算処理を順次適用する。このときの処理方向は、右側から左側へ向かう方向（−Ｘ方向）である。つまり、関心領域設定部４２は、注目画素の処理方向後側（−Ｘ方向の後側）に隣接して存在する３つの画素の中から最小画素値を有する画素を特定し、その最小画素値を注目画素の画素値に加算し、注目画素の画素値を累積加算値に更新する。代表点１４２より左側の領域に含まれる全画素が注目画素として扱われ、当該全画素に対して選択的累積加算処理が適用される。この処理により、代表点１４２より左側部分のエネルギーマップが生成される。次に、関心領域設定部４２は、左側の端点Ｐａから代表点１４２に向けて、累積加算値が最小となる経路を探索する。この経路探索処理の方向は、左側から右側へ向かう方向（＋Ｘ方向）である。まず、関心領域設定部４２は、端点Ｐａの経路探索方向前方（＋Ｘ方向の前方）に隣接して存在する３つの画素の中から最小の累積加算値をもつ画素を特定する。次に、関心領域設定部４２は、その特定された画素の経路探索方向前方に隣接して存在する３つの画素の中から最小の累積加算値をもつ画素を特定する。このように、関心領域設定部４２は、端点Ｐａを開始点として右方向（＋Ｘ方向）に向かって、最小の累積加算値をもつ画素を順次特定していく。特定された画素を通る経路が、端点Ｐａと代表点１４２との間においてカットラインとして用いられる。経路探索処理において、代表点１４２が最小の累積加算値をもつ画素として選択されるように、代表点１４２を含むＹ方向に並んだ１列の画素列において、代表点１４２以外の画素の画素値を極端に大きな値に変更しておく。これにより、経路探索処理において代表点１４２が選択され、端点Ｐａと代表点１４２とを結ぶ経路Ｌ２が生成される。
【０１０４】
代表点１４２より右側部分についても同様の処理が実行される。すなわち、代表点１４２から右側領域へ向けて選択的累積加算処理が実行され、これにより、右側部分のエネルギーマップが生成される。次に、右側の端点Ｐｂから代表点１４２に向けて、累積加算値が最小となる経路が探索される。探索された経路Ｌ３が、端点Ｐｂと代表点１４２との間においてカットラインとして用いられる。
【０１０５】
関心領域設定部４２は、経路Ｌ２，Ｌ３を繋げることにより、カットラインを生成する。経路Ｌ２，Ｌ３を繋げた経路に対してフィルタ処理が適用されてもよい。
【０１０６】
スプライン補間処理及び動的計画法以外の方法によって、カットラインが生成されてもよい。例えば、カットラインは、ベジェ曲線等の他の曲線であってもよいし、最小二乗法によって求められた曲線であってもよい。もちろん、それら以外の方法によってカットラインが生成されてもよい。本実施形態では、カットラインは代表点に基づいて生成されればよく、代表点を通過してもよいし、通過しなくてもよい。もちろん、カットラインは、端点Ｐａ，Ｐｂを通過してもよいし、通過しなくてもよい。
【０１０７】
以上のようにカットラインが生成されると、関心領域設定部４２は、カットラインを含むカット面を生成し、そのカット面を含む三次元関心領域を形成する。
【０１０８】
ここで、図２１を参照して、カット面の生成処理の一例について説明する。図２１には、三次元関心領域Ｖ１が示されている。三次元関心領域Ｖ１は、データ処理空間上において仮想的に存在する領域である。すなわち、三次元関心領域Ｖ１は、レンダリング処理範囲の条件として数値上存在しているだけであり、実際にはそのような形状が生成されているわけではない。ただし、本実施形態の説明にあたっては、その理解を助けるために、三次元関心領域Ｖ１を視覚的に認識できる図形であるものとみなす。
【０１０９】
なお、図２１において、三次元関心領域Ｖ１が有する８個の角が、符号ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７，ａ８で表されている。また、各辺の中点が符号ａ１２，ａ２３，ａ３４，ａ１４，ａ５６，ａ６７，ａ７８，ａ５８で表されている。
【０１１０】
図２に示されているボックスＳｘｙは、三次元関心領域Ｖ１において、Ｚ方向の中央のＸＹ断面に対応する。従って、図２，１９，２０に示されている断面画像５０は、Ｚ方向の中央のＸＹ断面における画像を表していることになる。なお、ボックスＳｘｙは、Ｚ方向の中央のＸＹ断面に限定されるものではなく、Ｚ方向の任意の位置の断面に対応していてもよい。ユーザによってその位置が指定されてもよい。例えば、胎児の顔のデータの中心断面等に、その断面が設定されることが想定される。もちろん、これ以外の場所に断面が設定されてもよい。
【０１１１】
三次元関心領域Ｖ１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれのサイズは、ユーザが入力部３２を利用することによって定められる。例えば、三次元関心領域Ｖ１のＸ方向及びＹ方向のそれぞれのサイズは、図２に示されているボックスＳｘｙのＸ方向及びＹ方向のそれぞれのサイズによって定められる。Ｚ方向のそれぞれのサイズは、入力部３２から入力されるパラメータに従って定められる。
【０１１２】
カット面１５０の生成処理について詳述する。ここでは、カットラインＬａが生成されているものとする。カットラインＬａは、代表点１４２及び端点Ｐａ，Ｐｂ（中点ａ１４，ａ２３に相当する）を結ぶ経路である。カットラインＬａは一例であり、本実施形態のカットラインはこの例に限定されるものではない。もちろん、カットラインは、代表点１４２に基づいて生成されていればよく、代表点１４２や端点Ｐａ，Ｐｂを通過していなくてもよい。
【０１１３】
カットラインＬａが定められると、関心領域設定部４２は、Ｚ方向に平行な辺ｂ２と辺ｂ４との間に、複数のスプライン曲線（例えばスプライン曲線ｄ１，ｄ２，・・・）を順次生成する。具体的には、関心領域設定部４２は、Ｘ方向に平行な辺ｂ１，ｂ３に対して、等間隔で複数の端点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，・・・を設定し、同様に、カットラインＬａ上においても、Ｘ方向に等間隔で複数の通過点を設定する。そして、関心領域設定部４２は、Ｘ方向の各位置において、２つの端点と１つの通過点とを用いてスプライン補間演算を行うことにより、スプライン曲線を生成する。図２１に示す例では、スプライン曲線ｄ１は、端点ｃ１，ｃ２を結び、カットラインＬａ上の通過点を通過する曲線である。また、スプライン曲線ｄ２は、端点ｃ３，ｃ４を結び、カットラインＬａ上の通過点を通過する曲線である。そのようなスプライン曲線を、Ｘ方向の各位置において生成することにより、結果として曲線アレイが形成され、それによって、カット面１５０が構成される。カット面１５０は、実際には、三次元形状データからなるものである。
【０１１４】
以上のように、関心領域設定部４２はカット面１５０を生成し、そのカット面１５０を含む三次元関心領域Ｖ１をボリュームデータに対して設定する。三次元画像形成部２０は、三次元関心領域Ｖ１内のボリュームデータに対してレンダリング処理を適用することにより、三次元関心領域Ｖ１内の三次元画像を形成する。カット面１５０がレンダリング開始面に相当する。図２１に示す例においては、レンダリング処理における各レイがＹ方向に沿って設定されており、投影視点はＹ方向上方である。従って、カット面１５０を基準にして投影視点側の組織は画像化されず、投影視点とは反対側の組織（三次元関心領域Ｖ１内の組織）が画像化される。なお、レンダリング処理にあたっては、各ボクセルデータは、周辺に存在する複数のエコーデータを参照することにより補間処理によって生成される。補間処理を行う場合において、三次元関心領域Ｖ１外のデータが参照されることもある。
【０１１５】
三次元画像が形成されると、表示部２８には、その三次元画像が表示される。例えば、断面画像５０と三次元画像とが並べて表示部２８に表示される。
【０１１６】
次に、図２２を参照して、カット面の生成処理の別の例について説明する。図２２には、三次元関心領域Ｖ２が示されている。三次元関心領域Ｖ２はカット面１５２を有する。カット面１５２は、図２１に示されているカット面１５０とは異なる処理により生成される面である。なお、三次元関心領域Ｖ２においてカット面以外の構成は、三次元関心領域Ｖ１の構成と同じである。
【０１１７】
この例では、代表点決定処理（累積加算処理部３６、統合処理部３８及び代表点決定部４０による処理）と、カットライン生成処理（関心領域設定部４２による処理）とが、Ｚ方向に等間隔で設定された各位置における断面画像（ＸＹ断面の画像）に対して実行される。例えば、画像処理部３４によって、Ｚ方向に等間隔で複数の断面Ｓｘｙａ，Ｓｘｙｂ，Ｓｘｙｃ，・・・が設定される。これらの断面は、ＸＹ断面を表している。そして、断面Ｓｘｙａ，Ｓｘｙｂ，Ｓｘｙｃ，・・・のそれぞれにおける断面画像を対象にして、代表点決定処理及びカットライン生成処理が実行される。これにより、カットラインＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，・・・が生成される。例えば、断面Ｓｘｙａの断面画像を対象にして代表点決定処理が実行されると、断面Ｓｘｙａにおける代表点が決定される。そして、カットライン生成処理が実行されると、その代表点に基づいてカットラインＬａが生成される。このようなカットラインを、Ｚ方向の各位置において生成することにより、結果として曲線アレイが形成され、それによって、カット面１５２が構成される。これにより、カット面１５２を有する三次元関心領域Ｖ２が形成される。
【０１１８】
なお、断面Ｓｘｙａ，Ｓｘｙｂ，Ｓｘｙｃ，・・・のそれぞれは、Ｚ方向に等間隔に設定されていなくてもよい。例えば、断面Ｓｘｙａ，Ｓｘｙｂ，Ｓｘｙｃ，・・・のそれぞれは、Ｚ方向の任意の位置に、任意の間隔で設定されてもよい。一例として、胎児の顔の付近等の画像化対象組織と非対象組織とが接近している箇所では、各断面を狭い間隔で設け、画像化対象組織と非対象組織との距離が十分にある箇所では、各断面を広い間隔で設けることが想定される。このように設定することにより、効率的かつ正確な処理が可能となる。
【０１１９】
また、関心領域設定部４２は、図２１に示す処理と同様に、等間隔で複数の端点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，・・・を設定し、同様に、カットラインＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，・・・上においても、Ｘ方向に等間隔で複数の通過点を設定してもよい。そして、関心領域設定部４２は、Ｘ方向の各位置において、２つの端点と各カットライン上の通過点とを用いてスプライン補間演算を行うことにより、スプライン曲線を生成する。図２１に示す例では、スプライン曲線ｄ１０は、端点ｃ１，ｃ２を結び、カットラインＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，・・・上の通過点を通過する曲線である。また、スプライン曲線ｄ１１は、端点ｃ３，ｃ４を結び、カットラインＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，・・・上の通過点を通過する曲線である。そのようなスプライン曲線を、Ｘ方向の各位置において生成することにより、結果として曲線アレイが形成され、それによって、カット面１５２が構成される。
【０１２０】
次に、図２３を参照して、カット面の生成処理の更に別の例について説明する。図２３には、三次元関心領域Ｖ３が示されている。三次元関心領域Ｖ３はカット面１５４を有する。カット面１５４は、上記のカット面１５０，１５２とは異なる処理により生成される面である。なお、三次元関心領域Ｖ３においてカット面以外の構成は、三次元関心領域Ｖ１，Ｖ２の構成と同じである。
【０１２１】
図２に示されているボックスＳｘｙは、三次元関心領域Ｖ３において、Ｚ方向の中央のＸＹ断面に対応する。従って、図２に示されている断面画像５０は、Ｚ方向の中央のＸＹ断面における画像を表していることになる。なお、ボックスＳｘｙは、Ｚ方向の中央のＸＹ断面に限定されるものではなく、Ｚ方向の任意の位置の断面に対応していてもよい。ここでは、カットラインＬａが生成されているものとする。
【０１２２】
この例では、代表点決定処理及びカットライン生成処理が、Ｘ方向に等間隔で設定された各位置における断面画像（ＸＹ断面に直交するＹＺ断面の画像）に対して実行される。画像処理部３４は、図２１に示す処理と同様に、等間隔で複数の端点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，・・・を設定し、同様に、カットラインＬａ上においても、Ｘ方向に等間隔で複数の通過点ｃ１２，ｃ３４，・・・を設定する。そして、１つの端点を一方側の端点とし、カットラインＬａ上の通過点を他方側の端点として、代表点決定処理及びカットライン生成処理を実行する。これにより、それらの端点の間の経路が選択される。代表点決定処理及びカットライン生成処理は、Ｘ方向の各位置において実行される。図２３に示す例では、端点ｃ１が一方側の端点として利用され、カットラインＬａ上の通過点ｃ１２が他方側の端点として利用される。代表点決定処理が実行されることにより、一方側と他方側との間に代表点が決定される。次に、カットライン生成処理が実行されることにより、その代表点に基づいて、一方側と他方側とを結ぶカットラインが生成される。例えば、端点ｃ１と通過点ｃ１２とを結ぶカットラインが生成される。図２３に示す例では、カットラインｄ１ａが、端点ｃ１と通過点ｃ１２との間のカットラインとして生成されている。同様の処理により、カットラインｄ１ｂが、端点ｃ２と通過点ｃ１２との間のカットラインとして生成されている。また、カットラインｄ２ａが、端点ｃ３と通過点ｃ３４との間のカットラインとして生成され、カットラインｄ２ｂが、端点ｃ４と通過点ｃ３４との間のカットラインとして生成されている。このようなカットラインを、Ｘ方向の各位置において生成することにより、結果として曲線アレイが形成され、それによって、カット面１５４が構成される。
【０１２３】
以上のようにカット面が生成されて三次元関心領域が設定されると、三次元画像形成部２０は、三次元関心領域内のボリュームデータにレンダリング処理を適用する。これにより、三次元関心領域内の三次元画像が形成される。
【０１２４】
上記のように、羊水像５６内に代表点を設定することができるため、カットラインを羊水像５６内に設定することが可能となる。例えば、動的計画法を適用する場合、代表点を演算開始点として用いることにより、羊水像５６内にカットラインを適切に設定することが可能となる。これにより、胎児像と子宮壁像とを適切に分離して胎児の三次元画像を形成することが可能となる。
【０１２５】
上述した例では、胎児の全体像が注目組織像に該当しているが、胎児の一部の像が注目組織像に該当する場合もある。例えば、胎児の顔を画像化したい場合には、胎児の顔が注目組織（画像化の対象組織）に該当し、胎児の顔以外の組織（手や足）は、画像化の非対象組織に該当する。この場合、胎児の手や足の像は、胎児の顔の像からの分離対象の像に該当する。カットラインは、顔の像と、それ以外の組織の像（手や足の像）とを分離するために利用される。
【０１２６】
なお、画像化の対象となる組織は、血管等であってもよい。
【０１２７】
変形例として、累積加算処理部３６は、注目画素の処理方向後側に存在する後側画素列が有する画素値列の中から最大画素値を選択して、注目画素の画素値に最大画素値を加算し、注目画素の画素値を加算後の値（累積加算値）に更新してもよい。この場合も、第１及び第２のエネルギーマップが生成され、統合処理部３８によって、統合エネルギーマップが生成される。代表点決定部４０では、統合エネルギーマップにおいて最大値（最大のエネルギー値）をもった画素を代表点として決定する。これにより、統合エネルギーマップにおいて一方側と他方側とを結ぶ複数の経路の中で、第１の選択的累積加算処理の方向及び第２の選択的累積加算処理の方向の各方向ともに、累積加算値が最大となる特定の経路上に存在し、かつ、当該特定の経路上における最大画素値をもった画素が、代表点として選択される。この変形例は、例えば、画素値が相対的に大きい像の中に代表点を設定したい場合に適用される。その代表点を利用して、画素値が相対的に大きい像の中に、カットライン等の曲線を引くことも可能である。
【０１２８】
図１に示されているプローブ１０以外の構成は、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェア資源を利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、プローブ１０以外の構成は、例えばコンピュータによって実現されてもよい。つまり、コンピュータが備えるＣＰＵやメモリやハードディスク等のハードウェア資源と、ＣＰＵ等の動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により、プローブ１０以外の構成の全部又は一部が実現されてもよい。当該プログラムは、ＣＤやＤＶＤ等の記録媒体を経由して、又は、ネットワーク等の通信経路を経由して、図示しない記憶装置に記憶される。別の例として、プローブ１０以外の構成は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１０  プローブ、１２  三次元空間、１４  送受信部、１６  信号処理部、１８  ３Ｄメモリ、２０  三次元画像形成部、２２  断面画像形成部、２４  グラフィック画像形成部、２６  表示処理部、２８  表示部、３０  制御部、３２  入力部、３４  画像処理部、３６  累積加算処理部、３８  統合処理部、４０  代表点決定部、４２  関心領域設定部。
【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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【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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