JP2000116654A - Ultrasonic image forming apparatus - Google Patents

Ultrasonic image forming apparatus

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JP2000116654A
JP2000116654A JP10290438A JP29043898A JP2000116654A JP 2000116654 A JP2000116654 A JP 2000116654A JP 10290438 A JP10290438 A JP 10290438A JP 29043898 A JP29043898 A JP 29043898A JP 2000116654 A JP2000116654 A JP 2000116654A
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ultrasonic
image
dimensional
unit
images
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Toshikazu Tanaka
俊積 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily select a right unit image and to display an accurate three- dimensional display on processing for making three-dimension from a no. of two-dimensional ultrasonic images obtd. by a two-dimensional ultrasonic image forming means even when speed of movement of an ultrasonic oscillator is changed on every scanning stroke of the ultrasonic oscillator by a simple constitution. SOLUTION: No. of unit images set by a unit image no. setting part 41 is taken in an arithmetic part 42 and no. of sheets of two-dimensional radial ultrasonic images is read. In addition, a pitch interval Ps for taking the unit image is obtd. from the no. of the unit images and the total no. of the two-dimensional radial ultrasonic images and on every counting of a no. corresponding to this pitch interval Ps, a gate in a gate circuit 51 is opened and only the unit images are extracted and taken in the three-dimensional ultrasonic image forming apparatus 50 and other ultrasonic images are thinned-out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動子をヘ
リカル動作させる間に二次元ラジアル超音波画像を所定
の方向に多数取得して、これらの二次元ラジアル超音波
画像から立体画像を構築する三次元化処理を行うのに必
要な単位画像と、それ以外の不要な画像とを選別して、
単位画像のみを三次元化処理手段に取り込んで三次元化
処理を行う超音波画像生成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for acquiring a large number of two-dimensional radial ultrasonic images in a predetermined direction while operating an ultrasonic transducer in a helical manner, and constructing a three-dimensional image from these two-dimensional radial ultrasonic images. Unit images necessary for performing the three-dimensional processing to be performed, and other unnecessary images,
The present invention relates to an ultrasonic image generation device that takes only unit images into a three-dimensional processing unit and performs three-dimensional processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波検査は、超音波振動子を用いて患
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、この反射エコーの受信信号を
所定の処理を行うことによって、モニタ画面に体内組織
の断層情報を超音波画像として表示するものである。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所定方向に一定の
ピッチ間隔をもって多数取得した後に、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
変換して表示する手法は知られている。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。
2. Description of the Related Art In an ultrasonic examination, an ultrasonic signal is transmitted into a patient's body using an ultrasonic transducer, a reflected echo from a tomographic portion of a body tissue is received, and a received signal of the reflected echo is converted into a predetermined signal. By performing the processing, the tomographic information of the body tissue is displayed as an ultrasonic image on the monitor screen. When ultrasonic scanning is performed over a predetermined range in the body, a two-dimensional ultrasonic image of this scanning range, that is, a B-mode ultrasonic image is obtained. There is known a method of converting these two-dimensional ultrasonic images into three-dimensional images and displaying them by image processing after acquisition. When the two-dimensional ultrasonic image is three-dimensionally displayed on the monitor screen in this manner, the structure of the body tissue can be easily grasped, so that the accuracy of the ultrasonic diagnosis is improved.

【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いて
濃淡で表示したものであることから、例えば前後の二次
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
に基づいて所定の画像処理を行えば、関心のある臓器構
造や体腔管内の組織構造等を抽出して表示することも可
能になる。
[0003] A two-dimensional ultrasonic image is expressed on two axes orthogonal to X and Y. When a large number of two-dimensional ultrasonic images are arranged at predetermined pitch intervals in a predetermined direction, this two-dimensional ultrasonic image is obtained. Coordinate axes (X, Y,
Z) A spatial expression having a predetermined spread on the top becomes possible. Ultrasound images show the tissue structure in the body in shades based on the difference in brightness.For example, if linear interpolation is performed based on the brightness of the two-dimensional ultrasound images before and after, the tissue structure in the body is three-dimensional. Can be displayed. Further, even if the space on the three-dimensional coordinate axis is converted into voxels and the grayscale information of each voxel is displayed, the tissue structure in the body can be displayed three-dimensionally. If predetermined image processing is performed based on these three-dimensional image signals, it becomes possible to extract and display an organ structure of interest, a tissue structure in a body cavity, and the like.

【0004】体腔内の超音波画像を取得するためのもの
として、先端に超音波振動子を装着した可撓性コードを
有する超音波プローブは従来から広く知られている。ま
た、超音波プローブを体腔内に導くために、内視鏡の処
置具挿通チャンネル等をガイド手段として用いる構成と
したものもある。ガイド手段を用いるか否かはともかく
として、超音波プローブは、可撓性チューブの先端に超
音波走査部を構成する先端キャップを連結して設け、こ
の先端キャップ内に超音波振動子が設けられる。そし
て、この超音波振動子を先端キャップの軸線方向に直進
させながら超音波走査を行う場合には、押し引き操作手
段を超音波振動子に接続する等によって、この超音波振
動子を遠隔操作で移動させるようにする。一方、超音波
振動子を先端キャップ内で回転駆動すれば、回転方向の
超音波走査が可能になる。これらの超音波振動子の走査
は、それぞれリニア走査,ラジアル走査であり、従って
各走査により得られる超音波画像は、それぞれリニア超
音波画像,ラジアル超音波画像であって、これらはいず
れも二次元超音波画像である。
[0004] Ultrasonic probes having a flexible cord with an ultrasonic vibrator attached to the tip thereof have been widely known for acquiring an ultrasonic image of a body cavity. There is also a configuration in which a treatment tool insertion channel of an endoscope or the like is used as guide means for guiding an ultrasonic probe into a body cavity. Regardless of whether or not the guide means is used, the ultrasonic probe is provided by connecting a distal end cap constituting an ultrasonic scanning unit to the distal end of the flexible tube, and an ultrasonic transducer is provided in the distal end cap. . When performing ultrasonic scanning while moving the ultrasonic vibrator straight in the axial direction of the tip cap, the ultrasonic vibrator can be remotely operated by connecting the push-pull operation means to the ultrasonic vibrator or the like. Make it move. On the other hand, if the ultrasonic vibrator is driven to rotate in the tip cap, ultrasonic scanning in the rotational direction becomes possible. The scanning of these ultrasonic transducers is a linear scanning and a radial scanning, respectively. Therefore, the ultrasonic images obtained by each scanning are a linear ultrasonic image and a radial ultrasonic image, respectively, and these are two-dimensional. It is an ultrasonic image.

【0005】超音波振動子を直進駆動し、かつ回転駆動
する構成とすれば、X,Y直交2軸上に表現可能な二次
元超音波画像、つまり二次元ラジアル超音波画像を直進
方向に向けて一定のピッチ間隔で並ぶようにして取得で
きる。ただし、超音波振動子を所定のピッチ間隔毎に間
欠送りをして、停止中にそれを回転させるように構成す
ると、制御が極めて困難かつ面倒になる。このために、
超音波振動子を連続的に回転させながら連続的に直進さ
せるようにするのが一般的である。従って、超音波振動
子の移動軌跡はこれらの動きを合成したヘリカルな動き
となる。
If the ultrasonic vibrator is driven linearly and rotationally driven, a two-dimensional ultrasonic image that can be expressed on two axes orthogonal to X and Y, that is, a two-dimensional radial ultrasonic image is directed in the linear direction. Can be obtained by lining up at a constant pitch interval. However, if the ultrasonic transducer is intermittently fed at a predetermined pitch interval and is rotated while stopped, control becomes extremely difficult and troublesome. For this,
Generally, the ultrasonic vibrator is continuously rotated while continuously rotating. Accordingly, the moving trajectory of the ultrasonic transducer becomes a helical movement obtained by combining these movements.

【0006】遠隔操作により超音波振動子をヘリカル動
作させるには、超音波プローブの基端部に操作部を連結
して設けて、超音波振動子に密着コイル等からなるフレ
キシブルシャフトを連結し、このフレキシブルシャフト
を可撓性チューブ内に挿通させて、操作部の内部に導く
ようにする。そして、操作部内にはモータ等の回転駆動
手段を設けて、フレキシブルシャフトの基端部に接続す
る。さらに、フレキシブルシャフト及びその回転駆動手
段からなるユニット全体を可撓性チューブの軸線方向に
移動させる直進駆動手段を設ける。この場合、直進駆動
手段は前述したユニットを往復移動させるものであり、
かつその往復移動ストロークは予め所定の範囲に設定し
ておく。
In order to operate the ultrasonic vibrator by helical operation by remote control, an operation unit is connected to the base end of the ultrasonic probe, and a flexible shaft composed of a close contact coil or the like is connected to the ultrasonic vibrator. The flexible shaft is inserted into the flexible tube so as to be guided into the operation section. Then, a rotation drive means such as a motor is provided in the operation unit, and is connected to the base end of the flexible shaft. Further, there is provided a straight drive means for moving the entire unit including the flexible shaft and the rotary drive means in the axial direction of the flexible tube. In this case, the linear drive means reciprocates the unit described above,
The reciprocating stroke is set in a predetermined range in advance.

【0007】このように超音波振動子をヘリカル動作さ
せると、超音波振動子が1回転する間に、直進方向(Z
軸方向)にもある距離だけ移動する。従って、実際に得
られるラジアル超音波画像は、このZ軸に対して正確に
直交する方向の超音波画像、つまりX,Y直交2軸上の
超音波画像が得られるのではなく、Z軸方向にある幅を
持ったラジアル超音波画像となる。要するに、このラジ
アル超音波画像を擬似的なX,Y直交2軸上の二次元超
音波画像とするが、ラジアル超音波画像の始端位置と終
端位置とでは、Z軸方向の位置がずれているために、完
全な形の二次元超音波画像とはならない。従って、ラジ
アル画像における原点位置(回転方向の始端位置と終端
位置)の接合部の位置ずれを最小限に抑制するために
は、超音波振動子をできるだけ高速で回転駆動する必要
がある。そうすると、直進動作の全ストローク間を移動
させた時に取得される二次元超音波画像の枚数は膨大な
ものになる。これら全ての二次元超音波画像を用いて三
次元化処理を行うには、極めて膨大な信号処理量とな
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。
[0007] When the ultrasonic vibrator is operated in a helical manner as described above, the linear motion (Z
(Axial direction). Therefore, the actually obtained radial ultrasonic image is not an ultrasonic image in a direction exactly perpendicular to the Z axis, that is, an ultrasonic image on two axes perpendicular to the X and Y axes. A radial ultrasonic image having a certain width is obtained. In short, the radial ultrasonic image is a pseudo two-dimensional ultrasonic image on two axes orthogonal to X and Y, but the starting position and the ending position of the radial ultrasonic image are shifted in the Z-axis direction. Therefore, it is not a complete two-dimensional ultrasound image. Therefore, in order to minimize the displacement of the joint portion at the origin position (the start end position and the end position in the rotation direction) in the radial image, it is necessary to rotationally drive the ultrasonic transducer as fast as possible. Then, the number of two-dimensional ultrasonic images acquired when moving between all the strokes of the straight-line operation becomes enormous. Performing three-dimensional processing using all of these two-dimensional ultrasonic images requires an extremely large amount of signal processing and extremely complicated signal processing. Requires a lot of time.

【0008】このように、多数得られた二次元超音波画
像から三次元化処理するに当っての単位画像となるもの
を所定のピッチ間隔毎に選択し、それ以外の不要な画像
を間引くようにすると、信号処理の簡略化を図ることが
できる。そして、どの画像を三次元化処理を行うための
単位画像として選択し、どの画像を不要なものとして間
引くかについて、いくつかの方式が提案されている。最
も一般的に行われているのは、超音波振動子の直進方向
への移動開始時点から所定の時間間隔毎に得られるラジ
アル超音波画像を単位画像とするものである。また、単
位画像をそれ以外の画像と区別するために、超音波画像
を生成する際に単位画像にマーカを付ける等により、不
要な画像との識別するように構成したものもある。
As described above, a unit image to be subjected to three-dimensional processing is selected from a large number of obtained two-dimensional ultrasonic images at predetermined pitch intervals, and other unnecessary images are thinned out. In this case, signal processing can be simplified. Several schemes have been proposed for selecting which image is a unit image for performing the three-dimensional processing and decimating which image is unnecessary. Most commonly, a unit image is a radial ultrasonic image obtained at predetermined time intervals from the start of the movement of the ultrasonic vibrator in the rectilinear direction. In addition, in order to distinguish a unit image from other images, there is a configuration in which a marker is attached to a unit image when an ultrasonic image is generated so as to be distinguished from an unnecessary image.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波プロ
ーブとして、前述したように、超音波振動子の回転方向
及び直進方向への移動は、可撓性チューブ内に挿通させ
たフレキシブルシャフトが伝達部材となるが、超音波プ
ローブは挿入経路に沿って曲がった状態となっており、
また特に内視鏡の処置具挿通チャンネル等をガイド手段
とする場合において、内視鏡の挿入部を構成するアング
ル部を湾曲操作した状態で、超音波振動子が駆動される
こともある。このような場合には、フレキシブルシャフ
トと可撓性チューブとの間の摺動抵抗等により直進駆動
手段に負荷が作用して、直進方向の動きが鈍くなる可能
性もある。従って、時間管理により単位画像とそれ以外
の画像とに分けていたのでは、リニア方向の移動速度が
変化すると、前後の単位画像におけるZ軸方向における
間隔が変化してしまい、これらの単位画像から生成した
三次元超音波画像が実際より間延びしたものとなった
り、縮こまったものとなったりする。一方、二次元超音
波画像を取得する毎に、それを単位画像とするか否かの
判定を行って、単位画像として選択されるものについて
はマーカ等を付すようにすると、判定手段及びマーカ付
与手段等が必要となる関係から、超音波画像を生成する
ための信号処理装置の構成が複雑になると共に信号処理
も複雑になる等といった問題点がある。
As described above, as the ultrasonic probe, as described above, the moving of the ultrasonic transducer in the rotation direction and the straight traveling direction is performed by a flexible shaft inserted through the flexible tube. However, the ultrasonic probe is bent along the insertion path,
Further, particularly when the treatment tool insertion channel of the endoscope or the like is used as the guide means, the ultrasonic transducer may be driven in a state where the angle portion forming the insertion portion of the endoscope is operated to bend. In such a case, a load may act on the linear drive means due to sliding resistance between the flexible shaft and the flexible tube, and the movement in the linear direction may be slowed down. Therefore, if the unit image is divided into the unit image and the other images by time management, if the moving speed in the linear direction changes, the interval in the Z axis direction between the preceding and following unit images changes, and from these unit images, The generated three-dimensional ultrasonic image is elongated or contracted from the actual one. On the other hand, each time a two-dimensional ultrasonic image is acquired, it is determined whether or not it is a unit image, and a marker or the like is added to an image selected as a unit image. Because of the necessity of means and the like, there is a problem that the configuration of a signal processing device for generating an ultrasonic image becomes complicated and signal processing becomes complicated.

【0010】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、簡単な構成によっ
て、二次元超音波画像生成手段で得た多数の二次元超音
波画像から三次元化処理を行う単位画像を容易に選別で
き、しかも超音波振動子の直進方向への動き速度が変化
しても、正確な三次元超音波画像を表示できるような単
位画像を取得できるようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to use a simple structure to convert a large number of two-dimensional ultrasonic images obtained by a two-dimensional ultrasonic image generating means into a three-dimensional ultrasonic image. The unit image to perform the normalization process can be easily selected, and even if the moving speed of the ultrasonic transducer in the linear direction changes, a unit image capable of displaying an accurate three-dimensional ultrasonic image can be obtained. Is to do.

【0011】[0011]

【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、遠隔操作で超音波振動子を回転させ
ながら所定のストロークだけ直進方向に往復移動させる
ヘリカル動作を行う間に、この超音波振動子の1回転毎
に二次元ラジアル超音波画像を取得するための二次元超
音波画像生成手段と、この二次元超音波画像生成手段で
取得した二次元ラジアル超音波画像を規則的なピッチ間
隔毎に選択して単位画像を取得する単位画像選択手段
と、これら単位画像から三次元超音波画像信号を生成す
る三次元化処理手段とを備えたものであって、前記単位
画像選択手段は、前記超音波振動子の直進ストローク始
端位置から終端位置までに得られた二次元ラジアル超音
波画像の総数を計数する計数部と、前記三次元化処理手
段に取り込む二次元ラジアル超音波画像の数を設定する
単位画像数設定部と、前記計数部で取得した二次元ラジ
アル超音波画像の総数と前記単位画像数設定部で設定さ
れた画像数との比に基づき不要画像を間引いて、単位画
像を抽出する画像抽出部とを備える構成としたことをそ
の特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a helical operation for reciprocating a predetermined stroke in a rectilinear direction while rotating an ultrasonic vibrator by remote control. A two-dimensional ultrasonic image generating means for acquiring a two-dimensional radial ultrasonic image for each rotation of the ultrasonic transducer, and a two-dimensional radial ultrasonic image acquired by the two-dimensional ultrasonic image generating means is regularly arranged. A unit image selecting unit for selecting and acquiring a unit image at every pitch interval, and a three-dimensional processing unit for generating a three-dimensional ultrasonic image signal from these unit images, Means for counting the total number of two-dimensional radial ultrasonic images obtained from the start position to the end position of the straight-line stroke of the ultrasonic vibrator; and a two-dimensional unit to be taken into the three-dimensional processing unit. A unit image number setting unit for setting the number of digital ultrasonic images, and an unnecessary image based on a ratio between the total number of two-dimensional radial ultrasonic images acquired by the counting unit and the number of images set by the unit image number setting unit And an image extracting unit for extracting a unit image.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の一形態について説明する。まず、図1及び図2に
は、二次元超音波画像生成手段の一例として、経内視鏡
的に挿入される超音波検査装置が示されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIGS. 1 and 2 show an ultrasonic inspection apparatus which is inserted endoscopically as an example of a two-dimensional ultrasonic image generating means.

【0013】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は超音波プローブであって、
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内に挿入される可撓性を有するカテーテル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。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an endoscope. The endoscope 1 has a main body operation section 1a and an insertion section 1b inserted into a body cavity. The endoscope 1 has a main body operation unit 1
a to the tip of the insertion portion 1b
A treatment tool insertion channel 2 for inserting a treatment tool such as forceps is provided, and the treatment tool insertion channel 2 is inserted into the insertion portion 1b.
It is open at the tip. 3 is an ultrasonic probe,
The ultrasonic probe 3 is formed by connecting a flexible catheter 5 inserted into the treatment instrument insertion channel 2 to the operation section 4. The operation section 4 includes an ultrasonic observation device 6. A cable 7 detachably connected is drawn out.

【0014】図2に示したように、カテーテル5は先端
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が挿通されている。可撓性チューブ8の先端には硬
性の先端キャップ8aが連設されており、この先端キャ
ップ8a内に単板からなる超音波振動子10が設けら
れ、この超音波振動子10は取付部材11に搭載されて
いる。そして、フレキシブルシャフト9の先端は、この
先端キャップ8a内において、取付部材11に連結して
設けられている。従って、先端キャップ8aの部位は超
音波走査部を構成するものであり、先端キャップ8a内
での超音波振動子10の動きは回転しながらその軸線方
向に向けて所定のストロークだけ往復移動する、所謂ヘ
リカル動作することになる。
As shown in FIG. 2, the catheter 5 has a flexible tube 8 having a closed distal end, and a flexible shaft 9 made of a tight coil is inserted into the flexible tube 8. A rigid tip cap 8a is connected to the distal end of the flexible tube 8, and an ultrasonic vibrator 10 made of a single plate is provided inside the distal end cap 8a. It is installed in. The distal end of the flexible shaft 9 is provided to be connected to the mounting member 11 in the distal end cap 8a. Therefore, the portion of the distal end cap 8a constitutes an ultrasonic scanning unit, and the movement of the ultrasonic transducer 10 in the distal end cap 8a reciprocates by a predetermined stroke in the axial direction while rotating. The so-called helical operation is performed.

【0015】また、カテーテル5の基端部に連結した操
作部4は、そのケーシングの内部に回転軸12が設けら
れており、この回転軸12はケーシングに軸受13,1
3によって回転及び軸線方向に移動可能に支持されてい
る。回転軸12の先端は、シール部材14を介して可撓
性チューブ8の基端部内に延在されており、この部位で
フレキシブルシャフト9に連結されている。また、回転
軸12の基端部には駆動ユニット15が連結されてい
る。駆動ユニット15は、操作部4内において回転不能
で、回転軸12の軸線方向に移動可能に設けられてお
り、回転軸12のうちの駆動ユニット15内の位置には
プーリ16が連結されている。駆動ユニット15内には
エンコーダ17aを付設したラジアル駆動モータ17が
装着されており、このラジアル駆動モータ17には、プ
ーリ16を回転駆動するための伝達部材としてプーリ1
8が接続されると共に、プーリ16,18間にタイミン
グベルト19が巻回して設けられている。さらに、回転
軸12の基端部にはロータリコネクタ20が連結されて
おり、超音波振動子10に接続し、フレキシブルシャフ
ト9と共に回転する信号ケーブル(図示せず)は、ロー
タリコネクタ20を介して回転しないケーブル21に接
続されるようになっている。
The operating portion 4 connected to the proximal end of the catheter 5 has a rotary shaft 12 provided inside the casing, and the rotary shaft 12 is provided on the casing with bearings 13 and 1.
3 support it so that it can rotate and move in the axial direction. The distal end of the rotary shaft 12 extends into the base end of the flexible tube 8 via the seal member 14, and is connected to the flexible shaft 9 at this position. A drive unit 15 is connected to a base end of the rotating shaft 12. The drive unit 15 is provided so as to be non-rotatable in the operation unit 4 and movable in the axial direction of the rotary shaft 12, and a pulley 16 is connected to a position of the rotary shaft 12 in the drive unit 15. . A radial drive motor 17 provided with an encoder 17 a is mounted in the drive unit 15, and the radial drive motor 17 has a pulley 1 as a transmission member for rotating and driving the pulley 16.
8 is connected, and a timing belt 19 is wound between the pulleys 16 and 18. Further, a rotary connector 20 is connected to the base end of the rotating shaft 12. A signal cable (not shown) connected to the ultrasonic vibrator 10 and rotated together with the flexible shaft 9 is connected via the rotary connector 20. The cable 21 is connected to a non-rotating cable 21.

【0016】ラジアル駆動モータ17によって回転軸1
2及びフレキシブルシャフト9を順次介して超音波振動
子10が回転駆動されるが、さらに超音波振動子10を
先端キャップ8a内という有限の範囲で、この先端キャ
ップ8aの軸線方向に、つまり直進移動できるようにな
されている。このために、回転軸12には連動部材22
が取り付けられており、この連動部材22はボールナッ
ト部22aを備え、このボールナット部22aにはねじ
軸23が挿通されている。従って、ねじ軸23を回転さ
せると、連動部材22が直進して、回転軸12及び駆動
ユニット15が前進,後退することになる。このねじ軸
23を回転駆動するために、正逆回転可能な直進用モー
タ24が接続されている。これによって、超音波振動子
10を直進させることができ、従ってボールナット部2
2aを有する連動部材22とねじ軸23及びこのねじ軸
23の回転駆動手段としての直進用モータ24とで直進
駆動手段が構成される。
The rotary shaft 1 is driven by a radial drive motor 17.
The ultrasonic vibrator 10 is driven to rotate via the second shaft 2 and the flexible shaft 9 sequentially, and the ultrasonic vibrator 10 is further moved in the axial direction of the distal end cap 8a within a finite range within the distal end cap 8a. It has been made possible. For this purpose, the rotating shaft 12 is provided with an interlocking member 22.
The interlocking member 22 includes a ball nut portion 22a, and a screw shaft 23 is inserted through the ball nut portion 22a. Therefore, when the screw shaft 23 is rotated, the interlocking member 22 moves straight, and the rotary shaft 12 and the drive unit 15 move forward and backward. In order to rotationally drive the screw shaft 23, a straight-forward motor 24 that can rotate forward and reverse is connected. As a result, the ultrasonic transducer 10 can move straight, and therefore the ball nut 2
An interlocking member 22 having 2a, a screw shaft 23, and a linear motor 24 as a rotation driving device of the screw shaft 23 constitute a linear driving unit.

【0017】そして、超音波振動子10の直進方向にお
けるストローク端位置を規制するために、一対のリミッ
トスイッチ25a,25bを備えており、超音波振動子
10の前進ストローク端に至ると、連動部材22により
リミットスイッチ25aがONするようになり、また後
退ストローク端位置に至ると、連動部材22はリミット
スイッチ25bをONさせることになる。従って、リミ
ットスイッチ25a,25bのいずれかがONした時に
は、直進用モータ24の動作方向を反転させるように制
御される。
A pair of limit switches 25a and 25b are provided for regulating the stroke end position of the ultrasonic vibrator 10 in the rectilinear direction, and when the ultrasonic vibrator 10 reaches the forward stroke end, an interlocking member is provided. When the limit switch 25a is turned on by the switch 22, and the end position of the reverse stroke is reached, the interlocking member 22 turns on the limit switch 25b. Therefore, when either of the limit switches 25a, 25b is turned on, control is performed so that the operation direction of the straight-ahead motor 24 is reversed.

【0018】以上の構成を有する超音波プローブ3は、
ラジアル駆動モータ17と直進用モータ24とを同時に
作動させることによって、超音波振動子10をヘリカル
動作させるが、超音波走査は回転方向のものとなし、従
ってラジアル走査が行われることになる。回転方向のエ
ンコーダ17aを設けたのはこのためであり、超音波振
動子10は回転しながら直進することから、擬似的では
あるが、直進方向のストローク端間で多数の二次元ラジ
アル超音波画像信号が得られる。
The ultrasonic probe 3 having the above configuration is
By simultaneously operating the radial drive motor 17 and the straight-ahead motor 24, the ultrasonic vibrator 10 is operated in a helical manner. However, the ultrasonic scanning is performed in the rotational direction, so that the radial scanning is performed. This is why the encoder 17a in the rotational direction is provided, and the ultrasonic transducer 10 travels straight while rotating. Therefore, although pseudo, a large number of two-dimensional radial ultrasonic images are provided between the stroke ends in the linear direction. A signal is obtained.

【0019】そこで、図3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における回路構成
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30を有し、この二次元超音波画像信号処理部30
は、超音波送受信回路31と、振動子駆動回路32と、
位置検出回路33と、超音波走査制御回路34と、超音
波信号処理回路35とから構成される。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the signal processing section 6a of the ultrasonic observation device 6 constituting the ultrasonic probe 3. As shown in FIG. The signal processing unit 6a has a two-dimensional ultrasonic image signal processing unit 30, and the two-dimensional ultrasonic image signal processing unit 30
Is an ultrasonic transmission / reception circuit 31, a transducer driving circuit 32,
It comprises a position detection circuit 33, an ultrasonic scanning control circuit 34, and an ultrasonic signal processing circuit 35.

【0020】超音波送受信回路31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31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31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で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31に伝送される。
The ultrasonic transmitting / receiving circuit 31 includes the ultrasonic vibrator 1
The ultrasonic transmission / reception circuit 31 is for controlling transmission / reception of ultrasonic waves at 0. The ultrasonic transmission / reception circuit 31 switches between a transmission mode and a reception mode alternately. In the transmission mode, a trigger signal is input to the ultrasonic vibrator 10, and an ultrasonic pulse signal is transmitted from the ultrasonic vibrator 10 toward the body based on the trigger signal. When the ultrasonic pulse signal is transmitted,
The ultrasonic transmission / reception circuit 31 switches to the reception mode. In the ultrasonic pulse signal transmitted toward the inside of the body, a reflected echo is generated at a tomographic portion of a body tissue having a different acoustic impedance, and the reflected echo is received by the ultrasonic vibrator 10 and converted into an electric signal. Then, this signal is transmitted to the ultrasonic transmission / reception circuit 31.

【0021】振動子駆動回路32は、超音波振動子10
を回転駆動するためのラジアル駆動モータ17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33は、超音波振動子
10の回転方向の位置、即ち回転角と、その直進方向の
両ストローク端位置とを検出するものである。従って、
位置検出回路33には、超音波振動子10の回転角を検
出するためのエンコーダ17aと、直進ストロークの始
端位置及び終端位置とを検出するためのリミットスイッ
チ25a,25bからの信号が取り込まれるようになっ
ている。なお、直進ストロークの始端位置及び終端位置
は、これ以外にも、例えばエンコーダ等で検出しても良
い。
The vibrator driving circuit 32 includes the ultrasonic vibrator 10
ON of the radial drive motor 17 for rotationally driving the
The position detection circuit 33 controls the OFF control and the rotation speed thereof to be constant, and the position detection circuit 33 controls the position of the ultrasonic transducer 10 in the rotation direction, that is, the rotation angle, and both stroke end positions in the rectilinear direction. Is to be detected. Therefore,
The position detection circuit 33 receives signals from an encoder 17a for detecting the rotation angle of the ultrasonic transducer 10 and signals from limit switches 25a and 25b for detecting the start position and the end position of the straight stroke. It has become. In addition, the start end position and the end position of the straight travel stroke may be detected by, for example, an encoder or the like in addition to the above.

【0022】超音波走査制御回路34は、位置検出回路
33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31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31を介して超音波信号処理回路35に超音波反射エ
コー信号が取り込まれるが、エンコーダ17aはこの超
音波反射エコー信号の回転方向の位置に関する信号とし
て超音波信号処理回路35に取り込まれることになる。
The ultrasonic scanning control circuit 34 controls the ultrasonic transmission / reception circuit 31 to generate a trigger signal based on a position detection signal in the rotational direction of the ultrasonic transducer 10 output from the position detection circuit 33. . Further, the ultrasonic reflected echo signal is taken into the ultrasonic signal processing circuit 35 via the ultrasonic transmitting / receiving circuit 31, and the encoder 17a outputs the ultrasonic reflected echo signal as a signal related to the position in the rotational direction of the ultrasonic reflected echo signal. Will be taken into.

【0023】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、または走査始端
位置及び終端位置を検出することが必要となる。回転角
検出用のエンコーダ17a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17aには基準位置表示部を設け、超音波振動子10
の角度信号に加えて、この基準位置表示部に基づく基準
位置信号も生成される。従って、基準位置信号が得られ
た時における超音波反射エコー信号から次の基準位置信
号が出力される直前の超音波反射エコー信号までで1枚
のラジアル超音波画像が形成される。
Here, when performing radial scanning, it is necessary to detect the absolute position of the ultrasonic transducer 10 or to detect the scanning start and end positions. An absolute encoder can be used as the encoder 17a for detecting the rotation angle. However, when an incremental encoder having a simple structure is used, the encoder 17a is provided with a reference position display section, and the ultrasonic transducer 10a is provided.
In addition to the angle signal, a reference position signal based on the reference position display section is also generated. Accordingly, one radial ultrasonic image is formed from the ultrasonic reflected echo signal when the reference position signal is obtained to the ultrasonic reflected echo signal immediately before the next reference position signal is output.

【0024】超音波信号処理回路35は、前述したよう
に、超音波送受信回路31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33からはラジアル走査の
基準位置信号と、角度信号とが取り込まれて、二次元ラ
ジアル超音波画像信号を生成するためのものであるか
ら、超音波信号処理回路35はスキャンコンバータを有
するものである。
As described above, the ultrasonic signal processing circuit 35 receives the ultrasonic reflected echo signal from the ultrasonic transmitting / receiving circuit 31 and outputs the radial scanning reference position signal and the angle signal from the position detecting circuit 33. The ultrasonic signal processing circuit 35 has a scan converter because it is taken in and generates a two-dimensional radial ultrasonic image signal.

【0025】超音波振動子10は連続的に回転しながら
直進するように駆動され、ヘリカル動作が行われ、従っ
てこの超音波振動子10からはほぼ連続的に超音波反射
エコー信号が出力される。エンコーダ17aにおける基
準位置信号が二次元ラジアル超音波画像信号の原点位置
として用いられる。これと共に、超音波走査制御回路3
4からの同期信号が超音波信号処理回路35に取り込ま
れて、超音波画像信号における垂直同期信号(VD)及
び水平同期信号(HD)とが生成される。従って、超音
波振動子10が1回転する毎に超音波信号処理回路35
から1枚分の二次元ラジアル超音波画像信号が出力さ
れ、この信号が画像メモリ36に順次取り込まれる。
The ultrasonic transducer 10 is driven so as to go straight while rotating continuously, and performs a helical operation. Therefore, the ultrasonic transducer 10 outputs an ultrasonic reflected echo signal almost continuously. . The reference position signal in the encoder 17a is used as the origin position of the two-dimensional radial ultrasonic image signal. At the same time, the ultrasonic scanning control circuit 3
4 is taken into the ultrasonic signal processing circuit 35, and a vertical synchronizing signal (VD) and a horizontal synchronizing signal (HD) in the ultrasonic image signal are generated. Therefore, every time the ultrasonic transducer 10 makes one rotation, the ultrasonic signal processing circuit 35
Output a one-dimensional two-dimensional radial ultrasonic image signal, which is sequentially loaded into the image memory 36.

【0026】さらに、エンコーダ17aからの出力信号
のうち、基準位置信号は計数器37に取り込まれるよう
になっており、この計数器37はリミットスイッチ25
aまたは25bがONする毎にリセットされて、その時
からエンコーダ17aの基準位置信号の数を計数するも
のである。従って、超音波振動子10の直進方向におけ
る一方のストローク端位置から他方のストローク端位置
までに得た二次元ラジアル超音波画像の総数が計数器3
7により計数されることになる。そして、リミットスイ
ッチ25aまたは25bがONする毎に、この計数器3
7で計数値に関する信号が画像メモリ36に取り込まれ
ることになる。従って、画像メモリ36には超音波振動
子10の直進方向における一方のストローク端位置から
他方のストローク端位置までの間に取得したある枚数分
の二次元ラジアル超音波画像信号と、その総数が記憶さ
れる。ここで、画像メモリ36は、例えばパーソナルコ
ンピュータの内部メモリや、磁気ディスク、さらにはV
TR(ビデオテープレコーダ)等からなる記録媒体等で
構成できる。
Further, of the output signals from the encoder 17a, the reference position signal is taken into a counter 37, and the counter 37 is connected to the limit switch 25.
It is reset every time a or 25b is turned on, and the number of reference position signals of the encoder 17a is counted from that time. Accordingly, the total number of two-dimensional radial ultrasonic images obtained from one stroke end position to the other stroke end position in the straight traveling direction of the ultrasonic transducer 10 is the counter 3
7 will be counted. Each time the limit switch 25a or 25b is turned on, this counter 3
At step 7, the signal relating to the count value is taken into the image memory 36. Accordingly, the image memory 36 stores a certain number of two-dimensional radial ultrasonic image signals acquired from one stroke end position to the other stroke end position in the straight traveling direction of the ultrasonic transducer 10 and the total number thereof. Is done. Here, the image memory 36 is, for example, an internal memory of a personal computer, a magnetic disk,
It can be composed of a recording medium such as a TR (video tape recorder) or the like.

【0027】以上の構成によって、画像メモリ36に
は、多数の二次元超音波画像に関するデータが収録され
ているが、これらのデータから三次元超音波画像生成装
置で三次元化処理が行われる。三次元化処理の手法とし
てはボクセルデータ化等種々の方式が開発されている
が、例えば図4に示したような含カット面三次元超音波
画像として表示することができる。この三次元超音波画
像を生成するには、まずこの三次元化処理を行うための
単位画像を選択し、そしてこれら単位画像から三次元超
音波画像が構築される。そこで、図5に単位画像を取得
して三次元化処理を行うための回路構成を示す。
With the above configuration, the image memory 36 stores data on a large number of two-dimensional ultrasonic images, and a three-dimensional ultrasonic image generating apparatus performs three-dimensional processing from these data. Various methods such as voxel data conversion have been developed as a method of three-dimensional processing. For example, a three-dimensional ultrasonic image including a cut plane as shown in FIG. 4 can be displayed. To generate the three-dimensional ultrasonic image, first, unit images for performing the three-dimensional processing are selected, and a three-dimensional ultrasonic image is constructed from these unit images. FIG. 5 shows a circuit configuration for acquiring a unit image and performing three-dimensional processing.

【0028】同図において、40は画像メモリ36に記
録されている多数の二次元ラジアル超音波画像から三次
元化処理を行うために用いられる単位画像を選択する単
位画像選択部であって、この単位画像選択部40により
画像メモリ36から読み出した多数の二次元超音波画像
から所定のピッチ間隔毎に所定の枚数だけ単位画像を抽
出して、それら以外を間引くようにして三次元画像生成
装置50に取り込ませるように制御される。三次元画像
生成装置50の入力部にはゲート回路51が設けられ、
このゲート回路51をON,OFFすることにより画像
メモリ36からの超音波画像信号の取り込みタイミング
が設定される。
In FIG. 3, reference numeral 40 denotes a unit image selection unit for selecting a unit image used for performing three-dimensional processing from a large number of two-dimensional radial ultrasonic images recorded in the image memory 36. A three-dimensional image generating apparatus 50 extracts a predetermined number of unit images at predetermined pitch intervals from a large number of two-dimensional ultrasonic images read from the image memory 36 by the unit image selecting unit 40 and thins out other units. Is controlled so as to be taken in. A gate circuit 51 is provided at an input unit of the three-dimensional image generation device 50,
When the gate circuit 51 is turned on and off, the timing of taking in the ultrasonic image signal from the image memory 36 is set.

【0029】単位画像選択部40は単位画像数設定部4
1を有し、この単位画像数設定部41では何枚の二次元
ラジアル超音波画像に基づいて三次元化処理を行うか、
つまり単位画像の数を設定するためのものである。この
設定値は固定的なものであっても良いが、術者等が、三
次元化処理の目的等の観点から、適宜設定できるように
するのが望ましい。
The unit image selection section 40 is a unit image number setting section 4
The unit image number setting unit 41 determines how many two-dimensional radial ultrasonic images are to be subjected to three-dimensional processing,
That is, it is for setting the number of unit images. This set value may be fixed, but it is desirable that the operator or the like can appropriately set the set value from the viewpoint of the purpose of the three-dimensional processing.

【0030】単位画像数設定部41により設定された単
位画像数は演算部42に取り込まれて、この演算部42
で単位画像の取り込みピッチ間隔が設定される。このた
めに、演算部42には、画像メモリ36に記憶されてい
る二次元ラジアル超音波画像の枚数に関するデータが取
り込まれて、単位画像数(Ns)と二次元ラジアル超音
波画像の総数(Nt)とを除算、つまり(Nt/Ns)
の演算を行って、画像メモリ36から読み出される二次
元超音波画像データのうち、どのようなピッチ間隔で単
位画像とするかの決定がなされる。ここで、(Nt/N
s)の演算を実行した結果、単位画像の取り込みピッチ
間隔Psが求められる。
The number of unit images set by the number-of-unit-images setting section 41 is fetched by the calculating section 42, and the calculating section 42
Sets the unit image capture pitch interval. For this purpose, the arithmetic unit 42 receives data on the number of two-dimensional radial ultrasonic images stored in the image memory 36, and stores the number of unit images (Ns) and the total number of two-dimensional radial ultrasonic images (Nt). ) And (Nt / Ns)
Is calculated, the pitch interval of the two-dimensional ultrasonic image data read from the image memory 36 is determined as a unit image. Here, (Nt / N
As a result of executing the calculation of s), the unit image capture pitch interval Ps is obtained.

【0031】演算部42で求めたピッチ間隔Psは単位
画像数抽出指令部43に取り込まれる。単位画像数抽出
指令部43は画像メモリ36からの出力信号のうち、垂
直同期信号(VD)のみが取り込まれるようになってお
り、この垂直同期信号を計数して、ピッチ間隔Psに相
当する数を計数する毎にゲート回路51におけるゲート
が1枚の超音波画像信号が出力される間だけ開いて、三
次元超音波画像生成装置50に単位画像のみを抽出して
取り込ませ、それ以外の超音波画像が間引かれるように
する。
The pitch interval Ps obtained by the operation unit 42 is taken into the unit image number extraction command unit 43. The unit image number extraction command unit 43 is configured to take in only the vertical synchronizing signal (VD) among the output signals from the image memory 36, count this vertical synchronizing signal, and obtain a number corresponding to the pitch interval Ps. The gate in the gate circuit 51 is opened each time one ultrasonic image signal is output each time the count is counted, and only the unit image is extracted and taken in by the three-dimensional ultrasonic image generation device 50. Sonic images are thinned out.

【0032】以上のようにして、画像メモリ36からの
超音波画像信号のうち、設定された枚数(Ns)分の単
位画像が順次取り込まれ、これらの二次元ラジアル超音
波画像信号に基づいて三次元超音波画像生成装置50で
三次元化処理が行われる。
As described above, of the ultrasonic image signals from the image memory 36, unit images of the set number (Ns) are sequentially fetched, and a tertiary image is obtained based on these two-dimensional radial ultrasonic image signals. The three-dimensional processing is performed by the original ultrasonic image generation device 50.

【0033】而して、三次元超音波画像生成装置50は
座標変換回路52を備え、所定のピッチ間隔Ps毎に単
位画像がこの座標変換回路52に取り込まれる。座標変
換回路52に単位画像が取り込まれると、この座標変換
回路52で相互に60°をなす三次元座標軸(X,Y,
Z)として表示されるように座標変換される。そして、
このようにして座標変換された各単位画像はメモリ53
に順次記憶されると共に、三次元化処理回路54により
所定の信号処理が行われて、モニタ55に三次元的な表
示がなされる。ここで、三次元化処理回路54では、円
筒面形状にした三次元原画像を生成して、モニタ55に
表示し、しかもこの円筒面の外面部分だけが表示され
る。また、この三次元原画像もメモリ53に記録する。
The three-dimensional ultrasonic image generating apparatus 50 includes a coordinate conversion circuit 52, and a unit image is taken into the coordinate conversion circuit 52 at every predetermined pitch interval Ps. When the unit image is taken into the coordinate conversion circuit 52, the three-dimensional coordinate axes (X, Y,
The coordinates are converted so as to be displayed as Z). And
Each unit image thus coordinate-converted is stored in the memory 53.
Are sequentially stored, and predetermined signal processing is performed by the three-dimensional processing circuit 54, and a three-dimensional display is performed on the monitor 55. Here, the three-dimensional processing circuit 54 generates a three-dimensional original image in the form of a cylindrical surface, displays it on the monitor 55, and displays only the outer surface of the cylindrical surface. The three-dimensional original image is also recorded in the memory 53.

【0034】三次元化処理回路54には、三次元画像表
示制御回路56が接続されており、この三次元画像表示
制御回路56は、例えばマウス等からなるカット面入力
手段57が接続されるようになっており、このカット面
入力手段57によりカット面の指定が行われると、三次
元表示制御回路56において、モニタ55に表示されて
いる三次元原画像に対してどの位置にどのようなカット
面を入れるかが設定される。三次元化処理回路54にお
いては、この信号に基づいてメモリ53からカット面に
関するデータを読み出して、三次元原画像に対して、カ
ット面の貼り付け及びカット面を入れたことによる隠れ
面処理を行うことにより、図4から明らかなように、3
つのカット面C1 ,C2 ,C3 を有する含カット
面三次元超音波画像Iがモニタ54に表示されることに
なる。
A three-dimensional image display control circuit 56 is connected to the three-dimensional processing circuit 54, and the three-dimensional image display control circuit 56 is connected to a cut plane input means 57 such as a mouse. When the cut plane is designated by the cut plane input means 57, the three-dimensional display control circuit 56 determines what position and what cut is made with respect to the three-dimensional original image displayed on the monitor 55. It is set whether to insert a surface. The three-dimensional processing circuit 54 reads out data on the cut plane from the memory 53 based on this signal, and performs the hidden plane processing by pasting the cut plane and inserting the cut plane into the three-dimensional original image. By doing so, as is apparent from FIG.
A three-dimensional ultrasonic image I including a cut plane having two cut planes C1, C2, and C3 is displayed on the monitor 54.

【0035】ここで、含カット面三次元超音波画像とし
て例示した三次元画像を表示するに当って、三次元超音
波画像の解像度等によっては、取得する単位画像の数を
変える必要があるが、単位画像の数は単位画像数設定部
41により任意の数に設定できる。従って、患部等の精
査が必要な場合には多数の単位画像を取得するようにな
し、また格別精査が必要ではない場合には、取得する単
位画像の数を少なくして、信号処理の高速化を図るよう
にする。
Here, when displaying the three-dimensional image exemplified as the three-dimensional ultrasonic image including the cut surface, it is necessary to change the number of unit images to be acquired depending on the resolution of the three-dimensional ultrasonic image. The number of unit images can be set to an arbitrary number by the unit image number setting unit 41. Therefore, when a close examination of the affected part is required, a large number of unit images are acquired, and when a special close examination is not required, the number of acquired unit images is reduced to speed up signal processing. So that

【0036】以上のように、三次元化処理を行うために
選択される単位画像を取得するに当って、二次元超音波
画像生成手段を構成する超音波プローブ3で得た二次元
ラジアル超音波画像の総数、つまりリミットスイッチ2
5aまたは25bがONした時からリミットスイッチ2
5bまたは25aがONするまでに得た二次元ラジアル
超音波画像の数から必要な単位画像の数を演算すること
によって、取得する単位画像のピッチ間隔を設定するよ
うにしている。
As described above, when acquiring the unit image selected for performing the three-dimensional processing, the two-dimensional radial ultrasonic wave obtained by the ultrasonic probe 3 constituting the two-dimensional ultrasonic image generating means is obtained. Total number of images, that is, limit switch 2
Limit switch 2 from when 5a or 25b is turned on
By calculating the number of required unit images from the number of two-dimensional radial ultrasonic images obtained until 5b or 25a is turned on, the pitch interval of the obtained unit images is set.

【0037】ところで、超音波振動子10は先端キャッ
プ8a内でヘリカル動作するが、この超音波振動子10
の動きは超音波プローブ3の状態によっては一定ではな
い。例えば、超音波プローブ3が概略真直ぐな状態で、
超音波振動子10が抵抗なく直進する際と、超音波プロ
ーブ3が曲がった状態で、フレキシブルシャフト9の軸
線方向への動きに対する抵抗が大きくなって、直進用モ
ータ24の負荷が大きく、超音波振動子10の直進方向
の動きが遅くなった状態とでは、1回の直進ストローク
で取得される超音波画像の数が変化する。例えば、超音
波振動子10が抵抗なく直進した時に1回の直進ストロ
ークで超音波振動子10が400回転するが、超音波プ
ローブ3が複雑に曲がっており、可撓性チューブ8内で
のフレキシブルシャフト9の軸線方向への移動に大きな
抵抗があるために、1回の直進ストロークで2倍の時間
を要したとする。そして、両走査時において、フレキシ
ブルシャフト9の回転数が一定であったとすると、超音
波振動子10は800回転することになる。
The ultrasonic vibrator 10 performs a helical operation in the tip cap 8a.
Is not constant depending on the state of the ultrasonic probe 3. For example, in a state where the ultrasonic probe 3 is substantially straight,
When the ultrasonic transducer 10 moves straight without resistance, and when the ultrasonic probe 3 is bent, the resistance to the movement of the flexible shaft 9 in the axial direction increases, and the load on the motor 24 for linear movement increases, and the ultrasonic wave In the state where the movement of the transducer 10 in the rectilinear direction is slow, the number of ultrasonic images acquired in one rectilinear stroke changes. For example, when the ultrasonic vibrator 10 moves straight without resistance, the ultrasonic vibrator 10 rotates 400 times in one straight stroke, but the ultrasonic probe 3 is bent in a complicated manner, and the flexible probe 8 It is assumed that one straight stroke requires twice as much time because the shaft 9 has a great resistance to the movement in the axial direction. Then, assuming that the rotation speed of the flexible shaft 9 is constant during both scans, the ultrasonic transducer 10 rotates 800 times.

【0038】以上の状態で、一定の時間経過する毎に単
位画像を取り込むようにすると、超音波振動子10が低
速で直進移動した時では、高速で直進移動した時と比較
して、半分の距離だけで得た超音波画像があたかも1回
の直進ストロークの全長から得た単位画像として三次元
化処理されてしまう。従って、実際の体腔内の状態より
大きく間延びした超音波画像となり、かつ設定された範
囲の半分の情報しか表示されない。然るに、単位画像数
(Ns)と二次元ラジアル超音波画像の総数(Nt)と
の除算(Ns/Nt)が演算されるようになっている。
例えば、単位画像数(Ns)を20枚とすると、1回の
直進ストロークで超音波振動子10が400回転した時
には20枚毎に、また800回転した時には40枚毎に
単位画像として三次元超音波画像生成装置50に取り込
まれるから、1回の直進ストロークに要する時間が変化
しても、常に1回の直進ストロークの長さ分をほぼ等分
した位置の超音波画像が単位画像とされ、その間の超音
波画像が間引かれるようになる。勿論、直進移動だけで
なく、フレキシブルシャフト9の可撓性チューブ8の内
面との摺動の影響で回転方向の移動速度も変化する可能
性もあるが、いずれにしろ直進ストロークの全長を等分
した位置の超音波画像が単位画像として選択される。
In the above state, if the unit image is taken every time a predetermined time elapses, when the ultrasonic vibrator 10 moves straight ahead at a low speed, it is half of when moving straight ahead at a high speed. An ultrasonic image obtained only from the distance is three-dimensionally processed as a unit image obtained from the entire length of one straight stroke. Therefore, an ultrasonic image that is greatly extended from the actual state in the body cavity is obtained, and only half of the set range information is displayed. Therefore, the division (Ns / Nt) of the number of unit images (Ns) and the total number of two-dimensional radial ultrasonic images (Nt) is calculated.
For example, assuming that the number of unit images (Ns) is 20, a three-dimensional unit image is formed as a unit image every 20 images when the ultrasonic transducer 10 rotates 400 times in one straight stroke and every 40 images when the ultrasonic transducer 10 rotates 800 times. Even when the time required for one straight stroke changes, the ultrasound image at a position where the length of one straight stroke is almost equally divided is always taken as a unit image because the ultrasound image is captured by the sound image generating device 50. During that time, the ultrasonic images are thinned out. Of course, not only the linear movement but also the rotation speed of the flexible shaft 9 may be changed by the effect of sliding on the inner surface of the flexible tube 8. The ultrasonic image at the position thus set is selected as a unit image.

【0039】なお、信号処理の簡素化のために、Ns/
Ntの演算結果としては、小数点以下は切り捨てるよう
にするのが望ましい。ただし、二次元ラジアル超音波画
像の取得数と単位画像数との比が小さい場合に、小数点
以下を切り捨てると、信号処理を行って三次元超音波画
像とした時に、直進ストロークの全長のうち、この三次
元超音波画像を構成しない部分が無視し得ない長さとな
ることもある。この場合には、前述した演算を小数点以
下1桁まで行い、この小数点以下の数値をnとした時
に、ゲート回路51に出力されるトリガ信号をn/10
回毎に1回分だけ遅らせて、取り込みタイミングを変化
させるように設定すれば良い。
In order to simplify the signal processing, Ns /
As a result of the operation of Nt, it is desirable to round off fractions below the decimal point. However, when the ratio between the number of acquired two-dimensional radial ultrasonic images and the number of unit images is small, and if the fractional part is truncated, when signal processing is performed to form a three-dimensional ultrasonic image, of the total length of the straight stroke, The portion that does not form the three-dimensional ultrasonic image may have a length that cannot be ignored. In this case, the above-described calculation is performed up to one digit after the decimal point, and when the numerical value after the decimal point is n, the trigger signal output to the gate circuit 51 is n / 10
What is necessary is just to set so that the capture timing may be changed by delaying one time each time.

【0040】以上のことから、三次元超音波画像生成装
置50では、超音波振動子10の直進方向及び回転方向
の速度が変化しても、常に直進ストロークのほぼ同じ位
置の超音波画像を単位画像とすることができる。従っ
て、三次元超音波画像として表現した時に正確な表示が
なされ、超音波振動子10の動きにより前後の単位画像
のZ軸方向における間隔が変化してしまい、間延びした
画像や縮こまった画像等となることはない。
As described above, in the three-dimensional ultrasonic image generating apparatus 50, even if the velocity of the ultrasonic transducer 10 in the linear direction and the rotational direction changes, the ultrasonic image at the same position of the linear stroke is always used as a unit. It can be an image. Therefore, when displayed as a three-dimensional ultrasonic image, an accurate display is made, and the interval in the Z-axis direction between the unit images before and after changes due to the movement of the ultrasonic vibrator 10, resulting in an elongated image or a contracted image. It will not be.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、二次元
超音波画像生成手段で得た取得した二次元ラジアル超音
波画像の総数と単位画像数設定部で設定された画像数と
の比に基づき不要画像を間引くようにして三次元化処理
を行うために必要な単位画像を抽出する構成としたの
で、簡単な構成で、超音波振動子の走査ストローク毎に
その動きの速度が変化しても、二次元超音波画像生成手
段で得た多数の二次元超音波画像から三次元化処理を行
う上で正しい単位画像を容易に選別できて、正確な三次
元化表示が可能になる等の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the ratio between the total number of two-dimensional radial ultrasonic images acquired by the two-dimensional ultrasonic image generating means and the number of images set by the unit image number setting unit is set. In order to extract the unit images necessary for performing the three-dimensional processing by thinning out unnecessary images based on the above, the speed of the movement changes with each scanning stroke of the ultrasonic transducer with a simple configuration. However, it is possible to easily select the correct unit image in performing the three-dimensional processing from a large number of two-dimensional ultrasonic images obtained by the two-dimensional ultrasonic image generating means, thereby enabling accurate three-dimensional display. Has the effect of

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】二次元超音波画像取得装置としての超音波プロ
ーブを内視鏡に組み込んだ状態を示す構成説明図であ
る。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a state in which an ultrasonic probe as a two-dimensional ultrasonic image acquisition device is incorporated in an endoscope.

【図2】超音波プローブにおける操作部の断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of an operation unit in the ultrasonic probe.

【図3】二次元超音波画像から生成される三次元超音波
画像の一例としての含カット面三次元超音波画像を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cut plane-containing three-dimensional ultrasonic image as an example of a three-dimensional ultrasonic image generated from a two-dimensional ultrasonic image.

【図4】超音波観測装置の信号処理部の回路構成図であ
る。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a signal processing unit of the ultrasonic observation apparatus.

【図5】三次元超音波画像の一例としての含カット面三
次元超音波画像の表示態様を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a display mode of a cut-plane three-dimensional ultrasonic image as an example of a three-dimensional ultrasonic image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 超音波プローブ 4 操作部 5 カテーテル 7 ケーブル 10 超音波振動子 12 回転軸 17 ラジアル駆動モータ 17a エンコーダ 23 ねじ軸 24 直進用モータ 25a,25b リミットスイッチ 30 二次元超音波画像信号処理部 36 画像メモリ 37 計数器 40 単位画像選択部 41 単位画像数設定部 42 演算部 43 同期分離回路 44 単位画像数抽出指令部 50 三次元超音波画像生成装置 51 ゲート回路 REFERENCE SIGNS LIST 3 ultrasonic probe 4 operating unit 5 catheter 7 cable 10 ultrasonic transducer 12 rotary shaft 17 radial drive motor 17a encoder 23 screw shaft 24 linear motor 25a, 25b limit switch 30 two-dimensional ultrasonic image signal processing unit 36 image memory 37 Counter 40 Unit image selection unit 41 Unit image number setting unit 42 Operation unit 43 Synchronization separation circuit 44 Unit image number extraction command unit 50 3D ultrasonic image generation device 51 Gate circuit

フロントページの続き Fターム(参考) 4C301 BB01 BB03 BB30 BB34 BB40 EE11 FF05 FF09 GA14 GA15 GA16 GB14 GD10 JB32 JC14 JC20 KK17 LL02 5B057 AA07 BA05 BA26 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CE08 CH08 CH11 Continued on the front page F term (reference) 4C301 BB01 BB03 BB30 BB34 BB40 EE11 FF05 FF09 GA14 GA15 GA16 GB14 GD10 JB32 JC14 JC20 KK17 LL02 5B057 AA07 BA05 BA26 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CE08 CH08 CH11

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遠隔操作で超音波振動子を回転させなが
ら所定のストロークだけ直進方向に往復移動させるヘリ
カル動作を行う間に、この超音波振動子の1回転毎に二
次元ラジアル超音波画像を取得するための二次元超音波
画像生成手段と、この二次元超音波画像生成手段で取得
した二次元ラジアル超音波画像を規則的なピッチ間隔毎
に選択して単位画像を取得する単位画像選択手段と、こ
れら単位画像から三次元超音波画像信号を生成する三次
元化処理手段とを備えたものにおいて、前記単位画像選
択手段は、前記超音波振動子の直進ストローク始端位置
から終端位置までに得られた二次元ラジアル超音波画像
の総数を計数する計数部と、前記三次元化処理手段に取
り込む二次元ラジアル超音波画像の数を設定する単位画
像数設定部と、前記計数部で取得した二次元ラジアル超
音波画像の総数と前記単位画像数設定部で設定された画
像数との比に基づき不要画像を間引いて、単位画像を抽
出する画像抽出部とを備える構成としたことを特徴とす
る超音波画像生成装置。
1. While performing a helical operation of reciprocating a predetermined stroke in a rectilinear direction while rotating an ultrasonic vibrator by remote control, a two-dimensional radial ultrasonic image is generated every rotation of the ultrasonic vibrator. Two-dimensional ultrasonic image generating means for obtaining, and unit image selecting means for selecting a two-dimensional radial ultrasonic image obtained by the two-dimensional ultrasonic image generating means at regular pitch intervals to obtain a unit image And three-dimensional processing means for generating a three-dimensional ultrasonic image signal from these unit images, wherein the unit image selecting means obtains the ultrasonic transducer from the start position to the end position of the straight stroke of the ultrasonic transducer. A counting unit that counts the total number of the obtained two-dimensional radial ultrasonic images, a unit image number setting unit that sets the number of two-dimensional radial ultrasonic images to be taken into the three-dimensional processing unit, A configuration including an image extraction unit that extracts unnecessary images based on the ratio between the total number of two-dimensional radial ultrasonic images acquired by the counting unit and the number of images set by the unit image number setting unit, and extracts a unit image; An ultrasonic image generating apparatus, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001236492A (en) * 2000-02-24 2001-08-31 Hitachi Medical Corp Method and device for image processing
JP2011067537A (en) * 2009-09-28 2011-04-07 Terumo Corp Catheter and prolongation tool
EP2574274A3 (en) * 2011-09-28 2013-12-11 Terumo Kabushiki Kaisha Motor drive apparatus and imaging apparatus for diagnosis

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