超聲波診斷裝置和超聲波圖像描繪方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的超聲波診斷裝置具備：梯度計(jì)算部，計(jì)算體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度；特征計(jì)算部，基于所述梯度及超聲波束的朝向計(jì)算所述三維像素的特征量，并基于所述特征量計(jì)算特征空間；對(duì)象三維像素決定部，基于所述特征空間，決定與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述三維像素；三維像素去除部，從所述對(duì)象物去除位于探測(cè)器側(cè)的三維像素；和超聲波圖像生成部，根據(jù)去除了位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的所述體數(shù)據(jù)，生成與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的超聲波圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超聲波診斷裝置和超聲波圖像描繪方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置，特別是涉及描繪對(duì)象物的圖像的超聲波診斷裝置和超聲波圖像描繪方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)的超聲波診斷裝置中描繪胎兒的情況下，為了從描繪圖像中去除深度比胎兒淺的部分(位于比胎兒更靠探測(cè)器側(cè)的部分)，手動(dòng)設(shè)定包括胎兒的深度或胎兒的關(guān)注區(qū)域。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波診斷裝置中，為了描繪胎兒，利用體數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)關(guān)注區(qū)域的邊界，檢測(cè)互相連接的多個(gè)邊界的多個(gè)三維像素(voxel)來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)化(標(biāo)簽化)，比較標(biāo)簽化后的三維像素群，將具有最多的三維像素?cái)?shù)的三維像素群所包含的三維像素設(shè)定為關(guān)注區(qū)域的邊界(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0003]此外，在現(xiàn)有技術(shù)的超聲波診斷裝置中，基于從三維數(shù)據(jù)中選擇出的二維圖像的亮度梯度最大的位置，決定觀察對(duì)象物和觀察對(duì)象物以外的邊界點(diǎn)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn) 2)。
[0004]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0005]【專(zhuān)利文獻(xiàn)】
[0006]【專(zhuān)利文獻(xiàn)I】JP特開(kāi)2010-221018號(hào)公報(bào)
[0007]【專(zhuān)利文獻(xiàn)2】JP特開(kāi)2006-288471號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]-發(fā)明想要解決的問(wèn)題-
[0009]但是，在現(xiàn)有技術(shù)的超聲波診斷裝置中，檢測(cè)關(guān)注區(qū)域的邊界，基于邊界內(nèi)的具有最多的三維像素?cái)?shù)的三維像素群，決定關(guān)注區(qū)域的邊界，因此存在用于描繪對(duì)象物(例如， 胎兒)的表面圖像的運(yùn)算量多的問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明的目的在于，提供一種以較少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像的超聲波診斷裝置和超聲波圖像描繪方法。
[0011]-用于解決問(wèn)題的手段-
[0012]本發(fā)明的超聲波診斷裝置具備:梯度計(jì)算部，計(jì)算體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度； 特征計(jì)算部，基于所述梯度及超聲波束的朝向，計(jì)算所述三維像素的特征量，并基于所述特征量，計(jì)算特征空間；對(duì)象三維像素決定部，基于所述特征空間，決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述三維像素；體數(shù)據(jù)處理部，具備從所述對(duì)象物中去除位于探測(cè)器側(cè)的三維像素的三維像素去除部；超聲波圖像生成部，根據(jù)去除了位于探測(cè)器側(cè)的三維像素的所述體數(shù)據(jù)，生成與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的超聲波圖像。
[0013]-發(fā)明效果-
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種以較少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像的超聲波診斷裝置和超聲波圖像描繪方法?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是示意性示出第I實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置的構(gòu)成的圖。
[0016]圖2是示出第I實(shí)施方式所涉及的體數(shù)據(jù)處理部8的結(jié)構(gòu)的圖。
[0017]圖3是示出第I實(shí)施方式所涉及的對(duì)象三維像素決定部803的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖4是示出第I實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0019]圖5(a)是示出以三維結(jié)構(gòu)示出的體數(shù)據(jù)的圖，(b)是示出示出由體數(shù)據(jù)生成部生成的體數(shù)據(jù)的圖(c)r0 空間的剖面的圖。
[0020]圖6是示出子宮內(nèi)的胎兒的體數(shù)據(jù)的圖。
[0021]圖7是示出體數(shù)據(jù)處理部識(shí)別胎兒表面的動(dòng)作的流程圖。
[0022]圖8 (a)是示出以關(guān)注三維像素為中心的、示出運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍的圖，(b) 是示出與各三維像素值相乘的運(yùn)算符系數(shù)的圖。
[0023]圖9是用箭頭在胎兒正中剖面像中示出梯度向量的圖。
[0024]圖10(a)是示出了表示特征量的三維特征空間的圖，(b)是示出梯度向量的向量朝向的分布的圖，(C)是示出梯度向量的向量長(zhǎng)度的分布的圖，(d)是示出濾波后的梯度向量的向量朝向的分布的圖，(e)是示出濾波后的梯度向量的向量長(zhǎng)度的分布的圖。
[0025]圖11(a)是示出通過(guò)濾波部選擇的分布區(qū)域的分布的圖，(b)是示出以三維像素的深度作為等級(jí)的分布區(qū)域的度數(shù)分布的圖，(C)是示出由群選擇部計(jì)算每個(gè)群的方差值的圖。
[0026]圖12是去除了比胎兒表面更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素的狀態(tài)下的胎兒正中剖面像。
[0027]圖13是示出第2實(shí)施方式涉及的對(duì)象三維像素決定部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖14(a)是示出特征空間內(nèi)的向量長(zhǎng)度及向量朝向的分布的圖，(b)是示出以向量朝向作為等級(jí)的向量長(zhǎng)度的度數(shù)分布的圖，(C)是示出以向量長(zhǎng)度作為等級(jí)的向量朝向的度數(shù)分布的圖。
[0029]圖15是表示第3實(shí)施方式的體數(shù)據(jù)處理部的圖。
[0030]圖16是表示由操作部調(diào)整后的運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍的圖。
[0031]圖17是示出運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍可變的情況的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置的特征在于，具備:體數(shù)據(jù)生成部，通過(guò)從探測(cè)器收發(fā)超聲波束來(lái)生成對(duì)象物的體數(shù)據(jù)；體數(shù)據(jù)處理部,生成在體數(shù)據(jù)生成部中生成的對(duì)象物的超聲波圖像；和超聲波圖像生成部，生成與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述超聲波圖像，該超聲波診斷裝置的特征在于，所述體數(shù)據(jù)處理部具備:梯度計(jì)算部，計(jì)算所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度；特征計(jì)算部，基于所述梯度及所述超聲波束的朝向計(jì)算所述三維像素的特征量，并基于所述特征量計(jì)算特征空間；對(duì)象三維像素決定部，基于所述特征空間，決定與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述三維像素；和三維像素去除部，從所述對(duì)象物去除位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素。
[0033]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，根據(jù)基于超聲波束的朝向及三維像素值的梯度決定的三維像素生成超聲波圖像，從而根據(jù)超聲波束的朝向?qū)θS像素值的梯度賦予特征，計(jì)算表示三維像素的特征的特征量，基于特征量的特征空間決定對(duì)象物的三維像素，因此能夠描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0034]此外，在現(xiàn)有技術(shù)的超聲波診斷裝置中，檢測(cè)關(guān)注區(qū)域的邊界，基于邊界內(nèi)的具有最多的三維像素?cái)?shù)的三維像素群，設(shè)定關(guān)注區(qū)域的邊界，但是若脂肪與子宮的邊界、胎兒腦腔和深度比胎兒深的部位的邊界等互相連接的邊界變大，則很難區(qū)分關(guān)注區(qū)域的邊界，但是本發(fā)明能夠解決該問(wèn)題。
[0035]此外，現(xiàn)有技術(shù)的超聲波診斷裝置基于二維圖像即斷層像的亮度梯度最大的位置設(shè)定邊界點(diǎn)，但是只要基于從三維圖像中切出的斷層像的亮度梯度最大的位置，就會(huì)在亮度梯度比胎兒表面大的情況下，例如產(chǎn)生多重回波的情況或存在脂肪與子宮的邊界的情況下，將胎兒表面以外的部分錯(cuò)誤地識(shí)別為胎兒表面，但是本發(fā)明能夠解決該問(wèn)題。
[0036]此外，為了描繪對(duì)象物的圖像，具有通過(guò)使用三維像素值的重心的平均法等來(lái)對(duì)相當(dāng)于對(duì)象物的三維像素進(jìn)行分組的方法，但是這種分組方法的運(yùn)算量多，無(wú)法實(shí)時(shí)地描繪對(duì)象物的圖像，但是本發(fā)明能夠解決該問(wèn)題。
[0037]此外，所述對(duì)象三維像素決定部具備:群選擇部，基于所述特征空間內(nèi)的所述梯度的向量長(zhǎng)度及向量朝向中的至少I(mǎi)個(gè)分布，決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
[0038]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于根據(jù)特征空間內(nèi)的梯度的向量長(zhǎng)度或者向量朝向的分布來(lái)決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素，因此能夠以少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0039]此外，以所述超聲波束的歸一化向量與所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度的歸一化向量之間的內(nèi)積表示所述群選擇部的所述向量朝向。
[0040]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)超聲波束的歸一化向量和梯度的歸一化向量之間的內(nèi)積，計(jì)算表示三維像素的特征的特征量，因此能夠以少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0041]此外，所述群選擇部的所述分布是以所述深度作為等級(jí)的所述向量長(zhǎng)度或者所述向量朝向的度數(shù)分布，以基于所述度數(shù)分布的方差值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及平均偏差中的至少I(mǎi)個(gè)表示所述分布的指標(biāo)。
[0042]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)基于向量長(zhǎng)度或者向量朝向的度數(shù)分布的方差值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、或者平均偏差，決定包括對(duì)象物的三維像素，因此能夠以少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0043]此外，所述對(duì)象三維像素決定部通過(guò)比較預(yù)先設(shè)定的閾值和所述特征量，從而決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
[0044]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠簡(jiǎn)單 地根據(jù)閾值嚴(yán)格區(qū)分特征量，能夠以少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0045]此外，所述對(duì)象三維像素決定部具備:分布計(jì)算部，計(jì)算所述特征空間內(nèi)的所述向量的長(zhǎng)度及朝向中的至少I(mǎi)個(gè)分布；和閾值決定部，基于所述分布決定所述閾值。
[0046]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠基于特征空間內(nèi)的向量長(zhǎng)度或者向量朝向的分布，決定在濾波部中使用的閾值。
[0047]此外，所述特征計(jì)算部計(jì)算以所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度的向量的長(zhǎng)度、 朝向及所述三維像素的深度中的至少I(mǎi)個(gè)作為所述特征量的特征空間。
[0048]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，根據(jù)梯度的向量長(zhǎng)度、梯度的向量朝向、及深度中的至少I(mǎi)個(gè)，決定表示三維像素的特征的特征量，基于分別以這些特征量作為軸的特征空間來(lái)識(shí)別對(duì)象物，因此能夠描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0049]此外，所述三維像素去除部將位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的三維像素值設(shè)為規(guī)定值。
[0050]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)將位于比對(duì)象物更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素的三維像素值設(shè)定為規(guī)定值，從而能夠去除位于探測(cè)器側(cè)的三維像素，能夠描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0051]此外，所述三維像素去除部設(shè)定位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的透明度。
[0052]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)定位于比對(duì)象物更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素的透明度，從而能夠去除位用探測(cè)器側(cè)的三維像素，能夠描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0053]此外，所述梯度計(jì)算部基于運(yùn)算符計(jì)算三維的所述梯度，所述運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍是可變的。
[0054]此外，該超聲波診斷裝置具備設(shè)定三維的所述梯度的運(yùn)算對(duì)象范圍的手段，所述梯度計(jì)算部基于所述設(shè)定的運(yùn)算對(duì)象范圍，計(jì)算所述三維的所述梯度。
[0055]根據(jù)這些結(jié)構(gòu)中的任一種，通過(guò)可變地設(shè)定運(yùn)算對(duì)象范圍，從而能夠去除對(duì)象物表面的噪聲，能夠以少的運(yùn)算量描繪平穩(wěn)的對(duì)象物的表面圖像。
[0056]本實(shí)施方式所涉及的超聲波圖像描繪方法根據(jù)由具有探測(cè)器的超聲波診斷裝置獲取到的體數(shù)據(jù)而生成對(duì)象物的超聲波圖像，該超聲波圖像描繪方法包括:計(jì)算所述體數(shù)據(jù)的三維像素值的梯度的步驟；基于所述梯度的向量朝向及所述三維像素值的所述梯度， 計(jì)算三維像素的特征量，并基于所述特征量計(jì)算特征空間的步驟；基于所述特征空間，決定與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述三維像素的步驟；去除位于比所述對(duì)象物更靠所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的步驟；和根據(jù)去除了位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的所述體數(shù)據(jù)，生成與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的超聲波圖像的步驟。
[0057]此外，決定所述三維像素的步驟具備:群選擇步驟，基于所述特征空間內(nèi)的所述梯度的向量長(zhǎng)度及向量朝向中的至少I(mǎi)個(gè)分布，決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
[0058]此外，決定所述三維像素的步驟中，通過(guò)比較預(yù)先設(shè)定的閾值和所述特征量，從而決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
[0059]此外，計(jì)算所述特征空間的步驟中，計(jì)算將所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度的向量的長(zhǎng)度、朝向及所述三維像素的深度中的至少I(mǎi)個(gè)作為所述特征量的特征空間。
[0060]根據(jù)這些結(jié)構(gòu)中的任一種，通過(guò)根據(jù)基于超聲波束的朝向及三維像素值的梯度決定的三維像素生成超聲波圖像，從而根據(jù)超聲波束的朝向?qū)θS像素值的梯度賦予特征， 計(jì)算表示三維像素的特征的特征量，并基于特征量的特征空間決定對(duì)象物的三維像素，因此能夠描繪對(duì)象物的表面圖像。
[0061](第I實(shí)施方式)
[0062]以下，參照【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置。圖1是示意性示出本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0063]超聲波診斷裝置I具備操作部2、波束方向指示部3、收發(fā)部4、探測(cè)器5、體數(shù)據(jù)生成部7、體數(shù)據(jù)處理部8、超聲波圖像生成部9及顯示部10。
[0064]操作部2進(jìn)行超聲波診斷裝置I的操作，進(jìn)行用于描繪對(duì)象物的三維圖像的各種設(shè)定，指示對(duì)象物的三維圖像的描繪。此外，操作部2向超聲波束方向指示部指示超聲波束的朝向。作為數(shù)據(jù)向體數(shù)據(jù)生成部7及體數(shù)據(jù)處理部8發(fā)送超聲波束的朝向。[0065]收發(fā)部4生成朝由操作部2指示的超聲波束的朝向射出的超聲波束的發(fā)送波信號(hào)。收發(fā)部4向探測(cè)器5發(fā)送所生成的發(fā)送波信號(hào)，從探測(cè)器5接收接收波信號(hào)。此外，收發(fā)部4如JP特開(kāi)2001-252276號(hào)公報(bào)公開(kāi)的那樣,具備發(fā)送波電路、發(fā)送波延遲電路、接收波電路及接收波延遲電路等。
[0066]探測(cè)器5將從收發(fā)部4發(fā)送的發(fā)送波信號(hào)變換為聲音信號(hào)，經(jīng)由介質(zhì)向被檢測(cè)體射出超聲波束。此外，探測(cè)器5將由被檢測(cè)體內(nèi)反射的反射回波信號(hào)變換為接收波信號(hào)后發(fā)送給收發(fā)部4。
[0067]體數(shù)據(jù)生成部7從收發(fā)部4接收探測(cè)器5接收到的接收波信號(hào)，基于接收波信號(hào)生成被檢測(cè)體的體數(shù)據(jù)。此外,體數(shù)據(jù)生成部7將超聲波束的朝向和三維像素值相關(guān)聯(lián)之后生成體數(shù)據(jù)。
[0068]體數(shù)據(jù)處理部8處理由體數(shù)據(jù)生成部7生成的體數(shù)據(jù)，向超聲波圖像生成部9發(fā)送被檢測(cè)體的對(duì)象物的三維圖像數(shù)據(jù)，作為投影到二維平面的圖像。
[0069]超聲波圖像生成部9基于從體數(shù)據(jù)處理部8接收到的圖像數(shù)據(jù)，生成超聲波圖像。 顯示部10顯示由超聲波圖像生成部9生成的超聲波圖像。
[0070]圖2是示出本實(shí)施方式涉及的體數(shù)據(jù)處理部8的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，體數(shù)據(jù)處理部8具備梯度計(jì)算部801、特征計(jì)算部802、對(duì)象三維像素決定部803及三維像素去除部 804。
[0071]梯度計(jì)算部801計(jì)算由體數(shù)據(jù)生成部7生成的體數(shù)據(jù)的三維像素值的梯度。梯度計(jì)算部801分別計(jì)算三維坐標(biāo)的各軸方向上的三維像素值的梯度，并計(jì)算三維梯度向量 (二維梯度)。
[0072]特征計(jì)算部802從波束方向指示部3接收超聲波束的朝向。特征計(jì)算部802從梯度計(jì)算部801接收三維梯度，基于三維坐標(biāo)的各軸方向上的梯度，計(jì)算梯度向量的長(zhǎng)度及朝向。
[0073]此外，特征計(jì)算部802針對(duì)各三維像素，計(jì)算梯度向量長(zhǎng)度為I的歸一化梯度向量 (梯度的歸一化向量)。特征計(jì)算部802針對(duì)各三維像素，計(jì)算超聲波束的波束向量長(zhǎng)度為 I的歸一化波束向量(超聲波束的歸一化向量)。特征計(jì)算部802計(jì)算超聲波束的歸一化向量與梯度的歸一化向量的內(nèi)積。
[0074]即，特征計(jì)算部802基于超聲波束的朝向及三維像素值的梯度，計(jì)算具有三維像素值的三維像素的特征量，并與三維像素的深度一起計(jì)算特征空間。
[0075]對(duì)象三維像素決定部803從特征計(jì)算部802接收將梯度向量長(zhǎng)度、梯度向量朝向及三維像素的深度中的至少I(mǎi)個(gè)作為特征量的特征空間。對(duì)象三維像素決定部803基于特征空間，識(shí)別對(duì)象物(例如 ，胎兒的表面)，決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素。對(duì)象三維像素決定部803向三維像素去除部804發(fā)送所決定的三維像素的坐標(biāo)。
[0076]三維像素去除部804從體數(shù)據(jù)中去除比對(duì)象物的三維像素坐標(biāo)值淺的坐標(biāo)值的三維像素(位于比對(duì)象物更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素)，向超聲波圖像生成部9發(fā)送去除了該三維像素的體數(shù)據(jù)。
[0077]圖3是示出本實(shí)施方式涉及的對(duì)象三維像素決定部803的結(jié)構(gòu)的圖。如圖3所示， 對(duì)象三維像素決定部803具備濾波部805及群選擇部806。對(duì)象三維像素決定部803利用濾波部805，比較預(yù)先設(shè)定的閾值和特征量，從而決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素。例如，濾波部805將比閾值大的特征量選擇為對(duì)象物的特征量，發(fā)送給群選擇部806。
[0078]群選擇部806基于特征空間，計(jì)算與三維像素的深度相應(yīng)的梯度向量長(zhǎng)度或者梯度向量朝向的分布。用方差值表示分布的指標(biāo)(偏差等)。例如，群選擇部806對(duì)以三維像素的深度作為等級(jí)的梯度向量長(zhǎng)度或者梯度向量朝向的度數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，基于度數(shù)分布分離成多個(gè)群，計(jì)算各群的方差值。
[0079]群選擇部806通過(guò)比較預(yù)先設(shè)定的閾值和分布的指標(biāo)，從而決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素。例如，群選擇部806選擇具有比規(guī)定閾值大的方差值的群。群選擇部806基于三維像素的深度決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素。例如，群選擇部806在具有比規(guī)定閾值大的方差值的群中，將群深度的平均值最淺的三維像素決定為與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素，向三維像素去除部804發(fā)送所決定的三維像素的坐標(biāo)。
[0080]接著，說(shuō)明本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置的動(dòng)作。圖4是示出本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置的動(dòng)作的流程圖。在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了將子宮內(nèi)的胎兒表面作為對(duì)象物來(lái)顯示的情況。
[0081]超聲波診斷裝置的操作者使探測(cè)器5與被檢測(cè)者抵接，通過(guò)二維超聲波掃描，描繪子宮內(nèi)的胎兒的正中剖面像(矢狀像)。然后，基于正中剖面像，確定用于三維掃描的探測(cè)器5的方向，按下操作部2的三維鍵(步驟S101)。
[0082]此時(shí)，向波束方向指示部3發(fā)送按下了三維鍵的情況，波束方向指示部3向收發(fā)部
4、體數(shù)據(jù)生成部7、體數(shù)據(jù)處理部8及超聲波圖像生成部9發(fā)送用于三維掃描的超聲波束的朝向(步驟S102)。
[0083]收發(fā)部4接收超聲波束的朝向，生成向所指示的超聲波束的朝向射出的超聲波束的發(fā)送波信號(hào)。基于所生成的發(fā)送波信號(hào)，探測(cè)器5開(kāi)始被檢測(cè)體的三維掃描(步驟S103)。
[0084]探測(cè)器5經(jīng)由收發(fā)部4向體數(shù)據(jù)生成部7發(fā)送接收波信號(hào)，體數(shù)據(jù)生成部7將超聲波束的接收波信號(hào)(接收回波)作為三維像素值，并配置在所指示的超聲波束方向上，生成被檢測(cè)者的體數(shù)據(jù)(步驟S104)。
[0085]基于所生成的體數(shù)據(jù)，體數(shù)據(jù)處理部8識(shí)別胎兒的表面，從體數(shù)據(jù)中去除位于比胎兒的表面更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素，向超聲波圖像生成部9發(fā)送去除了該三維像素的體數(shù)據(jù)(步驟S105)。
[0086]超聲波圖像生成部9基于去除了位于比胎兒的表面更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素的體數(shù)據(jù)，生成投影到二維平面上的胎兒表面的圖像，向顯示部10發(fā)送胎兒表面的圖像(步驟S106)。顯示部10顯示胎兒表面的圖像(步驟S107)。
[0087]接著，利用圖5說(shuō)明在圖4的步驟S104中由體數(shù)據(jù)生成部7生成的體數(shù)據(jù)。如圖 5(a)所示，體數(shù)據(jù)生成部7生成以三維結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)的體數(shù)據(jù)。通過(guò)掃描探測(cè)器5，分別射出超聲波束bl、b2及b3，體數(shù)據(jù)生成部7以超聲波束的深度方向作為r軸、將超聲波束的掃描方向作為9軸及0軸,生成體數(shù)據(jù)。體數(shù)據(jù)生成部7根據(jù)掃描方向0軸及0軸，將超聲波束的接收波信號(hào)作為數(shù)據(jù)而配置在r軸方向(超聲波束方向)上，形成如圖5(a)所示的 r 9 空間70。此外，如圖5(b)所示，基于由體數(shù)據(jù)生成部7生成的體數(shù)據(jù)，從r θΦ 空間 70提取任意剖面71的體數(shù)據(jù)，如圖5(c)所示，在顯示部10上顯示r 0小空間70的剖面 71的部分區(qū)域(實(shí)線部)。
[0088]接著，在步驟S105中，說(shuō)明如下動(dòng)作:體數(shù)據(jù)處理部8識(shí)別胎兒的表面，從體數(shù)據(jù)中去除位于比胎兒的表面更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素。圖6是示出子宮內(nèi)的胎兒的體數(shù)據(jù)的圖。通?；谧鳛槿S數(shù)據(jù)的體數(shù)據(jù)來(lái)表示被投影到二維平面上的三維圖像，但是為了便于說(shuō)明，在此表示子宮內(nèi)的胎兒的正中剖面像。
[0089]如圖6所示，沿著超聲波束b的深度方向，通過(guò)體數(shù)據(jù)生成部7生成探測(cè)器表面 60、脂肪層61、子宮62、羊水63、胎兒表面64、胎兒前部高回波區(qū)域65、胎兒低回波區(qū)域66、 及胎兒后部高回波區(qū)域67，作為體數(shù)據(jù)。由圖6的斜線表示的區(qū)域F是反射回波信號(hào)弱且以低亮度表示得較暗的區(qū)域(低回波區(qū)域)，無(wú)斜線的區(qū)域是反射回波信號(hào)強(qiáng)且以高亮度表示得較亮的區(qū)域(高回波區(qū)域)。子宮62、胎兒前部高回波區(qū)域65及胎兒后部高回波區(qū)域67是高回波區(qū)域，脂肪層61、羊水63及胎兒低回波區(qū)域66是低回波區(qū)域。體數(shù)據(jù)處理部8識(shí)別羊水63和胎兒前部高回波區(qū)域65的邊界、即胎兒表面64，從體數(shù)據(jù)中決定與胎兒表面64對(duì)應(yīng)的三維像素。
[0090]圖7是示出體數(shù)據(jù)處理部8識(shí)別胎兒表面64的動(dòng)作的流程圖。梯度計(jì)算部801 使用運(yùn)算符(操作員)，計(jì)算體數(shù)據(jù)的三維像素值的梯度(步驟S201)。用于計(jì)算梯度的運(yùn)算符只要利用Prewitt或Sobel等公知的運(yùn)算符即可。在此，為了便于說(shuō)明，使用簡(jiǎn)單的運(yùn)算符來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0091]圖8(a)是示出以體80內(nèi)的規(guī)定的關(guān)注三維像素為中心的、運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍的圖。圖8(b)是示出與各三維像素值相乘的運(yùn)算符系數(shù)的圖。如圖8(b)所示，梯度計(jì)算部801將各坐標(biāo)軸方向(前后左右上下)的3個(gè)三維像素作為運(yùn)算對(duì)象范圍，計(jì)算關(guān)注三維像素的梯度。梯度計(jì)算部801在各運(yùn)算對(duì)象的三維像素值上相乘運(yùn)算符系數(shù)后按每個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行合計(jì)，將合計(jì)后的值作為各坐標(biāo)軸的梯度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。例如，在圖8(b)中，在計(jì)算垂直坐標(biāo)軸的梯度的情況下，在關(guān)注三維像素81的三維像素值上相乘運(yùn)算符系數(shù)“0”， 在三維像素82的三維像素值上相乘運(yùn)算符系數(shù)“ I ”，在三維像素83的三維像素值上相乘運(yùn)算符系數(shù)“-1”，將對(duì)所得的值進(jìn)行合計(jì)之后的值記錄為垂直坐標(biāo)軸的梯度。同樣地，計(jì)算其他2個(gè)坐標(biāo)軸的梯度。然后，將關(guān)注三維像素移至相鄰三維像素后反復(fù)進(jìn)行同樣的計(jì)算，從而按每個(gè)坐標(biāo)軸計(jì)算體整體的梯度。這樣，通過(guò)梯度計(jì)算部801計(jì)算體數(shù)據(jù)的各三維像素的梯度，梯度成為具有各坐標(biāo)軸方向的分量的向量(三維梯度)。
[0092]在利用圖8(b)所示的運(yùn)算符`計(jì)算關(guān)注三維像素的梯度的情況下，若關(guān)注三維像素的相鄰三維像素值是完全相同的值，則梯度的各坐標(biāo)軸方向分量完全成為“O”。另一方面，沿著規(guī)定的坐標(biāo)軸方向(例如，垂直坐標(biāo)軸方向)，若關(guān)注三維像素的相鄰三維像素值不同，且其他坐標(biāo)軸方向的相鄰三維像素值完全相同，則成為只有在該規(guī)定的坐標(biāo)軸方向 (垂直坐標(biāo)軸方向)上具有分量的向量。這樣，梯度計(jì)算部801將該三維梯度作為梯度向量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
[0093]接著，特征計(jì)算部802基于從梯度計(jì)算部801接收到的三維梯度，計(jì)算梯度向量的長(zhǎng)度、梯度向量的朝向及超聲波束的歸一化向量與梯度的歸一化向量之間的內(nèi)積，作為三維像素的特征量(步驟S202)。
[0094]對(duì)象三維像素決定部803基于由特征計(jì)算部802計(jì)算的特征量，識(shí)別胎兒的表面， 決定與胎兒的表面對(duì)應(yīng)的三維像素(步驟S203)。
[0095]使用圖9-圖12來(lái)說(shuō)明對(duì)象三維像素決定部803的動(dòng)作。圖9是用箭頭在胎兒正中剖面像中示出梯度向量的圖。通常針對(duì)體內(nèi)的所有三維像素計(jì)算梯度，但是為了便于說(shuō)明，主要圖示了向量長(zhǎng)度較長(zhǎng)的梯度向量。箭頭的長(zhǎng)度表示梯度向量長(zhǎng)度，箭頭的朝向表示梯度向量朝向。
[0096]如圖9所示，梯度向量長(zhǎng)的部分是脂肪層61與子宮62的邊界A、子宮62與羊水63 的邊界B、羊水63與胎兒前部高回波區(qū)域65的邊界C、胎兒前部高回波區(qū)域65與胎兒低回波區(qū)域66的邊界D、及胎兒低回波區(qū)域66與胎兒后部高回波區(qū)域67的邊界E。邊界A和邊界B的向量與超聲波束b的方向大致相同(即偏差比較小)，但是向量朝向相反。邊界A 的向量朝向是深度方向。邊界B的向量朝向是與深度方向相反的方向。邊界C和邊界E的梯度向量的向量朝向與超聲波束b的方向(深度方向)大致相同，方向上有偏差(即偏差比較大)。邊界D的梯度向量的向量朝向是探測(cè)器側(cè)(與深度方向相反的方向)，方向上有偏差(即，偏差比較大)。邊界A-E以外的區(qū)域F的梯度向量(未圖示)與邊界A-E的梯度向量相比，向量長(zhǎng)度短，向量朝向的偏差大。
[0097]圖10是示出相對(duì)于三維像素深度的梯度向量的向量長(zhǎng)度及向量朝向的分布的圖。圖10(a)是表示特征量(向量長(zhǎng)度|v|、向量朝向w/u、三維像素深度r)的三維特征空間。向量朝向是以相對(duì)于超聲波束b的朝向的向量朝向表不的,具體而言，以超聲波束b的歸一化向量與梯度的歸一化向量之間的內(nèi)積w/u表不。w是超聲波束b的單位向量(歸一化波束向量)。u是梯度向量V除以梯度向量的長(zhǎng)度|v|后歸一化而得到的歸一化梯度向量。
[0098]圖10(b)是示出相對(duì)于三維像素深度r的梯度向量的向量朝向w/u的分布的圖。 圖10(c)是示出相對(duì)于三維像素深度r的梯度向量的向量長(zhǎng)度|v|的分布的圖。以向量長(zhǎng)度I v|、向量朝向w/u及深度r的三維特征空間示出特征量，但是為了便于說(shuō)明，分成相對(duì)于三維像素深度r的向量朝向w/u及向量長(zhǎng)度|v|來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。如圖10(b)所示，分布相對(duì)于三維像素深度r的向量朝向w/u，分別在分布區(qū)域A-F中分布圖9所示的邊界A-E 及區(qū)域F的向量朝向w/u。圖9所示的區(qū)域F與邊界A-E相比，向量朝向wAi的偏差大， 因此如圖10(b)所示，在分布區(qū)域F整體上分布。另一方面，如圖10(c)所示，相對(duì)于三維像素深度r的向量長(zhǎng)度|v|、圖9所示的邊界A-E及區(qū)域F的向量長(zhǎng)度|v|分別在分布區(qū)域A-F中分布。圖9所示的區(qū)域F與邊界A-E相比，反射回波信號(hào)弱且亮度低，因此如圖10(c)所示，以小的值在分布區(qū)域F內(nèi)進(jìn)行分布。
[0099]對(duì)象三維像素決定部803基于特征量，識(shí)別胎兒表面64 (邊界C)，決定邊界C的分布區(qū)域的三維像素。為了確定邊界的分布區(qū)域，具有被稱(chēng)為分組的現(xiàn)有技術(shù)。但是，若使用現(xiàn)有技術(shù)的方法對(duì)三維特征空間的體數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，則分組處理需要花費(fèi)龐大的時(shí)間。因此，為了以少的運(yùn)算量描繪邊界C(對(duì)象物的表面圖像)，在本實(shí)施方式中，使用對(duì)象三維像素決定部803比較預(yù)先設(shè)定的閾值和特征量來(lái)決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素的方法，以及比較預(yù)先設(shè)定的閾值和分布的指標(biāo)(偏差)來(lái)決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素的方法。
[0100]對(duì)象三維像素決定部803使用濾波部805，比較預(yù)先設(shè)定的閾值和特征量，從而決定與對(duì)象物對(duì)應(yīng)的三維像素(步驟S203)。如圖10(b)所示，若將預(yù)先設(shè)定的向量朝向w/ u的閾值設(shè)為T(mén)l，則濾波部805對(duì)存在于比閾值Tl大的向量朝向w/u的區(qū)域內(nèi)的分布進(jìn)行濾波后選擇?；陂撝礣l濾波后的結(jié)果，選擇分布區(qū)域F的一部分及分布區(qū)域A、C、E。此外，如圖10(c) 所示，若將預(yù)先設(shè)定的向量的長(zhǎng)度|v|的閾值設(shè)為T(mén)2，則濾波部805對(duì)位于比閾值T2大的向量的長(zhǎng)度|v|的區(qū)域內(nèi)的分布進(jìn)行濾波來(lái)選擇。基于閾值T2濾波后的結(jié)果，選擇分布區(qū)域A、C、E。即，若濾波部805基于閾值Tl及閾值T2進(jìn)行濾波，則如圖10(d) 及(e)所示，選擇分布區(qū)域A、C、E，利用邊界的特征量來(lái)去除不需要的邊界B、D及區(qū)域F。
[0101]包含在對(duì)象三維像素決定部803中的群選擇部806計(jì)算相對(duì)于三維像素深度的向量長(zhǎng)度I V I或者向量朝向w/u的分布的指標(biāo)(偏差)(步驟S204)。圖11 (a)是示出由濾波部805選擇出的分布區(qū)域A、C、E的分布的圖。圖11(b)是以三維像素的深度作為等級(jí)的分布區(qū)域A、C、E的度數(shù)分布。度數(shù)分布只要使用相對(duì)于三維像素深度的向量長(zhǎng)度|v|或者向量朝向w/u中的任一個(gè)即可。
[0102]如圖11(b)所示，群選擇部806區(qū)分分布區(qū)域A、C、E各自的度數(shù)分布。為了分別區(qū)分分布區(qū)域的度數(shù)分布，以一階微分等計(jì)算度數(shù)分布的曲線的斜率，使用斜率從負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎牟课蛔鳛檫吔缂纯伞?br> [0103]度數(shù)分布的斜率可以以直線連結(jié)每個(gè)等級(jí)的度數(shù)后使用直線的斜率，也可以使用對(duì)以直線連結(jié)后的度數(shù)分布實(shí)施了濾除處理而得到的曲線的斜率。
[0104]如圖11(c)所示，群選擇部806區(qū)分分布區(qū)域A、C、E各自的度數(shù)分布來(lái)將度數(shù)分布分離成多個(gè)群(分布區(qū)域A、C、E的群)，基于各群的度數(shù)分布來(lái)計(jì)算處方差值。圖9所示的脂肪層61和子宮62的邊界A與邊界C、E相比，超聲波束方向的深度r大致恒定，因此與邊界A對(duì)應(yīng)的分布區(qū)域A的方差值與其他分布區(qū)域C、E相比，是小的值。因此，如圖 11(c)所示，若要設(shè)為預(yù)先設(shè)定的閾值T 3，則群選擇部806選擇具有比閾值T3大的方差值的群(分布區(qū)域C、E)。另外，群選擇部806在選擇出的群中，將群的深度r的平均值最淺的群(分布區(qū)域C)決定為與胎兒表面64 (邊界C)對(duì)應(yīng)的三維像素(步驟S205)。即，群選擇部806基于閾值T3及深度r選擇分布區(qū)域C，去除不需要的邊界A、E。
[0105]圖12是選擇邊界C并去除了邊界C的三維像素(位于比胎兒表面更靠探測(cè)器側(cè)的三維像素)的狀態(tài)下的胎兒正中剖面像。如圖12所示，三維像素去除部804從體數(shù)據(jù)中去除比與選擇出的分布區(qū)域C對(duì)應(yīng)的邊界C的三維像素坐標(biāo)值淺的坐標(biāo)值的三維像素(步驟S206)。另外，從體數(shù)據(jù)中去除該三維像素的方法只要適用于超聲波圖像生成部9的動(dòng)作即可。例如，在超聲波圖像生成部9使用最大值投影法的情況下，通過(guò)將三維像素的三維像素值設(shè)為0，從而能夠去除三維像素。此外，在超聲波圖像生成部9使用被稱(chēng)為環(huán)描摹法或體環(huán)合計(jì)法的圖像形成方法的情況下，使用每個(gè)三維像素的透明度，因此通過(guò)設(shè)定三維像素的透明度，從而能夠去除三維像素。
[0106]超聲波圖像生成部9以二維投影去除了該三維像素的體數(shù)據(jù)來(lái)形成胎兒表面64 的圖像，顯示部10顯示所形成的胎兒表面64的圖像。
[0107]如上所示，根據(jù)本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置，基于超聲波束的朝向及三維像素值的梯度，根據(jù)所決定的三維像素生成超聲波圖像，從而根據(jù)超聲波束的朝向來(lái)向三維像素值的梯度賦予特征，計(jì)算表示三維像素的特征的特征量，因此能夠以少的運(yùn)算量描繪胎兒表面64的圖像。
[0108]此外，隨著妊娠周數(shù)增加，胎兒在子宮內(nèi)生長(zhǎng)，胎兒表面64 (邊界C)和子宮內(nèi)膜 (邊界B)開(kāi)始接觸。即使在這種情況下，根據(jù)本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置，也能夠識(shí)別胎兒表面64。即，本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置還能夠適當(dāng)?shù)厝コ罕砻?4 (邊界C)和子宮內(nèi)膜(邊界B)接觸的區(qū)域，因此能夠描繪胎兒表面64的圖像。
[0109]具體而言，來(lái)自胎兒表面64(邊界C)和子宮內(nèi)膜(邊界B)接觸的區(qū)域的超聲波反射信號(hào)因?yàn)闆](méi)有被羊水包圍，因此很微弱，所以由梯度計(jì)算部801計(jì)算的梯度的絕對(duì)值(向量長(zhǎng)度)1vl成為小的值，包含在圖10(c)所示的分布區(qū)域F內(nèi)。另一方面，即使胎兒表面 64和子宮內(nèi)膜接觸，由相當(dāng)于胎兒表面64的胎兒頭蓋反射的超聲波反射信號(hào)比由周邊組織反射的超聲波反射信號(hào)強(qiáng)，因此胎兒頭蓋的三維像素值成為比周邊組織的三維像素值大的值，由梯度計(jì)算部801計(jì)算的胎兒頭蓋的梯度的絕對(duì)值|v|成為比周邊組織大的值。該胎兒頭蓋的向量長(zhǎng)度Ivl包含在圖10(c)所示的分布區(qū)域C內(nèi)，因此可識(shí)別相當(dāng)于胎兒表面64的胎兒頭蓋表面。因此，即使在胎兒表面64(邊界C)和子宮內(nèi)膜(邊界B)接觸的情況下，能夠適當(dāng)?shù)刈R(shí)別胎兒表面64。
[0110]此外，操作部2具備分別調(diào)整閾值Tl-T3的可變刻度盤(pán)，或者具備⑶I，從而能夠調(diào)整胎兒表面64的識(shí)別精度。
[0111](第2實(shí)施方式)
[0112]以下，參照【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置。在沒(méi)有特別提及的情況下，其他結(jié)構(gòu)與第I實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置相同。
[0113]圖13是示出本實(shí)施方式涉及的對(duì)象三維像素決定部803的結(jié)構(gòu)的圖。
[0114]對(duì)象三維像素決定部803具備分布計(jì)算部807及閾值決定部808。分布計(jì)算部807 基于由特征計(jì)算部802計(jì)算的特征量，計(jì)算特征空間內(nèi)的梯度向量的向量長(zhǎng)度及向量朝向的分布。在本實(shí)施方式中，度數(shù)分布計(jì)算部807計(jì)算以梯度向量的向量長(zhǎng)度|v|作為等級(jí)的度數(shù)分布、和以向量朝向w/u作為等級(jí)的度數(shù)分布。閾值決定部808基于由分布計(jì)算部 807計(jì)算的向量長(zhǎng)度及向量朝向的分布，決定在濾波部805中使用的閾值Tl及T2。閾值決定部808向?yàn)V波部805發(fā)送所決定的閾值Tl及T2。
[0115]接著，使用圖14，說(shuō)明分布計(jì)算部807及閾值決定部808的動(dòng)作。圖14(a)是示出特征空間內(nèi)的向量長(zhǎng)度Ivl及向量朝向w/u的分布的圖。圖14(b)是示出以向量朝向w/u 作為等級(jí)的向量長(zhǎng)度|v|的度數(shù)分布的圖。圖14(c)是示出以向量長(zhǎng)度|v|作為等級(jí)的向量朝向w/u的度數(shù)分布的圖。
[0116]分布計(jì)算部807計(jì)算如圖14(a)所示的特征空間內(nèi)的向量長(zhǎng)度|v|及向量朝向w/ u的分布。在圖14(a)中，圖9所示的邊界A、C、E的梯度的向量朝向是超聲波束b的方向 (深度方向)，因此邊界A、C、E的向量朝向w/u主要分布在0以上的分布區(qū)域內(nèi)。此外，邊界B、D是與超聲波束b的方向(深度方向)相反的方向，因此邊界B、D的向量朝向w/u主要分布在0以下的分布區(qū)域內(nèi)。另外，區(qū)域F的梯度向量與邊界A-E相比，向量長(zhǎng)度|v 短，且向量朝向w/u的偏差大，因此區(qū)域F分布成如圖14(a)所示的那樣。
[0117]如圖14(a)所示，閾值決定部808決定區(qū)分分布區(qū)域A、C、E和分布區(qū)域B、D的閾值Tl，并決定區(qū)分分布區(qū)域A-E和分布區(qū)域F的閾值T2。作為決定閾值Tl、T2的方法， 例如，具有二值化處理。如圖14(b)及(C)所示,特征空間內(nèi)的向量長(zhǎng)度|v|及向量朝向w/ u的度數(shù)分布表示分別具有2個(gè)峰值的雙峰性的分布，因此能夠?qū)⑷洪g離散和群內(nèi)離散之比最大的值分別決定為閾值Tl、T2。此外，也可以以一階微分等計(jì)算如圖14(b)及(c)所示的度數(shù)分布的曲線的斜率，將2個(gè)峰值間的斜率從負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎牟课粵Q定為閾值T1、T2。
[0118]向?yàn)V波部805發(fā)送所決定的閾值T1、T2，如圖10(b)及(c)所示，濾波部805基于向量長(zhǎng)度|v|、向量朝向wA1、及深度r的特征空間的分布,選擇位于向量朝向wAi大于閾值 Tl且向量的長(zhǎng)度|v|大于閾值T2的分布區(qū)域內(nèi)的三維像素。[0119]由此，通過(guò)設(shè)置分布計(jì)算部807及閾值決定部808，從而能夠決定閾值Tl及T2。
[0120](第3實(shí)施方式)
[0121]以下，利用【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置。在沒(méi)有特別提及的情況下，其他結(jié)構(gòu)與第I及第2實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置相同。本實(shí)施方式涉及的超聲波診斷裝置具備設(shè)定三維梯度的運(yùn)算對(duì)象范圍的手段(運(yùn)算對(duì)象范圍設(shè)定部)， 梯度計(jì)算部801基于所設(shè)定的運(yùn)算對(duì)象范圍，計(jì)算三維梯度。
[0122]圖15是表示本實(shí)施方式的體數(shù)據(jù)處理部8的圖。體數(shù)據(jù)處理部8的梯度計(jì)算部
801與操作部2連接。操作部2改變梯度計(jì)算部801為了計(jì)算梯度而所使用的運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍。
[0123]接著，說(shuō)明操作部2改變運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍的動(dòng)作。在根據(jù)體數(shù)據(jù)生成胎兒表面的圖像的情況下，有時(shí)會(huì)在胎兒表面附近出現(xiàn)噪聲。在此，噪聲是聲音噪聲或者被稱(chēng)為斑點(diǎn)的斑紋狀聲音干擾條紋、多級(jí)回波及羊水內(nèi)漂浮物等顯示成胎兒表面的一部分的結(jié)構(gòu)物。越靠近胎兒表面附近，噪聲的超聲波反射信號(hào)就越強(qiáng)，因此存在噪聲的部位的梯度主要包含在圖10(b)及(C)所示的特征空間的分布區(qū)域C內(nèi)。并且，噪聲局限在比胎兒表面小的區(qū)域內(nèi)。利用該噪聲局部存在的性質(zhì)，梯度計(jì)算部801計(jì)算噪聲不會(huì)包含在圖10(b)及 (c)所示的特征空間的分布區(qū)域C內(nèi)的梯度。
[0124]為了以不會(huì)包含在分布區(qū)域C內(nèi)的方式計(jì)算梯度，由操作部2改變運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍。由此，利用具有局部存在的噪聲的梯度向量長(zhǎng)度|v|變小、且胎兒表面的梯度向量長(zhǎng)度Ivl不易變小的性質(zhì)的運(yùn)算符，計(jì)算梯度。
[0125]圖16是表示由操作部2調(diào)整后的運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍的圖。圖16的運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍比圖8(b)所示的運(yùn)算對(duì)象范圍寬。即，與圖8(b)相比，將各坐標(biāo)軸的運(yùn)算對(duì)象范圍分別更寬2個(gè)三維像素的區(qū)域作為運(yùn)算對(duì)象。若利用這種運(yùn)算符運(yùn)算關(guān)注三維像素的梯度，則相對(duì)于局部存在的噪聲而言，梯度的向量長(zhǎng)度Ivl減少，與噪聲的向量長(zhǎng)度Iv 的減少率相比，能夠使胎兒表面的向量長(zhǎng)度|v|的減少率減小，能夠選擇性地取胎兒表面等大的結(jié)構(gòu)物。即，若利用圖8(b)的運(yùn)算符計(jì)算噪聲的梯度，則在圖10(b)及(c)所示的特征空間的分布區(qū)域C內(nèi)包含有噪聲，但是若利用圖16的運(yùn)算符計(jì)算，則為了在圖10(b) 及(c)所示的特征空間的分布區(qū)域`F內(nèi)不包含噪聲，通過(guò)去除分布區(qū)域F來(lái)去除噪聲。
[0126]圖17是示出運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍可變的情況的圖。d表示運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍。從與梯度計(jì)算部801連接的操作部2發(fā)送運(yùn)算對(duì)象范圍d。圖8(b)所示的運(yùn)算符將d 設(shè)成了 1，圖16所示的運(yùn)算符將d設(shè)成了 2。通過(guò)將d改變成大于I的值，從而能夠?qū)⑦\(yùn)算符所作用的運(yùn)算對(duì)象范圍擴(kuò)展至在坐標(biāo)軸的前后左右上下分別向外擴(kuò)了 d的區(qū)域。由此， 通過(guò)改變d，能夠選擇性地取胎兒表面等大的結(jié)構(gòu)物，并且能夠去除比胎兒表面小的結(jié)構(gòu)物 (噪聲等)，因此能夠去除有損胎兒表面圖像的平穩(wěn)性的噪聲。
[0127]以上，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于這些，在權(quán)利要求書(shū)記載的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行變更/變形。
[0128]例如，在上述的實(shí)施方式中，作為特征量使用了梯度的向量長(zhǎng)度|v|、梯度的向量朝向w/u、及三維像素深度r，但是特征量使用向量長(zhǎng)度I V 1、向量朝向w/u、及三維像素深度 r中的至少I(mǎi)個(gè)即可。
[0129]在將梯度的向量朝向w/u及三維像素深度r作為特征量的情況下，使用圖10進(jìn)行了說(shuō)明。如圖10(b)所示，在向量朝向w/u及三維像素深度r的特征空間內(nèi)，在分布有分布區(qū)域A-F的情況下，通過(guò)濾波部805選擇分布區(qū)域A、C、E及分布區(qū)域F的一部分。此時(shí)， 如圖14(b)所示，也可以使用根據(jù)特征空間內(nèi)的向量朝向w/u的分布決定的閾值Tl。
[0130]并且，如圖11所示，基于以三維像素深度r作為等級(jí)的分布區(qū)域的度數(shù)分布(向量朝向w/u的度數(shù)分布)，群選擇部806將群(分布區(qū)域C)決定為與胎兒表面64 (邊界C) 對(duì)應(yīng)的三維像素。另外，在將向量朝向w/u及三維像素深度r作為特征量的情況下，在由群選擇部806選擇出的群內(nèi)，除了分布區(qū)域C外還包含分布區(qū)域F的一部分，通過(guò)調(diào)整計(jì)算梯度的運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍山從而去除分布區(qū)域F，基于向量朝向w/u及三維像素深度r 的特征空間，能夠決定與胎兒表面64(邊界C)對(duì)應(yīng)的三維像素。此時(shí)，期望將運(yùn)算對(duì)象范圍d設(shè)為2以上。
[0131]使用圖10說(shuō)明了將梯度的向量長(zhǎng)度|v|及三維像素深度!二作為特征量時(shí)的情況。 如圖10(c)所示，在向量長(zhǎng)度|v|及三維像素深度!二的特征空間內(nèi)分布有分布區(qū)域A-F 的情況下，通過(guò)濾波部805選擇分布區(qū)域A、B、C、D、E。此時(shí)，如圖14(c)所示，也可以使用根據(jù)特征空間內(nèi)的向量長(zhǎng)度|v|的分布決定的閾值T2。
[0132]并且，如圖11所示，基于以三維像素深度r作為等級(jí)的分布區(qū)域的度數(shù)分布(向量長(zhǎng)度Ivl的度數(shù)分布)，群選擇部806去除具有比閾值T3小的方差值的群(分布區(qū)域A、 B)，選擇具有比閾值T3大的方差值的群(分布區(qū)域C、D、E)。在此，如上所述，邊界A與邊界B的向量與超聲波束b的方向大致相同，偏差比較小，因此分布區(qū)域A、B群的方差值也比較小，所以成為比閾值T3小的方差值，被群選擇部806去除。
[0133]并且，在由群選擇部806選擇出的分布區(qū)域C、D、E中，描繪視線方向上最靠近前方的面，從而能夠描繪胎兒表面64 (邊界C)。另外，為了描繪視線方向上最靠近前方的面，可以應(yīng)用公知的描繪方法，例如，體環(huán)合計(jì)法或環(huán)描摹法等。
[0134]使用圖14說(shuō)明了將梯度的向量朝向w/u及向量長(zhǎng)度|v|作為特征量的情況。如圖14所示，決定閾值Tl及T2，濾波部805基于閾值Tl及T2，選擇分布區(qū)域A、C、E。并且， 在推測(cè)為胎兒的區(qū)域內(nèi)設(shè)定關(guān)注區(qū)域(ROI)，去除比較淺的區(qū)域、即分布區(qū)域A。
[0135]此時(shí)，靠近胎兒表面64(邊界C)的邊界B的分布區(qū)域B已經(jīng)被去除，因此能夠在容易被推測(cè)為胎兒的區(qū)域內(nèi)設(shè)定R0I。在去除分布區(qū)域A后剩余的分布區(qū)域C、E中，描繪視線方向上最靠近前方的面，從而能夠描繪胎兒表面64(邊界C)。
[0136]此外，若利用邊界A與邊界B的向量朝向w/u的偏差比較小、及邊界A與邊界B的向量長(zhǎng)度Ivl均衡等特性，則將向量朝向w/u及向量長(zhǎng)度Ivl中的至少I(mǎi)個(gè)用作特征量， 從而能夠在適當(dāng)?shù)厝コ植紖^(qū)域A、B后剩余的分布區(qū)域中，描繪視線方向上最靠近前方的面，能夠描繪胎兒表面64 (邊界C)。
[0137]由此，也可以將向量長(zhǎng)度|v|、向量朝向w/u、及三維像素深度r中的至少I(mǎi)個(gè)至2 個(gè)用作特征量。
[0138]此外，在上述的實(shí)施方式中，為了區(qū)分分布區(qū)域的度數(shù)分布，使用了一階微分、二值化處理，但是也可以使用利用度數(shù)分布的峰值間成為最小值的部位等區(qū)分分布區(qū)域的度數(shù)分布的其他方法。此外，在上述的實(shí)施方式中，用方差值示出分布的指標(biāo)，但是也可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差或者平均偏差等表示分布的指標(biāo)。
[0139]此外，在上述的實(shí)施方式中，使用了度數(shù)分布，但是也可以使用區(qū)分特征空間內(nèi)的特征量的分布的其他方法。
[0140]-工業(yè)上的可利用性-
[0141]本發(fā)明的超聲波診斷裝置基于超聲波束的朝向及三維像素值的梯度，根據(jù)所決定的三維像素生成超聲波圖像，從而根據(jù)超聲波束的朝向?qū)θS像素值的梯度賦予特征，計(jì)算表示三維像素的特征的特征量，基于特征量的特征空間決定對(duì)象物的三維像素，因此具有能夠以少的運(yùn)算量描繪對(duì)象物的表面圖像的效果，特別是，作為描繪胎兒表面的圖像的超聲波診斷裝置等是有用的。
[0142]-符號(hào)說(shuō)明-
[0143]I超聲波診斷裝置、2 操作部、3波束方向指示部、4 收發(fā)部、5 探測(cè)器、7 體數(shù)據(jù)生成部、8體數(shù)據(jù)處理部、9超聲波圖像生成部、10顯示部、801梯度計(jì)算部、
802特征計(jì)算部、803 對(duì)象三維像素決定部、804 三維像素去除部、805 濾波部、806 群選擇部、807分布計(jì)算部、808閾值決定部
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波診斷裝置，具備:體數(shù)據(jù)生成部，通過(guò)從探測(cè)器收發(fā)超聲波束來(lái)生成對(duì)象物的體數(shù)據(jù)；體數(shù)據(jù)處理部，生成在體數(shù)據(jù)生成部中生成的對(duì)象物的超聲波圖像；和超聲波圖像生成部，生成與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述超聲波圖像，該超聲波診斷裝置的特征在于，所述體數(shù)據(jù)處理部具備:梯度計(jì)算部，計(jì)算所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度；特征計(jì)算部，基于所述梯度及所述超聲波束的朝向計(jì)算所述三維像素的特征量，并基于所述特征量計(jì)算特征空間；對(duì)象三維像素決定部，基于所述特征空間，決定與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述三維像素；和三維像素去除部，從所述對(duì)象物去除位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述對(duì)象三維像素決定部具備群選擇部，該群選擇部基于所述特征空間內(nèi)的所述梯度的向量長(zhǎng)度及向量朝向中的至少I(mǎi)個(gè)分布，決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，以所述超聲波束的歸一化向量與所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度的歸一化向量的內(nèi)積來(lái)表示所述群選擇部的所述向量朝向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述群選擇部的所述分布是以深度作為等級(jí)的所述向量長(zhǎng)度或者所述向量朝向的度數(shù)分布，以基于所述度數(shù)分布的方差值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及平均偏差中的至少I(mǎi)個(gè)來(lái)表示`所述分布的指標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述對(duì)象三維像素決定部通過(guò)比較預(yù)先設(shè)定的閾值和所述特征量，從而決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述對(duì)象三維像素決定部具備:分布計(jì)算部，計(jì)算所述特征空間內(nèi)的所述梯度的向量的長(zhǎng)度及朝向中的至少I(mǎi)個(gè)分布；和閾值決定部，基于所述分布決定所述閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述特征計(jì)算部計(jì)算以所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度的向量的長(zhǎng)度、朝向及所述三維像素的深度中的至少I(mǎi)個(gè)作為所述特征量的特征空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述三維像素去除部將位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的三維像素值設(shè)為規(guī)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述三維像素去除部設(shè)定位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的透明度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述梯度計(jì)算部基于運(yùn)算符計(jì)算三維的所述梯度，所述運(yùn)算符的運(yùn)算對(duì)象范圍是可變的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，該超聲波診斷裝置具備設(shè)定三維的所述梯度的運(yùn)算對(duì)象范圍的單元，所述梯度計(jì)算部基于所述設(shè)定的運(yùn)算對(duì)象范圍，計(jì)算所述三維的所述梯度。
12.—種超聲波圖像描繪方法，根據(jù)由具有探測(cè)器的超聲波診斷裝置獲取到的體數(shù)據(jù)而生成對(duì)象物的超聲波圖像，該超聲波圖像描繪方法的特征在于，包括:計(jì)算所述體數(shù)據(jù)的三維像素值的梯度的步驟；基于所述梯度的向量朝向及所述三維像素值的所述梯度，計(jì)算三維像素的特征量，并基于所述特征量計(jì)算特征空間的步驟；基于所述特征空間，決定與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的所述三維像素的步驟；去除位于比所述對(duì)象物更靠所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的步驟；和根據(jù)去除了位于所述探測(cè)器側(cè)的三維像素的所述體數(shù)據(jù)，生成與所述對(duì)象物對(duì)應(yīng)的超聲波圖像的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超聲波圖像描繪方法，其特征在于，決定所述三維像素的步驟具備群選擇步驟，在該群選擇步驟中基于所述特征空間內(nèi)的所述梯度的向量長(zhǎng)度及向量朝向中的至少I(mǎi)個(gè)分布，決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超聲波圖像描繪方法，其特征在于，決定所述三維像素的步驟中，通過(guò)比較預(yù)先設(shè)定的閾值和所述特征量，從而決定包括所述對(duì)象物的所述三維像素。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超聲波圖像描繪方法，其特征在于，計(jì)算所述特征空間的步驟中，計(jì)算將所述體數(shù)據(jù)的三維像素的值的梯度的向量的長(zhǎng)度、朝向及所述三維像素的深度中的至少I(mǎi)個(gè)作為所述特征量的特征空間。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103458798SQ201280018009
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】馬場(chǎng)博隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)療器械