JP5490649B2 - Ultrasonic data processor - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を送受して得られた超音波データを処理する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for processing ultrasonic data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves.
超音波ビームを走査することにより収集される三次元データを利用した超音波技術が知られている。例えば、特許文献１には、対象組織を含む三次元空間内から収集されたボリュームデータに基づいて対象組織の輪郭を三次元的に特定する技術が記載されている。これにより、例えば、対象組織の体積などを算出することが可能になる。
An ultrasonic technique using three-dimensional data collected by scanning an ultrasonic beam is known. For example,
特許文献１に記載された技術では、三次元データ空間内に、複数の自動トレース参照断面と、複数のマニュアルトレース参照断面が設定される。そして、各マニュアルトレース参照断面内において、ユーザ操作に応じて対象組織の輪郭を示すマニュアルトレースラインが形成される。さらに、複数のマニュアルトレース参照断面に形成されたマニュアルトレースラインに基づいて、各自動トレース参照断面内に補間処理などによりトレースラインが形成される。こうして、三次元データ空間内に形成された多数のトレースラインに基づいて対象組織の輪郭が三次元的に特定される。
In the technique described in
特許文献１に記載された技術では、例えば二値化処理などにより対象組織の輪郭を正確に抽出することが困難な場合においても、ユーザ操作に応じて、例えばユーザの目視による判断に応じて、対象組織の輪郭を比較的正確に特定することができる。また、特許文献１に記載された技術では、ユーザ操作に応じて形成されたマニュアルトレースラインをさらに自動修正することにより、極めて高い精度で対象組織の輪郭を抽出することが可能とされている。
In the technique described in
ユーザ操作を必要とする処理においては、例えば、ユーザの負担を小さくすることが望ましく、また、最終的に得られるトレースラインの精度も高いことが望ましい。 In processing that requires user operation, for example, it is desirable to reduce the burden on the user, and it is also desirable that the accuracy of the trace line finally obtained is high.
上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、ユーザ操作に応じたトレースラインの形成について研究開発を重ねてきた。 In view of the background art described above, the inventor of the present application has conducted research and development on the formation of trace lines according to user operations.
本発明はその研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、ユーザに対する負担とトレースラインに関する精度の両面において好適な装置を提供することにある。 The present invention has been made in the course of research and development, and an object of the present invention is to provide a device suitable for both the burden on the user and the accuracy with respect to the trace line.
上記目的にかなう好適な超音波データ処理装置は、対象物を含む三次元空間から得られた超音波データに基づいて当該対象物の輪郭に対応したトレースラインを形成する超音波データ処理装置において、三次元的に配列された超音波データで構成されるデータ空間内において、少なくとも一つの手動トレース断面と複数の自動トレース断面を設定するトレース断面設定部と、各手動トレース断面内にユーザ操作に応じて手動トレースラインを形成する手動トレースライン形成部と、手動トレースラインを基礎トレースラインとして利用した補間処理により、各自動トレース断面内に補間トレースラインを形成する補間トレースライン形成部と、各自動トレース断面ごとに、その自動トレース断面内で検出される前記対象物の輪郭に基づいて補間トレースラインを修正処理するトレースライン修正部と、前記修正処理の有効性を示す特徴量に基づいて、複数の自動トレース断面の中から少なくとも一つの追加トレース断面を選択する追加断面選択部と、を有し、前記各追加トレース断面の修正処理された補間トレースラインを基礎トレースラインに加えて前記補間処理を再実行する、ことを特徴とする。 An ultrasonic data processing apparatus suitable for the above object is an ultrasonic data processing apparatus that forms a trace line corresponding to the contour of an object based on ultrasonic data obtained from a three-dimensional space including the object. A trace section setting unit that sets at least one manual trace section and multiple automatic trace sections in a data space composed of three-dimensionally arranged ultrasound data, and a user operation in each manual trace section. A manual trace line forming unit that forms a manual trace line, an interpolation trace line forming unit that forms an interpolated trace line in each automatic trace section by an interpolation process using the manual trace line as a basic trace line, and each automatic trace For each cross-section, compensation is based on the contour of the object detected in the automatic trace cross-section. A trace line correction unit that corrects a trace line; and an additional cross-section selection unit that selects at least one additional trace cross-section from a plurality of automatic trace cross-sections based on a feature amount indicating the effectiveness of the correction process. And adding the interpolated trace line corrected for each additional trace section to the basic trace line, and re-executing the interpolating process.
上記構成によれば、複数の自動トレース断面の中から追加トレース断面が選択され、選択された追加トレース断面の修正処理された補間トレースラインが基礎トレースラインとして利用されるため、追加トレース断面内においてユーザ操作によりトレースラインを形成する場合に比べて、ユーザに対する負担が軽減される。また、手動トレースラインのみを基礎トレースラインとする場合に比べて、補間処理により得られるトレースラインの精度が向上する。 According to the above configuration, an additional trace section is selected from a plurality of automatic trace sections, and the corrected interpolated trace line of the selected additional trace section is used as a basic trace line. Compared with the case where the trace line is formed by the user operation, the burden on the user is reduced. Further, the accuracy of the trace line obtained by the interpolation process is improved as compared with the case where only the manual trace line is used as the basic trace line.
望ましい具体例において、前記追加断面選択部は、各自動トレース断面ごとに、前記修正処理における補間トレースラインの修正量を算出し、当該修正量に基づいて少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the additional section selection unit calculates a correction amount of the interpolation trace line in the correction process for each automatic trace section, and selects at least one additional trace section based on the correction amount. It is characterized by.
望ましい具体例において、前記追加断面選択部は、前記修正量が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the additional cross section selecting unit selects at least one additional trace cross section from among a plurality of automatic trace cross sections in which the correction amount is a predetermined value or more.
望ましい具体例において、前記追加断面選択部は、前記修正量が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から等間隔で複数の追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the additional cross section selecting unit selects a plurality of additional trace cross sections at regular intervals from a plurality of automatic trace cross sections in which the correction amount is a predetermined value or more.
望ましい具体例において、前記追加断面選択部は、各自動トレース断面ごとに、前記修正処理における輪郭の検出率から輪郭の明瞭度を算出し、当該明瞭度に基づいて少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the additional section selection unit calculates, for each automatic trace section, contour intelligibility from the contour detection rate in the correction process, and selects at least one additional trace section based on the intelligibility. It is characterized by.
望ましい具体例において、前記追加断面選択部は、前記明瞭度が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the additional cross section selecting unit selects at least one additional trace cross section from a plurality of automatic trace cross sections in which the clarity is a predetermined value or more.
望ましい具体例において、前記追加断面選択部は、前記明瞭度が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から等間隔で複数の追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the additional section selection unit selects a plurality of additional trace sections at regular intervals from among a plurality of automatic trace sections whose clarity is equal to or greater than a predetermined value.
望ましい具体例において、互いに隣接する自動トレース断面の補間トレースライン同士の差分値を算出し、当該差分値が所定値以上となる箇所を含む前記データ空間内の区間から、前記少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, a difference value between interpolated trace lines of adjacent automatic trace sections is calculated, and the at least one additional trace section is calculated from a section in the data space including a portion where the difference value is a predetermined value or more. It is characterized by selecting.
望ましい具体例において、前記データ空間内において複数のトレース用断面を設定し、各トレース用断面ごとにそのトレース用断面内で前記対象物の輪郭を検出してその検出率から輪郭の不明瞭度を算出し、当該不明瞭度が大きな順で予め定められた枚数のトレース用断面を前記手動トレース断面とする、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, a plurality of trace sections are set in the data space, the contour of the object is detected in the trace section for each trace section, and the contour ambiguity is determined from the detection rate. The number of cross sections for tracing, which are calculated and determined in advance in descending order of the ambiguity, is set as the manual trace cross section.
本発明により、ユーザに対する負担とトレースラインに関する精度の両面において好適な装置が提供される。 According to the present invention, an apparatus suitable for both the burden on the user and the accuracy regarding the trace line is provided.
本発明に係る超音波データ処理装置の好適な具体例の一つは超音波診断装置である。図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。この超音波診断装置は医療の分野において用いられ、特に生体内における対象組織を抽出し、その体積を演算する機能を有している。対象組織としては、胎盤、悪性腫瘍、胆嚢、甲状腺等を挙げることができる。 One of the preferred specific examples of the ultrasonic data processing apparatus according to the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus is used in the medical field, and particularly has a function of extracting a target tissue in a living body and calculating its volume. Examples of the target tissue include placenta, malignant tumor, gallbladder, thyroid and the like.
図１において、３Ｄプローブ１０は、例えば体表面上に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられる超音波送受波器である。本実施形態において、３Ｄプローブ１０は２Ｄアレイ振動子を有している。２Ｄアレイ振動子は第一方向及び第二方向に整列した複数の振動素子によって構成されるものである。２Ｄアレイ振動子により超音波ビームが形成され、その超音波ビームは二次元走査される。これにより三次元空間としての三次元エコーデータ取込空間が形成される。具体的には、その三次元空間は複数の走査面の集合体として構成され、各走査面は超音波ビームを一次元走査することによって構成される。２Ｄアレイ振動子に代えて、１Ｄアレイ振動子を機械的に走査することによって、上記同様の三次元空間を形成することも可能である。
In FIG. 1, a
送信部１２は送信ビームフォーマーとして機能する。送信部１２は所定の遅延関係をもって複数の送信信号を上記２Ｄアレイ振動子に対して供給する。これによって送信ビームが形成される。生体内からの反射波は２Ｄアレイ振動子によって受波され、これによってその２Ｄアレイ振動子から複数の受信信号が受信部１４に対して出力される。受信部１４は複数の受信信号に対して整相加算処理を実行し、これによって整相加算後の受信信号（ビームデ−タ）を出力する。その受信信号に対しては所定の信号処理が施され、例えば検波、対数変換処理などが施され、信号処理後の受信信号であるビームデータが３Ｄデータメモリ１６に格納される。
The
３Ｄデータメモリ１６は、生体内の送受波空間である三次元空間に相当する三次元記憶空間を有している。３Ｄデータメモリ１６の書き込みあるいは読み出しに際して各データに対する座標変換が実行される。本実施形態においては、３Ｄデータメモリ１６の書き込み時に、送受波座標系から記憶空間座標系への座標変換が実行される。これによって、後に説明するようにボリュームデータが構成される。ボリュームデータは、複数の走査面に相当する複数のフレームデータ（スライスデータ）の集合体であり、各フレームデータは複数のビームデータからなるものである。各ビームデータは深さ方向に整列した複数のエコーデータからなるものである。ちなみに、この３Ｄデータメモリ１６以降の各構成については専用ハードウェアとして構成することも可能であるし、ソフトウェアの機能として実現することも可能である。例えば、３Ｄデータメモリ１６以降の各構成をコンピュータ内で実現させてもよい。
The
三次元画像形成部１８は、３Ｄデータメモリ１６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に基づく画像処理を実行し、これによって三次元超音波画像を構成する。その画像データは表示処理部２６に送られる。任意断層画像形成部２０は、ユーザによって設定された三次元空間内の任意断面に対応する断層画像を形成するものである。その場合において３Ｄデータメモリ１６内における任意断面に相当するデータアレイが読み出され、それらに基づいて任意断層画像としてのＢモード画像が形成される。その画像データは表示処理部２６に送られる。
The three-dimensional
組織抽出部２２は、特許文献１（特開２００８−１４２５１９号公報）に詳述されるトレース処理により、三次元空間内あるいはボリュームデータ内に存在する対象組織（対象組織データ）を抽出するものである。この場合においては、マニュアルトレース処理と補間処理とが併用されており、また、それぞれの処理結果に対する自動修正処理が利用されている。さらに、本実施形態において、組織抽出部２２は、ユーザに対する負担とトレースラインに関する精度の両面において好適な処理を実行する。組織抽出部２２における処理については後に詳述する。抽出された対象組織データは表示処理部２６に送られ、対象組織の画像表示に利用される他、体積演算部２４にも送られている。
The
この体積演算部２４は、例えばDisk Summation法等の体積演算法により、対象組織の体積を求めるモジュールである。すなわち、組織抽出部２２により、対象組織の全体にわたって複数の閉ループとしてのトレースライン列が構成されるため、それらのトレースラインに基づいて対象組織の体積値を近似的に算出するものである。その場合においては各閉ループ間すなわち各断面間の距離も利用される。演算された体積値のデータは表示処理部２６へ送られる。体積演算法としてAverage Rotation法等を利用してもよい。
The
上記の三次元画像形成部１８、任意断層画像形成部２０及び組織抽出部２２等の各モジュールは、ユーザによって選択された動作モードに応じて機能し、表示処理部２６にはそれぞれのモードに対応するデータが入力される。表示処理部２６は、入力されるデータに対して画像合成処理や色付け処理などの処理を施し、その結果であるデータを表示部２８に出力する。表示部２８には、選択された動作モードに応じて、三次元超音波画像、任意断層画像、抽出された組織の三次元画像、体積値等が表示される。ちなみに、三次元空間全体の三次元画像と対象組織の三次元画像とを合成して表示することも可能である。
Each module such as the three-dimensional
制御部３０は、図１に示される各構成の動作制御を行っており、特に入力部３２によってユーザにより設定されたパラメータに基づいて、上述した組織抽出処理及び体積演算の動作を制御している。また、制御部３０は、３Ｄデータメモリ１６へのデータ書き込み制御等を担っている。入力部３２は、キーボードやトラックボールなどを有する操作パネルによって構成されるものである。制御部３０はＣＰＵ及び動作プログラムなどによって構成されるものである。単一のＣＰＵが三次元画像処理、任意断層画像形成処理、組織抽出処理及び体積演算を実行するようにしてもよい。
The
次に、本実施形態における対象組織の抽出処理を具体的に説明する。但し、既に図１に示した構成（部分）については、以下の説明においても図１の符号を利用する。図１の超音波診断装置は、特許文献１に記載されたトレース処理を実行する。そのトレース処理については、特許文献１に詳述されているとおりであるが、以下にその概要を説明する。
Next, the target tissue extraction processing in the present embodiment will be specifically described. However, for the configuration (part) already shown in FIG. 1, the reference numerals in FIG. 1 are used in the following description. The ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 executes the tracing process described in
まず、３Ｄプローブ１０を用いて三次元的にデータが収集され、３Ｄデータメモリ１６内にボリュームデータが構築される。そして、表示部２８に、ボリュームデータから得られる任意断層画像を表示させながら、例えばユーザ操作に応じてその断面の位置が適宜調整されて基準断面が設定される。
First, data is collected three-dimensionally using the
図２は、ボリュームデータに対する基準断面の設定を説明するための図である。この設定においては、対象組織４２の全体が断面として表れるように、例えばこの断面が最大となるように基準断面４６の位置決めを行うのが望ましい。ただし、後に説明するように断面セットとしての参照断面列が設定されるため、基準断面４６はそのような参照断面列が対象組織４２の全体をカバーするように設定されれば充分である。
FIG. 2 is a diagram for explaining setting of a reference cross section for volume data. In this setting, it is desirable to position the reference cross section 46 so that, for example, this cross section is maximized so that the
基準断面４６が設定されると、その基準断面４６に対応した断層画像、つまり対象組織４２の断層像を含んだ断層画像が表示され、その断層画像上において、対象組織４２について両端の点がユーザにより設定される。さらにそれら両点を結ぶ直線として、基準線５４が設定される。基準線５４が設定されると、三次元空間に相当するボリュームデータ４４に対して参照断面列が設定される。
When the reference cross section 46 is set, a tomographic image corresponding to the reference cross section 46, that is, a tomographic image including a tomographic image of the
図３は、参照断面列の設定を説明するための図である。参照断面列５６は、基準線（図２の符号５４）に直交する複数の断面として構成される。すなわち、それは、基準線の設定に利用された一方の点から他方の点までにわたって等間隔あるいは非等間隔で複数の断面を並べたものに相当する。ここで、参照断面列５６は、少なくとも一枚のマニュアルトレース用参照断面５８と複数の自動トレース用参照断面６０とで構成される。マニュアルトレース用参照断面５８は、予め定められた個数だけ形成されており、その個数はｎである。例えば１〜１０程度の範囲内にｎの値が定められる。マニュアルトレース用参照断面５８は代表断面に相当するものであり、その代表断面についてのみマニュアルトレースが行われるので、ユーザの負担を大幅に軽減できる。一方、個々の自動トレース用参照断面６０については補間処理により自動トレースが実行される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the setting of the reference section row. The reference
マニュアルトレースの際には、少なくとも一枚の（ｎ枚の）マニュアルトレース用参照断面５８に対応したｎ枚の断層画像が表示部２８に表示される。この場合において、一枚ずつ断層画像を表示させてもよいし、複数の断層画像を並べて同時に表示するようにしてもよい。そして、各断層画像に対してマニュアルトレース処理が実行される。すなわち、ユーザが画像を観察しながら入力部３２を用いて各断層画像内に対象組織の輪郭に対応したトレースラインを形成する。
At the time of manual tracing, n pieces of tomographic images corresponding to at least one (n pieces) of
マニュアルトレースラインが形成されると、各マニュアルトレース用参照断面５８ごとに、特許文献１に詳述されるマニュアルトレースラインの自動的な修正処理が実行される。つまり、マニュアルトレースライン上の個々のポイントごとにその周辺に対してエッジ検出処理が実行され、エッジが検出されたポイントについてはエッジ上の位置に当該ポイントをシフトさせる処理が実行される。ただし、エッジが検出されないような場合にはマニュアルトレース結果がそのまま保存される。こうして、各マニュアルトレースラインに修正処理が実行されると、複数の自動トレース用参照断面６０に対して自動トレース処理が実行される。
When the manual trace line is formed, automatic correction processing of the manual trace line detailed in
図４は、自動トレース処理を説明するための図である。自動トレース処理では、複数のマニュアルトレース用参照断面５８上に形成された、修正処理後の複数のマニュアルトレースラインである複数の複合トレースライン６８が基準とされ、それらを基礎として補間処理を行うことにより、複数の閉ループを面状に繋ぎ合わせたものとしてトレース面７０が構成される。この場合、完全なる三次元的な曲面を定義する必要はないが、少なくとも個々の自動トレース用参照断面６０について、補間トレースライン（自動トレースライン）が定義できるように補間処理を実行する。ここで、マニュアルトレース用参照断面５８が基準線上に一枚のみ設定された場合には、対象組織の両端点との間で上述した補間処理を実行する。マニュアルトレース用参照断面５８が複数枚設定された場合にも、端点に最も近接する断面については、上記と同様に端点との間で上述した補間処理を実行する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the automatic trace processing. In the automatic trace processing, a plurality of
また、各自動トレース用参照断面６０ごとに、特許文献１に詳述される補間トレースライン（自動トレースライン）の自動的な修正処理が実行される。つまり、補間トレースライン上の個々のポイントごとにその周辺に対してエッジ検出処理が実行され、エッジが検出されたポイントについてはエッジ上の位置に当該ポイントをシフトさせる処理が実行される。ただし、エッジが検出されないような場合には自動トレース結果がそのまま保存される。
Further, an automatic correction process of the interpolation trace line (automatic trace line) detailed in
こうして、図４に示されるように、対象組織の形態に沿って包み込んだトレース面７０が形成され、対象組織を三次元的に抽出することができる。そして、抽出された対象組織の三次元画像が表示され、また、三次元的に抽出された対象組織の体積値が演算されてその体積値が表示される。 In this way, as shown in FIG. 4, the trace surface 70 enveloping along the form of the target tissue is formed, and the target tissue can be extracted three-dimensionally. Then, the extracted three-dimensional image of the target tissue is displayed, and the volume value of the three-dimensionally extracted target tissue is calculated and the volume value is displayed.
さらに、本実施形態では、ユーザに対する負担とトレースラインに関する精度の両面において好適な処理も実行する。これにより、例えば、ユーザに対する負担を軽減しつつトレースラインに関する精度を向上させることができる。その処理について説明する。 Furthermore, in the present embodiment, processing suitable for both the burden on the user and the accuracy regarding the trace line is also executed. Thereby, for example, the accuracy with respect to the trace line can be improved while reducing the burden on the user. The process will be described.
図５は、組織抽出部の内部構成を示す図である。組織抽出部２２は、上述した組織抽出処理と以下に詳述する処理を実現するために、トレース断面設定部２２２と手動トレースライン形成部２２４と補間トレースライン形成部２２６とトレースライン修正部２２８と追加断面選択部２２０を備えている。図５に示した構成（部分）については図５の符号を利用しつつ、組織抽出部２２における処理について説明する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration of the tissue extraction unit. In order to implement the tissue extraction process described above and the process described in detail below, the
図６は、ボリュームデータ内に設定された参照断面列を示す図である。トレース断面設定部２２２は、ボリュームデータ内において、対象組織４２に対して、少なくとも一枚のマニュアルトレース用参照断面５８と複数の自動トレース用参照断面６０を設定する（図３参照）。
FIG. 6 is a diagram showing a reference cross-section row set in the volume data. The trace
そして、手動トレースライン形成部２２４は、各マニュアルトレース用参照断面５８内に、ユーザ操作に応じて、対象組織の輪郭に対応したマニュアルトレースライン（手動トレースライン）を形成する。また、トレースライン修正部２２８は、特許文献１に詳述されるトレースラインの自動的な修正処理により、マニュアルトレースラインを修正処理する。
Then, the manual trace
さらに、補間トレースライン形成部２２６は、マニュアルトレースラインを用いた補間処理により、複数の自動トレース用参照断面６０に対して補間トレースライン（自動トレースライン）を形成する（図４参照）。また、補間トレースラインも、トレースライン修正部２２８により修正処理される。
Further, the interpolation trace
こうして、対象組織４２の形態に沿って包み込んだトレース面（図４の符号７０）が形成され、対象組織４２を三次元的に抽出することができる。その抽出の精度を高めるために、本実施形態では、補間処理に利用されるキー断面が追加される。
In this way, a trace surface (reference numeral 70 in FIG. 4) wrapped around the shape of the
つまり、最初の補間処理においては、図６に示すマニュアルトレース用参照断面５８のみがキー断面とされ、マニュアルトレースラインを用いた補間処理により、複数の自動トレース用参照断面６０に対して補間トレースラインが形成され、補間トレースラインがトレースライン修正部２２８により修正処理される。
That is, in the first interpolation process, only the manual
追加断面選択部２２０は、各自動トレース用参照断面６０の補間トレースラインに対する修正処理を評価することにより、複数の自動トレース用参照断面６０の中から、キー断面に追加する追加断面を選択する。その選択にあたって、修正処理の有効性を示す特徴量として、修正処理における補間トレースラインの修正量が算出される。
The additional
図７は、補間トレースラインの修正量を説明するための図である。図７には、１枚の自動トレース用参照断面６０内に形成された補間トレースライン６２が実線で示されている。この補間トレースライン６２に対して、特許文献１に詳述されるトレースラインの自動的な修正処理が実行される。つまり、補間トレースライン６２上の個々のポイントごとにその周辺に対してエッジ検出処理が実行され、エッジが検出されたポイントについてはエッジ上の位置に当該ポイントをシフトさせ、一方、エッジが検出されない場合には元の補間トレースライン６２の結果がそのまま保存される。こうして、補間トレースライン６２上の全てのポイントについてエッジ検出処理が実行され、その結果として、図７に一点鎖線で示す修正処理後の補間トレースライン６４が得られる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the correction amount of the interpolation trace line. In FIG. 7, the interpolated
追加断面選択部２２０は、修正処理における補間トレースライン６２の修正量として補間トレースライン６２上の全てのポイントに関する移動量の積算値を算出する。これにより、元の補間トレースライン６２と修正処理後の補間トレースライン６４との間の面積差が算出される。例えば、図７に示す領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の面積の合計値が修正量となる。追加断面選択部２２０は、複数の自動トレース用参照断面６０の各々について修正量を算出し、修正量に基づいて、キー断面となる追加断面を選択する。
The additional
図８は、修正量に基づいた追加断面の選択処理を説明するための図である。図８の横軸は、参照断面列の配列方向であり、その横軸上にはマニュアルトレース用参照断面５８の位置が実線で示されている。各区間は、互いに隣り合う２枚のマニュアルトレース用参照断面５８に挟まれた区間である。そして、各区間内において縦軸方向に伸びる複数の破線が、複数の自動トレース用参照断面を示している。
FIG. 8 is a diagram for explaining an additional section selection process based on the correction amount. The horizontal axis of FIG. 8 is the arrangement direction of the reference cross-section rows, and the position of the manual
図８の縦軸は、補間トレースラインの修正量を示しており、各自動トレース用参照断面に対応した各破線の縦軸方向の長さが、その自動トレース用参照断面の修正量の大きさを示している。なお、図８には区間Ａ，Ｂのみを図示しているが、マニュアルトレース用参照断面５８の枚数に応じて、例えば、図６に示すように区間Ｃ，Ｄ等も存在する。
The vertical axis in FIG. 8 indicates the correction amount of the interpolation trace line, and the length in the vertical axis direction of each broken line corresponding to each automatic trace reference section is the magnitude of the correction amount of the automatic trace reference section. Is shown. Although only sections A and B are shown in FIG. 8, there are sections C and D, for example, as shown in FIG. 6 according to the number of manual trace
追加断面選択部２２０は、修正量に基づいて特徴的な自動トレース用参照断面を選択する。例えば、図８に示す予め設定された閾値Ｔｈを超える大きさの修正量を持つ自動トレース用参照断面（破線）の中から、少なくとも一枚の追加断面が選択される。例えば、各区間Ａ，Ｂごとに、その区間内で修正量が最大となる断面Ｍが選択される。また、例えば修正量が閾値Ｔｈを超える断面列区間の両端に位置する断面Ｓと断面Ｅが選択されてもよい。もちろん、断面Ｍと断面Ｓと断面Ｅが全て選択されてもよい。さらに、修正量が閾値Ｔｈを超える断面Ｓから断面Ｅまでの区間内において等間隔で複数の断面が選択されてもよい。
The additional
追加断面選択部２２０により追加断面が選択されると、その追加断面がキー断面に加えられる。そして、補間トレースライン形成部２２６により補間処理が再実行される。この２回目の補間処理においては、キー断面として、当初から利用されていたマニュアルトレース用参照断面５８に追加断面が加えられる。例えば、図８に示すマニュアルトレース用参照断面５８に加えて、自動トレース用参照断面から選択された断面Ｍが、キー断面として利用される。
When the additional cross section is selected by the additional cross
補間トレースライン形成部２２６は、マニュアルトレース用参照断面５８内の修正処理後のマニュアルトレースラインと、追加断面として選択された自動トレース用参照断面（例えば断面Ｍ）内の修正処理後の補間トレースラインを基礎トレースラインとし、これら基礎トレースラインを利用して２回目の補間処理を実行する。これにより、追加断面として選択されていない残りの自動トレース用参照断面内に、新しい補間トレースラインが形成される。この新しい補間トレースラインに対して、トレースライン修正部２２８により再び修正処理が実行される。
The interpolation trace
追加断面として選択された自動トレース用参照断面は、比較的大きな修正量の断面である。つまり、最初の補間処理により得られた補間トレースラインが、対象組織の真の境界に近づけるために、比較的大きく修正処理された断面である。その比較的大きな修正量の追加断面がキー断面に加えられているため、２回目の補間処理においては、最初の補間処理に比べて、対象組織の真の境界に近い補間トレースラインを形成することができ、その補間トレースラインに対する修正処理における境界の検出の精度などが高められ、結果として、最終的に得られるトレースラインの精度が向上する。しかも、マニュアルトレースラインを追加する必要がないため、ユーザに追加の負担を強いることも回避できる。 The reference section for automatic tracing selected as the additional section is a section having a relatively large correction amount. That is, the interpolation trace line obtained by the first interpolation process is a cross-section that has been subjected to a relatively large correction process so as to approach the true boundary of the target tissue. Since the additional cross section with a relatively large correction amount is added to the key cross section, the interpolation process for the second interpolation process forms an interpolated trace line closer to the true boundary of the target tissue than the first interpolation process. As a result, the accuracy of boundary detection in the correction process for the interpolated trace line is increased, and as a result, the accuracy of the trace line finally obtained is improved. In addition, since it is not necessary to add a manual trace line, it is possible to avoid placing an additional burden on the user.
なお、２回目の補間処理の後に再び実行される修正処理を評価してさらに追加断面を選択し、この追加断面を加えたキー断面により３回目の補間処理が実行されてもよい。さらに、３回目以降についても、例えば、予め指定された回数だけ、追加断面の選択や補間処理や修正処理を繰り返すようにしてもよい。また、追加断面選択部２２０は、上述した補間トレースラインの修正量に代えて又は修正量に加えて、対象組織の輪郭の明瞭度を利用して修正処理の有効性を評価してもよい。
Note that the correction process executed again after the second interpolation process may be evaluated to select an additional section, and the third interpolation process may be executed using the key section to which the additional section is added. Further, for the third and subsequent times, for example, the selection of additional sections, interpolation processing, and correction processing may be repeated a predetermined number of times. Further, the additional
図９は、対象組織の輪郭の明瞭度を説明するための図である。図９には、１枚の自動トレース用参照断面６０内に形成された補間トレースライン６２が示されている。この補間トレースライン６２に対して、特許文献１に詳述されるトレースラインの自動的な修正処理が実行される。
FIG. 9 is a diagram for explaining the clarity of the outline of the target tissue. FIG. 9 shows an interpolated
その修正処理においては、補間トレースライン６２上の個々のポイントごとに、例えば補間トレースライン６２に直交する方向に沿って、所定の長さの検出窓Ｒが設定される。そして、補間トレースライン６２上の個々のポイントごとに、検出窓Ｒ内を探索範囲としてエッジの探索が行われ、エッジが検出されたポイントについてはエッジ上の位置に当該ポイントをシフトさせ、一方、エッジが検出されない場合には元の補間トレースライン６２の結果がそのまま保存される。
In the correction process, a detection window R having a predetermined length is set for each point on the
そこで、追加断面選択部２２０は、修正処理におけるエッジ（輪郭）の検出率から輪郭の明瞭度を算出する。例えば、補間トレースライン６２上の全ポイント数ＴＰと、エッジが検出されたポイント数ＥＰに基づいて、「明瞭度＝ＥＰ／ＴＰ」を算出する。追加断面選択部２２０は、複数の自動トレース用参照断面６０の各々について明瞭度を算出し、明瞭度に基づいて、キー断面となる追加断面を選択する。
Therefore, the additional
明瞭度に基づいた選択においても、図８を利用して説明した選択処理と同様な処理が好適である。明瞭度の選択においては、図８の縦軸を明瞭度、各自動トレース用参照断面に対応した各破線の縦軸方向の長さを、その自動トレース用参照断面の明瞭度の大きさと読み替える。 In the selection based on the clarity, the same process as the selection process described with reference to FIG. 8 is preferable. In the selection of clarity, the vertical axis in FIG. 8 is read as clarity, and the length of each broken line in the vertical axis direction corresponding to each automatic trace reference section is read as the magnitude of clarity of the automatic trace reference section.
追加断面選択部２２０は、例えば、予め設定された閾値Ｔｈを超える大きさの明瞭度を持つ自動トレース用参照断面（破線）の中から、少なくとも一枚の追加断面を選択する。例えば、各区間Ａ，Ｂごとに、その区間内で明瞭度が最大となる断面Ｍが選択される。また、例えば、明瞭度が閾値Ｔｈを超える断面列区間の両端に位置する断面Ｓと断面Ｅが選択されてもよい。もちろん、断面Ｍと断面Ｓと断面Ｅが全て選択されてもよい。さらに、明瞭度が閾値Ｔｈを超える断面Ｓから断面Ｅまでの区間内において等間隔で複数の断面が選択されてもよい。
For example, the additional cross
追加断面選択部２２０により明瞭度に基づいて追加断面が選択されると、修正量を利用した選択の場合と同様に、その追加断面がキー断面に加えられる。そして、補間トレースライン形成部２２６により補間処理が再実行される。もちろん、修正量を利用した選択の場合と同様に、例えば予め指定された回数だけ追加断面の選択や補間処理や修正処理を繰り返すようにしてもよい。
When the additional cross section is selected based on the clarity by the additional cross
また、修正量に基づいた選択と明瞭度に基づいた選択を併用してもよい。例えば、修正量が最大となる断面と明瞭度が最大となる断面を追加断面として選択してもよいし、修正量と明瞭度が共に所定量以上となる断面の中から追加断面を選択するようにしてもよい。 Further, the selection based on the correction amount and the selection based on the clarity may be used in combination. For example, the cross-section with the maximum correction amount and the cross-section with the maximum clarity may be selected as the additional cross-section, or the additional cross-section is selected from the cross-sections with both the correction amount and the clarity being a predetermined amount or more. It may be.
なお、比較的広い範囲に亘って明瞭度が大きい場合には、例えば、図８の区間Ａ内において、閾値Ｔｈを超える大きさの明瞭度を持つ自動トレース用参照断面の割合が予め設定された閾値を超える場合には、その時点で対象組織の境界を十分に検出できていると判断して、区間Ａ内における追加断面の選択を終了させてもよい。 When the clarity is large over a relatively wide range, for example, in the section A of FIG. 8, the ratio of the reference section for automatic tracing having the clarity that exceeds the threshold Th is set in advance. When the threshold value is exceeded, it may be determined that the boundary of the target tissue has been sufficiently detected at that time, and the selection of the additional cross section in the section A may be terminated.
また、互いに隣接する自動トレース用参照断面の補間トレースライン同士の差分値を算出し、その差分値が所定値以上となる箇所を含むような断面列区間を設定して、その断面列区間の中から追加断面を選択するようにしてもよい。もちろん、補間トレースライン同士の相互相関値に基づいて、相互相関値が小さい箇所を含むように断面列区間を設定してもよい。 Also, the difference value between the interpolated trace lines of the adjacent reference sections for automatic tracing is calculated, and a section row section including a portion where the difference value is equal to or larger than a predetermined value is set. You may make it select an additional cross section from. Of course, the section row section may be set based on the cross-correlation value between the interpolated trace lines so as to include a portion where the cross-correlation value is small.
さらに、図３や図６を利用して説明したマニュアルトレース用参照断面５８の設定においては、比較的境界が不明瞭な箇所にマニュアルトレース用参照断面５８を設定し、境界（輪郭）の判断をユーザに任せた方がよい場合もある。そこで、図３に示すように参照断面列５６が設定された後に、各参照断面５６ごとに、その断面内で対象組織の輪郭を検出し、その検出率から輪郭の不明瞭度を算出して、例えば、不明瞭度が大きな順で予め定められた枚数の参照断面５６をマニュアルトレース用参照断面５８としてもよい。なお、境界の検出にあたっては、例えば、ボリュームデータ内において対象組織を取り囲むように三次元関心領域を設定し、各参照断面５６内において三次元関心領域内で（三次元関心領域の断面内で）対象組織の境界を探索すればよい。つまり、例えば、各参照断面５６内に二次元的に反映された三次元関心領域の境界上の点から、二次元的に反映された三次元関心領域の中心に向かって、対象組織の境界を探索すればよい。
Furthermore, in the setting of the
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.
２２ 組織抽出部、２２０ 追加断面選択部、２２２ トレース断面設定部、２２４ 手動トレースライン形成部、２２６ 補間トレースライン形成部、２２８ トレースライン修正部。 22 Tissue extraction unit, 220 Additional cross section selection unit, 222 Trace cross section setting unit, 224 Manual trace line formation unit, 226 Interpolation trace line formation unit, 228 Trace line correction unit
Claims (9)
三次元的に配列された超音波データで構成されるデータ空間内において、少なくとも一つの手動トレース断面と複数の自動トレース断面を設定するトレース断面設定部と、
各手動トレース断面内にユーザ操作に応じて手動トレースラインを形成する手動トレースライン形成部と、
手動トレースラインを基礎トレースラインとして利用した補間処理により、各自動トレース断面内に補間トレースラインを形成する補間トレースライン形成部と、
各自動トレース断面ごとに、その自動トレース断面内で検出される前記対象物の輪郭に基づいて補間トレースラインを修正処理するトレースライン修正部と、
前記修正処理の有効性を示す特徴量に基づいて、複数の自動トレース断面の中から少なくとも一つの追加トレース断面を選択する追加断面選択部と、
を有し、
前記各追加トレース断面の修正処理された補間トレースラインを基礎トレースラインに加えて前記補間処理を再実行する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 In the ultrasonic data processing apparatus for forming a trace line corresponding to the contour of the object based on the ultrasonic data obtained from the three-dimensional space including the object,
A trace section setting unit for setting at least one manual trace section and a plurality of automatic trace sections in a data space composed of three-dimensionally arranged ultrasonic data;
A manual trace line forming section for forming a manual trace line in each manual trace section according to a user operation;
An interpolation trace line forming unit that forms an interpolation trace line in each automatic trace section by an interpolation process using the manual trace line as a basic trace line;
For each automatic trace section, a trace line correction unit that corrects an interpolation trace line based on the contour of the object detected in the automatic trace section;
An additional cross-section selecting unit that selects at least one additional trace cross-section from a plurality of automatic trace cross-sections based on a feature amount indicating the effectiveness of the correction processing;
Have
Adding the corrected interpolated trace line of each additional trace section to the base trace line and re-executing the interpolating process;
An ultrasonic data processing apparatus.
前記追加断面選択部は、各自動トレース断面ごとに、前記修正処理における補間トレースラインの修正量を算出し、当該修正量に基づいて少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 The ultrasonic data processing apparatus according to claim 1,
The additional cross section selection unit calculates the correction amount of the interpolation trace line in the correction process for each automatic trace cross section, and selects at least one additional trace cross section based on the correction amount.
An ultrasonic data processing apparatus.
前記追加断面選択部は、前記修正量が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 The ultrasonic data processing apparatus according to claim 2,
The additional cross section selection unit selects at least one additional trace cross section from among a plurality of automatic trace cross sections in which the correction amount is a predetermined value or more.
An ultrasonic data processing apparatus.
前記追加断面選択部は、前記修正量が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から等間隔で複数の追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 The ultrasonic data processing apparatus according to claim 3,
The additional cross section selection unit selects a plurality of additional trace cross sections at regular intervals from a plurality of automatic trace cross sections in which the correction amount is a predetermined value or more.
An ultrasonic data processing apparatus.
前記追加断面選択部は、各自動トレース断面ごとに、前記修正処理における輪郭の検出率から輪郭の明瞭度を算出し、当該明瞭度に基づいて少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 In the ultrasonic data processing device according to any one of claims 1 to 4,
The additional cross section selection unit calculates, for each automatic trace cross section, contour intelligibility from the detection rate of the contour in the correction process, and selects at least one additional trace cross section based on the intelligibility.
An ultrasonic data processing apparatus.
前記追加断面選択部は、前記明瞭度が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 The ultrasonic data processing apparatus according to claim 5,
The additional cross section selection unit selects at least one additional trace cross section from a plurality of automatic trace cross sections whose clarity is a predetermined value or more.
An ultrasonic data processing apparatus.
前記追加断面選択部は、前記明瞭度が所定値以上となる複数の自動トレース断面の中から等間隔で複数の追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 The ultrasonic data processing apparatus according to claim 6,
The additional section selection unit selects a plurality of additional trace sections at regular intervals from among a plurality of automatic trace sections whose clarity is a predetermined value or more.
An ultrasonic data processing apparatus.
互いに隣接する自動トレース断面の補間トレースライン同士の差分値を算出し、当該差分値が所定値以上となる箇所を含む前記データ空間内の区間から、前記少なくとも一つの追加トレース断面を選択する、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 In the ultrasonic data processing device according to any one of claims 1 to 7,
Calculating a difference value between interpolated trace lines of adjacent automatic trace sections, and selecting the at least one additional trace section from a section in the data space including a portion where the difference value is a predetermined value or more;
An ultrasonic data processing apparatus.
前記データ空間内において複数のトレース用断面を設定し、各トレース用断面ごとにそのトレース用断面内で前記対象物の輪郭を検出してその検出率から輪郭の不明瞭度を算出し、当該不明瞭度が大きな順で予め定められた枚数のトレース用断面を前記手動トレース断面とする、
ことを特徴とする超音波データ処理装置。 In the ultrasonic data processing device according to any one of claims 1 to 8,
A plurality of trace sections are set in the data space, the contour of the object is detected in the trace section for each trace section, and the contour ambiguity is calculated from the detection rate. A predetermined number of trace sections in order of increasing clarity are the manual trace sections.
An ultrasonic data processing apparatus.
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