JP2002336253A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波探触子を腕表面に当接しつつ、超音波
ビームを走査して、腕の血管の血液部分の３次元画像を
形成するには、得られたエコー値を反転する必要がある
が、反転に伴って超音波探触子のカップリング体におけ
るエコー値も反転されて大きくなってしまう。ここで、
血液部分のエコーデータとカップリング体のエコーデー
タを分離することができなかったので、良好な３次元画
像を得ることが困難であった。 【解決手段】 超音波ビームに平行なエコーデータ列４
８ごとに、そのエコーデータ列４８を構成するエコーデ
ータのエコー値と、カップリング体２０と腕との境界を
検出するために設定された特定の閾値とをエコーデータ
列に沿って順次比較する。この比較結果によって腕表面
１４としての境界を検出し、この境界に基づいてカップ
リング体２０が排除される位置に演算開始点を設定す
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３次元画像を形成する超音波診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、血液透析に先立って或いは定期
的に、血液を体外に取り出すための血管について、その
状態を診断することが望ましい。すなわち、そのような
血管に狭窄や閉塞等の不具合が起きていないかを確認し
ておく必要がある。血液透析では、一般的に腕の血管が
利用されるが、従来においては、その血管の状態をＸ線
造影法によって確認していた。近年、このＸ線造影法に
代わる手法として、超音波を利用して血管の３次元画像
具体的には血管内の血液部分の３次元画像を形成するこ
とが提案されている。

【０００３】以下、図５を利用しながら説明する。図５
には、被検体としての腕における２次元断層画像が示さ
れている。ここで、符号１０８は、カップリング体１０
２を有する超音波探触子である。このカップリング体１
０２は変形自在の膜の内部に液体の音響媒体が充填され
た構成を有している。このカップリング体１０２を腕表
面１００に当接させることによって、その当接面におけ
る空気層を排除することができる。このカップリング体
１０２を介して腕に超音波ビームをＸ軸方向に電子リニ
ア走査させてＸ−Ｚ平面に平行な走査面１１２を形成
し、この走査面１１２から取り込まれるエコーデータに
基づいて、２次元断層画像が形成される。実際には、こ
の超音波探触子１０８がさらにＹ軸方向に機械走査され
ることによって、互いに平行な複数の走査面１１２が形
成され、これらの集合体としての３次元領域が形成され
る。この３次元領域内におけるエコーデータに基づいて
３次元画像が形成されるが、この３次元画像を形成する
にあたっては、例えば特開平１０−３３５３８号公報に
記述された３次元画像処理方法によるボリュームレンダ
リング演算を利用すればよい。

【０００４】このボリュームレンダリング演算は、例え
ば胎児表面を描出するために、エコー値の大きいエコー
データを優位的に描出するような演算処理を行なってい
る。この演算は、各超音波ビーム上のエコーデータの列
に沿って、各エコーデータごとに実行される。その演算
結果は、そのエコーデータのＺ軸方向すなわち深さ方向
に位置する隣のエコーデータに引き渡され、そのエコー
データにおけるボリュームレンダリング演算において利
用される。このように、各エコーデータがエコーデータ
列に沿って累積的に演算され、ある演算終了条件を満た
した場合、そのときの演算結果がその超音波ビームに対
応した画素値すなわちビーム対応画素値である。このよ
うなビーム画素値を３次元領域内の各超音波ビームに関
して算出し、それらを３次元マッピングすることによっ
て３次元領域をＸ−Ｙ面に平行な投影面に投影したよう
な３次元画像が形成される。

【０００５】ここで、このボリュームレンダリング演算
を用いると、他の３次元画像処理方法を利用する場合と
同様に、エコー値の大きい生体組織がより顕著に描出さ
れた３次元画像が形成される。しかしながら、被検体の
生体組織のうち血管内の血液部分１０４（以下血液部分
と略称する）などの液体部分におけるエコーデータのエ
コー値は、液体部分以外の生体組織すなわち実組織１０
６におけるエコーデータのエコー値に比べて小さい。し
たがって、エコー値の小さい血液部分１０４を描出した
３次元画像を形成するためには、ボリュームレンダリン
グ演算に先立って、特開平４−３４８７４５号公報に記
載されているようにエコー値を反転することが望まし
い。エコー値を反転することによって、血液部分１０４
のエコー値は大きくなるとともに、実組織１０６のエコ
ー値が小さくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、図５に示す２
次元断層画面上の各エコーデータのエコー値を上述のよ
うに反転すると、内部に音響媒体が充填されたカップリ
ング体１０２のエコー値もまた大きくなってしまう。上
述したように、ボリュームレンダリング演算ではエコー
値の大きなエコーデータが優位的に描出される。したが
って、演算経路上にカップリング体１０２のエコーデー
タが含まれていると、このカップリング体１０２におけ
るエコーデータもボリュームレンダリング演算されてし
まい、血液部分１０４がカップリング体１０２の中に埋
没し、３次元画像として描出されなくなる。そこで、カ
ップリング体１０２のエコーデータ部分を分離するため
に、演算範囲すなわち関心領域（ＲＯＩ）１１０を設定
し、これによって、ボリュームレンダリング演算がなさ
れる範囲を絞り込む方法が考えられる。ＲＯＩ１１０を
設定することによって、ＲＯＩ１１０の上端を演算開始
点として、Ｚ軸方向に各超音波ビームに沿って、ＲＯＩ
１１０内におけるエコーデータがボリュームレンダリン
グ演算される。

【０００７】先ず、カップリング体１０２の部分をでき
る限り排除するために、図５（ａ）に示されるように、
ＲＯＩ１１０の上辺が腕表面１００に接するように設定
する場合について説明する。このようにＲＯＩ１１０を
設定したとしても、カップリング体１０２の端部分１０
２ａ及び１０２ｂがＲＯＩ１１０内に含まれてしまう。
したがって、この端部分１０２ａ又は１０２ｂが演算経
路上に含まれるエコーデータ列では、これらの端部分１
０２ａ及び１０２ｂが、血液部分１０４と区別なくボリ
ュームレンダリング演算されてしまう。その結果、３次
元画像上で血液部分１０４はカップリング体１０２の下
に隠れ、観察することができない。

【０００８】次に、完全にカップリング体１０２の部分
を排除するために、図５（ｂ）に示されるように、ＲＯ
Ｉ１１０を設定する場合について説明する。この場合、
腕の表面付近存在する血液部分１０４ａ及び１０４ｂの
一部もしくは全部がＲＯＩにより除外されてしまう。そ
の結果、血液部分１０４の形状を正しく３次元画像とし
て描出することができない。

【０００９】なお、被検体が例えば腕の場合には、腕の
肘関節から手首にわたる腕表面の形状はその長手方向に
おいて一様ではない。したがって、あらかじめ腕表面１
００の形状に合ったＲＯＩを用意しておくことも困難で
ある。

【００１０】一方、腕表面１００とＲＯＩ１１０を一致
させるために、医師等が２次元断層像を見ながら、腕表
面１００の位置をなぞってＲＯＩの上端を直接入力設定
する方法が考えられる。しかしながら、Ｙ軸方向に亘っ
て形成される数多くの２次元断層画像のそれぞれに対し
てこの入力設定を行う必要があり、作業が煩雑となる。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、カップリング体を有する超音波探触
子を用いて被検体の３次元画像を形成する際に、カップ
リング体の影響を受けない３次元画像を形成することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被検体表面に当接される変形自在のカッ
プリング体を介して被検体の３次元領域に対して複数の
超音波ビームを形成し、各超音波ビームごとにエコーデ
ータ列を出力する超音波ビーム形成手段と、前記エコー
データ列を構成する各エコーデータのエコー値に基づい
て、前記被検体と前記カップリング体との境界を前記エ
コーデータ列に沿って検出する境界検出部と、前記超音
波ビームごとに検出された境界に基づいて、前記超音波
ビームごとに前記カップリング体が除外される深さ位置
に演算開始点を設定する演算開始点設定部と、前記エコ
ーデータ列ごとにその前記演算開始点から深さ方向へ所
定のレンダリング演算を実行し、各エコーデータ列ごと
にビーム対応画素値を求める演算部と、前記ビーム対応
画素値を２次元マッピングして、前記３次元領域を表わ
す３次元画像を形成する画像形成部と、を含むことを特
徴とする。

【００１３】上記構成によれば、カップリング体におけ
るエコーデータのエコー値と、被検体内におけるエコー
データのエコー値との違いに基づいて、被検体表面とし
ての境界が検出される。ここで、この境界は各超音波ビ
ームごとすなわちエコーデータ列ごとに検出され、各境
界に対してそれぞれカップリング体が排除される深さ位
置に演算開始点が設定される。したがって、被検体表面
の形状によらずにカップリング体の影響を受けない３次
元画像を得ることができる。

【００１４】ここで、境界検出部は、例えば、各エコー
データにおけるエコー値と、境界を検出するための閾値
とを比較する構成であることが望ましい。しかし、これ
に限らず、例えば、隣り合うエコーデータ同士のエコー
値の差分をとって、前記境界を検出するための閾値とそ
の差分値とを比較する構成等であってもよい。なお、本
発明の記載において、エコー値を輝度情報として表わし
た輝度値も含んでエコー値と表現されている。

【００１５】本発明の好適な態様では、前記３次元領域
内に関心領域を設定する関心領域設定部を含み、前記境
界検出部は、前記関心領域内において前記境界を検出す
ることを特徴とする。関心領域を設定することによっ
て、境界検出に不必要なエコーデータを排除してエコー
データを絞り込むことができる。これにより、境界検出
における演算処理量を軽減することができるとともに、
境界検出に関する誤判定を低減することができる。

【００１６】本発明の好適な態様では、更に、前記演算
部は、前記関心領域内において前記所定のレンダリング
演算を行うことを特徴とする。

【００１７】本発明の好適な態様では、前記所定のレン
ダリング演算に先立って、エコーデータ列を構成する各
エコーデータごとにそのエコー値を所定のデータ反転関
数に従って反転する反転部を含み、前記演算部は、その
反転処理後のエコーデータから構成されるエコーデータ
列に対して所定のレンダリング演算を実行することを特
徴とする。ここで、データ反転関数は、反転テーブルと
して装置内に格納されていることが望ましいが、これに
限らず、いわゆる関数として装置内に格納されている構
成であってもよい。また、データ反転関数は外部入力さ
れる構成であってもよい。

【００１８】上記構成によれば、所定のレンダリング演
算に先立ってエコーデータのエコー値が反転される。し
たがって、例えば、被検体内におけるエコー値の小さな
生体組織に関して明りょうな３次元画像を形成すること
ができる。このとき、カップリング体の内部が、例えば
液体などのエコー値の小さい物質で満たされている場合
であっても、カップリング体と被検体との境界が検出さ
れることに変わりはない。

【００１９】本発明の好適な態様では、更に、前記所定
のデータ反転関数は、被検体内の実組織に対して血管内
の血液部分を強調識別させる関数であることを特徴とす
る。

【００２０】また、本発明の好適な態様では、前記反転
部において用いられる前記所定のデータ反転関数を切り
替える関数切替手段を含むことを特徴とする。

【００２１】上記構成によれば、３次元画像として描出
したい生体組織に応じて、適切なデータ反転関数を適宜
選択することができる。また、境界検出に先立ってエコ
ー値の反転を行う態様にあっては、境界検出に最適なデ
ータ反転関数を適宜選択することもできる。

【００２２】本発明の好適な態様では、前記境界検出部
は、前記カップリング体におけるエコーデータと前記被
検体におけるエコーデータとを弁別するために設定され
た特定の閾値と、前記各エコーデータのエコー値とを比
較し、その比較結果に基づいて前記境界の検出を行うこ
とを特徴とする。

【００２３】本発明の好適な態様では、更に、前記境界
検出部において用いられる前記閾値を切り替える閾値切
替手段を含むことを特徴とする。ここで閾値は、装置内
に複数種類格納されている構成であってもよく、外部か
ら入力する構成であってもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００２５】図１は、本発明に係る超音波診断装置の概
略的な全体構成を示すブロック図である。本実施形態で
は、透析患者の血液透析に先立って、透析患者の腕にお
ける特定の血管の超音波診断を行うために、その特定の
血管の３次元画像を形成する場合を例にとって説明す
る。もちろん、本発明は、他の部位における３次元画像
を形成する場合にも適用可能である。

【００２６】本実施形態における超音波診断装置は、大
別して探触子走査ユニット１０と装置本体１２とから構
成される。

【００２７】探触子走査ユニット１０は、超音波ビーム
を２次元走査させることで３次元領域を形成する装置で
ある。この探触子走査ユニット１０は、超音波ビームを
電子走査して走査面を形成する超音波探触子１６を有し
ている。探触子走査ユニット１０は、この超音波探触子
１６を被検体としての腕表面１４に当接させながら、こ
れを機械走査機構２２によって走査面と直交する方向に
機械走査することで３次元領域を形成する。超音波探触
子１６は、この３次元領域からエコーデータを取り込
む。

【００２８】装置本体１２は、上述の探触子走査ユニッ
ト１０に対してケーブルを介して接続されている。装置
本体１２は、探触子走査ユニット１０から出力されるエ
コーデータを処理して超音波３次元画像を形成する装置
であり、特に血液部分における３次元画像を形成する機
器である。

【００２９】なお、図１において、超音波ビーム形成手
段としてのビーム形成ユニットの構成が符号１３で示さ
れ、本実施形態では、探触子走査ユニット１０、並びに
装置本体１２内の機械走査制御部２４及び送受信部２８
とからなる。

【００３０】まず、探触子走査ユニット１０が有する構
成について説明する。超音波探触子１６は、探触子本体
１８とカップリング体２０とから構成されている。探触
子本体１８の内部には、アレイ振動子を構成する複数の
振動素子（図示せず）が内蔵されている。アレイ振動子
によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームを
電子走査、すなわち複数形成すると走査面が形成され
る。また、超音波探触子１６は、各超音波ビームごとに
エコーデータ列を取り込んで、これを装置本体１２側に
出力する。本実施形態における超音波探触子１６の電子
走査方式は、電子リニア走査方式である。なお、診断対
象や状況に応じて、例えば電子セクタ走査方式などの他
の電子走査方式における超音波探触子を適宜選択するこ
とが望ましい。

【００３１】カップリング体２０は探触子本体１８の先
端に設けられている。このカップリング体２０の外表面
は、変形自在の膜状部材で形成されており、その内部に
は例えば蒸留水などの音響媒体が充填されている。した
がって、このカップリング体２０は、腕表面１４に当接
させることによって、腕の表面形状に応じて変形して密
着する。したがって、超音波探触子１６と腕表面１４と
の間の空気層が排除されて、良好な超音波伝搬経路が確
保される。また、探触子本体１８において形成された超
音波ビームは、このカップリング体２０を介して電子走
査され、良好な超音波画像を得ることができる。

【００３２】機械走査機構２２は、機械走査制御部２４
からの信号に基づいて、超音波探触子１６を電子走査す
ることによって形成される走査面と直交する方向に超音
波探触子１６を機械走査する機構である。なお、本実施
形態では、超音波探触子１６を腕の長手方向に沿って機
械走査する。これにより、腕の長手方向に亘る互いに平
行な複数の走査面が順番に形成される。それぞれの走査
面上のエコーデータに基づいて血管の走行状態を３次元
的に表わした超音波画像が形成される。

【００３３】なお、図中には示されていないが、探触子
走査ユニット１０には、超音波探触子１６が機械走査さ
れている位置を検出するための位置検出器が設けられて
おり、超音波探触子１６の位置情報を装置本体１２側に
出力する。この位置情報は後述の画像形成部４２におい
て３次元画像を形成する際に利用される。

【００３４】次に、装置本体１２が有する構成について
説明する。装置本体１２には、キーボードやトラックボ
ールなどからなる操作パネル３１が設けられている。こ
の操作パネル３１は、反転関数選択部３２、決定条件設
定部３４及びパラメータ設定部４０としての機能を有し
ており、医師等は、この操作パネル３１を用いて、エコ
ー値反転部３０、演算開始点決定部３６及び演算部３８
の指示等を入力することができる。また、本装置の動作
に関する指示等も操作パネル３１から入力することがで
きる。その動作指示が主制御部２６に出力される。ここ
で、主制御部２６は、本装置全体の動作制御を行うもの
である。

【００３５】主制御部２６によって動作制御される機械
走査制御部２４は、超音波探触子１６の機械走査を制御
するための信号を機械走査機構２２に出力する。

【００３６】送受信部２８は、超音波探触子１６内の各
振動素子に対して送信信号を供給して超音波ビームを形
成させる送信ビームフォーマとしての機能と、超音波探
触子１６内の各振動素子からのエコーデータに対して整
相加算処理を行って、超音波受信ビームを形成する受信
ビームフォーマとしての機能を有する。また、必要に応
じて検波回路などの所望の信号処理回路が各種設けられ
ている。超音波探触子１６から出力されたエコーデータ
は送受信部２８において、各種演算処理された後にエコ
ー値反転部３０に出力される。

【００３７】エコー値反転部３０は、エコー値を反転す
る複数のデータ反転関数を有しており、入力された各エ
コーデータのエコー値を反転する。図２にこのデータ反
転関数の一例を示す。ここで、Ｔ１は、エコー値反転部
３０に入力されたエコー値を単純に反転するデータ反転
関数であり、Ｔ２は、反転前においてエコー値が小さい
領域を反転において特に強調させるデータ反転関数であ
る。また、Ｔ３及びＴ４は、反転前においてエコー値が
小さい領域を反転において特に強調させ、反転前におい
てエコー値の大きい領域を反転に伴ってカットするデー
タ反転関数である。Ｔ５は、入力されたエコー値を反転
二値化するデータ反転関数である。なお、Ｔ６は、入力
されたエコー値を反転しない場合におけるデータ関数を
示しており、例えば、本超音波診断装置において通常の
２次元断層画像や血管などの液体部分以外の生体組織の
３次元画像を形成する際に利用される。なお、エコー値
反転部３０は、上述の構成の代わりにこれらのデータ反
転関数を実現するためにデータ反転テーブルを有する構
成であってもよい。

【００３８】本実施形態における操作パネル３１は、デ
ータ反転関数を選択する反転関数選択部３２としての機
能を有する。したがって、医師等は、この操作パネル３
１を用いて、これらのデータ反転関数の中から３次元画
像形成時において血液部分が最も良く描出できる最適の
データ反転関数を適宜選択することができるとともに、
必要に応じてデータ反転関数を切り替えることができ
る。送受信部２８から出力されたエコーデータは、操作
パネル３１で選択された反転テーブルによってレベル反
転され、演算開始点決定部３６に出力される。

【００３９】演算開始点決定部３６は、演算開始点を決
定する機能を有しており、境界検出部３５及び演算開始
点設定部３７から構成される。この演算開始点とは、後
述の演算部３８において実行されるレンダリング演算の
開始点である。エコー値反転部３０から出力されたエコ
ーデータは、先ず、境界検出部３５に入力される。境界
検出部３５は、エコーデータ列ごとに腕表面１４として
の境界を検出する。この境界は、このエコーデータ列を
構成するエコーデータのエコー値の大きさに基づいて検
出される。なお、この境界検出の具体的な方法について
は後に詳述する。境界検出部３５において境界検出がな
されると、演算開始点設定部３７は、この境界に基づい
て、各エコーデータ列ごとに演算開始点を設定する。こ
の演算開始点は、各エコーデータ列上において、カップ
リング体２０が排除された深さ位置に設定される。演算
開始点が設定すなわち決定されると、そのエコーデータ
列上における演算開始点以降のエコーデータが、エコー
データ列に沿って時系列順に演算部３８に出力される。

【００４０】ここで、この演算開始点を決定するための
演算処理（以後、決定処理という）の際に、その決定処
理を実行する範囲をある程度限定するために、決定条件
設定部３４から演算範囲としての関心領域、すなわちＲ
ＯＩを入力設定することができる。また、医師等は、こ
の決定条件設定部３４を用いて、演算開始点の決定処理
に必要とされる閾値Ａ及び指定値Ｃを入力設定すること
ができる。この閾値Ａ及び指定値Ｃについては、後に図
４を用いて詳述する。本実施形態では、操作パネル３１
が決定処理設定部３４としての機能を有しており、この
操作パネル３１によって上述のＲＯＩ、閾値Ａ及び指定
値Ｃを入力する。

【００４１】演算部３８は、演算開始点決定部３６から
入力された各エコーデータ列における演算開始点以降の
エコーデータに基づいて、エコーデータ列ごとに実時間
処理可能なレンダリング演算を実行する。ここで、本実
施形態におけるレンダリング演算とは、特開平１０−３
３５３８号公報に記載された実時間処理可能な３次元画
像処理方法におけるボリュームレンダリング演算であ
る。しかしながら、例えば積算法等、エコーデータ列ご
とに行われる他の３次元画像処理方法におけるレンダリ
ング演算であってもよい。

【００４２】レンダリング演算が実行されることによっ
て、各エコーデータ列ごとにビーム対応画素値が算出さ
れる。このときのビーム対応画素値は、エコー値反転部
３０においてエコー値が反転された反転エコーデータに
基づいて算出されている。したがって、本来エコー値の
小さい血液が特に描出されたビーム対応画素値となる。
各エコーデータ列に対応する複数のビーム対応画素値が
画像形成部４２に出力される。ちなみに、このレンダリ
ング演算に必要とされる不透明度等のパラメータは、医
師等によって、パラメータ設定部４０から試行錯誤的に
入力設定される。本実施形態では、操作パネル３１がこ
のパラメータ設定部４０の機能を有している。

【００４３】演算部３８は、上述のレンダリング演算だ
けでなく、エコーデータに含まれるドプラ情報を利用し
て、所望のドプラ演算を実行し、血流画像をカラー表示
することを可能とする演算処理を行ってもよい。そのよ
うにすれば、血管の狭窄や瘤などの診断精度を向上でき
る。

【００４４】画像形成部４２は、演算部３８から出力さ
れたビーム対応画素値を２次元マッピングして、血液部
分の３次元画像を形成する。また、必要に応じて、ドプ
ラ画像、Ｂモード画像又はＭモード画像等を形成する。
表示部４４は、そのディスプレイ上に血液部分の３次元
画像を表示する。また、必要に応じてこの３次元画像に
ドプラ画像を合成表示する。

【００４５】本実施形態では、超音波探触子１６を機械
走査機構２２によって機械走査させることで、３次元エ
コーデータ取込空間を形成する構成となっているが、機
械走査機構２２の代わりに手作業によって超音波探触子
１６を走査し、３次元エコーデータ取込空間を形成して
もよい。この場合においても超音波探触子１６が手作業
による走査位置を検出するための位置検出器を設け、超
音波探触子１６の位置情報を主制御部２６や画像形成部
４２等に出力し、３次元画像形成等に利用する。

【００４６】次に、演算開始点決定部３６における決定
処理及び演算部３８における演算処理について説明す
る。図３は、演算開始点決定部３６及び演算部３８にお
ける各演算処理を説明する図である。図３には、探触子
本体１８及びカップリング体２０によって構成される超
音波探触子１６が腕表面１４に当接されている状態が示
されている。なお、腕はその腹部分を上にした状態に配
置され、その腹部分の表面に超音波探触子１６が当接し
ている。この探触子本体１８は、カップリング体２０を
介してＺ軸方向に形成した超音波ビームをＸ軸方向に電
子リニア走査する。したがって、超音波ビームがＸ軸方
向に移動しつつ順次形成され、これにより、複数の超音
波ビームが形成される。その結果、Ｘ−Ｚ面に平行な走
査面４６が形成される。ちなみに、この超音波探触子１
６は、さらにこの走査面４６と直交するＹ軸方向に機械
走査されることによって、互いに平行な複数の走査面が
順番に形成され、これらの集合体としての３次元領域が
形成される。

【００４７】なお、図中の走査面４６には、便宜的に、
反転される前におけるエコーデータが示されている。図
３では、エコー値の大きい部分が斜線部分で示されてお
り、腕の内部における血液部分５０以外の生体組織、す
なわち実組織５２の部分は、カップリング体２０及び血
液部分５０よりもエコー値が大きい。実際には、これら
のエコーデータは、それぞれ演算開始点決定部３６に入
力される前に、そのエコー値が反転される。反転によっ
て、カップリング体２０及び血液部分５０におけるエコ
ー値は大きくなり、また実組織５２のエコー値は小さく
なる。

【００４８】演算開始点決定部３６による演算開始点の
決定に先立って、ＲＯＩ５４が設定される。このＲＯＩ
５４は、図に示されるように血液部分５０を含む生体組
織とカップリング体２０とにまたがって設定される。な
お本実施形態では、この設定されたＲＯＩ５４は、全て
の走査面に共通して用いられる。しかし、これに限ら
ず、各走査面ごとにそれぞれＲＯＩを設定する態様であ
ってもよい。

【００４９】演算開始点決定部３６は、各超音波ビーム
上のエコーデータ列４８のうち、ＲＯＩ５４内における
エコーデータについて演算開始点の決定処理を行う。こ
のときの演算開始点の決定処理は、このエコーデータ列
４８に沿って、エコーデータ列４８上の各エコーデータ
ごとに深さ方向に時系列順に実行される。この決定処理
の結果、演算開始点がカップリング体２０を排除する深
さ位置に設定される。演算開始点が決定されると、演算
部３８は演算開始点からエコーデータ列４８に沿って、
各エコーデータごとに時系列順に逐次レンダリング演算
がなされ、そのレンダリング演算結果としてビーム対応
画素値５６が算出される。算出されたビーム対応画素値
５６は、３次元領域がＸ−Ｙ平面に投影されるように２
次元マッピングされる。また、このエコーデータ列４８
におけるビーム対応画素値５６が算出されると、このエ
コーデータ列４８の隣のエコーデータ列４８について上
述と同様の演算処理（決定処理を含む。）が実行され
る。これにより、そのエコーデータ列４８のビーム対応
画素値５６が算出され、そのビーム対応画素値５６が２
次元マッピングされる。このように次々と走査面４６内
における各超音波ビームに対しそれぞれのビーム対応画
素値５６が算出されて２次元マッピングされることによ
って、カップリング体２０の影響のない、血液部分５０
の３次元画像が形成される。

【００５０】次に、演算開始点決定部３６で実施される
演算開始点の決定処理における原理の一実施形態を図４
を用いながら説明する。図４は、主として演算開始点決
定部３６における演算開始点の決定に関する処理を示す
フローチャートである。

【００５１】先ず、腕を探触子走査ユニット１０にセッ
トして超音波診断装置の測定開始スイッチを操作する。
これにより、超音波探触子１６は、超音波ビームを電子
走査すると共に機械走査され、エコーデータを出力す
る。このエコーデータは、図１に示されるように送受信
部２８を介してエコー値反転部３０に入力され、そのエ
コー値が反転される。

【００５２】Ｓ２００では、図３に示される超音波ビー
ム方向に平行なエコーデータ列４８において、最初の反
転エコーデータ、すなわち探触子本体１８に最も近い反
転エコーデータが演算開始点決定部３６に入力される。

【００５３】Ｓ２０２では、この反転エコーデータがＲ
ＯＩ５４内のものであるか否かが判定される。ここで、
反転エコーデータがＲＯＩ５４の領域外のものであると
判定されると、Ｓ２１６に進む。なお、その反転エコー
データがそのエコーデータ列における最後の反転エコー
データではない場合には、Ｓ２００に戻る。これによ
り、このエコーデータ列４８上におけるこの反転エコー
データの次の反転エコーデータ、すなわち深さ方向にお
ける隣の反転エコーデータに関してＳ２００以降のステ
ップが実行される。一方、Ｓ２０２において、反転エコ
ーデータがＲＯＩ内であると判定されると、Ｓ２０４に
進む。

【００５４】Ｓ２０４では、このエコーデータ列４８に
おいて、演算開始点が決定しているか否かが判定され
る。演算開始点が決定されていないと判断された場合、
Ｓ２０６に進む。一方、演算開始点が決定されていると
判定された場合にはＳ２１４に進むが、これについては
後に詳述する。

【００５５】Ｓ２０６では、この反転エコーデータのエ
コー値、すなわち反転エコー値と閾値Ａとが比較され
る。この閾値Ａは、カップリング体２０と腕との境界、
すなわち腕表面１４を検出するために設定された閾値で
あり、図３に示される実組織５２とカップリング体２０
における反転エコー値の大きさの違いに基づいて設定さ
れる。さらに詳述すると、本実施形態においては、この
閾値Ａは、カップリング体２０における反転エコー値の
標準的な値よりも小さい値であり、また、実組織５２に
おける反転エコー値の標準的な値よりも大きな値に設定
されている。

【００５６】したがって、Ｓ２０６において判定される
反転エコー値がこの閾値Ａよりも大きい場合、その反転
エコーデータは、カップリング体２０に位置するもので
あり、図３において、腕表面１４よりも探触子本体１８
側にある反転エコーデータであると判定される。したが
って、この場合には、Ｓ２１６に進む。なお、この反転
エコーデータが最後の反転エコーデータではない場合に
は、Ｓ２００に戻る。これにより、このエコーデータ列
４８上におけるこの反転エコーデータの深さ方向に位置
する次の反転エコーデータに関してＳ２００以降のステ
ップが実行される。

【００５７】一方、Ｓ２０６において判定される反転エ
コー値が閾値Ａ以下であった場合、その反転エコーデー
タは、そのエコーデータ列４８における実組織５２に位
置する最初の反転エコーデータである可能性が高い。こ
の場合には、Ｓ２０８に進む。

【００５８】Ｓ２０８では、Ｓ２０６において閾値Ａ以
下であると判定された反転エコーデータの数を累積して
その値をカウントし、その累積値ＢをＳ２１０に出力す
る。ここで、本実施形態では、Ｓ２０８は閾値Ａ以下と
判定された反転エコーデータの総数をカウントする構成
であるが、これに限らず、例えば、閾値Ａ以下であると
連続して判定された反転エコーデータの連続回数をカウ
ントする構成であってもよい。この構成の場合、Ｓ２０
８において閾値Ａ以下の反転エコーデータがカウントさ
れていた状態において、次の反転エコーデータが閾値Ａ
よりも大きいと判定されると、それまでにＳ２０８で累
積されていた累積値Ｂはリセットされる。そして、これ
以降に初めて閾値Ａ以下であると判定された反転エコー
データから再度累積値Ｂがカウントされる。

【００５９】Ｓ２１０では、Ｓ２０８から入力される累
積値Ｂと特定の指定値Ｃとが比較される。本実施形態で
は、この特定の指定値Ｃは、「５」と設定されており、
Ｓ２０８では、累積値Ｂが指定値「５」に達しているか
否かが判定される。累積値Ｂが指定値「５」に達してい
ない場合には、Ｓ２１６に進む。なお、この反転エコー
データが最後の反転エコーデータではない場合には、Ｓ
２００に戻り、Ｓ２０８において最後にカウントされた
反転エコーデータの深さ方向に位置する次の反転エコー
データに関してＳ２００以降のステップが実行される。
そして、Ｓ２１０において累積値Ｂが指定値「５」を越
えるまで、すなわち累積値が６になるまで上述の一連の
ステップが繰り返される。

【００６０】Ｓ２１０において累積値が「５」を越えた
と判定された場合、これは境界が検出されたことを意味
する。この場合にはＳ２１２に進む。このＳ２１０は、
Ｓ２０６で判定された反転エコーデータにおいて、ノイ
ズ等によって閾値Ａ以下であると誤判定された反転エコ
ーデータを排除し、本来の腕の実組織５２における反転
エコーデータを選別し、後述のＳ２１２で的確な深さ位
置に演算開始点を設定するために実行される。これによ
り、誤って演算開始点がカップリング体２０内に設定さ
れてしまうことを未然に防止することができる。

【００６１】Ｓ２１２では、演算開始点が設定される。
この演算開始点は、Ｓ２０８において最後にカウントさ
れた反転エコーデータに基づいて演算開始点が設定され
る。本実施形態では、Ｓ２１０において最後にカウント
された反転エコーデータに対し、その深さ方向における
次の反転エコーデータを演算開始点に設定する。演算開
始点が決定されると、累積値ＢがクリアされてＳ２１６
に進む。Ｓ２１６では、Ｓ２０８において最後にカウン
トされた反転エコーデータが、このエコーデータ列４８
における最後の反転エコーデータであるかが判定され
る。この反転エコーデータが最後の反転エコーデータで
はない場合にはＳ２００に戻り、その次の反転エコーデ
ータすなわち演算開始点としての反転エコーデータが演
算開始点決定部３６に入力され、Ｓ２０２に進む。ここ
で、Ｓ２０２では、演算開始点が決定されているか否か
が判定されているが、このエコーデータ列４８における
演算開始点はすでに決定されているので、Ｓ２１４に進
む。

【００６２】このようにＳ２１０において最後にカウン
トされた反転エコーデータの次の反転エコーデータが演
算開始点として設定されることで、演算開始点を実時間
処理下において決定することができるとともに、その演
算開始点以降の反転エコーデータをリアルタイムに時系
列順に演算部３８に出力することができる。したがっ
て、リアルタイム性の高い３次元画像形成を実現するこ
とができる。なお、この構成によればカップリング体が
より確実に除外される深さ位置に演算開始点を設定する
ことができる。

【００６３】Ｓ２１４では、演算開始点としての反転エ
コーデータが演算部３８に出力され、Ｓ２１６に進む。
この演算開始点がこのエコーデータ列４８上の最後の反
転エコーデータではない場合には、Ｓ２００に戻り、こ
の演算開始点の次の反転エコーデータが演算開始点決定
部３６に入力される。この反転エコーデータについて上
述と同様にＳ２０２が実行され、Ｓ２０４を経てＳ２１
４に進む。

【００６４】以後、このエコーデータ列４８における反
転エコーデータが、その深さ方向順に順次Ｓ２００、Ｓ
２０２及びＳ２０４を経てＳ２１４に進む。これにより
演算部３８では、ＲＯＩ５４内における反転エコーデー
タに関して時系列順にレンダリング演算がリアルタイム
に実行されていく。このようにして上述の一連のステッ
プが、エコーデータ列４８上の反転エコーデータに対し
て実行されていき、実行対象の反転エコーデータがＳ２
１６において最後の反転エコーデータであると判定され
た場合、このエコーデータ列４８における演算処理が終
了する。なお、この演算処理の終了する条件としては、
演算処理対象の反転エコーデータがＲＯＩ５４における
最後の反転エコーデータである場合や、レンダリング演
算における不透明度の積算値が所定値に達するなど特定
の終了条件を満たした場合等があげられる。

【００６５】演算処理の終了時において算出されたレン
ダリング演算結果がそのエコーデータ列４８に対応する
ビーム対応画素値５６であり、ディスプレイ上に２次元
マッピングされる。また、ビーム対応画素値５６が算出
されると、上述のエコーデータ列４８の隣のエコーデー
タ列４８において、上述と同様のシーケンスが実行され
る。これにより、そのエコーデータ列４８のビーム対応
画素値５６が算出され、２次元マッピングされる。この
走査面４６におけるエコーデータ列全体に対して上述と
同様のシーケンスが実行されると、この走査面４６の次
の走査面４６において上述と同様のシーケンスが実行さ
れる。このようにして次々と上述と同様のシーケンスが
実行され、３次元領域における全てのエコーデータ列の
それぞれに対応する複数のビーム対応画素値が算出さ
れ、２次元マッピングされる。これにより、図３に示さ
れるような３次元領域がＸ−Ｙ平面に投影されたよう
な、血液部分５０が描出された３次元画像５８が形成さ
れる。

【００６６】本実施形態によれば、３次元エコーデータ
取込空間におけるエコーデータからカップリング体２０
におけるエコーデータを分離することができる。言い換
えれば、血液部分５０におけるエコーデータからカップ
リング体２０におけるエコーデータを分離することがで
きる。これにより、腕表面１４直下からの反転エコーデ
ータのみを利用した血液部分５０の３次元画像を形成す
ることができる。その結果、カップリング体２０の影響
を受けない良好な３次元画像が得られる。

【００６７】以上、本実施形態における演算開始点の決
定処理方法について説明した。なお、本実施形態におい
ては、図１に示されるように演算開始点決定部３６にお
ける演算開始点の決定処理に先立って、各エコーデータ
のエコー値がエコー値反転部３０によって反転される。
しかしこれに限らず、例えば、演算開始点決定部３６に
おいて演算開始点が決定された後に、各エコーデータの
エコー値を反転する構成としてもよい。

【００６８】上述の実施形態では、各エコーデータ列に
おける単一のエコーデータごとに演算開始点の決定判定
を行っている。しかしこれに限らず、例えば、各エコー
データ列において、互いに連続する複数の反転エコーデ
ータ（或いはエコーデータ）からなるエコーデータ群を
定義し、このエコーデータ群ごとに境界検出や演算開始
点の決定を行ってもよい。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、カップリング体を有す
る超音波探触子を用いて被検体の３次元画像を形成する
際に、カップリング体の影響を受けない３次元画像を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波診断装置の概略的な全体
構成を示すブロック図である。

【図２】 エコー値反転部に格納されているデータ反転
関数の一例を示す図である。

【図３】 演算開始点決定部における決定処理及び演算
部における演算処理を説明する図である。

【図４】 演算開始点の決定及び演算に関する処理を示
すフローチャートである。

【図５】 従来において想定される演算開始点の決定処
理を説明する図である。

【符号の説明】

１６ 超音波探触子、２２ 機械走査機構、２４ 機械
走査制御部、２８ 送受信部、３０ エコー値反転部、
３２ 反転関数選択部、３４ 決定条件設定部、３６
演算開始点決定部、３８ 演算部、４０ パラメータ設
定部、４２ 画像形成部、４４ 表示部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体表面に当接される変形自在のカッ
   プリング体を介して被検体の３次元領域に対して複数の
   超音波ビームを形成し、各超音波ビームごとにエコーデ
   ータ列を出力する超音波ビーム形成手段と、 前記エコーデータ列を構成する各エコーデータのエコー
   値に基づいて、前記被検体と前記カップリング体との境
   界を前記エコーデータ列に沿って検出する境界検出部
   と、 前記超音波ビームごとに検出された境界に基づいて、前
   記超音波ビームごとに前記カップリング体が除外される
   深さ位置に演算開始点を設定する演算開始点設定部と、 前記エコーデータ列ごとにその前記演算開始点から深さ
   方向へ所定のレンダリング演算を実行し、各エコーデー
   タ列ごとにビーム対応画素値を求める演算部と、 前記ビーム対応画素値を２次元マッピングして、前記３
   次元領域を表わす３次元画像を形成する画像形成部と、
   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記載の超音波診断装置におい
   て、 前記３次元領域内に関心領域を設定する関心領域設定部
   を含み、 前記境界検出部は、前記関心領域内において前記境界を
   検出することを特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の超音波診断装置におい
   て、 前記演算部は、前記関心領域内において前記所定のレン
   ダリング演算を行うことを特徴とする超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、 前記所定のレンダリング演算に先立って、エコーデータ
   列を構成する各エコーデータごとにそのエコー値を所定
   のデータ反転関数に従って反転する反転部を含み、 前記演算部は、その反転処理後のエコーデータから構成
   されるエコーデータ列に対して所定のレンダリング演算
   を実行することを特徴とする超音波診断装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の超音波診断装置におい
   て、 前記所定のデータ反転関数は、被検体内の実組織に対し
   て血管内の血液部分を強調識別させる関数であることを
   特徴とする超音波診断装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の超音波診断装置におい
   て、 前記所定のデータ反転関数を切り替える関数切替手段を
   含むことを特徴とする超音波診断装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、 前記境界検出部は、前記カップリング体におけるエコー
   データと前記被検体におけるエコーデータとを弁別する
   ために設定された特定の閾値と、前記各エコーデータの
   エコー値とを比較し、その比較結果に基づいて前記境界
   の検出を行うことを特徴とする超音波診断装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の超音波診断装置におい
   て、 前記閾値を切り替える閾値切替手段を含むことを特徴と
   する超音波診断装置。