超音波診断装置
【課題】左室部分と左房部分とが空間的に連なっている状態において、左室部分を自動的に抽出し、左室体積の演算精度を高める。
【解決手段】二値化処理によってボリュームデータから心腔データ１０が抽出される。心腔データ１０に対して基準線Ｌが設定され、それに直交する複数の切断面Ｓ１〜Ｓ４が設定される。各切断面に対応する心腔断層像に対してラベリング処理を適応し、ラベリング数の変化時点をもって分離面の位置が認識される。心腔データ１０から、分離面を利用して左室部分１２が抽出され、左室部分１２の体積が演算される。
【解決手段】二値化処理によってボリュームデータから心腔データ１０が抽出される。心腔データ１０に対して基準線Ｌが設定され、それに直交する複数の切断面Ｓ１〜Ｓ４が設定される。各切断面に対応する心腔断層像に対してラベリング処理を適応し、ラベリング数の変化時点をもって分離面の位置が認識される。心腔データ１０から、分離面を利用して左室部分１２が抽出され、左室部分１２の体積が演算される。
【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、特に三次元のボリュームデータを利用した左室容積の演算に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元計測を行える超音波診断装置を用いて、左室体積を演算しようとした場合、まず左室を包含する三次元空間に対して超音波が送受波され、それによりボリュームデータが取得される。ボリュームデータは三次元空間内の各ボクセルごとに得られたボクセルデータ（エコーデータ）の集合体である。ボリュームデータに対して二値化処理などを適用することにより心腔データが抽出される。周知のように左室と左房との間には僧帽弁が存在し、僧帽弁が閉じた状態であれば、ボリュームデータに対して三次元ラベリング処理などを適用して、閉じた左室空間の全体を抽出することも可能であるが、僧帽弁が開いた状態にある場合、左室だけを抽出することは困難である。左室及び左房をカバーする心腔データに関して、僧帽弁部位に左室と左房とを分離する分離面を適切に設定することが望まれるが、ユーザーによる設定は一般に難しく、あるいは煩雑であるし、また再現性、客観性の面で問題がある。そこで、ユーザーに負担をあまり生じさせずに分離面を客観的に設定することが望まれている。
【０００３】
下記の特許文献１には、二次元断層画像上で左室と左房とを分離する分離線を設定することが記載されている。また、分離線の位置を心臓の拍動にともなって自動的に追従（変動）させることが記載されている。しかし、三次元空間に対する分離処理については記載されていない。下記の特許文献２には、輪郭抽出及び三次元画像の構成については記載されているが、左室と左房の分離については記載されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３０９６７号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ボリュームデータに基づいて左室の体積を正確に演算できるようにすることにある。
【０００６】
本発明の目的は、左室と左房とを三次元的に的確に分離することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、三次元空間に対する超音波の送受波によりボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、前記ボリュームデータから心腔データを抽出する心腔データ抽出手段と、前記心腔データに対して、その左室部分から左房部分にかけて複数の切断面を設定する切断面設定手段と、前記複数の切断面に対応する複数の心腔断層像に基づいて、左室部分と左房部分とを分離する分離面を設定する分離面設定手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、心臓を含む三次元空間に対して超音波の送受波がなされ、これによってボリュームデータが取得される。ボリュームデータに対する閾値処理などによって、ボリュームデータから、左室部分（データ）及び左房部分（データ）を有する心腔データが抽出される。心腔データにおいて、僧帽弁が開いた状態では左室部分と左房部分とが空間的に繋がり、そのままでは左室のみを抽出することは困難である。そこで、左室部分から左房部分にかけて複数の切断面が平行に又は非平行に並んで設定され、各切断面上における心腔断層像が取得される。各心腔断層像の内容を参照することにより、左室部分から僧帽弁部位に到達したことを認識し、その到達時点における切断面としてあるいはそれを基準として分離面が設定される。分離面を利用して心腔データから左室部分を抽出すれば、左室部分の容積演算などを高精度に行うことができる。
【０００９】
望ましくは、前記心腔データにおける左室部分及び左房部分を通過する基準線を設定する基準線設定手段を含み、前記複数の切断面は前記基準線上の各位置に交差する平面である。望ましくは、前記基準線は僧帽弁部位の中心部分を通過する直線である。望ましくは、前記複数の切断面は前記基準線に直交し、所定の間隔をもって互いに平行に設定される。
【００１０】
複数の切断面は望ましくは基準線を基準として設定され、その基準線は、複数の切断面を設定した場合において左室部分から僧帽弁部位への到達を判別しやすいように、左室部分から左房部分を通過する方向に設定される。基準線は望ましくは超音波画像（二次元画像、三次元画像）を観察しながらマニュアルで設定されるが、それを自動化するようにしてもよい。例えば、左室部分の重心及び左房部分の重心を自動的に求めてそれらを通過する方向として自動的に基準線を設定することもできる。
【００１１】
望ましくは、前記分離面設定手段は、前記左室部分から前記左房部分へ向く方向に前記各切断面の心腔断層像を順番に参照し、それに基づいて前記分離面の位置を判定する。この構成によれば、心腔断層像において内容が変化した時点をもって僧帽弁部位への到達を判定できる。例えば、閉じた領域の個数の変化、リング状の心壁（弁組織）の登場、などを判定基準とすることができる。望ましくは、左室部分から左房部分への向きで探索が行われるが、逆方向に探索を行うことも可能である。また、両方へ探索を行って両者の結果を総合して分離面の位置を決定するようにしてもよい。
【００１２】
望ましくは、前記判定手段は、前記各切断面の心腔断層像に対してラベリング処理を実行する手段と、前記各切断面の心腔断層像に対するラベリング処理結果に基づいて前記分離面の位置を判定する手段と、を含む。この構成によれば、ラベリング処理によって、各切断面状に存在する閉じた孤立領域（島）を特定でき、またその個数を計算できる。
【００１３】
なお、ラベリング処理によらずに心腔領域内へ心壁（弁組織）が発現したこと自体を判定するようにしてもよい。例えば、各切断面上において基準線（原点）から放射状に１又は複数の参照ラインを設定し、各参照ライン上において心腔内に心壁（弁組織）を表すデータが存在するか否かを判断するようにしてもよい。
【００１４】
望ましくは、先の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第１条件を満たし、且つ、それに続く後の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第２条件を満たした時点をもって前記分離面の位置を判定する。望ましくは、前記第１条件はラベリング数が１であるという条件であり、前記第２条件はラベリング数が２以上であるという条件である。ラベリング数が１から２以上へ変化した場合、切断面が左室部分から僧帽弁部位へ移行したことを認識できる。すなわち、一般に、左室部分における僧帽弁部位周辺は、僧帽弁側へ垂れ下がって張出部分となっており、僧帽弁の上部に切断面が設定されると、それに対応する心腔断層像には、僧帽弁内部に相当する円形の領域と、上記の垂れ下がった部位に相当するリング状の領域と、が現れることになるので、ラベリング数の増大から当該位置を認識できる。ラベリング数が増大した時点の切断面の位置にそのまま分離面を設定してもよいし、その時点の切断面を基準としてそこから基準線方向へシフトした位置に分離面を設定してもよい。
【００１５】
望ましくは、前記分離面を利用して前記心腔データから左室部分を抽出する手段と、前記左室部分の容積を演算する手段と、を含む。収縮末期の容積と拡張末期の容積とから駆出率などを演算してもよい。各時刻で容積を演算し、容積の時間変化を表すグラフを表示するようにしてもよい。なお、上記手法は、僧帽弁が開いた状態における心腔データに対して適用するのが望ましいが、僧帽弁が閉じた状態における心腔データに対しても適用することができる。
【００１６】
（２）本発明は、心腔を含む三次元空間に対して超音波を送受波し、これにより三次元のボリュームデータを取得する手段と、前記ボリュームデータから心腔データを抽出する手段と、前記心腔データに対して、左室部分と左房部分を通過する基準線を設定する手段と、前記基準線上における探索方向を設定する手段と、前記基準線上における各位置を通過する複数の切断面を設定する手段と、前記各切断面の心腔断層像に対して、心腔孤立エリアの個数としてのラベリング数を求めるラベリング処理を実行する手段と、前記探索方向に沿って前記各切断面ごとのラベリング数を参照し、隣接する切断面間でラベリング数の変化が所定条件を満足したことを判定し、その判定がなされた時点の切断面を基準として分離面を設定する手段と、前記分離面によって前記心腔データから抽出される左室部分の容積を演算する手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
望ましくは、前記心腔データに対して三次元の関心領域を設定する手段を含み、前記関心領域内において前記複数の切断面が設定される。この構成によれば、処理範囲を一部に制限できるので、分離面の設定精度を向上でき、また迅速な演算を行える。望ましくは、前記分離面は、前記左室部分における垂れ下がり部分を避けて僧帽弁部位を横切る大きさをもった平面である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ボリュームデータに基づいて左室の体積を正確に演算できる。本発明によれば、左室と左房とを三次元的に的確に分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
まず、図１〜図７を用いて本実施形態の原理について説明する。図１には、３Ｄ（三次元）空間Ｑが示されている。この３Ｄ空間Ｑは、超音波を送受波することによって形成されるデータ取込空間に相当する。３Ｄ空間Ｑに対応して三次元のボリュームデータが得られる。図１には、立方体形状の３Ｄ空間Ｑが示されているが、例えば電子セクタ走査方式などが適用される場合には角錐形状をもった３Ｄ空間Ｑが構築される。すなわち３Ｄ空間Ｑの形状は超音波ビームの走査方式に依存する。
【００２１】
図１に示されるように、３Ｄ空間Ｑに対応するボリュームデータには心腔データ１０が含まれる。この心腔データ１０は左室部分１２、左房部分１４及びそれらを連絡する連結部分１６からなるものである。例えば、ボリュームデータに対し、心壁部分を値０とし、心腔部分を値１とする反転二値化処理などを適用することにより、心腔データ１０を抽出することができる。その場合においては、抽出処理範囲を制限する三次元の関心領域を設定するようにしてもよい。また後に図７に示されるように、複数の切断面を設定する場合にはその設定範囲を制限する三次元の関心領域を定義するようにしてもよい。なお、３Ｄ空間ＱはＸ−Ｙ−Ｚの直交座標系によって表されている。
【００２２】
左室部分１２は心臓における左室内腔に相当し、左房部分１４は心臓における左房内腔に相当し、連結部分１６は心臓における僧帽弁内腔に相当する。僧帽弁が開いた状態においてボリュームデータを取得すると、図１に示されるように左室部分１２と左房部分１４とが連結部分１６を介して一体的に連なる心腔データ１０が得られる。そのような心腔データ１０において、左室部分１２のみを抽出するために、以下のような処理が実行される。
【００２３】
まず、心腔データ１０に対して、左室部分１２から左房部分１４を貫通する方向に、具体的には連結部分１６の中心を通過する直線として、基準線Ｌが設定される。この基準線Ｌは本実施形態において超音波画像を観察したユーザーによってマニュアルで設定されているが、基準線Ｌの設定を自動化することも可能である。例えば、心腔データ１０を適当に上下二分割し、それぞれの分割領域ごとに重心点を求め、２つの重心点を結ぶ方向として基準線Ｌを自動的に定義することも可能である。あるいは他の手法を利用して基準点Ｌを自動的に設定するようにしてもよい。
【００２４】
基準線Ｌが設定されると、基準線Ｌ上において、左室部分１２側から左房部分１４側にかけて、基準線Ｌ上における各位置に直交する複数の切断面が設定される。図１においては、それらを代表して切断面Ｓｎが示されており、その原点であるＲｎは基準線Ｌ上の交点に相当している。符号１００は切断面Ｓｎを順次設定していく探索方向を表している。複数の切断面を同時に設定し、符号１００で示す方向に順次各切断面に対応する心腔断面像を参照するようにしてもよい。なお、切断面上における二次元座標がｘ−ｙ座標系で表されている。
【００２５】
図２には、心腔データ１０の縦断面（長軸断面）が表されている。上述したように心腔データ１０に対しては基準線Ｌが設定されており、それに対して直交する面として複数の切断面Ｓ１〜Ｓ４が設定される。各切断面Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ均等間隔で設定されており、そのピッチは例えば１ボクセル（１データ）であるが、ピッチについては任意に設定することができる。また詳細に観察したい部分についてのピッチを小さくし、それ以外の部分についてはピッチを大きくするなど、非均等の間隔で複数の切断面を設定することも可能である。
【００２６】
図２に示されるように、左室部分１２はその中心（僧帽弁部位近傍）からその周辺にかけて左房部分１４側へ垂れ下がった部分１２Ａ，１２Ｂを有している。したがって、基準線Ｌに沿って各切断面に対応する心腔断層像を順次観察していく過程において、単純に心腔面積だけを基準として僧帽弁部位を判定すると、誤判定の要因となる。そこで、本実施形態においては以下に説明するようにラベリング処理が利用されている。
【００２７】
図３には、図２に示した切断面Ｓ１〜Ｓ４に対応する複数の心腔断層像が示されている。上述したように、心腔データ１０は既に二値化処理されており、すなわち心腔に相当するデータについては輝度値として１が与えられ、その一方心壁（弁組織を含む）のデータに対しては輝度値として０が与えられている。（Ａ）に示す心腔断層像においては、符号２０が左室内腔を表しており、符号２１がそれ以外の領域を表している。ちなみに心腔データの抽出あるいは複数の心腔断層像の形成に先だって、必要なノイズ処理や平滑化処理などが適用される。
【００２８】
（Ａ）に示す心腔断層像に対してラベリング処理を適用すると、孤立エリアの個数としてラベリング数１が得られる。（Ｂ）に示す心腔断層像は僧帽弁部位の上部を横切る切断面に対応するものであるが、その心腔断層像においては符号２６で示されるように弁組織がリング状に現れてくる。その結果としてそのリング状の弁組織２６の内部に僧帽弁内腔に相当する領域２４が発現し、またリング状の僧帽弁相当領域２６の外側には上述した垂れ下がり部分に相当するリング状の心腔領域２２が存在する。この（Ｂ）に示す心腔断層像に対してラベリング処理を適用すると、中央の円形の領域２４とそこから一定幅を隔てて存在するリング状の領域２２とが特定されることになり、ラベリング数２が算出される。
【００２９】
図２に示した切断面Ｓ３に対応する心腔断層像が（Ｃ）に示されており、この心腔断層像においては僧帽弁内腔から左房内腔への移行を反映して中央部分に大きな心腔領域３２が存在しており、そこから弁組織に相当する領域３０を隔ててリング状の左室垂れ下がり部分に相当するリング状の領域２８が存在している。この心腔断層像に対してラベリング処理を適用するとラベリング数２が算出される。
【００３０】
切断面の位置がより下方に下がると、（Ｄ）で示されるような心腔断層像が得られ、その心腔断層像においては符号３４で示されるように左房内腔に相当する心腔領域３４のみが現れることになる。その心腔断層像に対してラベリング処理を適用した結果としてのラベリング数は１である。
【００３１】
したがって、（Ａ）で表す心腔断層像から（Ｂ）で表す心腔断層像への切り替わり（移行）をラベリング数の変化として認識すれば、その結果として僧帽弁上部すなわち左室から僧帽弁への繋がり部分を自動的に特定することが可能となる。本実施形態においては、（Ｂ）に示される切断面Ｓ２の位置をもって分離面が設定されており、その分離面は左室部分と左房部分を分離する面であるが、特に左室部分の中央部下端を区切る面として機能する。
【００３２】
図４には、以上によって特定された分離面の位置Ｔが表されており、僧帽弁内腔に相当する連結部分１６に対してそれを横切る面として分離面が設定されている。ただし、この分離面は図３の（Ｂ）において中央部分の心腔領域２４のみが機能するものであり、それ以外の領域についてはデータの分離作用は有していない。すなわち実際に分離機能を発揮する領域（すなわち真の意味での分離面）を制限することにより、図４において示されている垂れ下がり部分１２Ａ，１２Ｂが不必要に切り取られてしまう問題を未然に防止することが可能となる。すなわち、本実施形態においては、図３の（Ｂ）に示すような状態となって僧帽弁部位への到達が認識された場合、その中央部分における心腔領域２４が分離面として認識され、それを三次元空間内に設定することにより左室部分を閉空間として抽出することが可能となる。その状態が図５に示されており、左室部分１２は分離面によってその僧帽弁部位における中央端部１２Ｃによって切り取られているが、その周囲に存在する垂れ下がり部分１２Ａ，１２Ｂについてはそのまま保存され、後に説明する体積演算などにおいてその部分も体積演算の対象とされる。
【００３３】
図６には、以上のような処理によって抽出された左室部分１２が示されている。本来であれば左室部分１２は僧帽弁内腔を通じて左房部分と連通しており、空間的には全体が一体化されているものであったが、上述した分離面の設定によって左室内腔に相当する左室部分を自動的に抽出して客観的で再現性ある体積演算を実現することが可能となる。
【００３４】
左室及び左房の周辺には他の心腔も存在しており、また肺などの臓器も存在していることから、複数の切断面を設定する場合、その設定範囲を制限するのが望ましい。例えば図７に示されるように中心軸としての基準線Ｌを中心として三次元の関心領域すなわち３Ｄ−ＲＯＩ３６を設定し、その範囲内において複数の切断面を設定させるようにするのが望ましい。この場合においてその３Ｄ−ＲＯＩ３６は立方体形状の領域であってもよいし円柱形状の領域であってもよい。例えばユーザーによって基準線Ｌを設定する際に上述のような三次元ＲＯＩをユーザーにより設定させるようにしてもよいし、その設定を自動化するようにしてもよい。３Ｄ−ＲＯＩ３６の設定をもってその中心軸として基準線Ｌの設定とみなすことも可能である。
【００３５】
次に図８及び図９を用いて本実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。
【００３６】
３Ｄプローブ４０はボリュームデータを取得する送受波器である。３Ｄプローブ４０は本実施形態において２Ｄアレイ振動子を有している。その２Ｄアレイ振動子は複数の振動素子を縦方向及び横方向に整列させてなるものである。２Ｄアレイ振動子にて形成される超音波ビームを電子的に二次元走査することにより三次元空間を構成することができる。これに代えて、１Ｄアレイ振動子を機械的に走査することにより、三次元空間を構築するようにしてもよい。電子走査方式としては電子リニア走査、電子セクタ走査などをあげることができる。
【００３７】
送受信部４２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。送受信部４２から複数の振動素子に対して複数の送信信号が所定の遅延関係をもって供給され、これによって送信ビームが形成される。複数の振動素子から出力される複数の受信信号に対して送受信部４２において整相加算処理が実行され、これによって整相加算後の受信信号（受信ビームに対応する信号）が生成される。受信信号はエコーデータとして３Ｄメモリ４４へ出力されている。ちなみに受信されたエコーデータを順次処理することが可能な場合には３Ｄメモリ４４を省略することも可能である。ちなみに、図８においては受信信号に対する検波処理、ノイズ処理などの回路については図示省略されている。
【００３８】
３Ｄ画像形成部４６は、３Ｄメモリ４４上に構築される三次元の記憶空間内に格納されたボリュームデータに基づいて、例えばボリュームレンダリング法などを適用して三次元超音波画像を形成するモジュールである。形成された三次元超音波画像のデータは表示処理部４８へ出力される。トリプレーン形成部４７は、三次元空間の正面方向、側面方向、上面方向のそれぞれの方向から見た断層画像あるいは投影画像をトリプレーンとして形成するモジュールである。各画像の画像データは表示部４９へ出力される。三次元超音波画像や上記のトリプレーンは、基準軸や関心領域をユーザーによって設定する際に参照されるものである。また体積演算の結果や駆出率の演算結果を画面上に表示する場合に、上記のような画像を併せて表示するようにしてもよい。
【００３９】
主制御部５０は図８に示される各構成の動作制御を行っている。主制御部５０には操作パネル５２が接続されている。この操作パネル５２を利用して基準軸をユーザー設定したり、三次元の関心領域をユーザー設定したりすることが可能である。主制御部５０には心電計６８が接続されている。心電計６８から出力される心電信号は主制御部５０に入力され、これによって心拍同期信号が得られる。その心拍同期信号を基準として拡張末期の時相や収縮末期の時相を認識することができる。ちなみに、ボリュームデータは本実施形態において拡張末期及び収縮末期の２時相において取得されており、各時相において計算された容積からその変化率として駆出率が演算されている。
【００４０】
心腔抽出部５４は、本実施形態において反転二値化処理を実行するモジュールである。すなわち３Ｄメモリ４４から出力されるボリュームデータに対して心腔データを１とし、組織データを０とする二値化処理を実行する。これによって図１に示されたような心腔データを得ることが可能となる。そのような心腔データの抽出に先立って、必要に応じてノイズ処理や平滑化処理などが適用される。抽出された心腔データは切断面設定部５６及び分離面設定部６０へ出力される。
【００４１】
切断面設定部５６は、心腔データに対して図１及び図２に示したような複数の切断面を設定するモジュールである。本実施形態においては、上述したように心腔データに対して中心軸としての基準軸が設定されており、これと共に、ユーザーによって基準軸における探索方向が設定される。すなわち左室から左房へ向かう方向が設定される。また必要に応じてユーザーによって三次元の関心領域が設定され、その三次元の関心領域の範囲内において複数の切断面が設定される。各切断面に対応する心腔断層像のデータはラベリング処理５８へ出力される。ラベリング処理部５８は各心腔断層像ごとにラベリング処理を適用し、切断面上に存在する値１をもった連続領域（閉じた孤立領域）の個数を計算する。分離面設定部６０は後に図９を用いて説明するように、また図３を用いて説明したように、ラベリング数の変化を基準としてその変化が生じた切断面の位置をもって分離面を設定するモジュールである。分離面は心腔データに対して設定され、心腔データにおいて分離面よりも上方すなわち探索方向の開始点側に存在する空間として左室部分が抽出される。その抽出は具体的には左室抽出部６２によって実行される。図８に示す構成例では心腔データが分離面設定部６０に出力されているが、その心腔データを左室抽出部６２へ出力するようにしてもよい。すなわち図８に示す構成は上記において説明した原理を実現するための１つの構成例であって、様々な構成を採用することができる。例えば各機能についてはハードウエアによって実現するようにしてもよいが、ＣＰＵをプログラム動作させることによってソフトウエアとして実現するようにしてもよい。
【００４２】
左室抽出部６２によって抽出された左室部分のデータは容積演算部６６に出力される他、必要に応じて表示処理部４８へ出力される。容積演算部６６は、左室部分の容積を演算し、その結果を表示処理部４８へ出力する。容積演算部６６は本実施形態において拡張末期の容積と収縮末期の容積の２つの容積から駆出率を演算しており、その演算結果も表示処理部４８へ出力されている。表示処理部４８には表示部４９が接続されており、表示部４９上には上述の三次元超音波画像、トリプレーン画像、左室の容積、駆出率などが表示される。また必要に応じて左室自体の三次元画像を表示するようにしてもよい。
【００４３】
図９には、図８に示した分離面設定部６０の処理内容が示されている。ここでＳ１０１には、ｎ番目の切断面について得られたラベリング数Ａが表されており、Ｓ１０２にはｎ＋１番目の切断面について得られたラベリング数Ｂが表されている。Ｓ１０３に示される判定工程においては、Ａが１であり、かつ、Ｂが２以上であることを判定している。すなわちその２つの条件が満たされた場合に、切断面の位置が左室内から僧帽弁部位へ到達あるいは進入したことを認識できる。そこで、Ｓ１０４においてはそのような認識にしたがって分離面が決定される。Ｓ１０３において判定基準としてＢが２以上という条件を採用したが、その理由は、図２に示した垂れ下がり部分１２Ａ，１２Ｂが切断面上において複数の孤立した領域として画像化されてしまう場合があるためである。したがって上記の二値化処理を適切に行える限りにおいて、あるいは垂れ下がり部分がリング状の画像として現れる限りにおいて、図９に示したＳ１０３の２番目の条件としてはＢ＝２としてもよい。そして、Ｂが２を超えるような場合にはエラー判定を行うようにしてもよい。
【００４４】
ちなみにラベリング処理においては、孤立した領域の面積がある一定値以上の場合に限ってラベリング数を計数してもよい。そのような構成によればノイズなどの影響を除外して、真の心腔を独立した領域として認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】三次元空間と心腔データとの関係を示す概念図である。
【図２】心腔データに対して設定される複数の切断面を表す概念図である。
【図３】複数の切断面に対応する複数の心腔断層像を示す図である。
【図４】心腔データに対して設定される分離面を説明するための図である。
【図５】分離面によって抽出された左室部分を表す図である。
【図６】三次元空間内における左室部分を表す概念図である。
【図７】三次元の関心領域を表す図である。
【図８】本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す分離面設定部の機能を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 心腔データ、１２ 左室部分、１４ 左房部分、１６ 連結部分、Ｑ ３Ｄ空間、Ｌ 基準線、Ｓ 切断面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に関し、特に三次元のボリュームデータを利用した左室容積の演算に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元計測を行える超音波診断装置を用いて、左室体積を演算しようとした場合、まず左室を包含する三次元空間に対して超音波が送受波され、それによりボリュームデータが取得される。ボリュームデータは三次元空間内の各ボクセルごとに得られたボクセルデータ（エコーデータ）の集合体である。ボリュームデータに対して二値化処理などを適用することにより心腔データが抽出される。周知のように左室と左房との間には僧帽弁が存在し、僧帽弁が閉じた状態であれば、ボリュームデータに対して三次元ラベリング処理などを適用して、閉じた左室空間の全体を抽出することも可能であるが、僧帽弁が開いた状態にある場合、左室だけを抽出することは困難である。左室及び左房をカバーする心腔データに関して、僧帽弁部位に左室と左房とを分離する分離面を適切に設定することが望まれるが、ユーザーによる設定は一般に難しく、あるいは煩雑であるし、また再現性、客観性の面で問題がある。そこで、ユーザーに負担をあまり生じさせずに分離面を客観的に設定することが望まれている。
【０００３】
下記の特許文献１には、二次元断層画像上で左室と左房とを分離する分離線を設定することが記載されている。また、分離線の位置を心臓の拍動にともなって自動的に追従（変動）させることが記載されている。しかし、三次元空間に対する分離処理については記載されていない。下記の特許文献２には、輪郭抽出及び三次元画像の構成については記載されているが、左室と左房の分離については記載されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３０９６７号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ボリュームデータに基づいて左室の体積を正確に演算できるようにすることにある。
【０００６】
本発明の目的は、左室と左房とを三次元的に的確に分離することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、三次元空間に対する超音波の送受波によりボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、前記ボリュームデータから心腔データを抽出する心腔データ抽出手段と、前記心腔データに対して、その左室部分から左房部分にかけて複数の切断面を設定する切断面設定手段と、前記複数の切断面に対応する複数の心腔断層像に基づいて、左室部分と左房部分とを分離する分離面を設定する分離面設定手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、心臓を含む三次元空間に対して超音波の送受波がなされ、これによってボリュームデータが取得される。ボリュームデータに対する閾値処理などによって、ボリュームデータから、左室部分（データ）及び左房部分（データ）を有する心腔データが抽出される。心腔データにおいて、僧帽弁が開いた状態では左室部分と左房部分とが空間的に繋がり、そのままでは左室のみを抽出することは困難である。そこで、左室部分から左房部分にかけて複数の切断面が平行に又は非平行に並んで設定され、各切断面上における心腔断層像が取得される。各心腔断層像の内容を参照することにより、左室部分から僧帽弁部位に到達したことを認識し、その到達時点における切断面としてあるいはそれを基準として分離面が設定される。分離面を利用して心腔データから左室部分を抽出すれば、左室部分の容積演算などを高精度に行うことができる。
【０００９】
望ましくは、前記心腔データにおける左室部分及び左房部分を通過する基準線を設定する基準線設定手段を含み、前記複数の切断面は前記基準線上の各位置に交差する平面である。望ましくは、前記基準線は僧帽弁部位の中心部分を通過する直線である。望ましくは、前記複数の切断面は前記基準線に直交し、所定の間隔をもって互いに平行に設定される。
【００１０】
複数の切断面は望ましくは基準線を基準として設定され、その基準線は、複数の切断面を設定した場合において左室部分から僧帽弁部位への到達を判別しやすいように、左室部分から左房部分を通過する方向に設定される。基準線は望ましくは超音波画像（二次元画像、三次元画像）を観察しながらマニュアルで設定されるが、それを自動化するようにしてもよい。例えば、左室部分の重心及び左房部分の重心を自動的に求めてそれらを通過する方向として自動的に基準線を設定することもできる。
【００１１】
望ましくは、前記分離面設定手段は、前記左室部分から前記左房部分へ向く方向に前記各切断面の心腔断層像を順番に参照し、それに基づいて前記分離面の位置を判定する。この構成によれば、心腔断層像において内容が変化した時点をもって僧帽弁部位への到達を判定できる。例えば、閉じた領域の個数の変化、リング状の心壁（弁組織）の登場、などを判定基準とすることができる。望ましくは、左室部分から左房部分への向きで探索が行われるが、逆方向に探索を行うことも可能である。また、両方へ探索を行って両者の結果を総合して分離面の位置を決定するようにしてもよい。
【００１２】
望ましくは、前記判定手段は、前記各切断面の心腔断層像に対してラベリング処理を実行する手段と、前記各切断面の心腔断層像に対するラベリング処理結果に基づいて前記分離面の位置を判定する手段と、を含む。この構成によれば、ラベリング処理によって、各切断面状に存在する閉じた孤立領域（島）を特定でき、またその個数を計算できる。
【００１３】
なお、ラベリング処理によらずに心腔領域内へ心壁（弁組織）が発現したこと自体を判定するようにしてもよい。例えば、各切断面上において基準線（原点）から放射状に１又は複数の参照ラインを設定し、各参照ライン上において心腔内に心壁（弁組織）を表すデータが存在するか否かを判断するようにしてもよい。
【００１４】
望ましくは、先の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第１条件を満たし、且つ、それに続く後の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第２条件を満たした時点をもって前記分離面の位置を判定する。望ましくは、前記第１条件はラベリング数が１であるという条件であり、前記第２条件はラベリング数が２以上であるという条件である。ラベリング数が１から２以上へ変化した場合、切断面が左室部分から僧帽弁部位へ移行したことを認識できる。すなわち、一般に、左室部分における僧帽弁部位周辺は、僧帽弁側へ垂れ下がって張出部分となっており、僧帽弁の上部に切断面が設定されると、それに対応する心腔断層像には、僧帽弁内部に相当する円形の領域と、上記の垂れ下がった部位に相当するリング状の領域と、が現れることになるので、ラベリング数の増大から当該位置を認識できる。ラベリング数が増大した時点の切断面の位置にそのまま分離面を設定してもよいし、その時点の切断面を基準としてそこから基準線方向へシフトした位置に分離面を設定してもよい。
【００１５】
望ましくは、前記分離面を利用して前記心腔データから左室部分を抽出する手段と、前記左室部分の容積を演算する手段と、を含む。収縮末期の容積と拡張末期の容積とから駆出率などを演算してもよい。各時刻で容積を演算し、容積の時間変化を表すグラフを表示するようにしてもよい。なお、上記手法は、僧帽弁が開いた状態における心腔データに対して適用するのが望ましいが、僧帽弁が閉じた状態における心腔データに対しても適用することができる。
【００１６】
（２）本発明は、心腔を含む三次元空間に対して超音波を送受波し、これにより三次元のボリュームデータを取得する手段と、前記ボリュームデータから心腔データを抽出する手段と、前記心腔データに対して、左室部分と左房部分を通過する基準線を設定する手段と、前記基準線上における探索方向を設定する手段と、前記基準線上における各位置を通過する複数の切断面を設定する手段と、前記各切断面の心腔断層像に対して、心腔孤立エリアの個数としてのラベリング数を求めるラベリング処理を実行する手段と、前記探索方向に沿って前記各切断面ごとのラベリング数を参照し、隣接する切断面間でラベリング数の変化が所定条件を満足したことを判定し、その判定がなされた時点の切断面を基準として分離面を設定する手段と、前記分離面によって前記心腔データから抽出される左室部分の容積を演算する手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
望ましくは、前記心腔データに対して三次元の関心領域を設定する手段を含み、前記関心領域内において前記複数の切断面が設定される。この構成によれば、処理範囲を一部に制限できるので、分離面の設定精度を向上でき、また迅速な演算を行える。望ましくは、前記分離面は、前記左室部分における垂れ下がり部分を避けて僧帽弁部位を横切る大きさをもった平面である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ボリュームデータに基づいて左室の体積を正確に演算できる。本発明によれば、左室と左房とを三次元的に的確に分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
まず、図１〜図７を用いて本実施形態の原理について説明する。図１には、３Ｄ（三次元）空間Ｑが示されている。この３Ｄ空間Ｑは、超音波を送受波することによって形成されるデータ取込空間に相当する。３Ｄ空間Ｑに対応して三次元のボリュームデータが得られる。図１には、立方体形状の３Ｄ空間Ｑが示されているが、例えば電子セクタ走査方式などが適用される場合には角錐形状をもった３Ｄ空間Ｑが構築される。すなわち３Ｄ空間Ｑの形状は超音波ビームの走査方式に依存する。
【００２１】
図１に示されるように、３Ｄ空間Ｑに対応するボリュームデータには心腔データ１０が含まれる。この心腔データ１０は左室部分１２、左房部分１４及びそれらを連絡する連結部分１６からなるものである。例えば、ボリュームデータに対し、心壁部分を値０とし、心腔部分を値１とする反転二値化処理などを適用することにより、心腔データ１０を抽出することができる。その場合においては、抽出処理範囲を制限する三次元の関心領域を設定するようにしてもよい。また後に図７に示されるように、複数の切断面を設定する場合にはその設定範囲を制限する三次元の関心領域を定義するようにしてもよい。なお、３Ｄ空間ＱはＸ−Ｙ−Ｚの直交座標系によって表されている。
【００２２】
左室部分１２は心臓における左室内腔に相当し、左房部分１４は心臓における左房内腔に相当し、連結部分１６は心臓における僧帽弁内腔に相当する。僧帽弁が開いた状態においてボリュームデータを取得すると、図１に示されるように左室部分１２と左房部分１４とが連結部分１６を介して一体的に連なる心腔データ１０が得られる。そのような心腔データ１０において、左室部分１２のみを抽出するために、以下のような処理が実行される。
【００２３】
まず、心腔データ１０に対して、左室部分１２から左房部分１４を貫通する方向に、具体的には連結部分１６の中心を通過する直線として、基準線Ｌが設定される。この基準線Ｌは本実施形態において超音波画像を観察したユーザーによってマニュアルで設定されているが、基準線Ｌの設定を自動化することも可能である。例えば、心腔データ１０を適当に上下二分割し、それぞれの分割領域ごとに重心点を求め、２つの重心点を結ぶ方向として基準線Ｌを自動的に定義することも可能である。あるいは他の手法を利用して基準点Ｌを自動的に設定するようにしてもよい。
【００２４】
基準線Ｌが設定されると、基準線Ｌ上において、左室部分１２側から左房部分１４側にかけて、基準線Ｌ上における各位置に直交する複数の切断面が設定される。図１においては、それらを代表して切断面Ｓｎが示されており、その原点であるＲｎは基準線Ｌ上の交点に相当している。符号１００は切断面Ｓｎを順次設定していく探索方向を表している。複数の切断面を同時に設定し、符号１００で示す方向に順次各切断面に対応する心腔断面像を参照するようにしてもよい。なお、切断面上における二次元座標がｘ−ｙ座標系で表されている。
【００２５】
図２には、心腔データ１０の縦断面（長軸断面）が表されている。上述したように心腔データ１０に対しては基準線Ｌが設定されており、それに対して直交する面として複数の切断面Ｓ１〜Ｓ４が設定される。各切断面Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ均等間隔で設定されており、そのピッチは例えば１ボクセル（１データ）であるが、ピッチについては任意に設定することができる。また詳細に観察したい部分についてのピッチを小さくし、それ以外の部分についてはピッチを大きくするなど、非均等の間隔で複数の切断面を設定することも可能である。
【００２６】
図２に示されるように、左室部分１２はその中心（僧帽弁部位近傍）からその周辺にかけて左房部分１４側へ垂れ下がった部分１２Ａ，１２Ｂを有している。したがって、基準線Ｌに沿って各切断面に対応する心腔断層像を順次観察していく過程において、単純に心腔面積だけを基準として僧帽弁部位を判定すると、誤判定の要因となる。そこで、本実施形態においては以下に説明するようにラベリング処理が利用されている。
【００２７】
図３には、図２に示した切断面Ｓ１〜Ｓ４に対応する複数の心腔断層像が示されている。上述したように、心腔データ１０は既に二値化処理されており、すなわち心腔に相当するデータについては輝度値として１が与えられ、その一方心壁（弁組織を含む）のデータに対しては輝度値として０が与えられている。（Ａ）に示す心腔断層像においては、符号２０が左室内腔を表しており、符号２１がそれ以外の領域を表している。ちなみに心腔データの抽出あるいは複数の心腔断層像の形成に先だって、必要なノイズ処理や平滑化処理などが適用される。
【００２８】
（Ａ）に示す心腔断層像に対してラベリング処理を適用すると、孤立エリアの個数としてラベリング数１が得られる。（Ｂ）に示す心腔断層像は僧帽弁部位の上部を横切る切断面に対応するものであるが、その心腔断層像においては符号２６で示されるように弁組織がリング状に現れてくる。その結果としてそのリング状の弁組織２６の内部に僧帽弁内腔に相当する領域２４が発現し、またリング状の僧帽弁相当領域２６の外側には上述した垂れ下がり部分に相当するリング状の心腔領域２２が存在する。この（Ｂ）に示す心腔断層像に対してラベリング処理を適用すると、中央の円形の領域２４とそこから一定幅を隔てて存在するリング状の領域２２とが特定されることになり、ラベリング数２が算出される。
【００２９】
図２に示した切断面Ｓ３に対応する心腔断層像が（Ｃ）に示されており、この心腔断層像においては僧帽弁内腔から左房内腔への移行を反映して中央部分に大きな心腔領域３２が存在しており、そこから弁組織に相当する領域３０を隔ててリング状の左室垂れ下がり部分に相当するリング状の領域２８が存在している。この心腔断層像に対してラベリング処理を適用するとラベリング数２が算出される。
【００３０】
切断面の位置がより下方に下がると、（Ｄ）で示されるような心腔断層像が得られ、その心腔断層像においては符号３４で示されるように左房内腔に相当する心腔領域３４のみが現れることになる。その心腔断層像に対してラベリング処理を適用した結果としてのラベリング数は１である。
【００３１】
したがって、（Ａ）で表す心腔断層像から（Ｂ）で表す心腔断層像への切り替わり（移行）をラベリング数の変化として認識すれば、その結果として僧帽弁上部すなわち左室から僧帽弁への繋がり部分を自動的に特定することが可能となる。本実施形態においては、（Ｂ）に示される切断面Ｓ２の位置をもって分離面が設定されており、その分離面は左室部分と左房部分を分離する面であるが、特に左室部分の中央部下端を区切る面として機能する。
【００３２】
図４には、以上によって特定された分離面の位置Ｔが表されており、僧帽弁内腔に相当する連結部分１６に対してそれを横切る面として分離面が設定されている。ただし、この分離面は図３の（Ｂ）において中央部分の心腔領域２４のみが機能するものであり、それ以外の領域についてはデータの分離作用は有していない。すなわち実際に分離機能を発揮する領域（すなわち真の意味での分離面）を制限することにより、図４において示されている垂れ下がり部分１２Ａ，１２Ｂが不必要に切り取られてしまう問題を未然に防止することが可能となる。すなわち、本実施形態においては、図３の（Ｂ）に示すような状態となって僧帽弁部位への到達が認識された場合、その中央部分における心腔領域２４が分離面として認識され、それを三次元空間内に設定することにより左室部分を閉空間として抽出することが可能となる。その状態が図５に示されており、左室部分１２は分離面によってその僧帽弁部位における中央端部１２Ｃによって切り取られているが、その周囲に存在する垂れ下がり部分１２Ａ，１２Ｂについてはそのまま保存され、後に説明する体積演算などにおいてその部分も体積演算の対象とされる。
【００３３】
図６には、以上のような処理によって抽出された左室部分１２が示されている。本来であれば左室部分１２は僧帽弁内腔を通じて左房部分と連通しており、空間的には全体が一体化されているものであったが、上述した分離面の設定によって左室内腔に相当する左室部分を自動的に抽出して客観的で再現性ある体積演算を実現することが可能となる。
【００３４】
左室及び左房の周辺には他の心腔も存在しており、また肺などの臓器も存在していることから、複数の切断面を設定する場合、その設定範囲を制限するのが望ましい。例えば図７に示されるように中心軸としての基準線Ｌを中心として三次元の関心領域すなわち３Ｄ−ＲＯＩ３６を設定し、その範囲内において複数の切断面を設定させるようにするのが望ましい。この場合においてその３Ｄ−ＲＯＩ３６は立方体形状の領域であってもよいし円柱形状の領域であってもよい。例えばユーザーによって基準線Ｌを設定する際に上述のような三次元ＲＯＩをユーザーにより設定させるようにしてもよいし、その設定を自動化するようにしてもよい。３Ｄ−ＲＯＩ３６の設定をもってその中心軸として基準線Ｌの設定とみなすことも可能である。
【００３５】
次に図８及び図９を用いて本実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。
【００３６】
３Ｄプローブ４０はボリュームデータを取得する送受波器である。３Ｄプローブ４０は本実施形態において２Ｄアレイ振動子を有している。その２Ｄアレイ振動子は複数の振動素子を縦方向及び横方向に整列させてなるものである。２Ｄアレイ振動子にて形成される超音波ビームを電子的に二次元走査することにより三次元空間を構成することができる。これに代えて、１Ｄアレイ振動子を機械的に走査することにより、三次元空間を構築するようにしてもよい。電子走査方式としては電子リニア走査、電子セクタ走査などをあげることができる。
【００３７】
送受信部４２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。送受信部４２から複数の振動素子に対して複数の送信信号が所定の遅延関係をもって供給され、これによって送信ビームが形成される。複数の振動素子から出力される複数の受信信号に対して送受信部４２において整相加算処理が実行され、これによって整相加算後の受信信号（受信ビームに対応する信号）が生成される。受信信号はエコーデータとして３Ｄメモリ４４へ出力されている。ちなみに受信されたエコーデータを順次処理することが可能な場合には３Ｄメモリ４４を省略することも可能である。ちなみに、図８においては受信信号に対する検波処理、ノイズ処理などの回路については図示省略されている。
【００３８】
３Ｄ画像形成部４６は、３Ｄメモリ４４上に構築される三次元の記憶空間内に格納されたボリュームデータに基づいて、例えばボリュームレンダリング法などを適用して三次元超音波画像を形成するモジュールである。形成された三次元超音波画像のデータは表示処理部４８へ出力される。トリプレーン形成部４７は、三次元空間の正面方向、側面方向、上面方向のそれぞれの方向から見た断層画像あるいは投影画像をトリプレーンとして形成するモジュールである。各画像の画像データは表示部４９へ出力される。三次元超音波画像や上記のトリプレーンは、基準軸や関心領域をユーザーによって設定する際に参照されるものである。また体積演算の結果や駆出率の演算結果を画面上に表示する場合に、上記のような画像を併せて表示するようにしてもよい。
【００３９】
主制御部５０は図８に示される各構成の動作制御を行っている。主制御部５０には操作パネル５２が接続されている。この操作パネル５２を利用して基準軸をユーザー設定したり、三次元の関心領域をユーザー設定したりすることが可能である。主制御部５０には心電計６８が接続されている。心電計６８から出力される心電信号は主制御部５０に入力され、これによって心拍同期信号が得られる。その心拍同期信号を基準として拡張末期の時相や収縮末期の時相を認識することができる。ちなみに、ボリュームデータは本実施形態において拡張末期及び収縮末期の２時相において取得されており、各時相において計算された容積からその変化率として駆出率が演算されている。
【００４０】
心腔抽出部５４は、本実施形態において反転二値化処理を実行するモジュールである。すなわち３Ｄメモリ４４から出力されるボリュームデータに対して心腔データを１とし、組織データを０とする二値化処理を実行する。これによって図１に示されたような心腔データを得ることが可能となる。そのような心腔データの抽出に先立って、必要に応じてノイズ処理や平滑化処理などが適用される。抽出された心腔データは切断面設定部５６及び分離面設定部６０へ出力される。
【００４１】
切断面設定部５６は、心腔データに対して図１及び図２に示したような複数の切断面を設定するモジュールである。本実施形態においては、上述したように心腔データに対して中心軸としての基準軸が設定されており、これと共に、ユーザーによって基準軸における探索方向が設定される。すなわち左室から左房へ向かう方向が設定される。また必要に応じてユーザーによって三次元の関心領域が設定され、その三次元の関心領域の範囲内において複数の切断面が設定される。各切断面に対応する心腔断層像のデータはラベリング処理５８へ出力される。ラベリング処理部５８は各心腔断層像ごとにラベリング処理を適用し、切断面上に存在する値１をもった連続領域（閉じた孤立領域）の個数を計算する。分離面設定部６０は後に図９を用いて説明するように、また図３を用いて説明したように、ラベリング数の変化を基準としてその変化が生じた切断面の位置をもって分離面を設定するモジュールである。分離面は心腔データに対して設定され、心腔データにおいて分離面よりも上方すなわち探索方向の開始点側に存在する空間として左室部分が抽出される。その抽出は具体的には左室抽出部６２によって実行される。図８に示す構成例では心腔データが分離面設定部６０に出力されているが、その心腔データを左室抽出部６２へ出力するようにしてもよい。すなわち図８に示す構成は上記において説明した原理を実現するための１つの構成例であって、様々な構成を採用することができる。例えば各機能についてはハードウエアによって実現するようにしてもよいが、ＣＰＵをプログラム動作させることによってソフトウエアとして実現するようにしてもよい。
【００４２】
左室抽出部６２によって抽出された左室部分のデータは容積演算部６６に出力される他、必要に応じて表示処理部４８へ出力される。容積演算部６６は、左室部分の容積を演算し、その結果を表示処理部４８へ出力する。容積演算部６６は本実施形態において拡張末期の容積と収縮末期の容積の２つの容積から駆出率を演算しており、その演算結果も表示処理部４８へ出力されている。表示処理部４８には表示部４９が接続されており、表示部４９上には上述の三次元超音波画像、トリプレーン画像、左室の容積、駆出率などが表示される。また必要に応じて左室自体の三次元画像を表示するようにしてもよい。
【００４３】
図９には、図８に示した分離面設定部６０の処理内容が示されている。ここでＳ１０１には、ｎ番目の切断面について得られたラベリング数Ａが表されており、Ｓ１０２にはｎ＋１番目の切断面について得られたラベリング数Ｂが表されている。Ｓ１０３に示される判定工程においては、Ａが１であり、かつ、Ｂが２以上であることを判定している。すなわちその２つの条件が満たされた場合に、切断面の位置が左室内から僧帽弁部位へ到達あるいは進入したことを認識できる。そこで、Ｓ１０４においてはそのような認識にしたがって分離面が決定される。Ｓ１０３において判定基準としてＢが２以上という条件を採用したが、その理由は、図２に示した垂れ下がり部分１２Ａ，１２Ｂが切断面上において複数の孤立した領域として画像化されてしまう場合があるためである。したがって上記の二値化処理を適切に行える限りにおいて、あるいは垂れ下がり部分がリング状の画像として現れる限りにおいて、図９に示したＳ１０３の２番目の条件としてはＢ＝２としてもよい。そして、Ｂが２を超えるような場合にはエラー判定を行うようにしてもよい。
【００４４】
ちなみにラベリング処理においては、孤立した領域の面積がある一定値以上の場合に限ってラベリング数を計数してもよい。そのような構成によればノイズなどの影響を除外して、真の心腔を独立した領域として認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】三次元空間と心腔データとの関係を示す概念図である。
【図２】心腔データに対して設定される複数の切断面を表す概念図である。
【図３】複数の切断面に対応する複数の心腔断層像を示す図である。
【図４】心腔データに対して設定される分離面を説明するための図である。
【図５】分離面によって抽出された左室部分を表す図である。
【図６】三次元空間内における左室部分を表す概念図である。
【図７】三次元の関心領域を表す図である。
【図８】本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す分離面設定部の機能を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 心腔データ、１２ 左室部分、１４ 左房部分、１６ 連結部分、Ｑ ３Ｄ空間、Ｌ 基準線、Ｓ 切断面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元空間に対する超音波の送受波によりボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、
前記ボリュームデータから心腔データを抽出する心腔データ抽出手段と、
前記心腔データに対して、その左室部分から左房部分にかけて複数の切断面を設定する切断面設定手段と、
前記複数の切断面に対応する複数の心腔断層像に基づいて、左室部分と左房部分とを分離する分離面を設定する分離面設定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記心腔データにおける左室部分及び左房部分を通過する基準線を設定する基準線設定手段を含み、
前記複数の切断面は前記基準線上の各位置に交差する平面であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記基準線は僧帽弁部位の中心部分を通過する直線であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置において、
前記複数の切断面は前記基準線に直交し、所定の間隔をもって互いに平行に設定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記分離面設定手段は、前記左室部分から前記左房部分へ向く方向に前記各切断面の心腔断層像を順番に参照し、それに基づいて前記分離面の位置を判定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記判定手段は、
前記各切断面の心腔断層像に対してラベリング処理を実行する手段と、
前記各切断面の心腔断層像に対するラベリング処理結果に基づいて前記分離面の位置を判定する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
先の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第１条件を満たし、且つ、それに続く後の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第２条件を満たした時点をもって前記分離面の位置を判定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記第１条件はラベリング数が１であるという条件であり、
前記第２条件はラベリング数が２以上であるという条件であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
前記分離面を利用して前記心腔データから左室部分を抽出する手段と、
前記左室部分の容積を演算する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
心腔を含む三次元空間に対して超音波を送受波し、これにより三次元のボリュームデータを取得する手段と、
前記ボリュームデータから心腔データを抽出する手段と、
前記心腔データに対して、左室部分と左房部分を通過する基準線を設定する手段と、
前記基準線上における探索方向を設定する手段と、
前記基準線上における各位置を通過する複数の切断面を設定する手段と、
前記各切断面の心腔断層像に対して、心腔孤立エリアの個数としてのラベリング数を求めるラベリング処理を実行する手段と、
前記探索方向に沿って前記各切断面ごとのラベリング数を参照し、隣接する切断面間でラベリング数の変化が所定条件を満足したことを判定し、その判定がなされた時点の切断面を基準として分離面を設定する手段と、
前記分離面によって前記心腔データから抽出される左室部分の容積を演算する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
前記心腔データに対して三次元の関心領域を設定する手段を含み、
前記関心領域内において前記複数の切断面が設定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の装置において、
前記分離面は、前記左室部分における垂れ下がり部分を避けて僧帽弁部位を横切る大きさをもった平面であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１】
三次元空間に対する超音波の送受波によりボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、
前記ボリュームデータから心腔データを抽出する心腔データ抽出手段と、
前記心腔データに対して、その左室部分から左房部分にかけて複数の切断面を設定する切断面設定手段と、
前記複数の切断面に対応する複数の心腔断層像に基づいて、左室部分と左房部分とを分離する分離面を設定する分離面設定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記心腔データにおける左室部分及び左房部分を通過する基準線を設定する基準線設定手段を含み、
前記複数の切断面は前記基準線上の各位置に交差する平面であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記基準線は僧帽弁部位の中心部分を通過する直線であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置において、
前記複数の切断面は前記基準線に直交し、所定の間隔をもって互いに平行に設定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記分離面設定手段は、前記左室部分から前記左房部分へ向く方向に前記各切断面の心腔断層像を順番に参照し、それに基づいて前記分離面の位置を判定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記判定手段は、
前記各切断面の心腔断層像に対してラベリング処理を実行する手段と、
前記各切断面の心腔断層像に対するラベリング処理結果に基づいて前記分離面の位置を判定する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
先の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第１条件を満たし、且つ、それに続く後の切断面の心腔断層像についてのラベリング処理結果が第２条件を満たした時点をもって前記分離面の位置を判定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記第１条件はラベリング数が１であるという条件であり、
前記第２条件はラベリング数が２以上であるという条件であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
前記分離面を利用して前記心腔データから左室部分を抽出する手段と、
前記左室部分の容積を演算する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
心腔を含む三次元空間に対して超音波を送受波し、これにより三次元のボリュームデータを取得する手段と、
前記ボリュームデータから心腔データを抽出する手段と、
前記心腔データに対して、左室部分と左房部分を通過する基準線を設定する手段と、
前記基準線上における探索方向を設定する手段と、
前記基準線上における各位置を通過する複数の切断面を設定する手段と、
前記各切断面の心腔断層像に対して、心腔孤立エリアの個数としてのラベリング数を求めるラベリング処理を実行する手段と、
前記探索方向に沿って前記各切断面ごとのラベリング数を参照し、隣接する切断面間でラベリング数の変化が所定条件を満足したことを判定し、その判定がなされた時点の切断面を基準として分離面を設定する手段と、
前記分離面によって前記心腔データから抽出される左室部分の容積を演算する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
前記心腔データに対して三次元の関心領域を設定する手段を含み、
前記関心領域内において前記複数の切断面が設定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の装置において、
前記分離面は、前記左室部分における垂れ下がり部分を避けて僧帽弁部位を横切る大きさをもった平面であることを特徴とする超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１６７０８０（Ｐ２００６−１６７０８０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６２４４７（Ｐ２００４−３６２４４７）
【出願日】平成１６年１２月１５日（２００４．１２．１５）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１５日（２００４．１２．１５）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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