JP2001037754A - ３次元データ取込方法および超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 意図通りの分布のデータ取込位置からデータ
を取り込む。 【解決手段】 取得したデータ位置およびデータを全て
取り込むのではなく、予め定めた分布のデータ取込位置
にデータ位置が実質的に合致したか否か判定し、実質的
に合致したデータのみを取り込む。 【効果】 意図した通りの分布のデータ取込位置から確
実にデータを取り込むことが出来る。操作者の操作の負
担を軽減することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元データ取込
方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、意
図した分布のデータ取込位置からデータを取り込むこと
が出来る３次元データ取込方法および超音波診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の超音波診断装置の一例を
示す構成図である。この超音波診断装置５００は、超音
波診断装置本体５１と、超音波探触子２０と、表示装置
２１と、操作卓２２と、前記超音波探触子２０の３次元
位置（姿勢も含む）を検出するための位置検出アーム３
１および３次元位置検出装置３２とを具備している。

【０００３】前記超音波診断装置本体５１は、被検体の
内部を平面的に走査するように音線方向を変えると共に
各音線方向の音線信号を生成するビームフォーマ２と、
前記音線信号の強度に基づいてＢモード音線データを生
成するＢモード処理部３と、前記音線信号のドプラ成分
に基づいてＣＦＭ（カラーフローマッピング）音線デー
タを生成するＣＦＭ処理部４と、前記３次元位置検出装
置３２および前記ビームフォーマ２の出力信号に基づい
てデータ位置（データの３次元位置）を算出するデータ
位置算出部５と、前記Ｂモード処理部３または前記ＣＦ
Ｍ処理部４から出力されるデータとそのデータ位置とを
対応つけてデータ取込バッファ７に格納するのを制御す
るデータ取込制御部５６と、前記データと前記データ位
置とを対応つけて格納するデータ取込バッファ７と、そ
のデータ取込バッファ７に格納したデータおよびデータ
位置から補間演算等を行って３次元データ（ボリューム
データ）を生成する３次元データ生成部８と、前記３次
元データを格納する３次元データメモリ９と、その３次
元データメモリ９に格納した３次元データと与えられた
視線方向とから３次元画像を生成する３次元画像生成部
１０と、前記３次元画像の表示等の表示制御を行う表示
制御部１１と、全体の制御を行う中央制御部１２とを具
備している。

【０００４】前記操作卓２２は、３次元スキャン開始ボ
タンＢ１と、３次元スキャン終了ボタンＢ２とを備えて
いる。

【０００５】図７のステップＳ５１〜Ｓ４は、３次元デ
ータ取込時の操作者の操作手順を示すフロー図である。
また、ステップＵ１〜Ｕ１１は、前記超音波診断装置５
００による３次元データ取込処理を示すフロー図であ
る。ステップＳ５１では、操作者は、図８に示すよう
に、被検体Ｈに想定した３次元対象領域Ｒの一端に超音
波探触子２０を当てる。ステップＳ２では、操作者は、
操作卓２２の３次元スキャン開始ボタンＢ１を押す。ス
テップＳ３では、操作者は、図８に矢印で示すように、
超音波探触子２０を３次元対象領域Ｒに沿って移動させ
る。ステップＳ４では、操作者は、３次元対象領域Ｒの
他端まで超音波探触子２０を移動させたら、操作卓２２
の３次元スキャン終了ボタンＢ２を押す。

【０００６】ステップＵ１では、操作者が操作卓２２の
３次元スキャン開始ボタンＢ１を押すのを待つ。押され
たら、ステップＵ５へ進む。ステップＵ５では、所定の
周期（例えば１／７秒〜１／１６０秒）毎に、その時の
超音波探触子２０の位置に対応するスキャン面をスキャ
ンし、該スキャン面を構成する多数の音線上の複数のデ
ータを前記Ｂモード処理部３またはＣＦＭ処理部４で取
得し、同時に各データのデータ位置を前記データ位置算
出部５で取得する。ステップＵ７では、取得したデータ
とデータ位置とをデータ取込バッファ７に格納する。ス
テップＵ１１では、操作者が操作卓２２の３次元スキャ
ン終了ボタンＢ２を押すまでは前記ステップＵ５，Ｕ７
を反復し、押されたなら処理を終了する。

【０００７】以上により、図９に示すように、３次元対
象領域Ｒを埋める多数のデータ取込位置のデータをデー
タ取込バッファ７に取り込むことが出来る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波診断
装置５００では、所定の周期毎にその時の超音波探触子
２０の位置に対応するスキャン面をスキャンして取得し
たデータとデータ位置とをデータ取込バッファ７に格納
している。ところが、操作者が手動で超音波探触子２０
を移動させるため、移動中の超音波探触子２０の向きや
姿勢や移動速度が変動してしまう。このため、図９に示
すように、３次元対象領域Ｒを埋める多数のデータ取込
位置が意図しない分布になってしまう問題点がある。そ
こで、本発明の目的は、意図した分布のデータ取込位置
からデータを取り込むことが出来る３次元データ取込方
法および超音波診断装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、３次元位置検出手段を備えた超音波探触子で被検体
をスキャンしてデータ位置およびデータを取得すること
を、スキャン面に交差する方向に超音波探触子を移動さ
せながら繰り返し、予め定めた分布のデータ取込位置に
前記取得したデータ位置が実質的に合致するか否か判定
し、実質的に合致したデータを取り込むことを特徴とす
る３次元データ取込方法を提供する。上記第１の観点に
よる３次元データ取込方法では、取得したデータ位置お
よびデータを全て取り込むのではなく、予め定めた分布
のデータ取込位置にデータ位置が実質的に合致した場合
のみ取り込む。そこで、意図した分布のデータ取込位置
からデータを取り込むことが出来る。なお、「実質的に
合致した場合」とは、完全に合致した場合および位置の
差が許容範囲内である場合の両方を含む意味である。ま
た、既にデータを取り込んだデータ取込位置のデータを
再び取得した場合は、該データを捨てても良いし、最新
のデータに置換してもよいし、演算により平均値や中央
値などを求めてその値に置換してもよい。

【００１０】第２の観点では、本発明は、上記第１の観
点の３次元データ取込方法において、操作者から３次元
スキャン開始指示が与えられた後にスキャンを開始し、
そのスキャン開始時のスキャン面位置に基づいてデータ
取込位置を決定することを特徴とする３次元データ取込
方法を提供する。上記第２の観点による３次元データ取
込方法では、開始スキャン面（３次元スキャンの開始時
のスキャン面）の位置を基準としてデータ取込位置を算
出するので、自動的にデータ取込位置を設定できる。具
体例としては、次のようにデータ取込位置を算出する。 （例１）開始スキャン面に直交する方向に開始スキャン
面を所定距離だけ前または後または前後に移動させて形
成される領域（例えば超音波探触子がリニアなら直方体
状の領域になる）を３次元対象領域とし、その３次元対
象領域に含まれる３次元グリッドのグリッド点をデータ
取込位置とする。グリッド点は、開始スキャン面に直交
する方向については均一な間隔とする。 （例２）開始スキャン面の中央の音線を回転軸として開
始スキャン面を回転させて形成される領域（例えば超音
波探触子がセクタなら凸形底面を持つ三角錘状の領域に
なる）を３次元対象領域とし、その３次元対象領域に含
まれる３次元グリッドのグリッド点をデータ取込位置と
する。グリッド点は、円周方向については均一な間隔と
する。 （例３）上記例１または上記例２の領域に内接する球を
３次元対象領域とし、その３次元対象領域に含まれる３
次元グリッドのグリッド点をデータ取込位置とする。グ
リッド点は、３次元的に均一な間隔とする。 （例４）３次元スキャンの開始時から一定時間または３
次元スキャンの開始位置から一定距離だけ超音波探触子
を移動したときの移動方向に開始スキャン面を所定距離
だけ移動させて形成される領域を３次元対象領域とし、
その３次元対象領域に含まれる３次元グリッドのグリッ
ド点をデータ取込位置とする。グリッド点は、超音波探
触子を移動した方向については均一な間隔とする。

【００１１】第３の観点では、本発明は、超音波探触子
と、その超音波探触子の３次元位置を検出する３次元位
置検出手段と、前記超音波探触子でデータを取得するデ
ータ取得手段と、前記３次元位置検出手段でデータ位置
を取得するデータ位置取得手段と、均一または略均一に
分布するデータ取込位置に前記データ位置が実質的に合
致するか否か判定し実質的に合致したデータを取り込む
データ取込制御手段とを具備したことを特徴とする超音
波診断装置を提供する。上記第３の観点による超音波診
断装置では、上記第１の観点による３次元データ取込方
法を好適に実施できる。

【００１２】第４の観点では、本発明は、上記第３の観
点の超音波診断装置において、操作者が３次元スキャン
開始指示を与えるための開始指示手段と、操作者から３
次元スキャン開始指示が与えられた後にスキャンを開始
しその開始時のスキャンのデータ位置に基づいてデータ
取込位置を決定するデータ取込位置決定手段とを具備し
たことを特徴とする超音波診断装置を提供する。上記第
４の観点による超音波診断装置では、上記第２の観点に
よる３次元データ取込方法を好適に実施できる。

【００１３】第５の観点では、本発明は、上記第３また
は第４の観点の超音波診断装置において、全データ取込
位置の９０％を越えるデータ取込位置のデータを取り込
んだ時点でデータの取込を自動的に終了させる取込自動
終了手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を
提供する。上記第５の観点による超音波診断装置では、
データの取込を自動的に終了させるため、操作者が３次
元スキャン終了指示を与える必要がなくなり、操作が楽
になる。なお、「全データ取込位置の９０％を越える」
とは、データの取込を終了させる閾値を９０％以上にす
る、という意味である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施の形態により
本発明を詳細に説明する。なお、これにより本発明が限
定されるものではない。図１は、本発明の一実施形態に
かかる超音波診断装置を示す構成図である。この超音波
診断装置１００は、超音波診断装置本体１と、超音波パ
ルスを被検体内へ送信すると共に該被検体内から超音波
エコーを受信する超音波探触子２０と、表示装置２１
と、操作卓２２と、前記超音波探触子２０の３次元位置
（姿勢も含む）を検出するための位置検出アーム３１お
よび３次元位置検出装置３２とを具備している。

【００１５】前記超音波診断装置本体１は、被検体の内
部を平面的に走査するように音線方向を変えると共に各
音線方向の音線信号を生成するビームフォーマ２と、前
記音線信号の強度に基づいてＢモード音線データを生成
するＢモード処理部３と、前記音線信号のドプラ成分に
基づいてＣＦＭ音線データを生成するＣＦＭ処理部４
と、前記３次元位置検出装置３２および前記ビームフォ
ーマ２の出力信号に基づいてデータ位置を算出するデー
タ位置算出部５と、３次元スキャンの開始時のスキャン
面位置に基づいてデータ取込位置を決定すると共にその
データ取込位置に前記算出した３次元位置が実質的に合
致したときのみ前記Ｂモード処理部３または前記ＣＦＭ
処理部４から出力されるデータとそのデータ位置とを対
応つけてデータ取込バッファ７に格納するのを制御する
データ取込位置決定・取込制御部６と、前記データと前
記データ位置とを対応つけて格納するデータ取込バッフ
ァ７と、そのデータ取込バッファ７に格納したデータお
よびデータ位置から補間演算等を行って３次元データを
生成する３次元データ生成部８と、前記３次元データを
格納する３次元データメモリ９と、その３次元データメ
モリ９に格納した３次元データと与えられた視線方向と
から３次元画像を生成する３次元画像生成部１０と、前
記３次元画像の表示等の表示制御を行う表示制御部１１
と、全体の制御を行う中央制御部１２とを具備してい
る。

【００１６】前記操作卓２２は、３次元スキャン開始ボ
タンＢ１と、３次元スキャン終了ボタンＢ２とを備えて
いる。

【００１７】図２のステップＳ１〜Ｓ３は、３次元デー
タ取込時の操作者の操作手順を示すフロー図である。ま
た、ステップＵ１〜Ｕ１１は、前記超音波診断装置１０
０による３次元データ取込処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、操作者は、図３に示すように、３次
元スキャン開始位置Ｐｓに超音波探触子２０を当てる。
なお、図３の例では、３次元スキャン開始位置Ｐｓは、
被検体Ｈに想定した３次元対象領域Ｒの中央としている
が、３次元対象領域Ｒの一端としてもよい。ステップＳ
２では、操作者は、操作卓２２の３次元スキャン開始ボ
タンＢ１を押す。ステップＳ３では、操作者は、図５に
示すように、３次元対象領域Ｒをカバーするように超音
波探触子２０を適当に移動させる。

【００１８】ステップＵ１では、操作者が操作卓２２の
３次元スキャン開始ボタンＢ１を押すのを待つ。押され
たら、ステップＵ２へ進む。ステップＵ２では、データ
取込位置決定・取込制御部６は、図３に示すように、開
始スキャン面Ｆｓを構成する多数の音線上の複数のデー
タを前記Ｂモード処理部３またはＣＦＭ処理部４で取得
し、同時に各データのデータ位置を前記データ位置算出
部５で取得する。ステップＵ３では、データ取込位置決
定・取込制御部６は、開始スキャン面Ｆｓのデータ位置
に基づいてデータ取込位置を決定する。図３および図４
に示す例では、開始スキャン面Ｆｓに直交する方向に開
始スキャン面Ｆｓを所定距離だけ前後に移動させて形成
される領域（超音波探触子２０がリニアなら直方体状の
領域になる）を３次元対象領域Ｒとし、その３次元対象
領域Ｒに含まれる直交３次元グリッドのグリッド点をデ
ータ取込位置と決定する。グリッド点は、少なくとも開
始スキャン面Ｆｓに直交する方向については均一な間隔
とする。ステップＵ４では、データ取込位置決定・取込
制御部６は、図４に黒丸で示すように、開始スキャン面
Ｆｓのデータとデータ位置とをデータ取込バッファ７に
格納する。なお、図４の白丸は、データを未格納のデー
タ取込位置を表している。

【００１９】ステップＵ５では、所定の周期（例えば１
／７秒〜１／１６０秒）毎に、その時の超音波探触子２
０の位置に対応するスキャン面をスキャンし、該スキャ
ン面を構成する多数の音線上の複数のデータを前記Ｂモ
ード処理部３またはＣＦＭ処理部４で取得し、同時に各
データのデータ位置を前記データ位置算出部５で取得す
る。ステップＵ６では、前記ステップＵ５で取得したデ
ータの一つに着目し、そのデータ位置がデータ取込位置
に実質的に合致するか否か判定し、実質的に合致したな
らステップＵ７へ進み、そうでないならステップＵ８へ
進む。ステップＵ７では、図５に示すように、着目した
データとデータ位置とをデータ取込バッファ７に格納す
る。ステップＵ８では、前記ステップＵ５で取得したデ
ータのうちで前記ステップＵ６で着目していないデータ
が残っているか判定し、残っていたらその一つに着目し
て前記ステップＵ６に戻り、残っていなければステップ
Ｕ９へ進む。

【００２０】ステップＵ９では、全データ取込位置の９
０％を越えるデータ取込位置のデータを取り込んだか否
かを判定し、越えていたらデータの取込を自動的に終了
する。越えていなければ、ステップＵ１０へ進む。ステ
ップＵ１０では、操作者が操作卓２２の３次元スキャン
開始ボタンＢ１を押してから所定時間（例えば５秒）以
上経過したか判定し、経過していたらデータの取込を自
動的に終了する。未経過ならステップＵ１１へ進む。ス
テップＵ１１では、操作者が操作卓２２の３次元スキャ
ン終了ボタンＢ２を押したか判定し、押していなければ
前記ステップＵ５に戻り、押されたなら処理を終了す
る。

【００２１】以上により、図５に示すように、３次元対
象領域Ｒを埋める多数のデータ取込位置のデータをデー
タ取込バッファ７に取り込むことが出来る。そして、操
作者が手動で超音波探触子２０を移動させるため、移動
中の超音波探触子２０の向きや姿勢や移動速度が変動し
てしまっても、それに左右されず、取り込んだデータの
データ取込位置は、予定どおりの分布となる。そこで、
換言すれば、操作者は、３次元対象領域Ｒをカバーする
ように超音波探触子２０を適当に動かせば足り、超音波
探触子２０の向きや姿勢や移動速度に気を使う必要がな
くなる。

【００２２】次のように実施形態を変更してもよい。 （１）超音波探触子２０は、リニア走査方式、セクタ走
査方式、コンベックス走査方式などのいずれでもよい。 （２）超音波探触子２０の３次元位置を、位置検出アー
ム３１以外のデバイス（例えば磁気式６軸センサ）によ
り検出してもよい。また、該デバイスは、超音波診断装
置本体１に外付けしても、内部に組み込んでもよい。 （３）表示中のＢモード画像等が超音波探触子２０の移
動に伴って変化したことをもって、３次元スキャン開始
ボタンＢ１を押す処理（図２のステップＳ２）に代えて
もよい。この場合、操作者は、３次元スキャン開始ボタ
ンＢ１を押す必要がなくなる。 （４）３次元スキャンを自動終了する時（図２のステッ
プＵ９，Ｕ１０）に、画面表示やブザー音により操作者
に通知してもよい。これにより、データの取込が終わっ
たことが判り、超音波探触子２０を離しても良いことが
判るので、３次元画像の生成や表示に長時間かかる場合
に有用である。（データの取込が終わったことが判らな
いと、３次元画像が表示されるまでの長時間に渡って超
音波探触子２０を不必要に操作してしまう。） （５）データの取込を終了させる閾値を９０％以外の任
意の値に変更してもよい。 （６）図２のステップＵ１０（タイムアウトのチェッ
ク）を行うか否かを操作者が選択可能にしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の３次元データ取込方法および超
音波診断装置によれば、意図した通りの分布のデータ取
込位置から確実にデータを取り込むことが出来る。ま
た、操作者の操作の負担を軽減することが出来る。（必
ずしも操作者が３次元スキャン終了指示を与えなくても
良い。また、超音波探触子の向きや姿勢や移動速度に気
を使う必要がない。）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を
示す構成図である。

【図２】図１の超音波診断装置による３次元データ取込
処理を示すフロー図である。

【図３】３次元スキャン開始位置に当てた超音波探触子
を示す説明図である。

【図４】決定されたデータ取込位置を示す説明図であ
る。

【図５】決定されたデータ取込位置のデータを取り込む
経過を示す説明図である。

【図６】従来の超音波診断装置の一例を示す構成図であ
る。

【図７】従来の超音波診断装置による３次元データ取込
処理を示すフロー図である。

【図８】３次元対象領域を示す説明図である。

【図９】従来のデータ取込位置の分布を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 超音波診断装置本体 ２ ビームフォーマ ３ Ｂモード処理部 ４ ＣＦＭ処理部 ５ データ位置算出部 ６ データ取込位置決定・
取込制御部 ７ データ取込バッファ ８ ３次元データ生成部 ９ ３次元データメモリ １０ ３次元画像生成部 １１ 表示制御部 １２ 中央制御部 ２０ 超音波探触子 ２１ ＣＲＴ ２２ 操作卓 ３１ 位置検出アーム ３２ ３次元位置検出装置 １００ 超音波診断装置 Ｂ１ ３次元スキャン開始ボ
タン Ｂ２ ３次元スキャン終了ボ
タン Ｒ ３次元対象領域

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元位置検出手段を備えた超音波探触
   子で被検体をスキャンしてデータ位置およびデータを取
   得することを、スキャン面に交差する方向に超音波探触
   子を移動させながら繰り返し、予め定めた分布のデータ
   取込位置に前記取得したデータ位置が実質的に合致する
   か否か判定し、実質的に合致したデータを取り込むこと
   を特徴とする３次元データ取込方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の３次元データ取込方法
   において、操作者から３次元スキャン開始指示が与えら
   れた後にスキャンを開始し、そのスキャン開始時のスキ
   ャン面位置に基づいてデータ取込位置を決定することを
   特徴とする３次元データ取込方法。
3. 【請求項３】 超音波探触子と、その超音波探触子の３
   次元位置を検出する３次元位置検出手段と、前記超音波
   探触子でデータを取得するデータ取得手段と、前記３次
   元位置検出手段でデータ位置を取得するデータ位置取得
   手段と、予め定めた分布のデータ取込位置に前記データ
   位置が実質的に合致するか否か判定し実質的に合致した
   データを取り込むデータ取込制御手段とを具備したこと
   を特徴とする超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の超音波診断装置におい
   て、操作者が３次元スキャン開始指示を与えるための開
   始指示手段と、操作者から３次元スキャン開始指示が与
   えられた後にスキャンを開始しその開始時のスキャンの
   データ位置に基づいてデータ取込位置を決定するデータ
   取込位置決定手段とを具備したことを特徴とする超音波
   診断装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の超音波
   診断装置において、全データ取込位置の９０％を越える
   データ取込位置のデータを取り込んだ時点でデータの取
   込を自動的に終了させる取込自動終了手段を具備したこ
   とを特徴とする超音波診断装置。