JP2006218089A

JP2006218089A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2006218089A
Application number: JP2005034458A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shibata; 眞明柴田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】３ＤスキャンとＢモードスキャンとを同時に行う場合に、リアルタイム超音波３Ｄ画像のボリュームレートが劣化しないように改善する。
【解決手段】ビームフォーマーコントローラ１３によりビームフォーマー１２が制御され、リアルタイム３Ｄプローブ１１によって送受される超音波ビームによるＢモードスキャンと３Ｄスキャンとが同時に行われ、それらで得た受信信号が画像再構成装置１５により処理されてＢモード画像と３Ｄ画像とがリアルタイムで順次再構成され、画像モニター装置１６によって表示される。キーボード１７等によって走査線間引きの指令をＣＰＵ１４に与えると、ビームフォーマーコントローラ１３の制御の下でビームフォーマー１２が上記Ｂモードスキャンにおける超音波ビームによる走査線の間引きを行い、Ｂモードスキャンにかかる時間を短縮して、３Ｄ画像のボリュームレートが低下しないようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波ビームで被検体内をスキャンすることにより被検体内の超音波３Ｄ（３次元）画像をリアルタイムで得る超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、被検体（患者の身体など）表面に超音波プローブを接触させてその中に超音波ビームを入射し、その反射波を受波することにより、その深さ方向（超音波ビームに沿った方向）での反射物の分布を測定するもので、超音波ビームを平面方向にスキャンすることによってＢモード画像（その平面での断層像）を得る。また、たとえば下記の特許文献１（とくにその背景技術の項）に記載されているように、そのスキャン面をその面に直角な方向に振らす（スキャンする）ことなどによって隣接する多数の断層面でのスキャンを行えば、その３次元的にスキャンしたボリューム（立体）での３Ｄ画像（立体画像）を得ることができる。そして同一ボリュームに対する超音波ビームによる３次元的なスキャンを繰り返せば、そのボリュームについての超音波３Ｄ画像がリアルタイムで動画風に順次得られる。
特開２００２−５４０９１０号公報

通常、このようなリアルタイム超音波３Ｄ画像は、Ｂモード画像をモニターしながら、必要なＲＯＩ（関心領域）から外れないようにして撮像される。この場合、３Ｄ画像のためのスキャンの合間にＢモード画像用のスキャンを行うようにして、３ＤスキャンとＢモードスキャンとを同時に行う。そして、たとえば、胎児の動きをＢモード画像でモニターしながら、その胎児の部分の３Ｄ画像が得られるように、超音波プローブの位置を調整する。

しかしながら、このようにリアルタイム超音波３Ｄ画像のためのスキャンとＢモード画像のためのスキャンとを同時に行う場合、Ｂモード画像用スキャンに時間がかかるため、リアルタイム超音波３Ｄ画像のボリュームレートが落ちるという問題がある。

この発明は、上記に鑑み、リアルタイム３ＤスキャンとＢモードスキャンとを同時に行い、Ｂモード画像でモニターしながらリアルタイム３Ｄ画像を得る場合に、そのリアルタイム３Ｄ画像のボリュームレートの劣化が生じないように改善した超音波診断装置を提供することを課題とする。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明による超音波診断装置においては、被検体内に超音波ビームを入射するとともに被検体内からの反射超音波ビームを受波するプローブと、該プローブによる送受超音波ビームのスキャンによってＢモードスキャンとそのスキャン面に含まれる関心領域についてのリアルタイム３Ｄスキャンとを、上記関心領域以外のＢモードスキャン面での超音波ビームによる走査線を間引きしながら、同時に行うようにする手段と、上記のＢモードスキャンによって得られた受信信号からＢモード画像を再構成するとともにリアルタイム３Ｄスキャンによって得られた受信信号から３Ｄ画像を再構成する画像再構成手段と、再構成されたＢモード画像と３Ｄ画像とをリアルタイムで表示する表示手段とが備えられることが特徴となっている。

請求項１記載の超音波診断装置によれば、Ｂモードスキャンと３Ｄスキャンとを同時に行う場合に、Ｂモードスキャンにおける超音波ビームによる走査線を間引きするので、Ｂモードスキャンにかかる時間を短縮でき、３Ｄスキャンの繰り返しレートを速くできるようになる。その結果、順次得られる３Ｄ画像のリアルタイム表示におけるボリュームレートの劣化を防ぐことができる。

つぎに、この発明を実施した超音波診断装置について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施例にかかる超音波診断装置を示すブロック図である。この図において、リアルタイム３Ｄプローブ１１は、被検体の表面に接触させて被検体内に超音波ビームを入射するとともにその反射超音波ビームを受波するもので、多数の超音波振動子（圧電素子）の２次元的配列を含む。ビームフォーマー１２は、各振動子をパルス駆動するとともにそのパルスタイミングを制御し、かつ各振動子からの受信信号の遅延時間を制御する。各振動子を同時にパルス駆動するのではなく、各振動子ごとに駆動パルスの遅延時間をコントロールすることによって、各振動子からの超音波発生タイミングが少しずつずれるようにし、それらの合成波が一つの超音波ビームを形成するようにするとともに、その超音波ビームの方向および焦点を定める。また、これらの振動子は反射波の受波によって電気的な受信信号を生じるので、これら各受信信号を送波時と同様に各振動子ごとにコントロールされた遅延時間で遅延した上で合成して、一つのビーム状の超音波が受波されたときに相当する受信信号を得る。この受波側での遅延時間コントロールによって受波超音波ビームの方向および焦点を定めることができる。超音波振動子は２次元的に配列されているため、合成送受超音波ビームの方向は２次元的に定めることができる。

ビームフォーマー１２は、ビームフォーマーコントローラ１３によって上記の各振動子ごとの遅延時間についての制御を受け、またビームフォーマーコントローラ１３は、ＣＰＵ１４からの指令に基づいて動作する。これにより、たとえば、図２の（ａ）に示すように、リアルタイム３Ｄプローブ１１から方向が異なる多数の超音波ビーム２１をつぎつぎに発射し、また同じように方向が異なる多数の超音波ビームの受波を行うことができる。この例では、超音波ビーム２１の方向を順次変化させていくことによって、図２の（ｂ）に示すような扇形面２２をスキャンし、Ｂモードスキャンを行っている。

また、図２の（ｂ）に示すようにＢモードスキャンする扇形面２２内に設定されたＲＯＩ（関心領域）面２５を含むような小扇形面２３を、図２の（ｃ）のように矢印２４方向（小扇形面２３に直角な方向）に振らすようにして、多数の小扇形面２３でのスキャンを行い、ＲＯＩボリューム（立体）２６の全体について超音波ビームによる３Ｄスキャンを行う。

これらＢモードスキャンと３Ｄスキャンは、交互に繰り返し行われることによって、同時に行われる。たとえば矢印２４方向の各位置ごとの小扇形面２３についてのスキャンによるＲＯＩボリューム２６の全体についての３Ｄスキャンが終了した後、扇形面２２についてのＢモードスキャンを行い、その終了後再び３Ｄスキャンを行うというようにＢモードスキャンと３Ｄスキャンとを交互に繰り返す。あるいは、小扇形面２３を端から中央付近にまで振らしてきたときに扇形面２２についてのＢモードスキャンを行い、その後、小扇形面２３の中央付近から他端へと振らしていくというスキャンを行う。

なお、Ｂモードスキャンを行う扇形面２２と、３Ｄスキャンを行うＲＯＩボリューム２６との位置的な関係は自由に定めることができるが、Ｂモード画像はＲＯＩボリューム２６の位置が被検体の適切な個所に設定されているかどうかを確認するためのモニター画像として用いることが多く、そのような用途ではＢモードスキャンを行う扇形面２２は、ＲＯＩボリューム２６の中央付近に設定しておくことが望ましい。

これらＢモードスキャンおよび３Ｄスキャンによって得られた受信信号はビームフォーマー１２を経て、ＣＰＵ１４の制御の下にある画像再構成装置１５に送られ、それぞれ演算処理されて、扇形面２２でのＢモード断層像と、ＲＯＩボリューム２６での３Ｄ画像とが再構成される。こうして再構成されたＢモード画像あるいは３Ｄ画像またはこれらの両方が画像モニター装置１６によって表示される。Ｂモード画像および３Ｄ画像ともリアルタイムで順次得られるため、これらが画像モニター装置１６において動画風に表示されることになる。この場合、３Ｄ画像のボリュームレートとＢモード画像のフレームレートとは同じになる。

Ｂモード画像を形成する扇形面２２は、上記の通り、通常、図２の（ｃ）に示すように３Ｄ画像を作るＲＯＩボリューム２６の中央付近に位置するようにされ、Ｂモード画像と３Ｄ画像とが画像モニター装置１６において並べられて表示される。この場合、医師等は、Ｂモード画像を観察しながらリアルタイム３Ｄプローブ１１の被検体に対する位置を動かすことができ、これにより、診断に必要なＲＯＩボリューム２６についての３Ｄ画像をリアルタイムで得ることができる。

ＣＰＵ１４にはキーボード１７やマウス１８が接続されており、これらキーボード１４やマウス１８の操作によってＲＯＩ面２５やＲＯＩボリューム２６の設定などができるようになっている。こうした設定入力に応じてＣＰＵ１４がビームフォーマーコントローラ１３に指令を与え、ビームフォームコントローラ１４はＢモードスキャンや３Ｄスキャンのための遅延時間指示およびその順序に関する指示をビームフォーマー１２に与える。

そして、キーボード１７あるいはマウス１８を操作することによって、Ｂモードスキャンにおける超音波ビーム２１の走査線の間引きの指令が入力できるようになっている。この走査線間引き指令の入力がなされると、ＣＰＵ１４およびビームフォーマーコントローラ１３の動作によって、Ｂモード画像を形成する扇形面２２の、ＲＯＩ面２５を含んだ小扇形面２３を除く領域で、超音波ビーム２１による走査線が、たとえば２本に１本あるいは３本に１本のような割合で間引かれて少なくされる。このように走査線が間引かれたＢモードスキャンによって得た受信信号は画像再構成装置１５に送られＢモード画像の再構成が行われる。この画像再構成装置１５には、ＣＰＵ１４からどのように走査線が間引かれたかの指示がなされているため、間引かれた状態での画像再構成がなされることになる。

したがって、Ｂモード画像の走査線数を少なくしたことにより、Ｂモード画像を得るためにスキャンする時間が短縮されるので、３Ｄ画像のボリュームレートの低下を少なくでき、たとえば３〜５ボリューム／ｓｅｃのレートで３Ｄ画像をリアルタイムで得ることができるようになる。この場合、モニター画像として観察されるＢモード画像は走査線数の少ない解像度の悪い画像となるが、このＢモード画像は３Ｄ画像を得る位置を定めるためのモニター画像にすぎないので、多少解像度が落ちても支障はない。

なお、上記は一つの実施例について説明したものであり、具体的な構成などは、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々に変更可能である。たとえば、上記では、扇形面２２を角度を変えた超音波ビーム２１でスキャンする、いわゆるセクタスキャンの場合について説明したが、同じ方向の超音波ビームで平行に順次スキャンしていくいわゆるリニアスキャンも可能であることはもちろんである。また、リアルタイム３Ｄプローブ１１として超音波振動子が２次元的に配列され超音波ビームの方向を２次元の両方向に電子的に変えていくものを用いたが、超音波振動子を１次元的に配列しその配列方向での超音波ビームの方向の制御は電子的に行い、その配列方向に直角な方向での超音波ビームの傾き変化は超音波振動子配列を機械的に回転させて行うようにしたものを用いることもできる。

さらに、Ｂモードスキャンと３Ｄスキャンとを同時に行う場合の、具体的なスキャン順序等についても上記の例に限定されない。たとえば、上記ではＢモードスキャンと３Ｄスキャンとを１回：１回の割合で交互に行うようにしているが、１回：２回、１回：３回などのようにこれらの割合は自由に定めることができる。１回：１回の場合はＢモード画像のフレームレートが高められる反面３Ｄ画像のボリュームレートは低くなるが、１回：２回、１回：３回などのようにＢモードスキャンの割合を少なくすればＢモード画像のフレームレートを低く３Ｄ画像のボリュームレートを高くすることができる。Ｂモードスキャンにおける走査線間引きと併用してこのようにＢモードスキャンの割合を少なくすれば、３Ｄ画像のボリュームレートをより上げることができる。Ｂモード画像の用途（モニター画像として用いるかどうかなど）や撮像対象（動きの速い対象であるかどうか）および３Ｄ画像の撮像対象などに応じて、キーボード１７やマウス１８の操作によってこれらの設定が自由にできるような動作がＣＰＵ１４の制御下で行われるように構成しておくことが望ましい。

この発明に超音波診断装置よれば、Ｂモードスキャンと３Ｄスキャンとを同時に行い、これらによるＢモード画像と３Ｄ画像とを順次リアルタイムで得る場合に、Ｂモードスキャンにおける走査線を間引きするようにしているため、Ｂモードスキャンにかかる時間を短縮でき、その結果、３Ｄ画像のボリュームレートを向上させることができる。

この発明の一実施例にかかる超音波診断装置のブロック図。同実施例の動作を説明するための概念的な斜視図。

符号の説明

１１……リアルタイム３Ｄプローブ
１２……ビームフォーマー
１３……ビームフォーマーコントローラ
１４……ＣＰＵ
１５……画像再構成装置
１６……画像モニター装置
１７……キーボード
１８……マウス
２１……超音波ビーム
２２……扇形面
２３……小扇形面
２４……スキャン方向
２５……ＲＯＩ面
２６……ＲＯＩボリューム

Claims

被検体内に超音波ビームを入射するとともに被検体内からの反射超音波ビームを受波するプローブと、該プローブによる送受超音波ビームのスキャンによってＢモードスキャンとそのスキャン面に含まれる関心領域についてのリアルタイム３Ｄスキャンとを、上記関心領域以外のＢモードスキャン面での超音波ビームによる走査線を間引きしながら、同時に行うようにする手段と、上記のＢモードスキャンによって得られた受信信号からＢモード画像を再構成するとともにリアルタイム３Ｄスキャンによって得られた受信信号から３Ｄ画像を再構成する画像再構成手段と、再構成されたＢモード画像と３Ｄ画像とをリアルタイムで表示する表示手段とを有することを特徴とする超音波診断装置。