(57)【要約】【課題】超音波診断装置において、注目部位の視認性が良好な三次元超音波画像が生成されるようにする。【解決手段】超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理が適用され、これにより、複数の部分ボリュームデータ（例えば部分ボリュームデータ１２２ａ〜１２２ｄ）が生成される。複数の部分ボリュームデータの間で注目部位についての代表位置（例えば代表位置１２４ａ〜１２４ｄ）と代表ベクトル（例えば代表ベクトル１２６ａ〜１２６ｄ）が揃うように、複数の部分ボリュームデータの位置及び向きが調整される。調整後の部分ボリュームデータが合成され、これにより、合成部分ボリュームデータ１３２が生成される。合成部分ボリュームデータ１３２に対してレンダリング処理が適用され、これにより、三次元画像が生成される。【選択図】図１９
2017012587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の三次元空間に対する超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理を適用し、これにより複数の部分ボリュームデータを生成する部分ボリュームデータ生成手段と、
前記複数の部分ボリュームデータをそれらの間で前記注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより合成部分ボリュームデータを生成する合成手段と、
前記合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
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に記載の超音波診断装置において、
前記合成手段は、前記複数の部分ボリュームデータの間で前記注目部位についての代表位置及び代表方位が揃うように前記複数の部分ボリュームデータの位置及び向きを調整して前記複数の部分ボリュームデータを合成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記合成手段は、
前記部分ボリュームデータ毎にボクセル単位で法線ベクトルを演算し、これにより前記部分ボリュームデータ毎に法線ベクトル群を得る法線ベクトル演算手段と、
前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記代表位置を演算する代表位置演算手段と、
前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記代表方位を演算する代表方位演算手段と、
を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記代表位置演算手段は、近似図形を前記部分ボリュームデータにフィッティングさせることにより前記代表位置を演算し、
前記代表方位演算手段は、前記近似図形を前記部分ボリュームデータにフィッティングさせることにより前記代表方位を演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記近似図形は中空楕円体である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
コンピュータを、
被検体内の三次元空間に対する超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理を適用し、これにより複数の部分ボリュームデータを生成する部分ボリュームデータ生成手段と、
前記複数の部分ボリュームデータをそれらの間で前記注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより合成部分ボリュームデータを生成する合成手段と、
前記合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
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】
本発明は超音波診断装置に関し、特に、注目部位の三次元画像を生成する技術に関する。
【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て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生成される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、注目部位の動きや超音波プローブの位置ずれ等に起因して、注目部位を表すデータが部分的に欠落する場合がある。この場合、三次元画像において注目部位の視認性が低下するという問題が生じる。例えば、胎児、母体、超音波プローブ等が動くことによって、胎児の顔を表すデータが部分的に欠落する場合があり、この場合、三次元画像において胎児の顔が適切に表されないという問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、超音波診断装置において、注目部位の視認性が良好な三次元超音波画像が生成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】
【０００６】
本発明に係る超音波診断装置は、被検体内の三次元空間に対する超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理を適用し、これにより複数の部分ボリュームデータを生成する部分ボリュームデータ生成手段と、前記複数の部分ボリュームデータをそれらの間で前記注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより合成部分ボリュームデータを生成する合成手段と、前記合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によると、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位が揃うように、複数の部分ボリュームデータが空間的に合成される。例えば、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位の位置と向きが揃えられた状態で合成部分ボリュームデータが生成される。上記の合成処理によると、部分ボリュームデータにおいてデータが部分的に欠落している場合であっても、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位を揃えた状態で、そのデータ欠落部分を他の部分ボリュームデータによって補うことが可能となる。これにより、三次元超音波画像において注目部位像の部分的な欠落を防止又は低減することが可能となり、注目部位を適切に表す三次元超音波画像を生成することが可能となる。注目部位は、例えば胎児の顔である。もちろん、他の部位が注目部位であってもよい。例えば、注目部位の動きや超音波プローブの位置ずれ等に起因して、部分ボリュームデータにデータ欠落部分が発生した場合であっても、そのデータ欠落部分を他の部分ボリュームデータによって補うことが可能となり、その結果、注目部位が適切に表された三次元超音波画像を生成することが可能となる。なお、部分ボリュームデータを平滑化してから合成処理を適用してもよい。
【０００８】
望ましくは、前記合成手段は、前記複数の部分ボリュームデータの間で前記注目部位についての代表位置及び代表方位が揃うように前記複数の部分ボリュームデータの位置及び向きを調整して前記複数の部分ボリュームデータを合成する。
【０００９】
上記の構成において、代表位置は注目部位の位置を代表的に示す位置であり、代表方位は注目部位の方位（向き）を代表的に示す方位である。複数の部分ボリュームデータの間で代表位置と代表方位を揃えるように複数の部分ボリュームデータの位置と向きを調整することにより、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位の位置と方位を揃えることが可能となる。その状態で複数の部分ボリュームデータを合成することにより、合成による注目部位の位置ずれや向きのずれを防止又は低減することが可能となる。
【００１０】
望ましくは、前記合成手段は、前記部分ボリュームデータ毎にボクセル単位で法線ベクトルを演算し、これにより前記部分ボリュームデータ毎に法線ベクトル群を得る法線ベクトル演算手段と、前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記代表位置を演算する代表位置演算手段と、前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記代表方位を演算する代表方位演算手段と、を含む。
【００１１】
上記の構成によると、ボクセル単位で法線ベクトルを演算することにより、個々のボクセルの向きが求められる。法線ベクトル群は、個々のボクセルについて演算された法線ベクトルの束であり、その法線ベクトル群に基づいて代表位置と代表方位が演算される。例えば、法線ベクトル群に含まれる各ベクトルを仮想的に延長し、各延長線が交差する交点群に基づいて代表位置を求めてもよい。その交点群の重心位置や平均位置等が代表位置として用いられてもよい。また、法線ベクトル群を平均化し、その平均化されたベクトルの向きが代表方位として用いられてもよい。
【００１２】
望ましくは、前記代表位置演算手段は、近似図形を前記部分ボリュームデータにフィッティングさせることにより前記代表位置を演算し、前記代表方位演算手段は、前記近似図形を前記部分ボリュームデータにフィッティングさせることにより前記代表方位を演算する。近似図形は注目部位に近似する図形である。例えば、注目部位の表面又は表面近傍に対して近似図形がフィッティングされる。
【００１３】
望ましくは、前記近似図形は中空楕円体である。例えば、胎児の頭等のように楕円体とみなせる注目部位に、楕円体がフィッティングされて、これにより、代表位置と代表方位が演算される。
【００１４】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、被検体内の三次元空間に対する超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理を適用し、これにより複数の部分ボリュームデータを生成する部分ボリュームデータ生成手段と、前記複数の部分ボリュームデータをそれらの間で前記注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより合成部分ボリュームデータを生成する合成手段と、前記合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、超音波診断装置において、注目部位の視認性が良好な三次元超音波画像を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。
【図２】３Ｄメモリと三次元画像生成部の構成を示すブロック図である。
【図３】時間軸上に沿って取得された複数のボリュームデータを示す模式図である。
【図４】断面画像の一例を示す模式図である。
【図５】ボリュームデータの一例を示す模式図である。
【図６】断面画像の一例を示す模式図である。
【図７】調整情報演算部による処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】部分ボリュームデータの一例を示す模式図である。
【図９】部分ボリュームデータの一例を示す模式図である。
【図１０】部分ボリュームデータの一例を示す模式図である。
【図１１】ボクセルと中空楕円体との位置関係を説明するための図である。
【図１２】部分ボリュームデータの一例を示す模式図である。
【図１３】部分ボリュームデータの一例を示す模式図である。
【図１４】部分ボリュームデータ調整部による処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】部分ボリュームデータ調整部による処理の一例を説明するための図である。
【図１６】部分ボリュームデータ調整部による処理の一例を説明するための図である。
【図１７】部分ボリュームデータ調整部による処理の一例を説明するための図である。
【図１８】部分ボリュームデータ合成部による処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】部分ボリュームデータ合成部による処理の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１には、本発明に係る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生成する機能を備えている。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、他の組織が画像化されてもよい。
【００１８】
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て形成されたものである。この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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。もちろん、そのような処理が行われないデータが３Ｄメモリ１８に格納されてもよい。データの読み出し時に、上記の処理が行われてもよい。
【００２２】
三次元画像生成部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）内の部分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、三次元画像が生成される。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等の画像処理法が適用される。本実施形態では、三次元画像生成部２０は、時間軸上に沿って順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれから部分ボリュームデータを抽出する。そして、三次元画像生成部２０は、複数の部分ボリュームデータをそれらの間で注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより、合成部分ボリュームデータを生成する。この合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理が適用され、これにより、三次元画像が生成される。三次元画像生成部２０については、図２以降の図面を参照して詳しく説明する。
【００２３】
断面画像生成部２２は、二次元の断面画像（Ｂモード断層画像）を生成する機能を備えている。例えば、断面画像生成部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を生成する機能を備えている。具体的には、制御部３０から断面画像生成部２２に対して任意断面の座標情報等が与えられると、断面画像生成部２２は、その任意断面に対応するデータを３Ｄメモリ１８から読み出す。断面画像生成部２２は、読み出したデータに基づいて二次元の断面画像を生成する。この画像データは表示処理部２６に出力される。なお、断面画像生成部２２は、ユーザによって指定された任意の数の断面画像を生成してもよい。断面画像生成部２２は、二次元の走査面に対する超音波の送受波により取得されたビームデータに基づいて、Ｂモード断層画像を生成してもよい。
【００２４】
グラフィック画像生成部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生成する。例えば、グラフィック画像生成部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生成する。このように生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。
【００２５】
表示処理部２６は、三次元画像や断面画像等の画像に対して、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データを生成する。表示画像データは表示部２８に出力され、表示モードに従った表示態様で１又は複数の画像が表示される。例えば、三次元画像や断面画像等の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。
【００２６】
制御部３０は、超音波診断装置の各部の制御を行う機能を備えている。また、制御部３０は関心領域設定部３２を含む。
【００２７】
関心領域設定部３２は、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。カット面は、例えば、ボリュームデータに対して設定される変形可能な面である。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）は画像化の対象組織に相当する。カット面は、ユーザのマニュアル操作によって指定されてもよいし、自動的に設定されてもよい。マニュアル設定においては、例えば、ボリュームデータの代表断面を表す画像が表示部２８に表示され、その画像上に、三次元関心領域の断面を表すボックスが表示される。そして、ボックスの上辺の形状がユーザによって操作される。ボックスの上辺がカットラインに相当し、そのカットラインに基づいてカット面が形成される。カットラインは、例えば、少なくとも３点に基づいて形成されるスプライン曲線であってもよいし、任意の形状のラインであってもよい。例えば、ユーザが入力部３４を利用して断面画像上において少なくとも３点を指定すると、関心領域設定部３２は、それらの点に基づいて、カットラインとしてのスプライン曲線を形成する。もちろん、別の手法によってカットラインが形成されてもよい。関心領域設定部３２は、例えば、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、カット面が形成される。自動設定においては、例えば、ボリュームデータ中の胎児データと子宮壁データとの間の羊水データが検出され、その羊水データの中にカット面が設定される。もちろん、別の手法によってカット面が設定されてもよい。三次元画像生成部２０は、三次元関心領域内の部分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。
【００２８】
制御部３０には入力部３４が接続されている。入力部３４は例えば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デバイスである。ユーザは入力部３４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。
【００２９】
上述した超音波診断装置においてプローブ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。
【００３０】
以下、本実施形態に係る超音波診断装置の構成について詳しく説明する。
【００３１】
図２には、３Ｄメモリ１８と三次元画像生成部２０の詳細な構成が示されている。
【００３２】
ボリュームデータ記憶部３６には、三次元空間１２から取得されたボリュームデータが記憶される。超音波ビームの送受波によって、時間軸上に並ぶ複数のボリュームデータが順次取得され、複数のボリュームデータがボリュームデータ記憶部３６に記憶される。
【００３３】
部分ボリュームデータ抽出部３８は、複数のボリュームデータをボリュームデータ記憶部３６から取得し、複数のボリュームデータのそれぞれに対して三次元関心領域内のデータを抽出する処理を適用し、これにより、複数の部分ボリュームデータを生成する。三次元関心領域は、例えば注目部位を含む領域である。注目部位は、例えば胎児又はその顔面である。この場合、胎児像又は胎児の顔面像を含む複数の部分ボリュームデータが生成される。なお、部分ボリュームデータ抽出部３８は、ユーザによって指定された期間内に取得された複数のボリュームデータをボリュームデータ記憶部３６から取得してもよいし、自動的に設定された期間内に取得された複数のボリュームデータをボリュームデータ記憶部３６から取得されてもよい。
【００３４】
調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、注目部位の代表位置（代表座標）と代表方位を演算する機能を備えている。代表位置と代表方位は、調整情報として用いられる。例えば、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎にそこに含まれるボクセル単位で法線ベクトルを演算し、これにより、部分ボリュームデータ毎に、複数の法線ベクトルを含む法線ベクトル群を得る機能を備えている。つまり、各ボリュームデータにおいて、個々のボクセルの法線ベクトルが演算され、これにより、部分ボリュームデータ毎に法線ベクトル群が得られる。調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、法線ベクトル群に基づいて代表位置と代表方位を演算する。
【００３５】
部分ボリュームデータ調整部４２は、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位についての代表位置と代表方位が揃うように、複数の部分ボリュームデータの位置と向きを調整する。これより、複数の調整部分ボリュームデータが生成され、これらは調整部分ボリュームデータ記憶部４４に記憶される。
【００３６】
部分ボリュームデータ合成部４６は、複数の調整部分ボリュームデータを調整部分ボリュームデータ記憶部４４から取得し、複数の調整部分ボリュームデータを合成する。これにより、合成部分ボリュームデータが生成される。合成部分ボリュームデータは、合成部分ボリュームデータ記憶部４８に記憶される。
【００３７】
レンダリング部５０は、合成部分ボリュームデータ記憶部４８から合成部分ボリュームデータを取得し、合成部分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、三次元画像が生成される。この三次元画像のデータは表示処理部２６に出力される。
【００３８】
図３には、超音波ビームの送受波によって生成されたボリュームデータ列が示されている。ボリュームデータ列は、時間軸上に並ぶ複数のボリュームデータ（ボリュームデータ５２ａ，５２ｂ，・・・，５２ｎ，・・・）を含む。各ボリュームデータは、ボリュームデータ記憶部３６に記憶される。
【００３９】
図４には、断面画像の一例が示されている。断面画像５４は、ボリュームデータの代表断面を表す画像であり、例えば、三次元空間１２の中央の走査面における画像である。もちろん、断面画像５４は、別の面における画像であってもよい。断面画像５４には、一例として、胎児像５６、子宮壁像５８及び羊水像６０が含まれる。
【００４０】
断面画像５４は、例えばＸＹ断面を表す画像である。断面画像５４内には図示しないグラフィックイメージとしてのボックスが含まれる。このボックスは、三次元関心領域のＸＹ断面を表している。ボックスの上辺はカットラインである。マニュアルで関心領域を設定する場合、断面画像５４が表示部２８に表示され、ユーザは断面画像５４を観察しながら入力部３４を利用することにより、カットラインの位置、回転角度、曲率、形状及び長さ等のパラメータを変更することができる。また、ユーザは、ボックスのＸ方向の長さ（幅）とＹ方向の長さ（高さ）のそれぞれを変更することができる。これにより、三次元関心領域の幅及び高さが変更される。関心領域設定部３２は、カットラインのパラメータに基づいてカット面を形成する。カットラインのパラメータが変更されると、関心領域設定部３２は、その変更に応じてカット面の形状、位置及びサイズ等を変更する。カット面の形状等が変更されると、関心領域設定部３２は、変更後のカット面を有する三次元関心領域を設定する。このように、ユーザの操作によって、三次元関心領域の形状、位置及びサイズ等を変更することができる。
【００４１】
別の例として、カット面と三次元関心領域が自動的に設定されてもよい。例えば、関心領域設定部３２は、ボリュームデータの各ボクセルのボクセル値（輝度値）に基づいて、生体内の組織の境界を検出する。例えば、胎児像、子宮壁像及び羊水像が判別され、胎児像と他の組織像との境界が検出される。関心領域設定部３２は、その境界に基づいてカット面を自動的に設定し、そのカット面を有する三次元関心領域を自動的に設定する。
【００４２】
図５には、ボリュームデータの一例が示されている。ボリュームデータ６２にはカット面６４が設定されており、そのカット面を有する三次元関心領域６６が設定されている。部分ボリュームデータ抽出部３８によって、ボリュームデータ６２から三次元関心領域６６内のデータ（部分ボリュームデータ）が抽出される。カット面６４がレンダリング開始面に相当し、カット面６４を基準にして投影視点側の組織（手前側の組織）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６６内の組織）が画像化される。つまり、部分ボリュームデータに対してレンダリング処理が適用され、これにより、三次元関心領域６６内の組織を表す三次元画像が生成される。
【００４３】
図６には、関心領域内の組織を表す断面画像の一例が示されている。断面画像６８には、関心領域内の組織像としての胎児像５６が含まれている。関心領域を設定することにより、子宮壁像５８が除去された状態で画像が生成される。また、ボリュームデータからは、関心領域内のデータとしての部分ボリュームデータが抽出される。
【００４４】
以下、調整情報演算部４０による処理について詳しく説明する。図７には、調整情報演算部４０による処理を説明するためのフローチャートが示されている。
【００４５】
まず、超音波の送受波を繰り返すことにより、時間軸上に並んだ複数のボリュームデータが順次取得される（Ｓ０１）。複数のボリュームデータは、ボリュームデータ記憶部３６に記憶される。次に、部分ボリュームデータ抽出部３８は、複数のボリュームデータのそれぞれに対して三次元関心領域内のデータを抽出する処理を適用し、これにより、複数の部分ボリュームデータを生成する（Ｓ０２）。例えば、胎児像又は胎児の顔面像を含む複数の部分ボリュームデータが生成される。
【００４６】
次に、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎にそこに含まれるボクセル単位で法線ベクトルを演算し、これにより、部分ボリュームデータ毎に、複数の法線ベクトルを含む法線ベクトル群を得る（Ｓ０３）。この法線ベクトルは、公知技術を適用することにより演算することができる。
【００４７】
例えば、ボクセルにおける輝度勾配を演算することにより、当該ボクセルの法線ベクトルが演算される。位置（ｘ，ｙ，ｚ）におけるボクセルの輝度値をＩ（ｘ，ｙ，ｚ）とし、法線ベクトルをｇ（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、法線ベクトルは以下の式（１）によって定義される。
【数１】
2017012587.tif 000003
【００４８】
調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータから胎児の顔の表面を表す表面データを抽出し、その表面データを構成する各ボクセルの法線ベクトルを演算してもよい。例えば、エッジ検出処理を適用することにより、表面データが抽出される。もちろん、表面データを抽出せずに、部分ボリュームデータに含まれる全ボクセルについて法線ベクトルを演算してもよい。この場合、胎児の顔画像内のボクセルについても法線ベクトルが演算される。
【００４９】
次に、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、法線ベクトル群に基づいて注目部位（胎児の顔）の代表位置を演算する（Ｓ０４）。例えば、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、複数のベクトルを延長し、延長された複数のベクトルが交差する位置に基づいて代表位置を演算する。複数のベクトルを延長することにより複数の交点が形成される場合、複数の交点の重心位置や平均位置が代表位置として用いられる。また、調整情報演算部４０は、複数の交点に対してクラスタリング処理を適用することにより、一部の交点群を除外して代表位置を演算してもよい。例えば、交点群の分布が疎となる領域に含まれる交点群を除外し、交点群の分布が密となる領域に含まれる交点群の重心位置や平均位置を代表位置として演算してもよい。これにより、代表位置を演算する上で適切ではない交点が除外され、より適切な代表位置が演算される。
【００５０】
次に、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、代表位置を中心点として有する中空楕円体（三次元の楕円体）を部分ボリュームデータにフィッティングさせる（Ｓ０５）。なお、楕円体は球を含む概念である。胎児の頭は楕円体に近似しているため、損楕円体としての近似図形を部分ボリュームデータにフィッティングさせる。例えば、公知技術（例えば最小二乗法）を適用することにより、楕円体を部分ボリュームデータにフィッティングさせることができる。以下、このフィッティング処理について詳しく説明する。
【００５１】
三次元の楕円体は、以下の式（２）によって定義される。
【数２】
2017012587.tif 000004
【００５２】
ここで、（ｘ０，ｙ０，ｚ０）は代表位置の座標であり、ａ，ｂ，ｃは未知数である。なお、楕円体の回転は考慮しないものとする。
【００５３】
閾値以上の輝度値をもつボクセル群（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）に式（２）で定義される楕円体をフィッティングさせるために、最小二乗法を用いて未知数ａ，ｂ，ｃを求める。すなわち、フィッティング対象のボクセル群（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）に対して、以下の式（３）で定義される値Ｊを最小にするための未知数ａ，ｂ，ｃを求める。
【数３】
2017012587.tif 000005
【００５４】
そのために、未知数Ａ＝１／ａ２、Ｂ＝１／ｂ２、Ｃ＝１／ｃ２、を導入し、以下の式（４）を解く。
【数４】
2017012587.tif 000006
【００５５】
すなわち、以下の式（５）を解いて未知数ａ，ｂ，ｃを得る。
【数５】
2017012587.tif 000007
【００５６】
以上のようにして、部分ボリュームデータ毎に、代表位置を中心点として有し、部分ボリュームデータにフィッティングする中空楕円体が求められる。
【００５７】
次に、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、中空楕円体から外れるデータと法線ベクトルを除去する（Ｓ０６）。例えば、調整情報演算部４０は、各ボクセルから中空楕円体の表面までの距離を演算し、その距離が閾値以上となるボクセルと当該ボクセルの法線ベクトルを除去する。つまり、中空楕円体に近いボクセルほど顔表面上のボクセルである可能性が高いボクセルであり、中空楕円体から遠いボクセルほど顔表面上のボクセルである可能性が低いボクセルである。この処理により、胎児の顔面像以外の像（例えば手等の像）が、部分ボリュームデータから除外される。
【００５８】
次に、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータ毎に、残存する法線ベクトル群に基づいて代表ベクトル（代表方位）を演算する（Ｓ０７）。例えば、残存する法線ベクトル群の平均ベクトルが、代表ベクトルとして求められる。また、ベクトルの大きさに応じた重み付け処理が適用されてもよい。例えば、大きな法線ベクトルほど大きな重み係数が法線ベクトルに乗算され、重み係数が乗算された後の法線ベクトル群の平均ベクトルが、代表ベクトルとして求められる。この代表ベクトルは、胎児の顔の向きを表していると言える。
【００５９】
以下、図８から図１３を参照して、調整情報演算部４０の処理について更に詳しく説明する。図８から図１０、図１２及び図１３には、部分ボリュームデータの一例が模式的に示されている。これらの図においては、説明の便宜上、部分ボリュームデータが二次元的に表現されているが、調整情報演算部４０による処理は３次元の部分ボリュームデータに適用される。
【００６０】
図８には、部分ボリュームデータ抽出部３８によって抽出された部分ボリュームデータ７０が示されている。この部分ボリュームデータ７０には、三次元関心領域内の組織像としての胎児像５６が含まれている。三次元関心領域を設定することにより、子宮壁像等が除去された状態の部分ボリュームデータが生成される。上記のステップＳ０３の処理が適用されることにより、複数の法線ベクトル７２が演算される。部分ボリュームデータ７０から胎児の顔の表面を表す表面データを抽出し、その表面データを構成する各ボクセルの法線ベクトル７２が演算されてもよいし、表面データを抽出せずに、部分ボリュームデータに含まれる全ボクセルについて法線ベクトルが演算されてもよい。図８に示す例では、表面近傍におけるボクセルの法線ベクトルが図示されている。全ボクセルの法線ベクトルが演算される場合、胎児像５６の内部におけるボクセルについても法線ベクトルが演算される。
【００６１】
図９には、部分ボリュームデータ７０において、延長された複数の法線ベクトル７４が示されている。上記のステップＳ０４においては、これら複数の法線ベクトル７４が交差する位置に基づいて、顔画像の代表位置が演算される。例えば、複数の交点の重心位置や平均位置が代表位置として演算される。図９に示す例では、符号７６で示す領域内において、交点群の分布密度が高くなっているため、この領域内の位置が代表位置として演算される。また、交点群の分布密度が低くなっている領域に含まれる交点を除去してもよい。例えば、符号７６で示す領域の外側に分布している交点を除去し、符号７６で示す領域内に含まれる交点群に基づいて代表位置を演算してもよい。これにより、代表位置を演算する上で適切ではない交点が除外され、顔画像の代表位置としてより適切な代表位置が演算される。
【００６２】
図１０には、代表位置７８と楕円体８０が示されている。代表位置７８は、上記のように、延長された複数の法線ベクトル７４に基づいて演算された位置である。楕円体８０は、上記のステップＳ０５において、代表位置７８を中心点として有する三次元の楕円体であって、部分ボリュームデータ７０に対してフィッティングされた楕円体である。胎児の頭は楕円体としてみなすことができ、胎児像５６において、顔の表面の像にフィッティングするような楕円体８０が演算される。
【００６３】
上記のステップＳ０６においては、楕円体８０から外れるデータと法線ベクトルが除去される。図１１には、その処理の詳細が示されている。例えば、調整情報演算部４０は、部分ボリュームデータを構成するボクセル８２と代表位置７８とを直線で結び、その直線上においてボクセル８２から楕円体８０の表面まで距離Ｌを演算する。その距離Ｌが閾値以上となる場合、ボクセル８２とそのボクセル８２について求められた法線ベクトル８４が、除去される。一方、距離Ｌが閾値未満となる場合、ボクセル８２と法線ベクトル８４は除去されない。
【００６４】
図１２には、除去後の残存部分ボリュームデータ８６が示されている。楕円体８０から外れるボクセルと法線ベクトルが除去されており、残存部分ボリュームデータ８６には、除去されなかった残存データ８８が含まれている。残存データ８８は、楕円体８０の表面付近のボクセル群のデータによって構成されている。残存データ８８におけるボクセル群の法線ベクトル群、つまり除去されずに残存するベクトル群に基づいて、代表ベクトルが演算される。
【００６５】
図１３には、代表ベクトル９２が示されている。この代表ベクトル９２は、残存データ８８におけるボクセル群の法線ベクトル群に基づいて、代表位置７８を通るように演算されたベクトルである。例えば、残存する法線ベクトル群の平均ベクトルであって代表位置７８を通るベクトルが、代表ベクトル９２として演算される。これにより、顔画像の代表方位（向き）が演算される。
【００６６】
以上のように、調整情報としての顔画像の代表位置と代表ベクトル（代表方位）が、調整情報演算部４０によって演算される。個々の部分ボリュームデータ毎に、代表位置と代表ベクトルが演算される。残存部分ボリュームデータ、代表位置を示す情報、及び、代表ベクトルを示す情報は、部分ボリュームデータ調整部４２に出力される。
【００６７】
以下、部分ボリュームデータ調整部４２による処理について詳しく説明する。図１４には、部分ボリュームデータ調整部４２による処理を説明するためのフローチャートが示されている。部分ボリュームデータ調整部４２は、残存部分ボリュームデータ毎に、各ボクセルについて以下の演算を実行する。
【００６８】
まず、部分ボリュームデータ調整部４２は、基準位置と代表位置との差に基づいて、残存部分ボリュームデータにおけるボクセルの位置を平行移動させる（Ｓ１０）。つまり、部分ボリュームデータ調整部４２は、残存部分ボリュームデータの代表位置が基準位置に一致するように、残存部分ボリュームデータにおける各ボクセルの位置を平行移動させる。基準位置は、三次元空間上の位置であって予め設定された仮定の位置であってもよいし、複数の残存部分ボリュームデータの中の１つの残存部分ボリュームデータにおける代表位置であってもよい。例えば、最新の残存部分ボリュームデータにおける代表位置が基準位置として用いられてもよい。この場合、部分ボリュームデータ調整部４２は、各残存部分ボリュームデータにおける代表位置を、最新の残存部分ボリュームデータにおける代表位置に一致させるように、各残存部分ボリュームデータにおける各ボクセルを平行移動させることになる。
【００６９】
次に、部分ボリュームデータ調整部４２は、基準ベクトル（基準方位）と代表ベクトル（代表方位）との角度差に基づいて、残存部分ボリュームデータにおけるボクセルの向き（法線ベクトルの向き）を調整する（Ｓ１１）。つまり、部分ボリュームデータ調整部４２は、残存部分ボリュームデータの代表ベクトルが基準ベクトルに一致するように、残存部分ボリュームデータにおける各ボクセルの向き（各法線ベクトルの向き）を調整する。例えば、三次元直交座標系を構成する各軸周りの回転補正を行うことにより、各ボクセルの向きを調整する。基準ベクトルは、三次元空間上のベクトルであって予め設定されたベクトルであってもよいし、複数の残存部分ボリュームデータの中の１つの残存部分ボリュームデータにおける代表ベクトルであってもよい。例えば、最新の残存部分ボリュームデータにおける代表位置が基準ベクトルとして用いられる。この場合、部分ボリュームデータ調整部４２は、各残存部分ボリュームデータにおける代表ベクトルを、最新の残存部分ボリュームデータにおける代表ベクトルに一致させるように、各残存部分ボリュームデータにおける各ボクセルの法線ベクトルに対して回転補正を適用することになる。
【００７０】
各残存部分ボリュームデータに対して平行移動処理と回転補正処理が適用され、これにより、複数の調整部分ボリュームデータが生成される。複数の残存部分ボリュームデータの間で、代表位置と代表ベクトルが揃うように平行移動処理と回転補正処理が適用されるので、複数の残存部分ボリュームデータの間で、注目部位（胎児の顔）の位置と向きが揃うようになる。複数の調整部分ボリュームデータは調整部分ボリュームデータ記憶部４４に記憶される。
【００７１】
以下、図１５から図１７を参照して、部分ボリュームデータ調整部４２による処理について更に詳しく説明する。
【００７２】
まず、図１５を参照して、平行移動処理と回転補正処理の概略について説明する。図１５の（Ａ）には、残存部分ボリュームデータ８６が示されている。代表位置７８と代表ベクトル９２が求められている。この残存部分ボリュームデータ８６に平行移動処理と回転補正処理が適用され、これにより、調整部分ボリュームデータが生成される。図１５の（Ｂ）には、調整部分ボリュームデータ９６が示されている。上記のように、代表位置７８が基準位置と一致するように、ボクセル９４の位置が平行移動させられる。また、代表ベクトル９２が基準ベクトルに一致するように、ボクセル９４の向き（法線ベクトルの向き）が調整される。代表位置９８は平行移動後の代表位置、つまり、基準位置に一致する位置である。代表ベクトル１００は平行移動及び回転補正後の代表ベクトルである。ボクセル１０２は、平行移動及び回転補正後のボクセル９４の位置であり、そのボクセル１０２に、ボクセル９４のボクセル値（輝度値）が割り当てられる。残存データ８８に含まれる全ボクセルを対象にして平行移動処理と回転補正処理が適用される。図１５の（Ｃ）には、その処理後の調整部分ボリュームデータ９６が示されている。この調整部分ボリュームデータ９６は、平行移動処理と回転補正処理が適用された複数のボクセル１０２によって構成されている。
【００７３】
次に、図１６を参照して、平行移動処理と回転補正処理について詳しく説明する。図１６の（Ａ）には、残存部分ボリュームデータ８６が示されている。代表位置７８と代表ベクトル９２が求められている。平行移動処理と回転補正処理は、２つのステップに分けて実施される。まず、第１ステップに係る処理として、残存部分ボリュームデータ８６に平行移動処理が適用され、更に、Ｘ軸及びＺ軸周りの回転補正処理が適用される。図１６の（Ｂ）には、これらの処理が適用された後の残存部分ボリュームデータ１０４が示されている。上記のように、代表位置７８が基準位置と一致するように、各ボクセルの位置が平行移動させられる。また、Ｘ軸及びＺ軸周りにおいて、代表ベクトル９２と基準ベクトルとが一致するように、各ボクセルの向き（法線ベクトルの向き）が調整される。代表位置１０６は平行移動後の代表位置、つまり、基準位置に一致する位置である。代表ベクトル１０８は、平行移動後のベクトルであって、更に、Ｘ軸及びＺ軸周りに回転補正された後のベクトルである。次に、第２ステップに係る処理として、残存部分ボリュームデータ１０４に対してＹ軸周りの回転補正処理が適用される。これにより、調整部分ボリュームデータが生成される。図１６の（Ｃ）には、その処理が適用された後の調整部分ボリュームデータ１１０が示されている。Ｙ軸周りにおいて、代表ベクトル１０８と基準ベクトルとが一致するように、各ボクセルの向き（法線ベクトルの向き）が調整される。代表ベクトル１１２は、Ｙ軸周りに回転補正された後のベクトルである。以上のように、残存部分ボリュームデータから調整部分ボリュームデータが生成される。
【００７４】
以下、第１ステップに係る処理（平行移動処理と、Ｘ軸及びＺ軸周りの回転補正処理）と第２ステップに係る処理（Ｙ軸周りの回転補正処理）について詳しく説明する。
【００７５】
まず、第１ステップに係る処理について説明する。
【００７６】
複数のボクセルの法線ベクトルの平均（代表ベクトル）を（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）ｔと定義し、代表位置の座標を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と定義する。残存部分ボリュームデータにおける各ボクセル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、以下の式（６）によって定義される座標変換を適用する。
【数６】
2017012587.tif 000008
【００７７】
ここで、Ｒｘ（θ）はＸ軸周りの回転行列であり、Ｒｚ（θ）はＺ軸周りの回転行列である。Ｒｘ（θ）とＲｚ（θ）は以下の式（７）によって定義される。
【数７】
2017012587.tif 000009
【００７８】
θ１は、代表ベクトルをＺ軸周りにＸ軸からＹ軸に向かう方向に回転させ、代表ベクトルのＸ成分を０（ゼロ）にするための回転角である。つまり、θ１は、代表ベクトルをＹＺ平面に平行にするための回転角である。この回転角θ１は、以下の式（８）によって定義される。
【数８】
2017012587.tif 000010
【００７９】
θ２は、代表ベクトルをＸ軸周りにＺ軸からＹ軸に向かう方向に回転させ、代表ベクトルのＺ成分を０（ゼロ）にするための回転角である。つまり、θ２は、代表ベクトルをＸＹ平面に平行にするための回転角である。この回転角θ２は、以下の式（９）によって定義される。
【数９】
2017012587.tif 000011
【００８０】
なお、基準ベクトルの向きがＹ軸の正方向である場合、ｎｙ＞０となる場合のみ、上記の処理が適用され、基準ベクトルの向きがＹ軸の負方向である場合、ｎｙ＜０となる場合のみ、上記の処理が適用される。
【００８１】
次に、第２ステップに係る処理について説明する。
【００８２】
上記の第１ステップに係る処理が適用された後の残存部分ボリュームデータにおける各ボクセル（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、以下の式（１０）によって定義される座標変換を適用する。
【数１０】
2017012587.tif 000012
【００８３】
ここで、Ｒｙ（θ）はＹ軸周りの回転行列であり、以下の式（１１）によって定義される行列である。
【数１１】
2017012587.tif 000013
【００８４】
θ０は、Ｙ軸周りの回転角である。回転角θ０は以下の算出方法によって算出される。以下、図１７を参照して、回転角θ０を算出するための処理について説明する。
【００８５】
図１７の（Ａ）には、第１ステップに係る処理（平行移動処理と、Ｘ軸及びＺ軸周りの回転補正処理）が適用された後の残存部分ボリュームデータ１０４が示されている。まず、この残存部分ボリュームデータ１０４に含まれるボクセル群（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）をＸＺ平面に投影する。例えば、位置（ｘ，ｙ，ｚ）のボクセル１１４をＸＺ平面に投影する。これにより、ＸＺ平面上の位置（ｘ，ｙ）に投影点１１６が形成される。例えば、ボクセル１１４のボクセル値（輝度値）が「Ｋ」である場合、位置（ｘ，ｙ）にＫ個分のデータが重複して存在しているとみなして投影処理を適用する。そして、各ボクセルについてＸＺ平面上への投影処理を行う。
【００８６】
図１７の（Ｂ）には、ＸＺ平面上の投影点１１６の分布が示されている。この分布に対して、直線１１８（ｚ＝ａｘ＋ｂ）をフィッティングさせ、Ｘ軸に平行な基準線１２０に対する直線１１８の傾きを求める。
【００８７】
投影処理後の投影点群（ｘｉ，ｚｉ）について、下記の式（１２）によって定義されている値Ｊを最小にする未知数ａ，ｂを求める。
【数１２】
2017012587.tif 000014
【００８８】
つまり、以下の式（１３）を解いて未知数ａ，ｂを求める。
【数１３】
2017012587.tif 000015
【００８９】
すなわち、以下の式（１４）を解いて未知数ａ，ｂを求める。
【数１４】
2017012587.tif 000016
【００９０】
回転角θ０は、以下の式（１５）によって得られる。
【数１５】
2017012587.tif 000017
【００９１】
以上のように、平行移動処理と回転補正処理が部分ボリュームデータ調整部４２によって実行される。個々の残存部分ボリュームデータ毎に、平行移動処理と回転補正処理が適用され、これにより、複数の調整部分ボリュームデータが生成される。複数の調整部分ボリュームデータは、調整部分ボリュームデータ記憶部４４に記憶される。
【００９２】
以下、部分ボリュームデータ合成部４６による合成処理について詳しく説明する。図１８には、その合成処理を説明するためのフローチャートが示されている。
【００９３】
まず、部分ボリュームデータ合成部４６は、調整部分ボリュームデータ記憶部４４から複数の調整部分ボリュームデータを取得し（Ｓ２０）、各ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）について以下の演算を実行する。
【００９４】
部分ボリュームデータ合成部４６は、取得したすべての調整部分ボリュームデータから、ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）のボクセル値（輝度値）を取得し（Ｓ２１）、ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）のボクセル値の平均値を求める（Ｓ２２）。このとき、ボクセル値が存在しないボクセルについては、平均値算出対象のボクセル群に含めない。別の例として、ボクセル値が閾値未満となるボクセルについては、平均値算出対象のボクセル群に含めなくてもよい。更に別の例として、部分ボリュームデータ合成部４６は、平均値を求める替わりに、すべての調整部分ボリュームデータの中で最高のボクセル値（最高輝度値）を、当該ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）の値として採用してもよいし、ボクセル値の中央値を、当該ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）の値として採用してもよい。または、ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）のボクセル値が存在する調整部分ボリュームデータと、当該ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）のボクセル値が存在しない調整部分ボリュームデータと、が混在する場合、調整部分ボリュームデータについての多数決によって、当該ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）にボクセル値が存在するか否かが決定されてもよい。
【００９５】
各ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）を対象にしてステップＳ２１，Ｓ２２の処理が実行され、これにより、合成部分ボリュームデータが生成される。その合成部分ボリュームデータは、合成部分ボリュームデータ記憶部４８に記憶される（Ｓ２３）。
【００９６】
以下、図１９を参照して、部分ボリュームデータ合成部４６による合成処理について更に詳しく説明する。
【００９７】
図１９の（Ａ）には、複数の調整部分ボリュームデータ（例えば調整部分ボリュームデータ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ）が示されている。個々の調整部分ボリュームデータ毎に、代表位置１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄと代表ベクトル１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄが求められている。また、上記の部分ボリュームデータ調整部４２による平行移動処理と回転補正処理が適用されることにより、代表位置１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄが揃えられ、代表ベクトル１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄの向きが揃えられている。そして、個々の調整部分ボリュームデータには、平行移動処理と回転補正処理が適用されたボクセル群１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄが含まれている。
【００９８】
調整部分ボリュームデータ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄには、部分的にデータが欠落している部分が存在している。例えば、調整部分ボリュームデータ１２２ａにおいては、ボクセル群１２８ａの中にデータ欠落部分１３０ａが存在する。同様に、調整部分ボリュームデータ１２２ｂにおいては、ボクセル群１２８ｂの中にデータ欠落部分１３０ｂが存在し、調整部分ボリュームデータ１２２ｃにおいては、ボクセル群１２８ｃの中にデータ欠落部分１３０ｃが存在し、調整部分ボリュームデータ１２２ｄにおいては、ボクセル群１２８ｄの中にデータ欠落部分１３０ｄが存在する。これらのデータ欠落部分１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄは、胎児の動きやプローブ１０の位置ずれ等に起因してデータの欠落が発生している部分であり、ボクセル値（輝度値）が存在していない部分である。
【００９９】
部分ボリュームデータ合成部４６は、調整部分ボリュームデータ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを合成する。これにより、合成部分ボリュームデータが生成される。例えば、図１８に示されている合成処理を適用することにより、合成部分ボリュームデータが生成される。
【０１００】
図１９の（Ｂ）には、合成処理によって生成された合成部分ボリュームデータ１３２が示されている。代表位置１３４は、平行移動処理と回転補正処理が適用された後の代表位置と同じ位置であり、代表ベクトル１３６は、平行移動処理と回転補正処理が適用された後の代表ベクトルと同じベクトルである。合成部分ボリュームデータ１３２には、ボクセル群１３８が含まれている。このボクセル群１３８は、ボクセル群１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄに対する合成処理によって得られる。ボクセル群１３８においては、データの欠落部分が補われている。つまり、調整部分ボリュームデータ１２２ａには、データ欠落部分１３０ａが存在するが、その部分は、他の調整部分ボリュームデータ１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄによって補われている。他のデータ欠落部分１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄについても同様である。そして、合成部分ボリュームデータ１３２に対してレンダリング処理が適用され、これにより、三次元画像が生成される。
【０１０１】
以上のように、本実施形態によると、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位（例えば胎児の顔）の位置と向きが揃うように、複数の部分ボリュームデータ（調整部分ボリュームデータ）が空間的に合成される。これにより、部分ボリュームデータにデータ欠落部分が存在している場合であっても、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位の位置と向きを揃えた状態で、データ欠落部分を他の部分ボリュームデータによって補うことが可能となる。それ故、データの欠落が低減された三次元画像を生成することが可能となる。例えば、調整部分ボリュームデータ１２２ａに対してレンダリング処理を適用すると、これによって得られた三次元画像には、データ欠落部分１３０ａに相当する画像欠落部分が含まれることが想定される。これに対して本実施形態によると、そのデータ欠落部分１３０ａは他のデータによって補われるため、画像の欠落を防止又は低減することが可能となる。また、平行移動処理と回転補正処理を適用することにより、複数の部分ボリュームデータの間で注目部位の位置と向きを揃えた状態で、複数の部分ボリュームデータを合成することが可能となる。これにより、合成による位置ずれや向きのずれを防止又は低減することが可能となる。
【０１０２】
なお、本実施形態に係る処理は、３Ｄメモリ１８に格納された複数のボリュームデータに適用されてもよいし、リアルタイムに取得されるボリュームデータに対して順次適用されてもよい。３Ｄメモリ１８に格納された複数のボリュームデータに本実施形態に係る処理が適用される場合、例えば、ユーザによって指定された期間内に取得された複数のボリュームデータ、又は、自動的に設定された期間内に取得された複数のボリュームデータに対して処理が適用される。リアルタイムに取得されるボリュームデータに本実施形態に係る処理が適用される場合、ボリュームデータが取得される度に本実施形態に係る処理が適用される。これにより、合成部分ボリュームデータが順次生成されて、三次元画像が順次生成される。
【符号の説明】
【０１０３】
１８  ３Ｄメモリ、２０  三次元画像生成部、３２  関心領域設定部、３８  部分ボリュームデータ抽出部、４０  調整情報演算部、４２  部分ボリュームデータ調整部、４６  部分ボリュームデータ合成部、５０  レンダリング部。
【図１】
2017012587.tif 000018
【図２】
2017012587.tif 000019
【図３】
2017012587.tif 000020
【図４】
2017012587.tif 000021
【図５】
2017012587.tif 000022
【図６】
2017012587.tif 000023
【図７】
2017012587.tif 000024
【図８】
2017012587.tif 000025
【図９】
2017012587.tif 000026
【図１０】
2017012587.tif 000027
【図１１】
2017012587.tif 000028
【図１２】
2017012587.tif 000029
【図１３】
2017012587.tif 000030
【図１４】
2017012587.tif 000031
【図１５】
2017012587.tif 000032
【図１６】
2017012587.tif 000033
【図１７】
2017012587.tif 000034
【図１８】
2017012587.tif 000035
【図１９】
2017012587.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月23日(2016.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の三次元空間に対する超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理を適用し、これにより複数の部分ボリュームデータを生成する部分ボリュームデータ生成手段と、
前記複数の部分ボリュームデータをそれらの間で前記注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより合成部分ボリュームデータを生成する合成手段と、
前記合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
を含み、
前記合成手段は、
前記部分ボリュームデータ毎にボクセル単位で法線ベクトルを演算し、これにより前記部分ボリュームデータ毎に法線ベクトル群を得る法線ベクトル演算手段と、
前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記注目部位についての代表位置を演算する代表位置演算手段と、
前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記注目部位についての代表方位を演算する代表方位演算手段と、
を含み、前記複数の部分ボリュームデータの間で前記注目部位についての前記代表位置及び前記代表方位が揃うように前記複数の部分ボリュームデータの位置及び向きを調整して前記複数の部分ボリュームデータを合成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記代表方位演算手段は、前記代表位置を中心とする近似図形を前記部分ボリュームデータ毎にフィッティングさせ、前記近似図形の表面からの距離が閾値以上となるボクセルと当該ボクセルの法線ベクトルを除去し、残存する法線ベクトル群に基づいて前記代表方位を演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記近似図形は中空楕円体である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
コンピュータを、
被検体内の三次元空間に対する超音波の送受波により順次取得された複数のボリュームデータのそれぞれに対して注目部位を含む部分を抽出する処理を適用し、これにより複数の部分ボリュームデータを生成する部分ボリュームデータ生成手段と、
前記複数の部分ボリュームデータをそれらの間で前記注目部位が揃うように空間的に合成し、これにより合成部分ボリュームデータを生成する合成手段と、
前記合成部分ボリュームデータに対してレンダリング処理を適用し、これにより三次元超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、
として機能させ、
前記合成手段は、
前記部分ボリュームデータ毎にボクセル単位で法線ベクトルを演算し、これにより前記部分ボリュームデータ毎に法線ベクトル群を得る法線ベクトル演算手段と、
前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記注目部位についての代表位置を演算する代表位置演算手段と、
前記部分ボリュームデータ毎に前記法線ベクトル群に基づいて前記注目部位についての代表方位を演算する代表方位演算手段と、
を含み、前記複数の部分ボリュームデータの間で前記注目部位についての前記代表位置及び前記代表方位が揃うように前記複数の部分ボリュームデータの位置及び向きを調整して前記複数の部分ボリュームデータを合成する、
ことを特徴とするプログラム。