特開2022-87424心臓モデル導入装置、心臓診断支援システム、プログラム、および心臓モデル導入方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022087424
(43)【公開日】2022-06-13
(54)【発明の名称】心臓モデル導入装置、心臓診断支援システム、プログラム、および心臓モデル導入方法
(51)【国際特許分類】
A61B 8/14 20060101AFI20220606BHJP
【ＦＩ】
A61B8/14
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020199350
(22)【出願日】2020-12-01
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】520472262
【氏名又は名称】福家 信二
(74)【代理人】
【識別番号】100135781
【弁理士】
【氏名又は名称】西原 広徳
(72)【発明者】
【氏名】福家 信二
【テーマコード（参考）】
4C601
【Ｆターム（参考）】
4C601BB03
4C601BB16
4C601DD09
4C601DD15
4C601EE11
4C601JC04
4C601JC06
4C601JC22
4C601JC33
4C601KK21
4C601KK35
4C601KK36
4C601LL14
(57)【要約】
【課題】経験の浅い医師であっても胎児の心臓構造を容易に把握でき、正確な診断を補助する技術を提供する。
【解決手段】 心臓モデル導入装置４に、心臓部分のエコーデータ２１３に基づいて、心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部４０１と、心臓部分の三次元モデルを基準切断面で切断したときの心臓部分の三次元モデルの断面を示す基準断面データ４１４を作成する基準断面データ作成部４０３と、基準断面データ４１４に示される断面を解析して、心臓部分の三次元モデルにおける左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の中心点を設定し、当該中心点から、左心室部と右心室部との間を通る直線を、心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに基準要素と心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部４０４とを設ける。
【選択図】図５
【解決手段】 心臓モデル導入装置４に、心臓部分のエコーデータ２１３に基づいて、心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部４０１と、心臓部分の三次元モデルを基準切断面で切断したときの心臓部分の三次元モデルの断面を示す基準断面データ４１４を作成する基準断面データ作成部４０３と、基準断面データ４１４に示される断面を解析して、心臓部分の三次元モデルにおける左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の中心点を設定し、当該中心点から、左心室部と右心室部との間を通る直線を、心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに基準要素と心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部４０４とを設ける。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【請求項2】
請求項１に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記三次元モデル作成部は、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の腔孔部分と組織部分との境界を前記エコーデータから取得して前記境界の三次元モデルを作成する
心臓モデル導入装置。
前記三次元モデル作成部は、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の腔孔部分と組織部分との境界を前記エコーデータから取得して前記境界の三次元モデルを作成する
心臓モデル導入装置。
【請求項3】
請求項２に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部がいずれも大きく見える四腔断面画像を取得する四腔断面画像取得部を備えた
心臓モデル導入装置。
前記三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部がいずれも大きく見える四腔断面画像を取得する四腔断面画像取得部を備えた
心臓モデル導入装置。
【請求項4】
請求項３に記載の心臓モデル導入装置であって、
四腔断面画像取得部は、前記基準要素に基づいて前記基準要素と平行な面を前記四腔断面画像として取得する
心臓モデル導入装置。
四腔断面画像取得部は、前記基準要素に基づいて前記基準要素と平行な面を前記四腔断面画像として取得する
心臓モデル導入装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１つに記載の心臓モデル導入装置であって、
前記心臓部分の三次元モデルに対する基準切断面を示す基準切断面データを取得する基準切断面データ取得部と、
を備え、
前記基準切断面は、前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面に、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部が含まれるように設定された平面であり、
前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面データに示される前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面を示す基準断面データを作成する基準断面データ作成部と、
をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記心臓部分の三次元モデルに対する基準切断面を示す基準切断面データを取得する基準切断面データ取得部と、
を備え、
前記基準切断面は、前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面に、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部が含まれるように設定された平面であり、
前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面データに示される前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面を示す基準断面データを作成する基準断面データ作成部と、
をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【請求項6】
請求項５に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記基準切断面データ取得部は、前記心臓部分の三次元モデルを分析して、前記心臓部分の持ち主の頭側から腹側に向かう方向に平行な観察方向を設定し、前記心臓部分の前記観察方向における両端部を検出することにより当該両端部の中間点を基準点として検出し、前記基準点を含む平面のうち、前記観察方向に垂直な平面を前記基準切断面として設定する心臓モデル導入装置。
前記基準切断面データ取得部は、前記心臓部分の三次元モデルを分析して、前記心臓部分の持ち主の頭側から腹側に向かう方向に平行な観察方向を設定し、前記心臓部分の前記観察方向における両端部を検出することにより当該両端部の中間点を基準点として検出し、前記基準点を含む平面のうち、前記観察方向に垂直な平面を前記基準切断面として設定する心臓モデル導入装置。
【請求項7】
請求項２、３、または４に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記三次元モデル作成部は、
前記エコーデータを適宜の方向に一定間隔でスライスした各Ｘ平面における前記境界に基づくＸ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面と直交するＹ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｙ平面における前記境界に基づくＹ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面および前記Ｙ平面と直交するＺ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｚ平面における前記境界に基づくＺ平面由来三次元モデルと、
を作成し、
前記Ｘ平面由来三次元モデルと前記Ｙ平面由来三次元モデルと前記Ｚ平面由来三次元モデルを平均化して１つの心臓部分の三次元モデルを作成する平均化処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記三次元モデル作成部は、
前記エコーデータを適宜の方向に一定間隔でスライスした各Ｘ平面における前記境界に基づくＸ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面と直交するＹ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｙ平面における前記境界に基づくＹ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面および前記Ｙ平面と直交するＺ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｚ平面における前記境界に基づくＺ平面由来三次元モデルと、
を作成し、
前記Ｘ平面由来三次元モデルと前記Ｙ平面由来三次元モデルと前記Ｚ平面由来三次元モデルを平均化して１つの心臓部分の三次元モデルを作成する平均化処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【請求項8】
請求項７に記載の心臓モデル導入装置であって、
複数の異なる人物の心臓部分の前記平均化した前記三次元モデルを平均化して標準三次元モデルを作成する標準三次元モデル作成部を備える
心臓モデル導入装置。
複数の異なる人物の心臓部分の前記平均化した前記三次元モデルを平均化して標準三次元モデルを作成する標準三次元モデル作成部を備える
心臓モデル導入装置。
【請求項9】
請求項７または８に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記平均化処理部は、前記境界の三次元モデルに基づいて作成された前記心臓部分の三次元モデルに関連づけられた前記基準要素を、前記複数の境界の三次元モデルのそれぞれについて取得することによって、前記複数の境界の三次元モデルと一対一で対応する複数の基準要素を取得し、前記複数の基準要素が１つに重なるように、前記複数の境界の三次元モデルを重ね合わせて平均化する
心臓モデル導入装置。
前記平均化処理部は、前記境界の三次元モデルに基づいて作成された前記心臓部分の三次元モデルに関連づけられた前記基準要素を、前記複数の境界の三次元モデルのそれぞれについて取得することによって、前記複数の境界の三次元モデルと一対一で対応する複数の基準要素を取得し、前記複数の基準要素が１つに重なるように、前記複数の境界の三次元モデルを重ね合わせて平均化する
心臓モデル導入装置。
【請求項10】
請求項８または９に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記標準三次元モデル作成部は、正常であると判断された心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを標準モデルとして作成し、
前記三次元モデル作成部は、診断対象の心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを診断対象モデルとして作成し、
前記診断対象モデルに設定された前記基準要素が、前記標準モデルに設定された前記基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを回転させた診断対象補正モデルを作成する補正処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記標準三次元モデル作成部は、正常であると判断された心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを標準モデルとして作成し、
前記三次元モデル作成部は、診断対象の心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを診断対象モデルとして作成し、
前記診断対象モデルに設定された前記基準要素が、前記標準モデルに設定された前記基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを回転させた診断対象補正モデルを作成する補正処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【請求項11】
請求項１０に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸を前記標準モデルにおける下行大動脈の中心軸と重ねることにより、前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸の位置を固定し、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離と、前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離とを一致させ、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とが一致するように、前記診断対象モデルを前記下行大動脈の中心軸を中心にして回転させ、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が、前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを、前記僧帽弁と三尖弁との中点を中心に回転させた診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸を前記標準モデルにおける下行大動脈の中心軸と重ねることにより、前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸の位置を固定し、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離と、前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離とを一致させ、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とが一致するように、前記診断対象モデルを前記下行大動脈の中心軸を中心にして回転させ、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が、前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを、前記僧帽弁と三尖弁との中点を中心に回転させた診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
【請求項12】
請求項１０または１１に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルに、前記診断対象モデルに設定された基準要素を含み、僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、右心室部、右心房部、左心室部、左心房部およびそれらの周辺組織を含む第１領域と、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、肺動脈弁およびその周辺組織を含む第３領域とをそれぞれ設定するとともに、
前記第３領域を前記第１領域との距離に応じた複数の小領域に分割し、
前記標準モデルに、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第４領域を設定し、
前記診断対象モデルの第２領域と前記標準モデルの第４領域とが重なる位置に前記第２領域を固定し、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように前記第１領域を回転させ、
前記第１領域を回転させたときの最大回転角を求め、前記複数の小領域において前記第１領域からの距離が短い順に前記最大回転角が漸減する角度となるように前記複数の小領域のそれぞれの回転角を設定し、前記複数の小領域を前記それぞれの回転角ずつ回転させることにより、前記診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
（効果）心臓の部位ごとの性質に応じて、基準要素を重ねるときの回転角を調整することにより、個体差を抑制することができる。
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルに、前記診断対象モデルに設定された基準要素を含み、僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、右心室部、右心房部、左心室部、左心房部およびそれらの周辺組織を含む第１領域と、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、肺動脈弁およびその周辺組織を含む第３領域とをそれぞれ設定するとともに、
前記第３領域を前記第１領域との距離に応じた複数の小領域に分割し、
前記標準モデルに、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第４領域を設定し、
前記診断対象モデルの第２領域と前記標準モデルの第４領域とが重なる位置に前記第２領域を固定し、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように前記第１領域を回転させ、
前記第１領域を回転させたときの最大回転角を求め、前記複数の小領域において前記第１領域からの距離が短い順に前記最大回転角が漸減する角度となるように前記複数の小領域のそれぞれの回転角を設定し、前記複数の小領域を前記それぞれの回転角ずつ回転させることにより、前記診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
（効果）心臓の部位ごとの性質に応じて、基準要素を重ねるときの回転角を調整することにより、個体差を抑制することができる。
【請求項13】
請求項１０ないし１２のいずれかに記載の心臓モデル導入装置であって、
前記標準モデルおよび前記診断対象補正モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部と、
前記表示用画像データを表示する表示部と、
をさらに備える心臓モデル導入装置。
前記標準モデルおよび前記診断対象補正モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部と、
前記表示用画像データを表示する表示部と、
をさらに備える心臓モデル導入装置。
【請求項14】
請求項１０ないし１３のいずれかに記載の心臓モデル導入装置であって、
前記補正処理部は、前記標準モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分と、前記診断対象補正モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分との一致度を求める心臓モデル導入装置。
前記補正処理部は、前記標準モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分と、前記診断対象補正モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分との一致度を求める心臓モデル導入装置。
【請求項15】
心臓部分のエコー信号データを取得するスキャニング装置と、
前記エコー信号データを処理してエコーデータを作成するエコーデータ作成装置と、
前記エコーデータに基づいて前記心臓部分の三次元モデルを作成する心臓モデル導入装置と、
を備える心臓診断支援システムであって、
前記心臓モデル導入装置は、
前記エコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点を設定し、前記中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る直線を、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備え、
ユーザによる指示入力を受け付ける入力部と、
前記入力部により受け付けた指示入力に応じて、前記心臓部分の三次元モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部と、
前記表示用画像データを表示する表示部と、
をさらに備える心臓診断支援システム。
前記エコー信号データを処理してエコーデータを作成するエコーデータ作成装置と、
前記エコーデータに基づいて前記心臓部分の三次元モデルを作成する心臓モデル導入装置と、
を備える心臓診断支援システムであって、
前記心臓モデル導入装置は、
前記エコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点を設定し、前記中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る直線を、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備え、
ユーザによる指示入力を受け付ける入力部と、
前記入力部により受け付けた指示入力に応じて、前記心臓部分の三次元モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部と、
前記表示用画像データを表示する表示部と、
をさらに備える心臓診断支援システム。
【請求項16】
コンピュータ読み取り可能なプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータを、
心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備える
心臓モデル導入装置として機能させるプログラム。
心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備える
心臓モデル導入装置として機能させるプログラム。
【請求項17】
心臓モデル導入方法であって、
心臓部分のエコーデータをエコーデータ取得部により取得する工程と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを三次元モデル作成部により作成する工程と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として前記基準要素設定部により設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを前記基準要素設定部により関連づける工程と、
を有する
心臓モデル導入方法。
心臓部分のエコーデータをエコーデータ取得部により取得する工程と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを三次元モデル作成部により作成する工程と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として前記基準要素設定部により設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを前記基準要素設定部により関連づける工程と、
を有する
心臓モデル導入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば、心臓構造を三次元モデル化する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、胎児が心臓に問題を抱えたまま出生してしまう、先天性心疾患（Ｃｏｎｇｅｎｉｔａｌ Ｈｅａｒｔ Ｄｉｓｅａｓｅ （ＣＨＤ)）が知られている。この先天性心疾患は、出生約１００例に対して１例程とされており、その中でも出生後１年以内に治療が必要となる重症先天性心疾患は、その１／３～１／２程とされている。
【0003】
この先天性心疾患を早期に発見する方法として、母胎（体）内の胎児の心臓構造を、エコー（超音波）の反射を利用して描写し、正常な構造であるかを検査する、胎児心臓超音波検査法が実施されている。この検査法としては、２Ｄ超音波検査法や３Ｄ超音波検査法等がある。しかしながら、このような検査法を用いた胎児心臓検査では、診断に十分な解剖学的素養を持った専門医および超音波技師が必要である。したがって、この検査法は、専門医および超音波技師の絶対数が少ないことから全胎児に同検査を提供できないという問題があった。また、先天性心疾患の発生頻度が１％程度であり、異常を検出しようとする検査では効率が悪いという問題もあった。さらには、胎児心臓構造が小さく複雑な運動臓器であることから、検査スキルの向上に時間がかかるという問題もあった。そのため、出生前診断率はまだまだ低率であった。
【0004】
一方、心臓の診断補助に関して、エコーデータの画像内における、右心系領域と左心系領域を色分けして表示し、各腔孔のつながりを判別しやすくする診断補助のためのシステムが提案されている（特許文献１参照）。
【0005】
しかし、この方法では、平面画像を見ながら医師が三次元形状を想像して三次元の心臓構造を把握する必要があることや、経験の浅い医師には、心臓の各構成がどのようなエコー画像であれば健康であるかの知見に乏しいことから、正確な診断をすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－０６８６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
この発明は、上述の問題に鑑みて、経験の浅い医師であっても胎児の心臓構造を容易に把握でき、正確な診断を補助する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、を備え、前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、をさらに備える。
【発明の効果】
【0009】
この発明により、経験の浅い医師であっても心臓構造を容易に把握でき、正確な診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】心臓診断支援システムの概観図である。
【図2】超音波検査装置のブロック図である。
【図3】超音波検査装置が備える機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。
【図4】心臓モデル導入装置のブロック図である。
【図5】心臓モデル導入装置が備える機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。
【図6】心臓三次元モデルデータベースの構造を示す図である。
【図7】心臓診断支援方法を示す流れ図である。
【図8】標準モデル作成処理を示す流れ図である。
【図9】計測処理を示す流れ図である。
【図10】三次元モデル作成処理を示す流れ図である。
【図11】三次元モデル作成処理を示す流れ図である。
【図12】三次元モデル作成部によって作成される複数の平面画像のうちの１つの平面画像を例示する図である。
【図13】診断支援処理を示す流れ図である。
【図14】診断対象モデルに対して補正処理部が設定する領域を例示する図である。
【図15】標準モデルと診断対象補正モデルとを表示する例である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。ただし、以下の説明において特に断らない限り、方向や向きに関する記述は、当該説明の便宜上、図面に対応するものであり、例えば実施品、製品または権利範囲等を限定するものではない。
【実施例0012】
図１は、心臓診断支援システム１の概観図である。なお、図１には、妊婦５、妊婦５の体内の胎児５ａ、および、胎児５ａの心臓部分５ｂを図示している。心臓部分５ｂは、心臓診断支援システム１の診断対象、または、後述するモデルを作成する場合のサンプルである。
【0013】
また、以下の説明において、「使用者」とは心臓診断支援システム１を使用する者を意味する。使用者は、医師に限られるものではなく、技師やオペレータなども含んでおり、必ずしも特定の同一人物でなくてもよい。
【0014】
心臓診断支援システム１は、超音波検査装置２、スキャニング装置（三次元超音波プローブ）３、および、心臓モデル導入装置４を備えている。
【0015】
図２は、超音波検査装置２のブロック図である。超音波検査装置２は、ＣＰＵ２０、記憶装置２１、入力部２２、表示部２３および通信部２４を備えている。
【0016】
ＣＰＵ２０は、記憶装置２１に格納されているプログラム２１０を読み取りつつ実行し、各種データの演算や制御信号の生成等を行う。これにより、ＣＰＵ２０は、超音波検査装置２が備える各構成を制御するとともに、各種データを演算し作成する機能を有している。すなわち、超音波検査装置２は、一般的なコンピュータとして構成されている。
【0017】
記憶装置２１は、超音波検査装置２において各種データを記憶する機能を提供する。言い換えれば、記憶装置２１が超音波検査装置２において電子的に固定された情報を保存する。
【0018】
記憶装置２１としては、ＣＰＵ２０の一時的なワーキングエリアとして使用されるＲＡＭやバッファ、読み取り専用のＲＯＭ、不揮発性のメモリ（例えばＮＡＮＤメモリなど）、比較的大容量のデータを記憶するハードディスク、専用の読み取り装置に装着された可搬性の記憶媒体（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＰＣカード、ＳＤカード、ＵＳＢメモリなど）等が該当する。図２においては、記憶装置２１を、あたかも１つの構造物であるかのように図示している。しかし、通常、記憶装置２１は、上記例示した各種装置（あるいは媒体）のうち、必要に応じて採用される複数種類の装置から構成されるものである。すなわち、記憶装置２１は、データを記憶する機能を有する装置群の総称である。
【0019】
また、現実のＣＰＵ２０は高速にアクセス可能なＲＡＭを内部に備えた電子回路である。しかし、このようなＣＰＵ２０が備える記憶装置も、説明の都合上、記憶装置２１に含めて説明する。すなわち、以下の説明では、一時的にＣＰＵ２０自体が記憶するデータも、記憶装置２１が記憶するとして説明する。図２に示すように、記憶装置２１は、プログラム２１０を記憶するために使用される。
【0020】
入力部２２は、超音波検査装置２に対して使用者が指示を入力するために操作するハードウェアである。入力部２２としては、例えば、各種キーやボタン類、スイッチ、タッチパネル、ポインティングデバイス、あるいは、ジョグダイヤルなどが該当する。
【0021】
表示部２３は、各種データを表示することにより使用者に対して当該データを出力する機能を有するハードウェアである。表示部２３としては、例えば、ランプやＬＥＤ、ＣＲＴ、液晶ディスプレイや液晶パネルなどが該当する。
【0022】
通信部２４は、ＣＰＵ２０からの制御信号に応じて、超音波検査装置２とスキャニング装置３との間で、データ通信を行う機能を有している。
【0023】
また、通信部２４は、超音波検査装置２をネットワーク９に、データ通信が可能な状態で接続する機能を有している。図２に示すように、ネットワーク９には、心臓モデル導入装置４が接続されている。したがって、超音波検査装置２は、通信部２４によって、心臓モデル導入装置４との間で、ネットワーク９を介したデータ通信が可能である。
【0024】
なお、ネットワーク９は、ＬＡＮやインターネット、一般公衆網などに限られるものではない。例えば、超音波検査装置２と心臓モデル導入装置４とを直接ケーブルで接続する形態であってもよい。また、ネットワーク９は、有線に限定されるものでもなく、無線（図１参照）であってもよい。すなわち、超音波検査装置２と心臓モデル導入装置４との間で、所定のプロトコルを用いたデータ通信が可能であれば、ネットワーク９はどのような形態のものでもよい。また、超音波検査装置２が心臓モデル導入装置４を含むように一体的に、すなわち、心臓モデル導入装置４が超音波検査装置２の拡張機能を発揮するための装置として構成してもよい。
【0025】
図３は、超音波検査装置２が備える機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。図３に示す通信制御部２００およびデータ処理部２０１は、ＣＰＵ２０がプログラム２１０に従って動作することにより実現される機能ブロックである。
【0026】
症例データ２１１は、心臓部分５ｂまたは胎児５ａを個々に識別するための個体識別子を含んでいる。すなわち、同一の個体識別子で示される心臓部分５ｂは、同一人物（胎児５ａ）の心臓であることを示している。なお、一人の妊婦５に対して胎児５ａ（心臓部分５ｂ）は複数人存在することもあるため、個体識別子は妊婦５ごとに付与されるものではない。症例データ２１１は、例えば、使用者が入力部２２を操作することにより入力されたデータに基づいて、データ処理部２０１によって作成される。また、症例データ２１１は、先述の識別子以外のデータを含んでいてもよい。例えば、対応する妊婦５の識別子、妊娠週数、疾病の有無や履歴、血液型、検査時刻、診断対象かサンプルかを示す用途識別子、医療機関の識別子などを含んでいてもよい。
【0027】
エコー信号データ２１２は、スキャニング装置３によって収集され、超音波検査装置２に向けて送信されるデータである。詳述すると、エコー信号データ２１２は、スキャニング装置３から発信された超音波が臓器や組織からはね返ってくる反射の波（エコー）を検知した信号データである。
【0028】
エコーデータ２１３は、データ処理部２０１によって作成されるデータである。詳述すると、エコーデータ２１３は、エコー信号データ２１２におけるエコーの送信から受信までの時間等に基づいて各組織の位置を測定し、測定した位置を三次元映像にグラフィックス表示可能なエコーデータ２１３として記憶する。
【0029】
通信制御部２００は、データ処理部２０１からの指示信号に応じて、通信部２４を制御する機能を有する。
【0030】
例えば、通信制御部２００は、エコー信号データ２１２の取得を開始させる制御信号をスキャニング装置３に向けて送信するように通信部２４を制御する。また、スキャニング装置３が取得したエコー信号データ２１２を送信させる制御信号をスキャニング装置３に向けて送信するように通信部２４を制御する。
【0031】
また、通信制御部２００は、スキャニング装置３から送信され、通信部２４によって受信されたエコー信号データ２１２を記憶装置２１に記憶させる。
【0032】
さらに、通信制御部２００は、記憶装置２１に記憶されているエコーデータ２１３をネットワーク９を介して心臓モデル導入装置４に向けて送信するように通信部２４を制御する。
【0033】
このように、通信制御部２００と通信部２４とが互いに協働して動作することにより、超音波検査装置２において、スキャニング装置３または心臓モデル導入装置４との間のデータ通信機能が実現される。
【0034】
なお、超音波検査装置２が、スキャニング装置３または心臓モデル導入装置４との間で送受信するデータは、ここに列挙したデータに限定されるものではない。例えば、スキャニング装置３によるエコー信号データ２１２の取得を停止させる制御信号なども送受信される。
【0035】
データ処理部２０１は、記憶装置２１に記憶されているエコー信号データ２１２を画像化処理する機能を有している。エコー信号データ２１２は、通常、スキャニング装置３が検出したＬＡＷデータである。このようなデータが出力されたとしても、使用者は内容を容易に知覚することができない。したがって、データ処理部２０１は、使用者が知覚可能なように画像を表現したデータにエコー信号データ２１２を変換する。なお、データ処理部２０１が実行する画像化処理は、例えば、従来の技術を適宜採用することができるため、詳細な説明は省略する。
【0036】
データ処理部２０１は、画像化処理されたエコー信号データ２１２を、適宜、表示部２３に転送し、表示させる。したがって、使用者は、表示部２３を確認することにより、例えば、どのような状態の心臓部分５ｂのエコー信号データ２１２が得られているかを確認することができる。
【0037】
また、データ処理部２０１は、エコー信号データ２１２に基づいて、エコーデータ２１３を作成する機能を有している。
【0038】
エコー信号データ２１２は、随時、継続的に取得されるデータである。また、人の心臓は絶えず鼓動しているため、拡縮を繰り返しており、心臓部分５ｂは静止していない。すなわち、エコー信号データ２１２は、鼓動に起因する動きに関する情報を含んでいる。一方で、心臓部分５ｂの三次元モデル（詳細後述）を作成するために使用されるエコーデータ２１３は、本実施の形態においては、動きに関する情報は不要である。
【0039】
データ処理部２０１は、タイミング（以下、「抽出タイミング」と称する。）を決定することにより、エコーデータ２１３として採用するエコー信号データ２１２を決定する。言い換えれば、所定の期間、継続的に取得されたエコー信号データ２１２の中から、データ処理部２０１は、抽出タイミングにおける心臓部分５ｂを示すエコー信号データ２１２のみを抽出してエコーデータ２１３を作成する。また、抽出タイミングを決定することは、エコーデータ２１３として採用するエコー信号データ２１２の取得された時刻（取得時刻）を決定することと実質的に同義である。これにより、エコーデータ２１３は、静止した状態の心臓部分５ｂを表現したデータとなる。
【0040】
なお、抽出タイミングによって、心臓部分５ｂの形状は異なる。すなわち、心臓部分５ｂの三次元モデルを作成するためには、抽出タイミングとして、どのようなタイミングを選択するかということは、重要である。原則として、心臓が最も膨らんでおり、心臓の主な構成部である左心房部、右心房部、左心室部および右心室部が均等に膨らんでいる拡張末期（収縮開始直前）のタイミングが抽出タイミングとして好ましいと考えられる。
【0041】
したがって、本実施の形態では、まず、エコー信号データ２１２を分析することにより心臓の鼓動周期を検出する。そして、検出した鼓動周期の期間のエコー信号データ２１２において、所定の時間間隔ごとに、左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の面積をそれぞれ演算し、これらの構成が均等に膨らんでいる瞬間を拡張末期のタイミングとして検出する。
【0042】
なお、拡張末期のタイミングを検出する方法は、これに限定されるものではない。例えば、心臓部分５ｂの全体の断面面積が最大の瞬間を拡張末期のタイミングとみなしてもよい。あるいは、心臓部分５ｂが最も縮んだ瞬間を検出して、当該瞬間からの経過時間（鼓動周期に基づいて求めることができる。）によって拡張末期のタイミングを予測してもよい。
【0043】
さらにデータ処理部２０１は、作成したエコーデータ２１３を記憶装置２１に転送して記憶させる。これにより、超音波検査装置２は、エコー信号データ２１２を処理してエコーデータ２１３を作成するエコーデータ作成装置として構成されている。
【0044】
なお、データ処理部２０１は、作成したエコーデータ２１３に症例データ２１１を付加する。これにより、以後の処理において、エコーデータ２１３は、いずれの（誰の）心臓部分５ｂであるか等を識別することが可能である。
【0045】
また、本実施の形態では、エコーデータ２１３に含まれるエコー信号データ２１２として、エコー信号データ２１２を画像化処理したデータを用いる。
【0046】
また、データ処理部２０１は、１回の抽出タイミングによって作成されるエコーデータ２１３を１つのエコーデータ２１３とする。したがって、例えば、異なる胎児５ａから取得したエコーデータ２１３は、それぞれ異なるエコーデータ２１３として作成される。また、例え同一の胎児５ａから取得したエコーデータ２１３であっても、抽出タイミングが異なれば（取得時刻が異なる。）、それぞれ異なるエコーデータ２１３として作成される。以下の説明では、１回の抽出タイミングによって作成された１つのエコーデータ２１３を「１回分のエコーデータ２１３」と称する場合がある。
【0047】
図１に戻って、スキャニング装置３は、例えば、医療用超音波プローブを用いて、診断対象またはサンプルである心臓部分５ｂの構造を超音波の反射により、エコー信号データ２１２として取得する。スキャニング装置３は、超音波検査装置２からの要求に応じて、取得したエコー信号データ２１２を超音波検査装置２に向けて送信する。
【0048】
図４は、心臓モデル導入装置４のブロック図である。心臓モデル導入装置４は、ＣＰＵ４０、記憶装置４１、入力部４２、表示部４３および通信部４４を備えている。
【0049】
ＣＰＵ４０は、記憶装置４１に格納されているプログラム４１０を読み取りつつ実行し、各種データの演算や制御信号の生成等を行う。これにより、ＣＰＵ４０は、心臓モデル導入装置４が備える各構成を制御するとともに、各種データを演算し作成する機能を有している。すなわち、心臓モデル導入装置４は、一般的なコンピュータとして構成されている。
【0050】
記憶装置４１は、心臓モデル導入装置４において各種データを記憶する機能を提供する。言い換えれば、記憶装置４１が心臓モデル導入装置４において電子的に固定された情報を保存する。
【0051】
記憶装置４１としては、ＣＰＵ４０の一時的なワーキングエリアとして使用されるＲＡＭやバッファ、読み取り専用のＲＯＭ、不揮発性のメモリ（例えばＮＡＮＤメモリなど）、比較的大容量のデータを記憶するハードディスク、専用の読み取り装置に装着された可搬性の記憶媒体（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＰＣカード、ＳＤカード、ＵＳＢメモリなど）等が該当する。図４においては、記憶装置４１を、あたかも１つの構造物であるかのように図示している。しかし、通常、記憶装置４１は、上記例示した各種装置（あるいは媒体）のうち、必要に応じて採用される複数種類の装置から構成されるものである。すなわち、記憶装置４１は、データを記憶する機能を有する装置群の総称である。
【0052】
また、現実のＣＰＵ４０は高速にアクセス可能なＲＡＭを内部に備えた電子回路である。しかし、このようなＣＰＵ４０が備える記憶装置も、説明の都合上、記憶装置４１に含めて説明する。すなわち、以下の説明では、一時的にＣＰＵ４０自体が記憶するデータも、記憶装置４１が記憶するとして説明する。図４に示すように、記憶装置４１は、プログラム４１０を記憶するために使用される。
【0053】
入力部４２は、心臓モデル導入装置４に対して使用者が指示を入力するために操作するハードウェアである。入力部４２としては、例えば、各種キーやボタン類、スイッチ、タッチパネル、ポインティングデバイス、あるいは、ジョグダイヤルなどが該当する。
【0054】
表示部４３は、各種データを表示することにより使用者に対して当該データを出力する機能を有するハードウェアである。表示部４３としては、例えば、ランプやＬＥＤ、ＣＲＴ、液晶ディスプレイや液晶パネルなどから構成される。ただし、詳細は後述するが、表示部４３は、心臓部分５ｂの断面画像などを表示する必要がある。したがって、そのような機能を備えたハードウェアを含むように構成されている。
【0055】
通信部４４は、心臓モデル導入装置４をネットワーク９に、データ通信が可能な状態で接続する機能を有している。図４に示すように、ネットワーク９には、超音波検査装置２が接続されている。したがって、心臓モデル導入装置４は、通信部４４によって、超音波検査装置２との間で、ネットワーク９を介したデータ通信が可能である。
【0056】
図５は、心臓モデル導入装置４が備える機能ブロックをデータの流れとともに示す図である。図５に示す通信制御部４００、三次元モデル作成部４０１、基準切断面データ取得部４０２、基準断面データ作成部４０３、基準要素設定部４０４、平均化処理部４０５、表示画像作成部４０６、および、補正処理部４０７は、ＣＰＵ４０がプログラム４１０に従って動作することにより実現される機能ブロックである。
【0057】
受信データ４１１は、超音波検査装置２から送信され、心臓モデル導入装置４（通信部４４）によって受信されたエコーデータ２１３を含むデータである。図５では、１回分のエコーデータ２１３を含む受信データ４１１のみを図示している。しかし、受信データ４１１に含まれるエコーデータ２１３は、１回分に限定されるものではない。すなわち、受信データ４１１は、２回分以上のエコーデータ２１３を含む場合もある。
【0058】
本実施の形態において、１つの受信データ４１１は、１回のデータ通信によって受信されたエコーデータ２１３を含むものとして説明する。言い換えれば、１回のデータ通信によって複数回分のエコーデータ２１３を受信した場合、複数回分のエコーデータ２１３を含む受信データ４１１が作成される。
【0059】
心臓三次元モデルデータベース４１２は、心臓部分５ｂの三次元モデル（心臓三次元モデル）を格納するデータベースである。心臓三次元モデルデータベース４１２は、心臓三次元モデル以外にも様々なデータを格納しており、これら様々な情報を互いに関連づけたテーブル構造のデータベースである。
【0060】
図６は、心臓三次元モデルデータベース４１２の構造を示す図である。心臓三次元モデルデータベース４１２は、複数のレコードから構成されている。また、各レコードは、５つの項目（データ格納領域）を有している。
【0061】
各レコードの第１項目には、レコード識別子が格納されている。各レコードは、第１項目に格納されたレコード識別子によって他のレコードと識別することが可能である。レコード識別子は、それぞれが互いに重複することのない固有の値である。図６は、「００１」から「１００」までの数字で識別される１００個のレコードが作成されている例を図示している。
【0062】
各レコードの第２項目には、エコーデータ２１３が格納される。なお、図６では、１つのレコードに格納されるエコーデータ２１３は、いずれも１つであるかのように図示している。しかし、１つのレコードに格納されるエコーデータ２１３は、１回分のエコーデータ２１３とは限らない。すなわち、１つのレコードに２回分以上のエコーデータ２１３が格納される場合もある。
【0063】
各レコードの第３項目には、心臓三次元モデルを示す心臓三次元モデルデータが格納される。したがって、記憶装置４１は、心臓三次元モデルデータベース４１２を記憶することによって、心臓三次元モデルデータを記憶する。なお、１つのレコードには、１つの心臓三次元モデルデータが格納される。このように心臓三次元モデルデータベース４１２の各レコードは、心臓三次元モデルデータごとに作成される。
【0064】
心臓三次元モデルデータベース４１２において、各レコードに格納される心臓三次元モデルデータは、同一のレコードに格納されるエコーデータ２１３から作成されたデータである。このように、心臓三次元モデルデータの元となったエコーデータ２１３は、当該心臓三次元モデルデータと同じレコード内に格納され、保存される。
【0065】
各レコードの第４項目には、境界線データが格納されている。したがって、記憶装置４１は、心臓三次元モデルデータベース４１２を記憶することによって、境界線データを記憶する。心臓三次元モデルデータベース４１２において、１つのレコードに格納されているエコーデータ２１３は、同一のレコードに格納されている境界線データの元となったデータである。ただし、境界線データの詳細は、後述する。
【0066】
各レコードの第５項目には、基準要素データが格納される。したがって、記憶装置４１は、心臓三次元モデルデータベース４１２を記憶することによって、基準要素データを記憶する。心臓三次元モデルデータベース４１２において、１つのレコードに格納されている基準要素データは、同一のレコードに格納されている基準要素三次元モデルデータについて設定されたデータである。
【0067】
図５に戻って、基準切断面データ４１３は、心臓三次元モデルに対して設定される基準切断面（理想的な平面）を示すデータ（画像データではない。）である。なお、心臓三次元モデルに対して設定された基準切断面で、当該心臓三次元モデルを切断すると、その断面に、少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部が含まれるように基準切断面は設定される。ただし、基準切断面を設定する手順は後述する。
【0068】
基準断面データ４１４は、基準切断面データ４１３に示されている基準切断面によって、心臓三次元モデルを切断したときの当該心臓三次元モデルの断面の画像データである。
【0069】
表示用画像データ４１５は、表示画像作成部４０６によって作成される画像データであって、表示部４３に表示される画像データである。表示用画像データ４１５に含まれる画像についての詳細は後述する。
【0070】
通信制御部４００は、超音波検査装置２から送信され、通信部４４によって受信されたエコーデータ２１３を、記憶装置４１に受信データ４１１として記憶させる。
【0071】
すでに説明したように、心臓診断支援システム１は、超音波検査装置２がエコー信号データ２１２に基づいて、エコーデータ２１３を作成することにより、エコーデータ２１３を取得する。しかし、心臓モデル導入装置４においては、心臓部分のエコーデータ２１３を通信部４４が受信することにより、エコーデータ２１３を外部から取得する。すなわち、通信部４４および通信制御部４００が協働することにより、心臓モデル導入装置４におけるエコーデータ取得部の機能が実現されている。
【0072】
三次元モデル作成部４０１は、エコーデータ２１３に基づいて、心臓部分５ｂの少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部のそれぞれの断面画像を含む四腔断面画像に基づいて心臓三次元モデルを示す心臓三次元モデルデータを作成する。なお、三次元モデル作成部４０１が心臓三次元モデルデータを作成する手法の詳細は後述する。
【0073】
三次元モデル作成部４０１は、心臓三次元モデルデータを心臓三次元モデルデータベース４１２に含める（格納する）。
【0074】
また、三次元モデル作成部４０１は、必要に応じて、平均化処理部４０５および補正処理部４０７を制御する。平均化処理部４０５および補正処理部４０７に対する三次元モデル作成部４０１による制御の詳細については後述する。
【0075】
基準切断面データ取得部４０２は、心臓三次元モデルデータベース４１２を参照して、基準切断面を設定すべき心臓三次元モデルデータを取得し、取得した心臓三次元モデルデータに対する基準切断面を設定する。そして、設定した基準切断面を示す基準切断面データ４１３を作成する（取得する）機能を有している。なお、基準切断面データ取得部４０２が、基準切断面データ４１３を取得する手順の詳細は後述する。
【0076】
基準断面データ作成部４０３（四腔断面データ作成部）は、心臓三次元モデルデータベース４１２および基準切断面データ４１３に基づいて、心臓三次元モデルを基準切断面で切断したときの当該心臓三次元モデルの断面を示す基準断面データ４１４を作成する。なお、基準断面データ作成部４０３が、基準断面データ４１４を取得する手順の詳細は後述する。この基準断面データ４１４を作成する基準断面データ作成部４０３は、四腔断面画像を取得する四腔断面画像取得部として機能する。
【0077】
基準要素設定部４０４は、基準断面データ４１４に示される断面（四腔断面画像）を解析して、心臓三次元モデルにおける左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の中心点（第１中心点）と、下行大動脈の中心点（第２中心点）とを設定する。また、基準要素設定部４０４は、第１中心点から、左心室部と右心室部との間を通り、第１中心点から左心室と右心室部との中間にある心室中隔を通り心尖部（心臓の先端部）に達する直線（第１心軸）と、中心点と第２中心点を結ぶ直線（第２心軸）とを設定し、中心点で交差する第１心軸と第２心軸との成す角（基準角）とを含む、心臓三次元モデルの基準要素を設定する。
また、第１中心点は、三尖弁と僧帽弁との中間点としてもよい。たとえば、基準要素設定部４０４は、右心房部と右心室部との間に存在する組織部分を三尖弁として検出し、左心房部と左心室部との間に存在する組織部分を僧帽弁として検出する。次に、基準要素設定部４０４は、検出した三尖弁と僧帽弁との中間点を、第１中心点として設定する。なお、基準要素設定部４０４は、基準要素を示す基準要素データを心臓三次元モデルデータベース４１２に含める（格納する）機能も有している。
また、第１中心点は、三尖弁と僧帽弁との中間点としてもよい。たとえば、基準要素設定部４０４は、右心房部と右心室部との間に存在する組織部分を三尖弁として検出し、左心房部と左心室部との間に存在する組織部分を僧帽弁として検出する。次に、基準要素設定部４０４は、検出した三尖弁と僧帽弁との中間点を、第１中心点として設定する。なお、基準要素設定部４０４は、基準要素を示す基準要素データを心臓三次元モデルデータベース４１２に含める（格納する）機能も有している。
【0078】
具体的には、基準要素設定部４０４では、例えば、左心房部、右心房部、左心室部、および右心室部が第１中心点にいずれもが接するように配置されているものとして、左心房部、右心房部、左心室部、および右心室部が最も大きく４つ見える四腔断面と平行な平面を四腔視認平面とし、この四腔視認平面の法線方向を厚み方向とし、厚み方向の中心位置を通過する四腔視認平面を四腔断面とするとよい。そして、四腔視認平面において第１中心点を通る法線との交点から当該平面上で前記左心房部と右心房部の中間地点を通る直線を基準要素（第１心軸）に設定すると良い。
【0079】
平均化処理部４０５は、三次元モデル作成部４０１からの指示に従って、心臓三次元モデルデータベース４１２を参照しつつ、三次元モデル作成部４０１から指示された複数の心臓三次元モデルを平均化する。平均化処理部４０５が実行する平均化処理としては、同じ心臓部分５ｂについて作成された複数の心臓三次元モデルを平均化する個体内平均化処理と、異なる心臓部分５ｂについて作成された複数の心臓三次元モデルを平均化する個体間平均化処理とがある。ただし、平均化処理部４０５による処理の詳細は後述する。
【0080】
個体内平均化処理は、互いに直行するＸ平面、Ｙ平面、およびＺ平面について、各平面を所定間隔ずつ(例えば１ｍｍ間隔)準備し、その各平面における組織と空洞の境界線を描く。すなわち、まず、１ｍｍ間隔の各Ｘ平面の境界線を通過するＸ平面側三次元データ（Ｘ平面由来三次元モデル）を作成して、左心房、不審房、左心室、右心室を分析把握する。また、１ｍｍ間隔の各Ｙ平面の境界線を通過するＹ平面側三次元データ（Ｙ平面由来三次元モデル）を作成して、左心房、不審房、左心室、右心室を分析把握する。さらに、１ｍｍ間隔の各Ｚ平面の境界線を通過するＺ平面側三次元データ（Ｚ平面由来三次元モデル）を作成して、左心房、不審房、左心室、右心室を分析把握する。こうして作成したＸ平面側三次元データ、Ｙ平面側三次元データ、およびＺ平面側三次元データを平均化して１つの固体内平均化三次元データを作成し、この固体内平均化三次元データを心臓三次元モデルとし、心臓三次元モデルデータベース４１２に記憶すると良い。
【0081】
個体間平均化処理は、異なる胎児の心臓三次元モデルを平均化する処理であり、複数の心臓三次元モデルを平均化して１つの標準モデル（標準三次元モデル）を作成する。ただし、標準モデル作成のために使用する心臓三次元モデルは、正常な胎児心臓の心臓三次元モデルのみとすることが望ましい。この固体間平均化処理を行う制御部は、標準三次元モデル作成部として機能する。
【0082】
表示画像作成部４０６は、入力部４２により受け付けた指示入力に応じて、心臓三次元モデルデータベース４１２に基づいて表示用画像データ４１５を作成する機能を有している。このようにして作成された表示用画像データ４１５は、表示部４３によって表示される。表示画像作成部４０６は、様々な表示用画像データ４１５を作成するが、詳細は後述する。
【0083】
補正処理部４０７は、三次元モデル作成部４０１からの指示に従って、心臓三次元モデルデータベース４１２を参照しつつ、三次元モデル作成部４０１から指示された心臓三次元モデルを、適宜補正する。例えば、正常な心臓部分５ｂと、診断対象の心臓部分５ｂとを比較する場合、これら２つの心臓の間には疾病の有無に起因する差だけでなく、個体差（個人差）も生じている。すなわち、個体差を抑えることができれば、疾病の有無による差が顕在化し、診断が容易になると考えられる。したがって、補正処理部４０７は、心臓三次元モデルに生じている個体差を抑制するように、当該心臓三次元モデルを補正して、新たな心臓三次元モデルを作成する。また、補正処理部４０７は、補正により作成した心臓三次元モデルを示す心臓三次元モデルデータを、心臓三次元モデルデータベース４１２に含める（格納する）機能も有している。ただし、補正処理部４０７による処理についての詳細は後述する。
【0084】
以上が心臓診断支援システム１の構成および機能の説明である。次に、心臓診断支援システム１を用いた心臓診断支援方法について説明する。
【0085】
【0086】
図７に示す処理を開始すると、心臓診断支援システム１は、初期設定を実行する（ステップＳ１）。初期設定としては、例えば、プログラム２１０，４１０のロードや、表示部２３，４３への初期メニュー画面の表示などが考えられる。
【0087】
初期設定を終了すると、心臓診断支援システム１は、標準モデルを作成するか否かを判定する（ステップＳ２）。標準モデルとは、診断対象を診断するときに、診断対象である胎児５ａの心臓部分５ｂと比較するために用いるモデル（心臓三次元モデル）である。したがって、標準モデルは、健康な心臓部分５ｂを計測することによって作成された理想的な心臓三次元モデルである。
【0088】
心臓診断支援システム１は、使用者が入力部２２を操作して入力する指示入力に応じてステップＳ２の判定を行う。すなわち、使用者が入力部２２を操作するまで待機しつつ、標準モデルを作成するとの指示入力があればＹｅｓと判定し、標準モデルを作成しないとの指示入力があればＮｏと判定する。
【0089】
ステップＳ２においてＮｏと判定すると、心臓診断支援システム１は、ステップＳ３をスキップする。したがって、この場合には、ステップＳ３の標準モデル作成処理は実行されない。
【0090】
一方、ステップＳ２においてＹｅｓと判定すると、心臓診断支援システム１は、標準モデル作成処理（ステップＳ３）を実行する。
【0091】
図８は、標準モデル作成処理を示す流れ図である。なお、標準モデル作成処理において計測される対象（胎児５ａの心臓部分５ｂ）は、診断対象ではなく、サンプルである。サンプルは、疾病のない健康な心臓部分５ｂであることが望ましい。したがって、標準モデル作成処理において計測の対象とする心臓部分５ｂは、すでに健康であると診断された心臓部分５ｂである。
【0092】
標準モデル作成処理が開始されると、心臓診断支援システム１（超音波検査装置２）は、初期化処理（ステップＳ１１）を実行する。
【0093】
ステップＳ１１の初期化処理において、心臓診断支援システム１は、標準モデルを作成するために計測する胎児５ａの人数を示すＰに「Ｎ」をセットする（Ｎは自然数。）。Ｎとしては、例えば、５ないし１０が適当であるがこれに限定されるものではない。Ｎが大きいほど、計測回数が増加する代わりに、個体差は平準化される。なお、個体差の平準化とは、個別症例の凸凹をなくすことをいう。
【0094】
また、ステップＳ１１において、心臓診断支援システム１は、計測中の胎児５ａが何番目のサンプルであるかを示すｎ（ｎは自然数。）を「０」に初期化する。
【0095】
ステップＳ１１を終了すると、心臓診断支援システム１は、ｎをインクリメントさせて（ステップＳ１２）、計測処理（ステップＳ１３）を実行する。
【0096】
計測処理とは、一人の人物（胎児５ａ）の心臓部分５ｂをスキャニング装置３を用いて計測する処理である。詳細は後述するが、計測処理は、主に超音波検査装置２およびスキャニング装置３によって実現される。
【0097】
図９は、計測処理を示す流れ図である。
【0098】
計測処理が開始されると、心臓診断支援システム１（超音波検査装置２）は、初期化処理（ステップＳ２１）を実行する。
【0099】
ステップＳ２１の初期化処理において、心臓診断支援システム１は、１つのサンプルに対する計測回数を示すＳに「Ｍ」をセットする（Ｍは自然数。）。例えば、一人の胎児５ａに対して１方向から２回計測する場合は、Ｍに「２」をセットする。このように同じサンプルに対して複数回計測することにより、計測誤差が抑制される。あるいは、一人の胎児５ａに対して互いに直交する３方向から計測する場合には、Ｍに「３」をセットしてもよい。１つのサンプルに対して異なる方向から計測すると、計測誤差が抑制されるだけでなく、死角が減少するため精度が向上する。
【0100】
さらに、ステップＳ２１において、心臓診断支援システム１は、計測中のサンプルに対する計測が何回目であるかを示すｍ（ｍは自然数。）を「０」に初期化する。
【0101】
ステップＳ２１を終了すると、心臓診断支援システム１は、ｍをインクリメントし（ステップＳ２２）、サンプルに対する計測を開始する（ステップＳ２３）。
【0102】
なお、図９において図示を省略しているが、ステップＳ２３を実行する前に、使用者は、計測の準備を行う。計測の準備とは、計測が行われる前に準備しておかなければならない事柄である。例えば、症例データ２１１に相当するデータの入力、サンプルの位置や姿勢の調整、スキャニング装置３の姿勢や状態の確認などである。使用者は、計測の準備が完了したときに、入力部２２を操作して、その旨を超音波検査装置２に入力する。心臓診断支援システム１は、この入力を確認してから、ステップＳ２３を実行する。
【0103】
ステップＳ２３を実行することにより計測を開始すると、心臓診断支援システム１（超音波検査装置２）は、１回分のエコーデータ２１３が取得されたか否かを判定しながら（ステップＳ２４）、計測を継続する。
【0104】
計測を継続している間、スキャニング装置３はエコー信号データ２１２を取得し続ける。また、その期間、超音波検査装置２は、取得されたエコー信号データ２１２を解析しつつ、抽出タイミングを決定する。そして抽出タイミングが決定できれば、当該抽出タイミングに応じて、取得されたエコー信号データ２１２に基づいて１回分のエコーデータ２１３を作成する。このようにして１つのエコーデータ２１３が作成されると、心臓診断支援システム１は、ステップＳ２４においてＹｅｓと判定する。
【0105】
ステップＳ２４においてＹｅｓと判定すると、心臓診断支援システム１は、スキャニング装置３によるエコー信号データ２１２の取得を停止する。次に、心臓診断支援システム１は、ｍの値が「Ｓ」か否かを判定し（ステップＳ２５）、ｍの値が「Ｓ」でない場合は、ステップＳ２２に戻って処理を繰り返す。
【0106】
ｍの値が「Ｓ」でない場合とは、１つのサンプルに対する計測がＳにセットされている「Ｍ」に達しておらず、設定した計測回数分「Ｍ」の計測が未だ終了していないことを意味する。したがって、ｍの値が「Ｓ」でない場合、心臓診断支援システム１は、ｍをインクリメントさせて（ステップＳ２２）、次の計測を開始する（ステップＳ２３）。この場合、計測を開始する前に、例えば、方向を変更するなどの計測準備が行われてもよい。
【0107】
一方、ステップＳ２５においてＹｅｓと判定した場合（ｍの値が「Ｓ」の場合）、心臓診断支援システム１は、１人分の計測が完了したと判断して、計測処理を終了する。
【0108】
図８に戻って、ステップＳ１３に示す計測処理が終了すると、心臓診断支援システム１は、ｎの値が「Ｐ」か否かを判定し（ステップＳ１４）、ｎの値が「Ｐ」でない場合は、ステップＳ１２に戻って処理を繰り返す。
【0109】
ｎの値が「Ｐ」でない場合とは、計測を完了した胎児５ａの人数がＰにセットされている「Ｎ」に達しておらず、設定した人数「Ｎ」分の計測が未だ終了していないことを意味する。したがって、ｎの値が「Ｐ」でない場合、心臓診断支援システム１は、ｎをインクリメントさせるとともに、Ｓに「Ｍ」をセットして、次の胎児５ａに対する計測処理（ステップＳ１３）を開始する。
【0110】
一方、ステップＳ１４においてＹＥＳと判定した場合（ｎの値が「Ｐ」の場合）、心臓診断支援システム１は、標準モデル作成処理において作成した全てのエコーデータ２１３を超音波検査装置２から心臓モデル導入装置４に向けて送信する（ステップＳ１５）。
【0111】
ステップＳ１５において送信されたエコーデータ２１３が心臓モデル導入装置４に受信されると、心臓モデル導入装置４（通信制御部４００）は、ステップＳ１５において送信された全てのエコーデータ２１３を含む受信データ４１１を作成する（ステップＳ１６）。
【0112】
受信データ４１１が作成されると、心臓診断支援システム１は、三次元モデル作成処理（ステップＳ１７）を実行する。詳細は後述するが、三次元モデル作成処理とは、計測処理において取得されたエコーデータ２１３を処理して、心臓部分５ｂの三次元モデルを作成する処理である。三次元モデル作成処理は、主に心臓モデル導入装置４によって実現される処理である。
【0113】
【0114】
三次元作成処理が開始されると、心臓診断支援システム１（心臓モデル導入装置４）は、フラグＦの値を「０」に初期化する（ステップＳ３１）。本実施形態では、フラグＦは、超音波装置で取得されるエコーデータが心臓モデル作製装置内の受信データ内に存在するか否かによって変化する変数であり、同じ心臓部分５ｂ（同一胎児５ａの心臓部分５ｂ）を計測して作成されたエコーデータ２１３が、受信データ４１１に存在するか否かを示す。フラグＦは、そのようなエコーデータ２１３が存在する場合には、「１」に書き替えられる。
【0115】
ステップＳ３１を終了すると、心臓モデル導入装置４は、受信データ４１１に含まれているエコーデータ２１３から個体識別子を１つ取得し、処理中の個体識別子を示すＩに、取得した個体識別子の値をセットする（ステップＳ３２）。
【0116】
当該個体識別子は、すでに説明したように、各エコーデータ２１３に付加された症例データ２１１に含まれている。また、ステップＳ３２において個体識別子を取得する対象となるエコーデータ２１３は、受信データ４１１に含まれているエコーデータ２１３であればどれでもよい。すなわち、受信データ４１１に含まれているエコーデータ２１３については、三次元モデルを作成する順番は任意である。
【0117】
Ｉに個体識別子をセットすると、心臓モデル導入装置４（三次元モデル作成部４０１）は、個体識別子Ｉによって受信データ４１１を検索し、個体識別子がＩとなっている１つのエコーデータ２１３を特定して、取得する（ステップＳ３３）。
【0118】
エコーデータ２１３を取得すると、三次元モデル作成部４０１は、心臓三次元モデルデータベース４１２に新しいレコードを作成して、取得したエコーデータ２１３を当該レコードに格納する。また、三次元モデル作成部４０１は、心臓三次元モデルデータベース４１２に格納したエコーデータ２１３を、受信データ４１１から削除する。すなわち、ステップＳ３３が実行されるたびに、１回分のエコーデータ２１３が、受信データ４１１から心臓三次元モデルデータベース４１２に移動する。
【0119】
次に、三次元モデル作成部４０１は、ステップＳ３３において取得したエコーデータ２１３に基づいて、心臓三次元モデルを示す心臓三次元モデルデータを作成して、心臓三次元モデルデータベース４１２に格納する（ステップＳ３４）。
【0120】
なお、三次元モデル作成部４０１は、ステップＳ３３において新たに作成したレコード（エコーデータ２１３を格納したレコード）に、ステップＳ３４において作成した心臓三次元モデルデータを格納する。これにより、エコーデータ２１３と、当該エコーデータ２１３から作成された心臓三次元モデルデータとが互いに関連づけられる。
【0121】
ステップＳ３４において三次元モデル作成部４０１が心臓三次元モデルデータを作成する処理を具体的に説明する。
【0122】
まず、三次元モデル作成部４０１は、エコーデータ２１３に基づいて、所定の厚み間隔の複数の平面画像を作成する。すでに説明したように、エコーデータ２１３に含まれるエコー信号データ２１２は、超音波検査装置２のデータ処理部２０１によってエコー信号データ２１２を画像化処理されたデータである。したがって、三次元モデル作成部４０１は、画像化処理されたデータから平面画像を抽出することによって、所定の厚み間隔の複数の平面画像を作成することができる。なお、このときの厚み間隔は、０．５ないし２．０ｍｍ間隔とすることが好ましく、０．５ないし１．０ｍｍ間隔とすることがより望ましい。ただし、この範囲に限定されるものではない。
【0123】
図１２は、三次元モデル作成部４０１によって作成される複数の平面画像のうちの１つの平面画像５００を例示する図である。図１２に示す平面画像５００には、心臓部分５ｂの腔孔部分（左心房部５０３、右心房部５０４、左心室部５０５、右心室部５０６、および、各種血管部など）と、心臓部分５ｂの組織部分５０８とが含まれている。
【0124】
ただし、三次元モデル作成部４０１によって作成される複数の平面画像のそれぞれにおいて、どのような部分が含まれるかは不定である。極端な例としては、心臓部分５ｂの端の方に位置する平面画像では、組織部分５０８のみが含まれ、腔孔部分は何も含まれない場合もあり得る。
【0125】
三次元モデル作成部４０１は、作成した複数の平面画像のそれぞれに画像処理を施して、心臓部分５ｂの腔孔部分と心臓部分５ｂの組織部分との境界を境界線として取得する。
【0126】
図１２に示す例では、平面画像５００において、左心室部５０５と組織部分５０８との境界として、境界線５０９が取得されている例を示している。平面画像５００には、心臓部分５ｂの腔孔部分として、左心室部５０５の他に、左心房部５０３、右心房部５０４、右心室部５０６、および、各種血管部なども含まれている。したがって、三次元モデル作成部４０１は、それら残りの腔孔部分と組織部分５０８との境界についても境界線（図１２において図示省略。）として取得する。すなわち、三次元モデル作成部４０１は、１つの平面画像ごとに、当該平面画像から取得された全ての境界線を示す１つの境界線データを作成する。
【0127】
次に、三次元モデル作成部４０１は、複数の平面画像のそれぞれについて境界線データを作成して、順次、心臓三次元モデルデータベース４１２における同一のレコードの第４項目に格納する。ここで境界線データが格納されるレコードとは、ステップＳ３３において新たに作成され、当該境界線データを作成する元となったエコーデータ２１３が格納されているレコードである。
【0128】
また、三次元モデル作成部４０１は、複数の平面画像のそれぞれから取得した複数の境界線データを、厚み方向に重ね合わせて、複数の境界線データによる擬似的な（離散的な）境界の三次元モデル（以下、「境界三次元モデル」と称する。）を作成する。
【0129】
また、三次元モデル作成部４０１は、境界三次元モデルにおける各平面画像間の境界線を滑らかな曲線となるように補完（画素補完）することにより、各腔孔の三次元モデル（以下、「腔孔三次元モデル」と称する。）を作成する。すなわち、腔孔三次元モデルには、元となった境界三次元モデルが含まれている。
【0130】
さらに、三次元モデル作成部４０１は、腔孔三次元モデルと、心臓部分５ｂの組織部分とを配置して心臓三次元モデルである心臓三次元モデルを作成する。すなわち、心臓三次元モデルには、その作成過程において元となった腔孔三次元モデルが含まれている。
【0131】
なお、本実施の形態における三次元モデル作成部４０１は、心臓三次元モデルを作成する過程で、境界三次元モデルおよび腔孔三次元モデルを作成し、これらのモデルが心臓三次元モデルの一部を構成すると説明した。しかし、心臓三次元モデルを作成する場合において、中間データとして、境界三次元モデルや腔孔三次元モデルが必須なわけではない。すなわち、三次元モデル作成部４０１が心臓三次元モデルを作成する手法は、ここに示す例に限定されるものではなく、従来から知られている手法を採用してもよい。
【0132】
また、診断の方法や目的に応じて、境界三次元モデルや腔孔三次元モデルを、そのまま心臓部分５ｂの三次元モデルとみなしてもよい。したがって、例えば、境界の三次元モデル（境界三次元モデル）を、心臓部分５ｂの三次元モデルの全部とみなしてもよい。すなわち、境界三次元モデルは、画素補完（厚み方向の補間、複数の境界線データ間の補間）がされておらず、一見して離散的な三次元モデルである。しかし、境界三次元モデルには、内部構造や腔孔部分を表現した部分も存在しており、心臓部分５ｂを診断するために使用することも不可能ではない。
【0133】
また、中間データとして作成された境界三次元モデルや腔孔三次元モデルを、心臓三次元モデルデータベース４１２に格納して、保存してもよい。これにより、後の処理においてこれらのデータが必要となった場合に、再度作成する必要はない。
【0134】
三次元モデル作成部４０１が心臓三次元モデルを作成すると、心臓モデル導入装置４（基準切断面データ取得部４０２）は、基準切断面データ４１３を取得する（ステップＳ３５）。
【0135】
ステップＳ３５では、まず、基準切断面データ取得部４０２が、心臓三次元モデルデータベース４１２を参照して、作成された心臓三次元モデルデータを取得する。このとき、基準切断面データ取得部４０２は、基準要素データが格納されていないレコードを検出し、当該レコードのレコード識別子を取得する。次に、当該レコードに格納されている心臓三次元モデルデータを、ステップＳ３４において作成された心臓三次元モデルデータとして取得する。
【0136】
次に、基準切断面データ取得部４０２は、心臓三次元モデル（作成された心臓三次元モデルデータ）を分析して、当該心臓部分５ｂの持ち主（胎児５ａ）の一方（例えば頭側）から他方（例えば腹側）に向かう方向（向きは逆でもよい。以下、「観察方向」と称する。）を設定する。
【0137】
なお、観察方向は、例えば、心臓三次元モデルデータに基づいて作成される心臓部分５ｂの画像について画像認識処理を施すことにより決定できる。具体的には、心臓部分５ｂを構成する部位（左心房部、右心房部、左心室部、右心室部、肺動脈、上行大動脈、下行大動脈など）の位置や向きを解析することにより、観察方向を決定できる。ただし、このような手法に限定されるものではない。
【0138】
次に、基準切断面データ取得部４０２は、心臓三次元モデルをさらに分析して、心臓部分５ｂの観察方向における両端部を検出する。すなわち、心臓部分５ｂの頭側および腹側の端部をそれぞれ検出する。そして、基準切断面データ取得部４０２は、当該両端部の中間点（心臓部分５ｂの観察方向の厚みの中間点）を基準点として検出する。さらに、基準切断面データ取得部４０２は、検出した基準点を含む平面のうち、観察方向に対して垂直な平面を基準切断面として設定する。
【0139】
このように基準切断面データ取得部４０２は、心臓三次元モデルデータベース４１２に含まれる心臓三次元モデルデータを参照して、演算により基準切断面を設定することができる。したがって、基準切断面データ取得部４０２は、使用者からの指示を受けることなく、自動的に基準切断面データ４１３を作成することができる。
【0140】
なお、基準切断面を設定するための基準点は、上記中間点（観察方向の厚みの中間点）に限られるものではない。例えば、腹側の端部から所定の距離だけ頭側に移動した点を基準点としてもよい。また、頭側から腹側へまっすぐ伸びる体軸方向（正中線方向）に直角な平面での断面を、体軸方向に所定間隔で複数取得し、各断面について、左心房部、右心房部、左心室部、右心室部の合計面積を求め、合計面積が最大となる断面（平面内）に含まれる点を基準点としてもよい。
【0141】
また、基準切断面データ取得部４０２は、基準切断面データ４１３に、予め取得しておいたレコード識別子を付加する。このレコード識別子は、基準切断面を設定するときに用いた心臓三次元モデルデータが格納されているレコードのレコード識別子である。
【0142】
ステップＳ３５を終了し、基準切断面データ４１３が作成されると、心臓モデル導入装置４（基準断面データ作成部４０３）は、基準断面データ４１４を作成する（ステップＳ３６）。
【0143】
ステップＳ３６において、基準断面データ作成部４０３は、まず、基準切断面データ４１３に含まれるレコード識別子を取得して、心臓三次元モデルデータベース４１２を検索することにより、所望の心臓三次元モデルデータを取得する。そして、基準断面データ作成部４０３は、取得した心臓三次元モデルデータおよび基準切断面データ４１３に基づいて、心臓三次元モデルを基準切断面で切断したときの当該心臓三次元モデルの断面画像を示す基準断面データ４１４を作成する。
【0144】
心臓部分５ｂにおいて主な部位として、左心房部、右心房部、左心室部および右心室部がある。心臓部分５ｂについて診断を行う場合には、これらの部位を観察することが重要となる。これらの部位は、通常、観察方向に垂直な平面上に円を描くように並んで配置されている。したがって、基準切断面データ取得部４０２が設定した基準切断面によって心臓部分５ｂの三次元モデルを切断すると、左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の全てが揃った断面が形成される蓋然性が高い。
【0145】
なお、基準断面データ４１４に示される断面画像は、例えばエコーデータ２１３から抽出されるような現実の画像ではない。基準断面データ４１４は、心臓三次元モデルを仮想的に切断して作成される架空の画像（合成画像）である。
【0146】
また、基準断面データ作成部４０３は、基準切断面データ４１３に含まれているレコード識別子を、作成した基準断面データ４１４に付加する。
【0147】
ステップＳ３６を終了し、基準断面データ４１４が作成されると、心臓モデル導入装置４（基準要素設定部４０４）は、基準要素を設定する（ステップＳ３７）。
【0148】
ステップＳ３７において、基準要素設定部４０４は、基準断面データ４１４に示される断面（断面画像）を解析して、心臓三次元モデルの基準要素を設定する。具体的には、第１心軸、第２心軸、および第１心軸と第２心軸との成す角である基準角を設定する。
【0149】
基準断面データ４１４に示す断面の画像として、図１２に示す平面画像５００のような画像が取得された場合を想定して、基準要素設定部４０４による処理をさらに具体的に説明する。ただし、本来、平面画像５００は、エコーデータ２１３に含まれている実際に取得された画像であって、左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の全てが揃った断面画像であるとは限らない。これに対して、基準断面データ４１４に示す断面画像は、心臓三次元モデルを切断することによって作成される架空の画像（合成画像）であって、左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の全てが揃った理想的な断面画像である（そのような理想的な断面となるように基準切断面が設定されている。）。
【0150】
基準要素設定部４０４は、右心房部５０４と右心室部５０６との間に存在する組織部分５０８を三尖弁として検出する。また、基準要素設定部４０４は、左心房部５０３と左心室部５０５との間に存在する組織部分５０８を僧帽弁として検出する。次に、基準要素設定部４０４は、検出した三尖弁と僧帽弁との中間点を、第１中心点５０２として設定する。さらに、基準要素設定部４０４は、第１中心点５０２から、左心室部５０５と右心室部５０６との間を通り心尖部に至る第１心軸と、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ第２心軸と、第１心軸と第２心軸との成す角である基準角を基準要素５１０として設定する。また、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線の距離を計測し、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線（第１直線）と、三尖弁と僧帽弁との中間点および大動脈の中心点を通る直線（第２直線）との成す角の角度も計測する。
【0151】
従来は、図１２に示す平面画像５００のように、左心房部、右心房部、左心室部および右心室部が全て揃い、かつ、均等に膨らんでいる状態の画像がエコーデータ２１３に含まれるようにスキャニング装置３を操作しなければならなかった。そのためには、スキャニング装置３を操作する使用者に、高度な知識と経験とが必要であった。
【0152】
しかし、本発明の心臓診断支援システム１（心臓モデル導入装置４）は、心臓三次元モデルに基づいて理想的な断面画像（基準断面データ４１４）を作成することができる。そして、例え、平面画像５００のような理想的な画像が含まれていないエコーデータ２１３が取得された場合であっても、心臓モデル導入装置４は心臓三次元モデルを作成することが可能である。したがって、心臓モデル導入装置４（基準要素設定部４０４）は、エコーデータ２１３の質によらず、基準要素を設定することができる。
【0153】
なお、ステップＳ３７に示す処理は、心臓三次元モデルが、境界三次元モデルや腔孔三次元モデルであっても実現可能な処理である。すなわち、基準要素設定部４０４が基準要素を設定するときに使用するデータは、必ずしも心臓部分５ｂの完全な三次元モデルでなくてもよい。また、ステップＳ３７に示す処理は、心臓三次元モデルが、境界三次元モデルや腔孔三次元モデルを含んでいなくても実行可能であり、一般的な心臓三次元モデルが作成されていれば実現可能な処理である。すなわち、基準要素設定部４０４が基準要素を設定するときに使用するデータは、上述した方法で作成した三次元モデルに限られず、従来の技術で作成した心臓三次元モデルであってもよい。
【0154】
また、ステップＳ３７において基準要素設定部４０４は、基準断面データ４１４に含まれるレコード識別子を参照して、当該レコード識別子によって識別されるレコードの第５,６,７項目に、当該基準断面データ４１４に基づいて設定した基準要素を示す基準要素データを格納し、レコードの第６,７項目（図示せず）に、第１中心点５０２と第２中心点（下行大動脈の中心点）を結ぶ直線の距離を計測し、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線と、三尖弁と僧帽弁との中間点および第２中心点を通る第２直線との成す角の角度をそれぞれ格納する。したがって、すでに説明したように、基準要素設定部４０４は、基準要素を示す基準要素データを心臓三次元モデルデータベース４１２に含める機能も有している。これによって、基準要素と、心臓三次元モデルとが関連づけられる。
【0155】
図１０に戻って、ステップＳ３７を終了すると、心臓モデル導入装置４は、受信データ４１１の中に、個体識別子Ｉで識別されるエコーデータ２１３がまだ存在しているか否かを判定する（ステップＳ３８）。
【0156】
個体識別子Ｉのエコーデータ２１３が検出された場合（ステップＳ３８においてＹｅｓ）、心臓モデル導入装置４は、フラグＦに「１」をセットし（ステップＳ３９）、当該検出したエコーデータ２１３に対してステップＳ３３からの処理を繰り返す。
【0157】
すでに説明したように、心臓三次元モデルデータベース４１２に格納され、心臓三次元モデルデータを作成するために使用されたエコーデータ２１３は、ステップＳ３３において受信データ４１１から削除されている。すなわち、ステップＳ３８によって、ステップＳ３３からステップＳ３８までの処理を繰り返すことにより、同一の個体識別子を有するエコーデータ２１３に対する処理が完了する。
【0158】
また、ステップＳ３８において１回でもＹｅｓと判定されると、ステップＳ３９が実行されて、フラグＦが「１」に書き替えられる。したがって、以後の処理において、同一の個体識別子のエコーデータ２１３が、受信データ４１１に、複数存在していたことを検出することができる。
【0159】
一方、ステップＳ３８においてＮｏと判定すると、心臓モデル導入装置４は、同一のサンプルを計測することによって取得されたエコーデータ２１３に対する処理が完了していると判断し、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（図１１：ステップＳ４１）。
【0160】
ステップＳ４１においてＮｏと判定される場合とは、フラグＦが「０」の場合であり、同一の個体識別子を有するエコーデータ２１３が１しか存在せず、同一の心臓部分５ｂの心臓三次元モデルデータが複数作成されていないことを意味する。すなわち、同一のサンプルに対して１回しか計測がされていないことを意味する。したがって、ステップＳ４１においてＮｏと判定すると、心臓診断支援システム１は、個体内平均化処理（ステップＳ４２）をスキップする。
【0161】
一方、ステップＳ４１においてＹｅｓと判定される場合とは、フラグＦが「１」の場合であり、同一の個体識別子を有するエコーデータ２１３が複数存在し、同一の心臓部分５ｂの心臓三次元モデルデータが複数作成されていることを意味する。すなわち、同一のサンプルに対して複数回の計測がされたことを意味する。したがって、ステップＳ４１においてＹｅｓと判定すると、心臓診断支援システム１は、計測誤差を抑制するために、個体内平均化処理（ステップＳ４２）を実行する。
【0162】
ここで、主に平均化処理部４０５および三次元モデル作成部４０１によって実行されるステップＳ４２を具体的に説明する。
【0163】
ステップＳ４２が開始されると、三次元モデル作成部４０１は、個体識別子Ｉを平均化処理部４０５に伝達する。なお、三次元モデル作成部４０１が平均化処理部４０５に対して伝達する個体識別子が１つの場合は、個体内平均化処理である。
【0164】
平均化処理部４０５は、三次元モデル作成部４０１から伝達された個体識別子Ｉで心臓三次元モデルデータベース４１２を検索する。これにより、平均化処理部４０５は、個体識別子Ｉに対応づけられた複数の心臓三次元モデルデータを特定することができる。
【0165】
次に、平均化処理部４０５は、特定された複数の心臓三次元モデルデータごとに、複数の境界線データ（境界三次元モデル）と、基準要素データとを取得する。
【0166】
次に、平均化処理部４０５は、取得した複数の基準要素データで示される複数の基準要素が、一致するように、複数の境界三次元モデルを重ね合わせる。なお、取得した基準要素のうち、基準角の角度が、三次元モデルの作成において理想的な角度でない場合がある。この場合、第１心軸および第２心軸の少なくとも一方を回転させる補正（回転補正）を行い、基準角の角度を補正することが好ましい。このように、平均化処理部４０５が、互いの基準要素が一致するように境界三次元モデルを重ね合わせることにより、別々に計測されたエコーデータ２１３に基づいて作成された境界三次元モデルを、容易に、かつ、正確に重ね合わせることができる。
【0167】
なお、基準要素だけでなく、基準要素を設定するときに基準要素設定部４０４によって設定された観察方向も一致するように複数の境界三次元モデルを重ね合わせてもよい。これによって、回転によるズレも抑制することができる。
【0168】
また、個体内平均化処理では同一の心臓部分５ｂを対象としているため、個体差は生じない。したがって、個体内平均化処理において複数の境界三次元モデルを重ね合わせる場合には、個体差によるズレは考慮する必要はない。したがって、補正処理部４０７による補正処理は必要ない。
【0169】
次に、平均化処理部４０５は、重ね合わされた複数の境界三次元モデルを平均化して、１つの境界三次元モデル（平均化された境界三次元モデル）を作成する。さらに、平均化処理部４０５は、平均化された境界三次元モデルを、三次元モデル作成部４０１に転送する。
【0170】
三次元モデル作成部４０１は、平均化処理部４０５から転送された、平均化された境界三次元モデルに基づいて腔孔三次元モデル（平均化された腔孔三次元モデル）を作成する。また、三次元モデル作成部４０１は、平均化された腔孔三次元モデルに基づいて、新たな心臓三次元モデル（平均化された心臓三次元モデル）を作成する。
【0171】
さらに、三次元モデル作成部４０１は、心臓三次元モデルデータベース４１２に新しいレコードを作成し、個体内平均化処理によって作成した心臓三次元モデル（個体内で平均化された心臓三次元モデルデータ）を、当該新しいレコードの第３項目に格納する。このとき、複数の境界三次元モデルを重ね合わせるために使用した基準要素データ（共通の基準要素データとみなせる。）、境界三次元モデル、および、複数回分のエコーデータ２１３も同じレコードに格納する。したがって、平均化された心臓三次元モデルを格納しているレコードにおいては、１つのレコードに複数のエコーデータ２１３が含まれる。一方で、心臓診断支援システム１は、平均化の対象となった複数の心臓三次元モデルデータが格納されていたレコードを、全て心臓三次元モデルデータベース４１２から削除する。
【0172】
このようにして、心臓診断支援システム１は、同じ心臓部分５ｂを複数回計測することによって作成された複数の心臓三次元モデルを１つの心臓三次元モデルに統合することができる。したがって、測定誤差を平準化することができる。
【0173】
なお、個体内平均化処理は、境界三次元モデルでなく、腔孔三次元モデル（境界三次元モデルを画素補完したモデル）に対して行ってもよいし、心臓三次元モデル（腔孔三次元モデルに組織部分を配置したモデル）に対して行ってもよい。ただし、平均化に関する処理を境界三次元モデルに対して行うことにより、演算負荷を軽減することができる。
【0174】
また、三次元モデル作成部４０１は、個体内平均化処理（ステップＳ４２）が実行されることによって作成された心臓三次元モデルデータについては、対応する症例データ２１１に、その旨を示す識別子を付加する。
【0175】
また、基準要素設定部４０４は、個体内平均化処理によって作成された心臓三次元モデルデータについて、ステップＳ３７の処理を実行することにより、新たに基準要素を設定して、心臓三次元モデルデータベース４１２に格納してもよい。
【0176】
また、図１１に示す処理では、同一の個体識別子のエコーデータ２１３に基づいて作成された心臓三次元モデルデータが、全て個体内平均化処理の対象であった。しかし、ステップＳ４２の個体内平均化処理の対象を使用者が指定できるように構成してもよい。
【0177】
ステップＳ４２を終了するか、または、ステップＳ４２をスキップすると、心臓診断支援システム１（心臓モデル導入装置４）は、受信データ４１１にエコーデータ２１３がまだ存在しているか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【0178】
ステップＳ４３が実行されるときには、すでに図１０に示すステップＳ３８においてＹｅｓと判定されている。したがって、処理中の個体を示す個体識別子Ｉを含むエコーデータ２１３の全てについて、ステップＳ３３がすでに実行されているので、個体識別子Ｉを含むエコーデータ２１３は受信データ４１１から全て削除されており存在していない。しかし、個体識別子Ｉとは異なる個体識別子を含むエコーデータ２１３（すなわち、すでに処理されたエコーデータ２１３とは異なる心臓部分５ｂにおけるエコーデータ２１３）については、ステップＳ４３が実行される時点で完了していない場合がある。したがって、心臓診断支援システム１は、ステップＳ４３を実行して、そのようなエコーデータ２１３の有無を判定する。
【0179】
ステップＳ４３においてＹｅｓと判定すると、心臓診断支援システム１は、個体識別子Ｉをリストに追加保存し、図１０に示すステップＳ３１に戻って、フラグＦを「０」に初期化する。そして、図１１に示すステップＳ４３において検出されたエコーデータ２１３から新たな個体識別子を取得して、個体識別子Ｉに当該新たな個体識別子をセットとする（ステップＳ３２）とともに、ステップＳ３３以降の処理を繰り返す。
【0180】
一方、ステップＳ４３においてＮｏと判定すると、心臓診断支援システム１は、標準モデルを作成中であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。ここでは、標準モデルを作成している途中であるので、ステップＳ４４においてＹｅｓと判定される。ステップＳ４４においてＮｏと判定される場合については後述する。
【0181】
ステップＳ４４においてＹｅｓと判定すると、心臓診断支援システム１は、個体識別子を受け付ける状態に遷移する（ステップＳ４５）。
【0182】
心臓診断支援システム１は、ステップＳ４５において、心臓モデル導入装置４の表示部４３に、心臓三次元モデルデータベース４１２に格納されている個体識別子の一覧と、使用者に対して個体識別子を選択するように促すメッセージとを表示させる。表示部４３に必要な情報を表示させた後、使用者から適切な指示入力があるまで、心臓診断支援システム１は待機状態となる。
【0183】
ステップＳ４５において待機状態となった心臓診断支援システム１は、使用者が個体識別子の選択完了を示す指示入力（使用者が入力部４２を操作することによって入力される。）を検出したときに、ステップＳ４５を終了する。このように、使用者からの選択指示を受け付けることによって、心臓診断支援システム１は、すでに心臓三次元モデルデータベース４１２に登録されている症例についても、標準モデルに反映させることができる。なお、ステップＳ４３においてＹｅｓと判定されたときにリストに追加した個体識別子については、使用者による選択がされなくても、ステップＳ４５において自動的に選択されてもよい。
【0184】
ステップＳ４５を終了すると、心臓モデル導入装置４（平均化処理部４０５）は、個体間平均化処理（ステップＳ４６）を実行する。
【0185】
ステップＳ４６に示す個体間平均化処理は、平均化処理部４０５が、異なる個体識別子によって、心臓三次元モデルデータベース４１２を検索することを除いて、個体間平均化処理と同様に処理することが可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0186】
ステップＳ４６の個体間平均化処理を実行することにより、異なる胎児５ａの心臓部分５ｂの心臓三次元モデル（複数のモデル）を、１つの心臓三次元モデル（平均化されたモデル）に統合することができる。したがって、サンプルとして正常な胎児５ａを選択しておくことによって、個体間平均化処理によって作成される平均化された心臓三次元モデルは、個体差を抑制した標準モデル（理想モデル）として利用することができる。
【0187】
また、標準モデルは、１度作成されれば、作成された標準モデルをテンプレート化して、同様のシステムに配布することができる。これにより、配布された標準モデルを予めインストールしておけば、心臓モデル導入装置４ごとに改めて標準モデルを作成する必要はない。標準モデルは、正常であると判明している多くのサンプルを集めて作成しなければならない。しかし、テンプレート化して共有することによって、このような作業負担を省略することができる。また、標準モデルが共有化されると、標準モデルの質の差によって、診断に差が生じることもない。
【0188】
ステップＳ４６が実行されて標準モデルが作成されるか、または、ステップＳ４５，４６がスキップされると、心臓診断支援システム１は、三次元モデル作成処理を終了する。
【0189】
【0190】
図７に戻って、ステップＳ３の標準モデル作成処理を終了すると、心臓診断支援システム１は、診断を開始するか否かを判定する（ステップＳ４）。
【0191】
心臓診断支援システム１は、使用者が入力部２２を操作して入力する指示入力に応じてステップＳ４の判定を行う。すなわち、心臓診断支援システム１は、使用者が入力部２２を操作するまで待機しつつ、診断を開始するとの指示入力があればＹｅｓと判定し、診断を開始しないとの指示入力があればＮｏと判定する。
【0192】
ステップＳ４においてＮｏと判定すると、心臓診断支援システム１は、ステップＳ５をスキップして、終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、終了しない場合（ステップＳ６においてＮｏ）、心臓診断支援システム１は、ステップＳ２に戻って処理を繰り返す。また、ステップＳ６において終了する場合（ステップＳ６においてＹｅｓ）、心臓診断支援システム１は、所定の終了処理（図示せず）を実行してから、処理を終了する。
【0193】
一方、ステップＳ４においてＹｅｓと判定すると、心臓診断支援システム１は、診断支援処理（ステップＳ５）を実行する。診断支援処理とは、心臓診断支援システム１が、使用者による診断を支援する処理である。ここに言う使用者による診断とは、診断対象（胎児５ａ）の心臓に先天性疾患の疑いがあるか否かを判断するための診断である。
【0194】
図１３は、診断支援処理を示す流れ図である。なお、診断支援処理が開始されるまでに、標準モデルが心臓三次元モデルデータベース４１２に格納されているものとする。標準モデルは、正常であると判断された心臓部分５ｂのエコーデータ２１３にのみ基づいて三次元モデル作成部４０１が作成した心臓三次元モデルである。
【0195】
診断支援処理が開始されると、心臓診断支援システム１は、計測処理（ステップＳ５１）を実行する。ステップＳ５１における計測処理は、図８に示すステップＳ１３と同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【0196】
ステップＳ５１の計測処理が終了すると、ステップＳ５１において作成されたエコーデータ２１３が心臓モデル導入装置４に向けて送信される（ステップＳ５２）。ステップＳ５２において送信されるエコーデータ２１３は、診断対象のみ（同一の個体識別子）のエコーデータ２１３であるが、１回分以上のエコーデータ２１３である。
【0197】
ステップＳ５２が終了し、ステップＳ５２において送信されたエコーデータ２１３を受信すると、心臓モデル導入装置４は、受信データ４１１を作成して（ステップＳ５３）、三次元モデル作成処理を実行する（ステップＳ５４）。
【0198】
ステップＳ５４の三次元モデル作成処理（診断支援処理において実行される三次元モデル作成処理）において、ステップＳ１７の三次元モデル作成処理と同様の処理については、適宜、以下の説明を省略する。
【0199】
診断支援処理における三次元モデル作成処理では、個体識別子が同一のエコーデータ２１３のみを取り扱う。したがって、図１１に示すステップＳ４２までは同様に処理されるが、ステップＳ４３においてＹｅｓと判定されることはない。すなわち、ステップＳ４３が実行されると、必ず、Ｎｏと判定される。
【0200】
また、診断支援処理における三次元モデル作成処理は、標準モデル作成処理において実行される処理ではない。したがって、ステップＳ４４においてＹｅｓと判定されることはない。すなわち、ステップＳ４４が実行されると、必ず、Ｎｏと判定され、三次元モデル作成処理を終了して、図１３に示す処理に戻る。
【0201】
以上説明した診断支援処理における三次元モデル作成処理においても、診断対象に対して行われた計測回数分の三次元モデルが作成され（ステップＳ３４）、それらが個体内平均化処理されて（ステップＳ４２）、１つの心臓三次元モデルが作成される。このようにして作成される心臓三次元モデルは、診断対象の心臓三次元モデルである。以下、診断支援処理における三次元モデル作成処理で作成される心臓三次元モデルを、「診断対象モデル」と称する。このように、診断支援処理では、三次元モデル作成部４０１は、診断対象の心臓部分５ｂのエコーデータ２１３にのみに基づいて心臓三次元モデルを診断対象モデルとして作成する。
【0202】
ステップＳ５４の三次元モデル作成処理を終了すると、心臓モデル導入装置４（補正処理部４０７）は、補正処理を実行する（ステップＳ５５）。
【0203】
ここでステップＳ５５の処理について説明する。
【0204】
ステップＳ５５において、補正処理部４０７は、ステップＳ５４において作成された診断対象モデルに設定された基準要素を特定する。ステップＳ５４の三次元モデル作成処理においても、ステップＳ３７が実行されるため、診断対象モデルにも基準要素が設定されており、心臓三次元モデルデータベース４１２には基準要素データが格納されている。
【0205】
次に、補正処理部４０７は、特定した基準要素が、標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、診断対象モデルを回転させることにより、診断対象モデルを補正する。
【0206】
このように、心臓診断支援システム１では、作成される心臓三次元モデル（ここでは、標準モデルおよび診断対象モデル）に基準要素が設定されている。基準要素は、個体差によるズレが比較的大きいので、比較する三次元モデルの基準要素を重ねるようにして補正することにより、比較する三次元モデルの個体差が抑制される。したがって、標準モデルと診断対象モデルとの比較が容易になる。このような補正がされていなければ、使用者は、標準モデルと診断対象モデルとを比較するときに、両者に生じている差が、疾病によるものか、個体差によるものか判断しなければならず、容易とはいえない。
【0207】
なお、補正処理部４０７は、標準モデルの基準要素に診断モデルの基準要素が重なるように、診断モデルを回転させて補正する前にも補正を行う。以下に説明する。
【0208】
まず、補正処理部４０７は、診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸を標準モデルにおける下行大動脈の中心軸と重ねることにより、診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸の位置を固定する。下行大動脈は、体幹に固定されている部位であり、心臓部分５ｂの部位の中では比較的個体差が少ないと考えられる部位である。したがって、個体差の少ない部位を回転補正の前に固定しておくことにより、それらの部位が補正によって移動してしまうことを抑制できる。
【0209】
次に、補正処理部４０７は、診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と下行大動脈の中心軸との距離と、標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と下行大動脈の中心軸との距離とを一致させる。ここで定義される距離は、比較的個体差が大きいと考えられる。したがって、補正処理部４０７は、当該距離を予め一致させておく。これによっても、個体差が抑制される。
【0210】
次に、補正処理部４０７は、診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と、標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とが一致するように、診断対象モデルを下行大動脈の中心軸を中心にして回転させる。先述のように、下行大動脈の中心軸は個体差の少ない部位であるが、当該中心軸回りの回転には誤差があり、診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と、標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とを一致させる必要がある。
【0211】
ここまでの処理で僧帽弁と三尖弁との中点は標準モデルおよび診断対象モデルにおいて一致している。また、すでに説明したように、基準要素は、僧帽弁と三尖弁との中点を一端部として設定される軸である。したがって、補正処理部４０７は、診断対象モデルに設定された基準要素が、標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、診断対象モデルを、僧帽弁と三尖弁との中心点（第１中心点）を中心に回転させて補正する。このように、回転補正を実行する前に、個体差の生じる部位ごとに予め適切に補正しておくことにより、さらに個体差を抑制することができる。
【0212】
このように、補正処理の最後に、補正処理部４０７は、標準モデルの基準要素に診断モデルの基準要素が重なるように、診断モデルを回転させて補正するが、この回転補正にも修正が可能である。以下に図面を用いて説明する。
【0213】
図１４は、診断対象モデルに対して補正処理部４０７が設定する領域を例示する図である。
【0214】
補正処理部４０７は、診断対象モデルに、診断対象モデルに設定された基準要素を含み、僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、右心室部、右心房部、左心室部、左心房部およびそれらの周辺組織を含む第１領域６００と、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第２領域６０１と、第１領域６００と第２領域６０１との間に存在し、肺動脈弁およびその周辺組織を含む第３領域６０２，６０３とをそれぞれ設定する。
【0215】
また、補正処理部４０７は、第３領域６０２，６０３をスライスして、第１領域６００との距離に応じた複数の小領域に分割する。
【0216】
また、補正処理部４０７は、標準モデルに、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第４領域（図示せず）を設定する。第４領域は、診断対象モデルにおける第２領域６０１と同等の部位で構成される領域である。このようにして設定される第２領域６０１および第４領域は、体幹に固定される部位で構成されており、個体差による影響を比較的受けないと考えられる。
【0217】
また、第１領域６００に含まれる部位は、互いに強く結束しており、一体となって個体差による影響を受けると考えられる。また、第３領域６０２，６０３は、第１領域６００と第２領域６０１との間に存在している部位であり、第１領域６００に近づくほど大きな影響を受ける領域である。
【0218】
補正処理部４０７は、診断対象モデルの第２領域６０１と標準モデルの第４領域とが重なる位置に第２領域６０１を固定する。すでに説明したように、これらの領域は、個体差があまり生じていないと考えられるから、基準要素を重ねるように回転させて補正する前に固定しておくのである。
【0219】
第２領域６０１を固定すると、補正処理部４０７は、診断対象モデルに設定された基準要素が標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように第１領域６００を回転させる。すなわち、診断対象モデルのうちの第１領域６００のみを、まず、回転させて補正する。このとき、補正処理部４０７は、第１領域６００を回転させたときの回転角（最大回転角となる）を求める。
【0220】
次に、補正処理部４０７は、スライスすることにより分割した複数の小領域において、第１領域６００からの距離が短い順に最大回転角が漸減する角度となるように複数の小領域のそれぞれの回転角を設定する。すなわち、第１領域６００を回転させたときの回転角が「５°」で、複数の小領域の数が「１０」であれば、０．５°毎に漸減するように、各小領域の回転角を設定する。したがって、例えば、複数の小領域のうち、第１領域６００に最も近い小領域の回転角は、「４．５°」であり、第１領域６００から最も遠い小領域の回転角は、「０．５°」となる。
【0221】
そして、補正処理部４０７は、複数の小領域をそれぞれの回転角ずつ回転させて、診断対象モデルを補正する。これにより、心臓の部位ごとの性質に応じて、基準要素を重ねるときの回転角を調整することができ、さらに精度よく個体差を抑制することができる。
【0222】
なお、補正処理部４０７によって何らかの補正がされた診断対象モデルを「診断対象補正モデル」と称する場合がある。
【0223】
図１５は、標準モデルと診断対象補正モデルとを表示する例である。なお、図１５では、標準モデルは、境界の三次元モデル（境界線５０９：線画像データ）として表示しており、診断対象補正モデルについては、面画像データとして表示している。
【0224】
このような表示用画像データ４１５は、表示画像作成部４０６が標準モデルおよび診断対象補正モデルに基づいて作成し、表示部４３が表示する（ステップＳ５６）。
【0225】
図１５に示す例では、診断対象補正モデルと、標準モデルとが重畳するように表示されている。診断対象補正モデルと標準モデルとが重畳するように表示されることにより、診断対象補正モデルと標準モデルとが重畳表示されない場合に比べて両者の比較が容易である。また、このとき標準モデルとして境界の三次元モデルを用いることにより、面画像データが重畳される場合に比べて見やすい表示がされている。これにより、さらに個体差を抑制することができる。
【0226】
なお、補正処理部４０７は、表示画像作成部４０６からの指示に従って、標準モデルにおける心臓部分の腔孔部分と、診断対象補正モデルにおける心臓部分の腔孔部分との一致度を求める機能も有している。このような処理は、例えば、画素の輝度などから、該当する部分を検出して、それらの部分の画素数や、形状（画素分布）を分析することにより数値として求めることができる。
【0227】
このように、数値化された情報により、使用者が画像を視覚で比較して診断するよりも、信頼性が高まる。なお、表示画像作成部４０６は、使用者からの指示入力を受け付けた入力部４２からの信号に応じて、補正処理部４０７に対する指示を与える。すなわち、使用者は、入力部４２を操作することにより、図１５に示すような比較画像を表示させたり、腔孔部分の一致率を表示させたりすることができる。
【0228】
すでに説明したように、超音波診断によって心臓の先天性疾患を発見することは、経験の浅い医師や技師にとっては、困難な問題であった。それは、経験の浅い使用者にとっては、例え心臓三次元モデルを取得できたとしても、診断に応じて、どのような断面を表示させるとよいのか判断できず、結局、試行錯誤的に断面を探索して表示させなければならなかった。しかし、心臓診断支援システム１は、心臓三次元モデルについて、境界三次元モデルや基準切断面などのデータが取得されており、例えば、必要な断面（あるいはデータ）をボタン一つで呼び出せるように構成することも可能になる。
【0229】
また、経験の浅い使用者は、正常な心臓部分の構造が知識として得られていないために、必要な断面を表示させることができたとしても、正確な診断ができないという問題もあった。しかし、心臓診断支援システム１では、正常な心臓三次元モデルである標準モデルが準備される。したがって、提供された標準モデルと比較することによって、正常な心臓についての知識が乏しい使用者であっても容易に診断することができる。
【0230】
また、標準モデルが提供されたとしても、経験の乏しい使用者にとっては、個体差による影響がどの程度であるかの判断が難しく、診断が困難であった。しかし、心臓診断支援システム１は、個体差の影響を除去することができるため、疾病による差を顕在化させることができる。したがって、使用者は、容易に診断することができる。
【0231】
なお、心臓診断支援システム１は、「正常とはいえない」症例を発見することを目的にしたときに、特に優れた効果を発揮すると期待される。すでに説明したように、心臓診断支援システム１は、使用者に技量を要求しないシステムとして構成されている。これにより、従来のシステムに比べて、多数の使用者を確保することができる。したがって、例えば、日本中の全妊婦５に対して診断を受けてもらうことも可能になるかもしれない。一方、心臓の先天性疾患の発生率は１％程度と言われており、圧倒的多数が正常な心臓である。このような状況では、患者にいきなり高精度の診断を受けてもらう必要はない（効率が悪い。）。それよりもむしろ多くの患者に対して診断を行い、少なくとも「正常とはいえない」症例を見過ごすことなく発見することができれば、当該「正常とはいえない」症例についてのみ詳細な検査を実施すれば効率よく先天性疾患を発見することができる。すなわち、心臓診断支援システム１は、高度な検査の前段階の診断として用いることにより、より多くの診断対象に適用することが可能であり、診断を受けることのできない患者を減らすことができ、特に有益であると考えられる。
【0232】
以上のように、心臓診断支援システム１は、心臓部分５ｂのエコー信号データ２１２を取得するスキャニング装置３と、エコー信号データ２１２を処理してエコーデータ２１３を作成するエコーデータ作成装置としての超音波検査装置２と、エコーデータ２１３に基づいて心臓部分５ｂの三次元モデル（心臓三次元モデル）を作成する心臓モデル導入装置４とを備える。そして、心臓モデル導入装置４は、エコーデータ２１３を取得する通信部４４および通信制御部４００と、エコーデータ２１３に基づいて、心臓部分５ｂの少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む心臓部分５ｂの三次元モデルを作成する三次元モデル作成部４０１と、心臓部分５ｂの三次元モデルに対する基準切断面を示す基準切断面データ４１３を取得する基準切断面データ取得部４０２とを備える。そして、基準切断面は、心臓部分５ｂの三次元モデルを基準切断面で切断したときの心臓部分５ｂの三次元モデルの断面に、少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部が含まれるように設定された平面である。また、心臓モデル導入装置４は、心臓部分５ｂの三次元モデルを基準切断面データ４１３に示される基準切断面で切断したときの心臓部分５ｂの三次元モデルの断面を示す基準断面データ４１４を作成する基準断面データ作成部４０３と、基準断面データ４１４に示される断面を解析して、心臓部分５ｂの三次元モデルにおける左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の中心点（第１中心点）を設定し、当該第１中心点から、左心室部と右心室部との間を通る直線を、心臓部分５ｂの三次元モデルの基準要素として設定するとともに、基準要素と心臓部分５ｂの三次元モデルとを関連づける基準要素設定部４０４とをさらに備える。また、心臓診断支援システムは、ユーザによる指示入力を受け付ける入力部４２と、入力部４２により受け付けた指示入力に応じて、心臓部分５ｂの三次元モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部４０６と、表示用画像データ４１５を表示する表示部４３とをさらに備える。これによって、個々の心臓部分５ｂの三次元モデルについて、個々に基準となる基準要素を設定することができる。したがって、例えば、異なる人の心臓を容易に比較することができるようになる。
【0233】
また、基準切断面データ取得部４０２は、心臓部分５ｂの三次元モデルを分析して、心臓部分５ｂの持ち主の頭側から腹側に向かう方向に平行な観察方向を設定し、当該心臓部分５ｂの観察方向における両端部を検出することにより当該両端部の中間点を基準点として検出し、当該基準点を含む平面のうち、観察方向に垂直な平面を基準切断面として設定する。これにより、心臓モデル導入装置４は、自動的に基準切断面を決定することができる。
【0234】
また、三次元モデル作成部４０１は、心臓部分５ｂの腔孔部分と心臓部分５ｂの組織部分との境界をエコーデータ２１３から取得して境界の三次元モデルを作成し、境界の三次元モデルに基づいて心臓部分５ｂの三次元モデルを作成することにより、面画像よりも画素の少ない線画像によって処理を行うことができるため、演算負荷を抑制することができる。
【0235】
また、心臓モデル導入装置４は、三次元モデル作成部４０１により作成された複数の境界の三次元モデルを平均化して１つの心臓部分の三次元モデルを作成する平均化処理部４０５をさらに備えることにより、測定誤差や個体差を抑制することができる。
【0236】
また、複数の境界の三次元モデルは、異なる人物の心臓部分のエコーデータ２１３に基づいて作成された境界の三次元モデルを含むことにより、個体差を抑制することができる。
【0237】
また、平均化処理部４０５は、境界の三次元モデルに基づいて作成された心臓部分５ｂの三次元モデルに関連づけられた基準要素を、複数の境界の三次元モデルのそれぞれについて取得することによって、複数の境界の三次元モデルと一対一で対応する複数の基準要素を取得し、複数の基準要素が１つに重なるように、複数の境界の三次元モデルを重ね合わせて平均化する。これにより、平均化する前の段階で、境界の三次元モデルを、容易に、かつ、互いに精度良く重ね合わせることができる。
【0238】
また、三次元モデル作成部４０１は、正常であると判断された心臓部分５ｂのエコーデータ２１３にのみ基づいて心臓部分５ｂの三次元モデルを標準モデルとして作成するとともに、診断対象の心臓部分５ｂのエコーデータ２１３にのみ基づいて心臓部分５ｂの三次元モデルを診断対象モデルとして作成し、診断対象モデルに設定された基準要素が、標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、診断対象モデルを回転させた診断対象補正モデルを作成する補正処理部４０７をさらに備える。このように、診断対象モデルを補正することによって、標準モデルと診断対象モデルとの比較が容易になる。
【0239】
また、補正処理部４０７は、診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸を標準モデルにおける下行大動脈の中心軸と重ねることにより、診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸の位置を固定し、診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離と、前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離とを一致させ、診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とが一致するように、診断対象モデルを下行大動脈の中心軸を中心にして回転させ、診断対象モデルに設定された基準要素が、標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、診断対象モデルを、僧帽弁と三尖弁との中点を中心に回転させた診断対象補正モデルを作成する。これによって、個体差の生じる部位ごとに適切に補正することにより、さらに個体差を抑制することができる。
【0240】
また、補正処理部４０７は、診断対象モデルに、診断対象モデルに設定された基準要素を含み、僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、右心室部、右心房部、左心室部、左心房部およびそれらの周辺組織を含む第１領域６００と、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第２領域６０１と、第１領域６００と第２領域６０１との間に存在し、肺動脈弁およびその周辺組織を含む第３領域６０２，６０３とをそれぞれ設定するとともに、第３領域６０２，６０３を第１領域６００との距離に応じた複数の小領域に分割し、標準モデルに、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第４領域を設定し、診断対象モデルの第２領域６０１と標準モデルの第４領域とが重なる位置に前記第２領域６０１を固定し、診断対象モデルに設定された基準要素が標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように第１領域６００を回転させ、第１領域６００を回転させたときの最大回転角を求め、複数の小領域において第１領域６００からの距離が短い順に最大回転角が漸減する角度となるように複数の小領域のそれぞれの回転角を設定し、複数の小領域をそれぞれの回転角ずつ回転させることにより、診断対象補正モデルを作成する。これにより、心臓の部位ごとの性質に応じて、基準要素を重ねるときの回転角を調整することにより、さらに精度よく個体差を抑制することができる。
【0241】
また、心臓診断支援システム１は、標準モデルおよび診断対象補正モデルに基づいて表示用画像データ４１５を作成する表示画像作成部４０６と、表示用画像データ４１５を表示する表示部４３とをさらに備える。
【0242】
また、補正処理部４０７は、標準モデルにおける心臓部分の腔孔部分と、診断対象補正モデルにおける心臓部分の腔孔部分との一致度を求める。これにより、使用者が画像を視覚で比較して診断するよりも、信頼性が高まる。
また、従来から用いられてきた超音波ドップラー法では、ドップラー信号を画像化する原理に起因して、画像の1枚作製に必要な時間が長くなり、時間分解能が低下し、画質向上に限界があるなど、通常の超音波画像と異なり画質低下が生じるという問題がある。一方、心臓診断支援システム１では、正常胎児心臓モデルを内蔵した三次元超音波データが作成されることになるため、画質も良好で、かつ、単純な方法となる。さらに、最終的には、三次元胎児心臓超音波データが正常胎児心臓構造のガイドをもった状態で観察できる画期的な方法と考えられる。
また、従来から用いられてきた超音波ドップラー法では、ドップラー信号を画像化する原理に起因して、画像の1枚作製に必要な時間が長くなり、時間分解能が低下し、画質向上に限界があるなど、通常の超音波画像と異なり画質低下が生じるという問題がある。一方、心臓診断支援システム１では、正常胎児心臓モデルを内蔵した三次元超音波データが作成されることになるため、画質も良好で、かつ、単純な方法となる。さらに、最終的には、三次元胎児心臓超音波データが正常胎児心臓構造のガイドをもった状態で観察できる画期的な方法と考えられる。
【0243】
＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【0244】
例えば、上記実施の形態に示した各工程は、あくまでも例示であって、上記に示した順序や内容に限定されるものではない。すなわち、同様の効果が得られるならば、適宜、順序や内容が変更されてもよい。
【0245】
また、上記実施の形態に示した機能ブロック（例えば、通信制御部４００、三次元モデル作成部４０１、基準切断面データ取得部４０２、基準断面データ作成部４０３、基準要素設定部４０４、平均化処理部４０５、表示画像作成部４０６、および、補正処理部４０７）は、ＣＰＵ４０がプログラム４１０に従って動作することにより、ソフトウェア的に実現されると説明した。しかし、このような機能ブロックの一部または全部を専用の論理回路で構成し、ハードウェア的に実現してもよい。
【0246】
また、例えば、上記実施の形態では、取得したエコー信号データ２１２を、超音波検査装置２で画像化処理したが、取得したエコー信号データ２１２をそのまま心臓モデル導入装置４に送信し、心臓モデル導入装置４内で画像化処理をする構成としてもよい。
【0247】
また、超音波検査装置２と心臓モデル導入装置４とは、必ずしも別々の装置で構成されていなくてもよい。すなわち、超音波検査装置２および心臓モデル導入装置４を１つの装置で構成してもよい。
【0248】
また、１つの心臓モデル導入装置４に、複数の超音波検査装置２を接続してもよい。その場合、例えば、ネットワーク９に公衆網をさらに接続し、遠隔地に存在する複数の超音波検査装置２（スキャニング装置３）と、心臓モデル導入装置４とを接続し、心臓モデル導入装置４において作成した各種モデルを超音波検査装置２に送信して診断するように構成してもよい。このように構成することによって、心臓モデル導入装置４を、複数の超音波検査装置２で共用することができる。したがって、例えば、全国に設置するのは、超音波検査装置２とスキャニング装置３のみでよいため、１箇所あたりの費用を抑制することができる。
【0249】
また、エコー信号データ２１２の取得、境界線の抽出、および基準要素の補正の各処理は、その一部またはすべてを手作業で行ってもよい。
【0250】
また、抽出タイミングは、拡張末期のタイミングに限定されるものではない。例えば、様々な抽出タイミングにおけるモデルを予め作成し、先天性心疾患を最も効率的に発見することができたモデルに応じて、最適と考えられる抽出タイミングを決定してもよい。
【0251】
また、上記実施の形態では、観察方向を設定して基準切断面を設定する手法を説明した。しかし、複数の切断面の候補から基準切断面を選択して設定してもよい。例えば、基準切断面データ取得部４０２が、心臓三次元モデルに対して、複数の切断面（基準切断面の候補）を設定し、設定した複数の切断面について、心臓三次元モデルを切断したときの心臓三次元モデルの断面を示す断面画像をそれぞれ取得する。そして、取得した複数の断面画像に対して画像解析を実行しつつ比較することにより、複数の切断面のうちの１の切断面を基準切断面として選択し、選択した１の切断面を示すデータを基準切断面データ４１３とすることにより、基準切断面データ４１３を取得してもよい。このような構成によっても、基準切断面データ４１３を自動的に決定することができる。
【0252】
なお、このとき、基準切断面データ取得部４０２は、複数の断面画像の中から、心臓部分の左心房部、右心房部、左心室部および右心室部のうちの少なくとも１つが含まれない断面画像を除外してもよい。基準要素を決定するための必須の４つの構造の全てが揃っていない断面画像（候補）を除外することができる。したがって、その後の演算処理の負荷を軽減することができる。
【0253】
また、基準切断面データ取得部４０２は、複数の断面画像の中から、心臓部分の左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の合計面積が最大の断面画像を基準切断面として選択してもよい。あるいは、基準切断面データ取得部４０２は、理想心臓の左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の理想断面形状データを予め取得しておき、理想断面形状データと、心臓部分の左心房部、右心房部、左心室部および右心室部の断面形状とを比較して複数の断面画像ごとの一致率を演算し、複数の断面画像の中から一致率が最も高い断面画像を基準切断面として選択してもよい。
また、この発明は、将来的には人工知能（ＡＩ）や機械学習による胎児心臓構造診断の自動化に寄与する基礎的・根幹的な技術となることが期待できる。たとえば、上述の手法により、三次元モデルが示す正常胎児心臓内腔領域と超音波データ内の血管陰影の一致を三次元的に計算することが可能といえる。このため、超音波検査では数値的評価ができなかったのに対し、正常胎児心臓構造を持っている可能性を数値化し、数値的な評価を導入できることができる。さらに、正常心臓構築を効率よく診断が可能となるだけでなく、異常例の三次元モデルの集積を行う事で、そのパターン分析が可能になるので、心臓奇形の種類についても出生前診断が可能になると予測される。
さらに、上述した心臓部分５ｂの三次元モデルの作成自体には、エコー信号データ２１２に含まれる鼓動に起因する動きに関する情報（動き情報）は不要であるが、この動き情報を利用して、心拍運動を再現できる三次元モデルを作成しておき、動き情報に基づいて心拍運動を同期させ（心拍同期）、心拍運動を再現した三次元モデルを作成ないし表示することもできる。
さらにまた、超音波検査装置としては、同時に２つの断面（第１断面および第２断面）の画像を取得できるものがある。このような超音波検査装置は、心臓部分５ｂに係る三次元のボクセルデータを取得可能なスキャニング装置（電子式三次元（マトリクス）プローブ）を備え、その三次元のボクセルデータから直交する２つの断面の画像を取得する。一例としては、第１断面と、これに直交する第２断面の画像を取得する。このようにすれば、第１断面の画像および第２断面の画像から心臓三次元モデルである心臓三次元モデルを作成することができる。すなわち、複数種類の向きの断面画像から心臓三次元モデルを作成することができ、心臓三次元モデルの精度を向上させることができる。また、一方の断面を基準断面とし、他方の断面の位置（向きを含む）を変化可能にしてもよい。さらに、基準断面を、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線が横軸または縦軸に配置されるように基準断面（第１断面）を自動的に設定するようにすれば、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線で第１断面に直交する第２断面を簡単に設定することができる。すなわち、四腔断面と、下行大動脈の走行全景が確認される断面を簡単に設定することができる。
また、心臓モデル導入装置４は、心臓三次元モデルを作成する心臓モデル作成装置としての機能、および心臓三次元モデルを表示する心臓モデル表示装置としての機能を有する。なお、上述の実施形態では、標準モデルおよび診断対象補正モデルが表示部４３に表示されるようにしたが、心臓モデル導入装置４の外部の表示装置（たとえば表示部２３またはその他のディスプレイ等）に標準モデルおよび診断対象補正モデルが表示されるようにしてもよい。
この発明は本実施形態に限られず他の様々な実施形態とすることができる。また、上述の実施形態で挙げた画面および具体的な構成等は一例であり、実際の製品に応じて適宜変更することが可能である。
また、この発明は、将来的には人工知能（ＡＩ）や機械学習による胎児心臓構造診断の自動化に寄与する基礎的・根幹的な技術となることが期待できる。たとえば、上述の手法により、三次元モデルが示す正常胎児心臓内腔領域と超音波データ内の血管陰影の一致を三次元的に計算することが可能といえる。このため、超音波検査では数値的評価ができなかったのに対し、正常胎児心臓構造を持っている可能性を数値化し、数値的な評価を導入できることができる。さらに、正常心臓構築を効率よく診断が可能となるだけでなく、異常例の三次元モデルの集積を行う事で、そのパターン分析が可能になるので、心臓奇形の種類についても出生前診断が可能になると予測される。
さらに、上述した心臓部分５ｂの三次元モデルの作成自体には、エコー信号データ２１２に含まれる鼓動に起因する動きに関する情報（動き情報）は不要であるが、この動き情報を利用して、心拍運動を再現できる三次元モデルを作成しておき、動き情報に基づいて心拍運動を同期させ（心拍同期）、心拍運動を再現した三次元モデルを作成ないし表示することもできる。
さらにまた、超音波検査装置としては、同時に２つの断面（第１断面および第２断面）の画像を取得できるものがある。このような超音波検査装置は、心臓部分５ｂに係る三次元のボクセルデータを取得可能なスキャニング装置（電子式三次元（マトリクス）プローブ）を備え、その三次元のボクセルデータから直交する２つの断面の画像を取得する。一例としては、第１断面と、これに直交する第２断面の画像を取得する。このようにすれば、第１断面の画像および第２断面の画像から心臓三次元モデルである心臓三次元モデルを作成することができる。すなわち、複数種類の向きの断面画像から心臓三次元モデルを作成することができ、心臓三次元モデルの精度を向上させることができる。また、一方の断面を基準断面とし、他方の断面の位置（向きを含む）を変化可能にしてもよい。さらに、基準断面を、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線が横軸または縦軸に配置されるように基準断面（第１断面）を自動的に設定するようにすれば、第１中心点５０２と第２中心点を結ぶ直線で第１断面に直交する第２断面を簡単に設定することができる。すなわち、四腔断面と、下行大動脈の走行全景が確認される断面を簡単に設定することができる。
また、心臓モデル導入装置４は、心臓三次元モデルを作成する心臓モデル作成装置としての機能、および心臓三次元モデルを表示する心臓モデル表示装置としての機能を有する。なお、上述の実施形態では、標準モデルおよび診断対象補正モデルが表示部４３に表示されるようにしたが、心臓モデル導入装置４の外部の表示装置（たとえば表示部２３またはその他のディスプレイ等）に標準モデルおよび診断対象補正モデルが表示されるようにしてもよい。
この発明は本実施形態に限られず他の様々な実施形態とすることができる。また、上述の実施形態で挙げた画面および具体的な構成等は一例であり、実際の製品に応じて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0254】
この発明は、胎児の心臓構造を三次元モデル化する産業、胎児の心臓についての診断を補助する産業に利用することができる。
【符号の説明】
【0255】
１ 心臓診断支援システム
２ 超音波検査装置
２０，４０ ＣＰＵ
２００，４００ 通信制御部
２０１ データ処理部
２１，４１ 記憶装置
２１０，４１０ プログラム
２１１ 症例データ
２１２ エコー信号データ
２１３ エコーデータ
２２，４２ 入力部
２３，４３ 表示部
２４，４４ 通信部
３ スキャニング装置
４ 心臓モデル導入装置
４０１ 三次元モデル作成部
４０２ 基準切断面データ取得部
４０３ 基準断面データ作成部
４０４ 基準要素設定部
４０５ 平均化処理部
４０６ 表示画像作成部
４０７ 補正処理部
４１１ 受信データ
４１２ 心臓三次元モデルデータベース
４１３ 基準切断面データ
４１４ 基準断面データ
４１５ 表示用画像データ
５ 妊婦
５００ 平面画像
５０２ 第１中心点
５０３ 左心房部
５０４ 右心房部
５０５ 左心室部
５０６ 右心室部
５０８ 組織部分
５０９ 境界線
５１０ 心軸
５ａ 胎児
５ｂ 心臓部分
６００ 第１領域
６０１ 第２領域
６０２，６０３ 第３領域
９ ネットワーク
２ 超音波検査装置
２０，４０ ＣＰＵ
２００，４００ 通信制御部
２０１ データ処理部
２１，４１ 記憶装置
２１０，４１０ プログラム
２１１ 症例データ
２１２ エコー信号データ
２１３ エコーデータ
２２，４２ 入力部
２３，４３ 表示部
２４，４４ 通信部
３ スキャニング装置
４ 心臓モデル導入装置
４０１ 三次元モデル作成部
４０２ 基準切断面データ取得部
４０３ 基準断面データ作成部
４０４ 基準要素設定部
４０５ 平均化処理部
４０６ 表示画像作成部
４０７ 補正処理部
４１１ 受信データ
４１２ 心臓三次元モデルデータベース
４１３ 基準切断面データ
４１４ 基準断面データ
４１５ 表示用画像データ
５ 妊婦
５００ 平面画像
５０２ 第１中心点
５０３ 左心房部
５０４ 右心房部
５０５ 左心室部
５０６ 右心室部
５０８ 組織部分
５０９ 境界線
５１０ 心軸
５ａ 胎児
５ｂ 心臓部分
６００ 第１領域
６０１ 第２領域
６０２，６０３ 第３領域
９ ネットワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【手続補正書】
【提出日】2021-03-02
【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】
心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備え、
前記三次元モデル作成部は、
少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の腔孔部分と組織部分との境界を前記エコーデータから取得して前記境界の三次元モデルを作成し、
前記エコーデータを適宜の方向に一定間隔でスライスした各Ｘ平面における前記境界に基づくＸ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面と直交するＹ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｙ平面における前記境界に基づくＹ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面および前記Ｙ平面と直交するＺ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｚ平面における前記境界に基づくＺ平面由来三次元モデルと、
を作成し、
前記Ｘ平面由来三次元モデルと前記Ｙ平面由来三次元モデルと前記Ｚ平面由来三次元モデルを平均化して１つの心臓部分の三次元モデルを作成する平均化処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備え、
前記三次元モデル作成部は、
少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の腔孔部分と組織部分との境界を前記エコーデータから取得して前記境界の三次元モデルを作成し、
前記エコーデータを適宜の方向に一定間隔でスライスした各Ｘ平面における前記境界に基づくＸ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面と直交するＹ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｙ平面における前記境界に基づくＹ平面由来三次元モデルと、
前記エコーデータを前記Ｘ平面および前記Ｙ平面と直交するＺ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｚ平面における前記境界に基づくＺ平面由来三次元モデルと、
を作成し、
前記Ｘ平面由来三次元モデルと前記Ｙ平面由来三次元モデルと前記Ｚ平面由来三次元モデルを平均化して１つの心臓部分の三次元モデルを作成する平均化処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【請求項2】
請求項１に記載の心臓モデル導入装置であって、
複数の異なる人物の心臓部分の前記平均化した前記三次元モデルを平均化して標準三次元モデルを作成する標準三次元モデル作成部を備える
心臓モデル導入装置。
複数の異なる人物の心臓部分の前記平均化した前記三次元モデルを平均化して標準三次元モデルを作成する標準三次元モデル作成部を備える
心臓モデル導入装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記平均化処理部は、前記境界の三次元モデルに基づいて作成された前記心臓部分の三次元モデルに関連づけられた前記基準要素を、前記複数の境界の三次元モデルのそれぞれについて取得することによって、前記複数の境界の三次元モデルと一対一で対応する複数の基準要素を取得し、前記複数の基準要素が１つに重なるように、前記複数の境界の三次元モデルを重ね合わせて平均化する
心臓モデル導入装置。
前記平均化処理部は、前記境界の三次元モデルに基づいて作成された前記心臓部分の三次元モデルに関連づけられた前記基準要素を、前記複数の境界の三次元モデルのそれぞれについて取得することによって、前記複数の境界の三次元モデルと一対一で対応する複数の基準要素を取得し、前記複数の基準要素が１つに重なるように、前記複数の境界の三次元モデルを重ね合わせて平均化する
心臓モデル導入装置。
【請求項4】
請求項２に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記標準三次元モデル作成部は、正常であると判断された心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを標準モデルとして作成し、
前記三次元モデル作成部は、診断対象の心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを診断対象モデルとして作成し、
前記診断対象モデルに設定された前記基準要素が、前記標準モデルに設定された前記基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを回転させた診断対象補正モデルを作成する補正処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記標準三次元モデル作成部は、正常であると判断された心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを標準モデルとして作成し、
前記三次元モデル作成部は、診断対象の心臓部分のエコーデータにのみ基づいて前記心臓部分の三次元モデルを診断対象モデルとして作成し、
前記診断対象モデルに設定された前記基準要素が、前記標準モデルに設定された前記基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを回転させた診断対象補正モデルを作成する補正処理部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【請求項5】
請求項４に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸を前記標準モデルにおける下行大動脈の中心軸と重ねることにより、前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸の位置を固定し、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離と、前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離とを一致させ、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とが一致するように、前記診断対象モデルを前記下行大動脈の中心軸を中心にして回転させ、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が、前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを、前記僧帽弁と三尖弁との中点を中心に回転させた診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸を前記標準モデルにおける下行大動脈の中心軸と重ねることにより、前記診断対象モデルにおける下行大動脈の中心軸の位置を固定し、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離と、前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記下行大動脈の中心軸との距離とを一致させ、
前記診断対象モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点と前記標準モデルにおける僧帽弁と三尖弁との中点とが一致するように、前記診断対象モデルを前記下行大動脈の中心軸を中心にして回転させ、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が、前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように、前記診断対象モデルを、前記僧帽弁と三尖弁との中点を中心に回転させた診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
【請求項6】
請求項４または５に記載の心臓モデル導入装置であって、
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルに、前記診断対象モデルに設定された基準要素を含み、僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、右心室部、右心房部、左心室部、左心房部およびそれらの周辺組織を含む第１領域と、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、肺動脈弁およびその周辺組織を含む第３領域とをそれぞれ設定するとともに、
前記第３領域を前記第１領域との距離に応じた複数の小領域に分割し、
前記標準モデルに、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第４領域を設定し、
前記診断対象モデルの第２領域と前記標準モデルの第４領域とが重なる位置に前記第２領域を固定し、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように前記第１領域を回転させ、
前記第１領域を回転させたときの最大回転角を求め、前記複数の小領域において前記第１領域からの距離が短い順に前記最大回転角が漸減する角度となるように前記複数の小領域のそれぞれの回転角を設定し、前記複数の小領域を前記それぞれの回転角ずつ回転させることにより、前記診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
前記補正処理部は、
前記診断対象モデルに、前記診断対象モデルに設定された基準要素を含み、僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、右心室部、右心房部、左心室部、左心房部およびそれらの周辺組織を含む第１領域と、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、肺動脈弁およびその周辺組織を含む第３領域とをそれぞれ設定するとともに、
前記第３領域を前記第１領域との距離に応じた複数の小領域に分割し、
前記標準モデルに、肺動脈、肺静脈、大動脈および大静脈を含む第４領域を設定し、
前記診断対象モデルの第２領域と前記標準モデルの第４領域とが重なる位置に前記第２領域を固定し、
前記診断対象モデルに設定された基準要素が前記標準モデルに設定された基準要素と１つに重なるように前記第１領域を回転させ、
前記第１領域を回転させたときの最大回転角を求め、前記複数の小領域において前記第１領域からの距離が短い順に前記最大回転角が漸減する角度となるように前記複数の小領域のそれぞれの回転角を設定し、前記複数の小領域を前記それぞれの回転角ずつ回転させることにより、前記診断対象補正モデルを作成する心臓モデル導入装置。
【請求項7】
請求項４ないし６のいずれかに記載の心臓モデル導入装置であって、
前記標準モデルおよび前記診断対象補正モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部と、
前記表示用画像データを表示する表示部と、
をさらに備える心臓モデル導入装置。
前記標準モデルおよび前記診断対象補正モデルに基づいて表示用画像データを作成する表示画像作成部と、
前記表示用画像データを表示する表示部と、
をさらに備える心臓モデル導入装置。
【請求項8】
請求項７記載の心臓モデル導入装置であって、
前記表示用画像データが示す表示用画像は、前記診断対象補正モデルと、前記標準モデルとが重畳するように表示されている
心臓モデル導入装置。
前記表示用画像データが示す表示用画像は、前記診断対象補正モデルと、前記標準モデルとが重畳するように表示されている
心臓モデル導入装置。
【請求項9】
請求項４ないし８のいずれかに記載の心臓モデル導入装置であって、
前記補正処理部は、前記標準モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分と、前記診断対象補正モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分との一致度を求める心臓モデル導入装置。
前記補正処理部は、前記標準モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分と、前記診断対象補正モデルにおける前記心臓部分の腔孔部分との一致度を求める心臓モデル導入装置。
【請求項10】
心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
前記心臓部分の三次元モデルに対する基準切断面を示す基準切断面データを取得する基準切断面データ取得部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備え、
前記基準切断面は、前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面に、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部が含まれるように設定された平面であり、
前記基準切断面データ取得部は、前記心臓部分の三次元モデルを分析して、前記心臓部分の持ち主の頭側から腹側に向かう方向に平行な観察方向を設定し、前記心臓部分の前記観察方向における両端部を検出することにより当該両端部の中間点を基準点として検出し、前記基準点を含む平面のうち、前記観察方向に垂直な平面を前記基準切断面として設定し、
前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面データに示される前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面を示す基準断面データを作成する基準断面データ作成部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、
前記心臓部分の三次元モデルに対する基準切断面を示す基準切断面データを取得する基準切断面データ取得部と、
を備え、
前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、
をさらに備え、
前記基準切断面は、前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面に、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部が含まれるように設定された平面であり、
前記基準切断面データ取得部は、前記心臓部分の三次元モデルを分析して、前記心臓部分の持ち主の頭側から腹側に向かう方向に平行な観察方向を設定し、前記心臓部分の前記観察方向における両端部を検出することにより当該両端部の中間点を基準点として検出し、前記基準点を含む平面のうち、前記観察方向に垂直な平面を前記基準切断面として設定し、
前記心臓部分の三次元モデルを前記基準切断面データに示される前記基準切断面で切断したときの前記心臓部分の三次元モデルの断面を示す基準断面データを作成する基準断面データ作成部をさらに備える
心臓モデル導入装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、心臓部分のエコーデータを取得するエコーデータ取得部と、前記エコーデータに基づいて、前記心臓部分の少なくとも左心房部、右心房部、左心室部および右心室部を含む前記心臓部分の三次元モデルを作成する三次元モデル作成部と、を備え、前記心臓部分の三次元モデルにおける前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の中心点である第１中心点と、下行大動脈の中心点である第２中心点を設定し、前記第１中心点から、前記左心室部と前記右心室部との間を通る第１心軸、および前記第１中心点と第２中心点を結ぶ第２心軸と、前記第１心軸と前記第２心軸との成す角である基準角とを、前記心臓部分の三次元モデルの基準要素として設定するとともに、前記基準要素と前記心臓部分の三次元モデルとを関連づける基準要素設定部と、をさらに備え、前記三次元モデル作成部は、少なくとも前記左心房部、前記右心房部、前記左心室部および前記右心室部の腔孔部分と組織部分との境界を前記エコーデータから取得して前記境界の三次元モデルを作成し、前記エコーデータを適宜の方向に一定間隔でスライスした各Ｘ平面における前記境界に基づくＸ平面由来三次元モデルと、前記エコーデータを前記Ｘ平面と直交するＹ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｙ平面における前記境界に基づくＹ平面由来三次元モデルと、前記エコーデータを前記Ｘ平面および前記Ｙ平面と直交するＺ平面の法線方向に一定間隔でスライスした各Ｚ平面における前記境界に基づくＺ平面由来三次元モデルと、を作成し、前記Ｘ平面由来三次元モデルと前記Ｙ平面由来三次元モデルと前記Ｚ平面由来三次元モデルを平均化して１つの心臓部分の三次元モデルを作成する平均化処理部をさらに備える。