DE69932763T2 - Verfahren und Geräte zur dreidimensionalen Ultraschall-Bilderzeugung - Google Patents

Verfahren und Geräte zur dreidimensionalen Ultraschall-Bilderzeugung Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung und ein Koordinatentransformationsverfahren zur Verwendung in dieser Vorrichtung. Insbesondere betrifft sie eine dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung, welche ein dreidimensionales Ultraschallbild auf Grundlage von dreidimensionalen Bilddaten bildet, die durch Abtasten eines dreidimensionalen Bereichs gewonnen werden, und ein Koordinatentransformationsverfahren zur Verwendung in dieser Vorrichtung.
  • Dreidimensionale Bildverarbeitungsvorrichtungen umfassend verschiedene Arten von Vorrichtungen, wie etwa eine dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung und eine dreidimensionale Röntgenstrahlbildverarbeitungsvorrichtung. Eine dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung besitzt die Funktion, dreidimensionale Echodaten zu erfassen, und die Funktion, die derart erfassten dreidimensionalen Echodaten zu verarbeiten, (nachfolgend wird die auf "dreidimensionalen Echodaten" auch der Einfachheit halber als "dreidimensionale Daten" Bezug genommen).
  • Insbesondere wird in Übereinstimmung mit den dreidimensionalen Bildbearbeitungsvorrichtungen eine Abtastebene (ein zweidimensionaler Datenerfassungsbereich) durch elektronische Abtastung gebildet, unter Verwendung eines Array-Wandlers mit mehreren Wandlerelementen, und ein dreidimensionaler Datenerfassungsbereich (Raum) wird durch sukzessives Bilden von Anzahlen derartiger Abtastebenen durch Verschieben (Verschwenken oder Drehen) des Arraywandlers gebildet. Die dreidimensionalen Echoda ten, die aus diesem dreidimensionalem Datenerfassungsbereich gewonnen werden, werden zu einer dreidimensionalen Bildverarbeitungsschaltung über eine Signalverarbeitungsschaltung übertragen. Durch Rekonstruieren der dreidimensionalen Echodaten wird daraufhin ein dreidimensionales Ultraschallbild für den dreidimensionalen Datenerfassungsbereich gebildet. Eine derartige Bildverarbeitung wird auch in einer dreidimensionalen Röntgenstrahlbildverarbeitung durchgeführt.
  • In einer herkömmlichen dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung werden sämtliche Echodaten für den dreidimensionalen Echodatenerfassungsbereich vorübergehend in einem dreidimensionalen Echodatenspeicher gespeichert, welcher einen Speicherbereich entsprechend dem dreidimensionalen Datenerfassungsbereich aufweist. Jedes Datum der Echodaten ist in diesem Fall durch die dreidimensionalen Polarkoordinaten dargestellt, in denen jedes Datum definiert ist durch die Tiefe r der Daten auf dem Ultraschallstrahl, den Winkel θ des Ultraschallstrahls relativ zu der Abtaststartposition (dem Strahl) in der Abtastebene und den Verschiebungswinkel ϕ der Abtastebene. Wenn die Echodaten in dem dreidimensionalen Echodatenspeicher gespeichert werden sollen, wird deshalb jedes Echodatum einer Koordinatentransformation unterworfen, durch welche die dreidimensionalen Polarkoordinaten in dreidimensionale orthogonale Koordinaten (X,Y,Z) transformiert werden. Mit anderen Worten wird jedes Echodatum in einer Adresse des Speichers gespeichert, welche durch die dreidimensionalen orthogonalen Daten spezifiziert ist, und die derart gespeicherten Daten werden rekonstruiert, um ein dreidimensionales Bild zu bilden.
  • Eine derartige Transformation der dreidimensionalen Polarkoordinaten in dreidimensionale orthogonale Koordinaten erfordert jedoch eine große Menge an arithmetischen Operationen, und eine derartig erhöhte Operationsmenge ruft ein Problem hervor, demnach eine Verarbeitung der Daten lange dauert. In diesem Zusammenhang ist es natürlich bevorzugt, die Zeit für die Datenerfassung zur Bildanzeige so kurz wie möglich zu machen, und, falls möglich, ist es erwünscht, das dreidimensionale Bild in Echtzeit anzuzeigen. Um ein derartiges Problem zu lösen, kann die Zeit für arithmetische Operationen durch Nutzung eines Hochgeschwindigkeitsprozessors oder dergleichen verringert werden. In einem derartigen Fall Tritt jedoch ein weiteres Problem auf, demnach die Kosten für die Bildverarbeitungsvorrichtung stark erhöht sind.
  • Beim Bilden eines derartigen dreidimensionalen Ultraschallbilds ist es außerdem erforderlich, eine Interpolation zwischen Ultraschallstrahlen (Zeilen) auszuführen sowie eine Interpolation zwischen Abtastebenen (Vollbilder bzw. Datenübertragungsplatten). Eine Ausführung dieser Interpolation für die Daten für den dreidimensionalen Koordinatenraum erfordert jedoch außerdem eine große Menge an arithmetischen Operationen, wie vorstehend angesprochen. Dies macht es schwierig, die Zeit für arithmetische Operationen zu verkürzen.
  • Ferner wird bemerkt, dass die vorstehend angesprochenen Probleme nicht auf den Fall einer dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung beschränkt sind, sondern dass auch andere dreidimensionale Bildverarbeitungsvorrichtungen mit dem Problem behaftet sind.
  • Die Druckschrift XP-001152522 (Tong S. et al, "A Three-Dimensional Ultrasound Prostate Imaging System", in "Ultrasound in Medicine and Biology", 1996, Elsevier USA, Band 22, Nr. 6, Seiten 735-746) erläutert eine dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitung, bei welcher ein Linear-Array-Wandler als Ultraschallsonde genutzt wird. Eine Reihe von 2D-Bildern wird erfasst, während die Sonde bezüglich θ mit der Computersteuerung gedreht wird. Jedes 2D-Bild ist durch Koordinaten (r,z) definiert, bei denen es sich tatsächlich um kartesische Koordinaten in der jeweiligen Bildebene handelt und Daten für den resultierenden Stapel von (r,z)θ-Bildern wird in einen Stapel von transaxialen (r,θ)-Bildern neu angeordnet, welche daraufhin einen Stapel von (x,y)-Bildern rekonstruiert werden, wodurch ein rekonstruiertes 3D-(x,y,z)-Bild gebildet wird, welches angezeigt, manipuliert und analysiert werden kann, und zwar mittels standardmäßiger Bildverarbeitungssoftware. Wenn die Drehachse des Wandlers als "z-Achse" bezeichnet wird, verlaufen sämtliche 2D-Bilderscheiben senkrecht zu der x-y-Ebene, so dass der Rekonstruktionsalgorithmus für jede x-y-Ebene dieselbe ist. Das 3D-Rekonstruktionsproblem ist deshalb auf ein 2D-Problem zum Mappen der Quellendaten reduziert, die zylindrischen (polar) Koordinaten (r,θ,z) gesammelt werden, und zwar auf ein reguläres Gitter aus Bestimmungsdatenpunkten in Karthesischen Koordinaten (x,y,z), das heißt für jeden Wert von z gilt: P(r,θ,z) → P(x,y,z).
  • Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehend erläuterten Probleme gemacht worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dreidimensionale Bildverarbeitungsvorrichtung und ein entsprechendes Koordinatentransformationsverfahren zu schaffen, welche geeignet sind, das Schreiben dreidimensionaler Daten in einem dreidimensionalen Speicher in kurzer Zeit und mit hoher Geschwindigkeit zu schreiben, und durch eine kleine Menge an arithmetischen Operatio nen, und welche eine Interpolation der dreidimensionalen Daten in kurzer Zeit mit hoher Geschwindigkeit durchführen kann.
  • Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung auf eine dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, und außerdem auf ein Koordinatentransformationsverfahren in Übereinstimmung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 18 gerichtet. Spezielle Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen festgelegt.
  • In Übereinstimmung mit der Erfindung werden zweidimensionale Daten (zweidimensionale Echodaten), welche die jeweilige Abtastebene definieren, vorübergehend in die zweidimensionale Datenspeichereinrichtung geschrieben (Zwischenspeicherung) mit der jeweiligen Abtastebene als Einheit, anstatt direkt in die dreidimensionale Datenspeichereinrichtung geschrieben zu werden. In diesem Fall wird die zu schreibende Adresse (x,y) durch Durchführen einer Koordinatentransformation in der zweidimensionalen Koordinatentransformationseinrichtung erzeugt. Die Menge an arithmetischen Operationen, die für die Koordinatentransformation zwischen zweidimensionalen Koordinatensystemen erforderlich ist, wie etwa eine Koordinatentransformation aus den zweidimensionalen Polarkoordinaten in die zweidimensionalen orthogonalen Koordinaten ist sehr klein im Vergleich zu derjenigen, die für die Koordinatentransformation aus den dreidimensionalen Polarkoordinaten in die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten erforderlich ist. Außerdem kann die Koordinatentransformation aus den zweidimensionalen Polarkoordinaten in die zweidimensionalen orthogonalen Koordinaten bewirkt werden unter Nutzung der Funktionen eines existierenden Abtastkonverters bzw. -wandlers (beispielsweise eines digita len Abtastkonverters (DSC)).
  • Als nächstes werden die aus der zweidimensionalen Datenspeichereinrichtung gelesenen dreidimensionalen Daten in die dreidimensionale Datenspeichereinrichtung geschrieben. In diesem Fall wird die zu schreibende Adresse (X,Y,Z) erzeugt durch Durchführen einer Koordinatenkonzentration in der dreidimensionalen Koordinatentransformationseinrichtung. In dieser Koordinatentransformation sind die dreidimensionalen Koordinaten (X,Y,Z) auf Grundlage der zweidimensionalen Daten (x,y) spezifiziert und die relative Positionsinformation der Abtastebene und die relativen Positionsinformation der Abtastebene, wie etwa den Verschiebungswinkel θ in der Abtastebene. Da die zweidimensionale Koordinate x der dreidimensionalen Koordinate x entspricht (eine Lineartransformation kann erforderlichenfalls vorgesehen werden), wird bemerkt, dass diese Koordinatentransformation in ihrer Substanz bewirkt wird durch eine Transformation aus dem zweidimensionalen Koordinatensystem in ein anderes zweidimensionales Koordinatensystem. Die Menge der arithmetischen Operationen, welche für diese Koordinatentransformation durchgeführt wird, ist sehr klein im Vergleich zu denjenigen der herkömmlichen dreidimensionalen Koordinatentransformation aus demselben Grund, wie er vorstehend angesprochen ist. Folglich ist die Gesamtmenge der arithmetischen Operationen, die für die Transformation aus den dreidimensionalen Polarkoordinaten in die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten erforderlich ist, sehr klein.
  • Die vorliegende Erfindung kann ferner auf den Fall angewendet werden, demnach die dreidimensionale Bildausbildungsfunktion zusätzlich in einer existierenden Bildverarbeitungsvorrichtung zum Bilden zweidimensionaler Bilder vorgesehen ist. Da die zweidimensionale Koordinatentransformation auch in einer existierenden zweidimensionalen Ultraschalldiagnosevorrichtung oder dergleichen ausgeführt wird, ist die existierende Vorrichtung insbesondere mit einer Einrichtung zum Ausführen der zweidimensionalen Koordinatentransformation versehen, wie etwa mit einem zweidimensionalen digitalen Abtastkonverter bzw. -wandler (DSC). Wenn die vorliegende Erfindung auf die zweidimensionale Bildverarbeitungsvorrichtung angewendet wird, um dieser die dreidimensionale Bildausbildungsfunktion hinzuzufügen, ist es durchaus von Vorteil, dass es möglich ist, die Komponenten zum Ausführen der Koordinatentransformation unter Nutzung der Einrichtung zum Durchführen der zweidimensionalen Koordinatentransformation aufzuteilen. Ein derartiges Aufteilen bzw. gemeinsames Nutzen der existierenden Einrichtung ermöglich es, die Herstellungskosten zu reduzieren.
  • In der erfindungsgemäßen dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung wird jedes zweidimensionale Datum, welches die jeweilige Abtastebene definiert, in die zweidimensionale Datenspeichereinrichtung derart geschrieben, dass die Mittenachse der jeweiligen Abtastebene parallel zu der y-Achse des zweidimensionalen Koordinatensystems verläuft. Ferner ist es bevorzugt, dass die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung einen Array-Wandler aufweist, eine Einrichtung, um den Array-Wandler zu veranlassen, eine Elektronensteuerabtastung durchzuführen, und einer Einrichtung zum Verschieben des Array-Wandler in schwenkender Weise in Bezug auf eine virtuelle Drehachse, welche parallel zu einer Linie verläuft, welche die beiden Enden des Array-Wandlers verbindet, um eine Anzahl von Abtastebenen zu bilden.
  • Ferner nutzt die dreidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung in der erfindungsgemäßen dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung den x-Wert der zweidimensionalen Koordinaten so wie er ist für den X-Wert der dreidimensionalen Koordinaten.
  • Die durch die ersten und zweiten Werte, welche die jeweilige Abtastebene definieren, dargestellten zweidimensionalen Daten sind durch Polarkoordinaten (r,θ) dargestellt. Der erste Wert stellt die Tiefe r in der Ultraschallstrahlrichtung dar, der zweite Wert stellt den Winkel θ des Ultraschalls in Bezug auf einen vorbestimmten Ultraschallstrahl in der jeweiligen Abtastebene dar.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der relativen Positionsinformation der jeweiligen Abtastebene um einen Winkel ϕ der jeweiligen Abtastebene in Bezug auf eine vorbestimmte Abtastebene. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die vorbestimmte Abtastebene eine Abtastebene ist, die anfänglich gebildet wurde.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass der vorbestimmte Ultraschallstrahl in der jeweiligen Abtastebene ein Ultraschallstrahl in einer Abtaststartposition in der jeweiligen Abtastebene ist.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass die jeweilige Abtastebene eine Mittenachse aufweist, und dass jedes Datum der dreidimensionalen Daten in die zweidimensionale Speichereinrichtung derart geschrieben wird, dass die Mittenachse der jeweiligen Abtastebene parallel zu der y-Achse der zweidimensionalen Koordinaten (x,y) verläuft. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung einen Array-Wandler mit zwei Enden aufweist, eine Einrichtung, um den Ar ray-Wandler zu veranlassen, eine Elektronenstrahlabtastung durchzuführen, und eine Einrichtung zum Schwenkverschieben des Array-Wandlers zum Bilden der sukzessiven Abtastebenen in Bezug auf eine virtuelle Drehachse, welche parallel zu einer Linie verläuft, welche die beiden Enden des Array-Wandlers verbindet. In diesem Fall kann die Verschiebung des Array-Wandlers manuell oder durch eine Array-Wandlerverschiebungseinrichtung ausgeführt werden.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die jeweilige Abtastebene eine Mittenachse aufweist, und das jedes Datum der dreidimensionalen Daten in die zweidimensionale Speichereinrichtung derart geschrieben wird, dass die Mittenachse der jeweiligen Abtastebene parallel zu der x-Achse der zweidimensionalen Koordinaten (x,y) verläuft. In diesem Fall enthält die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung bevorzugt einen Array-Wandler, eine Einrichtung, um den Array-Wandler zu veranlassen, eine Elektronenstahlabtastung durchzuführen, und eine Einrichtung zum Drehen des Array-Wandlers in Bezug auf die Mittenachse zum Gewinnen sukzessiver Abtastebenen.
  • Darüber hinaus ist es auch bevorzugt, dass die relative Positionsinformation der jeweiligen Abtastebene ein Verschiebungsausmaß der jeweiligen Abtastebene in Bezug auf eine vorbestimmte Abtastebene ist. Bevorzugt enthält in diesem Fall die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung einen Array-Wandler, eine Einrichtung, um den Array-Wandler zu veranlassen, eine Elektronenstrahlabtastung durchzuführen, und eine Einrichtung zum Verschieben des Array-Wandlers zum Bilden der sukzessiven Abtastebenen. Ferner kann die Verschiebung der Abtastebene manuell oder durch eine Array-Wandlerverschiebungseinrichtung ausgeführt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung können die zweidimensionalen Daten, welche durch erste und zweite Werte dargestellt sind, die jede Abtastebene darstellen, durch orthogonale Koordinaten (x',y') dargestellt sein, welche sich von den zweidimensionalen Koordinaten (x,y) unterscheiden. In diesem Fall stellt der erste Wert die Position von jedem der Ultraschallstrahlen dar und der zweite Wert stellt die Tiefe des Abtastpunkts in jedem Ultraschallstrahl in der Ultraschallstrahlrichtung dar. Ferner ist es bevorzugt, dass die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung einen Array-Wandler enthält, eine Einrichtung, um den Array-Wandler zu veranlassen, eine Elektronenstrahlabtastung durchzuführen, und eine Einrichtung zum Verschieben des Array-Wandlers zur Bildung sukzessiver Abtastebenen. Die Verschiebung der Abtastebene kann manuell oder durch eine Array-Wandlerverschiebungseinrichtung durchgeführt werden.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung außerdem eine Interpolationseinrichtung zum Erzeugen von Interpolationsdaten umfasst, welche zwischen benachbarten Ultraschallstrahlen in der jeweiligen Abtastebene interpolieren. Darüber hinaus ist es auch bevorzugt, dass die dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung ferner eine Abtastebeneninterpolationseinrichtung zum Erzeugen von Interpolationsdaten umfasst, welche zwischen benachbarten Abtastebenen interpolieren. Beim Durchführen einer Interpolationsberechnung durch die Strahlinterpolationseinrichtung oder die Abtastebeneninterpolationseinrichtung, wie vorstehend erläutert, wird die Interpolationsverarbeitung im Wesentlichen für die Daten auf der zweidimensionalen Koordinaten durchgeführt. Die Interpolationsverarbeitung für die zweidimensionalen Daten kann deshalb in kurzer Zeit und mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
  • Weitere Aufgaben, Konfigurationen und Vorteile dieser Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Ausführungsform, die in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
  • 2A, 2B, 2C und 2D zeigen Diagramme des Abtastverfahrens durch eine dreidimensionale Sonde;
  • 3 zeigt eine Konzeptionsansicht der Beziehung zwischen dem Speicherbereich (dem Raum) eines dreidimensionalen Speichers und dem dreidimensionalen Datenverfassungsbereich;
  • 4 zeigt eine Konzeptionsansicht des Konzepts der Koordinatentransformation, welche in dem dreidimensionalen Speicher für den Fall des in 2A gezeigten Abtastverfahrens ausgeführt wird;
  • 5 zeigt eine Konzeptionsansicht des Konzepts einer Koordinatentransformation, welche in dem dreidimensionalen Speicher im Fall des in 2B gezeigten Abtastverfahrens ausgeführt wird; und
  • 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer Schaltungskonfiguration der Strahlinterpolationseinrichtung.
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm einer Modifikation der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Gesamtaufbaus einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei der dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung um eine Ultraschalldiagnosevorrichtung, die mit einer dreidimensionalen Ultraschallbildausbildungsfunktion versehen ist.
  • In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 eine dreidimensionale Sonde, bei der es sich um eine Ultraschallsonde zum Erfassen dreidimensionaler Daten handelt. Durch diese Ultraschallsonde 10 werden Ultraschallstrahlen ausgesendet und Echos von diesen werden empfangen, um eine Abtastebene zu bilden. Insbesondere ist die Abtastebene durch Durchführen einer Elektronenstrahlabtastung mit den Ultraschallstrahlen gebildet. Ferner wird ein dreidimensionaler Echodatenerfassungsbereich durch Verschieben der Ultraschallsonde 10 gebildet, das heißt, durch Verschwenken der Ultraschallsonde 10, wie in 2A gezeigt, oder durch Drehen der Ultraschallsonde 10. wie in 2B gezeigt, um eine Anzahl von Abtastebenen sukzessive bzw. aufeinanderfolgend zu bilden.
  • In dem in 2A und 2B gezeigten Abtastverfahren wird eine sektorförmige Abtastebene S gebildet, in welcher die Tiefe des Ultraschalls in der Strahlrichtung durch R dargestellt ist, und in welcher der Winkel des Ultraschallstrahls in Bezug auf die Abtaststartposition in der Abtastebene S durch den Winkel θ dargestellt ist. Mit anderen Worten ist die Abtastebene S durch die Werte von r und θ definiert. Insbesondere ist die Abtastebene S durch ein Polarkoordinatensystem dargestellt. Die relative Positionsinformation der Abtastebene S in Bezug auf eine vorbestimmte Abtastebene, das heißt der Verschiebungswinkel (Schwenkwinkel oder Drehwinkel) der Abtastebene S ist durch ϕ dargestellt.
  • In dieser Ausführungsform besitzt die dreidimensionale Sonde 10 einen Array-Wandler, der aus mehreren Wandlerelementen gebildet ist. Der Array-Wandler wird elektronisch betätigt, um eine Abtastung mit Ultraschallstrahlen durchzuführen. In diesem Hinblick wird bemerkt, dass in der vorliegenden Erfindung andere Abtastverfahren zusätzlich zu der vorstehend erläuterten Sektorabtastung eingesetzt werden können. Beispiele anderer Abtastverfahren enthalten eine konvexe Abtastung unter Nutzung eines Array-Wandlers, der in konvexer Form angeordnet ist (in 2C gezeigt) und eine lineare Abtastung unter Nutzung eines linearen Array-Wandlers (in 2D gezeigt).
  • Wie vorstehend angesprochen, ist die dreidimensionale Sonde 10 außerdem derart erstellt, dass die Abtastebene S, gebildet durch den Array-Wandler, verschoben werden kann, das heißt Anzahlen von Abtastebenen sukzessive gebildet, um den dreidimensionalen Datenerfassungsbereich abzutasten. In dieser Ausführungsform wird die Verschiebung der Abtastebene S durch mechanisches Verschieben des Array-Wandlers ausgeführt (das heißt durch Verschwenken oder Drehen des Array-Wandlers) und eine derartige Verschiebung des Array-Wandlers wird durch den Abtastebenenverschiebungsmechanismus 12 ausgeführt, der mit einer Verschiebungswinkelermittlungseinrichtung versehen ist.
  • Ein Beispiel eines derartigen Abtastebenenverschiebungsmechanismus 12 ist in der US-A-S 460 179 gezeigt.
  • Es existieren verschiedene Möglichkeiten zum Verschieben des Array-Wandlers zur Bildung von Anzahlen von Abtastebenen in sukzessiver Weise. wie in 2A gezeigt, ist es beispielsweise möglich, den Array-Wandler der dreidimensionalen Sonde 10 in Bezug auf eine virtuelle Achse zu verschieben, die so gewählt ist, dass sie parallel zu derjenigen Linie verläuft, welche die beiden Enden des Array-Wandlers verbindet. Wie in 2B gezeigt, ist es ferner möglich, das Wandlerarray der dreidimensionalen Sonde 10 in Bezug auf die Mittenachse 100 der Abtastebene S zu drehen, welche den Scheitel der Abtastebene S vertikal durchsetzt. In jedem Fall kann als Ergebnis der Verschiebung des Array-Wandlers ein dreidimensionaler Echodatenerfassungsbereich gebildet werden.
  • In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass es in der vorliegenden Erfindung außerdem möglich ist, die Ultraschallsonde in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Abtastebene zu verschieben bzw. zu bewegen, wie in 2C und 2D gezeigt, um Anzahlen von Abtastebenen sukzessive zu bilden, wie nachfolgend näher erläutert. In diesen Fällen wird die relative Positionsinformation der Abtastebene in Bezug auf eine vorbestimmte Abtastebene S auf Grundlage eines Verschiebungsausmaßes der Abtastebene in Bezug auf eine vorbestimmte Abtastebene S ermittelt (das heißt die Distanz ausgehend von einer vorbestimmten Abtastebene S), die durch Z dargestellt ist. Die Verschiebung der Ultraschallsonde 10 kann unter Verwendung eines geeigneten Verschiebungsmechanismus erfolgen, wie vorstehend erläutert.
  • In dieser Ausführungsform wird die Verschiebung der Abtastebene S mechanisch durchgeführt, wie vorstehend erläutert. In der vorliegenden Erfindung kann die Verschiebung der Abtastebene S (die Bildung von Anzahlen von Abtastebenen) unter Nutzung eines spezifischen Array-Wandlers erfolgen, der unter elektrischer Steuerung angetrieben ist, wie etwa unter Nutzung eines zweidimensionalen Array-Wandlers.
  • In der vorliegenden Erfindung kann ferner die dreidimensionale Sonde 10 (der Array-Wandler) verschwenkt (oder gedreht) oder verschoben (oder bewegt) werden, und zwar in manueller Weise. In diesem Fall ist es erforderlich, den Verschiebungswinkel (den Schwenkwinkel und den Drehwinkel) eines Array-Wandlers unter Nutzung eines getrennten Positionsermittlungssensors oder eines Höhenermittlungssensors zu ermitteln.
  • Die dreidimensionale Sonde 10 ist mit einer Sender- bzw. Übertragerschaltung 14 und einer Empfängerschaltung 16 verbunden, die durch einen Sende- und Empfangssteuerabschnitt 18 gesteuert werden. Unter Steuerung des Sende- und Empfangssteuerabschnitts 18 wird ein Sendesignal der Sonde 10 von der Senderschaltung 14 zugeführt. Auf Grundlage dieses Sendesignals wird ein Ultraschallstrahl in den dreidimensionalen Bereich durch die dreidimensionale Sonde 10 emittiert. Wenn ein Ultraschallecho, ausgehend von dem dreidimensionalen Bereich, durch die dreidimensionale Sonde 10 empfangen wird, wird das Empfangssignal in die Empfängerschaltung 16 durch die dreidimensionale Sonde 10 eingegeben. Daraufhin wird das Empfangssignal durch einen Empfänger und eine Phasendetektionsschaltung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) verstärkt und phasendetektiert.
  • In der Senderschaltung 14 wird eine vorbestimmte Verzögerungs steuerung bezüglich der Sendesignale durchgeführt, die jedem Wandlerelement der dreidimensionalen Sonde 10 zugeführt werden sollen, um Übertragungsstrahlen bzw. Sendestrahlen zu bilden sowie eine Fokussierung des Sendevorgangs auszuführen. In der Empfängerschaltung 16 wird eine vorbestimmte Verzögerungssteuerung bezüglich der Empfangssignale durchgeführt, die von jedem Wandlerelement der dreidimensionalen Sonde 10 ausgegeben werden sollen, um Echosignale zu gewinnen sowie eine Fokussierung des Empfang auszuführen.
  • Der Sende- und Empfangssteuerabschnitt 18 wird durch einen Steuerabschnitt 20 gesteuert, der verschiedene Arten von Parametern dem Sende/Empfangssteuerabschnitt 18 zuführt. Enthalten in diesen Parametern ist Information bezüglich des Winkels θ des Ultraschalls in Bezug auf die Abtaststartposition in der Abtastebene S.
  • Der Abtastebenenverstellmechanismus bzw. -verschiebemechanismus 12 wird außerdem durch den Steuerabschnitt 20 gesteuert. Insbesondere führt der Steuerabschnitt 20 Information in Bezug auf die relative Positionsinformation der Abtastebene S, wie etwa den Winkel (Schwenk- oder Drehwinkel) θ der Abtastebene S dem Abtastebenenverschiebemechanismus 12 zu. In dem Zusammenhang wird bemerkt, dass die Information in Bezug auf die Tiefe r für jedes Echodatum in dem Empfangssignal enthalten ist, welches von der dreidimensionalen Sonde 10 ausgegeben wird. Die Information in Bezug auf die Tiefe r der Echodaten ist durch die Zeit festgelegt, die abgelaufen ist, ausgehend von der Sendung bzw. Übertragung bis zum Empfang des Ultraschallstrahls.
  • In dieser Ausführungsform wird das Empfangssignal (die Echoda ten) für den jeweiligen Ultraschallstrahl, das von der Empfängerschaltung 6 ausgegeben wird, sukzessive in jeder der beiden Zeilenspeicher 22A, 22B in Form von Zeilendaten für jeden Ultraschallstrahl gespeichert. Die Echodaten in Form von Zeilendaten, die aus den Zeilenspeichern 22A, 22B ausgegeben werden, werden daraufhin in einen Zeilen-(Strahl-)Interpolationsabschnitt 23 in Übereinstimmung mit der Zeitsequenzabfolge für eine Interpolation zwischen den benachbarten Ultraschallstrahlen eingegeben.
  • Der Zeileninterpolationsabschnitt 23 erzeugt ein virtuelles Zeileninterpolationsdatum bzw. mehrere derartige Daten (Interpolationsstrahlen), welche zwischen den benachbarten beiden Ultraschallstrahlen innerhalb der Abtastebene S interpolieren.
  • Durch Durchführen dieser Zeileninterpolationsverarbeitung kann die Anzahl der Ultraschallstrahlen offensichtlich vergrößert werden, so dass es möglich ist, die Auflösung des dreidimensionalen Bilds zu verbessern, wie nachfolgend erläutert.
  • Die Interpolationszeilen der Daten, welche in den Zeileninterpolationsabschnitt 22 erzeugt werden, werden sukzessive in einem der zweidimensionalen Speicher 24A, 24B zur Erzeugung interpolierter zweidimensionaler Daten für die Abtastebene S gespeichert. In dem anderen zweidimensionalen Speicher werden außerdem zweidimensionale Daten für die nächste Abtastebene S auf Grundlage der interpolierten Zeilendaten, die in dem Zeileninterpolationsabschnitt 23 erzeugt werden, daraufhin gespeichert. Das Umschalten zwischen den zweidimensionalen Speichern 24A, 24B wird mittels eines Schalters ausgeführt, der durch den Steuerabschnitt 20 gesteuert wird. Diese zweidimensionalen Speicher sind in sogenannte Datenübertragungsblock speicher gebildet, welche Echodaten für eine Abtastebene jeweils speichern können.
  • Das Schreiben und Lesen der zweidimensionalen Daten in und aus den zweidimensionalen Speichern 24A, 24B werden durch den zweidimensionalen Speichersteuerabschnitt 26 gesteuert. Mehr im Einzelnen führt der zweidimensionale Speichersteuerabschnitt 26 Steuerungen zum Schreiben der zweidimensionalen Daten für jede Abtastebene, die durch r und θ dargestellt ist, in eine vorbestimmte Adresse des zweidimensionalen Speichers aus, der durch zweidimensionale Daten (x,y) dargestellt ist. Die zweidimensionale Speicheradresse x,y wird in einem zweidimensionalen Adressengenerator 28 erzeugt. Bevorzugt sind die beiden zweidimensionalen Speicheradressen durch die x,y-Koordinaten entsprechend dem Pixelanordnungen in dem jeweiligen zweidimensionalen Speicher (Datenübertragungsblockspeicher) festgelegt.
  • Mehr im Einzelnen wird der zweidimensionale Speichersteuerabschnitt 26 außerdem durch den Steuerabschnitt 20 gespeichert. Der Steuerabschnitt 20 stellt außerdem Information in Bezug auf die Tiefe r des Ultraschalls in der Strahlrichtung und des Winkels θ des Ultraschallstrahls in Bezug auf die Abtaststartposition in der Abtastebene dem zweidimensionalen Adressengenerator 28 bereit. Auf Grundlage der Information betreffend r und θ erzeugt der zweidimensionale Adressengenerator (die zweidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung) 28 eine Adresse (x,y), welche durch die zweidimensionalen Daten dargestellt ist, die r und θ entspricht. Mit anderen Worten berechnet der zweidimensionale Adressengenerator 28 die zweidimensionalen Koordinatenwerte (x,y) entsprechend r und θ durch Koor dinatentransformieren der Tiefe r und des Winkels θ für jede Abtastebene. Die Steuerung zum Schreiben der zweidimensionalen Daten in die zweidimensionalen Speicher 24A, 24B ist nachfolgend näher erläutert.
  • In diesem Hinblick wird außerdem bemerkt, dass in der vorstehend erläuterten Ausführungsform die zweidimensionalen Daten in den zweidimensionalen Speicher geschrieben werden, nachdem sie der Zeileninterpolationsverarbeitung unterworfen wurden. In der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Zeileninformation auch dann ausgeführt werden, wenn die zweidimensionalen Daten aus dem zweidimensionalen Speicher ausgelesen werden.
  • In der nachfolgenden Stufe der zweidimensionalen Speicher 24A, 24B ist ein Datenübertragungsblockinterpolationsabschnitt 30 zur Interpolation zwischen den benachbarten Datenübertragungsblöcken vorgesehen. Der Datenübertragungsblockinterpolationsabschnitt 30 umfasst eine Schaltung, welche Interpolationsdaten für eine virtuelle Abtastebene bzw. mehrere derartige Abtastebenen erzeugt, die zwischen zwei benachbarten Abtastebenen interpoliert werden. Um eine derartige Datenübertragungsblockinterpolationsberechnung durchzuführen, sind in dieser Ausführungsform die beiden zweidimensionalen Speicher 24A, 24B vorgesehen.
  • Die zweidimensionalen Daten können nach der Datenübertragungsblockinterpolation erneut in den zweidimensionalen Speichern gespeichert werden. In dieser Ausführungsform müssen insbesondere lediglich die Zeileninterpolation und die Datenübertragungsblockinterpolation vor der Speicherung in einen dreidimensionalen Speicher 32 in Form der dreidimensionalen Daten ausgeführt werden, so dass die in 1 gezeigte Konfigurati on lediglich als eines derartiger Beispiele zu verstehen ist.
  • In dem dreidimensionalen Speicher 32 sind sämtliche der dreidimensionalen Daten in dem dreidimensionalen Echodatenerfassungsbereich gespeichert. Das Konzept dieser Speicherung ist in 3 dargestellt. In 3 entspricht der dreidimensionale Speicherbereich (Raum) 102 dem Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers 32. In dem Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers 32 entsprechend dem dreidimensionalen Speicherraum 102 sind bzw. werden zahlreiche dreidimensionale Daten gespeichert, welche einen dreidimensionalen Datenerfassungsbereich 104 bilden.
  • In diesem Zusammenhang wird bemerkt, das in dem herkömmlichen Verfahren jedes dreidimensionale Echodatum außerdem in dem Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers gespeichert wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem herkömmlichen Verfahren dadurch, dass die Daten für die jeweilige Abtastebene in Form zweidimensionaler Daten in dem zweidimensionalen Datenspeicher 24 vor der Speicherung in dem dreidimensionalen Speicher 32 gespeichert werden, wie vorstehend erläutert.
  • Ein dreidimensionaler Speichersteuerabschnitt 34, der in 1 gezeigt ist, bildet ein Mittel zum Steuern des Schreibens und Auslesens dreidimensionaler Daten in und aus dem dreidimensionalen Speicher 32. Ein dreidimensionaler Adressengenerator (eine dreidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung) 36 erzeugt eine dreidimensionale Adresse, welche durch orthogonale Koordinaten (X,Y,Z) spezifiziert ist. Jedes dreidimensionale Datum wird in eine Speicheradresse geschrieben, welche durch die dreidimensionale Adresse (X,Y,Z) spezifiziert ist.
  • Mehr im Einzelnen wird der dreidimensionale Speichersteuerabschnitt 34 durch den Steuerabschnitt 20 gesteuert. Der Steuerabschnitt 20 stellt die relative Positionsinformation, wie etwa den Verschiebungswinkel ϕ (Schwenkwinkel oder Drehwinkel) der Abtastebene (oder das Verschiebungsausmaß Z) einen dreidimensionalen Adressengenerator 36 zur Verfügung. Dem dreidimensionalen Adressengenerator 36 wird außerdem die zweidimensionale Adresse (x,y) zugeführt, welche in den zweidimensionalen Adressengenerator 28 erzeugt wird. Der dreidimensionale Adressengenerator 36 gewinnt die dreidimensionale Adresse (X,Y,Z), wie vorstehend erläutert, auf Grundlage der Information (Werte) betreffend x,y und ϕ.
  • Mit anderen Worten berechnet der dreidimensionale Adressengenerator 36 die dreidimensionalen Koordinaten (X,Y,Z) durch Transformieren der relativen Positionsinformation (des Verschiebungswinkels ϕ und dergleichen) der Abtastebene S und der zweidimensionalen Daten für die jeweilige Abtastebene S, dargestellt durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y). In dieser Ausführungsform entspricht jedoch die dreidimensionale Koordinate X der zweidimensionalen Koordinate x. Deshalb wird keine Koordinatentransformation im Wesentlichen zwischen den Koordinatenwerten x und X ausgeführt. In Folge einer derartigen entsprechenden Beziehung zwischen den dreidimensionalen Koordinaten und den zweidimensionalen Koordinaten, zusammen mit der zweidimensionalen Koordinatentransformation, die ausgeführt wird, wenn die zweidimensionalen Daten in den zweidimensionalen Speichern 24A, 24B gespeichert worden sind, kann das Ausmaß an arithmetischen Operationen deutlich verringert werden, die für die Transformation der dreidimensionalen Koor dinaten erforderlich sind, wie nachfolgend erläutert.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird Information in Bezug auf die zweidimensionale Koordinate x dem dreidimensionalen Adressengenerator 36 von dem zweidimensionalen Adressengenerator 28 zugeführt. Stattdessen kann die Information in Bezug auf x dem dreidimensionalen Adressengenerator 36 als Header zugeführt werden, der jedem zweidimensionalen Datum hinzugeführt wird.
  • Ein dreidimensionale Bildausbildungsabschnitt 28 bildet ein Mittel zum Rekonstruieren eines dreidimensionalen Ultraschallbilds auf Grundlage der dreidimensionalen Daten, welche in dem dreidimensionalen Speicher 32 gespeichert sind. Bei der Rekonstruktion des dreidimensionalen Ultraschallbilds können verschiedene Arten an sich bekannter Techniken zur Anwendung kommen. Ein dreidimensionales Bild, welches derart gewonnen wird, wird daraufhin auf einer Anzeige 40 angezeigt.
  • Unter Bezug auf 4 und 5 wird nunmehr das Konzept der Koordinatentransformation erläutert, welche bei einer Speicherung in den dreidimensionalen Speicher 32 in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ausgeführt wird. 4 zeigt ein Konzept der Koordinatentransformation, welche ausgeführt wird, wenn das in 2A gezeigte Abtasten ausgeführt wird. 5 zeigt ein Konzept der Koordinatentransformation, das ausgeführt wird, wenn das in 2B gezeigte Abtasten durchgeführt wird.
  • In 4 entspricht der dreidimensionale Speicherraum 102 dem Speicherbereich in dem dreidimensionalen Speicher 32, wie vorstehend angesprochen. Jedes dreidimensionale Datum in dem dreidimensionalen Datenerfassungsbereich 104 wird gegebenen falls in dem Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers 32 gespeichert. Vor der Speicherung jedes dreidimensionalen Datums in dem Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers 32 wird das die Abtastebene definierende Datum bzw. werden die entsprechenden Daten in dem zweidimensionalen Speicher 24A oder 24B in Form zweidimensionaler Daten gespeichert, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) dargestellt sind, wie vorstehend erläutert. Der Speicherbereich des zweidimensionalen Speichers 24A oder 24B ist in 4 als zweidimensionale Speicherebene 106 dargestellt.
  • Mehr im Einzelnen unterliegen die zweidimensionalen Daten für jede Abtastebene S, welche durch die Tiefe r und den Winkel θ spezifiziert ist, wie in der zweidimensionalen Speicherebene 106 in 4 gezeigt, der Koordinatentransformation in die zweidimensionalen Koordinaten (x,y), wenn die zweidimensionalen Daten für die Abtastebene in dem zweidimensionalen Speicher gespeichert werden, wie vorstehend erläutert. Insbesondere wird die Koordinatentransformation aus dem zweidimensionalen Polarkoordinatensystem in das zweidimensionale orthogonale Koordinatensystem ausgeführt. In dieser Ausführungsform wird die Koordinatentransformation derart ausgeführt, dass die Mittenachse 100 der sektorförmigen Abtastebene S parallel zu der y-Achse des orthogonalen Koordinatensystems (x,y) in der zweidimensionalen Speicherebene 106 verläuft.
  • Wie in 4 gezeigt, ist jede zweidimensionale Speicherebene 106, enthaltend die zweidimensionalen Daten für die Abtastebene S, durch die relative Positionsinformation begleitet, wie etwa den Verschiebungswinkel ϕ zur Bildung dreidimensionaler Daten, welche jede Abtastebene innerhalb des dreidimensionalen Raums spezifizieren.
  • Wenn die dreidimensionalen Daten für die Abtastebene S in dem Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers 32 gespeichert werden sollen, wird jedes Datum der zweidimensionalen Daten, die in dem zweidimensionalen Speicher gespeichert sind, durch Rasterabtastung ausgelesen und daraufhin gemeinsam mit der begleitenden relativen Positionsinformation in der entsprechenden Adresse des dreidimensionalen Speichers 32 gespeichert, welcher durch die orthogonalen dreidimensionalen Koordinaten (X,Y,Z) spezifiziert ist. Die Adresse (X,Y,Z) wird in den dreidimensionalen Adressengenerator 36 auf Grundlage der zweidimensionalen Koordinaten (x,y) und der relativen Positionsinformation erzeugt, wie etwa auf Grundlage des Verschiebungswinkels ϕ der Abtastebene.
  • In diesem Fall wird bemerkt, wie vorstehend angesprochen, dass X in dem dreidimensionalen Raum 102 mit x in der zweidimensionalen Speicherebene 106 übereinstimmt. Aufgrund einer derartigen entsprechenden Beziehung wird beim Erzeugen der dreidimensionalen Koordinaten ausschließlich der Berechnungsablauf zum Gewinnen der dreidimensionalen Koordinatenwerte Y und Z aus dem zweidimensionalen Koordinatenwert y und dem Verschiebungswinkel ϕ ausgeführt. In dieser Koordinatentransformation wird insbesondere bemerkt, dass eine zweidimensionale Koordinatentransformation aus einem zweidimensionalen Koordinatensystem in ein anderes System im Wesentlichen ausgeführt wird, weshalb keine Notwendigkeit besteht, eine dreidimensionale Koordinatentransformation auszuführen, wie im Fall des herkömmlichen Verfahrens.
  • Wie vorstehend erläutert, werden die zweidimensionalen Echodaten für die jeweilige Abtastebene in den Speicherbereich des zweidimensionalen Speichers mit der Abtastebene als eine Einheit geschrieben. Außerdem werden die zweidimensionalen Daten für die jeweilige Abtastebene, die aus dem zweidimensionalen Speicher gelesen werden, in dem dreidimensionalen Speicher 32 gespeichert, der durch die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten (X,Y,Z) bestimmt ist, und zwar gemeinsam mit der relativen Positionsinformation, welche von dem dreidimensionalen Adressengenerator 36 zugeführt wird.
  • Wenn die zweidimensionalen Daten aus dem zweidimensionalen Speicher ausgelesen werden, wird insbesondere die Rasterabtastung wie vorstehend erläutert ausgeführt, um die zweidimensionalen Daten in der horizontalen Richtung (x-Achsenrichtung) entlang der vertikalen Richtung (x-Achsenrichtung) sequentiell auszulesen. Durch Ausführen der Rasterabtastung für jede Abtastebene können die zweidimensionalen Daten und die begleitende relative Positionsinformation für sämtliche der Abtastebenen in die entsprechenden Adressen (X,Y,Z) geschrieben werden, welche durch den dreidimensionalen Adressengenerator 36 festgelegt sind. Mit diesem Ergebnis können die dreidimensionalen Daten, welche den dreidimensionalen Datenerfassungsbereich bilden, in den dreidimensionalen Speicher 32 gespeichert werden.
  • Obwohl in dieser Ausführungsform die dreidimensionalen Daten für den dreidimensionalen Datenerfassungsbereich außerdem in den dreidimensionalen Speicher 32 von 1 in derselben Weise wie im herkömmlichen Verfahren gespeichert werden, wird eine Koordinatentransformation zwischen zweidimensionalen Koordinatensystemen (zwischen dem zweidimensionalen Polarkoordinatensystem und dem zweidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem) unter Nutzung des zweidimensionalen Speichers 34 vor der Speicherung der dreidimensionalen Daten ausgeführt. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann deshalb die Menge an arithmetischen Operationen verringert werden, die für die Transformation erforderlich sind, und zwar drastisch im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, bei welchem die Transformation von den dreidimensionalen Polarkoordinaten in die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten zu einem Zeitpunkt ausgeführt werden.
  • Wenn die Zeileninterpolation bzw. die Datenübertragungsblockinformation folgend auf die Speicherung der dreidimensionalen Daten in den dreidimensionalen Speicher wie im Fall des herkömmlichen Verfahrens ausgeführt wird, ist die Menge an arithmetischen Operationen, die erforderlich sind, enorm. Im Gegensatz hierzu in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird die Zeileninterpolation in der nächsten Stufe der Zeilenspeicher 22A, 22B ausgeführt, die Datenübertragungsblockinterpolation wird nach einer Speicherung der dreidimensionalen Daten in den zweidimensionalen Speichern 24A, 24B ausgeführt, und die Speicherung der dreidimensionalen Daten in den dreidimensionalen Speicher 32 wird nach der Datenübertragungsblockinterpolation durchgeführt, so dass der Vorteil besteht, dass die Menge an arithmetischen Operationen, die für die Interpolation erforderlich sind, ebenfalls drastisch reduziert werden kann. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass die Transformation von den Werten y und ϕ in die Werte Y und Z, wie in 4 gezeigt, unter Nutzung von y cosϕ und y sinϕ verwirklicht werden kann.
  • In der herkömmlichen Ultraschalldiagnosevorrichtung, welche ein zweidimensionales tomografisches Bild oder dergleichen anzeigt, wird ein zweidimensionaler Speicher ebenfalls als Da tenübertragungsblockspeicher bzw. Vollbildspeicher genutzt. In diesem Fall wird die Transformation ausgehend von der Tiefe r und dem Winkel θ in x und y, das heißt die Transformation aus dem zweidimensionalen Polarkoordinatensystem in das zweidimensionale orthogonale Koordinatensystem tatsächlich durchgeführt. Die Vorrichtung in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann deshalb problemlos verwirklicht werden unter Nutzung einer derartigen existierten Abtasttransformationseinrichtung, so wie sie ist, und durch Hinzufügen einer Konfiguration, wie etwa des dreidimensionalen Speichers 32 in ihrer nachfolgenden Stufe. Es besteht deshalb der Vorteil, dass die Kosten zur Herstellung der Vorrichtung verringert werden kann, weil die existierende Vorrichtung und ihre Bestandteile effektiv genutzt werden.
  • 5 zeigt ebenfalls das Konzept der Koordinatentransformation in dem Fall, dass das in 2B gezeigte Abtastverfahren zum Einsatz kommt. Obwohl dieses System dasselbe Grundprinzip anwendet, wie das in 4 gezeigte System, wird in dem in 5 gezeigten Speicherverfahren jedes zweidimensionale Datum, welches die Abtastebene S definiert, derart eingeschrieben, dass die Mittenachse 100 der Abtastebene S parallel zu der x-Richtung in der zweidimensionalen Speicherebene 106A verläuft. Diese Koordinate x in dem Speicherbereich entsprechend der zweidimensionalen Speicherebene 106A fällt mit der Koordinate x in den dreidimensionalen Speicherraum 102 zusammen, weshalb eine Koordinatentransformation zwischen ihnen sich erübrigt. Dies ist ähnlich dem Fall, der in 4 gezeigten Ausführungsform.
  • In dem Speicherbereich des zweidimensionalen Speichers entsprechend der zweidimensionalen Speicherebene 106A werden zweidimensionale Daten für die jeweiligen Abtastebenen S mit der jeweiligen Abtastebene als Einheit gespeichert. Wenn die zweidimensionalen Daten gespeichert werden sollen, werden die zweidimensionalen Koordinaten x und y durch die Koordinatentransformation aus der Tiefe r und dem Winkel θ ermittelt. Jedes zweidimensionale Datum wird insbesondere in die Adresse geschrieben, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) spezifiziert ist, genauso wie in dem vorstehend erläuterten Fall.
  • Wenn die zweidimensionalen Daten für eine Abtastebene S, die in dem zweidimensionalen Speicher gespeichert sind, ausgelesen werden, wird die Rasterabtastung in der horizontalen Richtung (x-Achsenrichtung) entlang der vertikalen Richtung (y-Achsenrichtung) so ausgeführt, wie vorstehend erläutert, und die ausgelesenen zweidimensionalen Daten für die jeweiligen Abtastebenen sowie die begleitende relative Positionsinformation werden in Adressen (X,Y,Z) des dreidimensionalen Speichers 32 geschrieben, der durch den dreidimensionalen Adressengenerator 36 festgelegt ist. Bei diesem Prozess wird ähnlich der in 4 gezeigten Ausführungsform die Berechnung zum Gewinnen der dreidimensionalen Koordinatenwerte Y und Z aus den zweidimensionalen Koordinaten y und dem Drehwinkel ϕ der Abtastebene S als Koordinatentransformation ausgeführt. In diesem Hinblick wird bemerkt, dass die zweidimensionale Koordinate x der dreidimensionalen Koordinate X entspricht, wie vorstehend erläutert.
  • Wie vorstehend angesprochen, ist es selbst im Fall der in 5 gezeigten Ausführungsform möglich, sämtliche dreidimensionale Daten in den Speicherbereich des dreidimensionalen Speichers 32 durch zweimalige zweidimensionale Koordinatentrans formationen zu schreiben. Die Menge an erforderlichen arithmetischen Operationen kann deshalb im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren deutlich verringert werden.
  • Obwohl die vorstehend angeführte Erläuterung hauptsächlich die in 2A und 2B gezeigten Abtastverfahren betrifft, wird bemerkt, dass das erfindungsgemäße dreidimensionale Datenausbildungsverfahren, wie vorstehend erläutert, unter Bezug auf 3 und 5 erläutert ist, auf die in 2C und 2D gezeigten Abtastverfahren angewendet werden kann.
  • 2C zeigt insbesondere einen Fall, demnach dreidimensionale Daten erfasst werden durch Verschieben bzw. Verstellen oder Bewegen des konvexen Array-Wandlers 10 in der Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Abtastebene S. In diesem Fall ist die Abtastebene S durch die zweidimensionalen Daten (die Tiefe r und den Winkel θ) definiert, und das Verschiebungsausmaß des Wandlers 10 ist durch Z definiert. In derselben Weise wie in dem in 2A gezeigten Fall werden die zweidimensionalen Daten (r,θ) in die zweidimensionalen Daten transformiert, welche durch die orthogonalen zwei Koordinaten (x,Y) dargestellt sind und die derart transformierten zweidimensionalen Daten (x,y) werden in eine Adresse (X,Y,Z) des dreidimensionalen Speichers geschrieben, welche durch den dreidimensionalen Adressengenerator zusammen mit den Daten erzeugt wird, welche das Ausmaß Z der Verschiebung der Abtastebene bezeichnen, wobei es sich hier um die relative Positionsinformation der Abtastebene handelt.
  • 2D zeigt ferner einen Fall, demnach dreidimensionale Daten erfasst werden durch Verschieben bzw. Verstellen oder Bewegen des linearen Array-Wandlers 10 in der Richtung im We sentlichen orthogonal zu der Abtastebene S. In diesem Fall ist die Abtastebene S durch die orthogonalen zweidimensionalen Daten (x',y') definiert, die aus dem Wert bestehen, der die Position des Ultraschalls darstellt, und aus dem Wert, der die Tiefe des Abtastungspunkts in dem Ultraschallstrahl in der Ultraschallrichtung darstellt. Diese orthogonalen zweidimensionalen Daten (x',y') unterscheiden sich von den orthogonalen Koordinaten (x,y) entsprechend der Pixelanordnung. In diesem Fall werden die dreidimensionalen Daten durch die orthogonalen zweidimensionalen Daten (x'y') ermittelt, das Ausmaß der Verschiebung des Wandlers 10 ist durch Z definiert. In diesem Fall werden die durch (x'y') dargestellten zweidimensionalen Daten außerdem in die zweidimensionalen Daten transformiert, welche durch die orthogonalen zwei Koordinaten (x,Y) dargestellt sind, und die derart transformierten zweidimensionalen Daten (x,y) werden in eine Adresse (X,Y,Z) des dreidimensionalen Speichers geschrieben, welche durch den dreidimensionalen Adressengenerator erzeugt werden, zusammen mit dem Ausmaß Z der Verschiebung der Abtastebene, bei der es sich um die relativen Positionsinformation der Abtastebene handelt.
  • Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, findet diese Erfindung Anwendung auf das Abtastverfahren zum Verschwenken oder Drehen des in 2D gezeigten linearen Array-Wandlers in Bezug auf eine Achse, die parallel zu den Anordnungen der Wandlerelemente des linearen Array-Wandlers verläuft.
  • 6 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration des Datenübertragungsblocksinterpolationsabschnitts 30, der in 1 gezeigt ist. Dieser Datenübertragungsblockinterpolationsabschnitt 30 ist eine Schaltung zum Erzeugen von sechs interpolierten Abtastebenen P1 bis P6 zwischen benachbarten zwei Ab tastebenen S1 und S2. Wie in 6 gezeigt, sind mehrere Addiere 41 bis 47 schrittweise bzw. stufenweise verbunden und Halbaddierer 51 bis 52 sind in jede der nachfolgenden Stufen der jeweiligen Addierer 41 bis 47 vorgesehen.
  • Durch Bereitstellen eines derartigen Datenübertragungsblockinterpolationsabschnitts 30 kann eine Interpolationsverarbeiten im Wesentlichen auf der zweidimensionalen Ebene in derselben Weise wie bei der herkömmlichen Vorrichtung zum Erzeugen des zweidimensionalen tomografischen Bilds durchgeführt werden. Außerdem können die dreidimensionalen Daten, die in den dreidimensionalen Speicher 32 bereits interpoliert worden sind, gespeichert werden.
  • In Übereinstimmung mit der Vorrichtung dieser Ausführungsform ist die Drehachse der Abtastebene, wie vorstehend erläutert, parallel zur x-Achsenrichtung der zweidimensionalen Speicherebene 106 gewählt, und die x-Achse ist zur Übereinstimmung mit der x-Achse des dreidimensionalen Speicherraums gebracht worden. Die Transformation von den dreidimensionalen Polarkoordinaten in die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten kann unter Nutzung von zweimaligen zweidimensionalen Koordinatentransformationen ausgeführt werden. Hierdurch kann die Menge an arithmetischen Operationen im Vergleich zur herkömmlichen Vorrichtung verringert werden, und hierdurch kann eine rasche Bildverarbeitung erzielt werden. In Übereinstimmung mit der dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung dieser Ausführungsform kann mit anderen Worten das Schreiben von dreidimensionalen Daten in den dreidimensionalen Speicher in kurzer Zeit durchgeführt werden. Außerdem kann in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform die dreidimensionale Interpolation ebenfalls in kurzer Zeit durchgeführt werden.
  • 7 zeigt als nächstes ein Blockdiagramm unter Darstellung einer Modifikation der in 1 gezeigten Ausführungsform, demnach ein zweidimensionaler Array-Wandler, der mit zweidimensional angeordneten Wandlerelementen versehen ist, in der dreidimensionalen Sonde 110 zum Einsatz kommt. Wenn ein derartiger zweidimensionaler Array-Wandler in der dreidimensionalen Sonde 110 genutzt wird, können zwei (oder mehr) Ultraschallechos aus einem dreidimensionalen Bereich durch Senden eines Ultraschallstrahls in den dreidimensionalen Bereich gewonnen werden. Wenn die zwei Ultraschallstrahlen durch die dreidimensionale Sonde 110 empfangen werden, werden die Empfangssignale (Echosignale) entsprechend den beiden Ultraschallstrahlen jeweils in die Empfängerschaltkreise 116A, 116B eingegeben.
  • Das von der Empfängerschaltung bzw. dem Empfängerschaltkreis 116A ausgegebene Signal wird in dem Zeilenspeicher 122A, 122B in Form zweidimensionaler Daten für einen Ultraschallstrahl jeweils gespeichert. In ähnlicher Weise werden die von dem Empfängerschaltkreis 116B ausgegebenen Empfangssignale in den Zeilenspeichern 122C, 122D in Form zweidimensionaler Daten für einen Ultraschallstrahl gespeichert. Die aus den Zeilenspeichern 122A, 122B ausgelesenen zweidimensionalen Daten werden in den Zeileninterpolationsabschnitt 123A eingegeben und die aus dem Zeilenspeichern 1220, 122D ausgelesenen zweidimensionalen Daten werden in den Zeileninterpolationsabschnitt 123 in ihrer Einstellung mit der zeitlichen sequentiellen Abfolge eingegeben. In den Zeileninterpolationsabschnitten 123A, 123B werden zweidimensionale Interpolationsdaten (ein Interpolationsstrahl) zum Interpolieren zwischen den benachbarten Strahlen in der Abtastebene erzeugt.
  • Derart erzeugte zweidimensionale Interpolationsdaten werden in jeden der zweidimensionalen Speicher 124A, 124B in Bezug auf die Abtastebene als Einheit gespeichert. Die in den Speichern 124A, 124B gespeicherten zweidimensionalen Daten sind Daten für die benachbarten zwei Abtastebenen. Das Schreiben und Auslesen der Daten in und aus den zweidimensionalen Speichern 124A, 124B werden durch den (in der Zeichnung nicht gezeigten) zweidimensionalen Speichersteuerabschnitt gesteuert.
  • Die zweidimensionalen Daten für die zwei benachbarten Abtastebenen werden in den Datenübertragungsblockinterpolationsabschnitt 130 eingegeben. In diesen Datenübertragungsblockinterpolationsabschnitt 130 werden Interpolationsdaten für eine oder mehrere der virtuellen Abtastebenen durch die Interpolationsberechnung erzeugt, wodurch eine Interpolation zwischen den benachbarten zwei Abtastebenen durchgeführt wird. Die dreidimensionalen Daten für den dreidimensionalen Datenerfassungsbereich werden daraufhin in den dreidimensionalen Speicher 132 ebenso gespeichert, wie in den unter Bezug auf das in 1 gezeigte Blockdiagramm gezeigten Ausführungsformen.
  • Vorstehend erfolgte die Erläuterung in Bezug auf den Fall, demnach zwei Empfängerschaltkreise vorgesehen sind. Die Anzahl der Empfängerschaltkreise ist jedoch nicht auf zwei beschränkt; vielmehr können mehr Empfängerschaltkreise vorgesehen werden, und zwar unter Berücksichtigung der Anzahl der empfangenen Ultraschallstrahlen, welche durch eine Ultraschallstrahlaussendung gewonnen werden.
  • Schließlich wird bemerkt, dass die vorstehend erläuterten Ausführungsformen lediglich Beispiele der erfindungsgemäßen drei dimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung darstellen, weshalb es sich erübrigt, darauf hinzuweisen, dass der Umfang dieser Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Beispielsweise kann mit dieser Erfindung auf Sonare, Radare und Defektdetektoren und dergleichen zur Anwendung kommen. Der Umfang dieser Erfindung ist deshalb durch die anliegenden Ansprüche festgelegt.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zur Verarbeitung eines dreidimensionalen Ultraschallbilds, aufweisend: Eine Einrichtung (10) zur Erfassung dreidimensionaler Daten, die sukzessive Nummern von Abtastebenen (S) durch Ultraschallstrahlabtastung bildet, um dreidimensionale Daten für einen dreidimensionalen Datenerfassungsbereich (104) zu erzeugen, wobei jede der Abtastebenen (S) aus mehreren Zeilendaten der Ultraschallstrahlen gebildet wird, die durch Polarkoordinaten (r,θ) dargestellt sind, wobei r die Tiefe von jedem Ultraschallstrahl in der Ultraschallstrahlrichtung eines Abtastpunkts darstellt, und wobei θ den Winkel des Ultraschallstrahls relativ zu einem vorbestimmten Ultraschallstrahl in einer Abtastebene darstellt, und wobei die dreidimensionalen Daten durch zweidimensionale Daten von jeder der Abtastebenen (S) und Abmessungsdaten von jeder der Abtastebenen (S) sowie durch relative Positionsinformation der Abtastebene (S) bezüglich einer vorbestimmten Abtastebene spezifiziert sind; eine zweidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (28) zum Transformieren des Werts r und des Werts θ von jedem Zeilendatum der Ultraschallstrahlen, die die Abtastebene (S) bilden, in zweidimensionale Daten der Abtastebene, die durch zweidimensionale orthogonale Koordinaten (x,y) dargestellt sind; ein Paar von zweidimensionalen Datenspeichern (24A, 24B) und Schalteinrichtungen zum Umschalten zwischen den zweidimensionalen Speichern (24A, 24B) zum sequenziellen Speichern der derart transformierten zweidimensionalen Daten für jede der Abtastebenen (S) mit einer Abtastebene (S) als Einheit, wobei die zweidimensionalen Daten für jede der Abtastebenen (S) in eine Adresse geschrieben werden, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) spezifiziert sind, welche durch die zweidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (28) festgelegt sind; eine dreidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (36) zum Transformieren der zweidimensionalen Daten, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) und die relative Positionsinformation von jeder der Abtastebenen (S) dargestellt ist, in dreidimensionale Daten, die durch dreidimensionale orthogonale Koordinaten (X,Y,Z) dargestellt sind; eine dreidimensionale Datenspeichereinrichtung (32) zum Speichern der dreidimensionalen Daten für jede der Abtastebenen (S), die durch die zweidimensionalen Daten festgelegt sind, welche durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) dargestellt sind, die aus den zweidimensionalen Datenspeichern (24A, 24B) ausgegeben werden, und durch die relative Positionsinformation von jeder Abtastebene (S), wobei die dreidimensionalen Daten für jede Abtastebene (S) in eine Adresse geschrieben werden, die durch die dreidimensionalen Koordinaten (X,Y,Z) spezifiziert ist, die durch die dreidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (36) festgelegt sind; und eine dreidimensionale Ultraschallbilderzeugungseinrichtung (38) zum Erzeugen eines dreidimensionalen Ultraschallbilds des dreidimensionalen Datenerfassungsbereichs (104) auf Grundlage der dreidimensionalen Daten, die aus der dreidimensionalen Datenspeichereinrichtung (32) ausgegeben werden; wobei das Empfangssignal für jeden Ultraschallstrahl in jedem der beiden Zeilenspeicher (22A, 22B) sukzessive gespeichert wird, und durch sequenzielles Auslesen dieser Zeilendaten aus den Zeilenspeichern (22A, 22B) durch die zweidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (28), wobei die zweidimensionalen Daten erhalten werden, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x, y) dargestellt sind, woraufhin die derart erhaltenen zweidimensionalen Daten durch die dreidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (36) in die dreidimensionalen Daten transformiert werden, die durch die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten (X,Y,Z) dargestellt sind,, wobei die dreidimensionalen Daten auf Grundlage der Zeilendaten der Ultraschallstrahlen durch die Koordinatentransformationen aus dem Zeilenspeicher (22A, 22B) in die zweidimensionalen Datenspeicher (24A, 24B) erzeugt werden, und aus dem letztgenannten in die dreidimensionale Datenspeichereinrichtung (32), und wobei bei der Koordinatentransformation aus den zweidimensionalen Daten in die dreidimensionalen Daten die zweidimensionale Koordinate x zur Entsprechung mit der dreidimensionalen Koordinate X gebracht wird, so dass die Koordinatentransformation im Wesentlichen durch Transformation aus einem zweidimensionalen Koordinatensystem in ein weiteres zweidimensionales Koordinatensystem bewirkt wird, wodurch das Ausmaß an arithmetischer Operation verringert wird, das für die Koordinatentransformationen erforderlich ist.
  2. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dreidimensionale Koordinaten transformationseinrichtung (36) den x-Wert der zweidimensionalen Koordinaten, für den X-Wert der dreidimensionalen Koordinaten so verwendet wird, wie er ist.
  3. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die relative Positionsinformation der Abtastebene (S) ein Winkel ϕ von jeder der Abtastebenen (S) relativ zu einer vorbestimmten Abtastebene (S) ist.
  4. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Abtastebene (S) eine Abtastebene (S) ist, die ursprünglich gebildet wird.
  5. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Ultraschallstrahl in der Abtastebene (S) ein Ultraschallstrahl in einer Abtaststartposition in jeder der jeweiligen Abtastebenen (S) ist.
  6. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der Abtastebenen (S) eine Mittenachse (100) aufweist, und wobei jedes Datum der zweidimensionalen Daten in die zweidimensionalen Speicher (24A, 24B) derart geschrieben wird, dass die Mittenachse (100) der Abtastebene (S) parallel zu der y-Achse der zweidimensionalen Koordinaten (x,y) verläuft.
  7. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung (10) einen Array-Umformer enthält, der zwei Enden aufweist, eine Einrichtung, um den Array- Umformer zu veranlassen, ein Elektronenstrahlabtasten durchzuführen, und eine Einrichtung zum Schwenkverstellen des Array-Umformers zum Bilden der sukzessiven Abtastebenen (S) relativ zu einer virtuellen Drehachse, die parallel zu einer Linie verläuft, die die beiden Enden des Array-Umformers verbindet.
  8. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verstellung des Array-Umformers durch eine Array-Umformerverschiebungsvorrichtung ausgeführt wird.
  9. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der Abtastebenen (S) eine Mittenachse (100) aufweist, und wobei jedes Datum der zweidimensionalen Daten in die zweidimensionalen Speicher (24A, 24B) derart geschrieben wird, dass die Mittenachse (100) der Abtastebene (S) parallel zu der x-Achse der zweidimensionalen Koordinaten (x,y) verläuft.
  10. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dreidimensionale Datenerfassungseinrichtung (10) einen Array-Umformer umfasst, eine Einrichtung, um den Array-Umformer zu veranlassen, eine elektronische Datenabtastung durchzuführen, und eine Einrichtung zum Drehen des Array-Umformers relativ zur der Mittenachse (100), um die sukzessiven Abtastebenen (S) zu erhalten.
  11. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die relative Positionsinformation von jeder der Abtastebenen (S) ein Verschiebungsaus maß der Abtastebene (S) relativ zu einer vorbestimmten Abtastebene (S) in der Drehrichtung ist.
  12. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die vorbestimmte Abtastebene (S) eine Abtastebene (S) ist, die ursprünglich gebildet wird.
  13. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der vorbestimme Ultraschallstrahl in der Abtastebene (S) ein Ultraschallstrahl in einer Abtaststartposition in jeder der jeweiligen Abtastebenen (S) ist.
  14. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Interpolationseinrichtung (23) zum Erzeugen von Interpolationsdaten, die zwischen benachbarten Ultraschallstrahlen in jeder der jeweiligen Abtastebenen (S) interpoliert.
  15. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Interpolationseinrichtung (23) zum Erzeugen von mehreren Interpolationsstrahlen, die zwischen den benachbarten zwei Ultraschallstrahlen interpolieren, wenn die Daten aus den Zeilenspeichern (22A, 22B) ausgelesen werden.
  16. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Abtastebeneninterpolationseinrichtung (30) zum Erzeugen von Interpolationsdaten, die zwischen benachbarten Abtastebenen (S) interpolieren.
  17. Dreidimensionale Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtastebeneninterpolationseinrichtung (30) mehrere virtuelle Abtastebenen mit einer Interpolation zwischen den benachbarten zwei Abtastebenen erzeugt, wenn die zweidimensionalen Daten aus den zweidimensionalen Speichern (24A, 24B) ausgelesen werden.
  18. Koordinatentransformationsverfahren zur Verwendung in einer dreidimensionalen Ultraschallbildverarbeitungsvorrichtung, aufweisend die Schritte: (a) Sukzessives Bilden von Nummern von von Abtastebenen (S) durch Ultraschallstrahlabtastung zur Erfassung von dreidimensionalen Daten aus einem dreidimensionalen Datenerfassungsbereich (104), wobei jede der Abtastebenen (S) aus mehreren Zeilendaten der Ultraschallstrahlen gebildet wird, die durch Polarkoordinaten (r,θ) dargestellt sind, wobei r die Tiefe von jedem Ultraschallstrahl in der Ultraschallstrahlrichtung in einem Abtastpunkt darstellt, und wobei θ den Winkel des Ultraschallstrahls relativ zu einem vorbestimmten Ultraschallstrahl in der Abtastebene darstellt, und wobei die dreidimensionalen Daten durch zweidimensionale Daten spezifiziert sind, die jede der Abtastebenen (S) festlegen, und durch relative Positionsinformation der Abtastebene (S) bezüglich einer vorbestimmten Abtastebene; (b) Transformieren des Werts r und des Werts θ für jedes Datum der Zeilendaten Ultraschallstrahlen, die die Abtastebenen bilden, in zweidimensionale Daten, die durch zweidimensionale orthogonale Koordinaten (x,y) dargestellt sind; (c) sequenzielles Speichern der derart transformierten zweidimensionalen Daten für jede der Abtastebenen (S) mit einer Abtastebene als Einheit in einem eines Paars von zweidimensionalen Datenspeichern (24A, 24B), wobei eine Schalteinrichtung zwischen den zwei zweidimensionalen Datenspeichern (24A, 24B) umschaltet, wobei die zweidimensionalen Daten für jede Abtastebene (S) in eine Adresse geschrieben werden, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) spezifiziert ist; (d) Transformieren der zweidimensionalen Daten, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) dargestellt sind, und der relativen Positionsinformation von jeder der Abtastebenen in dreidimensionale Daten, die durch dreidimensionale orthogonale Koordinaten (X,Y,Z) dargestellt sind; (e) Speichern der dreidimensionalen Daten für jede der Abtastebenen (S), die durch die zweidimensionalen Daten festgelegt sind, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x,y) dargestellt sind, und die relative Positionsinformation von jeder Abtastebene (S), wobei die dreidimensionalen Daten für jede Abtastebene (S) in eine Adresse geschrieben werden, die durch die dreidimensionalen Koordinaten (X,Y,Z) spezifiziert ist; und (f) Erzeugen eines dreidimensionalen Ultraschallbilds auf Grundlage der dreidimensionalen Daten; wobei das Empfangssignal von jedem Ultraschallstrahl sukzessive in jedem der beiden Zeilenspeicher (22A, 22B) gespeichert wird, und durch sequenzielles Auslesen dieser Zeilendaten aus den Zeilenspeichern (22A, 22B) durch die zweidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (28), wobei die zweidimensionalen Daten gewonnen werden, die durch die zweidimensionalen Koordinaten (x, y) dargestellt sind, woraufhin die derart gewonnenen zweidimensionalen Daten in die dreidimensionalen Daten transformiert werden, die durch die dreidimensionalen orthogonalen Koordinaten (X,Y,Z) dargestellt sind, durch die dreidimensionale Koordinatentransformationseinrichtung (36), wobei die dreidimensionalen Daten auf Grundlage der Zeilendaten der Ultraschallstrahlen durch die Koordinatentransformationen der Zeilendaten in die zweidimensionalen Daten und der zuletzt genannten in die dreidimensionalen Daten erzeugt werden, und wobei in der Koordinatentransformation aus den zweidimensionalen Daten in die dreidimensionalen Daten die zweidimensionale Koordinate x zur Entsprechung mit der dreidimensionalen Koordinate X gebracht wird, so dass die Koordinatentransformation im Wesentlichen durch Transformation aus einem zweidimensionalen Koordinatensystem in ein weiteres zweidimensionales Koordinatensystem bewirkt wird, wodurch das Ausmaß der arithmetischen Operation verringert wird, das für die Koordinatentransformationen erforderlich ist.
  19. Koordinatentransformationsverfahren nach Anspruch 18, wobei im Schritt (b) beim Bilden der zweidimensionalen Daten jede Abtastebene (S) benachbarte Strahlen mit mehreren virtuellen Interpolationsstrahlen interpoliert werden.
  20. Koordinatentransformationsverfahren nach Anspruch 18, wobei im Schritt (d) beim Bilden der dreidimensionalen Daten der Abtastebenen (S) benachbarte Abtastebenen mit mehreren virtuellen Interpolationsabtastebenen interpoliert werden.
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