JP2000000238A

JP2000000238A - ３次元超音波システム

Info

Publication number: JP2000000238A
Application number: JP10167099A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hashimoto; 新一橋本; Hiroko Tanaka; 裕子田中; Shunichi Saito; 俊一斎藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: JP3905644B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、超音波画像とその画像に対応
するプローブの位置データとを簡単に整合させることの
できる３次元超音波システムを提供することにある。【解決手段】本発明は、超音波診断装置１で２次元画像
データの収集を終了するタイミングと、３次元画像処理
用コンピュータユニット４の位置データの取り込みを終
了するタイミングとを、終了のタイミング信号を共通化
する等で同期させることにより、３次元画像処理用コン
ピュータユニット４に最後に取り込んだ２次元画像デー
タとやはり最後に取り込んだ位置データとが対応付けら
れているので、この最後の画像データと位置データとか
ら遡っていくことにより他の画像に関しても位置データ
との対応を容易に付けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置で
収集した２次元の超音波画像データを、外付けの３次元
画像処理用コンピュータユニットに取り込んで、この３
次元画像処理用コンピュータユニットにおいて３次元画
像を生成し表示する３次元超音波システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置は一般的に超音波
ビームを１つの面内で走査するため、断面画像を表示す
るシステムとなっている。近年、超音波診断装置の超音
波送受信部である超音波プローブを移動させながら走査
面の異なる複数の画像を収集し、この複数の画像から３
次元画像を再構成するという試みが盛んに行われてお
り、超音波診断装置における３次元画像の表示は新たな
診断の可能性を期待されている。

【０００３】実際には、腹部用のコンベックスプローブ
やリニアアレイプローブを手動または機械的に移動させ
たり、電子セクタプローブを回転させる機構を持った経
食道用マルチプレーンプローブを用いるなどして研究が
進められている。

【０００４】ここで、従来の３次元超音波システムで
は、超音波診断装置側で収集した２次元の超音波画像を
ビデオ信号に変換し、それに対して外付けの３次元画像
処理用コンピュータユニットにビデオ信号の状態でビデ
オキャプチャボードを介して取り込んでいるため、超音
波画像のフレーム数（フレームレート）が幾つであって
も、３次元画像処理用コンピュータユニットには、毎秒
３０フレームという固定されたフレームレートで取り込
まれるようになっていた。

【０００５】このため、取り込み画像の中には、前後の
フレームをつなぎ台わせたような部分合成画像や何枚か
連続して同一の画像になるといった事態が生じていた。
また、超音波診断装置から超音波画像を３次元画像処理
用コンピュータユニットに取り込む場合、各走査時のプ
ローブの位置データをプローブに付けた位置センサから
取り込むことが行われているが、この場合、３次元画像
処理用コンピュータユニットで超音波診断装置からの画
像の取り込みと、位置センサからの位置データの取り込
みとを同期させて、超音波画像とその画像に対応するプ
ローブの位置データとを整合させるようにしているが、
この方法は、超音波診断装置から３次元画像処理用コン
ピュータユニットにオフラインで２次元画像データを転
送する場合には適用できないという問題があった。

【０００６】また、超音波プローブを手動により適当な
位置から移動させることにより、３次元画像の再構成に
必要な走査面の異なる複数の２次元画像データを収集す
るようになっている場合、画像収集を開始するタイミン
グを図ったり、収集時間に合わせて超音波プローブを動
かすのは難しいという問題がある。

【０００７】さらに、超音波診断装置では、組織の断層
画像を表すＢモード画像と、カラードップラによる血流
画像とを１枚に合成して表示する場合があるが、この場
合、血流画像をＢモード画像の上に上書きして、つまり
血流が存在する部分にはＢモード画像情報を落として血
流情報だけを割り当てるような合成が行われており、こ
の合成画像のビデオ信号として３次元画像処理用コンピ
ュータユニットには送られてくるため、３次元画像処理
用コンピュータユニットでは完全な形でＢモード画像と
血流画像とに分離することはできなかった。しかしなが
ら、超音波診断装置のＢモード画像と血流画像を同時に
収集し、それぞれを別個に３次元画像として再構成する
という要求は強く、実際にその分離法なり表示法を提案
した例もある。そのような場合でも超音波のＢモード画
像と血流画像の３次元的な表示によりそれぞれ相互の位
置関係や個々の３次元的な形状を十分に観察するには３
次元的な表示の表現手段に乏しく、十分といえるもので
はなかった。

【０００８】さらに、超音波画像を３次元表示する場
合、Ｘ線ＣＴやＭＲＩといった他の画像診断装置とは異
なり収集画像の表示エリアが小さく、また表示形状も超
音波プローブの走査法により多数あるため、収集画像を
再構成して作る３次元画像もその方向や形状にバラエテ
ィーがあり、使用者は表示している３次元画像のオリエ
ンテーション、つまり画像の上下、左右、さらには表示
方向（部位を見ている方向）を見失ってしまいやすいと
いう問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超音
波画像とその画像に対応するプローブの位置データとを
簡単に整合させることのできる３次元超音波システムを
提供することにある。本発明の他の目的は、超音波プロ
ーブの手動走査の指標を与えることのできる３次元超音
波システムを提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、超音波診断装置に外
付けされた３次元画像処理用コンピュータユニットの側
で合成画像からＢモード画像とカラードプラの血流画像
とに分離することのできる３次元超音波システムを提供
することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、３次元画像の表示方
向を、３次元走査したボリューム領域を基準に分かり易
く提示することができる３次元超音波システムを提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に示
すように、超音波診断装置が２次元画像データの収集を
終了するタイミングと、３次元画像処理用コンピュータ
ユニットの位置データの取り込みを終了するタイミング
とを、終了のタイミング信号を共通化する等で同期させ
ることにより、超音波診断装置に最後に取り込んだ２次
元画像データとやはり３次元画像処理用コンピュータユ
ニットに最後に取り込んだ位置データとが対応付けられ
ているので、この最後の画像データと位置データとから
遡っていくことにより他の画像に関しても位置データと
の対応を容易に付けることができる。

【００１３】また、本発明は、請求項２に示すように、
同一の収集タイミング信号により超音波診断装置の２次
元画像収集と３次元画像処理用コンピュータユニットの
位置データ収集とを行うので、画像データと位置データ
との対応を容易に付けることができる。

【００１４】また、本発明は、請求項３に示すように、
超音波診断装置から３次元画像処理用コンピュータユニ
ットに超音波Ｂモード画像データとカラードップラによ
る血流画像データとを個別に転送するので、超音波Ｂモ
ード画像データと血流画像データそれぞれの同一部位に
関する３次元画像データを個別に再構成することができ
る。

【００１５】また、本発明は、請求項４に示すように、
３次元画像データを再構成するのに必要とされる枚数の
２次元画像データを収集するのに要する時間を１周期と
して表示形態が変動する円グラフ又はバーグラフが表示
されるので、オペレータはこのグラフを参照しながら超
音波プローブを最適に動かすことができる。

【００１６】また、本発明は、請求項５に示すように、
超音波診断装置又は３次元画像処理用コンピュータユニ
ットからオペレータにより動作開始コマンドが入力され
てから、所定の時間遅れて、２次元画像データの収集が
開始され、３次元画像処理用コンピュータユニットへの
位置データの取り込みが開始されるので、コマンドを入
力してから、余裕を持って超音波プローブを動かし始め
ることができる。

【００１７】また、本発明は、請求項６に示すように、
超音波Ｂモード画像データと血流画像データとが加算処
理により１枚に合成されているので、３次元画像処理用
コンピュータユニットでは取り込まれた合成画像に、も
との超音波Ｂモード画像と血流画像との両方の情報を保
持でき、それらを分離して、それぞれ個別に３次元画像
データを再構成することができる。

【００１８】また、本発明は、請求項７に示すように、
超音波Ｂモード画像データの３次元画像データと血流画
像データの３次元画像データとを、１枚の合成画像とし
ても、１画面に並列して個別に表示することもできるの
で、観察者は両表示法からそれぞれ固有の有効な診断情
報を引き出すことができる。

【００１９】また、本発明は、請求項８及び９に示すよ
うに、２種の画像を、１画面に並列して個別に表示する
場合、両画像は同一の縮尺で同一の表示方向で表示され
るので、両画像を空間的に対比させて観察することがで
きる。

【００２０】また、本発明は、請求項１０、１１、１２
及び１３に示すように、３次元表示画像データと同画面
に、２次元超音波画像データの上下、左右及び収集方向
を判別可能に４角錐形状等に、また表裏が分かるように
収集方向に沿って半分ずつ或いは数段階に分けて異なる
色で、また模式的な立体形状とボリュームデータの全体
形状を示すワイアフレームとを合成した形状で構成した
３次元状のインジケータが、３次元表示画像データの表
示方向に連動して表示されるので、観察者は３次元画像
に回転等の操作を頻繁に加えても、表示画像のオリエン
テーションを視覚的に認識することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる３次元超音波システムを好ましい実施形態により説
明する。図１には本発明の好ましい実施形態による３次
元超音波システムの構成を示し、図２にはそのブロック
図を示す。本実施形態の３次元超音波システムは、Ｂモ
ード画像データやカラードプラによる血流画像データの
如き２次元画像データを収集する超音波診断装置１と、
超音波診断装置１に外付け可能な汎用タイプのコンピュ
ータユニットであって、超音波診断装置１から画像メモ
リ６を介して出力された２次元画像データを画像入力部
１２を介して画像メモリ７ａ、７ｂに取り込んで３次元
画像作成部８で３次元画像データを再構成する３次元画
像処理用コンピュータユニット４とから構成される。

【００２２】超音波診断装置１では超音波プローブ２を
介して被検体を走査して、複数の２次元画像データを超
音波診断装置１内の画像メモリ６に記録する。この画像
メモリ６は、２系統装備されており、その一方６ａはＢ
モード画像データの記憶用として、他方６ｂはカラード
ップラによる血流画像データの記憶用として用いられ
る。このようにＢモード画像と血流画像とを別系統のメ
モリに記憶するようにしたことで、３次元画像処理用コ
ンピュータユニット４の画像メモリ７ａ，７ｂに別々に
転送することができ、これによって、３次元画像処理用
コンピュータユニット４においてＢモード画像の３次元
画像と血流画像の３次元画像とを別個に再構成し、Ｂモ
ード画像と血流画像とを３次元画像上で合成したり、あ
るいは並列表示することが可能となる。

【００２３】画像メモリ６ａ，６ｂは、それぞれ複数の
２次元画像データを記憶する容量をもっており、診断装
置１のホストＣＰＵ９から収集終了（フリーズ(Freez
e)）のコマンドが送られるまで、超音波画像作成部１０
で作成された画像データを連続的に記億する。この記憶
にはいわゆるループ方式が採用されており、つまり、画
像の枚数が画像メモリ６の容量を超えた場合には、古い
画像を消し、その上に新しい画像を書き込む（上書き）
ことで、常に最新の複数枚の画像データが記憶されるよ
うになっている。

【００２４】なお、この画像メモリ６の容量を上限とし
て、３次元画像を再構成するために要求される２次元超
音波画像の枚数がオペレータにより自由に指定される
が、この指定された枚数に２次元超音波画像の１枚当た
りの生成速度を乗算した時間が、３次元画像収集時間と
して定義するものとする。

【００２５】コンピュータユニット４には、超音波プロ
ーブ２に取り付けられた位置センサ３から位置データが
逐次送られ、２次元画像データの収集間隔と同じ間隔又
はそれより短い間隔でコンピュータユニット４の位置デ
ータメモリ５上に、記録されていく。

【００２６】操作者は、超音波診断装置１又はコンピュ
ータユニット４の操作卓（ユーザインタフェース）を介
して、画像収集開始のコマンドと、画像収集終了のコマ
ンド（フリーズコマンド）とを入力することができる。
図では、これらのコマンドはコンピュータユニット４の
操作卓から入力されるようになっている。

【００２７】コンピュータユニット４の３次元ユニット
ＣＰＵ１１は、この画像収集開始のコマンドを入力する
と、位置データ収集部５に位置センサ３からの位置デー
タの位置データメモリ５への記録を開始させる。

【００２８】また、コンピュータユニット４の３次元ユ
ニットＣＰＵ１１は、この画像収集終了のコマンドを入
力すると、位置データ収集部５に位置センサ３からの位
置データの位置データメモリ５への記録を終了させると
ともに、この画像収集終了のコマンドを超音波診断装置
１のホストＣＰＵ９に転送するようになっている。ホス
トＣＰＵ９は、画像収集開始のコマンドを受け取るとそ
れにトリガされて超音波画像作成部１０に超音波走査の
終了及び２次元超音波画像の作成終了を促す。このよう
に画像収集終了のコマンドをコンピュータユニット４と
超音波診断装置１との一方から入力すると、それがコン
ピュータユニット４と超音波診断装置１の他方に転送さ
れるようにしたことで、２次元画像データの収集と位置
データの収集とを同期して終了することができる。

【００２９】なお、画像収集開始及び終了のコマンドが
コンピュータユニット４と超音波診断装置１との一方か
ら入力されると、それがコンピュータユニット４と超音
波診断装置１の他方に転送されるようにしたことで、２
次元超音波画像データの収集と位置データの収集とを同
期して終了２次元画像データの収集と位置データの収集
とを同期できるとしたが、図３に示すように、超音波診
断装置１と３次元画像処理用コンピュータユニット４と
で共用されるデータ収集タイミング信号発生部２１を設
けて、このデータ収集タイミング信号発生部２１から発
生した画像収集開始及び終了のコマンドが超音波診断装
置１のホストＣＰＵ９と３次元画像処理用コンピュータ
ユニット４の３次元ユニットＣＰＵ１１とにパラレルで
送られるようにしてもよい。

【００３０】２次元画像データの収集と位置データの収
集とが終了した後に、超音波診断装置１の画像メモリ６
から３次元画像処理用コンピュータユニット４の画像メ
モリ７ａ，７ｂに画像入力部１２を介して２次元超音波
画像データが転送される。

【００３１】画像メモリ７ａ，７ｂからは最後に収集し
た２次元超音波画像データから１フレームづつ順番に読
み出され、またこれに同期して位置データメモリ５から
も最後に収集された位置データから順番に読み出され、
両者が加算処理器１３で合わされて３次元画像作成部８
に送られる。このとき２次元超音波画像データと位置デ
ータとの整合は完全にとれている。なぜなら、２次元超
音波画像データの収集と位置データの収集とは同期して
終了し、また読み出しは最後に収集したデータから順番
に行われるからである。

【００３２】３次元画像作成部８では、複数フレームの
２次元超音波画像データとその各々の位置データとか
ら、Ｘ線ＣＴやＭＲＩの３次元表示で用いられている例
えば表面表示、ＭＩＰ（最大値投影）、ＭｉｎＩＰ（最
小値投影）、積分投影、ボリュームレンダリング、ＭＰ
Ｒ画像など等の一般的な３次元再構成法を使って関心部
位に関する３次元ボリュームデータを再構成する。

【００３３】なお、本実施形態では、Ｂモード画像とド
ップラ血流画像とを超音波診断装置１の画像メモリ６
ａ、６ｂに別々に記憶し、３次元画像処理用コンピュー
タユニット４の画像メモリ７ａ，７ｂに別々に転送する
ことによって、Ｂモード画像の３次元ボリュームデータ
と血流画像の３次元ボリュームデータとを個別に再構成
することができるのもであったが、図４に示すようにＢ
モード画像とドップラ血流画像とを超音波診断装置１で
合成しておくことにより、３次元画像処理用コンピュー
タユニット４で合成画像から情報欠落することなくＢモ
ード画像とドップラ血流画像とに分離して、Ｂモード画
像の３次元ボリュームデータと血流画像の３次元ボリュ
ームデータとを個別に再構成することができるようにし
ていてもよい。

【００３４】このＢモード画像とドップラ血流画像との
合成は、図５に示すように、超音波診断装置１の合成画
像作成部１５で行われ、また分離は３次元画像処理用コ
ンピュータユニット４の画像分離部１８で行われる。こ
の場合、超音波診断装置１においてＢモード画像用と血
流画像用とで画像メモリ６ａ，６ｂを別々に設けなくと
も、１系統でよい。従来から、超音波診断装置１の表示
画像はＣＦＭなどのカラードップラによる血流画像を表
示する場合、Ｂモード画像の上にカラー血流画像を上書
き合成して表示している。このため、この画像をそのま
ま３次元画像処理用コンピュータユニット４の画像メモ
リ７に転送し、Ｂモード画像と血流画像の３次元画像を
再構成すると、血流画像が上書きされた部分のＢモード
画像が欠落してしまう。また、カラー血流画像もＢモー
ド画像に囲まれて見難い３次元画像となってしまう。

【００３５】そこで、超音波診断装置１の合成画像作成
部１５で、Ｂモード画像とカラー血流画像とを合成する
際に、Ｂモード画像の白黒の情報と、カラー血流画像の
カラー情報とを、それらいずれの情報も全く欠落しない
ように従来のような上書き合成ではなくて後述する加算
処理により合成する。一方、３次元画像処理用コンピュ
ータユニット４では、超音波診断装置１に表示された合
成画像データを収集し、超音波診断装置１で行なわれた
合成と逆の手順でＢモード画像とカラー血流画像とを分
離し、それぞれの画像を画像メモリ７ａ，７ｂに振り分
けて記億し、それぞれ個別に３次元画像を再構成する。
このようにすれば、Ｂモード画像とカラー血流画像両方
の画像を欠落なく同時に収集、３次元表示することが可
能となる。

【００３６】ここで、Ｂモード画像とカラー血流画像の
合成、分離の１例を説明する。Ｂモード画像は、白黒画
像であり、ＲＧＢの色成分に分離すると、Ｒ信号，Ｇ信
号，Ｂ信号が同じ値となる。一方、カラー血流画像が、
赤のグラデーション、青のグラデーションでの場合、Ｇ
信号の値は常にゼロである。この特徴を利用して、以下
のように合成する。なお、Ｂモード画像の画素値を（Ｒ
ｂ，Ｇｂ，Ｇｂ）、カラー血流画像の画素値を（Ｒｃ，
Ｇｃ，Ｂｃ）で表すものとする。

【００３７】このとき、合成画像の画素値（Ｒｓ，Ｇ
ｓ，Ｂｓ）は、Ｇｃが０でない場合Ｒｓ＝（Ｒｂ＋Ｒｃ）／２Ｇｓ＝（Ｇｂ＋Ｇｃ）／２Ｂｓ＝（Ｂｂ＋Ｂｃ）／２で計算される。

【００３８】また、Ｇｃが０の場合Ｒｓ＝ＲｂＧｓ＝ＧｂＢｓ＝Ｂｂで計算される。

【００３９】逆に、合成画像を分離するのは、Ｒｓ，Ｇ
ｓ，Ｂｓが等しくない場合Ｒｂ＝Ｇｓ×２Ｇｂ＝Ｇｓ×２Ｂｂ＝Ｇｓ×２Ｒｃ＝（Ｒｓ−Ｇｓ）×２Ｇｃ＝０Ｂｃ＝（Ｂｓ−Ｇｓ）×２で求められる。

【００４０】また、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓが等しい場合Ｒｂ＝ＲｓＧｂ＝ＧｓＢｂ＝ＢｓＲｃ＝０Ｇｃ＝０Ｂｃ＝０で求められる。

【００４１】このように別々に再構成したＢモード画像
の３次元画像とカラー血流画像の３次元画像とは、ディ
スプレイ装置１７で表示される。この表示方法として
は、図６（ａ）に示すように、Ｂモード画像の３次元画
像とカラー血流画像の３次元画像とを位置整合して１画
像に合成して表示する合成表示法と、また図６（ｂ）に
示すようにＢモード画像の３次元画像とカラー血流画像
の３次元画像とを左右に並べて別々に表示する並列表示
法との２通りが用意されており、オペレータにより自由
に切り替えられるようになっている。また、合成の手法
としては、単純加算処理、半透明加算処理、３次元的な
奥行きを考慮し、陰面消去をおこなった合成法などこれ
も特に限定をしない。

【００４２】ここで図６（ａ）に示した合成表示例で
は、Ｂモード画像をＭｉｎＩＰ（最小値投影）、カラー
血流画像をＭＩＰ（最大値投影）したものである。画像
を画面の中央に表示し、画像の左側にはそれぞれの画像
の表示方法を変更するボタンを配置した操作パネルを表
示する。このボタンを切り替えることで、合成画像のそ
れぞれの表示法を変更できる。また、トラックボール操
作、またはマウスによる操作で画像の回転、移動、拡大
縮小が可能である。このとき、Ｂモード、カラー両方の
３次元画像は常に追従して回転、移動、拡大縮小され
る。

【００４３】操作パネルには、合成表示から並列表示に
表示方法を切り替えるボタンを配置する。操作者がこの
ボ夕ンを押すことによって、図６（ｂ）に示した並列表
示に切り替えることができる。並列表示では、左右にそ
れぞれＢモードとカラーの３次元画像を表示する。この
とき表示される表示法は、並列表示に切り替える前の合
成表示時の表示法とする。表示画像の下部には画像の表
示方向を変更するボタンを配置した操作パネルを表示す
る。また、トラックボール操作、マウス操作により画像
の回転、移動、拡大縮小が行なえる。

【００４４】このとき、左右の画像を同じく回転、移
動、拡大縮小することも可能であるし、Ｂモード画像の
み、カラー血流画像のみを回転、移動、拡大縮小するこ
とも可能である。この操作対象の切り替えは、操作パネ
ルに配置した［Ｓｙｎｃ］（同期）ボタンを選択・非選
択することによっておこなう。また、この操作パネルに
は、表示形式を合成表示に戻すボタンを配置し、このボ
タンを押すことによって、並列表示時の表示法で合成し
た合成画像を表示することが可能である。

【００４５】また、図７（ａ）に示すように、１断面の
Ｂモード画像をカラー血流画像の３次元画像に合成し、
その断面位置から遠い部分のＢモード画像の外周面を非
表示にするようにしてもよいし、図７（ｂ）に示すよう
に、１断面のＢモード画像をカラー血流画像の３次元画
像に合成し、その断面位置から遠い部分のＢモード画像
の外周面を表示するようにしてもよい。さらに、図７
（ａ），（ｂ）に示した１断面のＢモード画像とカラー
血流画像の３次元画像を両方共に、又は一方だけを半透
明で表示することにより、断面より遠い部分のＢモード
画像とカラー血流画像との位置関係を見やすくするよう
にしてもよい。さらに半透明表示における透明度の調整
も両画像でシンクロして変えるようにしても、又は別々
に行うようにしてもよい。

【００４６】以上のような３次元表示では、超音波で被
検体を走査したボリューム領域との関係、つまり現在表
示されている３次元画像が、ボリューム領域を基準とし
て、どのような向き（図９の視線方向）から見ている画
像なのかを把握することは厄介である。本実施形態で
は、この問題を解決するために、インジケータ発生部１
６を設けている。

【００４７】インジケータ発生部１６は、図８（ａ）に
示すように、２次元の走査面を動かすボリューム領域を
デフォルメしてその外形に近似するような例えば４角錐
形状、４角錐の頂点部分を削除した形状、球体の中心か
ら表面にかけての一部分を切り取った形状、又はこの球
体の一部分形状の中心点部分を削除した形状で、しかも
そのボリューム領域の上下、左右及び走査面が動く収集
方向（図９のＺ方向）を判別可能に構成したような立体
画像をポジションインジケータデータとして発生する。
つまり、このポジションインジケータはボリューム領域
の前後左右を分かり易くするために、図８（ｂ）に示す
ように、走査面が動く収集方向に沿って半分ずつ青と赤
のように異なる色で色分けされ、そして模式的な立体形
状とボリュームデータの全体形状を示すワイアフレーム
とが合成されている。このポジションインジケータの０
゜（前）の位置は収集画像の１枚目（ボリューム領域の
走査開始面）を表し、１８０゜（後）の位置は収集画像
の最後（ボリューム領域の走査最終面）を表している。
もちろん、このポジションインジケータの表示方向は、
Ｂモード画像等の３次元画像の表示方向に連動して変化
され、つまりＢモード画像等の３次元画像を上下回転、
左右回転したときにそれに追従して上下回転、左右回転
されるようになっている。

【００４８】このポジションインジケータをディスプレ
イ装置１７においてＢモード画像等の３次元画像と共に
表示することで、３次元画像の表示方向と実際に３次元
で走査したボリューム領域との位置的な関係が容易に把
握できるようになる。

【００４９】次に、オペレータの３次元走査作業を支援
する技術について説明する。３次元走査は、オペレータ
が超音波プローブ２を把持して被検体の体表面を移動し
たり、また首振りのように動かすことで簡易的に行われ
ることが多い。その一方で、３次元画像処理用コンピュ
ータユニット４で何枚の２次元超音波画像から３次元画
像を再構成するかは自由に設定できるようになってい
る。ここで仮にｎ枚の２次元超音波画像から３次元画像
が再構成されるとすると、３次元画像再構成の１サイク
ルは画像収集のフレームレートの逆数、つまり１フレー
ムの収集時間に“ｎ”を乗算した時間として与えられ
る。この１サイクル時間で、関心部位を含むボリューム
領域全体を一通り走査するように超音波プローブ２を動
かすことが、好ましい。

【００５０】オペレータが好ましく超音波プローブ２を
動かすことができるように、それを支援するための収集
インジケータをインジケータ発生部１６で発生し、ディ
スプレイ装置１７に表示する。この収集インジケータの
一例を図１０（ａ）に示している。この例では、円グラ
フであるがバーグラフでもよい。この収集インジケータ
はその表示形態が１サイクル時間を周期として変動する
ようになっており、例えば円グラフの表示色が円周方向
に経時的に変化し、またバーグラフの表示色がその長軸
方向に経時的に変化するようになっている。オペレータ
は、このような収集インジケータを参照することによ
り、超音波プローブ２を好ましく動かすことができる。

【００５１】また、超音波診断装置１の画像メモリ６か
ら３次元画像処理用コンピュータユニット４の画像メモ
リ７に複数フレーム分の２次元超音波画像データが転送
されるとき、その転送の進捗状況を、インジケータ発生
部１６で発生する転送インジケータ、例えば図１０
（ｂ）に示すような残りをバーグラフとパーセントで表
示する転送インジケータをディスプレイ装置８に表示す
るようにしてもよい。本発明は、上述した実施形態に限
定されることなく、種々変形して実施可能である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によると、超音波画像とその画像
に対応するプローブの位置データとを簡単に整合させる
ことができる。また、本発明によると、超音波プローブ
の手動走査の指標を与えることができ、これによりオペ
レータは好ましく３次元スキャンを行い得る。

【００５３】また、本発明によると、超音波診断装置に
外付けされた３次元画像処理用コンピュータユニットの
側で合成画像からＢモード画像とカラードプラの血流画
像とに分離することができる。さらに本発明によると、
３次元画像の表示方向を、３次元走査したボリューム領
域を基準に分かり易く提示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態による３次元超音波
システムの概略図。

【図２】図１の機能ブロック図。

【図３】図１の他の機能ブロック図。

【図４】本実施形態の他の画像分離方法の原理図。

【図５】図４の画像分離法法に対応する３次元超音波シ
ステムの機能ブロック図。

【図６】図１のディスプレイ装置上に表示した中間調画
像。

【図７】図１のディスプレイ装置上に表示した中間調画
像。

【図８】インジケータ発生部で作られるポジションイン
ジケータの一例を示す図。

【図９】３次元走査の３方向を示す図。

【図１０】インジケータ発生部で作られる収集インジケ
ータと転送インジケータとの一例を示す図。

【符号の説明】

１…超音波診断装置、２…超音波プローブ、３…位置センサ、４…３次元画像処理用コンピュータユニット、５…位置データメモリ、６…画像メモリ、７…画像メモリ、８…３次元画像作成部。

フロントページの続き (72)発明者田中裕子東京都北区赤羽２丁目16番４号東芝医用システムエンジニアリング株式会社内 (72)発明者斎藤俊一東京都北区赤羽２丁目16番４号東芝医用システムエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4C301 BB05 BB13 BB28 BB34 CC02 DD01 DD02 EE20 GD02 JC14 JC20 KK01 KK02 KK07 KK08 KK12 KK13 KK16 KK17 KK22 KK40 LL03 LL20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波診断装置と、この超音波診断装置に
外付け可能な３次元画像処理用コンピュータユニットと
からなり、前記超音波診断装置において超音波プローブ
を被検体に対して動かすことにより２次元画像データを
３次元的に収集し、この２次元画像データを前記超音波
診断装置内の画像メモリを介して前記外付けされた３次
元画像処理用コンピュータユニットに取り込み、この取
り込まれた２次元画像データと前記超音波プローブに外
付けされた位置センサにより検出した前記超音波プロー
ブの位置データとに基づいて３次元画像データを前記３
次元画像処理用コンピュータユニットにより生成し、表
示する３次元超音波システムにおいて、前記２次元画像データの収集を終了するタイミングと前
記３次元画像処理用コンピュータユニットの位置データ
の取り込みを終了するタイミングとを同期させることに
より、前記３次元画像処理用コンピュータユニット内で
前記２次元画像データと前記位置データとの対応付けを
図ることを特徴とした３次元超音波システム。
【請求項２】超音波診断装置とこの超音波診断装置に外
付け可能な３次元画像処理用コンピュータユニットとか
らなり、前記超音波診断装置において超音波プローブを
被検体に対して動かすことにより２次元画像データを３
次元的に収集し、この２次元画像データを前記超音波診
断装置内の画像メモリを介して前記外付けされた３次元
画像処理用コンピュータユニットに取り込み、この取り
込まれた２次元画像データと前記超音波プローブに外付
けされた位置センサにより検出した前記超音波プローブ
の位置データとに基づいて３次元画像データを前記３次
元画像処理用コンピュータユニットにより生成し、表示
する３次元超音波システムにおいて、前記超音波診断装置又は前記３次元画像処理用コンピュ
ータユニットで発生したタイミング信号に従って、前記
２次元画像データの収集が行われ、前記３次元画像処理
用コンピュータユニットへの位置データの取り込みが行
われるようにしたことを特徴とした３次元超音波システ
ム。
【請求項３】前記超音波診断装置の画像メモリ内に収集
した超音波Ｂモード画像データとカラードップラによる
血流画像データとを、前記３次元画像処理用コンピュー
タユニットのメモリ上にそれぞれ個別に転送し、前記３
次元画像処理用コンピュータユニットにおいて前記超音
波Ｂモード画像データと前記血流画像データとからそれ
ぞれ同一部位に関する３次元画像データを個別に再構成
することを特徴とした請求項１記載の３次元超音波シス
テム。
【請求項４】前記３次元画像処理用コンピュータユニッ
トで前記３次元画像データを再構成するのに必要とされ
る枚数の２次元画像データを収集するのに要する時間を
１周期として表示形態が変動する円グラフ又はバーグラ
フを前記超音波診断装置と前記３次元画像処理用コンピ
ュータユニットとの少なくとも一方に表示することを特
徴とした請求項１又は２記載の３次元超音波システム。
【請求項５】超音波診断装置とこの超音波診断装置に外
付け可能な３次元画像処理用コンピュータユニットとか
らなり、前記超音波診断装置において超音波プローブを
被検体に対して動かすことにより２次元画像データを３
次元的に収集し、この２次元画像データを前記超音波診
断装置内の画像メモリを介して前記外付けされた３次元
画像処理用コンピュータユニットに取り込み、この取り
込まれた２次元画像データと前記超音波プローブに外付
けされた位置センサにより検出した前記超音波プローブ
の位置データとに基づいて３次元画像データを前記３次
元画像処理用コンピュータユニットにより生成し、表示
する３次元超音波システムにおいて、前記超音波診断装置又は前記３次元画像処理用コンピュ
ータユニットからオペレータにより動作開始コマンドが
入力されてから、所定の時間遅れて、前記２次元画像デ
ータの収集が開始され、前記３次元画像処理用コンピュ
ータユニットへの位置データの取り込みが開始されるよ
うにしたことを特徴とした３次元超音波システム。
【請求項６】超音波診断装置とこの超音波診断装置に外
付け可能な３次元画像処理用コンピュータユニットとか
らなり、前記超音波診断装置において超音波プローブを
被検体に対して動かすことにより超音波Ｂモード画像デ
ータとカラードップラによる血流画像データとを３次元
的に収集し、この超音波Ｂモード画像データと血流画像
データとを１枚の画像データに合成して前記超音波診断
装置で表示すると共に、前記合成した画像データを前記
外付けされた３次元画像処理用コンピュータユニットに
取り込み、この取り込まれた前記合成画像データに基づ
いて３次元画像データを前記３次元画像処理用コンピュ
ータユニットにより生成し、表示する３次元超音波シス
テムにおいて、前記合成画像データは前記超音波Ｂモード画像データに
前記血流画像データを加算処理することにより生成し、
この加算処理により生成した合成画像データから前記３
次元画像処理用コンピュータユニットで前記超音波Ｂモ
ード画像データと前記血流画像データとに分離して個別
に３次元画像データを再構成することを特徴とした３次
元超音波システム。
【請求項７】同一部位の超音波Ｂモード画像データとカ
ラードップラによる血流画像データとをそれぞれ別個に
３次元ボリュームデータとして収集、表示する３次元超
音波システムにおいて、前記超音波Ｂモード画像データの３次元画像データと前
記血流画像データの３次元画像データとを、１枚の合成
画像として表示する第１モードと、１画面に並列して個
別に表示する第２モードとを切り替える機能を有するこ
とを特徴とした３次元超音波システム。
【請求項８】前記第２モードにおいて、前記超音波Ｂモ
ード画像データの３次元画像データと前記血流画像デー
タの３次元画像データとを同一の縮尺で同一の表示方向
で表示することを特徴とした請求項７記載の３次元超音
波システム。
【請求項９】前記第２モードにおいて、前記超音波Ｂモ
ード画像データの３次元画像データと前記血流画像デー
タの３次元画像データとの一方で表示の縮尺と位置と表
示方向との少なくとも１つを変更したとき、他方におい
ても連動して変更することを特徴とした請求項７記載の
３次元超音波システム。
【請求項１０】２次元超音波画像データを３次元的に収
集し、３次元超音波画像データを生成して表示する３次
元超音波診断装置において、前記３次元表示画像データと同画面に、前記２次元超音
波画像データの上下、左右及び収集方向を判別可能に構
成した３次元状のインジケータを表示し、前記３次元表
示画像データの表示方向に連動して前記インジケータの
表示方向を変えるようにしたことを特徴とした３次元超
音波システム。
【請求項１１】前記インジケータは、前記２次元超音波
画像データの３次元的な収集領域の外形に近似する４角
錐形状、４角錐の頂点部分を削除した形状、球体の中心
から表面にかけての一部分を切り取った形状、又はこの
球体の一部分形状の中心点部分を削除した形状であるこ
とを特徴とした請求項１１記載の３次元超音波システ
ム。
【請求項１２】前記インジケータを前記収集方向に沿っ
て半分ずつあるいは数段階に分けて異なる色で表示する
ことを特徴とした請求項１０又は１１記載の３次元超音
波システム。
【請求項１３】前記インジケータを、模式的な立体形状
とボリュームデータの全体形状を示すワイアフレームと
を合成した形状で表示することを特徴とした請求項１
０、１１又は１２記載の３次元超音波システム。