JP2004527314A - 超音波撮像システム用のリアルタイムの任意のｍモード - Google Patents
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Abstract
リアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システムである。走査変換器は、２次元の超音波画像内の任意のユーザにより規定される曲線を形成する２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスを走査変換する。前記走査変換されたスライスは前記曲線を時間に対する深さのｍモードの画像として表示するのに使用される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波撮像システム、特にリアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像システムは、人間の身体の内部の画像を作成するのに広く用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、超音波撮像システムの一般的概念を説明する図である。ここで図１を参照してみると、超音波撮像システム１８は電子機器２０及びトランスデューサ２２を典型的に含んでいる。電子機器２０はトランスデューサ２２用の制御信号を生成する。これら制御信号に従って、トランスデューサ２２は超音波エネルギー２４を例えば人間の身体にある組織２６に伝送する。超音波エネルギー２４は、組織２６にトランスデューサ２２により入力される信号２８を生成させる。次いで、電子機器２０はこの入力された信号２８に従って画像を形成する。
【０００４】
超音波撮像システムに対する動作の多くの“モード”が存在する。
【０００５】
図２は、超音波システムの従来のｂモードであり、しばしば輝度モードと呼ばれるモードにおける走査線を説明する図である。ここで図２を参照してみると、超音波撮像システムは複数の走査線３０ａから３０ｎを生成している。一般的に、各走査線は走査線の方向に生成される信号の狭い超音波放射線の送信及び受信を表す。一般的に、超音波撮像システムは、例えば９０°でもよい十分な角度Θにわたり目指すターゲット全体にわたり掃引するために、走査線３０ａから３０ｎを順次生成する。無論、図２はｂモードを説明するための単なる実施例であって、正確な縮尺で描かれてはいない。その上、走査線の数及び特定の角Θは単なる実施例であり、ｂモードがこれら実施例により限定されることはない。
【０００６】
ｂモードは限定された情報だけを提供している。従って、超音波撮像システムは従来のｍモードを含んでいてもよい。
【０００７】
図３は従来のｍモード表示を説明する図である。ここで図３を参照してみると、複数のｍモードの走査線３４ａから３４ｘが表示されている。各ｍモードの走査線３４ａから３４ｘは目標の組織への深さを示している。図３には示されていないが、各ｍモードの走査線３４ａから３４ｘは、深さ方向における密度を示すためにグレイスケールを使用している。
【０００８】
各ｍモードの走査線３４ａから３４ｘは、目標の組織を通る同じ線であるが、異なる時間で行われる走査を表す。これにより、一緒に行われる前記複数のｍモードの走査線３４ａから３４ｘは、時間経過による目標の組織への深さに関する情報を同じ線に供給する。上述のｍモードは、以後“正規”ｍモードと呼ばれる。
【０００９】
ｂモードの走査線及び正規ｍモードの走査線はリアルタイムで表示されている。しばしば、一緒に行われるｂモード及び正規ｍモードがかなりの量の有用な情報をリアルタイムで提供するので、これらの異なるモードは一緒に同じ表示装置に示される。
【００１０】
図４は人間の身体の内部の様々な器官を示すｂモード表示を説明する図である。ここで図４を参照してみると、２次元の超音波画像であるｂモード表示装置４０は、例えば人間の身体の内側の隔壁(septum)４２である。直線４４は、正規ｍモードとして時間の経過と共に走査される特定のｍモードの走査線を表す。次いで、直線４４に沿った時間経過と共に行われる複数のｍモードの走査線が例えば図３における正規ｍモード表示として表示される。
【００１１】
図４から分かるように、正規ｍモード走査は、例えば直線４４のような直線に沿って行われる。しかしながら、多くの理由により、直線でなくともよいユーザが規定する曲線に沿ったｍモードの走査を供給することが望ましい。例えば、ユーザが、人間の身体の内側の組織の曲線にぴったりと沿った曲線４６に沿ったｂモードの走査を供給することを所望する。
【００１２】
これにより、従来の超音波撮像システムは、（しばしば解剖学的ｍモードと呼ばれる）“任意の”ｍモードを含む。任意のｍモードは、この任意のｍモードが受信される信号の密度を示すのに使用されるグレイスケールを用いた時間に対する深さの表示である点で正規ｍモードと類似している。しかしながら、任意のｍモードにおいて、２次元の超音波画像内のユーザにより規定される曲線に沿ってデータが取得される。例えば、任意のｍモードは図４における曲線４６に沿うデータを供給することができる。
【００１３】
しかしながら、正規ｍモードがリアルタイムの表示である一方、任意のｍモードはリアルタイムで実行されない。代わりに、任意のｍモードは、記憶された２次元画像における後処理動作として実行される。任意のｍモードをリアルタイムで実行することがかなり好ましいので、これが任意のｍモードの重大な欠点となる。
【００１４】
その上、任意のｍモードが記憶された２次元画像における後処理動作として実行されるので、ユーザは、任意のｍモードの線の間の時間間隔に対する２次元のフレームレートに好ましくなく制限される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
それゆえに、本発明は、リアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システムを提供する。
【００１６】
更に、本発明は、
（ａ）２次元の超音波画像内に任意のユーザにより規定される曲線を形成する２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスの部分を走査変換する走査変換器；
（ｂ）前記走査変換器が前記走査変換された部分を画像バッファへ引き込む当該画像バッファ；及び
（ｃ）前記画像バッファに引き込まれる前記走査変換された部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示する表示装置、
を含む装置を提供する。
【００１７】
更に、本発明は、
（ａ）２次元の超音波画像を生成するステップ、及び
（ｂ）前記２次元の超音波画像内における任意のユーザにより規定される曲線に沿って取得される超音波データのリアルタイムのｍモード画像を生成するステップ、
を含む方法を提供する。
【００１８】
本発明は、
（ａ）前記２次元の超音波画像内における任意のユーザにより規定される曲線を形成する２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスの部分を走査変換するステップ、及び
（ｂ）前記走査変換される部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示するステップ、
を含む方法を提供することでもある。
【００１９】
本発明の追加の利点、特徴及び実施例は、後続する説明において一部は述べられ、一部はこの説明から明白であり、又は本発明を実施することにより知られてもよい。
【００２０】
本発明のこれら及び他の特徴は、本発明の添付する図面に従い行われる好ましい実施例の以下の説明から明らかであり、容易に理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施例が詳細に参照される。本発明の実施例は添付する図で説明され、これら図において、同様の参照番号は全て同様の要素に言及している。
【００２２】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、本発明の実施例によるリアルタイムの任意のｍモードを説明する図である。ここで図５（Ａ）を参照してみると、例えばｂモードで生成されるような２次元の超音波画像５０は、走査線５２、５４及び５６を含む。走査線５２と５４との間の全エリアは、このエリアが走査線５２及び５４により規定される“スライス”を表しているためスライス１と呼ばれる。同様に、走査線５４と５６との間の全エリアは、このエリアが走査線５４及び５６により規定される“スライス”を表しているためスライス２と呼ばれる。
【００２３】
ユーザにより規定される任意の曲線５８は、走査線５２上の点Ｐ１、走査線５４上の点Ｐ２、及び走査線５６上の点Ｐ３を通る。これにより、曲線５８の１つのセグメントＳＥＧ１は点Ｐ１からＰ２に規定され、スライス１の僅かな部分だけを示す。同様に、曲線５８の他のセグメントＳＥＧ２は点Ｐ２からＰ３に規定され、スライス２の僅かな部分だけを示す。
【００２４】
図５（Ｂ）に説明されるように、点Ｐ１からＰ３は、特定の時間で取られる一直線のｍモードの走査線６０にプロットされる。複数の上記ｍモードの走査線６０は、任意のｍモード表示を供給するために、点Ｐ１からＰ３に対し時間の経過と共にプロットされる。
【００２５】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、正確な縮尺で描かれてはなく、本発明の基本概念を示すために誇張されている。代わりに、互いに近接した多数の走査線があり、曲線５８は走査線により規定される多数のスライスを横断する多数のセグメントを含んでいると理解すべきである。
【００２６】
例えば、図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、本発明の更に複雑な実施例を説明する図である。ここで図６（Ａ）を参照してみると、ユーザにより規定される曲線６４は多数の走査線を横断している。図６（Ｂ）に説明されるように、曲線６４に沿う様々な点は、任意のｍモード表示を供給するために時間の経過と共にプロットされている。
【００２７】
図７は、本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを供給する超音波撮像システムを説明する図である。ここで図７を参照してみると、超音波撮像システム８０は、超音波エネルギーを（図７には説明されていない）組織に送信するために協働するトランスデューサ８２及びビーム形成器８４を含んでいる。この送信された超音波エネルギーは、前記組織にトランスデューサ８２により入力され、ビーム形成器８４により適切に処理される（図７には説明されていない）信号を発生させる。一般的に、ビーム形成器８４は図１の電子装置２０に含まれている。
【００２８】
トランスデューサ及びビーム形成器は当業者には十分知られてあり、ここでは詳細に説明しない。その上、多くの異なるトランスデューサ／ビーム形成器の構成が存在することを理解すべきである。例えば、幾つかのシステムが、送信及び受信時それぞれにおいて、異なるトランスデューサをビーム形成器８４に接続する送信／受信スイッチを持ってもよい。その上、図７には示されていないトランスデューサ８２及び／又はビーム形成器８４と共に使用される幾つかの関連する電子装置があってもよい。その結果、図７に示されるトランスデューサ及び／又はビーム形成器の構成が単なる１つの実施例であると理解すべきであり、本発明はこの実施例に限定されない。
【００２９】
リアルタイムの任意のｍモード表示を生成するとき、メモリバッファ８６は、例えば図６（Ａ）の曲線６４のような２次元の超音波画像に沿うユーザにより規定される曲線に対応するｍモードの画像の１つのフレームを記憶する。次いで、メモリバッファ８８は、次の後続するフレームを記憶する。
【００３０】
走査変換器９０は、前記フレームを順次変換するためにメモリバッファ８６及び８８と協働する。
【００３１】
従って、ビーム形成器８４は、順次フレームを交互にメモリバッファ８６及び８８に記憶するために、メモリバッファ８６及び８８と協働し、走査変換器は前記フレームを交互に順次走査変換するために、メモリバッファ８６及び８８と協働する。
【００３２】
ビーム形成器８４をメモリバッファ８６及び８８と協働させ、走査変換器９０をメモリバッファ８６及び８８と協働させる多くの異なる方法が存在し、本発明は特定の方式に限定されない。その上、図７が２つのメモリバッファ８６及び８８しか示さなくとも、本発明が特定数のメモリバッファに限定されない。更に、典型的な実施例において、ビーム形成器８４をメモリバッファ８６及び８８と協働させ、走査変換器９０をメモリバッファ８６及び８８と協働させる電子機器と関連してもよいが、これらは図７には示されない。
【００３３】
その上、走査変換器９０は、前記走査変換されたフレームを交互に画像バッファ９２及び９４に順次引き込むために、画像バッファ９２及び９４と協働する。同様に、画像バッファ９２及び９４は、これら画像バッファ９２及び９４に引き込まれる前記走査変換されたフレームから、ユーザにより規定される曲線を時間に対する深さの画像として表示するために、ビデオ表示装置９６と協働する。
【００３４】
走査変換器９０を画像バッファ９２及び９４と協働させ、ビデオ表示装置９６を画像バッファ９２及び９４と協働させる多くの異なるやり方が存在し、本発明は、特定の方式に限定されない。その上、図７が２つの画像バッファ９２及び９４しか示さなくとも、本発明が特定数の画像バッファに限定されない。更に、典型的な実施例において、走査変換器９０を画像バッファ９２及び９４と協働させ、ビデオ表示装置９６を画像バッファ９２及び９４と協働する電子機器と関連してもよいが、これらは図７には示されていない。
【００３５】
典型的に、制御装置９８はビーム形成器８４及び走査変換器９０を制御するために設けられる。
【００３６】
図７に示される超音波撮像システム８０の特定の構成は、単に本発明の実施例であり、本発明はこの特定の実施例に限定されないと理解すべきである。
【００３７】
図７の構成に関し、超音波撮像システム８０は、ユーザにより規定される曲線のリアルタイムのｍモードの画像を供給することができる。
【００３８】
走査変換器は十分知られている。一般的に、走査変換器は、ある走査フォーマットで撮像情報を読み取り、この情報を他のフォーマットで表示するために変換する十分知られた装置である。本発明は、任意のユーザにより規定される曲線により横断される走査線により規定されるスライスの部分を補間するために走査変換器を使用する。ここで補間された部分は、これによりリアルタイムの任意のｍモードを供給するために、曲線のセグメントを形成する。
【００３９】
これにより、本発明の実施例によれば、任意のｍモードは、
（１）異なる走査線により規定されるスライスの部分を走査変換し、前記部分がユーザにより規定される曲線のセグメントを形成する、及び
（２）前記走査変換された部分を画像バッファ９２及び９４における任意の位置に引き込む
ために、例えば走査変換器９０のような走査変換器の機能を利用することにより供給される。走査変換器のこれら２つの機能は、本発明により、ユーザにより規定されるｍモードの曲線のセグメントが時間に対する深さの画像において抽出及び引き込むことを可能にするために組み合わされる。
【００４０】
これにより、例えば、走査変換器９０は、以下の情報
（ａ）どの走査線（例えばどの２つの走査線）が個々のスライスを規定するか
（ｂ）このスライスのどの部分が走査変換されるべきか
（ｃ）スクリーンの何処に走査変換された部分が引き込まれるか
を走査変換器９０に特定するように典型的にプログラム可能である。
【００４１】
本発明における走査変換器のこの使用は、走査変換器の従来の使用とは大きく異なる。従来は、走査変換器は２つの走査線により規定される全体のスライスを走査変換し、この全体のスライスを例えばｂモード表示の一部として表示するのに使用される。比べてみると、例えば本発明の様々な実施例は全体のスライスとは対照的に、リアルタイムの任意のｂモードを供給するためにスライスの一部だけを走査変換する走査変換器を使用する。
【００４２】
その上、本発明を用いて、リアルタイムの撮像は、ユーザにより規定される任意の曲線により横断される走査線の数により確立されるような最小のｍモードの線更新時間を供給するように最適化される。例えば、各走査線を放射するのに特定量の時間を要すると仮定する。この特定量の時間は例えば２５０μｓである。例えば、ユーザにより規定される曲線が６本の走査線を横断すると仮定すると、このとき、超音波撮像システムは１．５ｍｓ（２５０μｓ×６＝１．５ｍｓ）毎に６本の走査線を放射することができる。次いで、超音波撮像システムは１．５ｍｓ毎に新しいｍモードの走査線を放射することができる。残りの利用可能な時間において、リアルタイムの２次元画像（例えばｂモード画像）が更新されることができる。
【００４３】
更に、本発明を用いて、走査線のシーケンスは走査変換器９０と協働することができるので、２次元の超音波画像を生成するための走査がｍモード“ウェッジ(wedge)”に対して走査することでインタリーブされる。ここで、ｍモード“ウェッジ”はｍモード走査に対するユーザにより規定される曲線にわたる走査線の組である。例えば、２次元の超音波画像の８本の走査線を横断する曲線をユーザが規定し、各走査線を放射するのに２５０μｓを要すると仮定する。このようにして、超音波撮像システムは２ｍｓ（２５０μｓ×８＝２ｍｓ）毎に新しいｍモードの走査線を放射する。更に、ユーザが５ｍｓの更新率を設定すると仮定する。この更新率は２次元画像を生成するために（５ｍｓの更新率からｍモードの走査線を放射するために２ｍｓを引いた）３ｍｓを設ける。この３ｍｓ（２５０μｓ×１２＝３ｍｓ）時間は放射すべき１２本の走査線を考慮する。
【００４４】
更に、１２０本の走査線が２次元画像内に存在し、例えばこれら走査線が３／４°ずつ離れた９０°の扇形（図２の角Θ参照）に対応すると仮定する。１２本の走査線を放射することは９°（３／４°の１２倍が９°である）の角度に及ぶ。
【００４５】
これによって、本発明において、走査変換器９０に対する走査テーブルは、
１．−４５°から始まり、−３６°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
２．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
３．−３６°から始まり、−２７°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
４．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
５．−２７°から始まり、−１８°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
６．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
７．−１８°から始まり、−９°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
８．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
９．−９°から始まり、０°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１０．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１１．０°から始まり、９°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１２．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１３．９°から始まり、１８°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１４．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１５．１８°から始まり、２７°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１６．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１７．２７°から始まり、３６°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１８．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１９．３６°から始まり、４５°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
２０．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
のような情報を含んでいる。
【００４６】
勿論、上記テーブルは、走査テーブルの概念を単に説明しているだけであり、実際の走査テーブルが異なるフォーマットを採用し及び／又は異なる情報を含んでもよい。その上、角度、開始及び終了点、倍数等の様々な実施例は単なる例であり、本発明がこれらの実施例に限定されない。代わりに、超音波撮像は、超音波画像を作成する際に使用すべき多くの異なるパラメータを考慮すると理解すべきである。
【００４７】
本発明は“リアルタイム”の任意のｍモードに関する。ここで“リアルタイム”という用語は、結果生じる表示がこの表示が作成されるよりもかなり早い時間に行われた記憶された画像からとは対照的に、取得されたデータから実時間で作り出されることを指している。
【００４８】
本発明は、“ユーザ”により規定される曲線に対する任意のｍモードに関する。ここで、ユーザとは超音波画像を取得するために超音波撮像システムを使用する人のことを言っている。このようなユーザは典型的に超音波技術者、医者又は看護士である。しかしながら、本発明は特定の職業であるユーザに限定されない。
【００４９】
更に、ユーザが曲線を規定するために情報を超音波撮像システムに入力する多くの異なるやり方が存在する。例えば、超音波撮像システムは、ユーザが曲線を規定するためにこの曲線の座標を入力する及び／又はトラックボール又はコンピュータマウスを使用することを可能にする。更に、例えば、超音波撮像システムは、ユーザが曲線を規定することを可能にするタッチ式スクリーン又は音声インターフェースを持ってもよい。これらは単なる例であり、本発明はユーザが曲線を規定する特定のやり方に限定されない。
【００５０】
本発明はｍモードの表示と共に使用される“グレイスケール”に関する。しかしながら、本発明は、グレイスケールの使用に限定されない。例えば、白／黒のグレイスケールの代わりに様々な色を使用されてもよい。
【００５１】
ｍモードの異なる型が存在し、本発明はｍモードの特定型式に限定されない。例えば、一般的に、上述したことは特に白−黒のｍモードに関してであり、ここでｍモードはｂモードの画像と同じ型の線から作られる。しかしながら、任意のｍモードの他の用途は、２次元のカラーフロー画像(color flow image)からｍモードの線を形成することである。このカラーフロー画像は、２次元の画像であるという点でｂモードの画像と類似している。カラーフロー画像の各線は、同じ位置で多数の走査線を処理することにより形成されるという点では異なる。従って、本発明は、例えばカラーフロー画像から形成されるｍモードのような様々な型のｍモードに応用可能である。
【００５２】
本発明の数個の好ましい実施例が示され、且つ記載されたとしても、本発明の原理及び真意から外れることなく、これらの実施例において変更が行われることは当業者には明らかであり、本発明の範囲は請求項及びそれと等価であるものに規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】超音波撮像システムの一般的概念を説明する図。
【図２】超音波撮像システムの従来のｂモードでの走査線を説明する図。
【図３】従来のｍモードの表示を説明する図。
【図４】人間に身体内の様々な器官を示すｂモードの表示を説明する図。
【図５Ａ】本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを説明する図。
【図５Ｂ】本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを説明する図。
【図６Ａ】本発明の更に複雑な実施例を説明する図。
【図６Ｂ】本発明の更に複雑な実施例を説明する図。
【図７】本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを供給する超音波撮像システムを説明する図。
【０００１】
本発明は超音波撮像システム、特にリアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像システムは、人間の身体の内部の画像を作成するのに広く用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、超音波撮像システムの一般的概念を説明する図である。ここで図１を参照してみると、超音波撮像システム１８は電子機器２０及びトランスデューサ２２を典型的に含んでいる。電子機器２０はトランスデューサ２２用の制御信号を生成する。これら制御信号に従って、トランスデューサ２２は超音波エネルギー２４を例えば人間の身体にある組織２６に伝送する。超音波エネルギー２４は、組織２６にトランスデューサ２２により入力される信号２８を生成させる。次いで、電子機器２０はこの入力された信号２８に従って画像を形成する。
【０００４】
超音波撮像システムに対する動作の多くの“モード”が存在する。
【０００５】
図２は、超音波システムの従来のｂモードであり、しばしば輝度モードと呼ばれるモードにおける走査線を説明する図である。ここで図２を参照してみると、超音波撮像システムは複数の走査線３０ａから３０ｎを生成している。一般的に、各走査線は走査線の方向に生成される信号の狭い超音波放射線の送信及び受信を表す。一般的に、超音波撮像システムは、例えば９０°でもよい十分な角度Θにわたり目指すターゲット全体にわたり掃引するために、走査線３０ａから３０ｎを順次生成する。無論、図２はｂモードを説明するための単なる実施例であって、正確な縮尺で描かれてはいない。その上、走査線の数及び特定の角Θは単なる実施例であり、ｂモードがこれら実施例により限定されることはない。
【０００６】
ｂモードは限定された情報だけを提供している。従って、超音波撮像システムは従来のｍモードを含んでいてもよい。
【０００７】
図３は従来のｍモード表示を説明する図である。ここで図３を参照してみると、複数のｍモードの走査線３４ａから３４ｘが表示されている。各ｍモードの走査線３４ａから３４ｘは目標の組織への深さを示している。図３には示されていないが、各ｍモードの走査線３４ａから３４ｘは、深さ方向における密度を示すためにグレイスケールを使用している。
【０００８】
各ｍモードの走査線３４ａから３４ｘは、目標の組織を通る同じ線であるが、異なる時間で行われる走査を表す。これにより、一緒に行われる前記複数のｍモードの走査線３４ａから３４ｘは、時間経過による目標の組織への深さに関する情報を同じ線に供給する。上述のｍモードは、以後“正規”ｍモードと呼ばれる。
【０００９】
ｂモードの走査線及び正規ｍモードの走査線はリアルタイムで表示されている。しばしば、一緒に行われるｂモード及び正規ｍモードがかなりの量の有用な情報をリアルタイムで提供するので、これらの異なるモードは一緒に同じ表示装置に示される。
【００１０】
図４は人間の身体の内部の様々な器官を示すｂモード表示を説明する図である。ここで図４を参照してみると、２次元の超音波画像であるｂモード表示装置４０は、例えば人間の身体の内側の隔壁(septum)４２である。直線４４は、正規ｍモードとして時間の経過と共に走査される特定のｍモードの走査線を表す。次いで、直線４４に沿った時間経過と共に行われる複数のｍモードの走査線が例えば図３における正規ｍモード表示として表示される。
【００１１】
図４から分かるように、正規ｍモード走査は、例えば直線４４のような直線に沿って行われる。しかしながら、多くの理由により、直線でなくともよいユーザが規定する曲線に沿ったｍモードの走査を供給することが望ましい。例えば、ユーザが、人間の身体の内側の組織の曲線にぴったりと沿った曲線４６に沿ったｂモードの走査を供給することを所望する。
【００１２】
これにより、従来の超音波撮像システムは、（しばしば解剖学的ｍモードと呼ばれる）“任意の”ｍモードを含む。任意のｍモードは、この任意のｍモードが受信される信号の密度を示すのに使用されるグレイスケールを用いた時間に対する深さの表示である点で正規ｍモードと類似している。しかしながら、任意のｍモードにおいて、２次元の超音波画像内のユーザにより規定される曲線に沿ってデータが取得される。例えば、任意のｍモードは図４における曲線４６に沿うデータを供給することができる。
【００１３】
しかしながら、正規ｍモードがリアルタイムの表示である一方、任意のｍモードはリアルタイムで実行されない。代わりに、任意のｍモードは、記憶された２次元画像における後処理動作として実行される。任意のｍモードをリアルタイムで実行することがかなり好ましいので、これが任意のｍモードの重大な欠点となる。
【００１４】
その上、任意のｍモードが記憶された２次元画像における後処理動作として実行されるので、ユーザは、任意のｍモードの線の間の時間間隔に対する２次元のフレームレートに好ましくなく制限される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
それゆえに、本発明は、リアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システムを提供する。
【００１６】
更に、本発明は、
（ａ）２次元の超音波画像内に任意のユーザにより規定される曲線を形成する２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスの部分を走査変換する走査変換器；
（ｂ）前記走査変換器が前記走査変換された部分を画像バッファへ引き込む当該画像バッファ；及び
（ｃ）前記画像バッファに引き込まれる前記走査変換された部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示する表示装置、
を含む装置を提供する。
【００１７】
更に、本発明は、
（ａ）２次元の超音波画像を生成するステップ、及び
（ｂ）前記２次元の超音波画像内における任意のユーザにより規定される曲線に沿って取得される超音波データのリアルタイムのｍモード画像を生成するステップ、
を含む方法を提供する。
【００１８】
本発明は、
（ａ）前記２次元の超音波画像内における任意のユーザにより規定される曲線を形成する２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスの部分を走査変換するステップ、及び
（ｂ）前記走査変換される部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示するステップ、
を含む方法を提供することでもある。
【００１９】
本発明の追加の利点、特徴及び実施例は、後続する説明において一部は述べられ、一部はこの説明から明白であり、又は本発明を実施することにより知られてもよい。
【００２０】
本発明のこれら及び他の特徴は、本発明の添付する図面に従い行われる好ましい実施例の以下の説明から明らかであり、容易に理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施例が詳細に参照される。本発明の実施例は添付する図で説明され、これら図において、同様の参照番号は全て同様の要素に言及している。
【００２２】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、本発明の実施例によるリアルタイムの任意のｍモードを説明する図である。ここで図５（Ａ）を参照してみると、例えばｂモードで生成されるような２次元の超音波画像５０は、走査線５２、５４及び５６を含む。走査線５２と５４との間の全エリアは、このエリアが走査線５２及び５４により規定される“スライス”を表しているためスライス１と呼ばれる。同様に、走査線５４と５６との間の全エリアは、このエリアが走査線５４及び５６により規定される“スライス”を表しているためスライス２と呼ばれる。
【００２３】
ユーザにより規定される任意の曲線５８は、走査線５２上の点Ｐ１、走査線５４上の点Ｐ２、及び走査線５６上の点Ｐ３を通る。これにより、曲線５８の１つのセグメントＳＥＧ１は点Ｐ１からＰ２に規定され、スライス１の僅かな部分だけを示す。同様に、曲線５８の他のセグメントＳＥＧ２は点Ｐ２からＰ３に規定され、スライス２の僅かな部分だけを示す。
【００２４】
図５（Ｂ）に説明されるように、点Ｐ１からＰ３は、特定の時間で取られる一直線のｍモードの走査線６０にプロットされる。複数の上記ｍモードの走査線６０は、任意のｍモード表示を供給するために、点Ｐ１からＰ３に対し時間の経過と共にプロットされる。
【００２５】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、正確な縮尺で描かれてはなく、本発明の基本概念を示すために誇張されている。代わりに、互いに近接した多数の走査線があり、曲線５８は走査線により規定される多数のスライスを横断する多数のセグメントを含んでいると理解すべきである。
【００２６】
例えば、図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、本発明の更に複雑な実施例を説明する図である。ここで図６（Ａ）を参照してみると、ユーザにより規定される曲線６４は多数の走査線を横断している。図６（Ｂ）に説明されるように、曲線６４に沿う様々な点は、任意のｍモード表示を供給するために時間の経過と共にプロットされている。
【００２７】
図７は、本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを供給する超音波撮像システムを説明する図である。ここで図７を参照してみると、超音波撮像システム８０は、超音波エネルギーを（図７には説明されていない）組織に送信するために協働するトランスデューサ８２及びビーム形成器８４を含んでいる。この送信された超音波エネルギーは、前記組織にトランスデューサ８２により入力され、ビーム形成器８４により適切に処理される（図７には説明されていない）信号を発生させる。一般的に、ビーム形成器８４は図１の電子装置２０に含まれている。
【００２８】
トランスデューサ及びビーム形成器は当業者には十分知られてあり、ここでは詳細に説明しない。その上、多くの異なるトランスデューサ／ビーム形成器の構成が存在することを理解すべきである。例えば、幾つかのシステムが、送信及び受信時それぞれにおいて、異なるトランスデューサをビーム形成器８４に接続する送信／受信スイッチを持ってもよい。その上、図７には示されていないトランスデューサ８２及び／又はビーム形成器８４と共に使用される幾つかの関連する電子装置があってもよい。その結果、図７に示されるトランスデューサ及び／又はビーム形成器の構成が単なる１つの実施例であると理解すべきであり、本発明はこの実施例に限定されない。
【００２９】
リアルタイムの任意のｍモード表示を生成するとき、メモリバッファ８６は、例えば図６（Ａ）の曲線６４のような２次元の超音波画像に沿うユーザにより規定される曲線に対応するｍモードの画像の１つのフレームを記憶する。次いで、メモリバッファ８８は、次の後続するフレームを記憶する。
【００３０】
走査変換器９０は、前記フレームを順次変換するためにメモリバッファ８６及び８８と協働する。
【００３１】
従って、ビーム形成器８４は、順次フレームを交互にメモリバッファ８６及び８８に記憶するために、メモリバッファ８６及び８８と協働し、走査変換器は前記フレームを交互に順次走査変換するために、メモリバッファ８６及び８８と協働する。
【００３２】
ビーム形成器８４をメモリバッファ８６及び８８と協働させ、走査変換器９０をメモリバッファ８６及び８８と協働させる多くの異なる方法が存在し、本発明は特定の方式に限定されない。その上、図７が２つのメモリバッファ８６及び８８しか示さなくとも、本発明が特定数のメモリバッファに限定されない。更に、典型的な実施例において、ビーム形成器８４をメモリバッファ８６及び８８と協働させ、走査変換器９０をメモリバッファ８６及び８８と協働させる電子機器と関連してもよいが、これらは図７には示されない。
【００３３】
その上、走査変換器９０は、前記走査変換されたフレームを交互に画像バッファ９２及び９４に順次引き込むために、画像バッファ９２及び９４と協働する。同様に、画像バッファ９２及び９４は、これら画像バッファ９２及び９４に引き込まれる前記走査変換されたフレームから、ユーザにより規定される曲線を時間に対する深さの画像として表示するために、ビデオ表示装置９６と協働する。
【００３４】
走査変換器９０を画像バッファ９２及び９４と協働させ、ビデオ表示装置９６を画像バッファ９２及び９４と協働させる多くの異なるやり方が存在し、本発明は、特定の方式に限定されない。その上、図７が２つの画像バッファ９２及び９４しか示さなくとも、本発明が特定数の画像バッファに限定されない。更に、典型的な実施例において、走査変換器９０を画像バッファ９２及び９４と協働させ、ビデオ表示装置９６を画像バッファ９２及び９４と協働する電子機器と関連してもよいが、これらは図７には示されていない。
【００３５】
典型的に、制御装置９８はビーム形成器８４及び走査変換器９０を制御するために設けられる。
【００３６】
図７に示される超音波撮像システム８０の特定の構成は、単に本発明の実施例であり、本発明はこの特定の実施例に限定されないと理解すべきである。
【００３７】
図７の構成に関し、超音波撮像システム８０は、ユーザにより規定される曲線のリアルタイムのｍモードの画像を供給することができる。
【００３８】
走査変換器は十分知られている。一般的に、走査変換器は、ある走査フォーマットで撮像情報を読み取り、この情報を他のフォーマットで表示するために変換する十分知られた装置である。本発明は、任意のユーザにより規定される曲線により横断される走査線により規定されるスライスの部分を補間するために走査変換器を使用する。ここで補間された部分は、これによりリアルタイムの任意のｍモードを供給するために、曲線のセグメントを形成する。
【００３９】
これにより、本発明の実施例によれば、任意のｍモードは、
（１）異なる走査線により規定されるスライスの部分を走査変換し、前記部分がユーザにより規定される曲線のセグメントを形成する、及び
（２）前記走査変換された部分を画像バッファ９２及び９４における任意の位置に引き込む
ために、例えば走査変換器９０のような走査変換器の機能を利用することにより供給される。走査変換器のこれら２つの機能は、本発明により、ユーザにより規定されるｍモードの曲線のセグメントが時間に対する深さの画像において抽出及び引き込むことを可能にするために組み合わされる。
【００４０】
これにより、例えば、走査変換器９０は、以下の情報
（ａ）どの走査線（例えばどの２つの走査線）が個々のスライスを規定するか
（ｂ）このスライスのどの部分が走査変換されるべきか
（ｃ）スクリーンの何処に走査変換された部分が引き込まれるか
を走査変換器９０に特定するように典型的にプログラム可能である。
【００４１】
本発明における走査変換器のこの使用は、走査変換器の従来の使用とは大きく異なる。従来は、走査変換器は２つの走査線により規定される全体のスライスを走査変換し、この全体のスライスを例えばｂモード表示の一部として表示するのに使用される。比べてみると、例えば本発明の様々な実施例は全体のスライスとは対照的に、リアルタイムの任意のｂモードを供給するためにスライスの一部だけを走査変換する走査変換器を使用する。
【００４２】
その上、本発明を用いて、リアルタイムの撮像は、ユーザにより規定される任意の曲線により横断される走査線の数により確立されるような最小のｍモードの線更新時間を供給するように最適化される。例えば、各走査線を放射するのに特定量の時間を要すると仮定する。この特定量の時間は例えば２５０μｓである。例えば、ユーザにより規定される曲線が６本の走査線を横断すると仮定すると、このとき、超音波撮像システムは１．５ｍｓ（２５０μｓ×６＝１．５ｍｓ）毎に６本の走査線を放射することができる。次いで、超音波撮像システムは１．５ｍｓ毎に新しいｍモードの走査線を放射することができる。残りの利用可能な時間において、リアルタイムの２次元画像（例えばｂモード画像）が更新されることができる。
【００４３】
更に、本発明を用いて、走査線のシーケンスは走査変換器９０と協働することができるので、２次元の超音波画像を生成するための走査がｍモード“ウェッジ(wedge)”に対して走査することでインタリーブされる。ここで、ｍモード“ウェッジ”はｍモード走査に対するユーザにより規定される曲線にわたる走査線の組である。例えば、２次元の超音波画像の８本の走査線を横断する曲線をユーザが規定し、各走査線を放射するのに２５０μｓを要すると仮定する。このようにして、超音波撮像システムは２ｍｓ（２５０μｓ×８＝２ｍｓ）毎に新しいｍモードの走査線を放射する。更に、ユーザが５ｍｓの更新率を設定すると仮定する。この更新率は２次元画像を生成するために（５ｍｓの更新率からｍモードの走査線を放射するために２ｍｓを引いた）３ｍｓを設ける。この３ｍｓ（２５０μｓ×１２＝３ｍｓ）時間は放射すべき１２本の走査線を考慮する。
【００４４】
更に、１２０本の走査線が２次元画像内に存在し、例えばこれら走査線が３／４°ずつ離れた９０°の扇形（図２の角Θ参照）に対応すると仮定する。１２本の走査線を放射することは９°（３／４°の１２倍が９°である）の角度に及ぶ。
【００４５】
これによって、本発明において、走査変換器９０に対する走査テーブルは、
１．−４５°から始まり、−３６°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
２．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
３．−３６°から始まり、−２７°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
４．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
５．−２７°から始まり、−１８°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
６．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
７．−１８°から始まり、−９°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
８．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
９．−９°から始まり、０°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１０．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１１．０°から始まり、９°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１２．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１３．９°から始まり、１８°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１４．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１５．１８°から始まり、２７°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１６．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１７．２７°から始まり、３６°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
１８．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
１９．３６°から始まり、４５°で終了する３／４°ずつ離れた走査線を１２本放射する、
２０．１つのｍモードの線を製造するために８本の線を放射する、
のような情報を含んでいる。
【００４６】
勿論、上記テーブルは、走査テーブルの概念を単に説明しているだけであり、実際の走査テーブルが異なるフォーマットを採用し及び／又は異なる情報を含んでもよい。その上、角度、開始及び終了点、倍数等の様々な実施例は単なる例であり、本発明がこれらの実施例に限定されない。代わりに、超音波撮像は、超音波画像を作成する際に使用すべき多くの異なるパラメータを考慮すると理解すべきである。
【００４７】
本発明は“リアルタイム”の任意のｍモードに関する。ここで“リアルタイム”という用語は、結果生じる表示がこの表示が作成されるよりもかなり早い時間に行われた記憶された画像からとは対照的に、取得されたデータから実時間で作り出されることを指している。
【００４８】
本発明は、“ユーザ”により規定される曲線に対する任意のｍモードに関する。ここで、ユーザとは超音波画像を取得するために超音波撮像システムを使用する人のことを言っている。このようなユーザは典型的に超音波技術者、医者又は看護士である。しかしながら、本発明は特定の職業であるユーザに限定されない。
【００４９】
更に、ユーザが曲線を規定するために情報を超音波撮像システムに入力する多くの異なるやり方が存在する。例えば、超音波撮像システムは、ユーザが曲線を規定するためにこの曲線の座標を入力する及び／又はトラックボール又はコンピュータマウスを使用することを可能にする。更に、例えば、超音波撮像システムは、ユーザが曲線を規定することを可能にするタッチ式スクリーン又は音声インターフェースを持ってもよい。これらは単なる例であり、本発明はユーザが曲線を規定する特定のやり方に限定されない。
【００５０】
本発明はｍモードの表示と共に使用される“グレイスケール”に関する。しかしながら、本発明は、グレイスケールの使用に限定されない。例えば、白／黒のグレイスケールの代わりに様々な色を使用されてもよい。
【００５１】
ｍモードの異なる型が存在し、本発明はｍモードの特定型式に限定されない。例えば、一般的に、上述したことは特に白−黒のｍモードに関してであり、ここでｍモードはｂモードの画像と同じ型の線から作られる。しかしながら、任意のｍモードの他の用途は、２次元のカラーフロー画像(color flow image)からｍモードの線を形成することである。このカラーフロー画像は、２次元の画像であるという点でｂモードの画像と類似している。カラーフロー画像の各線は、同じ位置で多数の走査線を処理することにより形成されるという点では異なる。従って、本発明は、例えばカラーフロー画像から形成されるｍモードのような様々な型のｍモードに応用可能である。
【００５２】
本発明の数個の好ましい実施例が示され、且つ記載されたとしても、本発明の原理及び真意から外れることなく、これらの実施例において変更が行われることは当業者には明らかであり、本発明の範囲は請求項及びそれと等価であるものに規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】超音波撮像システムの一般的概念を説明する図。
【図２】超音波撮像システムの従来のｂモードでの走査線を説明する図。
【図３】従来のｍモードの表示を説明する図。
【図４】人間に身体内の様々な器官を示すｂモードの表示を説明する図。
【図５Ａ】本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを説明する図。
【図５Ｂ】本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを説明する図。
【図６Ａ】本発明の更に複雑な実施例を説明する図。
【図６Ｂ】本発明の更に複雑な実施例を説明する図。
【図７】本発明の実施例による、リアルタイムの任意のｍモードを供給する超音波撮像システムを説明する図。
Claims (20)
- リアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システム。
- 前記リアルタイムの任意のｍモードは、２次元の超音波画像内の任意のユーザにより規定される曲線に沿って取得される超音波データのリアルタイムの表示を生成する請求項１に記載の超音波撮像システム。
- 前記曲線は前記２次元の超音波画像を形成する別々の走査線を横断するので、前記曲線は、前記横断される走査線により規定されるスライスからなる部分により一緒に形成される請求項２に記載の超音波撮像システムにおいて、前記超音波撮像システムは更に、前記スライスの前記部分を走査変換するので、前記曲線が前記走査変換される部分から表示可能である走査変換器を有する超音波撮像システム。
- 前記曲線は前記２次元の超音波画像を形成する別々の走査線を横断するので、前記曲線は、前記横断される走査線により規定されるスライスからなる部分により一緒に形成される請求項２に記載の超音波撮像システムにおいて、前記超音波撮像システムは更に、
前記スライスの前記部分を走査変換する走査変換器、
前記走査変換器が前記走査変換された部分を画像バッファへ引き込む当該画像バッファ、及び
前記画像バッファに引き込まれる前記走査変換された部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示する表示装置、
を有する超音波撮像システム。 - 請求項２に記載の超音波撮像システムにおいて、前記システムは更に、
前記曲線に対するｍモードの画像の異なるフレームを記憶するメモリバッファ、
前記フレームを走査変換するために前記メモリバッファと協働する走査変換器、
前記走査変換されたフレームを引き込むために前記走査変換器と協働する前記画像バッファ、及び
前記曲線のリアルタイムのｍモード画像を供給するために、前記画像バッファに引き込まれる前記走査変換されたフレームから前記曲線を時間に対する深さの画像として表示する表示装置、
を有する超音波撮像システム。 - 請求項３に記載の超音波撮像システムにおいて、走査線のシーケンスは前記走査変換器と協働するので、前記２次元の超音波画像を生成するための走査は、前記ｍモードにより画像を生成するための走査とインタリーブされる超音波撮像システム。
- 請求項４に記載の超音波撮像システムにおいて、走査線のシーケンスは前記走査変換器と協働するので、前記２次元の超音波画像を生成するための走査は、前記ｍモードにより画像を生成するための走査とインタリーブされる超音波撮像システム。
- 請求項５に記載の超音波撮像システムにおいて、走査線のシーケンスは前記走査変換器と協働するので、前記２次元の超音波画像を生成するための走査は、前記ｍモードにより画像を生成するための走査とインタリーブされる超音波撮像システム。
- 請求項２に記載の超音波撮像システムにおいて、前記２次元の超音波画像は、前記曲線により横断される前記２次元の超音波画像における多数の走査線により確立される最小のｍモードの更新時間に従って、前記超音波撮像システムによりリアルタイムで更新される超音波撮像システム。
- 請求項３に記載の超音波撮像システムにおいて、前記２次元の超音波画像は、前記曲線により横断される前記２次元の超音波画像における多数の走査線により確立される最小のｍモードの更新時間に従って、前記超音波撮像システムによりリアルタイムで更新される超音波撮像システム。
- ２次元の超音波画像内に任意のユーザにより規定される曲線を形成する前記２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスの部分を走査変換する走査変換器、
前記走査変換器が前記走査変換された部分を画像バッファへ引き込む当該画像バッファ、及び
前記画像バッファに引き込まれる前記走査変換される部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示する表示装置、
を有する装置。 - リアルタイムの任意のｍモードを持つ超音波撮像システムを供給するステップを有する方法。
- ２次元の超音波画像を生成するステップ、及び
前記２次元の超音波画像内の任意のユーザにより規定される曲線に沿って取得される超音波データのリアルタイムのｍモード画像を生成するステップ、
を有する方法。 - 前記曲線が前記２次元の超音波画像を形成する別々の走査線を横断するので、前記曲線は前記横断される走査線により規定されるスライスの部分により一緒に形成される請求項１３に記載の方法において、前記方法は更に、前記曲線が前記走査変換された部分から表示可能であるように当該部分を走査変換するステップを有する方法。
- 前記曲線が前記２次元の超音波画像を形成する別々の走査線を横断するので、前記曲線は前記横断される走査線により規定されるスライスの部分により一緒に形成される請求項１３に記載の方法において、前記方法は更に、前記部分を走査変換するステップ、及び前記走査変換された部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示するステップを有する方法。
- 請求項１４に記載の方法において、走査線のシーケンスが前記走査変換と協働するので、前記２次元の超音波画像を生成するための走査は、ｍモードの画像を生成するための走査とインタリーブされる方法。
- 請求項１５に記載の方法において、走査線のシーケンスが前記走査変換と協働するので、前記２次元の超音波画像を生成するための走査は、ｍモードの画像を生成するための走査とインタリーブされる方法。
- 請求項１３に記載の方法において、前記２次元の画像は、前記曲線により横断される前記２次元の超音波画像における多数の走査線により確立される最小のｍモードの更新時間に従って、リアルタイムで更新される方法。
- ２次元の超音波画像内の任意のユーザにより規定される曲線を形成する前記２次元の超音波画像のリアルタイムのスライスの部分を走査変換するステップ、及び
前記走査変換された部分から前記曲線を時間に対する深さの画像として表示するステップ、
を有する方法。 - 超音波画像をリアルタイムの任意のｍモードで表示する手段を含む超音波撮像システムを有する装置。
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