JP3407169B2

JP3407169B2 - 超音波画像立体表示装置及び超音波画像立体表示方法

Info

Publication number: JP3407169B2
Application number: JP28918795A
Authority: JP
Inventors: 雅明石黒
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 2003-05-19
Anticipated expiration: 2015-10-12
Also published as: JPH09103432A; US5682895A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波走査により
人体の体内組織等に関する情報を取得して、その画像を
立体的に表示する超音波画像立体表示装置及び超音波画
像立体表示方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波検査は、超音波トランスデューサ
を用いて患者の体内に超音波信号を送信し、体内組織の
断層部分からの反射エコーを受信し、この反射エコー受
信信号を所定の処理を行うことによって、モニタ画面に
超音波画像を表示するようにしたものである。体内の所
定の範囲にわたって超音波走査を行うと、この走査範囲
の二次元超音波画像、即ちＢモード超音波画像が得られ
るが、この二次元超音波画像を一定の方向に一定のピッ
チ間隔をもって多数取得すると、これらの二次元超音波
画像を画像処理することによって、三次元画像に変換す
ることは可能である。このように二次元超音波画像を三
次元化してモニタ画面に表示すると、体内組織構造の把
握が容易になることから、超音波診断の精度が向上す
る。

【０００３】二次元超音波画像はＸ，Ｙ直交２軸上に表
現されるものであり、多数の二次元超音波画像を所定の
方向に一定のピッチ間隔で並べると、この二次元超音波
画像の並び方向をＺ軸とした三次元座標軸（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）上に所定の広がりを有する空間的な表現が可能とな
る。超音波画像は、体内組織構造を輝度の差に基づく濃
淡表示であることから、前後の二次元超音波画像の輝度
に基づいて線形補間を行えば、体内の組織構造を立体的
に表示できる。また、三次元座標軸上の空間をボクセル
化して、各ボクセルにおける濃淡情報を表示するように
しても、体内の組織構造を立体的に表示することができ
る。そして、これらの立体画像信号に基づいて画像処理
を行えば、関心のある臓器等の構造のみを抽出して表示
することも可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した三
次元画像は、いずれも二次元超音波画像領域と、その並
び方向とからなる空間を設定し、この空間の内部に体内
の組織構造、例えば臓器等を立体的に表示するようにし
ている。このような表示内容のデータを取得するには、
空間内における濃淡情報の全て、即ちＮ枚取得した二次
元超音波画像の相関的なデータを作り出さなければ、三
次元画像が得られないことから、三次元化画像を取得す
るために処理しなければならない信号は膨大なものとな
り、信号処理が極めて複雑になることから、大型の信号
処理装置を必要とし、しかも信号処理に多大の時間を必
要とする等の問題点がある。

【０００５】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、簡単な信号処理によ
って、体内の組織構造に関する立体的に把握可能な状態
に表示できるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、立体表示される超音波画像の単位と
なる複数の二次元超音波画像を取得する二次元超音波画
像取得装置と、この二次元超音波画像取得装置で取得し
た各二次元超音波画像に基づいて、所定の三次元座標軸
上に表示される立体像として構築した時に、その表面に
現れる画像からなる三次元原画像に、所望の態様及び位
置のカット面を含む含カット面三次元超音波画像を生成
して画面上に表示する三次元化処理装置とを備え、前記
三次元化処理装置は、前記各二次元超音波画像を前記三
次元座標軸上の画像となるように座標変換する座標変換
手段と、前記三次元原画像として表面に現れる各面と、
前記三次元座標軸上での視線方向に向けた面と、この視
線方向における所望の位置の二次元超音波画像の全体ま
たはその一部とからなる少なくとも１つの面からなるカ
ット面を構成する各面とをそれぞれ要素画像に分解し
て、それぞれの要素画像に対して個別のパラメータを設
定する三次元画像制御手段と、前記三次元原画像に対す
るカットの態様及び位置を設定するカット面設定手段
と、前記カット面設定手段によりカット面が設定された
ときに、前記パラメータに基づいて、前記座標変換した
各二次元超音波画像における所定位置のデータから前記
三次元座標軸上の所定の位置にカット面として表示され
る各々の要素画像を作成する要素画像演算手段と、前記
要素画像演算手段で作成されたカット面に関する各要素
画像を前記三次元原画像に貼り付け、含カット面三次元
超音波画像として表示した時に前記三次元原画像のカッ
ト面に対応する部分の画像を隠れ面として消去する三次
元画像表示制御手段とを有し、含カット面三次元超音波
画像のカット面を変更した時には、前記要素画像演算手
段では、変更された要素画像のみの演算を実行する構成
としたことをその特徴とするものである。また、本発明
の超音波画像立体表示方法の特徴とするところは、二次
元超音波画像取得装置により取得した複数の二次元超音
波画像を単位画像として、立体像としてモニタ画面に表
示するための三次元処理を行うために、前記各二次元超
音波画像を単位画像として、三次元座標軸上の画像とな
るように座標変換してメモリに記憶させ、このようにし
て座標変換された各単位画像の輪郭線から、立体像とし
てモニタ画面に表示した時に、その外面形状となる三次
元原画像を生成して、この三次元原画像をモニタ画面に
表示し、このモニタ画面上の三次元原画像に前記三次元
座標軸上での視線方向に向けた１または複数の面と、こ
の視線方向における所望の位置の二次元超音波画像の全
体またはその一部との少なくともいずれか１つをカット
面として指定したカットを入れたときに、各々のカット
面の位置と範囲とを決定するためのパラメータを個別に
設定し、前記各パラメータにより設定された前記カット
面の位置と範囲を構成する座標位置の線分のデータを前
記座標変換された各単位画像から読み出して、この線分
のデータを繋ぎ合わせることにより各々の要素画像を演
算し、これら各要素画像を前記三次元原画像の前記各々
のパラメータに設定された位置に貼り付け、かつ隠れ面
となる部分を消去することにより含カット面三次元超音
波画像としてモニタ画面に表示し、このようにして表示
されている含カット面三次元超音波画像のカット面を変
更した時には、変更された要素画像のみの演算を実行す
ることにある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明では、超音波画像を立体的
に把握可能な状態に表示するために、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸から
なる三次元座標軸を設定し、この三次元座標軸上に表示
される三次元超音波画像を作り出すが、この三次元超音
波画像は、その内部構造を透かして見えるように表示す
るのではなく、立体像として構築した時に、その外面に
現れる像だけを表示し、内部構造に関する情報そのもの
は表示しない。この立体像を三次元原画像とする。ただ
し、この三次元原画像だけでは、内部の構造、即ち体内
組織構造を把握できない。そこで、三次元原画像におけ
る所望の位置に所望の形状のカットを入れて、カット部
分を切り取って除去して、含カット面三次元超音波画像
としてモニタ画面に表示する。これによって、内部構
造、即ち臓器や体内組織の状態が立体的に表示される。

【０００８】カット面を任意に設定できるようにすれ
ば、関心のある臓器や組織等の部位の情報が取得され
る。しかも、含カット面三次元超音波画像に表示されて
いるカット面を変えることができるように構成すれば、
立体的な把握がより完全なものとなる。そして、この含
カット面三次元超音波画像の作成を簡単な信号処理で行
うようになし、この信号処理の結果に基づく立体画像を
迅速に表示可能なものとなし、かつカット面を変更した
時における表示も簡単な信号処理で行えるようにするこ
とにより、この変更に対する画面上の応答性を速くすれ
ば、診断を行う上で極めて好ましいものとなる。

【０００９】まず、三次元画像を構成する単位画像とな
る複数の二次元超音波画像を取得するが、この作業は、
超音波プローブと超音波観測装置とを含む周知の二次元
超音波画像取得装置を用いて行える。即ち、超音波プロ
ーブにおいて、Ｂモード式の超音波トランスデューサを
用いて所定の範囲を走査して得た超音波反射エコー信号
をスキャンコンバータにより処理すれば、走査範囲と音
響ラインとを含み、モニタ画面上に平面的に表示される
二次元超音波画像が取得できる。この二次元超音波画像
を所定の方向に向けて一定のピッチ間隔で取得すること
によって、三次元超音波画像として立体的に表示できる
Ｎ枚の単位画像が取得される。ここで、超音波トランス
デューサは、患者の体表皮から体内に向けて超音波の送
受信を行うタイプのものと、また体腔内に挿入して、体
腔内壁から超音波の送受信を行うものとがあり、いずれ
のタイプの超音波プローブを用いることもできる。

【００１０】例えば、ラジアル乃至セクタ走査を行う超
音波トランスデューサを有する超音波プローブを用い、
この超音波プローブを軸線方向に動かしながら、所定の
ピッチ間隔毎に超音波走査を行うことにより、所定の方
向に向けて一定のピッチ間隔で単位画像となる多数の二
次元超音波画像を取得できる。従って、各単位画像はＸ
Ｙ直交座標軸上の画像であり、これを所定の方向、即ち
Ｚ軸方向に多数並べると、三次元座標軸上に立体像とし
て表示することは可能である。なお、これ以外にも、超
音波プローブに多数の超音波振動子を軸線方向に並べて
超音波トランスデューサを構成し、この超音波トランス
デューサを回転させながら、先端側乃至基端側から順に
各々の超音波振動子を作動させて、超音波走査を行う等
も可能であり、このように構成すれば、超音波プローブ
を動かす必要はない。

【００１１】さらに、リニア走査を行う超音波探触子を
使用した超音波プローブを用いる場合には、リニア超音
波走査面と直交する方向に移動させながら、所定のピッ
チ間隔毎に超音波走査を行うことにより三次元超音波画
像を作り出すための単位画像を多数取得できる。例え
ば、ライン状に超音波振動子を配列した超音波トランス
デューサを有する超音波プローブをこのラインと直交す
る方向に移動させながら、超音波走査を行ったり、超音
波振動子をマトリックス状に配列した超音波トランスデ
ューサを用いる場合には、順次走査ラインをシフトさせ
るようにすれば良い。また、単板振動子であっても、そ
れを縦横方向に移動させながら走査を行うようにすれば
良い。

【００１２】ラジアル走査を行うと、単位画像は円形の
ものとなるから、この単位画像を視線方向に向けて、所
定のピッチ間隔で多数配列することにより、コラム形状
の立体像として表示することができる。また、リニア走
査の場合には、単位画像は方形のものとなるから、それ
を視線方向に向けて配列すると、ボックス形状の立体像
が得られる。いずれにしろ、各単位画像は全て同一形状
とする必要がある。

【００１３】以上のようにして二次元超音波画像取得装
置で得られた単位画像に基づいて、所定の信号処理を行
って、三次元超音波画像を作成し、これをモニタ画面に
表示するが、この処理を行うために、三次元化処理装置
が用いられる。この三次元化処理装置においては、ま
ず、三次元座標軸を設定して、二次元超音波画像からな
る単位画像をＺ軸方向に並べる。ここで、この三次元座
標軸の一例としては、例えばＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸をそれぞ
れ６０°の角度を持つ座標軸として設定することができ
る。二次元超音波画像取得装置で取得した各々の単位画
像はＸＹ直交座標軸を有するものであるのに対して、Ｘ
軸とＹ軸とが１２０°で交差する座標軸に座標変換を行
わなければならず、このために二次元超音波画像取得装
置からの出力信号は座標変換手段に取り込まれて、座標
変換が実行される。なお、座標軸は、必ずしも前述した
ものに限定されないことは言うまでもない。

【００１４】ここで、Ｂモード超音波画像を取得するた
めに、超音波探触子を電子的乃至機械的に走査させる
が、得られる単位画像は、必ずしも微小なピッチ間隔を
持つものではなく、従ってそのままで三次元超音波画像
に変換すると、その画像は極めて粗いものとなるから、
データの補間を行う必要がある。即ち、実際に走査を行
うことにより得た単位画像のピッチ間隔に１乃至複数枚
分のデータを作成するが、この補間データは座標変換を
行う際に作成することができる。ただし、補間は必ずし
もこの座標変換時に行わなければならないものではな
く、例えば三次元超音波画像乃至含カット面三次元超音
波画像を表示する際に、線形補間を行うよにすることも
可能である。

【００１５】このように座標変換した二次元超音波画像
データに基づいて、三次元化処理を行うが、超音波画像
を三次元座標で表した時に、その全体が一つの立体像と
して把握できるように表現する。ここで、この立体像を
各々の外面をそれぞれ独立の要素画像として取得する。
例えば、ラジアル走査を行うことによって得られた単位
画像が円形のものである場合には、立体像はコラム形状
となるから、前後の端面と周胴面とからなる３つの要素
画像から構成される。また、リニア走査を行う場合に
は、立体像はボックス形状となるから、６面の平面的な
要素画像が存在する。ただし、この立体像だけでは、そ
の内部構造、即ち体内組織の状態に関する情報を取得で
きない。そこで、この立体像を三次元原画像として、そ
れの所望の部位に所望の態様のカットを入れて、切り取
ることにより、含カット面三次元超音波画像として、内
部状態を露出させるように表示する。従って、この含カ
ット面三次元超音波画像では、前述した各外面に加え
て、このカット面も要素画像となる。ここで、三次元原
画像を構成する各要素画像は一定のものであるが、カッ
ト面を構成する要素画像を変更可能なものとなし、この
カット面を適宜変えることによって、立体像の内部の構
造、即ち体内の組織構造の状態、例えば臓器の形状等を
表示できる。

【００１６】三次元原画像を任意の位置でカットするた
めに、カット面設定手段を設けて、カットの態様、即ち
どのようにカットを入れるという点と、設定されたカッ
トの態様により、どの位置で、どの範囲をカットする
か、即ちカット面の位置及び範囲を設定できるようにす
る。カット面設定手段は、例えばキーボードやマウス等
で構成できるし、またタッチペン等を用いることも可能
である。これによって、三次元原画像における適宜の部
位を所望のカット面が現れるようにカットできるから、
この三次元原画像の内部構造、即ち体内の組織状態に関
して、検査，診断等にとって有用な情報を得ることがで
きる。カット面設定手段で設定されるのは、カットの態
様、即ちどの方向に、いくつの面をカットするか等、カ
ット面の態様に関するものと、どの部位で、どの位置ま
でカットするか、というカット面位置に関するものとが
ある。カットの態様によっては、要素画像の数等が変わ
ってくる。例えば、Ｚ軸と直交する方向にカット面を設
けるか、Ｚ軸と直交する方向にカット面を設けるかであ
る。Ｚ軸と直交する方向にカットを入れると、カット面
は常に１つの面である。Ｚ軸方向にカットを入れ、しか
もＺ軸方向の全体をカットすると、カット面は１面であ
り、途中までのカットの場合には、カット面は２面とな
り、最大限２つの要素画像が存在する。さらにＺ軸方向
の途中位置までＶ字状にカットを入れると、カット面は
最大限３面である。

【００１７】カットの態様が設定されると、要素画像の
数及び位置が決まる。要素画像としては、三次元原画像
を構成する要素画像とカット面を構成する要素画像とか
らなる。そこで、三次元画像制御手段により、これら各
要素画像にパラメータ設定を行う。パラメータは、要素
画像は固定的なものか、カット面設定手段により変える
ことができる可変のものかの点と、当該の要素画像は面
であるか、線を集合することにより面として表示するも
のかという点と、単位画像のどの面または線であるかの
点と、その要素画像は三次元座標軸のどの位置に配置さ
れるかという点とが決定される。また、このパラメータ
設定により、複数設けられる要素画像演算手段のどれで
どの要素画面を作成するかの指定が行われる。

【００１８】各要素画像についてパラメータが設定され
ると、Ｎ枚からなる単位画像データに基づいて、各要素
画像を演算により作成する。ここで、三次元原画像を構
成する要素画像は固定的なものであるから、パラメータ
設定が行われると、それに基づいて指定される要素画像
演算手段により要素画像の演算が実行される。これに対
して、カット面を構成する要素画像はパラメータ設定が
行われただけでは演算を行えず、カット面の位置及び範
囲の設定がカット面設定手段で設定された後に、パラメ
ータ設定に基づいて指定された要素画像演算手段により
演算される。そして、これらの各要素画面を貼り付け
て、隠れ面処理を行うことにより、含カット面三次元超
音波画像がモニタ画面上に表示される。

【００１９】ところで、三次元原画像は必ずしも表示す
る必要はなく、含カット面三次元超音波画像のみが表示
されるようにしても良いが、カットの態様及びカット面
の位置とその範囲を設定するために、まず三次元原画像
を表示し、この三次元原画像からどのようにカットする
かを決定できるようにするのが好ましい。三次元原画像
は、単位画像である二次元超音波画像の形と取得枚数、
及び三次元座標軸に基づいて定まるものである。そし
て、カット面設定手段が操作される前に、三次元原画像
を構成する要素画像が決定されるから、パラメータ設定
は２段階で行うのが好ましい。即ち、まず三次元原画像
を構成する要素画像についてのパラメータ設定を行い、
それに基づいて指定された要素画像演算手段により当該
の要素画面を演算する。次に、これら要素画面を貼り付
け、隠れ面消去を行うことにより、モニタ画面上にまず
三次元原画像を表示し、次いでこの三次元原画像からカ
ットの指定を行った後に、カット面の要素画像について
のパラメータ設定を行うようにする。

【００２０】以上のようにして含カット面三次元超音波
画像がモニタ画面に表示されるが、この画像に示されて
いる１乃至複数のカット面はそれぞれ個別に、また同時
に変更できる。カット面が変更されると、このカット面
の変更により変わる要素画像についてのみ再演算が行わ
れ、カット面の変更の影響を受けない要素画像はそのま
ま表示される。

【００２１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。まず、図１乃至図３に二次元超音波画像取得装置
の一例として、経内視鏡的に挿入される超音波検査装置
を示す。

【００２２】図１において、１は内視鏡を示し、この内
視鏡１は本体操作部１ａに体腔内への挿入部１ｂを連設
してなるものである。内視鏡１には、その本体操作部１
ａの先端部分から挿入部１ｂの先端部にまでの間には、
鉗子等の処置具を挿通するための処置具挿通チャンネル
２が設けられて、処置具挿通チャンネル２は挿入部１ｂ
の先端に開口している。３は超音波プローブを示し、こ
の超音波プローブ３は、操作部４に処置具挿通チャンネ
ル２内に挿入されるカテーテル５を連設してなるもので
あり、また操作部４には超音波観測装置６に着脱可能に
接続されるケーブル７が引き出されている。

【００２３】カテーテル５は、図２及び図３に示したよ
うに、先端が閉塞した可撓性チューブ８を有し、この可
撓性チューブ８の内部には密着コイルからなるフレキシ
ブルシャフト９が挿通されており、このフレキシブルシ
ャフト９の先端には、単板からなる超音波振動子１０を
装着した取付台１１が連結されている。カテーテル５を
全体を押し引き操作しながら、可撓性チューブ８内でフ
レキシブルシャフト９を軸回りに回転駆動することによ
って、取付台１１と共に超音波振動子１０を回転駆動で
きるようになっている。

【００２４】このために、操作部４のケーシング内に
は、回転軸１２が設けられており、この回転軸１２には
モータ１３及びエンコーダ１４がそれぞれプーリ，伝達
ベルトを介して回転力が伝達可能に連結されている。そ
して、フレキシブルシャフト９が回転軸１２に連結され
て、モータ１３を作動させると、その回転力が回転軸１
２を介してフレキシブルシャフト９に伝達される。この
回転軸１２の回転は回転角検出用のエンコーダ１４で検
出されるようになっている。

【００２５】また、操作部４には操作ロッド１５が設け
られており、この操作ロッド１５にはクランプ部材１６
が連結されており、このクランプ部材１６はカテーテル
５の処置具挿通チャンネル２から導出された部位をクラ
ンプする。操作ロッド１５は、ガイド１７に沿って軸線
方向、即ちリニア方向に移動可能となっており、常時に
は操作部４から突出した状態に保持されている。

【００２６】操作ロッド１５にはラック１８が設けら
れ、このラック１８にはピニオン１９が噛合しており、
このピニオン１９はリニア位置検出用のエンコーダ２０
に連結されている。操作ロッド１５の先端には操作リン
グ１５ａが連結されており、この操作リング１５ａを手
指で操作して、押し引き操作することによって、カテー
テル５が軸線方向に変位する。なお、図中２１は操作ロ
ッド１５の押し込み終端位置を検出するためのセンサで
あり、操作ロッド１５のこの押し込み終端位置が超音波
振動子１０におけるリニア方向の基準位置となる。

【００２７】以上の構成を有する超音波プローブ３は、
その超音波振動子１０の走査は回転方向のもの、即ちラ
ジアル走査を行うものである。このラジアル走査は、モ
ータ１３により駆動される。そして、このラジアル走査
により二次元ラジアル超音波画像信号が得られる。ま
た、操作ロッド１５を操作して、カテーテル５の軸線方
向に変位させることにより、図３に示したように、所定
のピッチ間隔毎にこの二次元ラジアル超音波画像信号が
Ｎ枚取得される。このようにして得たＮ枚の二次元ラジ
アル超音波画像信号を単位画像信号として、超音波観測
装置６の信号処理部６ａにより所定の信号処理を行うこ
とによって、モニタ画面６ｂ上に、相互に６０°の角度
をなす三次元座標軸上に、三次元超音波画像として表示
できる。

【００２８】そこで、図４に超音波プローブ３を構成す
る超音波観測装置６の信号処理部６ａの回路構成を示
す。この信号処理部６ａは、二次元超音波画像信号処理
部２２と、三次元化処理部２３とから構成される。

【００２９】まず、二次元超音波画像信号処理部２２
は、超音波送受信回路２４と、振動子駆動回路２５と、
位置検出回路２６と、超音波走査制御回路２７と、超音
波信号処理回路２８とから構成される。

【００３０】超音波送受信回路２４は、超音波振動子１
０における超音波の送受信を制御するためのものであっ
て、この超音波送受信回路２４は、送信モードと受信モ
ードとが交互に切り換わる。送信モードでは、超音波振
動子１０にトリガ信号が入力され、このトリガ信号に基
づいて超音波振動子１０から体内に向けて超音波パルス
信号が送信される。超音波パルス信号が送信されると、
超音波送受信回路２４は受信モードに切り換わる。体内
に向けて送信された超音波パルス信号は、音響インピー
ダンスが異なる体内組織の断層部において、反射エコー
が発生して、超音波振動子１０にこの反射エコーが受信
されて、電気信号に変換される。そして、この信号が超
音波送受信回路２４に伝送される。

【００３１】振動子駆動回路２５は、超音波振動子１０
を回転駆動するためのモータ１３のＯＮ，ＯＦＦ制御及
びその回転速度を一定になるように制御するものであ
り、また位置検出回路２６は、超音波振動子１０の回転
方向の位置、即ち回転角と、その軸線方向の位置とを検
出するものである。従って、位置検出回路２６には、回
転角検出用のエンコーダ１４，リニア位置検出用のエン
コーダ２０及びセンサ２１からの信号が取り込まれて、
超音波振動子１０の回転方向及び軸線方向の位置が検出
される。

【００３２】超音波走査制御回路２７は、位置検出回路
２６から出力される超音波振動子１０の回転方向の位置
検出信号に基づいて、超音波送受信回路２４にトリガ信
号を発生させるように制御する。また、超音波送受信回
路２４から超音波信号処理回路２６に超音波反射エコー
信号が取り込まれるが、多数の二次元ラジアル超音波画
像信号が取り込まれる関係から、超音波送受信回路２４
から超音波信号処理回路２６に取り込まれた超音波反射
エコー信号は、軸線方向におけるどの位置で、回転方向
のどの角度の音響ラインのものであるかを検出する必要
がある。即ち、リニア位置信号と角度信号とを取得しな
ければならない。位置検出回路２６では、エンコーダ２
０，１４から超音波振動子１０のリニア位置と回転方向
の位置の検出がなされるから、この位置検出回路２６か
らの信号が超音波信号処理回路２６に取り込まれて、超
音波送受信回路２４から送信される超音波反射エコー信
号の位置及び角度に関するデータが得られる。

【００３３】ここで、ラジアル走査を行う際には、超音
波振動子１０の絶対位置を検出するか、または少なくと
も走査原点位置が必要となる。回転角検出用のエンコー
ダ１４としては、アブソリュートエンコーダを用いるこ
ともできるが、構造の簡単なインクリメンタルエンコー
ダを用いる場合には、このエンコーダ１４には原点位置
表示部を設け、超音波振動子１０の角度信号に加えて、
この原点位置表示部に基づく原点位置信号も生成され
る。従って、位置検出回路２６では、エンコーダ１４か
ら原点位置信号及び角度信号と、センサ２１からの基準
位置信号及びエンコーダ２０からリニア位置信号とが超
音波信号処理回路２８に入力される。

【００３４】超音波信号処理回路２８は、超音波送受信
回路２４から超音波反射エコー信号が入力され、かつ位
置検出回路２６からはラジアル走査の原点位置信号と、
角度信号及びリニア方向の位置に関する信号が入力さ
れ、これらの信号に基づいて、二次元ラジアル超音波画
像信号が生成される。ただし、実際の二次元ラジアル超
音波画像信号の取得は、操作ロッド１５を押し込んで、
センサ２１によりリニア方向の基準位置となり、かつラ
ジアル方向における原点位置となった時から、信号の取
り込みが開始し、操作ロッド１５が引き出されるに応じ
て、順次ラジアル走査が行われる。そして、操作ロッド
１５がストロークエンドまで移動すると、全体としてＮ
枚の二次元ラジアル超音波画像信号が得られる。

【００３５】ここで、超音波信号処理回路２８は、Ａ／
Ｄ変換器，メモリを備えたデジタルスキャンコンバータ
等から構成され、メモリに１フレーム分の二次元ラジア
ル超音波画像信号が生成されると、この１フレーム分の
画像信号は、三次元超音波画像の単位画像信号として三
次元化処理部２３に送信される。なお、超音波信号処理
回路２８で生成される二次元ラジアル超音波画像信号
は、所定の有効範囲に制限する必要があり、超音波の体
内における進達度のうち、一定の範囲に限定してメモリ
に取り込まれるようにする。これにより、順次得られる
二次元ラジアル超音波画像は全て同じ範囲になるように
トリミングされた状態になる。

【００３６】以上により二次元超音波画像処理部２２が
構成され、この二次元超音波画像処理部２２によりリニ
ア方向に一定のピッチ間隔を持ったＮ枚の単位画像信号
が得られる。そして、三次元化処理部２３では、これら
１〜Ｎ番目の単位画像信号に基づいて三次元超音波画像
信号が作り出される。

【００３７】三次元化処理部２３は、三次元画像形成装
置２９と、三次元画像表示処理装置３０と、表示装置イ
ンターフェイス３１と、三次元画像表示制御装置３２
と、カット面設定手段３３とから構成され、さらに必要
に応じて外部記憶装置３４が接続される。

【００３８】三次元画像形成装置２９は、二次元超音波
画像処理部２２からのＮ枚の単位画像信号を座標変換し
て、三次元画像として表示するための要素画像として、
三次元原画像を構成する各面の要素画像信号を生成する
ものである。また、三次元画像表示装置３０は、三次元
画像形成装置２９からの各要素画像に関するデータを三
次元座標軸上の所定の位置に貼り付け、かつ隠れ面処理
を行うものであり、このように処理されて得た画像信号
は、表示装置インターフェイス３１を介してモニタ画面
６ｂに出力される。

【００３９】三次元画像表示制御装置３２は、三次元画
像形成装置２９及び三次元画像表示処理装置３０を制御
するためのものである。さらに、カット面設定手段３３
は、キーボード，マウス，タッチペン等の入力手段で構
成され、三次元原画像にカットを入れる操作を行うため
のものである。また、外部記憶装置３４は、磁気ディス
ク装置等からなり、三次元画像形成装置２９において座
標変換された各二次元ラジアル超音波画像信号を取り込
んで、このデータを記憶するものである。

【００４０】三次元画像形成装置２９，三次元画像表示
処理装置３０及び三次元画像表示制御装置３２のより具
体的な構成としては、図５に示したように、三次元画像
形成装置２９は、座標変換回路３５及びメモリ３６と、
複数の要素画像演算処理回路３７Ａ〜３７Ｆとを備えて
いる。ここで、要素画像演算回路の数は、表示される三
次元画像を構成する要素画像の数に依存するものであ
り、図５には６個の要素画像演算回路３７Ａ〜３７Ｆを
示す。要素画像演算回路３７Ａ〜３７Ｆは、三次元超音
波画像を構成する要素画像を演算により作成するための
ものである。モニタ画面６ｂに表示される三次元超音波
画像としては、三次元原画像と含カット面三次元原画像
との２種類がある。

【００４１】三次元原画像は、視線方向を設定して、三
次元超音波画像をモニタ画面６ｂに立体的に表示する場
合において、その立体像を構成した各外面の画像であ
る。二次元超音波画像処理部２２で得た単位画像がラジ
アル超音波画像であり、これを相互に６０°をなす三次
元座標軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）上において、Ｚ軸を視線方向と
して表示する場合には、全体としては、図６に示したよ
うなコラム形状の立体像となる。この場合の三次元原画
像における要素画像は、第１番目の単位画像に相当する
要素画像Ａと、２〜（Ｎ−１）番目の各単位超音波画像
の輪郭線を繋いだ円筒状の要素画像Ｂと、Ｎ番目の単位
画像に相当する要素画像Ｃとからなる。ここで、１〜Ｎ
番目の単位画像は超音波振動子１０を走査させて、所定
のピッチ間隔で得たものであるから、これらをそのまま
三次元化処理して三次元超音波画像として表示したので
は、画像が極めて粗いものとなる。そこで、要素画像Ｂ
は、それぞれの隣接する単位画像間で線形補間処理を行
うことによって、複数倍、即ちＮ×α枚の画像データを
取得してメモリ３６に記憶させておく。これによって、
三次元超音波画像として表示させた時における解像度が
向上する。また、要素画像Ｂは、モニタ画面６ｂには、
その一部分だけ表示されないことから、モニタ画面６ａ
に現れる部分のみを演算するようにしても良いが、後述
するように、Ｚ軸回りに画像の回転を行えるようにする
場合には、円筒状の画像とすることが好ましい。

【００４２】三次元原画像には、カットを入れて、カッ
トした部分を除去することにより、この三次元原画像の
内部の構成を露出した状態に表示できる。これが含カッ
ト面三次元超音波画像であり、カットを入れる態様とし
ては種々あるが、この含カット面三次元超音波画像とし
ては、例えば図７や図８に示したものがある。図７に示
したカットの態様では、視線方向、つまりＺ軸方向に向
けて２つのカットを入れ、両カット面はある位置で交わ
るものである。このようなカットを入れた場合には、カ
ット面ｄ，ｅを含む。また、Ｚ軸方向において、カット
面ｄ，ｅが途中位置、即ちｎ番目の位置である場合に
は、（ｎ＋１）番目の単位画像において、カット面ｄ，
ｅのなす角度分の画像もカット面ｆとなる。従って、こ
の場合の含カット面三次元超音波画像における要素画像
は、三次元原画像における要素画像Ａ，Ｂ，Ｃと、カッ
ト面に基づく要素画像Ｄ，Ｅ，Ｆの６面となる。また、
図８に示したように、１つのカットをＺ軸方向における
途中位置（ｎ番目の位置）にまで入れた場合には、その
カット面ｄ′と、（ｎ＋１）番目の単位画像におけるカ
ットにより露出する面ｅ′である。

【００４３】従って、含カット面三次元超音波画像は、
カットの態様により定まる複数の要素画像を貼り合わせ
ることにより形成できる。そこで、Ｎ枚（実際には、補
間データを含むからＮ×α枚となる。以下同様）の単位
画像からこれら各要素画像を演算により作成して、それ
らを三次元座標上に貼り付ける。このためには、各要素
画像につき個別のパラメータを設定して、これらパラメ
ータに基づいて各々の要素画像を演算して、貼り付けを
行うようにする。このパラメータ設定は三次元画像表示
制御手段３２により行う。

【００４４】ここで、要素画像は、当該の三次元画像に
応じて一定なものと、適宜の操作により可変のもの、即
ちカット面の位置及び範囲により変化するものとがあ
る。また、要素画像は面で表示されるが、この要素画像
は単位画像そのものである場合があり、またＮ枚の単位
画像における所定の位置の線を集合することにより面と
して構築しなければならないものもある。また、いずれ
の場合でも、要素画像は単位画像におけるどの部位から
形成されるかを決定する必要もある。

【００４５】以上の点を確定した上で要素画像のデータ
の演算が実行されるが、この演算の実行は要素画像演算
回路３７Ａ〜３７Ｆで行う。複数の要素画像の演算実行
は逐次的に行えるが、並列的に行うことも可能である。
いずれにしろ、どの要素画像演算回路でどの要素画像を
演算するかの指定する必要がある。さらには、演算され
た要素画像は、三次元座標軸上に貼り付けられることか
ら、各要素画像はどの位置に貼り付けるかの決定を行わ
なければならない。このために、各要素画像についてパ
ラメータが設定され、このパラメータに基づいて三次元
画像の作成が実行される。

【００４６】今、三次元原画像が図６ようなコラム形状
である場合には、三次元座標軸が定まれば、三次元原画
像が確定する。そして、この場合の三次元原画像を立体
像とした時の外表面は、前後の端面と周胴面との３面と
なる。従って、これらの各面を構成する要素画像をＡ，
Ｂ，Ｃとして、これらの要素画像Ａ〜Ｃについてのパラ
メータＡ，Ｂ，Ｃの設定が可能になる。

【００４７】ところで、含カット面三次元超音波画像に
おいては、カットの入れ方によりカット面の数が異なる
ことから、カット面を構成する要素画像についてのパラ
メータ設定は、カットの入れ方次第により変わってく
る。図６のようなカットの入れ方をすれば、３つのカッ
ト面ｄ，ｅ，ｆが現れることになり、これらが要素画像
として加わる。また、図８のようなカットを入れると、
カット面ｇ，ｈが現れ、これらが要素画面となる。そこ
で、図７のカットの場合には、３つのカット面ｄ，ｅ，
ｆの要素画像Ｄ〜Ｆについて、パラメータＤ，Ｅ，Ｆと
して設定されることになり、また図８の２つのカット面
ｇ，ｈのカットの場合には、これらの要素画像Ｇ，Ｈに
ついてパラメータＤ，Ｅが設定される。これらのパラメ
ータはカット面設定手段３３によりカットの態様に関す
る入力がなされた時に設定される。ただし、この状態で
は、このパラメータは可変数を含むものであり、カット
面設定手段３３によりカット面の位置と範囲が指定され
た時に確定する。そして、このカット面の位置と範囲が
指定は変更可能であるから、その変更の都度変わる可変
パラメータとなる。

【００４８】さらに、三次元画像表示処理装置３０は、
三次元画像形成装置２９で作成された三次元画像を構成
する各面の要素画像から含カット面三次元超音波画像を
構築するための処理を行うためのものであり、予め設定
されている三次元座標軸上に各々の要素画像の貼り付け
処理を行う貼り付け処理回路３８と、貼り付け処理を行
った時に、隠れる部分を消去する隠れ面処理回路３９と
から構成される。

【００４９】そこで、二次元超音波画像処理部２２から
出力される１〜Ｎ番目までの二次元ラジアル超音波画像
が既に得られている状態で、これら二次元ラジアル超音
波画像を単位画像として三次元化処理部２３に取り込ん
で、三次元超音波画像をモニタ画面６ｂに表示するため
の方法について、図９のフローチャート図に基づいて説
明する。

【００５０】Ｎ枚の二次元ラジアル超音波画像からなる
単位画像は、予め三次元画像形成装置２９における座標
変換回路３５に取り込まれて、この座標変換回路３５で
三次元座標軸上の画像となるように座標変換され、かつ
相隣接する二次元ラジアル超音波画像間で補間データを
作成して、それらのデータがメモリ３６に記憶されてい
る。従って、以下の説明においては、Ｎ枚の二次元ラジ
アル超音波画像という場合、この補間データを含んでい
るものとする。ここで、三次元座標軸は予め設定されて
おり、モニタ画面６ｂに三次元画像として表示した場合
に、相互に６０°の角度でＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸を設定
し、Ｚ軸を視線方向とする。このような座標軸を設定す
ると、このモニタ画面６ｂを目視した時に、立体的に把
握する上で最も合理的である。ただし、座標軸の設定は
固定的なものではなく、変更可能なものとすることもで
きる。

【００５１】そこで、まず超音波観測装置６のモニタ画
面６ｂ上に三次元原画像を表示させる。このために、キ
ーボードやマウス等の操作により三次元原画像の表示を
実行させることにより、超音波画像の立体表示処理が開
始する。ここで、単位画像が二次元ラジアル超音波画像
であるために、三次元原画像は、図６に示したコラム形
状のものである。従って、この三次元原画像を構成する
要素画像は、第１番目の単位画像Ａと、２〜（Ｎ−１）
番目の各単位画像の輪郭部を繋いだ円筒状の画像Ｂと、
Ｎ番目の単位画像Ｃとである。そこで、この三次元原画
像に関するパラメータ設定が行われる（ステップ１）。
ここで、三次元原画像は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸からなる三
次元座標軸上では、０の位置からＮ−１の位置までにお
ける半径ｒの円筒形状のものとなる。従って、この三次
元原画像では３つのパラメータＡ〜Ｃが設定される。パ
ラメータＡはＺ軸上の０の位置における半径ｒの円形の
面であり、パラメータＢはＺ軸上の１〜（Ｎ−２）の位
置における半径ｒの円の輪郭線を結ぶ円筒形状の面とな
り、またパラメータＣはＺ軸上の（Ｎ−１）の位置にお
ける半径ｒの円形をした面であると定義される。そし
て、これら各パラメータＡ〜Ｃにおける画像を作り出す
ために、それぞれ要素画像演算回路３７Ａ〜３７Ｃが指
定される。従って、要素画像演算回路３７Ａは第１番目
の単位画像からなる要素画像Ａを作成し、要素画像演算
回路３７Ｂは円筒状の画像からなる要素画像Ｂの作成を
行い、また要素画像演算回路３７ＣはＮ番目の単位画像
からなる要素画像Ｃを作成するための演算がそれぞれ実
行される。

【００５２】そこで、ステップ２において、三次元原画
像を構成する各要素画像Ａ〜Ｃの演算を実行する。ただ
し、要素画像Ａ及びＣは、第１番目の単位画像，Ｎ番目
の単位画像であるから、三次元画像形成装置２９におけ
るメモリ３６からそれらの画像信号を読み出せば良い。
一方、要素画像Ｂは演算により作成する。この演算は、
メモリ３６に記憶されている２〜（Ｎ−１）番目の各単
位画像について、輪郭部を読み出して、これらをＺ軸方
向に並べることにより円筒形に表示される画像が形成さ
れる。これによって、三次元原画像における全ての要素
画像Ａ〜Ｃの作成が実行される。

【００５３】各要素画像Ａ〜Ｃに関する画像データが作
成されると、これらの信号が三次元画像表示処理装置３
０に取り込まれて、その貼り付け処理回路３８により貼
り付けが実行される（ステップ３）。この貼り付けは、
三次元座標軸上の各々の位置に対して行われるものであ
り、この三次元座標軸のＺ軸において、要素画像Ａは０
の位置に、要素画像Ｂは１〜（Ｎ−２）の位置に、要素
画像ＣはＮ−１の位置に貼り付けられる。そして、貼り
付けが行われた状態で、隠れ面処理回路３９で隠れ面と
なる部分を消去する隠れ面処理が実行される（ステップ
４）。これによって、三次元原画像信号が生成され、表
示装置インターフェイス３１を介してモニタ画面６ｂに
三次元原画像が表示される（ステップ５）。

【００５４】この状態で、三次元原画像の任意の部分
を、任意の態様にカットする。ところで、モニタ画面６
ｂに現に表示されている三次元原画像のうち、隠れてい
る部位、例えば裏面側の部位をカットする必要もあり、
この場合には三次元原画像をＺ軸回りに回転させなけれ
ばならない。そこで、まず回転を行うか否かのコマンド
を画面上に表示することによって、三次元原画像をＺ軸
回りに所定角度回転させるか否かの決定を行うことがで
きる（ステップ６）。画像回転が選択されると、三次元
原画像がＺ軸回りに回転を開始し（ステップ７）、所望
の位置となった時に回転を停止させる旨の命令が入力さ
れると（ステップ８）、その位置で三次元原画像の回転
が停止する。

【００５５】三次元原画像の回転を行わない場合及び回
転させて、所定の方向を向いた状態で停止させた時に、
コマンド表示等によってカット態様を決定できる状態に
する（ステップ９）。カット態様は、例えば図７のＶ字
状のカットと、図８のようにＺ軸方向に平面状のカット
とのいずれかを選択する。勿論、これら以外にも、例え
ば、Ｚ軸と直交する方向のカットや、平面状以外にも曲
面状のカットというように様々なカットの態様を指定で
きるする設定することも可能である。

【００５６】コマンド表示に基づいてカット態様の選択
を実行すると（ステップ１０）、カット面の数とカット
される部位とが決定される。而して、図７のようなＶ字
状のカット態様が選択されると、カット面はｄ，ｅ，ｆ
の３つの面となるから、これら３つのカット面ｄ〜ｆの
要素画像Ｄ〜Ｆを作成するために必要な３つのパラメー
タＤ〜Ｆの設定が行われる（ステップ１１）。ここで、
これらパラメータＤ〜Ｆは、三次元原画像を構成する３
つの要素画像Ａ〜Ｃ用のパラメータＡ〜Ｃとは異なり、
カット面の位置と範囲とに基づいて変化する可変パラメ
ータである。ここでは、図１０に示されているように、
要素画像ＤのパラメータＤは、（ｘ_n1，ｙ_m1，ｚ₀ ），
（ｘ_n2，ｙ_m2，ｚ₀ ），（ｘ_n1，ｙ_m1，ｚ_N-1 ），（ｘ
_n2，ｙ_m2，ｚ_N-1 ）で囲まれる面であり、要素画像Ｅの
パラメータＥは、（ｘ_n1，ｙ_m1，ｚ₀ ），（ｘ_n3，
ｙ_m3，ｚ₀ ），（ｘ_n1，ｙ_m1，ｚ_N-1 ），（ｘ_n3，
ｙ_m3，ｚ_N-1 ）で囲まれる面、要素画像Ｆのパラメータ
ＦはＺ軸上のｎの位置での半径ｒの円と定義される。た
だし、ｘ_n1 ² ＋ｙ_m1 ² ＜ｒ² ，ｘ_n2 ² ＋ｙ_m2 ² ＝ｘ_n3 ²
＋ｙ_m3 ² ＝ｒ² ，０＜ｎ＜Ｎ−１である。そして、この
パラメータＤ〜Ｆの設定に基づいて、要素画像演算回路
３７Ｄ〜３７Ｆがそれぞれ要素画像Ｄ〜Ｆを演算するも
のとして指定される。

【００５７】以上のようにカットの態様に応じて、カッ
ト面要素画像に関するパラメータ設定が行われるが、パ
ラメータが設定されると、カット面の位置及び範囲を決
定することができる。そこで、キーボード，マウス，タ
ッチペン等からなるカット面設定手段３３の操作により
カット面の入力を行う（ステップ１２）。このカット面
は、座標位置（ｘ_n1，ｙ_m1，ｚ₀ ），（ｘ_n2，ｙ_m2，ｚ
₀ ）及び（ｘ_n3，ｙ_m3，ｚ₀ ）と、ｎの値とを入力する
ことにより決定される。

【００５８】カット面が決定すると、要素画像Ｄ〜Ｆを
演算するサブルーチンが実行される（ステップ１３）。
このサブルーチンは、図１１に示したように、まず要素
画像Ｄについて、演算する必要があるか否かの判定が行
われ（ステップ１４）、演算の必要があれば、要素画像
演算回路３７Ｄにより要素画像Ｄの演算が実行される
（ステップ１５）。この要素画像Ｄの演算は、メモリ３
６から座標位置（ｘ_n1，ｙ_m1，），（ｘ_n2，ｙ_m2，）を
結ぶ線上のデータをＺ軸方向における第１番目からＮ番
目までのデータを読み出すことにより行われる。ここ
で、要素画像ＤはＮ本の線の集合であるから、それを面
のデータとする。そして、この要素画像Ｄの演算が終了
すると、要素画像Ｅの演算が必要か否かの判定が行われ
（ステップ１６）、必要であれば、同様にして要素画像
演算回路３７Ｅでメモリ３６から座標位置（ｘ_n1，
ｙ_m1），（ｘ_n3，ｙ_m3）を結ぶ線分のデータをＺ軸方向
の第１番目からＮ番目までのデータを読み出して、要素
画像Ｅの演算が実行される（ステップ１７）。さらに、
ステップ１８において、要素画像Ｆの演算が必要かどう
かの判定がなされ、必要な場合には、要素画像演算回路
３７Ｆにより要素画像Ｆの演算が実行される（ステップ
１９）。ただし、この場合においては、要素画像ＦはＺ
軸上におけるｎの位置の二次元超音波画像であるから、
実際には、メモリ３６からこのデータを読み出すだけで
良い。なお、要素画像Ｄ〜Ｆの演算は、逐次的に行うよ
うにしたが、それぞれ異なる要素画像演算回路３７Ｄ〜
３７Ｆで演算が行われることから、並列処理を行うよう
にしても良い。

【００５９】以上によりカット面ｄ〜ｆを構成する要素
画像Ｄ〜Ｆの演算に関するサブルーチンが実行される
と、三次元原画像を構成する要素画像Ａ〜Ｃと、図１０
に示されている、カット面を構成する要素画像Ｄ〜Ｆと
からなる全ての要素画像が作成されたことになる。

【００６０】そこで、パラメータＤ，Ｅ，Ｆに基づい
て、既に表示されている三次元原画像の所定の位置に、
各要素画像Ｄ，Ｅ，Ｆが貼り付けられて（ステップ２
０）、ステップ２１により隠れ面処理により画像上で隠
れる部分を消去した上で、モニタ画面６ｂに含カット面
三次元超音波画像が表示される（ステップ２２）。各要
素画像における隠れ面は図１０に斜線で示した部分であ
る。なお、要素画像Ｂについては図示されている側とは
反対側の部分も隠れ面となる。また、要素画像Ｃは、輪
郭線以外の部分が全て隠れ面となる。

【００６１】モニタ画面６ｂに表示されている含カット
面三次元超音波画像において、ステップ２３によりカッ
ト面の変更することができる。ここで、このカット面の
変更は、カット面の位置及び範囲だけの場合と、カット
の態様、即ちカットの入れ方をも含む場合との選択が可
能である。従って、まずステップ２４において、変更内
容が判断される。カットの態様が変更されると、パラメ
ータＤ〜Ｆをクリアし（ステップ２５）、モニタ画面６
ａの表示内容は画像回転前の状態の三次元原画像に復帰
する。また、カット面を変更する場合には、座標上の
（ｘ_n1，ｙ_m1，ｚ₀ ），（ｘ_n2，ｙ_m2，ｚ₀ ），
（ｘ_n3，ｙ_m3，ｚ₀ ）の３つの位置またはｎの値のいず
れか１以上の変更を行う（ステップ２６）。

【００６２】そして、このカット面の変更がなされる
と、ステップ１４〜１９のサブルーチンが実行される。
ここで、このサブルーチンでは、ステップ１４，１６，
１８において、要素画像の演算が必要であるか否かの判
断がなされるから、変更されない要素画像については、
再演算が必要ではなく、変更されたカット面の要素画像
のみを再演算する。例えば、座標位置（ｘ_n2，ｙ_m2，ｚ
₀ ）を変更すると、カット面ｄは変わるが、それ以外の
カット面は変わらないことから、要素画像演算回路３７
Ｄによりカット面Ｄにおける要素画像Ｄのみを演算す
る。そして、変更された要素画像Ｄが元の含カット面三
次元超音波画像に貼り付けられ、さらにこの要素画像Ｄ
の変更により必要な隠れ面処理が行われた上で、カット
面が変更された含カット面三次元超音波画像がモニタ画
面６ａに表示される。

【００６３】以上のように、二次元超音波画像から所定
の三次元座標軸上における三次元超音波画像として表示
するに当って、立体像の内部を透して見た状態の画像を
表示するのではなく、カット面を含めて、立体像の表面
部分に現れる各面の部分を複数の要素画像に分解して、
各要素画像を、メモリ３６に記憶されている二次元超音
波画像データから演算により作成し、これらの各要素画
像をモニタ画面６ｂ上の所定の位置に貼り付けることに
より立体的に表示しているから、立体像としての表示を
極めて簡単な信号処理により行え、迅速な表示が可能と
なる。しかも、この立体像における内部構造である体内
組織状態に関する情報は、三次元原画像にカットを入れ
ることにより外部に露出させるようにして表示してお
り、しかもこのカット面を適宜変更できることから、所
望の部位の組織情報を立体的に把握可能な状態で表示で
きるようになる。そして、カット面を変更した時に、変
更したカット面だけを演算し、変更されないカット面は
再演算を行わないから、カット面の変更処理は簡単かつ
迅速に行える。

【００６４】従って、例えば図１２に示したように、ま
ず、ｘ_n1＝０，ｙ_m1＝０の位置で交わるＶ字状のカット
面をＺ軸方向に貫通するように入れた状態、即ちカット
面ｄ，ｅが存在し、カット面ｆのない状態で、カット面
ｄを矢印方向Ｓ方向に連続的に回転させると、三次元超
音波画像全体における体内組織に関する情報が概略把握
できる。この状態で、より精査すべき部位Ｐが発見され
ると、この部位Ｐの左右にカット面ｄ，ｅを設定して、
カット面ｆをそれより前方に位置させた状態で、このカ
ット面ｆを矢印Ｔで示した方向に連続的または間欠的に
移動させるようにすれば、部位Ｐの立体的形状等を正確
に把握できる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、立体表
示される超音波画像の要素となる複数の二次元超音波画
像を取得して、これらの各二次元超音波画像を三次元座
標軸上に配列して、視線方向において、モニタ画面に表
示した時に現れる複数の面を要素画像とし、これらの要
素画像を貼り付けることにより三次元原画像を作成し、
この三次元原画像に所望の態様で、所望の位置にカット
を入れることができるように構成しているので、簡単な
信号処理によって、体内組織の状態に関する情報を立体
的に把握可能な画像を迅速に表示できる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】二次元超音波画像取得装置の構成説明図であ
る。

【図２】超音波プローブにおけるカテーテルの先端部分
の構成を示す断面図である。

【図３】超音波プローブの操作部を示す断面図である。

【図４】信号処理部の回路構成図である。

【図５】図４の信号処理部のうちの三次元化処理を行う
部分を詳細に示した回路構成図である。

【図６】二次元超音波画像から三次元超音波画像を構築
する際に三次元座標軸上に二次元超音波画像を配列した
状態を示す説明図である。

【図７】含カット面三次元超音波画像のカットの態様の
一例を示す図である。

【図８】含カット面三次元超音波画像のカットの態様の
他の例を示す図である。

【図９】二次元超音波画像から含カット面三次元超音波
画像を作成するための手順を示すフローチャート図であ
る。

【図１０】含カット面三次元超音波画像を構成する各要
素画像を示す図である。

【図１１】カット面の要素画像の演算を実行するサブル
ーチンの手順を示すフローチャート図である。

【図１２】カット面を連続的に変化させている状態を示
す作用説明図である。

【符号の説明】

１内視鏡３超音波プローブ６超音波観測装置１０超音波振動子２２二次元超音波画像信号処理部２３三次元化処理部２８超音波信号処理回路２９三次元画像形成装置３０三次元画像表示処理装置３２三次元画像表示制御装置３３カット面設定手段３５座標変換回路３６メモリ３７Ａ〜３７Ｆ要素画像演算処理回路３８貼り付け処理回路３９隠れ面処理回路

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−60680（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−75967（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−88783（ＪＰ，Ａ) 特開平１−98084（ＪＰ，Ａ) 特開平１−134580（ＪＰ，Ａ) 特開平４−108440（ＪＰ，Ａ) 特開平５−28243（ＪＰ，Ａ) 特開平６−83940（ＪＰ，Ａ) 特開平７−47066（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】立体表示される超音波画像の単位となる
複数の二次元超音波画像を取得する二次元超音波画像取
得装置と、この二次元超音波画像取得装置で取得した各二次元超音
波画像に基づいて、所定の三次元座標軸上に表示される
立体像として構築した時に、その表面に現れる画像から
なる三次元原画像に、所望の態様及び位置のカット面を
含む含カット面三次元超音波画像を生成して画面上に表
示する三次元化処理装置とを備え、前記三次元化処理装置は、前記各二次元超音波画像を前記三次元座標軸上の画像と
なるように座標変換する座標変換手段と、前記三次元原画像として表面に現れる各面と、前記三次
元座標軸上での視線方向に向けた面と、この視線方向に
おける所望の位置の二次元超音波画像の全体またはその
一部とからなる少なくとも１つの面からなるカット面を
構成する各面とをそれぞれ要素画像に分解して、それぞ
れの要素画像に対して個別のパラメータを設定する三次
元画像制御手段と、前記三次元原画像に対するカットの態様及び位置を設定
するカット面設定手段と、前記カット面設定手段によりカット面が設定されたとき
に、前記パラメータに基づいて、前記座標変換した各二
次元超音波画像における所定位置のデータから前記三次
元座標軸上の所定の位置にカット面として表示される各
々の要素画像を作成する要素画像演算手段と、前記要素画像演算手段で作成されたカット面に関する各
要素画像を前記三次元原画像に貼り付け、含カット面三
次元超音波画像として表示した時に前記三次元原画像の
カット面に対応する部分の画像を隠れ面として消去する
三次元画像表示制御手段とを有し、含カット面三次元超音波画像のカット面を変更した時に
は、前記要素画像演算手段では、変更された要素画像の
みの演算を実行する構成としたことを特徴とする超音波
画像立体表示装置。
【請求項２】前記三次元原画像を構成する要素画像を
設定する手段を備える構成としたことを特徴とする請求
項１記載の超音波画像立体表示装置。
【請求項３】前記三次元原画像は、前記各二次元超音
波画像から得られる輪郭線を表示するものであることを
特徴とする請求項１記載の超音波画像立体表示装置。
【請求項４】前記座標変換手段は、前記二次元超音波
画像取得装置で取得した所定数からなる二次元超音波画
像のうちの相隣接する二次元超音波画像に基づいて補間
データを作成するようにしたことを特徴とする請求項１
記載の超音波画像立体表示装置。
【請求項５】二次元超音波画像取得装置により取得し
た複数の二次元超音波画像を単位画像として、立体像と
してモニタ画面に表示するための三次元処理を行う方法
において、前記各二次元超音波画像を単位画像として、三次元座標
軸上の画像となるように座標変換してメモリに記憶さ
せ、このようにして座標変換された各単位画像の輪郭線か
ら、立体像としてモニタ画面に表示した時に、その外面
形状となる三次元原画像を生成して、この三次元原画像
をモニタ画面に表示し、このモニタ画面上の三次元原画像に前記三次元座標軸上
での視線方向に向けた１または複数の面と、この視線方
向における所望の位置の二次元超音波画像の全体または
その一部との少なくともいずれか１つをカット面として
指定したときに、各々のカット面の位置と範囲とを決定
するためのパラメータを個別に設定し、前記各パラメータにより設定された前記カット面の位置
と範囲を構成する座標位置の線分のデータを前記座標変
換された各単位画像から読み出して、この線分のデータ
を繋ぎ合わせることにより各々の要素画像を演算し、これら各要素画像を前記三次元原画像の前記各々のパラ
メータに設定された位置に貼り付け、かつ隠れ面となる
部分を消去することにより含カット面三次元超音波画像
としてモニタ画面に表示し、このようにして表示されている含カット面三次元超音波
画像のカット面を変更した時には、変更された要素画像
のみの演算を実行することを特徴とする超音波画像立体
表示方法。