JP2000325346A - イメージング・システム及びイメージング方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 取得平面に対して任意の角度から物体の３次
元超音波イメージングを行う。 【解決手段】 人体を走査して、データ・ボリュームを
形成する多数の画像を取得する。システム・コンピュー
タにより、データ・ボリュームを通してイメージング平
面に平行な多数の再編成されたスライスを形成する。投
影された各々のピクセルについて、再編成されたスライ
スを通してイメージング平面へ射線を投射する。射線に
沿った各々のピクセルについて、処理中のピクセルのピ
クセル値及びオパシティ値、前のピクセルにおいて算出
された累算強度、並びに後のピクセルについての残存オ
パシティの関数として累算強度を算出する。各々の射線
についての最終的な累算強度は、残存オパシティが所定
の最小値に達したときに得られる。投射されたすべての
射線についての累算強度により投影画像を形成する。
元超音波イメージングを行う。 【解決手段】 人体を走査して、データ・ボリュームを
形成する多数の画像を取得する。システム・コンピュー
タにより、データ・ボリュームを通してイメージング平
面に平行な多数の再編成されたスライスを形成する。投
影された各々のピクセルについて、再編成されたスライ
スを通してイメージング平面へ射線を投射する。射線に
沿った各々のピクセルについて、処理中のピクセルのピ
クセル値及びオパシティ値、前のピクセルにおいて算出
された累算強度、並びに後のピクセルについての残存オ
パシティの関数として累算強度を算出する。各々の射線
についての最終的な累算強度は、残存オパシティが所定
の最小値に達したときに得られる。投射されたすべての
射線についての累算強度により投影画像を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、医用診
断の目的のための人体の解剖学的構造の３次元超音波イ
メージングに関する。具体的には、本発明は、人体内の
走査されるボリューム（体積）から反射される超音波エ
コーを検出することにより人体の解剖学的構造を３次元
イメージングする方法及び装置に関する。
断の目的のための人体の解剖学的構造の３次元超音波イ
メージングに関する。具体的には、本発明は、人体内の
走査されるボリューム（体積）から反射される超音波エ
コーを検出することにより人体の解剖学的構造を３次元
イメージングする方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波スキャナは、ピクセルの輝
度がエコー反射の強度に基づいているような組織の２次
元Ｂモード画像を形成する。あるいは、カラー・フロー
・イメージング・モードでは、体液（例えば、血液）又
は組織の運動をイメージングすることができる。ドプラ
効果を利用した心臓及び血管の血流の測定は周知であ
る。即ち、後方散乱した超音波の位相シフトを用いて、
組織又は血液から後方散乱体の速度を測定することがで
きる。ドプラ・シフトを異なる色を用いて表示して、流
れの速度及び方向を表すことができる。パワー・ドプラ
・イメージングでは、帰投したドプラ信号のパワーが表
示される。簡潔を期して以下の議論では主にＢモード・
イメージングを参照するが、本発明は、任意のモードの
超音波イメージングに適用することができる。
度がエコー反射の強度に基づいているような組織の２次
元Ｂモード画像を形成する。あるいは、カラー・フロー
・イメージング・モードでは、体液（例えば、血液）又
は組織の運動をイメージングすることができる。ドプラ
効果を利用した心臓及び血管の血流の測定は周知であ
る。即ち、後方散乱した超音波の位相シフトを用いて、
組織又は血液から後方散乱体の速度を測定することがで
きる。ドプラ・シフトを異なる色を用いて表示して、流
れの速度及び方向を表すことができる。パワー・ドプラ
・イメージングでは、帰投したドプラ信号のパワーが表
示される。簡潔を期して以下の議論では主にＢモード・
イメージングを参照するが、本発明は、任意のモードの
超音波イメージングに適用することができる。
【０００３】２次元超音波画像は、観測者が走査中の解
剖学的構造の２次元的な表現を立体的に視覚化する能力
を有していないことにより、しばしば解釈が困難でな
る。加えて、プローブの形状又は関心区域への接近が不
十分であることのために、診断を下すのに必要な正確な
ビュー（view；像）を取得することが可能でない場合も
ある。しかしながら、超音波プローブが関心区域の全体
を掃引し、２次元画像を蓄積して３次元データ・ボリュ
ームを形成すれば、熟練した観測者及び熟練していない
観測者の双方にとって解剖学的構造を視覚化することが
遥かに容易になる。さらに、プローブの形状又は関心区
域への接近が不十分であることのために取得することの
できないビューは、３次元データ・ボリュームを用いな
ければ得るのが困難であるような角度でボリュームを通
るスライスを構成することにより、３次元データ・ボリ
ュームから再構成することができる。
剖学的構造の２次元的な表現を立体的に視覚化する能力
を有していないことにより、しばしば解釈が困難でな
る。加えて、プローブの形状又は関心区域への接近が不
十分であることのために、診断を下すのに必要な正確な
ビュー（view；像）を取得することが可能でない場合も
ある。しかしながら、超音波プローブが関心区域の全体
を掃引し、２次元画像を蓄積して３次元データ・ボリュ
ームを形成すれば、熟練した観測者及び熟練していない
観測者の双方にとって解剖学的構造を視覚化することが
遥かに容易になる。さらに、プローブの形状又は関心区
域への接近が不十分であることのために取得することの
できないビューは、３次元データ・ボリュームを用いな
ければ得るのが困難であるような角度でボリュームを通
るスライスを構成することにより、３次元データ・ボリ
ュームから再構成することができる。
【０００４】３次元画像を形成するために、イメージン
グ・システムのコンピュータは、メモリから検索された
ソース・データ・ボリュームをイメージング平面のデー
タ集合へ変換することができる。相次ぐ変換は、例えば
＋９０°から−９０°までの角度範囲内で、例えば１０
°間隔の角度増分で行われる最大値投影、最小値投影、
合成投影、表面投影又は平均値投影等の様々な投影手法
を含み得る。投影画像における各々のピクセルは、所与
の画像平面への投影によって導出される変換後のデータ
を含む。
グ・システムのコンピュータは、メモリから検索された
ソース・データ・ボリュームをイメージング平面のデー
タ集合へ変換することができる。相次ぐ変換は、例えば
＋９０°から−９０°までの角度範囲内で、例えば１０
°間隔の角度増分で行われる最大値投影、最小値投影、
合成投影、表面投影又は平均値投影等の様々な投影手法
を含み得る。投影画像における各々のピクセルは、所与
の画像平面への投影によって導出される変換後のデータ
を含む。
【０００５】フリー・ハンド式３次元超音波走査におい
ては、トランスデューサ・アレイ（１Ｄ乃至１．５Ｄ）
を仰角方向に並進（平行移動）させて、関心のある解剖
学的構造を通して１組の画像平面を取得する。これらの
画像は、メモリに記憶して、後で、システム・コンピュ
ータによって３次元再構成のために検索することができ
る。画像フレームの相互の間の間隔が既知であるなら
ば、平面外寸法と走査平面寸法との間の正確なアスペク
ト比によって３次元ボリュームを再構成することができ
る。しかしながら、スライス間間隔の推定値が不十分で
あると、３次元物体の大幅な形状の歪みが生じ得る。
ては、トランスデューサ・アレイ（１Ｄ乃至１．５Ｄ）
を仰角方向に並進（平行移動）させて、関心のある解剖
学的構造を通して１組の画像平面を取得する。これらの
画像は、メモリに記憶して、後で、システム・コンピュ
ータによって３次元再構成のために検索することができ
る。画像フレームの相互の間の間隔が既知であるなら
ば、平面外寸法と走査平面寸法との間の正確なアスペク
ト比によって３次元ボリュームを再構成することができ
る。しかしながら、スライス間間隔の推定値が不十分で
あると、３次元物体の大幅な形状の歪みが生じ得る。
【０００６】従来の超音波イメージング・システムは、
Ｂモード、カラー・フロー・モード及びパワー・ドプラ
・モードのデータを連続的にシネ・メモリ内に収集す
る。フリー・ハンド式走査法又は機械的なプローブ移動
器のいずれかを用いてプローブが解剖学的構造の所定の
区域を掃引するにつれて、シネ・メモリに３次元ボリュ
ームが記憶される。プローブが並進した距離は、多くの
手法のうち任意のものによって決定することができる。
利用者により、掃引距離の推定値を供給することができ
る。あるいは、プローブがプローブ移動器によって一定
の速度で移動しているならば、距離は容易に決定され得
る。各々のスライスの位置を決定するためにプローブに
位置センサを装着することも他の代替的方法となる。解
剖学的構造上のマーカ又はデータ内部のマーカも又、所
要の位置情報を提供することができる。更に他の手法と
して、連続した画像フレームと画像フレームとの間のス
ペックル無相関度から直接的に走査平面の変位を推定す
るものもある。一旦、データ・ボリュームが取得された
ら、中央処理ユニット（ＣＰＵ）は、データの３次元投
影、及びデータ・ボリュームを通る任意のスライスを形
成することができる。
Ｂモード、カラー・フロー・モード及びパワー・ドプラ
・モードのデータを連続的にシネ・メモリ内に収集す
る。フリー・ハンド式走査法又は機械的なプローブ移動
器のいずれかを用いてプローブが解剖学的構造の所定の
区域を掃引するにつれて、シネ・メモリに３次元ボリュ
ームが記憶される。プローブが並進した距離は、多くの
手法のうち任意のものによって決定することができる。
利用者により、掃引距離の推定値を供給することができ
る。あるいは、プローブがプローブ移動器によって一定
の速度で移動しているならば、距離は容易に決定され得
る。各々のスライスの位置を決定するためにプローブに
位置センサを装着することも他の代替的方法となる。解
剖学的構造上のマーカ又はデータ内部のマーカも又、所
要の位置情報を提供することができる。更に他の手法と
して、連続した画像フレームと画像フレームとの間のス
ペックル無相関度から直接的に走査平面の変位を推定す
るものもある。一旦、データ・ボリュームが取得された
ら、中央処理ユニット（ＣＰＵ）は、データの３次元投
影、及びデータ・ボリュームを通る任意のスライスを形
成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】診断のための医用イメ
ージングの際には、内部構造の表面の３次元投影を形成
することがしばしば望ましい。例えば、産科では、胎児
の欠陥の可能性を見出すために、胎児の解剖学的構造の
部分（手、足又は顔）を走査することがしばしば望まし
い。固定された位置から胎児の解剖学的構造の単一の３
次元投影を形成する諸手法が開発されている。これらの
手法は、胎児の顔がトランスデューサに向いているよう
に配向していることを要求し、最も多くの場合、モータ
式プローブ移動器のような特殊な位置決め装置を用い
る。レンダリングされるべきデータ・ボリュームから不
要な解剖学的構造を排除するために、レンジ・ゲートが
しばしば用いられる。加えて、レンダリングを高速化す
るために、合成アルゴリズムにおいて仮定を単純化する
ことが行われる。この手法は、妥当な結果を与えるよう
に見えるが、いくつかの欠点を有している。
ージングの際には、内部構造の表面の３次元投影を形成
することがしばしば望ましい。例えば、産科では、胎児
の欠陥の可能性を見出すために、胎児の解剖学的構造の
部分（手、足又は顔）を走査することがしばしば望まし
い。固定された位置から胎児の解剖学的構造の単一の３
次元投影を形成する諸手法が開発されている。これらの
手法は、胎児の顔がトランスデューサに向いているよう
に配向していることを要求し、最も多くの場合、モータ
式プローブ移動器のような特殊な位置決め装置を用い
る。レンダリングされるべきデータ・ボリュームから不
要な解剖学的構造を排除するために、レンジ・ゲートが
しばしば用いられる。加えて、レンダリングを高速化す
るために、合成アルゴリズムにおいて仮定を単純化する
ことが行われる。この手法は、妥当な結果を与えるよう
に見えるが、いくつかの欠点を有している。
【０００８】実用上は、イメージングしている胎児が固
定された配向に位置していることを要求することは現実
的でないので、この要件を求めるいかなる手法も応用が
限定される。更に、欠陥の決定的な診断を下すために
は、単一のビューではしばしば十分でない。従って、特
殊なプローブを要求したり、イメージングすべき物体が
何らかの特定の配向にあることを要求したりしないで、
物体を任意の角度から観察することを可能にする手法が
必要とされる。
定された配向に位置していることを要求することは現実
的でないので、この要件を求めるいかなる手法も応用が
限定される。更に、欠陥の決定的な診断を下すために
は、単一のビューではしばしば十分でない。従って、特
殊なプローブを要求したり、イメージングすべき物体が
何らかの特定の配向にあることを要求したりしないで、
物体を任意の角度から観察することを可能にする手法が
必要とされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】取得平面に対して任意の
角度からの物体の３次元イメージングが、人体を走査し
て、シネ・メモリに多数の画像（例えば、Ｂモード）を
収集することによりデータ・ボリュームを形成する超音
波イメージング・システムにおいて達成される。次い
で、システム・コンピュータが、表面強調型ボリューム
・レンダリングを行う。
角度からの物体の３次元イメージングが、人体を走査し
て、シネ・メモリに多数の画像（例えば、Ｂモード）を
収集することによりデータ・ボリュームを形成する超音
波イメージング・システムにおいて達成される。次い
で、システム・コンピュータが、表面強調型ボリューム
・レンダリングを行う。
【００１０】本発明の好ましい実施例によれば、システ
ム・コンピュータは、オパシティ（opacity、不透明
度）関数を形成する。オパシティは、ピクセル値の関数
としてゼロから１単位まで変化する。次いで、システム
・コンピュータは、データ・ボリュームを通してイメー
ジング平面に平行な多数の再編成（reformat）されたス
ライスを形成する。投影される各々のピクセルについ
て、これらの再編成されたスライスを通してイメージン
グ平面へ射線が投射される。射線に沿った各々のピクセ
ルについて、処理中のピクセルについてのピクセル値及
びオパシティ値、前のピクセルにおいて算出された累算
強度、並びに後のピクセルについての残存オパシティの
関数として、累算強度が算出される。各々の射線につい
ての最終的な累算強度は、残存オパシティが所定の最小
値に達したときに得られる。投射されたすべての射線に
ついての累算強度から投影画像が形成され、投影画像は
シネ・メモリに記憶された後に選択的に表示される。選
択により、シネ・メモリに記憶する前に、投影画像を拡
縮（sacaling）すると共に、コントラスト強調を施して
もよい。
ム・コンピュータは、オパシティ（opacity、不透明
度）関数を形成する。オパシティは、ピクセル値の関数
としてゼロから１単位まで変化する。次いで、システム
・コンピュータは、データ・ボリュームを通してイメー
ジング平面に平行な多数の再編成（reformat）されたス
ライスを形成する。投影される各々のピクセルについ
て、これらの再編成されたスライスを通してイメージン
グ平面へ射線が投射される。射線に沿った各々のピクセ
ルについて、処理中のピクセルについてのピクセル値及
びオパシティ値、前のピクセルにおいて算出された累算
強度、並びに後のピクセルについての残存オパシティの
関数として、累算強度が算出される。各々の射線につい
ての最終的な累算強度は、残存オパシティが所定の最小
値に達したときに得られる。投射されたすべての射線に
ついての累算強度から投影画像が形成され、投影画像は
シネ・メモリに記憶された後に選択的に表示される。選
択により、シネ・メモリに記憶する前に、投影画像を拡
縮（sacaling）すると共に、コントラスト強調を施して
もよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に、従来のＢモード・イメー
ジング・システムの基本的な信号処理系を示す。超音波
トランスデューサ・アレイ２が起動されて、所定の送信
焦点位置に集束した超音波ビームを送信する。帰投した
ＲＦ信号は、トランスデューサ素子によって検出された
後に、ビームフォーマ４によって走査線に沿った相次ぐ
レンジ（距離）に動的に集束させられて、受信ベクトル
を形成する。各々の走査線についてのビームフォーマの
出力データ（Ｉ／Ｑ又はＲＦ）は、等化フィルタ処理、
包絡線検波及び対数圧縮を含むＢモード処理系６を通過
する。走査形状に応じて、数百程度のベクトルを用い
て、単一の音波画像フレームを形成することができる。
１つの音波フレームから次の音波フレームへの時間的な
移行を平滑化するために、走査変換の前に何らかの音波
フレーム平均８を行ってもよい。セクタ走査の場合に
は、Ｒθフォーマットの圧縮画像がスキャン・コンバー
タ１０によって表示用のＸＹフォーマットへ変換され
る。システムによっては、走査変換前の音波フレームで
はなくＸＹデータに対してフレーム平均を行ってもよく
（破線ブロック１２によって示す）、場合によっては、
所与のビデオ表示フレーム・レートを達成するために音
波フレームと音波フレームとの間に重複したビデオ・フ
レームを挿入してもよい。走査変換後のフレームは、ビ
デオ・プロセッサ１４へ渡され、ビデオ・プロセッサ１
４は基本的には、走査変換後のデータをビデオ表示用の
表示グレイ・マップ又はカラー・マップへマッピング
（写像）する。
ジング・システムの基本的な信号処理系を示す。超音波
トランスデューサ・アレイ２が起動されて、所定の送信
焦点位置に集束した超音波ビームを送信する。帰投した
ＲＦ信号は、トランスデューサ素子によって検出された
後に、ビームフォーマ４によって走査線に沿った相次ぐ
レンジ（距離）に動的に集束させられて、受信ベクトル
を形成する。各々の走査線についてのビームフォーマの
出力データ（Ｉ／Ｑ又はＲＦ）は、等化フィルタ処理、
包絡線検波及び対数圧縮を含むＢモード処理系６を通過
する。走査形状に応じて、数百程度のベクトルを用い
て、単一の音波画像フレームを形成することができる。
１つの音波フレームから次の音波フレームへの時間的な
移行を平滑化するために、走査変換の前に何らかの音波
フレーム平均８を行ってもよい。セクタ走査の場合に
は、Ｒθフォーマットの圧縮画像がスキャン・コンバー
タ１０によって表示用のＸＹフォーマットへ変換され
る。システムによっては、走査変換前の音波フレームで
はなくＸＹデータに対してフレーム平均を行ってもよく
（破線ブロック１２によって示す）、場合によっては、
所与のビデオ表示フレーム・レートを達成するために音
波フレームと音波フレームとの間に重複したビデオ・フ
レームを挿入してもよい。走査変換後のフレームは、ビ
デオ・プロセッサ１４へ渡され、ビデオ・プロセッサ１
４は基本的には、走査変換後のデータをビデオ表示用の
表示グレイ・マップ又はカラー・マップへマッピング
（写像）する。
【００１２】システム制御は、ホスト・コンピュータ２
０に集中化されており、ホスト・コンピュータ２０は、
操作者インタフェイス２２を介して操作者の入力を受け
取り、次いで、様々なサブシステムを制御する。（図１
では、ホスト・コンピュータから様々なサブシステムへ
のシステム制御線は単純化のために省かれている。）イ
メージング時には、シネ・メモリ１６において、最新の
画像の長い連鎖が記憶され、自動的に連続的に更新され
る。Ｒθ音波画像を保存するように設計されているシス
テムもあれば（このデータ経路は図１の破線によって示
されている）、ＸＹビデオ画像を記憶するシステムもあ
る。シネ・メモリ１６に記憶されている画像ループは、
トラックボール制御（インタフェイス２２）を介して表
示モニタ上で再視認することができ、又、画像ループの
一部をハード・ディスク記憶用に選択することもでき
る。
０に集中化されており、ホスト・コンピュータ２０は、
操作者インタフェイス２２を介して操作者の入力を受け
取り、次いで、様々なサブシステムを制御する。（図１
では、ホスト・コンピュータから様々なサブシステムへ
のシステム制御線は単純化のために省かれている。）イ
メージング時には、シネ・メモリ１６において、最新の
画像の長い連鎖が記憶され、自動的に連続的に更新され
る。Ｒθ音波画像を保存するように設計されているシス
テムもあれば（このデータ経路は図１の破線によって示
されている）、ＸＹビデオ画像を記憶するシステムもあ
る。シネ・メモリ１６に記憶されている画像ループは、
トラックボール制御（インタフェイス２２）を介して表
示モニタ上で再視認することができ、又、画像ループの
一部をハード・ディスク記憶用に選択することもでき
る。
【００１３】フリー・ハンド式３次元イメージング性能
を有する超音波スキャナの場合には、シネ・メモリ１６
に記憶されている選択された画像の連鎖をホスト・コン
ピュータ２０へ転送して、３次元再構成を行う。この結
果は、シネ・メモリの他の部分又はスキャン・コンバー
タのメモリに書き戻され、ここから、ビデオ・プロセッ
サ１４を介して表示システム１８へ送られる。
を有する超音波スキャナの場合には、シネ・メモリ１６
に記憶されている選択された画像の連鎖をホスト・コン
ピュータ２０へ転送して、３次元再構成を行う。この結
果は、シネ・メモリの他の部分又はスキャン・コンバー
タのメモリに書き戻され、ここから、ビデオ・プロセッ
サ１４を介して表示システム１８へ送られる。
【００１４】図２について説明する。スキャン・コンバ
ータ１０は、音響ライン・メモリ２４と、ＸＹ表示メモ
リ２６とを含んでいる。極座標（Ｒθ）のセクタ型フォ
ーマットで音響ライン・メモリ２４に記憶されているＢ
モード・イメージング・データは、適当に拡縮されたデ
カルト座標の強度データへ変換され、このデータがＸＹ
表示メモリ２６に記憶される。ＸＹ表示メモリ２６から
の各々の画像フレームは、ビデオ・プロセッサ１４へ送
られる。グレイ・マッピングの前に、ビデオ・プロセッ
サ１４内のＢモード・イメージング・データのフレーム
は、先入れ先出し方式でシネ・メモリ１６に記憶されて
いる。記憶は、連続的であってもよいし、外部のトリガ
事象の結果として行われてもよい。シネ・メモリ１６
は、バックグラウンドで稼働する循環的な画像バッファ
様のものであり、画像データを取り込んで、実時間で利
用者に対して表示する。利用者がシステムをフリーズさ
せると（操作者インタフェイス２２上の適当な装置の操
作によって）、利用者は、シネ・メモリに以前に取り込
まれた画像データを視認する能力を得る。
ータ１０は、音響ライン・メモリ２４と、ＸＹ表示メモ
リ２６とを含んでいる。極座標（Ｒθ）のセクタ型フォ
ーマットで音響ライン・メモリ２４に記憶されているＢ
モード・イメージング・データは、適当に拡縮されたデ
カルト座標の強度データへ変換され、このデータがＸＹ
表示メモリ２６に記憶される。ＸＹ表示メモリ２６から
の各々の画像フレームは、ビデオ・プロセッサ１４へ送
られる。グレイ・マッピングの前に、ビデオ・プロセッ
サ１４内のＢモード・イメージング・データのフレーム
は、先入れ先出し方式でシネ・メモリ１６に記憶されて
いる。記憶は、連続的であってもよいし、外部のトリガ
事象の結果として行われてもよい。シネ・メモリ１６
は、バックグラウンドで稼働する循環的な画像バッファ
様のものであり、画像データを取り込んで、実時間で利
用者に対して表示する。利用者がシステムをフリーズさ
せると（操作者インタフェイス２２上の適当な装置の操
作によって）、利用者は、シネ・メモリに以前に取り込
まれた画像データを視認する能力を得る。
【００１５】シネ・メモリ１６に記憶されている選択さ
れた画像のシーケンスは、３次元再構成のためにホスト
・コンピュータ２０へ転送される。プローブの掃引時に
取得されたイメージング・データの多数のフレームは、
３次元データ・ボリュームを形成する。ホスト・コンピ
ュータ２０は、シネ・メモリ１６から関心領域を検索
し、ボリューム・レンダリング手法を用いて、様々なイ
メージング平面への投影画像を再構成する。各々の投影
から得られた投影データは、シネ・メモリの他の部分又
はスキャン・コンバータのメモリに書き戻されて、ここ
から、ビデオ・プロセッサ１４を介して表示モニタ１８
へ送られる。
れた画像のシーケンスは、３次元再構成のためにホスト
・コンピュータ２０へ転送される。プローブの掃引時に
取得されたイメージング・データの多数のフレームは、
３次元データ・ボリュームを形成する。ホスト・コンピ
ュータ２０は、シネ・メモリ１６から関心領域を検索
し、ボリューム・レンダリング手法を用いて、様々なイ
メージング平面への投影画像を再構成する。各々の投影
から得られた投影データは、シネ・メモリの他の部分又
はスキャン・コンバータのメモリに書き戻されて、ここ
から、ビデオ・プロセッサ１４を介して表示モニタ１８
へ送られる。
【００１６】ホスト・コンピュータ２０は、中央処理ユ
ニット（ＣＰＵ）２８と、システム・メモリ３０とを含
んでいる。ＣＰＵ２８は、取得されたイメージング・デ
ータのボリュームを様々な角度で捉えた多数の３次元投
影画像へ変換するようにプログラムされている。ＣＰＵ
２８は、ＸＹ表示メモリ２６、ビデオ・プロセッサ１
４、シネ・メモリ１６及びＣＰＵ自体の間のシステム制
御バス３２を介したデータの流れを制御する。イメージ
ング・データの各々のフレームは、検査している物体を
通る多数の走査又はスライスのうち１つを表わしてお
り、音響ライン・メモリ２４、ＸＹメモリ２６及びビデ
オ・プロセッサ１４に順次記憶される。グレイ・マッピ
ングの前に、Ｂモード・イメージング・データのフレー
ムは、ビデオ・プロセッサからシネ・メモリ１６へ送ら
れる。走査された物体ボリュームを表わすフレームのス
タックがシネ・メモリ１６に記憶されて、ソース・デー
タ・ボリュームを形成する。一旦、ソース・データ・ボ
リュームが取得されたら、ＣＰＵ２８は、データの３次
元投影及びソース・データ・ボリュームを通る任意のス
ライスを形成することができる。
ニット（ＣＰＵ）２８と、システム・メモリ３０とを含
んでいる。ＣＰＵ２８は、取得されたイメージング・デ
ータのボリュームを様々な角度で捉えた多数の３次元投
影画像へ変換するようにプログラムされている。ＣＰＵ
２８は、ＸＹ表示メモリ２６、ビデオ・プロセッサ１
４、シネ・メモリ１６及びＣＰＵ自体の間のシステム制
御バス３２を介したデータの流れを制御する。イメージ
ング・データの各々のフレームは、検査している物体を
通る多数の走査又はスライスのうち１つを表わしてお
り、音響ライン・メモリ２４、ＸＹメモリ２６及びビデ
オ・プロセッサ１４に順次記憶される。グレイ・マッピ
ングの前に、Ｂモード・イメージング・データのフレー
ムは、ビデオ・プロセッサからシネ・メモリ１６へ送ら
れる。走査された物体ボリュームを表わすフレームのス
タックがシネ・メモリ１６に記憶されて、ソース・デー
タ・ボリュームを形成する。一旦、ソース・データ・ボ
リュームが取得されたら、ＣＰＵ２８は、データの３次
元投影及びソース・データ・ボリュームを通る任意のス
ライスを形成することができる。
【００１７】従来のシステムは、任意の超音波画像上に
図形記号をスーパインポーズ（重ね合わせ表示）する能
力を有している。画像フレーム上への図形のスーパイン
ポーズは、ビデオ・プロセッサ１４において達成され、
ビデオ・プロセッサ１４は、ＸＹ表示メモリ２６から超
音波画像フレームを、又、図形表示メモリ３４から図形
データを受け取る。図形データは、ホスト・コンピュー
タ２０によって、又は専用の図形プロセッサ（図示され
ていない）によって処理されて、図形表示メモリ３４に
入力されている。
図形記号をスーパインポーズ（重ね合わせ表示）する能
力を有している。画像フレーム上への図形のスーパイン
ポーズは、ビデオ・プロセッサ１４において達成され、
ビデオ・プロセッサ１４は、ＸＹ表示メモリ２６から超
音波画像フレームを、又、図形表示メモリ３４から図形
データを受け取る。図形データは、ホスト・コンピュー
タ２０によって、又は専用の図形プロセッサ（図示され
ていない）によって処理されて、図形表示メモリ３４に
入力されている。
【００１８】３次元画像を形成するために、ＣＰＵ２８
は、シネ・メモリ１６から検索されたソース・データ・
ボリュームをイメージング平面データ集合へ変換するこ
とができる。本発明の好ましい実施例によれば、相次ぐ
変換は、合成投影法を含む。投影画像内の各々のピクセ
ルは、所与の画像平面への投影によって導出される変換
後のデータを含んでいる。
は、シネ・メモリ１６から検索されたソース・データ・
ボリュームをイメージング平面データ集合へ変換するこ
とができる。本発明の好ましい実施例によれば、相次ぐ
変換は、合成投影法を含む。投影画像内の各々のピクセ
ルは、所与の画像平面への投影によって導出される変換
後のデータを含んでいる。
【００１９】単純化された合成アルゴリズムは、取得平
面に垂直な３次元投影をレンダリングする。レンダリン
グされる画像３６（図３を参照）の各々のピクセルにつ
いて、射線３８がデータ・ボリューム４０を通じて投射
される。尚、データ・ボリューム４０は、０から（ｎ−
１）まで番号付けされたｎ個のスライスを含んでいる。
射線がデータ・ボリュームの各々の平面を通過するにつ
れて、レンダリングされる画像に対して射線が交差した
ピクセルが行う寄与は、次の式を用いて加算される。
面に垂直な３次元投影をレンダリングする。レンダリン
グされる画像３６（図３を参照）の各々のピクセルにつ
いて、射線３８がデータ・ボリューム４０を通じて投射
される。尚、データ・ボリューム４０は、０から（ｎ−
１）まで番号付けされたｎ個のスライスを含んでいる。
射線がデータ・ボリュームの各々の平面を通過するにつ
れて、レンダリングされる画像に対して射線が交差した
ピクセルが行う寄与は、次の式を用いて加算される。
【００２０】 Ｉz,y,x＝Ｉz-1,y,x＋Ｏ［Ｐz,y,x］・Ｐz,y,x′・Ｏr(z,y,x) （1） ここで、Ｉz,y,x は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）における投影
ピクセルの累算強度であり、Ｉz-1,y,x は平面（ｚ−
１）内の（ｘ，ｙ）における投影ピクセルの累算強度で
あり、Ｐz,y,x ′は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）におけるカレ
ントの（即ち、現在累算中の）ピクセルの深さ陰影付き
強度であり、Ｏ［Ｐz,y,x ］は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）に
おけるオパシティ（であると共に、深さ陰影付きでない
ピクセル強度の関数）であり、Ｏr(z,y,x)は平面ｚ内の
（ｘ，ｙ）における残存オパシティである。平面ｚ＝０
におけるオパシティは１単位であり、即ち、Ｏr(0,y,x)
＝１である。各々の相次ぐ平面ｚにおいて、残存オパシ
ティは、 Ｏr(z,y,x)＝Ｏr(z-1,y,x)・（１−Ｏ［Ｐz,y,x］） （2） である。射線に沿った各ピクセルは、残存オパシティが
閾値を下回るまで加算される。
ピクセルの累算強度であり、Ｉz-1,y,x は平面（ｚ−
１）内の（ｘ，ｙ）における投影ピクセルの累算強度で
あり、Ｐz,y,x ′は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）におけるカレ
ントの（即ち、現在累算中の）ピクセルの深さ陰影付き
強度であり、Ｏ［Ｐz,y,x ］は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）に
おけるオパシティ（であると共に、深さ陰影付きでない
ピクセル強度の関数）であり、Ｏr(z,y,x)は平面ｚ内の
（ｘ，ｙ）における残存オパシティである。平面ｚ＝０
におけるオパシティは１単位であり、即ち、Ｏr(0,y,x)
＝１である。各々の相次ぐ平面ｚにおいて、残存オパシ
ティは、 Ｏr(z,y,x)＝Ｏr(z-1,y,x)・（１−Ｏ［Ｐz,y,x］） （2） である。射線に沿った各ピクセルは、残存オパシティが
閾値を下回るまで加算される。
【００２１】オパシティ関数Ｏ［Ｐz,y,x ］は、ピクセ
ル値Ｐz,y,x がその最小値から最大値まで移行するにつ
れて、ゼロから１単位まで変化する。
ル値Ｐz,y,x がその最小値から最大値まで移行するにつ
れて、ゼロから１単位まで変化する。
【００２２】図４は、次の関数によって形成されるオパ
シティ曲線を示している。
シティ曲線を示している。
【００２３】 Ｏ［Ｐz,y,x］＝１−（１／（ｅｘｐ（（ｉ−Ｔ）／Ｗ）＋１）） （3） ここで、Ｔは曲線の中点を画定しており、Ｗは曲線の傾
きを画定している。オパシティは、ｉが０から２５５
（８ビットの符号なしデータ）へ移行するにつれて、０
から１．０まで変化する。Ｔを変化させることにより、
関心のある表面を画定するピクセル強度値の中点を選択
することができる。Ｗを変化させると、透明から不透明
までの移行の鋭さに影響し、従って、表面の外観に影響
する。
きを画定している。オパシティは、ｉが０から２５５
（８ビットの符号なしデータ）へ移行するにつれて、０
から１．０まで変化する。Ｔを変化させることにより、
関心のある表面を画定するピクセル強度値の中点を選択
することができる。Ｗを変化させると、透明から不透明
までの移行の鋭さに影響し、従って、表面の外観に影響
する。
【００２４】ボリュームが回転するにつれて画像を再レ
ンダリングするのに上述のアルゴリズムを用いたとする
と、図４に示すオパシティ関数ではスライス間間隔が考
慮されていないので、画像の強度はばらつきを生ずるで
あろう。各々のピクセルに適用されるオパシティは、次
の式を用いることにより、上述の条件を補正するように
修正することができる。
ンダリングするのに上述のアルゴリズムを用いたとする
と、図４に示すオパシティ関数ではスライス間間隔が考
慮されていないので、画像の強度はばらつきを生ずるで
あろう。各々のピクセルに適用されるオパシティは、次
の式を用いることにより、上述の条件を補正するように
修正することができる。
【００２５】 Ｏ′［Ｐz,y,x］＝１−（１−Ｏ［Ｐz,y,x］）d （4） ここで、Ｏ［Ｐz,y,x ］は所与のピクセルについて算出
された元のオパシティであり、ｄはスライス間間隔であ
る。
された元のオパシティであり、ｄはスライス間間隔であ
る。
【００２６】いくつかの場合での視覚化を更に支援する
ために、深さの効果を更に与えることが望ましい（但
し、要求されるわけではない。）。このことは、次の式
のようにレンダリング方程式に対して深さ陰影を加える
ことにより行われる。
ために、深さの効果を更に与えることが望ましい（但
し、要求されるわけではない。）。このことは、次の式
のようにレンダリング方程式に対して深さ陰影を加える
ことにより行われる。
【００２７】 Ｐz,y,x′＝ＭＡＸ（Ｐz,y,x・（１．０−ｉ・ｄ・Ａ），０） （5） ここで、ｉは平面番号であり、Ａは各々の距離増分ｄ毎
に適用される減衰量である。例えば、スライスの総数が
１００であり減衰量が１０％であったとすると、各々の
スライス（平面）についての減衰は、Ａ＝０．００１と
なる。ＭＡＸ関数は、ピクセル値が負にならないように
保証するものである。
に適用される減衰量である。例えば、スライスの総数が
１００であり減衰量が１０％であったとすると、各々の
スライス（平面）についての減衰は、Ａ＝０．００１と
なる。ＭＡＸ関数は、ピクセル値が負にならないように
保証するものである。
【００２８】関心のある解剖学的構造を隠蔽するような
データ・ボリューム内の不要な特徴を排除する更に効果
的な方法は、マウス等のポインティング装置を用いて、
除去したい特徴の輪郭をなぞることにより、該ボリュー
ムから特徴を対話的に除去するものである。この手法を
「電子メス入れ（electronic scalpeling）」とも呼
ぶ。
データ・ボリューム内の不要な特徴を排除する更に効果
的な方法は、マウス等のポインティング装置を用いて、
除去したい特徴の輪郭をなぞることにより、該ボリュー
ムから特徴を対話的に除去するものである。この手法を
「電子メス入れ（electronic scalpeling）」とも呼
ぶ。
【００２９】以上に述べた表面強調型ボリューム・レン
ダリング手法を、超音波イメージング・システムによっ
て用いられる一揃い（panoply）の選択自在な３次元投
影手法の１つとして含めることもできる。
ダリング手法を、超音波イメージング・システムによっ
て用いられる一揃い（panoply）の選択自在な３次元投
影手法の１つとして含めることもできる。
【００３０】図５は、本発明の好ましい実施例による表
面強調型ボリューム・レンダリング手法を選択自在な投
影手法の１つとして含めた画像取得及び表示の手順を示
す流れ図である。利用者は、関心区域を超音波プローブ
で掃引することから開始する（ステップ１００）。例え
ば、掃引は、線形運動又は揺動でのフリー・ハンド式掃
引によって取得され得る。一旦、データが取得された
ら、利用者は、「フリーズ」・キーを押下することによ
りシネ・メモリをフリーズさせ（ステップ１０２）、次
いで、データ・ボリュームのＺ次元に含まれるべきシネ
・メモリ・フレーム（スライス）の範囲を選択する（ス
テップ１０４）。操作者は、トラックボールを動かすこ
とにより後者のステップを行う。トラックボールが動か
されたときに、表示画面上にＺ次元選択ゲージが現われ
る。次いで、トラックボールを用いて、インジケータの
位置をゲージに対して制御する。インジケータを所望の
左の端点まで移動させることができ、次いで、操作者イ
ンタフェイス上の所定のキーの押下によりこの左の端点
をロックする。次いで、インジケータを所望の右の端点
まで移動させることができ、次いで、同じ所定のキーの
押下によりこの右の端点をロックする。これにより、デ
ータ・ボリュームに含まれるべきスライスが確定され
る。次いで、操作者は、インタフェイス上の適当なキー
を押下することにより「３次元モード」に入る（ステッ
プ１０６）。
面強調型ボリューム・レンダリング手法を選択自在な投
影手法の１つとして含めた画像取得及び表示の手順を示
す流れ図である。利用者は、関心区域を超音波プローブ
で掃引することから開始する（ステップ１００）。例え
ば、掃引は、線形運動又は揺動でのフリー・ハンド式掃
引によって取得され得る。一旦、データが取得された
ら、利用者は、「フリーズ」・キーを押下することによ
りシネ・メモリをフリーズさせ（ステップ１０２）、次
いで、データ・ボリュームのＺ次元に含まれるべきシネ
・メモリ・フレーム（スライス）の範囲を選択する（ス
テップ１０４）。操作者は、トラックボールを動かすこ
とにより後者のステップを行う。トラックボールが動か
されたときに、表示画面上にＺ次元選択ゲージが現われ
る。次いで、トラックボールを用いて、インジケータの
位置をゲージに対して制御する。インジケータを所望の
左の端点まで移動させることができ、次いで、操作者イ
ンタフェイス上の所定のキーの押下によりこの左の端点
をロックする。次いで、インジケータを所望の右の端点
まで移動させることができ、次いで、同じ所定のキーの
押下によりこの右の端点をロックする。これにより、デ
ータ・ボリュームに含まれるべきスライスが確定され
る。次いで、操作者は、インタフェイス上の適当なキー
を押下することにより「３次元モード」に入る（ステッ
プ１０６）。
【００３１】３次元モードに入ると、操作者は先ず、デ
ータ・ボリューム内でＸＹ寸法及びＲＯＩ（関心領域）
の位置を選択しなければならない（ステップ１０８）。
この工程は、３次元モード・キーの押下に応答して表示
画面上の既定位置に現われる関心領域ボックスを操作す
ることにより行われる。セクタ走査画像上に現われてい
るイメージングされた構造を包含するように、関心領域
ボックスをＸ及びＹにおいて寸法調整すると共に並進さ
せることができる。関心領域ボックスは、トラックボー
ルを動かすことにより並進し、操作者インタフェイスに
組み入れられている４方向揺動スイッチの操作によって
寸法調整される。
ータ・ボリューム内でＸＹ寸法及びＲＯＩ（関心領域）
の位置を選択しなければならない（ステップ１０８）。
この工程は、３次元モード・キーの押下に応答して表示
画面上の既定位置に現われる関心領域ボックスを操作す
ることにより行われる。セクタ走査画像上に現われてい
るイメージングされた構造を包含するように、関心領域
ボックスをＸ及びＹにおいて寸法調整すると共に並進さ
せることができる。関心領域ボックスは、トラックボー
ルを動かすことにより並進し、操作者インタフェイスに
組み入れられている４方向揺動スイッチの操作によって
寸法調整される。
【００３２】ＲＯＩが画定された後に、操作者は、３次
元投影の種別（最小値ピクセル投影、最大値ピクセル投
影、平均値ピクセル投影、本発明の表面手法又は合成手
法その他）を選択し（図５のステップ１１０）、所望の
表示モードを選択した後に、「ＲＥＮＤＥＲ」キーを押
下する（ステップ１１１）。次いで、ホスト・コンピュ
ータ２０によってシネ・メモリ１６（図２を参照）か
ら、画定されたＲＯＩを検索する。ホスト・コンピュー
タは、検索されたデータを重複したフレームについて走
査し、これらのフレームのデータを廃棄する（ステップ
１１２）。次いで、ホスト・コンピュータは、このデー
タ集合についてのスライス間の間隔を算出する（ステッ
プ１１４）。（スライス間の間隔は、データ・ボリュー
ムの全長にわたって一定であるものと仮定されてい
る）。例えば、スライス間間隔は、１９９８年３月２０
日に出願の米国特許第出願第０９／０４５，７８０号に
開示された適応型スペックル相関法を用いて算出するこ
とができる。
元投影の種別（最小値ピクセル投影、最大値ピクセル投
影、平均値ピクセル投影、本発明の表面手法又は合成手
法その他）を選択し（図５のステップ１１０）、所望の
表示モードを選択した後に、「ＲＥＮＤＥＲ」キーを押
下する（ステップ１１１）。次いで、ホスト・コンピュ
ータ２０によってシネ・メモリ１６（図２を参照）か
ら、画定されたＲＯＩを検索する。ホスト・コンピュー
タは、検索されたデータを重複したフレームについて走
査し、これらのフレームのデータを廃棄する（ステップ
１１２）。次いで、ホスト・コンピュータは、このデー
タ集合についてのスライス間の間隔を算出する（ステッ
プ１１４）。（スライス間の間隔は、データ・ボリュー
ムの全長にわたって一定であるものと仮定されてい
る）。例えば、スライス間間隔は、１９９８年３月２０
日に出願の米国特許第出願第０９／０４５，７８０号に
開示された適応型スペックル相関法を用いて算出するこ
とができる。
【００３３】スライス間間隔の算出の後に、システム
は、３次元モードに含まれる３つの下位モードの１つで
ある「ボリューム回転」モードに入る。「ボリューム回
転」モードでは、カラー（例えば、緑）の配向ボックス
を表わす信号がホスト・コンピュータ（又は専用の図形
プロセッサ）によって発生され、図形表示メモリ３４に
おいてＸＹフォーマットに構成された後に、ビデオ・プ
ロセッサ１４へ送られる。ビデオ・プロセッサは、表示
画面上に緑の配向ボックスが表示されるようにする（ス
テップ１１６）。同時に、ホスト・コンピュータは、算
出されたスライス間間隔に基づいて、画定されたデータ
・ボリュームの完全分解能の選択されたピクセル投影を
実行する（ステップ１１８）。投影後の３次元画像は、
シネ・メモリ１６へ送られ、次いで、ビデオ・プロセッ
サ１４へ送られる。ビデオ・プロセッサ１４は、投影後
の３次元画像が配向ボックスと共に表示画面上に表示さ
れるようにする。配向ボックス及び初期投影の両方と
も、Ｚ軸が画面の奥を指し、Ｙ軸が鉛直となり、Ｘ軸が
水平となるようにして配向され、即ち、配向ボックス
は、選択された関心領域のＸ寸法及びＹ寸法に比例した
Ｘ寸法及びＹ寸法を有する長方形として現われる。デー
タ・スライスは、Ｚ軸に沿って取得されている。これを
ゼロ角度投影であるものと定義する。
は、３次元モードに含まれる３つの下位モードの１つで
ある「ボリューム回転」モードに入る。「ボリューム回
転」モードでは、カラー（例えば、緑）の配向ボックス
を表わす信号がホスト・コンピュータ（又は専用の図形
プロセッサ）によって発生され、図形表示メモリ３４に
おいてＸＹフォーマットに構成された後に、ビデオ・プ
ロセッサ１４へ送られる。ビデオ・プロセッサは、表示
画面上に緑の配向ボックスが表示されるようにする（ス
テップ１１６）。同時に、ホスト・コンピュータは、算
出されたスライス間間隔に基づいて、画定されたデータ
・ボリュームの完全分解能の選択されたピクセル投影を
実行する（ステップ１１８）。投影後の３次元画像は、
シネ・メモリ１６へ送られ、次いで、ビデオ・プロセッ
サ１４へ送られる。ビデオ・プロセッサ１４は、投影後
の３次元画像が配向ボックスと共に表示画面上に表示さ
れるようにする。配向ボックス及び初期投影の両方と
も、Ｚ軸が画面の奥を指し、Ｙ軸が鉛直となり、Ｘ軸が
水平となるようにして配向され、即ち、配向ボックス
は、選択された関心領域のＸ寸法及びＹ寸法に比例した
Ｘ寸法及びＹ寸法を有する長方形として現われる。デー
タ・スライスは、Ｚ軸に沿って取得されている。これを
ゼロ角度投影であるものと定義する。
【００３４】「ボリューム回転」モードでは、操作者
は、トラックボールを用いてＸ軸及びＹ軸の周りに配向
ボックス及び投影画像を回転させることができる。Ｚ軸
の周りでの回転は、操作者インタフェイス上に設けられ
ている別個の回転つまみを用いて行われる。配向ボック
ス及び投影画像は、利用者が所望通りにボックスを配向
させ得るように、トラックボール及び回転つまみの「実
時間」での動きに追随する。各々の軸の回転位置は、表
示パネル上に示されている。投影画像の実時間回転を実
現するために、システムは、トラックボールが移動して
いるか否かを検出する（ステップ１２０）。トラックボ
ールが移動していれば、配向ボックスはトラックボール
に追随し、デシメートされたレンダリングが実時間で実
行される（ステップ１２２）。トラックボールが停止し
ていれば（ステップ１２４）、完全分解能のピクセル投
影が再形成されると共に表示される（ステップ１２
６）。超音波イメージング・システムの操作者がカレン
トのＸ，Ｙ，Ｚの回転配向でデータ・ボリュームを通し
て２次元スライスを見たいと思えば、操作者は、「表示
モード」キーを押下して（図５のステップ１２８）「ボ
リューム回転」モードを出て（ステップ１３０）、「切
断面」（再編成）モード（図示されていない）に入る。
データを再編成してデータ集合を通して任意のスライス
を形成する手法は周知である。
は、トラックボールを用いてＸ軸及びＹ軸の周りに配向
ボックス及び投影画像を回転させることができる。Ｚ軸
の周りでの回転は、操作者インタフェイス上に設けられ
ている別個の回転つまみを用いて行われる。配向ボック
ス及び投影画像は、利用者が所望通りにボックスを配向
させ得るように、トラックボール及び回転つまみの「実
時間」での動きに追随する。各々の軸の回転位置は、表
示パネル上に示されている。投影画像の実時間回転を実
現するために、システムは、トラックボールが移動して
いるか否かを検出する（ステップ１２０）。トラックボ
ールが移動していれば、配向ボックスはトラックボール
に追随し、デシメートされたレンダリングが実時間で実
行される（ステップ１２２）。トラックボールが停止し
ていれば（ステップ１２４）、完全分解能のピクセル投
影が再形成されると共に表示される（ステップ１２
６）。超音波イメージング・システムの操作者がカレン
トのＸ，Ｙ，Ｚの回転配向でデータ・ボリュームを通し
て２次元スライスを見たいと思えば、操作者は、「表示
モード」キーを押下して（図５のステップ１２８）「ボ
リューム回転」モードを出て（ステップ１３０）、「切
断面」（再編成）モード（図示されていない）に入る。
データを再編成してデータ集合を通して任意のスライス
を形成する手法は周知である。
【００３５】本発明の好ましい実施例による表面強調型
ボリューム・レンダリング手法の選択に応答して（図５
のステップ１１０）、ホスト・コンピュータは、図６に
全体的に示す手順を用いて完全分解能のピクセル投影を
形成する（図５のステップ１１８）。ホスト・コンピュ
ータは、データ・ボリュームの回転角度の関数として変
換行列を形成する（ステップ１３２）。次いで、ホスト
・コンピュータは、回転後のデータ・ボリュームを通し
て再編成されたスライスの寸法に基づいて、ボリューム
・レンダリング演算を行うのに必要になるメモリの寸法
を算出する（ステップ１３４）。ホスト・コンピュータ
は、システム・メモリ内で所要の寸法のバッファを割り
当てる（ステップ１３６）。次いで、操作者は閾値Ｔを
設定する（ステップ１３８）。この操作者入力に応答し
て、ホスト・コンピュータは、式（３）に従ってオパシ
ティ関数を形成する（ステップ１４０）。次いで、ｚ＝
０から（ｎ−１）までのｎの値の各々について（図６の
ブロック１４２）、ホスト・コンピュータは以下の投影
アルゴリズムを実行する。
ボリューム・レンダリング手法の選択に応答して（図５
のステップ１１０）、ホスト・コンピュータは、図６に
全体的に示す手順を用いて完全分解能のピクセル投影を
形成する（図５のステップ１１８）。ホスト・コンピュ
ータは、データ・ボリュームの回転角度の関数として変
換行列を形成する（ステップ１３２）。次いで、ホスト
・コンピュータは、回転後のデータ・ボリュームを通し
て再編成されたスライスの寸法に基づいて、ボリューム
・レンダリング演算を行うのに必要になるメモリの寸法
を算出する（ステップ１３４）。ホスト・コンピュータ
は、システム・メモリ内で所要の寸法のバッファを割り
当てる（ステップ１３６）。次いで、操作者は閾値Ｔを
設定する（ステップ１３８）。この操作者入力に応答し
て、ホスト・コンピュータは、式（３）に従ってオパシ
ティ関数を形成する（ステップ１４０）。次いで、ｚ＝
０から（ｎ−１）までのｎの値の各々について（図６の
ブロック１４２）、ホスト・コンピュータは以下の投影
アルゴリズムを実行する。
【００３６】ｚの各々の値について、ホスト・コンピュ
ータは、イメージング平面に平行に配向した再編成され
たスライスのデータを形成する（ステップ１４４）。再
編成は、データ・ボリュームを通して任意の角度にある
それぞれのスライスに沿ってピクセル値のサンプルを採
取し、必要に応じて隣接したピクセル値の間で補間する
ことにより行われる。再編成後のスライスのスライス間
間隔ｄは、図５のステップ１１４において算出されたス
ライス間間隔と同じになるように制限され、式（４）の
羃数ｄが１単位に正規化されるようにする。このように
すると、システムが各々のスライスについて同じオパシ
ティ関数を用いることが可能になり、これにより、式
（４）に従って各々のスライス毎に新たなオパシティ関
数を形成する必要性が回避される。
ータは、イメージング平面に平行に配向した再編成され
たスライスのデータを形成する（ステップ１４４）。再
編成は、データ・ボリュームを通して任意の角度にある
それぞれのスライスに沿ってピクセル値のサンプルを採
取し、必要に応じて隣接したピクセル値の間で補間する
ことにより行われる。再編成後のスライスのスライス間
間隔ｄは、図５のステップ１１４において算出されたス
ライス間間隔と同じになるように制限され、式（４）の
羃数ｄが１単位に正規化されるようにする。このように
すると、システムが各々のスライスについて同じオパシ
ティ関数を用いることが可能になり、これにより、式
（４）に従って各々のスライス毎に新たなオパシティ関
数を形成する必要性が回避される。
【００３７】次いで、再編成された各々のスライスにつ
いて、ホスト・コンピュータは、ｘ方向でのスライス・
ピクセルの数をｘ寸法とし、ｙ方向でのスライス・ピク
セルの数をｙ寸法として、図６のステップ１４６及び１
４８に示すように、式（１）を用いてイメージング平面
上のピクセルに交差する射線に沿った累算強度を算出す
る。それぞれの投射射線に整列している所与のスライス
内のすべてのピクセルの強度を累算する必要はないが、
ｘ及びｙの増分段階はスライスからスライスにわたって
異なる可能性があることを念頭に置きながら、変数Ｐｉ
ｘを、処理中のスライス内の各々のピクセル値Ｐz,y,x
に等しくなるように順次設定する。ｚ＝０であるならば
（ステップ１５０）、累算強度は、次のようにして各々
のピクセルｘ，ｙについて算出される（ステップ１５
２）。
いて、ホスト・コンピュータは、ｘ方向でのスライス・
ピクセルの数をｘ寸法とし、ｙ方向でのスライス・ピク
セルの数をｙ寸法として、図６のステップ１４６及び１
４８に示すように、式（１）を用いてイメージング平面
上のピクセルに交差する射線に沿った累算強度を算出す
る。それぞれの投射射線に整列している所与のスライス
内のすべてのピクセルの強度を累算する必要はないが、
ｘ及びｙの増分段階はスライスからスライスにわたって
異なる可能性があることを念頭に置きながら、変数Ｐｉ
ｘを、処理中のスライス内の各々のピクセル値Ｐz,y,x
に等しくなるように順次設定する。ｚ＝０であるならば
（ステップ１５０）、累算強度は、次のようにして各々
のピクセルｘ，ｙについて算出される（ステップ１５
２）。
【００３８】Ｉ0,y,x＝Ｏ［Ｐｉｘ］・［Ｐｉｘ］ ここで、Ｐｉｘ＝Ｐ0,y,x である。又、残存オパシティ
は、次のようにして各々のｘ，ｙの対について算出され
る。
は、次のようにして各々のｘ，ｙの対について算出され
る。
【００３９】Ｏr(0,y,x)＝１−Ｏ［Ｐ0,y,x］ これらの計算は、それぞれ０から（ｘ寸法−１）及び０
から（ｙ寸法−１）までのｘ及びｙの繰り返しを通じて
行われ（ブロック１６０及びブロック１６２）、この点
においてルーチンはループして戻り（ｚ≠（ｎ−１）で
あるので）、次の再編成されるスライス、即ちｚ＝１に
ついてのスライスを形成する。ホスト・コンピュータは
再び、各々のｘ，ｙの対について各々の連続したピクセ
ル値に等しくなるように変数Ｐｉｘを設定する。ｚ＝１
であるので、ステップ１５２は、平面ｚ＝１における各
々のｘ，ｙの対について残存オパシティが所定の最小値
を上回っているか否かを決定するようにホスト・コンピ
ュータに指令する。残存オパシティが最小値を上回って
いなければ、このピクセルに基づく累算強度は算出され
ず、アルゴリズムは次のピクセルへ進む。残存オパシテ
ィが最小値を上回っていれば、式（５）に従ってピクセ
ル強度Ｐｉｘは深さについて調節される（ステップ１５
６）。次いで、式（１）及び式（２）に従ってそれぞれ
累算強度及び残存オパシティが算出される（ステップ１
５８）。これらの計算が、平面ｚ＝１内のすべての投影
ピクセルについて行われる。次いで、各々の後続の再編
成されるスライスについて、最後の平面ｚ＝（ｎ−１）
の最後の投影ピクセルが処理され終わるまで全体のアル
ゴリズムを繰り返す（ステップ１６４）。最終的な結果
は、イメージング平面へ投影された関心領域の累算ピク
セル強度の集合となる。
から（ｙ寸法−１）までのｘ及びｙの繰り返しを通じて
行われ（ブロック１６０及びブロック１６２）、この点
においてルーチンはループして戻り（ｚ≠（ｎ−１）で
あるので）、次の再編成されるスライス、即ちｚ＝１に
ついてのスライスを形成する。ホスト・コンピュータは
再び、各々のｘ，ｙの対について各々の連続したピクセ
ル値に等しくなるように変数Ｐｉｘを設定する。ｚ＝１
であるので、ステップ１５２は、平面ｚ＝１における各
々のｘ，ｙの対について残存オパシティが所定の最小値
を上回っているか否かを決定するようにホスト・コンピ
ュータに指令する。残存オパシティが最小値を上回って
いなければ、このピクセルに基づく累算強度は算出され
ず、アルゴリズムは次のピクセルへ進む。残存オパシテ
ィが最小値を上回っていれば、式（５）に従ってピクセ
ル強度Ｐｉｘは深さについて調節される（ステップ１５
６）。次いで、式（１）及び式（２）に従ってそれぞれ
累算強度及び残存オパシティが算出される（ステップ１
５８）。これらの計算が、平面ｚ＝１内のすべての投影
ピクセルについて行われる。次いで、各々の後続の再編
成されるスライスについて、最後の平面ｚ＝（ｎ−１）
の最後の投影ピクセルが処理され終わるまで全体のアル
ゴリズムを繰り返す（ステップ１６４）。最終的な結果
は、イメージング平面へ投影された関心領域の累算ピク
セル強度の集合となる。
【００４０】次いで、選択により、投影データをより大
きい寸法に拡大して（ステップ１６６）、孔を除去する
ために、即ち、回転したデータ・ボリュームの投影ピク
セルの任意の対の間の距離を１単位にまで減少させるこ
とにより、変換行列に含まれているあらゆる拡縮行列の
影響を打ち消す。
きい寸法に拡大して（ステップ１６６）、孔を除去する
ために、即ち、回転したデータ・ボリュームの投影ピク
セルの任意の対の間の距離を１単位にまで減少させるこ
とにより、変換行列に含まれているあらゆる拡縮行列の
影響を打ち消す。
【００４１】超音波画像の３次元再構成を行うときの最
高の画質を達成するために、超音波画像のコントラスト
の大きなばらつきに起因する再構成画像のコントラスト
を調節することが必要である。投影画像をシネ・メモリ
に記憶する前に、これらの投影画像を構成するピクセル
強度データのコントラストがホスト・コンピュータによ
って調節され（ステップ１６８）、ホスト・コンピュー
タは、未調節のピクセル強度データを調節済のピクセル
強度データに写像する１対１マッピングを形成する。こ
のマッピングは、ソース・フレームのピクセル強度デー
タ又は投影画像のピクセル強度データのいずれかに基づ
いて形成される。前者の例では、マッピングは投影の前
に形成され、後者の例では、マッピングは投影の後に形
成される。マッピングは、各々の投影画像に適用され
て、表示のためのコントラスト調節を提供する。
高の画質を達成するために、超音波画像のコントラスト
の大きなばらつきに起因する再構成画像のコントラスト
を調節することが必要である。投影画像をシネ・メモリ
に記憶する前に、これらの投影画像を構成するピクセル
強度データのコントラストがホスト・コンピュータによ
って調節され（ステップ１６８）、ホスト・コンピュー
タは、未調節のピクセル強度データを調節済のピクセル
強度データに写像する１対１マッピングを形成する。こ
のマッピングは、ソース・フレームのピクセル強度デー
タ又は投影画像のピクセル強度データのいずれかに基づ
いて形成される。前者の例では、マッピングは投影の前
に形成され、後者の例では、マッピングは投影の後に形
成される。マッピングは、各々の投影画像に適用され
て、表示のためのコントラスト調節を提供する。
【００４２】コントラスト調節マッピングを形成するた
めに、ホスト・コンピュータは、１つ若しくはこれより
も多いスライスのソース・データ、又は１つ若しくはこ
れよりも多い投影画像について、多数の所定の強度範囲
又はビン（bin）の各々の範囲内にある強度を有するピ
クセルの数のヒストグラムを蓄積する。同時に、ホスト
・コンピュータは、ソース画像又は投影画像における最
大ピクセル強度を決定する。最大数のピクセルを含んで
いるビンから開始し、次いで、ピクセルの数が減少する
順序で残りのビンを加算して、ピクセルの総数のうち所
定の百分率に達するまで各々の強度範囲又はビン内にあ
るピクセルの数が加算される。計数されたビンが殆どの
部分で比較的高強度のピクセルを含んでいるときには、
計数に含まれているもののうち最も低強度のビンの下限
がピクセル強度閾値となる。逆に、計数されたビンが殆
どの部分で比較的低強度のピクセルを含んでいるときに
は、計数に含まれているもののうち最も高強度のビンの
上限がピクセル強度閾値となる。いずれの場合にも、次
いで、ピクセル強度閾値を上回る（又は下回る）強度値
の範囲が、０から２５５までの拡張表示強度値範囲に線
形で相関するように、１対１マッピングが形成される。
めに、ホスト・コンピュータは、１つ若しくはこれより
も多いスライスのソース・データ、又は１つ若しくはこ
れよりも多い投影画像について、多数の所定の強度範囲
又はビン（bin）の各々の範囲内にある強度を有するピ
クセルの数のヒストグラムを蓄積する。同時に、ホスト
・コンピュータは、ソース画像又は投影画像における最
大ピクセル強度を決定する。最大数のピクセルを含んで
いるビンから開始し、次いで、ピクセルの数が減少する
順序で残りのビンを加算して、ピクセルの総数のうち所
定の百分率に達するまで各々の強度範囲又はビン内にあ
るピクセルの数が加算される。計数されたビンが殆どの
部分で比較的高強度のピクセルを含んでいるときには、
計数に含まれているもののうち最も低強度のビンの下限
がピクセル強度閾値となる。逆に、計数されたビンが殆
どの部分で比較的低強度のピクセルを含んでいるときに
は、計数に含まれているもののうち最も高強度のビンの
上限がピクセル強度閾値となる。いずれの場合にも、次
いで、ピクセル強度閾値を上回る（又は下回る）強度値
の範囲が、０から２５５までの拡張表示強度値範囲に線
形で相関するように、１対１マッピングが形成される。
【００４３】各々の投影画像のコントラストは、ピクセ
ル強度ヒストグラムから形成されたマッピングを用い
て、ホスト・コンピュータがこの投影画像をシネ・メモ
リに書き込む前に自動的に調節される。より明確に述べ
ると、ヒストグラムの計数に含まれているビンに対応す
る範囲内の強度値を有する投影ピクセル・データ、即
ち、マップ入力レンジの範囲内の強度値を有する投影ピ
クセル・データは、投影ピクセル・データの各々の強度
値を１対１マッピングによって確定された対応する表示
強度値へ変換することによりコントラスト調節される。
マップ入力レンジの範囲外にある強度値を有するピクセ
ル・データは廃棄される。このようにして最も関心のあ
るピクセル強度データのコントラストを増大させると共
に、最も関心の薄いピクセル強度データを廃棄すること
により、各々の投影画像は、意図した結果に応じてピク
セル閾値を上回る又は下回る所望の輝度及びコントラス
トのレンジにマッピングされる。
ル強度ヒストグラムから形成されたマッピングを用い
て、ホスト・コンピュータがこの投影画像をシネ・メモ
リに書き込む前に自動的に調節される。より明確に述べ
ると、ヒストグラムの計数に含まれているビンに対応す
る範囲内の強度値を有する投影ピクセル・データ、即
ち、マップ入力レンジの範囲内の強度値を有する投影ピ
クセル・データは、投影ピクセル・データの各々の強度
値を１対１マッピングによって確定された対応する表示
強度値へ変換することによりコントラスト調節される。
マップ入力レンジの範囲外にある強度値を有するピクセ
ル・データは廃棄される。このようにして最も関心のあ
るピクセル強度データのコントラストを増大させると共
に、最も関心の薄いピクセル強度データを廃棄すること
により、各々の投影画像は、意図した結果に応じてピク
セル閾値を上回る又は下回る所望の輝度及びコントラス
トのレンジにマッピングされる。
【００４４】視覚化を支援するものとして、配向ボック
スに一致した境界ボックスが投影画像に加えられる（ス
テップ１７０）。投影画像及び境界ボックスは、ボック
スを投影に重ね合わせた状態で表示される（ステップ１
７２）。表示されたボックスは、ボックスがデータ・ボ
リュームの「奥」に向かうにつれてより暗くなるように
見えるように、深さ陰影を付けられる。
スに一致した境界ボックスが投影画像に加えられる（ス
テップ１７０）。投影画像及び境界ボックスは、ボック
スを投影に重ね合わせた状態で表示される（ステップ１
７２）。表示されたボックスは、ボックスがデータ・ボ
リュームの「奥」に向かうにつれてより暗くなるように
見えるように、深さ陰影を付けられる。
【００４５】本発明のいくつかの好ましい特徴のみを図
解すると共に記述したが、当業者には多くの改変及び変
形が想到されよう。従って、特許請求の範囲が、本発明
の要旨の範囲内に含まれるようなすべての改変及び変形
を網羅しているものと理解されたい。
解すると共に記述したが、当業者には多くの改変及び変
形が想到されよう。従って、特許請求の範囲が、本発明
の要旨の範囲内に含まれるようなすべての改変及び変形
を網羅しているものと理解されたい。
【図１】従来の実時間式ディジタル超音波イメージング
・システムの様々なサブシステムを全体的に示すブロッ
ク図である。
・システムの様々なサブシステムを全体的に示すブロッ
ク図である。
【図２】本発明の好ましい実施例に従って、ピクセル・
データの相次ぐ立体的な投影を含んでいるフレームを再
構成する手段を示すブロック図である。
データの相次ぐ立体的な投影を含んでいるフレームを再
構成する手段を示すブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施例の投影手法に従って、
データ・ボリュームを通じて投射される射線を示す概略
図である。
データ・ボリュームを通じて投射される射線を示す概略
図である。
【図４】本発明の好ましい実施例に用いられる形式のオ
パシティ関数のグラフである。
パシティ関数のグラフである。
【図５】３次元イメージング・データを取得すると共に
表示する手順を示す流れ図である。
表示する手順を示す流れ図である。
【図６】本発明の好ましい実施例に従って、ピクセル・
データの相次ぐ立体的な投影を含んでいるフレームを再
構成するアルゴリズムの各工程を示す流れ図である。
データの相次ぐ立体的な投影を含んでいるフレームを再
構成するアルゴリズムの各工程を示す流れ図である。
２ 超音波トランスデューサ・アレイ ３２ システム制御バス ３６ レンダリングされた画像 ３８ 射線 ４０ データ・ボリューム
フロントページの続き (72)発明者 リサ・ソビエラジスキ・アビラ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、ジャミソン・ドライブ、３ 番 (72)発明者 ブライアン・ピーター・ゲイサー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ハー トランド、パークビュー・ストリート、 923番 (72)発明者 ウィリアム・トーマス・ハットフィールド アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、キーズ・アベニュー、1305番 (72)発明者 バイシャリ・ビラス・カマット アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ワー ケシャー、ケンジントン・ドライブ、1815 番 (72)発明者 トッド・マイケル・ティルマン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウエ スト・ミルウォーキー、サウス・54ティー エイチ、1514番
Claims (20)
- 【請求項１】 多数のトランスデューサ素子を有し、電
気的な起動に応答して波動エネルギを送信すると共に、
帰投した波動エネルギを電気信号へ変換するトランスデ
ューサ・アレイと、 該トランスデューサ・アレイに結合されていて、多数の
走査平面の各々に位置する多数の送信焦点位置の各々に
ついて、集束した波動エネルギを送信するように複数の
前記トランスデューサ素子を起動するようにプログラム
されている送信器と、 各々の走査平面に位置する多数の走査線の各々につい
て、各回の送信に続いて前記複数のトランスデューサ素
子から供給される電気信号から受信信号を形成するよう
にプログラムされている受信器と、 各々の走査平面に位置する各々の走査線について、前記
受信信号をイメージング信号へ変換する処理システム
と、 データ・ボリュームを形成するように、各々の走査平面
についてそれぞれのイメージング信号の組を記憶するメ
モリと、 前記データ・ボリュームのイメージング平面への投影を
表わす投影画像データを形成するアルゴリズムを実行す
るようにプログラムされているコンピュータであって、
該アルゴリズムが、（ａ）前記データ・ボリュームを通
して互いに平行な再編成されたスライスのピクセル・デ
ータを形成する工程と、（ｂ）前記イメージング平面上
のそれぞれのピクセルから投射される多数の射線の各々
について、前記投影画像データを形成するように、前記
それぞれの投射された射線と実質的に整列している前記
再編成されたスライスのピクセルのそれぞれの累算強度
を算出する工程とを含んでいる、コンピュータと、 前記投影画像データの関数である投影画像を表示する表
示システムと、を備えているイメージング・システム。 - 【請求項２】 前記再編成されたスライスは、前記イメ
ージング平面に実質的に平行である請求項１に記載のイ
メージング・システム。 - 【請求項３】 前記投射された射線は、前記イメージン
グ平面に実質的に垂直である請求項１に記載のイメージ
ング・システム。 - 【請求項４】 前記累算強度は、オパシティ関数の関数
として算出される請求項１に記載のイメージング・シス
テム。 - 【請求項５】 所与の投射された射線に沿った前記累算
強度は、相次ぐ再編成されたスライスについて、次の式 Ｉz,y,x＝Ｉz-1,y,x＋Ｏ［Ｐz,y,x］・Ｐz,y,x′・Ｏ
r(z,y,x) に従って繰り返し計算され、ここで、Ｉz,y,x は平面ｚ
内の（ｘ，ｙ）における投影ピクセルの累算強度であ
り、Ｉz-1,y,x は平面（ｚ−１）内の（ｘ，ｙ）におけ
る投影ピクセルの累算強度であり、Ｐz,y,x′ は平面ｚ
内の（ｘ，ｙ）におけるカレントの（即ち、現在累算中
の）ピクセルの深さ陰影付き強度であり、Ｏ
［Ｐz,y,x ］は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）におけるオパシテ
ィ（であると共に、深さ陰影付きでないピクセル強度の
関数）であり、Ｏr(z,y,x)は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）にお
ける残存オパシティである請求項１に記載のイメージン
グ・システム。 - 【請求項６】 前記残存オパシティは、相次ぐ再編成さ
れたスライスについて、次の式 Ｏr(z,y,x)＝Ｏr(z-1,y,x)・（１−Ｏ［Ｐz,y,x］） に従って算出される請求項５に記載のイメージング・シ
ステム。 - 【請求項７】 ピクセル強度Ｐｉｘ値が、減衰ファクタ
とスライス番号との積の関数として算出される請求項５
に記載のイメージング・システム。 - 【請求項８】 Ｐz,y,x′ 値は、次の式 Ｐz,y,x′＝ＭＡＸ（Ｐz,y,x・（１．０−ｉ・ｄ・
Ａ），０） に従って算出され、ここで、Ｐz,y,x は深さ陰影のない
状態での平面ｚ内の（ｘ，ｙ）におけるピクセルの強度
であり、ｉはスライス番号であり、Ａは各々の距離増分
ｄ毎に適用される減衰量である請求項７に記載のイメー
ジング・システム。 - 【請求項９】 多数のトランスデューサ素子を有し、電
気的な起動に応答して波動エネルギを送信すると共に、
帰投した波動エネルギを電気信号へ変換するトランスデ
ューサ・アレイと、画像を表示する表示モニタと、コン
ピュータと、を備えるイメージング・システムであっ
て、該コンピュータが、（ａ）多数の走査平面の各々に
位置する多数の送信焦点位置の各々について、集束した
波動エネルギを送信するように前記アレイのトランスデ
ューサ素子を起動する工程と、（ｂ）各々の走査平面内
に位置する多数の走査線の各々について、各回の送信に
続いて前記複数のトランスデューサ素子から供給される
電気信号から受信信号を形成する工程と、（ｃ）各々の
走査平面に位置する各々の走査線について、前記受信信
号をイメージング信号へ変換する工程と、（ｄ）データ
・ボリュームを形成するように、各々の走査平面につい
てそれぞれのイメージング信号の組を記憶する工程と、
（ｅ）前記データ・ボリュームを通して互いに平行な再
編成されたスライスのピクセル・データを形成する工程
と、（ｆ）前記イメージング平面上のそれぞれのピクセ
ルから投射される多数の射線の各々について、３次元画
像を表わす投影画像データを形成するように、前記それ
ぞれの投射された射線と実質的に整列している前記再編
成されたスライスのピクセルのそれぞれの累算強度を算
出する工程と、（ｇ）前記表示モニタへ前記投影画像デ
ータを送る工程とを実行するようにプログラムされてい
ることを特徴とする、イメージング・システム。 - 【請求項１０】 前記再編成されたスライスは、前記イ
メージング平面に実質的に平行である請求項９に記載の
イメージング・システム。 - 【請求項１１】 前記投射される射線は、前記イメージ
ング平面に実質的に垂直である請求項９に記載のイメー
ジング・システム。 - 【請求項１２】 所与のボリュームの物質を３次元イメ
ージングする方法であって、 前記物質に交差する多数の走査平面の各々に位置する多
数の送信焦点位置の各々について、集束した波動エネル
ギを送信する工程と、 各々の走査平面に位置する多数の走査線の各々につい
て、各回の送信に続いて前記物質ボリュームから帰投し
た波動エネルギのエコーから導出されるエコー信号を形
成する工程と、 各々の走査平面に位置する各々の走査線について、前記
受信信号をイメージング信号へ変換する工程と、 データ・ボリュームを形成するように、各々の走査平面
についてそれぞれのイメージング信号の組を記憶する工
程と、 前記データ・ボリュームを通して互いに平行な再編成さ
れたスライスのピクセル・データを形成する工程と、 前記イメージング平面上のそれぞれのピクセルから投射
される多数の射線の各々について、投影画像データを形
成するように、前記それぞれの投射された射線と実質的
に整列している前記再編成されたスライスのピクセルの
それぞれの累算強度を算出する工程と、 前記投影画像データの関数である３次元画像を表示する
工程と、を含んでいる３次元イメージング方法。 - 【請求項１３】 前記再編成されたスライスは、前記イ
メージング平面に実質的に平行である請求項１２に記載
のイメージング方法。 - 【請求項１４】 前記投射された射線は、前記イメージ
ング平面に実質的に垂直である請求項１２に記載のイメ
ージング方法。 - 【請求項１５】 前記累算強度は、オパシティ関数の関
数として算出される請求項１２に記載のイメージング方
法。 - 【請求項１６】 所与の投射された射線に沿った前記累
算強度は、相次ぐ再編成されたスライスについて、次の
式 Ｉz,y,x＝Ｉz-1,y,x＋Ｏ［Ｐz,y,x］・Ｐz,y,x′・Ｏ
r(z,y,x) に従って繰り返し計算され、ここで、Ｉz,y,x は平面ｚ
内の（ｘ，ｙ）における投影ピクセルの累算強度であ
り、Ｉz-1,y,x は平面（ｚ−１）内の（ｘ，ｙ）におけ
る投影ピクセルの累算強度であり、Ｐz,y,x′ は平面ｚ
内の（ｘ，ｙ）におけるカレントの（即ち、現在累算中
の）ピクセルの深さ陰影付き強度であり、Ｏ
［Ｐz,y,x ］は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）におけるオパシテ
ィ（であると共に、深さ陰影付きでないピクセル強度の
関数）であり、Ｏr(z,y,x)は平面ｚ内の（ｘ，ｙ）にお
ける残存オパシティである請求項１２に記載のイメージ
ング方法。 - 【請求項１７】 前記残存オパシティは、相次ぐ再編成
されたスライスについて、次の式 Ｏr(z,y,x)＝Ｏr(z-1,y,x)・（１−Ｏ［Ｐz,y,x］） に従って算出される請求項１６に記載のイメージング方
法。 - 【請求項１８】 ピクセル強度Ｐｉｘ値が、減衰ファク
タとスライス番号との積の関数として算出される請求項
１６に記載のイメージング方法。 - 【請求項１９】 Ｐz,y,x′ 値は、次の式 Ｐz,y,x′＝ＭＡＸ（Ｐz,y,x・（１．０−ｉ・ｄ・
Ａ），０） に従って算出され、ここで、Ｐz,y,x は深さ陰影のない
状態での平面ｚ内の（ｘ，ｙ）におけるピクセルの強度
であり、ｉはスライス番号であり、Ａは各々の距離増分
ｄ毎に適用される減衰量である請求項１８に記載のイメ
ージング方法。 - 【請求項２０】 所与のボリュームの物質を３次元イメ
ージングするシステムであって、 多数のトランスデューサ素子を有し、電気的な起動に応
答して波動エネルギを送信すると共に、帰投した波動エ
ネルギを電気信号へ変換するトランスデューサ・アレイ
と、 多数の走査平面の各々に位置する多数の送信焦点位置の
各々について、集束した波動エネルギを送信するように
複数の前記トランスデューサ素子を起動する手段と、 各々の走査平面に位置する多数の走査線の各々につい
て、各回の送信に続いて前記複数のトランスデューサ素
子から供給される電気信号から受信信号を形成する手段
と、 各々の走査平面に位置する各々の走査線について、前記
受信信号をイメージング信号へ変換する手段と、 データ・ボリュームを形成するように、各々の走査平面
についてそれぞれのイメージング信号の組を記憶するメ
モリと、 前記データ・ボリュームを通して互いに平行な再編成さ
れたスライスのピクセル・データを形成する手段と、 前記イメージング平面上のそれぞれのピクセルから投射
される多数の射線の各々について、それぞれの投射され
た射線と実質的に整列している前記再編成されたスライ
スのピクセルのそれぞれの累算強度を算出する算出手段
であって、該累算ピクセル強度が投影画像データを形成
する算出手段と、 前記投影画像データの関数である３次元画像を表示する
手段と、を備えている３次元イメージング・システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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