JP2001079003A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロントビューに相当する超音波三次元画像
を形成する場合において、物体の前後の情報も画像化さ
れていた。 【解決手段】 データ取込空間１０は走査面アレイ１４
によって構成され、その走査面アレイ１４内において三
次元画像化範囲を指定可能である。具体的には開始フレ
ーム１００及び終了フレーム１０２を指定可能である。
その範囲内において、各視線２４上における各エコーデ
ータに対する逐次的なボクセル演算が実行され、これに
よって三次元画像化範囲に対応する三次元画像（フロン
トビュー）を形成可能である。断層画像と三次元画像と
が共に表示され、その場合において三次元画像化範囲内
に断層画像が属するか否かの表示が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に、三次元画像及び断層画像を表示する超音波診
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平１０−３３５３８号公報
には、ボリュームレンダリング法に基づく超音波画像処
理方法が開示されている。この従来方法では、超音波ビ
ームを走査することによって走査面が形成され、走査位
置を移動させながら複数の走査面を順次形成することに
よって、複数の走査面からなる走査面アレイが形成され
る。その場合において、各超音波ビームに沿ってボリュ
ームレンダリング法に基づく所定のボクセル演算がリア
ルタイムで実行され、その演算結果に基づいて超音波探
触子から生体内を透視したような立体的な超音波画像が
形成される。三次元エコーデータの画像処理方法にはそ
の他に積算方法などがある。

【０００３】ちなみに、走査面アレイの形成に当たって
は、三次元データ取込用超音波探触子が利用される。そ
のような探触子では例えば電子走査されるアレイ振動子
が機械的に揺動走査又は水平走査され、そのような超音
波ビームの二方向の走査によって三次元データ取込領域
（走査面アレイ）が形成される。

【０００４】ところで、上記の走査面アレイに対し、そ
れを貫通する方向に複数の仮想的な視線を設定し、各視
線ごとに各走査面上のエコーデータを利用して画素値演
算を実行し、これにより三次元画像（以下、フロントビ
ュー）を構成することも可能である。すなわち、視点を
走査面アレイの最初の走査面の手前側に設定し、そこか
ら見た画像を形成するものである。なお、その場合、画
素値の演算に当たっては上記の特開平１０−３３５３８
号公報に記載された方法やその他の方法を利用できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ロントビューを形成する場合に走査面アレイの全体を常
に処理範囲とすると、目的物体以外の物体も画像化され
てしまい、期待する三次元画像を構成できないという問
題がある。

【０００６】一方、走査面の移動範囲を制限することも
可能であるかも知れない。しかし、その場合には、三次
元画像処理と同時に、各走査面の断層画像をリアルタイ
ムで表示する際に、画像化される空間の前後の情報を断
層画像として表示することができなくなる。すなわち、
あくまでもエコーデータの取り込みは広い範囲に亘って
行いつつ、三次元画像化の範囲を制限したいという要望
がある。

【０００７】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、走査面アレイの中の所望範囲
を三次元画像化範囲として設定できる超音波診断装置を
提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、三次元画像化範囲を
容易に識別できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、超音波ビームを走査して形成され
る走査面を位置変更を行いながら順次形成し、これによ
り複数の走査面からなる走査面アレイを形成する走査制
御手段と、前記走査面アレイに対してそれを貫通する方
向に複数の仮想的な視線を設定し、各視線ごとに各走査
面上のエコーデータを利用して画素値を演算し、これに
より三次元画像を形成する演算手段と、前記走査面アレ
イ内において前記画素値演算の対象となる最初の走査面
から最後の走査面までの三次元画像化範囲を設定するた
めの範囲設定手段と、を含むことを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、三次元空間内に走査面
アレイが形成され、その走査面アレイに対して三次元画
像化範囲が設定される。そして、各視線に沿って画素値
演算を行う場合には、その三次元画像化範囲内において
当該演算が実行される。よって、目的物体の前後の画像
化不要な情報を排除可能であるので、三次元画像の画質
を向上でき、また診断上有益な情報を提供可能である。

【００１１】望ましくは、前記走査制御手段によって逐
次形成される走査面上のエコーデータを用いて断層画像
を逐次形成する断層画像形成手段と、前記断層画像及び
前記三次元画像をともに表示する画像表示手段と、を含
む。この構成によれば、三次元画像によって物体の立体
的な観察を行え、その際に、各断層画像により物体の各
断面の詳細構造を観察できると共に、三次元画像化範囲
の前後の情報も断層画像によって観察可能である。

【００１２】望ましくは、前記走査面の形成に伴って断
層画像を順次表示する際に、現在表示している断層画像
が前記三次元画像化範囲に含まれることを示すための表
示処理が実行される。このような表示処理によれば、各
断層画像が三次元画像化範囲内に位置しているか範囲外
に位置しているかを容易に認識でき、換言すれば、三次
元画像化範囲を明確に認識でき、その設定作業も容易と
なる。

【００１３】望ましくは、前記表示処理では、前記断層
画像に所定形態をもったマーカーが付加される。望まし
くは、前記表示処理では、前記断層画像の濃度及び色相
の少なくとも一方が変更される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１には、本発明に係る画像処理方法の概
念が示されている。

【００１６】図１（Ａ）において、符号１０は、データ
取込空間を示している。このデータ取込空間１０は、走
査面アレイ１４によって構成されるものであり、その走
査面アレイ１４は、複数の走査面１４Ａによって構成さ
れる。各走査面は、アレイ振動子１２によって形成され
る超音波ビームを電子走査することにより形成されるも
のである。図１には、直線状に複数の振動素子が整列し
てなるアレイ振動子１２が示されており、そのような複
数の振動素子を電子リニア走査することによって超音波
ビームが直線的に走査され、これによって矩形の走査面
１４Ａが形成される。そして、アレイ振動子１２を走査
面と直交する方向に移動させながら電子走査を順次繰り
返し実行することにより複数の走査面１４Ａが形成され
る。そして、このようなアレイ振動子１２の機械的な走
査が周期的に実行される。

【００１７】ちなみに、本発明は電子セクタ走査やいわ
ゆるコンベックス走査が行われる場合にも適用可能であ
る。また、本実施形態においてはアレイ振動子１２が機
械的に走査されているが、もちろんそれを手動で行うこ
とも可能である。

【００１８】図１（Ａ）において、視点１６は、トップ
ビューに相当する三次元画像を形成するための仮想的な
視点である。このような視点１６が設定される場合、各
超音波ビームごとにその超音波ビームに沿ってエコーデ
ータが参照され、各エコーデータごとに所定のボクセル
演算を実行することによって画素値が演算され、そのよ
うな画素値の集合として三次元画像が構成される。この
場合において符号１８はトップビューが投影されるスク
リーンを概念的に示している。ちなみに、そのようなボ
クセル演算に当たっては上述した特開平１０−３３５３
８号公報に記載された手法を用いるのが望ましい。

【００１９】一方、符号２０で示されるような位置に視
点を設定すれば、いわゆるフロントビューを形成可能で
ある。すなわち各走査面１４Ａを貫通する方向に沿って
複数の仮想的な視線を設定し、各視線上において視点か
ら近い位置にあるエコーデータから順番に上記のボクセ
ル演算を実行することにより画素値を演算し、その画素
値の集合として三次元画像を構成するものである。図１
（Ａ）において符号２２はそのようなフロントビューが
投影されるスクリーンを表している。

【００２０】図１の（Ｂ）にはフロントビューに相当す
る三次元画像が示され、（Ｃ）にはトップビューに相当
する三次元画像が示されている。

【００２１】ちなみに、図１においてＸ方向は電子走査
方向であり、Ｙ方向はアレイ振動子１２の移動方向すな
わち機械走査方向であり、Ｚ方向は超音波ビーム方向で
ある。

【００２２】従来においては、フロントビューの形成に
当たって全ての走査面１４Ａのエコーデータが利用さ
れ、このため注目する物体の前後にある情報も三次元画
像化されていた。そこで、本実施形態においては、図２
に示すように三次元画像化範囲の設定を行うことが可能
である。

【００２３】図２には、図１と同様にデータ取込空間が
示されている。上述したように、フロントビューの形成
に当たっては、仮想的な視点２０が設定され、その視点
２０から仮想的な複数の視線２４が設定され、その視線
２４上に沿って各エコーデータに対するボリュームレン
ダリング法に基づくボクセル演算が逐次的に実行され
る。ここで、各視線ごとに投影点Ｐが設定され、その視
線上の最終の画素値演算結果が当該投影点Ｐの画素値と
して決定される。

【００２４】このような三次元画像の形成にあたって、
図２に示されるように、走査面アレイ１４の範囲内にお
いて三次元画像化の範囲を指定可能である。具体的には
画像化に関する開始フレーム１００及び終了フレーム１
０２をユーザーにより任意に設定することが可能であ
る。ちなみに、その設定を自動化することも可能であ
る。

【００２５】このような画像化範囲の設定が行われる
と、各視線２４上における演算範囲は当該画像化範囲に
制約される。よって、例えば物体の前後に不要なデータ
が存在していても、画像化範囲を適切に設定することに
より、そのような不要なデータを画像化対象から除外す
ることが可能となる。例えば、羊水中に存在する胎児の
三次元画像を形成する場合においては、その羊水の外側
にある胎盤などの情報を三次元画像化対象から除外可能
であり、よって胎児のみの鮮明な立体的画像を形成可能
である。

【００２６】図３には、図２に示したデータ取込空間１
０を側方からみた状態が模式的に示されている。上述し
たように、フロントからバックにかけて所望の範囲を三
次元画像化範囲として設定可能である。

【００２７】図４には、四角形の走査面あるいは扇状の
走査面を有するアレイ振動子を揺動走査した場合に形成
されるデータ取込空間を側面からみた状態が模式的に示
されている。このようなデータ取込空間に対しても開始
フレーム１００及び終了フレーム１０２を指定すること
により三次元画像化範囲を所望の範囲として設定可能で
ある。

【００２８】本実施形態においては、図５〜図７に示す
ように、三次元画像６２と共に断層画像６０が表示され
る。具体的には、断層画像６０と三次元画像６２とが左
右方向に並んで表示されており、ここにおいて断層画像
６０は現在形成されている走査面をそのまま断層画像と
して表示した画像であり、三次元画像６２は当該断画像
に相当する走査面までの三次元画像処理を実行して形成
される三次元画像である。したがって、現在取込を行っ
ている最新情報までを反映した画像がそれぞれ表示され
ている。ただし、三次元画像６２は上記の三次元画像化
範囲内においてのみ形成されるものである。

【００２９】このような２つの画像表示を行う場合にお
いて、本実施形態においては各断層画像が三次元画像化
範囲内に属するか否かの情報が表示される。具体的に
は、図５においては、断層画像６０が三次元画像化範囲
内に属する場合には、符号６４で示すような範囲内識別
マークが表示される。その範囲内識別マーク６４は小さ
な円形のマークであり、断層画像６０の近傍に表示され
ている。よって、観察者は範囲内識別マーク６４の有無
によって表示されている断層画像が三次元画像化範囲に
属するか否かの情報を得ることができ、またそのような
情報を利用してリアルタイムで形成される三次元画像６
２の現在の画像処理位置を把握可能である。断層画像６
０は三次元画像化範囲の前後においても表示されている
ため、そのような範囲内識別マーク６４が表示されてい
ない断層画像を認識することによって、三次元画像化さ
れない情報の様子を把握可能である。

【００３０】よって、観察者はそのような範囲内識別マ
ーク６４の有無を利用して三次元画像化範囲を確認でき
ると共に、そのようなマークを基準として試行錯誤的に
三次元画像化範囲を適切に設定することも可能となる。

【００３１】図６に示す表示例においては、範囲内識別
枠６６が断層画像６０の外枠に沿って表示されている。
この範囲内識別枠６６も当該断層画像が三次元画像化範
囲内に属することを表すものである。さらに、図７に示
す例においては、範囲内識別着色６８が施された断層画
像６０が示されており、すなわち三次元画像化範囲内に
属する断層画像については特別な着色が施されている。
よって、ユーザーはそのような画像処理によって断層画
像の三次元画像化範囲内の続否を認識可能である。

【００３２】次に、図８を用いて本実施形態に係る超音
波診断装置の構成について説明する。

【００３３】三次元プローブ７０は、図１及び図２に示
したアレイ振動子１２を有するものであり、その三次元
プローブ７０は更にアレイ振動子１２を機械走査する走
査機構及びその走査位置を検出するエンコーダなどを有
している。

【００３４】機械走査制御部７４は、アレイ振動子の機
械走査を制御する手段であり、送受信部７２は三次元プ
ローブ７０に対して送信信号を供給するとともに、三次
元プローブ７０から出力される受信信号に対して所定の
処理を行う手段である。ちなみに、この送受信部７２は
電子走査制御部の機能も有している。それらの送受信部
７２及び機械走査制御部７４は図示されていない主制御
部によって制御されている。

【００３５】演算範囲設定部８０は、トラックボールや
キーボードなどの入力装置で構成されるものであり、そ
の演算範囲設定部８０によって三次元画像化範囲の開始
フレーム及び終了フレームがユーザーにより設定され
る。その三次元画像化範囲の情報はボクセル演算部７６
及び演算範囲表示制御部８２に送られている。ここで、
演算範囲表示制御部８２は三次元画像化範囲内に属する
か否かの情報を識別表示処理部８６に出力している。

【００３６】ボクセル演算部７６は図２に示したように
各視線ごとにその視線上に沿って各エコーデータを参照
し、各エコーデータごとにボクセル演算を逐次的に実行
し、最終的に各視線に対応した画素値を決定する回路で
ある。但し、そのボクセル演算は演算範囲設定部８２に
よって設定された三次元画像化範囲内においてのみ実行
されており、具体的には開始フレーム上のエコーデータ
から終了フレーム上のエコーデータまでの範囲内におい
て演算を実行している。

【００３７】三次元画像作成部７８は、各視線ごとに演
算された画素値により三次元画像を構成する回路であ
る。その三次元画像は画像表示制御部８８に出力されて
いる。

【００３８】一方、断層画像作成部８４は、各走査面の
断層画像を形成する手段であり、具体的には各エコーデ
ータの大きさに輝度値を対応させて白黒断層画像を作成
している。識別表示処理部８６は、各走査面に対応する
断層画像に対してそれが三次元画像化範囲に属する場合
には特別な処理を施す手段である。具体的には図５〜図
７に示したいずれかの表示処理が適用される。そして、
そのような表示処理がなされた断層画像が画像表示制御
部８８に出力される。画像表示制御部８８は、断層画像
と三次元画像とを１つの表示画像として合成し、それを
表示部９０に出力する回路である。表示部９０には図５
〜図７に示したようないずれかの表示画像が表示され
る。

【００３９】上述したように、アレイ振動子の機械走査
は１方向に向けて繰り返し実行され、その都度三次元画
像が形成される。表示部９０に表示される三次元画像
は、アレイ振動子１２の走査位置にしたがって徐々に成
長形成されるものであり、その際において各走査面の位
置に対応する断層画像がリアルタイムで表示される。し
たがって、観察者はそのような断層画像と三次元画像と
を併せてみることにより、目的物体の詳細情報とその全
体の状態とを併せて認識することができ、さらに三次元
画像化されない情報も三次元画像化範囲の前後の断層画
像を利用して把握することが可能である。よって総合的
な物体の診断が可能となる。

【００４０】もちろん、三次元画像化の設定が適切でな
いと判断される場合には、図８に示した演算範囲設定部
８０を利用してその画像化範囲を適宜変更可能であり、
繰り返し表示される断層画像や三次元画像を確認しなが
らその設定範囲を容易に適正化できる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
走査面アレイの中の所望範囲を三次元画像化範囲として
設定することが可能である。また、本発明によれば三次
元画像化範囲を容易に識別することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波画像処理方法の概念を示
す図である。

【図２】 走査面アレイに対して設定される三次元画像
化範囲を示す図である。

【図３】 走査面アレイに対する三次元画像化範囲を示
す図である。

【図４】 他の走査面アレイに対する三次元画像化範囲
を示す図である。

【図５】 範囲内識別マークを有する表示画像例を示す
図である。

【図６】 範囲内識別枠を含む表示画像例を示す図であ
る。

【図７】 範囲内識別着色が施された画像を含む表示画
像例を示す図である。

【図８】 本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ データ取込空間、１２ アレイ振動子、１４ 走
査面アレイ、１４Ａ走査面、１６ トップビューの視
点、２０ フロントビューの視点。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波ビームを走査して形成される走査
   面を位置変更を行いながら順次形成し、これにより複数
   の走査面からなる走査面アレイを形成する走査制御手段
   と、 前記走査面アレイに対してそれを貫通する方向に複数の
   仮想的な視線を設定し、各視線ごとに各走査面上のエコ
   ーデータを利用して画素値を演算し、これにより三次元
   画像を形成する演算手段と、 前記走査面アレイ内において前記画素値の演算の対象と
   なる最初の走査面から最後の走査面までの三次元画像化
   範囲を設定するための範囲設定手段と、を含むことを特
   徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記走査制御手段によって逐次形成される走査面上のエ
   コーデータを用いて断層画像を逐次形成する断層画像形
   成手段と、 前記断層画像及び前記三次元画像をともに表示する画像
   表示手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記走査面の形成に伴って断層画像を順次表示する際
   に、現在表示している断層画像が前記三次元画像化範囲
   に含まれることを示すための表示処理が実行されること
   を特徴とする超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、 前記表示処理では、前記断層画像に所定形態をもったマ
   ーカーが付加されることを特徴とする超音波診断装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の装置において、 前記表示処理では、前記断層画像の濃度及び色相の少な
   くとも一方が変更されることを特徴とする超音波診断装
   置。