JP2003334192A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasonic diagnostic equipment

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JP2003334192A JP2002144157A JP2002144157A JP2003334192A JP 2003334192 A JP2003334192 A JP 2003334192A JP 2002144157 A JP2002144157 A JP 2002144157A JP 2002144157 A JP2002144157 A JP 2002144157A JP 2003334192 A JP2003334192 A JP 2003334192A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably and accurately estimate the positions of a plurality of images obtained by manually scanning an ultrasonic probe in the direction of slicing. <P>SOLUTION: This ultrasonic diagnostic equipment has the ultrasonic probe 1, an ultrasonic transmission means 2 and an ultrasonic reception means 3, a first image forming means and a second image forming means which form images out of received signals obtained by the reception means, a first storage means 25 and a second storage means 22 which store the images obtained by these image forming means, an image position estimating means 23 which determines the information on the relative positions of two images obtained from the second storage means, and a means which relocates the first image on the basis of the positional information and generates three-dimensional image data. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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】本発明は超音波診断装置に係
り、スライス方向に複数枚得られる画像間の距離を推定
する機能を有した超音波診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus having a function of estimating a distance between images obtained in a slice direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波診断装置は超音波プローブに内蔵
された超音波振動子から発生した超音波を被検体内に放
射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって
生ずる反射信号を超音波振動子によって受信してモニタ
上に表示するものである。
2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus radiates ultrasonic waves generated by an ultrasonic transducer incorporated in an ultrasonic probe into a subject, and ultrasonically oscillates a reflection signal generated by a difference in acoustic impedance of the subject tissue. It is received by the child and displayed on the monitor.

【0003】この診断方法は、超音波プローブを体表に
接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの2次元画
像が容易に観察できるため、心臓などの機能検査や各種
臓器の形態診断に広く用いられ、とくに被検体に与える
照射障害がほとんど無いことから胎児の発育診断には不
可欠な画像診断法となっている。
This diagnostic method is widely used for functional examination of the heart and morphological diagnosis of various organs because a real-time two-dimensional image can be easily observed by a simple operation of bringing an ultrasonic probe into contact with the body surface. Especially, since there is almost no irradiation damage given to the subject, it is an indispensable imaging method for the developmental diagnosis of the fetus.

【0004】また上記のように高い安全性と操作性を有
しており、しかも装置の規模がX線、CT、MRIなど
他の画像診断機器に比べて小さいため、ベッドサイドで
の検査への適用も試みられている。
In addition, since it has high safety and operability as described above, and the scale of the apparatus is smaller than other image diagnostic equipment such as X-ray, CT, and MRI, it is suitable for bedside examination. Application is also being attempted.

【0005】近年、この超音波診断の分野においてもX
線CTやMRIと同様に、3次元画像に対する臨床ニー
ズが高まっている。3次元画像情報には、従来の2次元
画像には無かった奥行き方向の情報を有しており、従っ
てこの情報に適当な画像処理を施すことにより組織の形
状や血管の走行を立体的に表示することが可能となる。
Recently, even in the field of ultrasonic diagnosis, X
Similar to line CT and MRI, clinical needs for three-dimensional images are increasing. The three-dimensional image information has information in the depth direction, which is not present in conventional two-dimensional images. Therefore, by applying appropriate image processing to this information, the shape of tissue and the running of blood vessels can be displayed three-dimensionally. It becomes possible to do.

【0006】三次元画像情報の収集においては、被検体
に対して超音波走査を行い三次元的な画像データを取得
する必要があるが、その収集方法にはこれまで各種の試
みが成されている。
[0006] In collecting three-dimensional image information, it is necessary to perform ultrasonic scanning on a subject to acquire three-dimensional image data, but various attempts have been made so far for the collecting method. There is.

【0007】第1の方法として、超音波振動子を二次元
配列した、いわゆる二次元アレイプローブを用いて、三
次元に分布した反射体からのエコー信号を取り込む手法
が提案されている。この方法は後述の方法と比較して、
全て電子的な制御による超音波走査が可能なためリアル
タイム性と操作性に優れるが、2次元アレイプローブは
未だ研究段階にあり、例え実用化の段階に達しても高価
格なものとなる可能性が高い。
As a first method, a method has been proposed in which echo signals from three-dimensionally distributed reflectors are captured by using a so-called two-dimensional array probe in which ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged. This method compared to the method described below,
Ultrasonic scanning by electronic control is all possible, so it is excellent in real time and operability, but the two-dimensional array probe is still in the research stage, and even if it reaches the stage of practical application, it may be expensive. Is high.

【0008】第2の方法として、超音波振動子を1次元
的に配列した従来の1次元アレイプローブによって得ら
れる2次元画像の画像面に対して垂直な方向(以下スラ
イス方向)にこのプローブを移動させ、このとき連続し
て得られる複数枚の2次元画像から3次元画像を再構築
する方法がある。
As a second method, the ultrasonic transducer is arranged in a direction (hereinafter referred to as a slice direction) perpendicular to the image plane of a two-dimensional image obtained by a conventional one-dimensional array probe having a one-dimensional array. There is a method of moving and reconstructing a three-dimensional image from a plurality of two-dimensional images continuously obtained at this time.

【0009】この第2の方法はさらに2つの方法に分類
される。すなわち、磁気センサーなどの位置センサを装
着した1次元アレイプローブを、スライス方法に微小間
隔で移動させながら複数の2次元画像の収集を行う方法
と、位置センサを用いずに、操作者(すなわち医師や検
査技師)の直感による所定の移動速度と移動角度で1次
元アレイプローブを被検体の体表に沿って移動させなが
ら複数の2次元画像の収集を行う方法とがある。前者の
方法では超音波プローブを任意の方向に移動させながら
2次元画像データと、そのときに位置センサから得られ
る1次元アレイプローブの位置情報を装置内に読み込
み、この位置情報に基づいて2次元画像データを3次元
的に配置して3次元画像を再構築するものである。
This second method is further classified into two methods. That is, a method of collecting a plurality of two-dimensional images while moving a one-dimensional array probe equipped with a position sensor such as a magnetic sensor at a minute interval in a slicing method and an operator (that is, a doctor) without using the position sensor. There is a method of collecting a plurality of two-dimensional images while moving the one-dimensional array probe along the body surface of the subject at a predetermined movement speed and a predetermined movement angle according to the intuition of an inspection engineer. In the former method, while moving the ultrasonic probe in an arbitrary direction, the two-dimensional image data and the position information of the one-dimensional array probe obtained from the position sensor at that time are read into the device and the two-dimensional image is read based on this position information. The image data is arranged three-dimensionally to reconstruct a three-dimensional image.

【0010】この第2の方法は第1の方法と比較して比
較的簡単な技術で実現することが可能であり、既に実用
化の段階に至っているが、前者の方法はベッドサイドに
送信器を別途必要とし、また位置センサを装着しなくは
ならないために超音波プローブの操作性を損なう。とく
に位置検出用の送信器と位置センサとの間に操作者の腕
などが介在した場合には、位置検出が困難になるという
問題点があった。一方、後者の方法は位置情報が不正確
なため正式な計測には適用出来ない欠点を有している。
This second method can be realized by a relatively simple technique as compared with the first method, and has already reached the stage of practical application, but the former method is a transmitter at the bedside. Is required, and the position sensor must be mounted, which impairs the operability of the ultrasonic probe. In particular, when the operator's arm or the like is interposed between the position detecting transmitter and the position sensor, there is a problem that position detection becomes difficult. On the other hand, the latter method has a drawback that it cannot be applied to formal measurement because the position information is inaccurate.

【0011】従来のこのような問題点を解決する方法と
して、スライス方向の画像間での相関処理によって上記
のような位置センサを用いずに画像間の相対的な距離を
検出し、正確な3次元画像を得る方法が提案されてい
る。(秋山いわき、豊田敏之、大矢晃久, “超音波断層
像からの3次元画像構成の検討 --- スペックルパター
ンの追跡と相関関数”, 日本超音波医学会 基礎技術研
究会 BT-2000-20, pp.33-38 (2000))。
As a conventional method for solving such a problem, the relative distance between the images is detected by the correlation processing between the images in the slice direction without using the position sensor as described above, and the accurate 3 A method for obtaining a three-dimensional image has been proposed. (Iwaki Akiyama, Toshiyuki Toyoda, Akihisa Oya, “Examination of 3D image composition from ultrasonic tomographic images --- Speckle pattern tracking and correlation function”, Japan Society of Ultrasonic Medicine Basic Technology Research Group BT-2000-20 , pp.33-38 (2000)).

【0012】この手法は、超音波画像において出現する
スペックルパターン(超音波のランダムな干渉によって
生ずる粒状性のパターン)の特性に着目したものであ
る。すなわち、超音波画像が収集される位置がスライス
方向に移動すると、画像上のスペックルパターンが距離
とともに変化するため、その変化の度合いを例えば相互
相関係数として求め、移動距離を算出するものである。
This method focuses on the characteristics of a speckle pattern (graininess pattern generated by random interference of ultrasonic waves) that appears in an ultrasonic image. That is, when the position at which the ultrasonic image is collected moves in the slice direction, the speckle pattern on the image changes with distance, so the degree of change is obtained as a cross-correlation coefficient, and the moving distance is calculated. is there.

【0013】この手法は、使用する超音波送受信条件か
ら、移動距離と相関係数の関係を予め知っておく必要が
あるが、微小な移動距離を精度よく計測できる可能性が
ある。
In this method, the relationship between the moving distance and the correlation coefficient needs to be known in advance from the ultrasonic transmission / reception conditions to be used, but there is a possibility that a minute moving distance can be accurately measured.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スライ
ス方向の画像間の相互相関係数からその移動距離を算出
する方法は、以下の問題点を有している。すなわち、上
記引用文献にも記載されているように、超音波診断画像
に見られるスペックルパターンの変化は、画像のスライ
ス方向への移動に対して極めて敏感である反面、移動距
離すなわち画像間距離が増大すると検出感度が低下する
問題点があり、この現象はとくに高い超音波周波数を使
用した場合に顕著である。一方、3次元画像データの収
集においては、スライス方向の所定の領域を所定の時間
内で走査することが臨床上要求され、したがってスライ
ス方向の画像間隔を小さく設定することには限界があ
る。すなわち、従来装置の撮影方法でスライス方向の画
像間の相関処理を行った場合には相関が小さくなりすぎ
て正確な距離計測が困難であった。
However, the method of calculating the moving distance from the cross-correlation coefficient between images in the slice direction has the following problems. That is, as described in the above cited document, the change in the speckle pattern seen in the ultrasonic diagnostic image is extremely sensitive to the movement in the slice direction of the image, while the movement distance, that is, the inter-image distance. However, there is a problem that the detection sensitivity decreases as the value increases, and this phenomenon is remarkable when a high ultrasonic frequency is used. On the other hand, in the acquisition of three-dimensional image data, it is clinically required to scan a predetermined region in the slice direction within a predetermined time, and therefore there is a limit to setting a small image interval in the slice direction. That is, when the correlation processing between the images in the slice direction is performed by the imaging method of the conventional apparatus, the correlation becomes too small and it is difficult to measure the distance accurately.

【0015】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたものであり、その目的は、スライス
方向の距離が比較的大きな画像間においても、距離の推
定が可能な超音波診断装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object thereof is an ultrasonic wave capable of estimating a distance even between images having a relatively large distance in the slice direction. To provide a diagnostic device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の超音波診断装置では、超音波の送受波を行
う超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波
プローブから出力された超音波エコー信号に基づいて、
第1のデータと第2のデータを生成する信号処理手段
と、前記第1、第2のデータの類似性に基づいて距離を
求める距離演算手段と、前記超音波プローブの出力及び
前記距離に基づいて、3次元画像データを生成する手段
とを有することを特徴としている。したがって本発明に
よれば、超音波プローブに位置センサを装着することな
く、相対的な位置情報を有した複数の超音波画像を得る
ことができるため、3次元画像データを容易かつ正確に
収集することが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, an ultrasonic probe having an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, and the ultrasonic probe Based on the output ultrasonic echo signal,
A signal processing means for generating first data and second data, a distance calculation means for obtaining a distance based on the similarity between the first and second data, and an output of the ultrasonic probe and the distance. And a means for generating three-dimensional image data. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a plurality of ultrasonic images having relative position information without mounting a position sensor on the ultrasonic probe, so that three-dimensional image data can be collected easily and accurately. It becomes possible.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の第1の実施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】(第1の実施の形態)本実施の形態の特徴
は、スライス方向の超音波画像間の相対距離を推定する
際、使用する画像は従来のような本来の超音波診断を目
的として得られる画像(以下診断用画像あるいは診断用
Bモード画像)の替わりに、画像間距離計測を目的に受
信信号の低周波成分から生成した計測専用画像(以下計
測用Bモード画像)を用いることにある。
(First Embodiment) The feature of the present embodiment is that the images used when estimating the relative distance between the ultrasonic images in the slice direction are used for the purpose of the original ultrasonic diagnosis as in the prior art. In place of the obtained image (hereinafter referred to as diagnostic image or diagnostic B-mode image), a measurement-specific image (hereinafter referred to as measurement B-mode image) generated from the low-frequency component of the received signal for the purpose of measuring the distance between images is used. is there.

【0019】図1〜図8において本発明の第1の実施の
形態について説明する。図1および図2は第1の実施の
形態の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are block diagrams showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.

【0020】この超音波診断装置は、被検体表面に接触
させて超音波の送受信を行う超音波プローブ1と、超音
波を発生するための駆動信号を生成する超音波送信部2
と、被検体内からの超音波反射信号を受信する超音波受
信部3と、受信信号の周波数帯域を制限する帯域制限部
40と、この受信信号をBモード画像としてモニタ上に
表示するための信号処理を行うBモード処理部4と、カ
ラードプラ画像を表示するための信号処理を行うドプラ
モード処理部6を備えている。
In this ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe 1 for contacting the surface of a subject to transmit and receive ultrasonic waves, and an ultrasonic transmitter 2 for generating a drive signal for generating ultrasonic waves.
An ultrasonic receiving unit 3 for receiving an ultrasonic reflection signal from the inside of the subject; a band limiting unit 40 for limiting the frequency band of the received signal; and a display unit for displaying the received signal as a B-mode image on a monitor. A B-mode processing unit 4 that performs signal processing and a Doppler mode processing unit 6 that performs signal processing for displaying a color Doppler image are provided.

【0021】さらに超音波診断装置は、スライス方向に
収集された複数の超音波画像から3次元画像データを生
成する3次元画像生成部5と、得られる各種のデータを
画像データとして記憶し、TVフォーマットに変換する
表示画像生成部7と、これら各ユニットを統括して制御
するシステム制御部8と、表示部10および入力部9を
備えている。
Further, the ultrasonic diagnostic apparatus stores a three-dimensional image generation unit 5 for generating three-dimensional image data from a plurality of ultrasonic images collected in the slice direction and various kinds of obtained data as image data, A display image generation unit 7 for converting into a format, a system control unit 8 for integrally controlling each of these units, a display unit 10 and an input unit 9 are provided.

【0022】超音波プローブ1は被検体の表面に対して
その前面を接触させ超音波の送受信を行うものであり、
1次元に配列された複数個の微小超音波振動子をその先
端部分に備えている。この超音波振動子は電気音響変換
素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変
換し、また受信時には超音波信号を電気信号に変換する
機能を有している。超音波画像の解像度や感度に大きな
影響を与える超音波周波数はこの超音波振動子の厚みに
よってほぼ決定される。この超音波プローブ1は小型、
軽量に構成されており、ケーブルによって後述する超音
波送信部2および超音波受信部3に接続されている。こ
の超音波プローブ1にはセクタ走査対応、リニア走査対
応、コンベックス走査対応等の中から診断部位に応じて
任意に選択されるが、以下ではセクタ走査用の超音波プ
ローブ1を用いた場合について述べる。
The ultrasonic probe 1 sends and receives ultrasonic waves by bringing its front surface into contact with the surface of the subject.
A plurality of micro-ultrasonic transducers arranged one-dimensionally are provided at the tip portion thereof. This ultrasonic transducer is an electroacoustic transducer, and has a function of converting an electric pulse into an ultrasonic pulse during transmission and converting an ultrasonic signal into an electric signal during reception. The ultrasonic frequency that greatly affects the resolution and sensitivity of the ultrasonic image is almost determined by the thickness of this ultrasonic transducer. This ultrasonic probe 1 is small,
It is lightweight and is connected to an ultrasonic wave transmitting unit 2 and an ultrasonic wave receiving unit 3 described later by a cable. The ultrasonic probe 1 is arbitrarily selected from among sector scan compatible, linear scan compatible, convex scan compatible, etc. according to the diagnosis region. Below, the case where the ultrasonic probe 1 for sector scanning is used will be described. .

【0023】超音波送信部2はレート信号発生器11
と、送信遅延回路12と、パルサ13を備えている。レ
ート信号発生器11は被検体の内部に放射する超音波パ
ルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを放射す
る。送信遅延回路12は送信時における超音波ビームの
収束距離や偏向角度を決定するための遅延回路であり、
複数個の超音波振動子を駆動するタイミングを決定す
る。パルサ13は超音波振動子を駆動するための高圧パ
ルスを生成する駆動回路である。
The ultrasonic wave transmitting section 2 includes a rate signal generator 11
A transmission delay circuit 12 and a pulser 13. The rate signal generator 11 emits a rate pulse that determines the repetition period of the ultrasonic pulse emitted inside the subject. The transmission delay circuit 12 is a delay circuit for determining the convergence distance and the deflection angle of the ultrasonic beam during transmission,
The timing for driving the plurality of ultrasonic transducers is determined. The pulsar 13 is a drive circuit that generates a high-voltage pulse for driving the ultrasonic transducer.

【0024】レートパルス発生器11は被検体内に放射
する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパル
スを送信遅延回路12に供給する。送信遅延回路12は
送信に使用される超音波振動子とほぼ同数の複数の独立
な遅延回路から構成されており、送信において細いビー
ム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための
遅延時間と所定の方向に超音波を送信するための遅延時
間をレートパルスに与え、パルサ13に供給する。
The rate pulse generator 11 supplies the transmission delay circuit 12 with a rate pulse that determines the repetition period of the ultrasonic pulse radiated into the subject. The transmission delay circuit 12 is composed of a plurality of independent delay circuits, which is almost the same number as the ultrasonic transducers used for transmission, and converges the ultrasonic waves to a predetermined depth in order to obtain a narrow beam width in transmission. And the delay time for transmitting ultrasonic waves in a predetermined direction are given to the rate pulse and supplied to the pulser 13.

【0025】パルサ13は送信遅延回路12と同様にし
て、送信に使用される超音波振動子とほぼ同数の複数の
独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ1に内蔵
された超音波振動子を駆動し、超音波を放射するための
駆動パルスを形成する。
Similar to the transmission delay circuit 12, the pulsar 13 has a plurality of independent drive circuits, which is almost the same number as the ultrasonic transducers used for transmission, and the ultrasonic wave built in the ultrasonic probe 1 is used. A drive pulse for driving the oscillator and emitting ultrasonic waves is formed.

【0026】超音波受信部3はプリアンプ14と、受信
遅延回路15と、加算器16とを備えている。プリアン
プ14は超音波振動子によって電気信号に変換された微
小信号を増幅し十分なS/Nを確保する。受信遅延回路
15は、細い受信ビーム幅を得るために所定の深さから
の超音波を収束するための収束用遅延時間と、超音波ビ
ームの受信方向を所定の方向に順次切り替えて被検体内
を走査するための偏向用遅延時間をプリアンプ14の出
力信号に与えた後、加算器16に送り、加算器16は複
数の受信信号を加算し、この加算器16において超音波
振動子からの複数の受信信号は1つに纏められる。
The ultrasonic wave receiving unit 3 includes a preamplifier 14, a reception delay circuit 15, and an adder 16. The preamplifier 14 amplifies a minute signal converted into an electric signal by the ultrasonic transducer and secures a sufficient S / N. The reception delay circuit 15 sequentially switches the delay time for convergence for converging the ultrasonic waves from a predetermined depth in order to obtain a narrow reception beam width and the reception direction of the ultrasonic beam to a predetermined direction to sequentially detect the inside of the subject. After the deflection delay time for scanning is sent to the output signal of the preamplifier 14, it is sent to the adder 16, and the adder 16 adds a plurality of received signals, and the adder 16 adds a plurality of received signals from the ultrasonic transducers. The received signals of are combined into one.

【0027】帯域制限部40は受信信号に対して低周波
成分のみを抽出するフィルタ17と、スイッチ18を備
え、このフィルタ17はスライス方向の超音波画像間距
離を計測する場合に超音波信号の低周波成分を強調す
る。
The band limiting section 40 is provided with a filter 17 for extracting only low frequency components from the received signal and a switch 18. This filter 17 detects the ultrasonic signal when measuring the distance between ultrasonic images in the slice direction. Emphasize low frequency components.

【0028】Bモード処理部4は対数変換器19と包絡
線検波器20とA/D変換器21とを備えている。Bモ
ード処理部4の対数変換器19は入力信号の振幅を対数
変換し、弱い信号を相対的に強調する。一般に被検体内
からの受信信号は80dB以上の広いダイナミックレン
ジをもった振幅を有しており、これを30dB程度のダ
イナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示する
ためには弱い信号を強調する振幅圧縮が行われる。包絡
線検波器20は対数変換された受信信号に対して包絡線
検波を行い、超音波周波数成分を除去してその振幅のみ
を検出する。A/D変換器21はこの包絡線検波器20
の出力信号をA/D変換しBモード信号を形成する。
The B-mode processing unit 4 comprises a logarithmic converter 19, an envelope detector 20 and an A / D converter 21. The logarithmic converter 19 of the B-mode processing unit 4 logarithmically converts the amplitude of the input signal and relatively emphasizes the weak signal. Generally, a received signal from within the subject has an amplitude having a wide dynamic range of 80 dB or more, and an amplitude that emphasizes a weak signal in order to display this on a normal television monitor having a dynamic range of about 30 dB. Compression is done. The envelope detector 20 performs envelope detection on the logarithmically converted received signal, removes the ultrasonic frequency component, and detects only its amplitude. The A / D converter 21 is the envelope detector 20.
A / D conversion is performed on the output signal of 1 to form a B mode signal.

【0029】ドプラモード処理部6は基準信号発生器2
7と、π/2移相器28と、ミキサ29と、LPF(ロ
ーパスフィルタ)30と、A/D変換器31と、ドプラ
信号記憶回路50と、FFT分析器32と、演算器33
とを備えている。このドプラモード処理部6では主に直
交位相検波とFFT分析が行われる。
The Doppler mode processing unit 6 includes the reference signal generator 2
7, a π / 2 phase shifter 28, a mixer 29, an LPF (low-pass filter) 30, an A / D converter 31, a Doppler signal storage circuit 50, an FFT analyzer 32, and a calculator 33.
It has and. The Doppler mode processing unit 6 mainly performs quadrature detection and FFT analysis.

【0030】すなわち、ドプラモード処理部6の入力信
号はミキサ29−1、29−2の第1の入力端子に入力
される。一方、この入力信号の周波数とほぼ等しい周波
数をもった基準信号発生器27の出力はミキサ29−1
の第2の入力端子に直接、π/2移相器28を介して9
0度位相がシフトした出力はミキサ29−2の第2の入
力端子に送られる。ミキサ29−1,29−2の出力
は、ローパスフィルタ30−1,30−2に送られ、ド
プラモード処理部6の入力信号の周波数と基準信号発生
器27の周波数の和の成分が除去され、差の成分のみが
抽出される。
That is, the input signal of the Doppler mode processing unit 6 is input to the first input terminals of the mixers 29-1 and 29-2. On the other hand, the output of the reference signal generator 27 having a frequency substantially equal to the frequency of this input signal is the mixer 29-1.
9 directly via the π / 2 phase shifter 28 to the second input terminal of
The 0-degree phase-shifted output is sent to the second input terminal of the mixer 29-2. The outputs of the mixers 29-1 and 29-2 are sent to the low pass filters 30-1 and 30-2, and the sum component of the frequency of the input signal of the Doppler mode processing unit 6 and the frequency of the reference signal generator 27 is removed. , Only the difference component is extracted.

【0031】A/D変換器31はLPF30−1、30
−2の出力すなわち直交位相検波出力をデジタル信号に
変換し、FFT分析器32はデジタル化された直交成分
を一旦ドプラ信号記憶回路50に保存した後、FFT分
析器32によってFFT分析を行う。一方、演算器33
はFFT分析器32によって得られるスペクトルの中心
値や分散値などを計算する。
The A / D converter 31 includes LPFs 30-1 and 30.
-2 output, that is, the quadrature detection output is converted into a digital signal, the FFT analyzer 32 temporarily stores the digitized quadrature component in the Doppler signal storage circuit 50, and then the FFT analyzer 32 performs FFT analysis. On the other hand, the calculator 33
Calculates the center value or variance value of the spectrum obtained by the FFT analyzer 32.

【0032】3次元画像生成部5は距離計測用画像メモ
リ22と画像位置検出部23と、画像制御回路24と3
次元画像メモリ25とバッファメモリ26とを備える。
The three-dimensional image generator 5 includes an image memory 22 for distance measurement, an image position detector 23, and image control circuits 24 and 3.
A three-dimensional image memory 25 and a buffer memory 26 are provided.

【0033】また、画像位置検出部23は図2に示すよ
うにフレームメモリA36−1およびフレームメモリB
36−2と相関処理器37とルックアップテーブル38
を備えている。
Further, the image position detecting section 23, as shown in FIG. 2, has a frame memory A36-1 and a frame memory B.
36-2, correlation processor 37, and lookup table 38
Is equipped with.

【0034】3次元画像メモリ25は超音波プローブ1
をスライス方向に移動することによって得られる複数枚
の診断用画像の保存を行う。一方、距離計測用画像メモ
リ22は上記複数枚の診断用画像に対してその画像間の
相対距離を推定するために別途収集される複数枚の計測
用Bモード画像を保存する。なお、この計測用Bモード
画像は診断用画像と同一位置において送受信条件を異に
して収集される。
The three-dimensional image memory 25 is the ultrasonic probe 1.
Save a plurality of diagnostic images obtained by moving in the slice direction. On the other hand, the distance measurement image memory 22 stores a plurality of measurement B-mode images separately collected for estimating the relative distance between the plurality of diagnosis images. The B-mode image for measurement is collected at the same position as the image for diagnosis under different transmission / reception conditions.

【0035】画像制御回路24は距離計測用画像メモリ
22の中から所定の隣接した2枚の画像を読み出し、画
像位置検出部23のフレームメモリA36−1およびフ
レームメモリB36−2に一旦保存する。画像位置検出
部23の相互相関器47はフレームメモリA36−1お
よびフレームメモリB36−2にそれぞれ保存された画
像データから相互相関係数を算出する。一方、画像位置
検出部23のルックアップテーブル38には相互相関係
数を入力した場合に画像間距離が出力されるテーブルが
保存されている。この相互相関係数と画像間距離の対応
については予め行うファントームを用いた基礎実験から
求められる。すなわち、相互相関器47において算出さ
れた相互相関係数の値はルックアップテーブル38に入
力され、ルックアップテーブル38は画像間距離を出力
する。
The image control circuit 24 reads out two predetermined adjacent images from the distance measuring image memory 22 and temporarily stores them in the frame memory A36-1 and the frame memory B36-2 of the image position detecting section 23. The cross-correlator 47 of the image position detector 23 calculates a cross-correlation coefficient from the image data stored in the frame memory A36-1 and the frame memory B36-2, respectively. On the other hand, the lookup table 38 of the image position detector 23 stores a table in which the inter-image distance is output when the cross-correlation coefficient is input. The correspondence between the cross-correlation coefficient and the distance between images can be obtained from a basic experiment using a phantom performed in advance. That is, the value of the cross-correlation coefficient calculated by the cross-correlator 47 is input to the look-up table 38, and the look-up table 38 outputs the inter-image distance.

【0036】この場合、フレームメモリA36−1には
第1の計測用Bモード画像として基準画像(一般には最
初に撮影される画像)が保存され、この画像に対しフレ
ームメモリB36−2に保存した第2の計測用Bモード
画像の相対的な距離を求める。画像制御回路24はこの
ルックアップテーブル38の出力データを読み出し、そ
の値すなわち画像間距離に基づいて3次元画像メモリ2
5に保存されている、上記第1の計測用Bモード画像お
よび第2の計測用Bモード画像に対応した第1の診断用
画像と第2の診断用画像にアクセスし、第1の診断用画
像に対して第2の診断用画像の再設定を行う。なお、画
像制御回路24はMIP処理あるいはボリュームレンダ
リング処理などの簡単な演算機能も有している。
In this case, the reference image (generally the first image taken) is stored as the first measurement B-mode image in the frame memory A36-1, and this image is stored in the frame memory B36-2. The relative distance of the second measurement B-mode image is calculated. The image control circuit 24 reads the output data of the look-up table 38, and based on the value, that is, the inter-image distance, the three-dimensional image memory 2
Access to the first diagnostic image and the second diagnostic image corresponding to the first measurement B-mode image and the second measurement B-mode image stored in The second diagnostic image is reset for the image. The image control circuit 24 also has a simple arithmetic function such as MIP processing or volume rendering processing.

【0037】新たに構築された3次元画像データに対し
て操作者は入力部9より3次元表示方法を指示し、この
指示はシステム制御部8を介して画像制御回路24に入
力され、例えば3次元画像データの中から操作者によっ
て要求される任意の断面の画像データを読み出し、バッ
ファメモリ26に一旦記憶する。バッファメモリ26の
画像データは、さらに画像制御回路24によって表示画
像生成部7の表示用画像メモリ34に送られる。
The operator gives an instruction for a three-dimensional display method from the input unit 9 to the newly constructed three-dimensional image data, and this instruction is inputted to the image control circuit 24 via the system control unit 8 and, for example, 3 Image data of an arbitrary cross section requested by the operator is read out from the three-dimensional image data and is temporarily stored in the buffer memory 26. The image data in the buffer memory 26 is further sent to the display image memory 34 of the display image generation unit 7 by the image control circuit 24.

【0038】表示画像生成部7は表示用画像メモリ34
とD/A変換器38と表示回路35とを備えている。表
示用画像メモリ34は後述する表示部10の画像表示用
モニタにて表示するBモード画像やカラードプラ画像、
さらには3次元画像等の画像データを一旦保存する。表
示用画像メモリ34に保存された画像データはシステム
制御部8の指示により読み出され、表示回路35におい
てD/A変換された後テレビフォーマットに変換され
る。
The display image generating section 7 has a display image memory 34.
And a D / A converter 38 and a display circuit 35. The display image memory 34 is a B-mode image or a color Doppler image displayed on an image display monitor of the display unit 10 described later,
Furthermore, image data such as a three-dimensional image is once stored. The image data stored in the display image memory 34 is read by an instruction from the system control unit 8, D / A converted in the display circuit 35, and then converted into a television format.

【0039】システム制御部8は操作パネル28からの
信号に基づいて超音波送信部2、超音波受信部3、3次
元画像生成部5、表示画像生成部7などの各ユニットの
制御やシステム全体の制御を行う。とくに3次元画像生
成部5においては操作者のコマンドを画像制御回路24
に送り、3次元画像の再構築と表示断面の設定の制御を
行う。
The system control unit 8 controls each unit such as the ultrasonic wave transmitting unit 2, the ultrasonic wave receiving unit 3, the three-dimensional image generating unit 5, the display image generating unit 7 and the whole system based on the signal from the operation panel 28. Control. Particularly, in the three-dimensional image generation unit 5, the operator's command is sent to the image control circuit 24.
To control the reconstruction of the three-dimensional image and the setting of the display section.

【0040】入力部9は操作パネル上にキーボード、ト
ラックボール、マウス等を備え、装置操作者が患者情報
や装置の撮影条件を入力するために用いられる。また様
々な画質条件設定、あるいは三次元画像再構成後の画像
の拡大や縮小さらには回転などの指示を行う。
The input unit 9 is provided with a keyboard, a trackball, a mouse, etc. on the operation panel, and is used by the operator of the apparatus to input patient information and imaging conditions of the apparatus. In addition, various image quality condition settings, or enlargement or reduction of the image after three-dimensional image reconstruction, and instructions such as rotation are performed.

【0041】表示部10はカラーモニタを備えており、
Bモード画像やカラードプラ画像、さらには3次元画像
などの各種画像データの表示を行う。
The display unit 10 is equipped with a color monitor,
Various image data such as a B-mode image, a color Doppler image, and a three-dimensional image are displayed.

【0042】次に、図1〜図3を用いて本発明の第1の
実施の形態における画像データ収集と画像データの位置
設定の手順を説明する。図3(a)は画像データ収集の
手順をまた図3(b)は画像データの位置設定手順を示
すフローチャートである。操作者は超音波プローブ1の
先端(超音波送受信面)を被検体の体表に接触させ、ス
ライス方向対しての初期位置P1に設定する(ステップ
S1)。
Next, the procedure of image data acquisition and image data position setting according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a flowchart showing the procedure for collecting image data, and FIG. 3B is a flowchart showing the procedure for setting the position of image data. The operator brings the tip (ultrasonic wave transmitting / receiving surface) of the ultrasonic probe 1 into contact with the body surface of the subject, and sets the initial position P1 in the slice direction (step S1).

【0043】超音波の送信に際して、レートパルス発生
器11はシステム制御部8からの制御信号に同期し、被
検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定す
るレートパルスを送信遅延回路12に供給する。送信遅
延回路12は送信に使用される超音波振動子とほぼ同数
の独立な遅延回路から構成されており、送信において細
いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束する
ための遅延時間と、所定の方向(θ1)に超音波を送信
するための遅延時間をレートパルスに与え、このレート
パルスをパルサ13に供給する。
During transmission of ultrasonic waves, the rate pulse generator 11 synchronizes with the control signal from the system controller 8 and sends to the transmission delay circuit 12 rate pulses for determining the repetition period of ultrasonic pulses radiated into the subject. Supply. The transmission delay circuit 12 is composed of almost the same number of independent delay circuits as the ultrasonic transducers used for transmission, and a delay for converging ultrasonic waves to a predetermined depth in order to obtain a narrow beam width in transmission. Time and a delay time for transmitting ultrasonic waves in a predetermined direction (θ1) are given to the rate pulse, and this rate pulse is supplied to the pulser 13.

【0044】パルサ13は、送信に使用される超音波振
動子とほぼ同数の独立な駆動回路を有しており、レート
パルスの駆動によって発生する超音波振動子駆動パルス
によって、超音波プローブ1に内蔵されている超音波振
動子を駆動し、被検体内に超音波パルスを放射する。
The pulsar 13 has almost the same number of independent drive circuits as the ultrasonic transducers used for transmission, and the ultrasonic transducer 1 is driven by the ultrasonic transducer drive pulses generated by the drive of the rate pulse. The built-in ultrasonic transducer is driven to emit ultrasonic pulses into the subject.

【0045】被検体内に放射された超音波の一部は、音
響インピーダンスの異なる被検体内の臓器間の境界面あ
るいは組織にて反射する。またこの超音波が心臓壁や血
球などの動きのある反射体で反射する場合には、その超
音波周波数はドプラ偏移を受ける。
A part of the ultrasonic waves radiated into the subject is reflected by the boundary surface between the organs or tissues in the subject having different acoustic impedances. When this ultrasonic wave is reflected by a moving reflector such as a heart wall or blood cells, the ultrasonic frequency undergoes Doppler shift.

【0046】被検体組織内にて反射した超音波は送信時
と同じ超音波振動子によって受信されて電気信号に変換
される。この受信信号は受信に使用される超音波振動子
とほぼ同数の独立なプリアンプ14にて増幅され、受信
遅延回路15に送られる。受信遅延回路15は、受信に
おいて細いビーム幅を得るために所定の深さからの超音
波を収束するための遅延時間と、超音波ビームに対して
所定の方向(θ1)に強い受信指向性をもたせて受信す
るための遅延時間をプリアンプ14の出力信号に与えた
後、加算器16に送る。加算器16はプリアンプ14、
受信遅延回路15を介して入力される複数の受信信号を
加算合成し、1つの受信信号に纏めた後、Bモード処理
部4とドプラモード処理部6に供給する(ステップS
2)。
The ultrasonic waves reflected in the tissue of the subject are received by the same ultrasonic transducer as at the time of transmission and converted into electric signals. This received signal is amplified by the same number of independent preamplifiers 14 as the ultrasonic transducers used for reception, and sent to the reception delay circuit 15. The reception delay circuit 15 has a delay time for converging an ultrasonic wave from a predetermined depth in order to obtain a narrow beam width in reception, and a strong reception directivity in a predetermined direction (θ1) with respect to the ultrasonic beam. A delay time for receiving the signal is given to the output signal of the preamplifier 14 and then sent to the adder 16. The adder 16 is the preamplifier 14,
A plurality of reception signals input via the reception delay circuit 15 are added and combined into one reception signal, which is then supplied to the B-mode processing unit 4 and the Doppler mode processing unit 6 (step S
2).

【0047】診断用Bモード画像を収集する場合には、
加算器16の出力は帯域制限部40のスイッチ(SW)
18を介してBモード処理部4に送られ、対数変換、包
絡線検波、A/D変換がなされた後、表示画像生成部7
の表示用画像メモリ34に保存される(ステップS
3)。
When collecting a diagnostic B-mode image,
The output of the adder 16 is a switch (SW) of the band limiting unit 40.
After being sent to the B-mode processing unit 4 via 18, and subjected to logarithmic conversion, envelope detection, and A / D conversion, the display image generation unit 7
Is stored in the display image memory 34 (step S
3).

【0048】θ1方向における診断用Bモード画像デー
タの収集と保存が終了したならば、超音波送受信方向は
固定したまま計測用Bモード画像データの収集を行う。
すなわち、超音波送信部2および超音波受信部3の遅延
時間を診断用Bモード画像データ収集時と同様に設定
し、加算器16はその出力信号を帯域制限部40のフィ
ルタ17に供給して受信信号の高周波成分を除去する。
このフィルタ17の出力はスイッチ18を介してBモー
ド処理部4に供給され、上記の診断用Bモード画像デー
タと同様に、対数変換、包絡線検波、A/D変換がなさ
れた後、3次元画像生成部5の距離計測用画像メモリ2
2に保存される(ステップS4)。
When the collection and storage of the diagnostic B-mode image data in the θ1 direction is completed, the measurement B-mode image data is collected with the ultrasonic transmission / reception direction fixed.
That is, the delay times of the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 3 are set in the same manner as when collecting the diagnostic B-mode image data, and the adder 16 supplies the output signal to the filter 17 of the band limiting unit 40. The high frequency component of the received signal is removed.
The output of the filter 17 is supplied to the B-mode processing unit 4 via the switch 18, and is subjected to logarithmic conversion, envelope detection, and A / D conversion in the same manner as the above-described diagnostic B-mode image data, and then three-dimensionally. Image memory 2 for distance measurement of the image generator 5
2 is stored (step S4).

【0049】一方、ドプラモード処理部6において、超
音波受信信号のドプラ偏移を求めるために、システム制
御部8は同一方向に連続的に複数回超音波の送受信を行
い、このとき得られる受信信号に対してFFT(Fast-F
ourier-Transform)分析を行う。
On the other hand, in the Doppler mode processing unit 6, in order to obtain the Doppler shift of the ultrasonic wave reception signal, the system control unit 8 continuously transmits and receives ultrasonic waves a plurality of times in the same direction. FFT (Fast-F
ourier-Transform) analysis.

【0050】ドプラモード処理部6は加算器16の出力
に対してミキサ29およびLPF(低域通過フィルタ)
30を用いて直交位相検波して複素信号に変換し、A/
D変換した後、ドプラ信号記憶回路50に保存する。同
一送受信方向にて複数回の走査によって得られる受信信
号に対して同様な信号処理を行い、ドプラ信号記憶回路
50に保存した複数個の受信信号データに対してFFT
分析器32は周波数スペクトルを求める。さらに演算器
33はFFT分析器32から出力される周波数スペクト
ルに対して、その中心値(血流の平均速度)や分散値
(血流の乱れの状態)を算出し、システム制御部8はそ
の結果を読み出し、診断用Bモード画像とともに表示用
画像メモリ34に保存する(ステップS5)。
The Doppler mode processing unit 6 applies a mixer 29 and an LPF (low pass filter) to the output of the adder 16.
Quadrature detection using 30 to convert to complex signal, A /
After D conversion, it is stored in the Doppler signal storage circuit 50. The same signal processing is performed on the reception signals obtained by scanning a plurality of times in the same transmission / reception direction, and the FFT is performed on the plurality of reception signal data stored in the Doppler signal storage circuit 50.
The analyzer 32 determines the frequency spectrum. Further, the computing unit 33 calculates the center value (average velocity of blood flow) and the variance value (state of turbulence of blood flow) of the frequency spectrum output from the FFT analyzer 32, and the system control unit 8 outputs the calculated value. The result is read and stored in the display image memory 34 together with the diagnostic B-mode image (step S5).

【0051】次に、超音波の送受信方向をΔθずつ順次
更新させながらθ1+(n−1)Δθ(n=2〜N)ま
で偏向してなされるN方向の走査によって、上記と同様
な手順で超音波の送受信を行い、被検体内をリアルタイ
ム走査する(後述の図5(a)参照)。このとき、シス
テム制御部8はその制御信号によって送信遅延回路12
および受信遅延回路15の遅延時間を上記超音波送受信
方向に対応させて順次切り替えながら、診断用Bモード
画像データ、カラードプラ画像データ、計測用Bモード
画像データの各々を収集する(ステップS3〜S7)。
Next, the same procedure as above is performed by scanning in the N direction, which is performed by deflecting the ultrasonic wave transmitting / receiving direction by Δθ stepwise by θ1 + (n−1) Δθ (n = 2 to N). Ultrasonic waves are transmitted and received, and the inside of the subject is scanned in real time (see FIG. 5A described later). At this time, the system control unit 8 controls the transmission delay circuit 12 according to the control signal.
While sequentially switching the delay time of the reception delay circuit 15 according to the ultrasonic transmission / reception direction, each of the diagnostic B-mode image data, the color Doppler image data, and the measurement B-mode image data is collected (steps S3 to S7). ).

【0052】なお、システム制御部8はステップS6お
よびステップS7において得られる診断用Bモード画像
データとカラードプラ画像データを合成して表示用画像
メモリ34に保存し、1枚の診断用画像データが構成さ
れたならば表示回路35を介して表示部10のTVモニ
タにて診断用画像として表示する。さらに表示用画像メ
モリ34に保存された診断用画像データを3次元画像生
成部5の3次元画像メモリ25に保存する。
The system control unit 8 synthesizes the diagnostic B-mode image data and the color Doppler image data obtained in step S6 and step S7 and stores them in the display image memory 34. If configured, it is displayed as a diagnostic image on the TV monitor of the display unit 10 via the display circuit 35. Further, the diagnostic image data stored in the display image memory 34 is stored in the 3D image memory 25 of the 3D image generation unit 5.

【0053】一方、計測用Bモード画像データについて
も送受信方向を変更しながら、順次3次元画像生成部5
の距離計測用画像メモリ22に保存され、この距離計測
用画像メモリ22において1枚の計測用Bモード画像が
生成される。
On the other hand, for the B mode image data for measurement, the three-dimensional image generation unit 5 is sequentially operated while changing the transmission / reception direction.
Is stored in the image memory 22 for distance measurement, and one B-mode image for measurement is generated in the image memory 22 for distance measurement.

【0054】図4は帯域制限部40のフィルタ17の特
性を示す。超音波診断に使用される超音波は距離分解能
(放射方向の分解能)を確保するため、図4(a)に示
す短いパルス波が要求される。したがって被検体内から
の受信信号についても近似的には同様な短いパルス波が
合成されたものとして考えることができ、その周波数ス
ペクトルは図4(b)b−1にように広帯域特性を示
す。帯域制限部40のフィルタ17は、超音波受信部3
を経由して供給された被検体内からの受信信号に対し、
その高域遮断特性(図4(b)b−2)によって低周波
成分のみを抽出する(図4(b)b−3)。
FIG. 4 shows the characteristics of the filter 17 of the band limiting section 40. Ultrasonic waves used for ultrasonic diagnosis require a short pulse wave shown in FIG. 4A in order to ensure distance resolution (radiation direction resolution). Therefore, the received signal from the inside of the subject can be approximately considered as a combination of similar short pulse waves, and its frequency spectrum shows a wide band characteristic as shown in FIG. 4 (b) b-1. The filter 17 of the band limiting unit 40 is the ultrasonic receiving unit 3
For the received signal from within the subject supplied via
Only the low frequency component is extracted by the high frequency cutoff characteristic (FIG. 4 (b) b-2) (FIG. 4 (b) b-3).

【0055】すなわち計測用Bモード画像を生成する信
号は、超音波受信信号がフィルタ17を経由することに
よってその高周波成分が除去されており、従って、距離
計測用画像メモリ22に保存される計測用Bモード画像
は3次元画像メモリ25に保存される診断用Bモード画
像と較べ、低周波成分で同一部位の画像化して得られた
ものである。
That is, in the signal for generating the measurement B-mode image, the high-frequency component of the ultrasonic reception signal is removed by passing through the filter 17, and therefore, the measurement signal stored in the distance measurement image memory 22 is used. The B-mode image is obtained by imaging the same region with a low frequency component as compared with the diagnostic B-mode image stored in the three-dimensional image memory 25.

【0056】次に、操作者は超音波プローブ1を図5に
示すように2次元画像の画像面に対してほぼ直角な方向
(すなわちスライス方向)にマニュアルで移動しM枚の
超音波画像を収集する。但し、本実施の形態のようにセ
クタ走査用の超音波プローブ1を使用した場合には、図
5(a)のような並進走査より、超音波プローブ1の先
端を扇の要とした約30度程度の煽り走査図5(b)を
行う場合が多い。因みに、臨床の場では約30度の煽り
走査に対して、Bモードのみの画像で100枚程度、カ
ラードプラモードとの合成画像では25〜50枚程度の
画像収集が要求される。
Next, the operator manually moves the ultrasonic probe 1 in a direction substantially perpendicular to the image plane of the two-dimensional image (that is, the slice direction) as shown in FIG. collect. However, in the case where the ultrasonic probe 1 for sector scanning is used as in this embodiment, the tip of the ultrasonic probe 1 is about 30 times as a fan by the translational scanning as shown in FIG. In many cases, the tilt scan FIG. 5B is performed at a degree. Incidentally, in the clinical setting, about 100 images for the B mode only and about 25 to 50 images for the combined image with the color Doppler mode are required for the tilt scan of about 30 degrees.

【0057】操作者は被検体の体表に超音波送受信面で
ある超音波プローブ1の先端を接触させながら、約30
度の範囲を手動によりほぼ一定速度で煽り走査を行い、
スライス方向にM枚(約50枚)のBモードとカラード
プラモードの合成画像を収集する。システム制御部8
は、これらM枚の画像にP1〜PMのインデックスを付
けて3次元画像メモリ25に順次保存する。一方、距離
計測モードによって得られたM枚の計測用Bモード画像
についても同様にしてP1〜PMのインデックスを付加
して距離計測用画像メモリ22に保存する。(ステップ
S2〜S9)。
The operator touches the body surface of the subject with the tip of the ultrasonic probe 1, which is the ultrasonic wave transmitting / receiving surface, while making contact with the body surface of the subject about 30
Scan the range of degrees manually at an almost constant speed,
M (about 50) B-mode and color Doppler mode composite images are collected in the slice direction. System control unit 8
Sequentially adds the indexes of P1 to PM to these M images and stores them in the three-dimensional image memory 25. On the other hand, the indexes P1 to PM are similarly added to the M measurement B-mode images obtained in the distance measurement mode and are stored in the distance measurement image memory 22. (Steps S2 to S9).

【0058】次に3次元画像メモリ25に保存されたM
枚の診断用画像に位置情報を与え、この位置情報に基づ
いて3次元画像メモリ25内で画像面位置の再設定を行
う。
Next, M stored in the three-dimensional image memory 25
Position information is given to one diagnostic image, and the image plane position is reset in the three-dimensional image memory 25 based on this position information.

【0059】画像制御回路24は、診断用の超音波画像
に位置情報を与えるために診断用Bモード画像と並行し
て収集し、距離計測用画像メモリ22に保存されている
M枚の計測用Bモード画像のうち、最初の画像(インデ
ックスP1をもつ画像A)とこの画像に隣接した画像
(インデックスP2の画像B)を読み出し、画像位置検
出部23に送る(ステップS11)。
The image control circuit 24 collects in parallel with the diagnostic B-mode image in order to give position information to the diagnostic ultrasonic image, and stores M number of measuring images stored in the distance measuring image memory 22. Of the B-mode images, the first image (image A with index P1) and the image adjacent to this image (image B with index P2) are read out and sent to the image position detector 23 (step S11).

【0060】画像位置検出部23において画像Aはフレ
ームメモリA36−1に、また画像Bはフレームメモリ
B36−2に一旦保存される。画像制御回路24はフレ
ームメモリA36−1およびフレームメモリB36−2
に記憶されている画像Aおよび画像Bのデータを読み出
して相関処理器37に入力し、相関処理器37は入力さ
れた画像Aと画像Bについての相互相関係数を算出す
る。
In the image position detector 23, the image A is temporarily stored in the frame memory A36-1 and the image B is temporarily stored in the frame memory B36-2. The image control circuit 24 includes a frame memory A36-1 and a frame memory B36-2.
The data of the image A and the image B stored in is read and input to the correlation processor 37, and the correlation processor 37 calculates the cross-correlation coefficient for the input images A and B.

【0061】以下に、画像間の距離測定を目的とした相
互相関係数の算出方法について述べる。まず画像Aと画
像Bの相互相関係数の算出に先立って、上記2枚の画像
間の画像面方向のズレ補正について図6を用いて述べ
る。相互相関係数を正確に算出するには画像Aと画像B
が画像面方向でのズレを可能な限り低減しておくことが
望ましい。
The method of calculating the cross-correlation coefficient for the purpose of measuring the distance between images will be described below. First, prior to the calculation of the cross-correlation coefficient between the image A and the image B, the correction of the deviation in the image plane direction between the two images will be described with reference to FIG. To accurately calculate the cross-correlation coefficient, image A and image B
However, it is desirable to reduce the deviation in the image plane direction as much as possible.

【0062】いま図6(a)に示すように画像Aの画素
(p、q)の信号強度をA(p、q)、同様にして画像
Bの画素(p、q)の信号強度をB(p、q)とすれ
ば、以下の相互相関関数γAB(k、s)から画像Aお
よび画像Bの画像面方向でのズレを検出することが可能
である。すなわち
Now, as shown in FIG. 6A, the signal intensity of the pixel (p, q) of the image A is A (p, q), and similarly, the signal intensity of the pixel (p, q) of the image B is B. With (p, q), it is possible to detect the deviation in the image plane direction of the images A and B from the following cross-correlation function γ AB (k, s). Ie

【数1】 この計算の結果、図6(b)に示すようにk=k1、s
=s1においてγAB(k、s)が最大値をもつ場合に
は画像がp方向にk1、q方向にs1だけズレているこ
とを示す。但し図6(b)ではkをパラメータにした場
合のみを示しているが、sをパラメータにした場合につ
いても同様に求めることができる。
[Equation 1] As a result of this calculation, as shown in FIG. 6B, k = k1, s
= S1 has the maximum value of γ AB (k, s), it means that the image is displaced by k1 in the p direction and by s1 in the q direction. However, although FIG. 6B shows only the case where k is a parameter, the same can be obtained when s is used as a parameter.

【0063】次に、上記計算によって求まった画像間の
ズレを考慮して相互相関係数の算出を行う。すなわち画
像AのA(p、q)と画像BのB(p+k1、q+s
1)についての相互相関係数αABを下記の式によって
求める。
Next, the cross-correlation coefficient is calculated in consideration of the shift between the images obtained by the above calculation. That is, A (p, q) of image A and B (p + k1, q + s of image B
The cross-correlation coefficient α AB for 1) is obtained by the following formula.

【0064】[0064]

【数2】 実際の画像間距離を行う場合の相互相関処理を行う領域
を図7に示す。画像面方向のズレについては既に述べた
が、煽り走査の場合には超音波プローブ1からの距離が
大きくなるほど画像間距離も大きくなる。さらに2枚の
画像の間には捩れが発生する可能性もある。
[Equation 2] FIG. 7 shows an area in which cross-correlation processing is performed when the actual inter-image distance is performed. Although the shift in the image plane direction has been described above, in the case of a tilt scan, the distance between images increases as the distance from the ultrasonic probe 1 increases. Furthermore, a twist may occur between the two images.

【0065】このような理由から、画像Aおよび画像B
のそれぞれの画像上には図7に示すように少なくとも3
つの相互相関係数の算出領域を設定し、その各々の領域
において図6に述べた画像面方向のズレ補正を行い、さ
らに相互相関係数αABを算出する。
For these reasons, the image A and the image B are
On each image of at least 3 as shown in FIG.
One cross-correlation coefficient calculation area is set, the image plane direction deviation correction described in FIG. 6 is performed in each of the areas, and the cross-correlation coefficient α AB is calculated.

【0066】図7における算出領域Bと算出領域Cの相
互相関係数から捩れの状態が把握でき、また、算出領域
Aと算出領域Bあるいは算出領域Aと算出領域Cの相互
相関係数から煽り角を推定することが可能となる(ステ
ップS12)。
The state of twist can be grasped from the cross-correlation coefficient between the calculation area B and the calculation area C in FIG. 7, and the twisting can be seen from the cross-correlation coefficient between the calculation area A and the calculation area B or the calculation area A and the calculation area C. It is possible to estimate the angle (step S12).

【0067】なお上記算出領域の設定については、予め
算出領域の位置情報をシステム制御部8に記憶させ、入
力部9から距離計測モードのコマンドが入力された時点
で自動的にその領域を設定してもよいが、この算出領域
は血管や骨さらには体内ガスなどからの強い反射信号の
影響を排除して設定する必要がある。
Regarding the setting of the calculation area, the position information of the calculation area is stored in the system control unit 8 in advance, and the area is automatically set when the distance measurement mode command is input from the input unit 9. However, this calculation region needs to be set by eliminating the influence of a strong reflection signal from blood vessels, bones, and body gas.

【0068】このため、この実施の形態では操作者が診
断用画像を表示部10にて観測し、適用と思われる領域
を入力部9のマウス等を用いて設定する。入力部9はこ
のとき設定された算出領域の位置情報をシステム制御部
8を介して画像制御回路24に送り、さらに画像制御回
路24はこの位置情報を相関処理器37に送る。相互相
関器37はこの算出領域の位置情報と、フレームメモリ
A36−1およびフレームメモリB36−2から読み出
した画像Aおよび画像Bの画像データとから上記数式
(1)および(2)に基づいて相互相関係数αABの算
出を行う。
For this reason, in this embodiment, the operator observes the diagnostic image on the display unit 10 and sets a region considered to be applicable by using the mouse of the input unit 9 or the like. The input unit 9 sends the position information of the calculation area set at this time to the image control circuit 24 via the system control unit 8, and the image control circuit 24 sends this position information to the correlation processor 37. The cross-correlator 37 uses the position information of the calculation area and the image data of the image A and the image B read from the frame memory A36-1 and the frame memory B36-2, based on the above formulas (1) and (2). The correlation coefficient α AB is calculated.

【0069】次に相関処理器37は相互相関係数αAB
の計算結果をルックアップテーブル38に入力する。こ
のとき、このルックアップテーブル38から出力される
画像間距離の値を画像制御回路24は読み取り(ステッ
プS13)、この画像間距離に基づいて、3次元画像メ
モリ25に保存されている診断用画像のうち、画像Aお
よび画像Bと同じインデックスP1およびインデックス
P2をもつ診断用の画像AAおよび画像BBの座標を設
定する。この画像AAはスライス方向に収集した診断用
画像の位置設定において基準となる画像であり、画像A
Aの座標に上記画像間距離を加味して画像BBの座標が
設定される(ステップS14)。
Next, the correlation processor 37 determines the cross-correlation coefficient α AB
The calculation result of is input to the lookup table 38. At this time, the image control circuit 24 reads the value of the inter-image distance output from the look-up table 38 (step S13), and based on this inter-image distance, the diagnostic image stored in the three-dimensional image memory 25. Of these, the coordinates of the diagnostic images AA and BB having the same index P1 and index P2 as the images A and B are set. This image AA is an image serving as a reference in setting the position of the diagnostic image acquired in the slice direction.
The coordinates of the image BB are set by adding the distance between the images to the coordinates of A (step S14).

【0070】同様にして、距離計測用画像メモリ22の
画像Bとこれに隣接する画像Cに対しても画像間距離が
求められ、この画像間距離の値に基づいて、画像Cに対
応した3次元画像メモリ25の画像CCの座標が画像B
Bを基準にして設定される。
Similarly, the inter-image distance is obtained for the image B in the distance measuring image memory 22 and the image C adjacent thereto, and 3 corresponding to the image C based on the value of the inter-image distance. The coordinates of the image CC in the three-dimensional image memory 25 are the image B.
It is set based on B.

【0071】以下同様にして、隣接した2枚の測定用B
モード画像につき画像間距離を順次求め、この画像間距
離に基づいて診断用画像の座標を設定することによって
正確な位置関係を有した3次元の画像データが3次元画
像メモリ25に構築される(ステップS12〜S1
6)。なお、上記の手順で各診断用画像の位置を再設定
した結果、3次元画像メモリ25内に空き領域が発生し
た場合には周囲の画像データによって補間処理を行う必
要がある。
In the same manner, two adjacent measuring Bs are used.
By sequentially obtaining the inter-image distance for each mode image and setting the coordinates of the diagnostic image based on the inter-image distance, three-dimensional image data having an accurate positional relationship is constructed in the three-dimensional image memory 25 ( Steps S12 to S1
6). In addition, when a space is generated in the three-dimensional image memory 25 as a result of resetting the position of each diagnostic image by the above procedure, it is necessary to perform interpolation processing by the surrounding image data.

【0072】この3次元画像メモリ25に対して、操作
者は入力部9よりマウスを用いて所望する任意の画像断
面を指定することにより、指定した断面の超音波画像を
表示部10にて観察することができる。このとき入力部
9から入力される断面指定信号はシステム制御部8を介
して画像制御回路24に送られる。画像制御回路24
は、この指定信号に対応したアドレスに基づいて画像デ
ータを3次元画像メモリ25から読み出し、バッファメ
モリ26に一旦記憶した後、表示画像生成部7を介して
表示部10のTVモニタに表示する(ステップS1
7)。
The operator designates an arbitrary desired image section on the three-dimensional image memory 25 by using the mouse from the input section 9 to observe the ultrasonic image of the designated section on the display section 10. can do. At this time, the cross-section designation signal input from the input unit 9 is sent to the image control circuit 24 via the system control unit 8. Image control circuit 24
Reads out image data from the three-dimensional image memory 25 based on the address corresponding to the designation signal, temporarily stores it in the buffer memory 26, and then displays it on the TV monitor of the display unit 10 via the display image generation unit 7 ( Step S1
7).

【0073】また血流・血管の3次元画像を観察する場
合は、操作者が入力部9より入力する血管3次元表示コ
マンドに従って、画像制御回路24は3次元画像メモリ
25のカラードプラ画像データのみを読み出し、必要に
応じてMIP処理あるいはボリュームレンダリング処理
など一般に行われている投影画像処理を施した後、バッ
ファメモリ26さらには表示画像生成部7を介して表示
部10にて表示することもできる。
Further, when observing a three-dimensional image of blood flow and blood vessels, the image control circuit 24 operates only the color Doppler image data in the three-dimensional image memory 25 in accordance with the blood vessel three-dimensional display command input by the operator from the input unit 9. Can be displayed on the display unit 10 via the buffer memory 26 and the display image generation unit 7 after the projection image process which is generally performed such as MIP process or volume rendering process is performed. .

【0074】なお本実施の形態において使用したルック
アップテーブル38のデータは超音波ファントムを使用
した基礎実験によって予め作成することが可能である。
例えば、超音波プローブ1をスライス方向に所定距離移
動し、移動前後に得られる2枚のファントム画像から相
互相関係数を算出し、移動距離と相互相関係数の関係を
テーブルとして備える。この場合の超音波ファントムは
超音波散乱体となる微小粒子を寒天ゲルの中に混入した
ものを用いることが望ましい。
The data of the lookup table 38 used in this embodiment can be created in advance by a basic experiment using an ultrasonic phantom.
For example, the ultrasonic probe 1 is moved in the slice direction by a predetermined distance, the cross-correlation coefficient is calculated from two phantom images obtained before and after the movement, and the relationship between the movement distance and the cross-correlation coefficient is provided as a table. In this case, it is desirable to use an ultrasonic phantom in which fine particles to be ultrasonic scatterers are mixed in an agar gel.

【0075】以上述べた本発明の第1の実施の形態の特
徴は、被検体内からの超音波受信信号の低周波数成分に
よって生成される計測用Bモード画像を用いた相互相関
処理から画像間距離を求めることにあり、その効果につ
いて図8を用いて説明する。図8(a)に計測用Bモー
ド画像のスペックルパターンAと診断用画像のスペック
ルパターンBを示す。また図8(b)は計測用Bモード
画像によって得られる画像間距離と相互相関係数の関係
を診断用画像の場合と比較したものである。この図8に
示すように狭帯域でしかも低い周波数成分から生成され
る計測用Bモード画像上に発生するスペックルパターン
の大きさは増大し、画像間距離の変化に対して急激な変
化は起こらない。
The feature of the first embodiment of the present invention described above is that from the cross-correlation process using the measurement B-mode image generated by the low frequency component of the ultrasonic reception signal from the inside of the subject to the inter-image processing. This is to obtain the distance, and its effect will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the speckle pattern A of the measurement B-mode image and the speckle pattern B of the diagnostic image. Further, FIG. 8B compares the relationship between the inter-image distance obtained by the measurement B-mode image and the cross-correlation coefficient with the case of the diagnostic image. As shown in FIG. 8, the size of the speckle pattern generated on the measurement B-mode image generated from a narrow band and low frequency component increases, and a rapid change occurs with a change in the inter-image distance. Absent.

【0076】すなわち、この第1の実施の形態によれ
ば、被検体内から受信される超音波受信信号の低周波数
成分で生成される計測用Bモード画像の相互相関処理に
より、画像間距離が多少増加しても相互相関係数が安定
して得られ、従って画像間距離がより正確に推定するこ
とができる利点を有している。とくに煽り走査の場合の
ように画像間隔が拡大する部位においても画像間距離の
推定が可能となるため正確な3次元画像データを構築す
ることができる。
That is, according to the first embodiment, the inter-image distance is reduced by the cross-correlation process of the measurement B-mode image generated by the low frequency component of the ultrasonic reception signal received from the inside of the subject. The cross-correlation coefficient can be stably obtained even if it is slightly increased, and therefore, there is an advantage that the inter-image distance can be estimated more accurately. In particular, since it is possible to estimate the inter-image distance even in a region where the image interval is widened as in the case of a tilt scan, accurate three-dimensional image data can be constructed.

【0077】(第1の実施の形態の変形例)次に第1の
実施の形態の変形例について図9を用いて説明する。こ
の変形例では近年実用化されたハーモニックイメージン
グ診断法に第1の実施の形態を適用した場合について述
べる。ハーモニックイメージングとは被検体内に放射さ
れた超音波が被検体組織の超音波非線型特性によって発
生する2倍の高調波成分を選択して受信し、診断用のB
モード画像を生成する方法であり、画像上でのアーチフ
ァクトが低減されるため解像度に優れた超音波画像が得
られる。
(Modified Example of First Embodiment) Next, a modified example of the first embodiment will be described with reference to FIG. In this modified example, a case where the first embodiment is applied to a harmonic imaging diagnostic method which has been put into practical use in recent years will be described. With harmonic imaging, ultrasonic waves radiated into the subject are selected by receiving a harmonic component of a frequency double that generated by the ultrasonic non-linear characteristics of the subject's tissue, and used for diagnostic B
This is a method of generating a mode image, and since an artifact on the image is reduced, an ultrasonic image with excellent resolution can be obtained.

【0078】図9(a)にこの変形例における帯域制限
部40のブロック図を、また図9(b)に帯域制限部4
0に入力される超音波受信信号の周波数スペクトルを示
す。図9(b)に示すように、被検体内の組織で反射し
超音波プローブ1にて受信される超音波受信信号は、中
心周波数f2の周波数スペクトラムをもつ基本波成分の
他に、被検体組織の超音波非線型特性の影響を受けて新
たに発生する中心周波数f3の2次高調波成分を含んで
いる。本実施の形態をハーモニックイメージング法に適
用する場合は2次高調波成分を用いて診断用画像を生成
し、基本波成分を用いて計測用Bモード画像を生成す
る。
FIG. 9A is a block diagram of the band limiting unit 40 in this modified example, and FIG. 9B is a block diagram of the band limiting unit 4.
The frequency spectrum of the ultrasonic reception signal input to 0 is shown. As shown in FIG. 9B, the ultrasonic wave reception signal reflected by the tissue inside the object and received by the ultrasonic probe 1 includes not only the fundamental wave component having the frequency spectrum of the center frequency f2 but also the object It contains a second harmonic component of the center frequency f3 that is newly generated under the influence of the ultrasonic nonlinearity of the tissue. When this embodiment is applied to the harmonic imaging method, a diagnostic image is generated using the second harmonic component, and a measurement B-mode image is generated using the fundamental component.

【0079】診断用画像の収集を行う場合にはスイッチ
43がON状態、スイッチ44がOFF状態となり、超
音波受信部3から供給される超音波受信信号はBPF
(帯域通過フィルタ)41を介することによって2次高
調波成分のみがBモード処理部4に送られる。このBモ
ード処理部4にて上記2次高調波成分は対数変換、包絡
線検波、A/D変換などの信号処理が施され、表示画像
生成部7の表示用画像メモリ34に一旦保存される。
When collecting diagnostic images, the switch 43 is turned on and the switch 44 is turned off, and the ultrasonic wave reception signal supplied from the ultrasonic wave reception unit 3 is BPF.
Only the second harmonic component is sent to the B-mode processing unit 4 through the (band pass filter) 41. The B-mode processing unit 4 subjects the second harmonic component to signal processing such as logarithmic conversion, envelope detection, and A / D conversion, and is temporarily stored in the display image memory 34 of the display image generation unit 7. .

【0080】一方、計測用Bモード画像の収集を行う場
合にはスイッチ43がOFF状態、スイッチ44がON
状態に変わり、超音波受信信号はLPF(低域通過フィ
ルタ)42を介することによって基本波成分のみがBモ
ード処理部4に送られる。このBモード処理部4にて基
本波成分は2次高調波成分と同様な信号処理が施され、
3次元画像生成部5の距離計測用画像メモリ22に保存
される。
On the other hand, when collecting the measurement B-mode image, the switch 43 is OFF and the switch 44 is ON.
After changing to the state, only the fundamental wave component of the ultrasonic reception signal is sent to the B-mode processing unit 4 through the LPF (low pass filter) 42. In this B-mode processing unit 4, the fundamental wave component is subjected to the same signal processing as the second harmonic component,
It is stored in the distance measurement image memory 22 of the three-dimensional image generation unit 5.

【0081】超音波の送受信方向を順次変更することに
よって被検体内をリアルタイム走査して得られる超音波
受信信号に対して、2次高調波成分から生成した診断用
Bモード画像データは一旦表示用画像メモリ34に保存
し、ここで既に述べたカラードプラ画像データと合成し
たのち、その合成画像を3次元画像メモリ25に保存す
る。同様にして、超音波受信信号の基本波成分から生成
した計測用Bモード画像データは順次距離計測用画像メ
モリ22に保存する。
For the ultrasonic wave reception signal obtained by scanning the inside of the subject in real time by sequentially changing the transmitting and receiving directions of the ultrasonic wave, the diagnostic B-mode image data generated from the second harmonic component is temporarily displayed. The image is stored in the image memory 34, and after being combined with the color Doppler image data described above, the combined image is stored in the three-dimensional image memory 25. Similarly, the measurement B-mode image data generated from the fundamental wave component of the ultrasonic reception signal is sequentially stored in the distance measurement image memory 22.

【0082】以下の手順については図3に示した第1の
実施の形態の手順と同様であるため説明を省略する。
The following procedure is the same as the procedure of the first embodiment shown in FIG. 3 and its explanation is omitted.

【0083】このハーモニックイメージング法では2次
高調波成分を積極的に画像化しているため、基本波成分
の中心周波数f2は図4に示した従来のイメージング法
における基本波成分の中心周波数f0より低い。したが
ってこの場合も、診断用画像より低い周波数成分によっ
て生成される計測用Bモード画像を用いることが可能と
なるため、画像間距離が多少増加しても相互相関係数が
安定して得られ、この相互相関係数に基づいて画像間距
離の推定が可能となる。とくに、この第1の実施の形態
の変形例によれば、従来のハーモニックイメージング法
において用いることがなかった基本波成分を有効利用し
てスライス方向に配置された超音波画像間の距離を推定
することができる利点をもっている。
Since the second harmonic component is positively imaged in this harmonic imaging method, the center frequency f2 of the fundamental wave component is lower than the center frequency f0 of the fundamental wave component in the conventional imaging method shown in FIG. . Therefore, also in this case, since it is possible to use the measurement B-mode image generated by the frequency component lower than the diagnostic image, the cross-correlation coefficient can be stably obtained even if the inter-image distance is slightly increased. The distance between images can be estimated based on this cross-correlation coefficient. Particularly, according to the modified example of the first embodiment, the distance between the ultrasonic images arranged in the slice direction is estimated by effectively utilizing the fundamental wave component that has not been used in the conventional harmonic imaging method. It has the advantage of being able to.

【0084】(第2の実施の形態)次に示す本発明の第
2の実施の形態では、スライス方向の超音波画像間の相
対距離を推定する際に用いる計測用Bモード画像は、診
断用画像より広い超音波ビーム幅によって生成されるこ
とを特徴としている。
(Second Embodiment) In the second embodiment of the present invention described below, the measurement B-mode image used for estimating the relative distance between ultrasonic images in the slice direction is a diagnostic B-mode image. It is characterized by being generated by an ultrasonic beam width wider than the image.

【0085】図10〜図12を用い、本発明の第2の実
施の形態における画像データ収集と画像データの位置設
定の手順を説明する。但し、図10は第2の実施の形態
の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図、図11
(a)は画像データ収集の手順をまた図11(b)は画
像データの位置設定手順を示すフローチャートである。
なお、ドプラモード処理部6については第1の実施の形
態と同様であるためその説明を省略する。
A procedure of image data acquisition and image data position setting according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment, and FIG.
FIG. 11A is a flow chart showing the procedure for collecting image data, and FIG. 11B is a flow chart showing the procedure for setting the position of image data.
The Doppler mode processing unit 6 is similar to that of the first embodiment, and therefore its explanation is omitted.

【0086】操作者は超音波プローブ1の先端(超音波
送受信面)を被検体の体表に接触させ、スライス方向に
対しての初期位置P1に設定する(ステップS21)。
The operator brings the tip (ultrasonic wave transmitting / receiving surface) of the ultrasonic probe 1 into contact with the body surface of the subject, and sets the initial position P1 in the slice direction (step S21).

【0087】診断用画像データの収集において、レート
パルス発生器11はシステム制御部8の制御信号に従っ
て、レートパルスを送信遅延回路12に供給する。送信
遅延回路12は送信に使用されるNT個の超音波振動子
とほぼ同数のNT個の独立な遅延回路から構成され、細
い送信ビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束
するための遅延時間と、所定の方向(θ1)に超音波を
送信して被検体内を走査するための遅延時間をレートパ
ルスに与え、このレートパルスをパルサ13に供給す
る。
In collecting diagnostic image data, the rate pulse generator 11 supplies rate pulses to the transmission delay circuit 12 in accordance with the control signal from the system controller 8. The transmission delay circuit 12 is composed of NT independent delay circuits of the same number as the NT ultrasonic transducers used for transmission, and converges the ultrasonic waves to a predetermined depth to obtain a narrow transmission beam width. And a delay time for transmitting ultrasonic waves in a predetermined direction (θ1) to scan the inside of the subject are given to the rate pulse, and this rate pulse is supplied to the pulser 13.

【0088】パルサ13はNT個の独立な駆動回路を有
しており、レートパルスによって駆動されて発生する超
音波振動子駆動パルスによって、超音波プローブ1に内
蔵されているNT個の超音波振動子を駆動して被検体内
に超音波パルスを放射する。
The pulser 13 has NT independent driving circuits, and the ultrasonic transducer driving pulses generated by being driven by the rate pulse generate the ultrasonic vibrations of the NT ultrasonic transducers built in the ultrasonic probe 1. The child is driven to emit an ultrasonic pulse into the subject.

【0089】被検体内の組織にて反射した超音波は超音
波振動子によって受信されて電気信号に変換される。こ
の受信信号は受信に使用されるNR個の超音波振動子と
ほぼ同数のNR個の独立なプリアンプ14にて増幅さ
れ、さらにNR個の受信遅延回路15に送られる。
The ultrasonic wave reflected by the tissue in the subject is received by the ultrasonic transducer and converted into an electric signal. This received signal is amplified by the NR independent preamplifiers 14 of which the number is the same as that of the NR ultrasonic transducers used for reception, and is further sent to the NR reception delay circuits 15.

【0090】受信遅延回路15は、細い受信ビーム幅を
得るために所定の深さからの超音波を収束するための遅
延時間と、受信超音波ビームに対して所定の方向(θ
1)に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時
間をプリアンプ14の出力信号に与えた後、加算器16
に送る。加算器16はこれらNRチャンネルのプリアン
プ14、受信遅延回路15を介して入力されるNR個の
受信信号を加算合成し、1つの受信信号に纏めた後、B
モード処理部4に送る。(ステップS22)Bモード処
理部4において加算器16の出力は、対数変換、包絡線
検波、A/D変換された後、表示画像生成部7の表示用
画像メモリ34に保存される(ステップS23)。
The reception delay circuit 15 has a delay time for converging ultrasonic waves from a predetermined depth to obtain a narrow reception beam width and a predetermined direction (θ) with respect to the reception ultrasonic beam.
After giving a delay time for receiving with strong reception directivity to 1) to the output signal of the preamplifier 14, the adder 16
Send to. The adder 16 adds and combines the NR received signals input through the NR channel preamplifier 14 and the reception delay circuit 15 and combines them into one received signal, and then B
It is sent to the mode processing unit 4. (Step S22) The output of the adder 16 in the B mode processing unit 4 is logarithmically converted, enveloped, and A / D converted, and then stored in the display image memory 34 of the display image generation unit 7 (Step S23). ).

【0091】θ1方向における診断用Bモード画像デー
タの保存が終了したならば、超音波送受信方向はθ1に
固定したまま計測用Bモード画像データの収集を行う。
計測用Bモード画像データの収集において、システム制
御部8は超音波送信部2および超音波受信部3に対して
使用するチャンネル数をそれぞれNT0,NR0に設定
する(ステップS24)。
When the storage of the diagnostic B-mode image data in the θ1 direction is completed, the measurement B-mode image data is collected while the ultrasonic wave transmission / reception direction is fixed at θ1.
In collecting the measurement B-mode image data, the system control unit 8 sets the number of channels used for the ultrasonic wave transmitting unit 2 and the ultrasonic wave receiving unit 3 to NT0 and NR0, respectively (step S24).

【0092】レートパルス発生器11はシステム制御部
8の制御に基づいてレートパルスをNT個の送信遅延回
路12のうちのNT0個に供給する。ただしNT0<N
Tである。さらにNT0個の送信遅延回路12は送信に
おいて細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を
収束するための遅延時間と所定の方向(θ1)に超音波
を送信して走査するための遅延時間をレートパルスに与
え、これに接続されたNT0個のパルサ13に供給す
る。
The rate pulse generator 11 supplies rate pulses to NT0 of the NT transmission delay circuits 12 under the control of the system controller 8. However, NT0 <N
T. Further, the transmission delay circuits 12 of NT0 units are for delay time for converging ultrasonic waves to a predetermined depth and for transmitting and scanning ultrasonic waves in a predetermined direction (θ1) in order to obtain a narrow beam width in transmission. The delay time is given to the rate pulse and is supplied to the NT0 pulsers 13 connected to it.

【0093】パルサ13はレートパルスによって駆動さ
れて発生する超音波振動子駆動パルスによって隣接して
配置されるNT0個の超音波振動子を選択駆動し、被検
体内に超音波パルスを放射する。
The pulsar 13 selectively drives NT0 ultrasonic transducers arranged adjacently by the ultrasonic transducer drive pulse generated by being driven by the rate pulse, and radiates the ultrasonic pulse into the subject.

【0094】一方、受信においてこの受信信号は受信に
使用されるNR個の超音波振動子とほぼ同数のNR個の
独立なプリアンプ14にて増幅され、さらにNR個の受
信遅延回路15に送られる。
On the other hand, in reception, this reception signal is amplified by NR independent preamplifiers 14 of which the number is the same as that of NR ultrasonic transducers used for reception, and is further sent to NR reception delay circuits 15. .

【0095】受信遅延回路15は、受信において細いビ
ーム幅を得るために所定の深さからの超音波を収束する
ための遅延時間と超音波ビームに対して所定の方向(θ
1)に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時
間を受信信号に与えた後、加算器16に送る。加算器1
6はシステム制御部8からの制御信号に基づいて、これ
らNRチャンネルのプリアンプ14、受信遅延回路15
を介して入力されるNRの受信信号からNR0(MR0
<NR)チャンネルの受信信号を加算合成し、1つの受
信信号に纏めた後、Bモード処理部4に送る。但し、こ
のNR0チャンネルの受信信号は受信に使用したNR個
の超音波振動子のうち、ほぼ中心部において隣接して配
置されたNR0個の超音波振動子からの受信信号に対応
している。
The reception delay circuit 15 has a delay time for converging an ultrasonic wave from a predetermined depth in order to obtain a narrow beam width in reception and a predetermined direction (θ) with respect to the ultrasonic beam.
The delay time for receiving with strong reception directivity in 1) is given to the reception signal and then sent to the adder 16. Adder 1
Reference numeral 6 denotes a preamplifier 14 and a reception delay circuit 15 for these NR channels based on the control signal from the system control unit 8.
NR0 (MR0
The reception signals of the <NR) channels are added and combined to be combined into one reception signal, which is then sent to the B-mode processing unit 4. However, the received signal of the NR0 channel corresponds to the received signal from the NR0 ultrasonic transducers arranged adjacently in the central portion of the NR ultrasonic transducers used for reception.

【0096】なお計測用Bモード画像収集時の送信時お
よび受信時の使用チャンネル数NT0、NR0のデータ
はシステム制御部8の図示しない記憶回路に予め保存さ
れている。
The data of the number of used channels NT0 and NR0 at the time of transmission and reception at the time of collecting the B mode image for measurement is previously stored in a storage circuit (not shown) of the system control unit 8.

【0097】Bモード処理部4において加算器16の出
力は、対数変換、包絡線検波、A/D変換された後、3
次元画像生成部5の距離計測用画像メモリ22に保存さ
れる(ステップS25)。
In the B mode processing unit 4, the output of the adder 16 is logarithmically converted, enveloped, and A / D converted, and then 3
It is stored in the distance measurement image memory 22 of the three-dimensional image generation unit 5 (step S25).

【0098】次に超音波の送受信方向をΔθずつ順次更
新させながらθ1+(n−1)Δθ(n=2〜N)まで
偏向してなされるN方向の走査によって、上記と同様な
手順で超音波の送受信を行って被検体内をリアルタイム
走査する。このとき、システム制御部8はその制御信号
によって送信遅延回路12および受信遅延回路15の遅
延時間を超音波送受信方向に対応させて順次切り替えな
がら、診断用Bモード画像データと計測用Bモード画像
データを収集する。
Next, the ultrasonic wave transmission / reception direction is sequentially updated by Δθ while the scanning in the N direction is performed by deflecting to θ1 + (n−1) Δθ (n = 2 to N), and the same procedure as above is performed. Real-time scanning is performed inside the subject by transmitting and receiving sound waves. At this time, the system control unit 8 sequentially switches the delay times of the transmission delay circuit 12 and the reception delay circuit 15 according to the control signal in accordance with the ultrasonic wave transmission / reception direction, and the diagnostic B-mode image data and the measurement B-mode image data. To collect.

【0099】次に、システム制御部8は得られた診断用
Bモード画像データを表示用画像メモリ34に順次保存
し、1枚の診断用画像データが構成されたならば表示回
路35を介して表示部10のTVモニタにおいて診断用
画像として表示する。さらに表示用画像メモリ34に保
存された画像データを3次元画像生成部5の3次元画像
メモリ25に保存する。
Next, the system control section 8 sequentially stores the obtained diagnostic B-mode image data in the display image memory 34, and if one sheet of diagnostic image data is constructed, it is sent via the display circuit 35. The image is displayed as a diagnostic image on the TV monitor of the display unit 10. Further, the image data stored in the display image memory 34 is stored in the 3D image memory 25 of the 3D image generation unit 5.

【0100】一方、計測用Bモード画像データについて
も1枚の画像として3次元画像生成部5の距離計測用画
像メモリ22に保存する(ステップS23〜S27)。
On the other hand, the measurement B-mode image data is also stored as one image in the distance measurement image memory 22 of the three-dimensional image generation section 5 (steps S23 to S27).

【0101】次に超音波プローブ1をスライス方向にマ
ニュアルで移動させてM枚の超音波画像を収集する。操
作者は被検体の体表に超音波送受信面である超音波プロ
ーブ1の先端を接触させ、約30度の範囲を手動により
ほぼ一定速度で煽り走査を行い、スライス方向にM枚の
診断用Bモード画像を収集する。システム制御部8は、
これらの画像にP1〜PMのインデックスを付加して3
次元画像メモリ25に順次保存し、さらに距離計測モー
ドによって得られるM枚の計測用Bモード画像について
も同じP1〜PMのインデックスを付加して距離計測用
画像メモリ22に保存する(ステップS22〜S2
9)。
Next, the ultrasonic probe 1 is manually moved in the slice direction to collect M ultrasonic images. The operator touches the body surface of the subject with the tip of the ultrasonic probe 1, which is the ultrasonic transmitting / receiving surface, and manually scans the range of about 30 degrees at an almost constant speed to scan M slices in the slice direction. Collect B-mode images. The system control unit 8
3 by adding indexes P1 to PM to these images
The measurement images are sequentially stored in the three-dimensional image memory 25, and the M measurement B-mode images obtained in the distance measurement mode are also stored in the distance measurement image memory 22 with the same indexes P1 to PM added (steps S22 to S2).
9).

【0102】次に、画像制御回路24は、診断用Bモー
ド画像に位置情報を与えるために、距離計測用画像メモ
リ22に保存されているM枚の計測用Bモード画像のう
ち、最初の画像(インデックスP1をもつ画像A)とこ
の画像に隣接した第2の画像(インデックスP2の画像
B)を読み出し、画像位置検出部23に送る(ステップ
31)。
Next, the image control circuit 24 gives the positional information to the diagnostic B-mode image, and the first image of the M measuring B-mode images stored in the distance measuring image memory 22 is displayed. The (image A having the index P1) and the second image (image B having the index P2) adjacent to this image are read out and sent to the image position detecting section 23 (step 31).

【0103】この2つの画像は画像位置検出部23の相
関処理器37に送られ、画像間の相互相関係数が算出さ
れる。このとき、それぞれの画像上に少なくとも3つの
部位に相互相関係数を算出するための領域を設定し、そ
の各々の領域において相互相関係数を算出する(ステッ
プ32)。さらに相関処理器37は得られた相互相関係
数を画像位置検出部23のルックアップテーブル38に
入力する。
These two images are sent to the correlation processor 37 of the image position detector 23, and the cross-correlation coefficient between the images is calculated. At this time, areas for calculating the cross-correlation coefficient are set in at least three regions on each image, and the cross-correlation coefficient is calculated in each of the areas (step 32). Further, the correlation processor 37 inputs the obtained cross-correlation coefficient to the look-up table 38 of the image position detection unit 23.

【0104】画像制御回路24はこのルックアップテー
ブル38から出力される画像間距離の値を読み取り(ス
テップS33)、この距離に基づいて3次元画像メモリ
25内に保存されている診断用画像のうち、計測用の画
像Aおよび画像Bと同じインデックスP1およびP2を
もつ診断用の画像AAおよび画像BBの座標を設定す
る。このとき基準となる画像AAの座標に上記画像間距
離を加味して画像BBの座標が設定される(ステップS
34)。
The image control circuit 24 reads the value of the inter-image distance output from the look-up table 38 (step S33), and among the diagnostic images stored in the three-dimensional image memory 25 based on this distance. , Coordinates of the diagnostic image AA and the image BB having the same indexes P1 and P2 as the measurement image A and the image B are set. At this time, the coordinates of the image BB are set by adding the inter-image distance to the coordinates of the reference image AA (step S
34).

【0105】同様にして、距離計測用画像メモリ22の
画像Bとこれに隣接する画像Cに対しても画像間距離が
求められ、この画像間距離の値に基づいて、画像Cに対
応した3次元画像メモリ25の画像CCの座標が画像B
Bを基準にして設定される。
Similarly, the inter-image distance is obtained for the image B in the distance measuring image memory 22 and the image C adjacent thereto, and 3 corresponding to the image C based on the value of the inter-image distance. The coordinates of the image CC in the three-dimensional image memory 25 are the image B.
It is set based on B.

【0106】このようにして、隣接した2枚の測定用画
像について画像間距離を順次求め、この画像間距離に基
づいて診断用画像の座標を順次設定することによって正
確な位置関係を有した3次元の画像データが3次元画像
メモリ25に構築される(ステップS32〜S36)。
In this manner, the inter-image distance is sequentially obtained for two adjacent measurement images, and the coordinates of the diagnostic image are sequentially set on the basis of the inter-image distance. The three-dimensional image data is constructed in the three-dimensional image memory 25 (steps S32 to S36).

【0107】この3次元画像メモリ25に対して、操作
者は入力部9よりマウスを用いて所望する任意の画像断
面を指定することにより、指定した断面の超音波画像を
表示部10にて観察することができる。このとき入力部
9から入力される断面指定信号はシステム制御部8を介
して画像制御回路24に送られる。画像制御回路24
は、この指定信号に対応したアドレスに基づいて画像デ
ータを3次元画像メモリ25から読み出し、バッファメ
モリ26に一旦記憶した後、表示画像生成部7を介して
表示部10のTVモニタに表示する(ステップS3
7)。
The operator designates a desired image slice on the three-dimensional image memory 25 with the mouse from the input unit 9 to observe the ultrasonic image of the designated slice on the display unit 10. can do. At this time, the cross-section designation signal input from the input unit 9 is sent to the image control circuit 24 via the system control unit 8. Image control circuit 24
Reads out image data from the three-dimensional image memory 25 based on the address corresponding to the designation signal, temporarily stores it in the buffer memory 26, and then displays it on the TV monitor of the display unit 10 via the display image generation unit 7 ( Step S3
7).

【0108】以上述べたように本発明の第2の実施の形
態では通常の診断用画像の収集の場合と比較して送信あ
るいは受信において使用するチャンネル数(等価的には
送信および受信に使用する超音波振動子数あるいは開
口)を減らした状態で計測用Bモード画像を収集し、こ
の画像を用いて画像間の相互相関処理を行い画像間距離
を求める。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the number of channels used in transmission or reception (equivalently used for transmission and reception is compared with the case of collecting normal diagnostic images. B-mode images for measurement are collected with the number of ultrasonic transducers or apertures reduced, and cross-correlation processing between images is performed using this image to obtain the inter-image distance.

【0109】図12(a)は超音波振動子数と収束点に
おけるビーム幅の関係を示したものであり、ビーム幅は
超音波振動子間隔が一様ならば超音波振動子数に反比例
する。
FIG. 12A shows the relationship between the number of ultrasonic transducers and the beam width at the convergence point. The beam width is inversely proportional to the number of ultrasonic transducers if the ultrasonic transducer spacing is uniform. .

【0110】また図12(b)はビーム幅とスペックル
パターンの関係を模式的に示したものである。図12か
らビーム幅が大きい場合にはスライス方向に同じ距離だ
け移動させてもビーム幅が交差する範囲が比較的大きい
ため、同一の散乱体からの信号が含まれる確立が高い。
従って、多少大きな画像間距離の場合においても相関係
数が安定して得られる。
FIG. 12 (b) schematically shows the relationship between the beam width and the speckle pattern. From FIG. 12, when the beam width is large, the range in which the beam width intersects is relatively large even if the beams are moved by the same distance in the slice direction, and thus the probability that signals from the same scatterer are included is high.
Therefore, the correlation coefficient can be stably obtained even when the inter-image distance is somewhat large.

【0111】すなわち第2の実施の形態によれば、送受
信時の超音波ビームのビーム幅を広げて得られる計測用
Bモード画像を用いても第1の実施の形態と同様な効果
が得られ、しかもこの方法はシステム制御部8から超音
波送信部2あるいは超音波受信部3に送られる制御信号
によって行うことができるため、フィルタやスイッチ等
の追加が不要となる利点を有している。
That is, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by using the measurement B-mode image obtained by expanding the beam width of the ultrasonic beam during transmission and reception. Moreover, since this method can be performed by the control signal sent from the system control unit 8 to the ultrasonic wave transmitting unit 2 or the ultrasonic wave receiving unit 3, there is an advantage that it is not necessary to add a filter or a switch.

【0112】以上、本発明の実施の形態について述べて
きたが、上記の実施の形態に限定されるものでは無く、
変形して実施することが可能である。図13は超音波画
像の走査密度と走査範囲について示したものであり、上
記の実施の形態では計測用Bモード画像における超音波
走査範囲および走査密度(図13(b))は図13
(a)に示した診断用画像の場合と同様に設定したが、
これに限定されるものではなく図10(c)のように計
測用Bモード画像の走査密度を粗くしてもよいし、また
図10(d)に示すように計測用Bモード画像の走査範
囲を狭くしてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments,
It can be modified and implemented. FIG. 13 shows the scanning density and the scanning range of the ultrasonic image. In the above embodiment, the ultrasonic scanning range and the scanning density (FIG. 13B) in the measurement B-mode image are shown in FIG.
Although the same setting was made as in the case of the diagnostic image shown in (a),
The scanning density of the measurement B-mode image may be made coarse as shown in FIG. 10C, or the scanning range of the measurement B-mode image as shown in FIG. 10D. May be narrowed.

【0113】また帯域制限部40はフィルタ17をスイ
ッチ18により切り替え、診断用Bモード画像と計測用
Bモード画像をシリアルに収集する場合について述べた
が、これに限定されるものではなく、診断用のBモード
処理部と計測用のBモード処理部を独立に備えれば診断
用Bモード画像データと計測用Bモード画像データは同
時に短時間で収集することが可能となる。
The band limiting unit 40 has described the case where the filter 17 is switched by the switch 18 to serially collect the diagnostic B-mode image and the measurement B-mode image, but the present invention is not limited to this, and the diagnostic B-mode image is not limited to this. If the B-mode processing unit and the measurement B-mode processing unit are independently provided, the diagnostic B-mode image data and the measurement B-mode image data can be simultaneously acquired in a short time.

【0114】さらに、上記の実施の形態では超音波ビー
ムのビーム幅を広げるために送受信に使用する超音波振
動子数を低減させる方法について述べたが、他の方法で
あってもよく、例えば、送受信ビームの収束距離を超音
波プローブ1から遠方、あるいは無収束に設定しても類
似の効果が得られる。また超音波ビーム幅は送信あるい
は受信のいずれか一方についてのみ広げてもよい。
Further, in the above embodiment, the method of reducing the number of ultrasonic transducers used for transmission and reception in order to widen the beam width of the ultrasonic beam has been described, but other methods may be used, for example, Similar effects can be obtained even if the convergence distance of the transmission / reception beam is set far from the ultrasonic probe 1 or non-convergence. Further, the ultrasonic beam width may be expanded only for either transmission or reception.

【0115】一方、上記実施の形態では、画像間距離の
推定における画像間の類似性の定量化手法として相互相
関係数を算出する方法について示したが、この方法に限
定されるものでなく、例えば2枚の画像信号について画
素単位でサブトラクションを行い、そのサブトラクショ
ン値の絶対値の総和あるいはエントロピーを求めて評価
してもよい。
On the other hand, in the above embodiment, the method of calculating the cross-correlation coefficient is shown as a method of quantifying the similarity between images in the estimation of the distance between images, but the method is not limited to this method. For example, the subtraction may be performed on a pixel-by-pixel basis for two image signals, and the sum of the absolute values of the subtraction values or entropy may be obtained and evaluated.

【0116】また、実施の形態では、画像データに基づ
いて画像間距離を求めたが、検波前の受信信号、直交検
波後のIQ信号(Inphese−Quadratue
Signal)等を用いて距離を求めるようにしても
よい。
Further, in the embodiment, the inter-image distance is obtained based on the image data, but the received signal before detection and the IQ signal (Inverse-Quadrature) after quadrature detection are obtained.
The distance may be obtained using Signal) or the like.

【0117】さらに、Bモード処理部4から出力される
画像データを合成する代わりに、ドプラモード処理部6
から出力される各断面の血流の平均速度、分散又はパワ
ーの値を画像位置検出部23の出力に基づいて合成し、
血流の平均速度、分散又はパワーの値の3次元画像デー
タを生成するようにしてもよい。なお、この場合に用い
られるドップラ信号の分析において、上記のFFT分析
器32の代わりに、MTIフィルタ及び自己相関処理回
路を用いて血流の速度、分散、パワーを求めてもよい。
Further, instead of synthesizing the image data output from the B mode processing unit 4, the Doppler mode processing unit 6
The average velocity, the variance, or the power value of the blood flow of each cross section output from is synthesized based on the output of the image position detection unit 23,
You may make it generate | occur | produce three-dimensional image data of the value of average velocity, dispersion | distribution, or power of a blood flow. In the analysis of the Doppler signal used in this case, an MTI filter and an autocorrelation processing circuit may be used instead of the FFT analyzer 32 to obtain the blood flow velocity, dispersion, and power.

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明によれば、超音波プローブに位置
センサを装着することなく、相対的な位置情報を有した
複数枚の超音波画像を得ることができるため、3次元画
像データを容易かつ正確に収集することが可能となる。
According to the present invention, a plurality of ultrasonic images having relative position information can be obtained without mounting a position sensor on the ultrasonic probe, so that three-dimensional image data can be easily obtained. And it becomes possible to collect accurately.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態における超音波診断
装置全体の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an entire ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の画像位置検出部の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an image position detection unit of the present invention.

【図3】 本発明の第1の実施の形態の画像データ収集
手順のフローチャートを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a flowchart of an image data collection procedure according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施の形態における帯域制限
を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing band limitation in the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1の実施の形態におけるスライス
方向の画像データ収集方法を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a method of collecting image data in a slice direction according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第1の実施の形態における画像間相
互相関処理を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing inter-image cross-correlation processing according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第1の実施の形態における相互相関
処理領域を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a cross-correlation processing region according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第1の実施の形態におけるスペック
ルパターンと相互相関係数の関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a speckle pattern and a cross-correlation coefficient according to the first embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第1の実施の形態の変形例を示す
図。
FIG. 9 is a diagram showing a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第2の実施の形態における超音波
診断装置の構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第2の実施の形態の画像データ収
集手順のフローチャートを示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a flowchart of an image data collection procedure according to the second embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の第2の実施の形態における超音波
ビーム幅とスペックルパターンの関係を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between an ultrasonic beam width and a speckle pattern according to the second embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の第1および第2の実施の形態にお
ける超音波走査密度と走査範囲を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an ultrasonic scanning density and a scanning range in the first and second embodiments of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波プローブ 2…超音波送信部 3…超音波受信部 4…Bモード処理部 5…3次元画像生成部 6…ドプラモード処理部 7…表示画像生成部 8…システム制御部 9…入力部 10…表示部 17…フィルタ 22…距離計測用画像メモリ 23…画像位置検出部 24…画像制御回路 25…3次元画像メモリ 26…バッファメモリ 36…フレームメモリ 37…相関処理器 38…ルックアップテーブル 40…帯域制限部 1 ... Ultrasonic probe 2 ... Ultrasonic transmitter 3 ... Ultrasonic receiver 4 ... B mode processing unit 5 ... three-dimensional image generation unit 6 ... Doppler mode processing unit 7 ... Display image generation unit 8 ... System control unit 9 ... Input section 10 ... Display 17 ... Filter 22 ... Image memory for distance measurement 23 ... Image position detector 24 ... Image control circuit 25 ... Three-dimensional image memory 26 ... Buffer memory 36 ... Frame memory 37 ... Correlation processor 38 ... Look-up table 40 ... Band limiting unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C301 BB13 EE07 EE13 GD02 JB28 JB38 JC11 KK19 4C601 BB03 EE04 EE11 GA17 GA18 GA21 JB28 JB31 JB34 JB41 JC15 JC25 JC33 KK21 5B057 AA09 BA05 CA08 CA13 CA16 CB08 CB13 CB16 DA07 DB03 DB09 DC02 DC32 5L096 AA06 AA09 BA06 BA13 FA66 FA69 HA07 JA03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4C301 BB13 EE07 EE13 GD02 JB28                       JB38 JC11 KK19                 4C601 BB03 EE04 EE11 GA17 GA18                       GA21 JB28 JB31 JB34 JB41                       JC15 JC25 JC33 KK21                 5B057 AA09 BA05 CA08 CA13 CA16                       CB08 CB13 CB16 DA07 DB03                       DB09 DC02 DC32                 5L096 AA06 AA09 BA06 BA13 FA66                       FA69 HA07 JA03

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波の送受波を行う超音波振動子を備
えた超音波プローブと、前記超音波プローブから出力さ
れた超音波エコー信号に基づいて、第1のデータと第2
のデータを生成する信号処理手段と、前記第1、第2の
データの類似性に基づいて距離を求める距離演算手段
と、前記超音波プローブの出力及び前記距離に基づい
て、3次元画像データを生成する手段とを有することを
特徴とする超音波診断装置。
1. An ultrasonic probe provided with an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, and first data and a second data based on an ultrasonic echo signal output from the ultrasonic probe.
Signal processing means for generating the data, distance calculating means for obtaining the distance based on the similarity between the first and second data, and three-dimensional image data based on the output of the ultrasonic probe and the distance. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: means for generating.
【請求項2】 超音波振動子を備えた超音波プローブ
と、前記超音波振動子の出力に基づいて超音波画像デー
タを生成する手段と、前記超音波振動子の出力に基づい
て距離計測用データを生成する手段と、前記超音波プロ
ーブを移動して得られる複数枚の超音波画像を順次記憶
する第1の記憶手段と、前記超音波プローブを移動して
得られる複数枚の前記距離計測用データを順時記憶する
第2の記憶手段と、前記第2の記憶手段から所定の複数
の画像を読み出し、これら画像間の類似性を評価する信
号処理に基づいて、その相対位置を推定する画像位置推
定手段と、前記画像位置推定手段によって得られる相対
位置情報に基づいて前記第1の記憶手段に記憶された前
記第1の超音波画像を再配置して3次元画像データを生
成する手段とを有することを特徴とする超音波診断装
置。
2. An ultrasonic probe having an ultrasonic transducer, means for generating ultrasonic image data based on the output of the ultrasonic transducer, and distance measurement based on the output of the ultrasonic transducer. A unit for generating data, a first storage unit for sequentially storing a plurality of ultrasonic images obtained by moving the ultrasonic probe, and a plurality of distance measuring units obtained by moving the ultrasonic probe Second storage means for sequentially storing the use data and a plurality of predetermined images read from the second storage means, and the relative position thereof is estimated based on signal processing for evaluating the similarity between these images. Image position estimating means, and means for rearranging the first ultrasonic image stored in the first storage means based on relative position information obtained by the image position estimating means to generate three-dimensional image data. Have An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
【請求項3】 帯域制限手段をさらに備え、前記距離計
測用データは前記超音波プローブによって得られる受信
信号の低周波成分を前記帯域制限手段によって抽出して
生成されることを特徴とする請求項2記載の超音波診断
装置。
3. A band limiting means is further provided, and the distance measuring data is generated by extracting a low frequency component of a reception signal obtained by the ultrasonic probe by the band limiting means. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 2.
【請求項4】 超音波ビーム幅を制御するビーム幅制御
手段をさらに備え、前記距離計測用データの収集に用い
られる送信ビームのビーム幅あるいは受信ビームのビー
ム幅の少なくともいずれか一方は、前記ビーム幅制御手
段によって前記超音波画像データ収集時のビーム幅より
広げられることを特徴とする請求項2記載の超音波診断
装置。
4. A beam width control means for controlling an ultrasonic beam width is further provided, and at least one of a beam width of a transmission beam and a beam width of a reception beam used for collecting the distance measurement data is the beam. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the beam width is made wider than the beam width at the time of acquiring the ultrasonic image data by the width control means.
【請求項5】 前記超音波プローブは1次元に配列され
た複数の超音波振動子を備え、前記距離計測用データを
収集する際の超音波ビーム幅は前記超音波ビーム幅制御
手段において、使用される前記超音波振動子の数を制御
することによってなされることを特徴とする請求項4記
載の超音波診断装置。
5. The ultrasonic probe comprises a plurality of ultrasonic transducers arranged one-dimensionally, and the ultrasonic beam width used when collecting the distance measurement data is used by the ultrasonic beam width control means. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, which is performed by controlling the number of the ultrasonic transducers.
【請求項6】 前記距離計測用データを収集する際の超
音波ビーム幅は前記超音波ビーム幅を制御するビーム幅
制御手段によって、超音波ビームの収束点を変更するこ
とによってなされることを特徴とする請求項4記載の超
音波診断装置。
6. The ultrasonic beam width at the time of collecting the distance measurement data is set by changing a convergence point of the ultrasonic beam by a beam width control means for controlling the ultrasonic beam width. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4.
【請求項7】 前記画像位置推定手段における画像間の
信号処理は前記第2の記憶回路から読み出される複数の
画像を用い、その類似性を定量化することを特徴とする
請求項2記載の超音波診断装置。
7. The super processing according to claim 2, wherein the signal processing between images in said image position estimating means uses a plurality of images read from said second storage circuit and quantifies the similarity. Sound wave diagnostic equipment.
【請求項8】 前記画像位置推定手段は前記定量化手段
と、この定量化手段によって得られる結果を画像間距離
に変換する変換手段とを備えることを特徴とする請求項
7記載の超音波診断装置。
8. The ultrasonic diagnosis according to claim 7, wherein the image position estimating means includes the quantifying means and a converting means for converting a result obtained by the quantifying means into an inter-image distance. apparatus.
【請求項9】 前記定量化手段として相互相関係数の算
出を行うことを特徴とする請求項7記載の超音波診断装
置。
9. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7, wherein a cross-correlation coefficient is calculated as the quantification means.
【請求項10】 入力手段と表示手段とをさらに備え、
この入力手段からの指示信号に基づいて前記3次元画像
データから所定位置の画像データを抽出し、前記表示手
段により表示することを特徴とする請求項2記載の超音
波診断装置。
10. Further comprising an input means and a display means,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein image data at a predetermined position is extracted from the three-dimensional image data based on an instruction signal from the input means and is displayed by the display means.
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