JP3265511B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して被検
体の診断部位について断層像を得ると共に時系列的に連
続する複数枚の断層像から3次元画像を構成して表示す
る超音波診断装置に関し、特に表示された3次元画像上
で断層像を見たいとして設定した位置に探触子を走査す
る際に、両者を対応付けしてその設定位置に容易に合致
させることができる超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の3次元画像表示の超音波診断装置
は、被検体に超音波を送受信する探触子と、この探触子
で受信した反射波の信号を入力して増幅し診断部位の断
層像の再生処理を行う信号処理回路と、この信号処理回
路からの画像信号を表示のために処理する画像表示回路
と、上記信号処理回路からの時系列的に連続する画像信
号を入力して3次元画像の再生処理を行う3次元画像再
構成回路と、上記画像表示回路及び3次元画像再構成回
路からの画像信号を入力して診断部位の断層像又は3次
元画像を表示するモニタと、上記各構成要素を制御する
制御回路部とを有して成っていた。
【0003】上記超音波診断装置における走査方式は、
例えばメカニカルセクタ走査方式、リニア電子走査方
式、コンベックス電子走査方式、フェーズドアレイセク
タ電子走査方式などがあるが、それぞれ探触子から扇形
又は矩形に超音波ビームを被検体内に向けて発射し、診
断部位からの反射波を計測して断層像を得ると共に、上
記扇形又は矩形の超音波ビームの面と直交する方向にそ
のビーム面を振ることにより複数の断層像を得て、これ
らの断層像を基にして3次元画像を再構成して表示す
る。
【0004】すなわち、図6に示すように、超音波診断
装置1の探触子2を被検体3の診断部位の体表面に接触
させて、例えばX−Z平面内で扇形の超音波ビーム4を
発射すると共に、上記探触子2をX−Z平面に直交する
Y−Z平面内で振れ角が扇形5のようになるように動か
すことにより、複数の断層像を得る。そして、図6にお
いて振れ角がθ1のとき、図7に示すような断層像I1
得られ、振れ角がθ2のとき、図8に示すような断層像
2が得られるとする。このとき、断層像I1にてドプラ
血流計測機能で血流像B1が得られ、断層像I2にて同じ
く血流像B2が得られたとする。そして、このようにし
て各振れ角において得られた複数の断層像を用いて、X
線CT装置などで行われているボクセル法、ボリューム
レンダリング法などにより3次元画像を再構成する。そ
の結果、例えば図9に示すように、血管の3次元画像I
3が得られる。
【0005】上記のようにして得られた血管の3次元画
像I3は、例えば超音波診断装置とは別個の3次元画像
処理装置のモニタに表示されるが、上記モニタに表示さ
れた3次元画像I3を観察しながら、狭窄部位などの注
目すべき点の断層像を見ようとするときは、操作者は、
上記3次元画像I3上で矢印や直線などのカーソルによ
り設定位置6を決め、探触子を被検体の体表面上で移動
しながら超音波診断装置のモニタに断層像を表示し、上
記設定位置6に該当する断層像を探すこととなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置においては、3次元画像I3上で決
めた設定位置6と、操作者が探触子を移動して表示した
断層像との間には、何の対応付けもされておらず、操作
者は、上記3次元画像I3上の設定位置6の血管の形状
と、断層像の血流像の形状とを比較しながら、主観的に
判断して該当するであろう断層像を決めていた。従っ
て、上記設定位置6に該当する断層像を探すのに、試行
錯誤的に何回も繰り返すことがあり操作性が悪いと共
に、探し出した断層像が実際には設定位置6に対応して
おらず正確さに欠けることがあった。
【0007】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、表示された3次元画像上で断層像を見たいとして
設定した位置に探触子を走査する際に、両者を対応付け
してその設定位置に容易に合致させることができる超音
波診断装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を
送受信する探触子と、この探触子で受信した反射波の信
号を入力して診断部位の画像信号を生成する信号処理回
路と、上記画像信号を表示のために処理する画像表示回
路と、上記信号処理回路からの時系列的に連続する画像
信号を入力して3次元画像の再生処理を行う3次元画像
再構成回路と、上記画像表示回路及び3次元画像再構成
回路からの画像信号を入力して診断部位の断層像又は3
次元画像を表示するモニタと、上記各構成要素を制御す
る制御回路部とを有する超音波診断装置において、上記
制御回路部に対してモニタに表示された3次元画像上で
断層像を見たい位置を設定する位置設定器と、上記探触
現在位置を検出する位置検出回路と、上記位置設定
器及び位置検出回路からの位置信号により可聴音を発生
する音発生手段とを備えたものである。
【0009】
【作用】このように構成された超音波診断装置は、制御
回路部に接続された位置設定器によりモニタに表示され
た3次元画像上で断層像を見たい位置を設定し、探触子
に接続された位置検出回路で該探触子現在位置を検出
し、音発生手段により上記位置設定器及び位置検出回路
からの位置信号を入力して可聴音を発生するように動作
する。これにより、操作者は、3次元画像上の設定位置
に対する探触子の位置関係を、上記可聴音を聞きながら
判断することができ、断層像を見たいとして設定した位
置に探触子を容易に合致させることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明による超音波診断装置の
実施例を示すブロック図である。この超音波診断装置
は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層像
を得ると共に時系列に連続する複数枚の断層像から3次
元画像を再構成して表示するもので、図に示すように、
探触子11と、信号処理回路12と、画像表示回路13
と、3次元画像再構成回路14と、モニタ15と、制御
回路部16とを有し、さらに位置設定器17と、位置検
出回路18と、誤差計算回路19と、変調手段(20,
21)と、音発生手段(22,23)とを備えて成る。
【0011】上記探触子11は、機械的又は電子的にビ
ーム走査を行って被検体に超音波を送信及び受信するも
ので、図示省略したが、その中には超音波の発生源であ
ると共に反射エコーを受信する振動子が内蔵されてい
る。信号処理回路12は、上記探触子11で受信した反
射エコーの信号を入力して診断部位の画像信号を生成す
もので、その内部には、探触子11を駆動して超音波
を発生させるための送波パルスを生成する送波回路と、
上記探触子11で受信した反射エコーの信号について所
定のゲインで増幅する受信回路と、受信信号の位相を制
御して一つの収束点に対して超音波ビームを形成する整
相回路と、この整相回路からの受信信号についてゲイン
補正、ログ圧縮、検波、フィルタ処理等を行う信号処理
部などを有している。そして、上記探触子11及び信号
処理回路12で超音波ビームを被検体の体内で一定方向
に走査させることにより、1枚の断層像を得るようにな
っている。
【0012】画像表示回路13は、上記信号処理回路1
2から出力される画像信号を入力して表示のために処理
するもので、画像データを一時的に記憶する画像メモリ
や、この画像メモリから出力された画像データをアナロ
グビデオ信号に変換するD/A変換器などを有してい
る。3次元画像再構成回路14は、上記信号処理回路1
2からの時系列的に連続する画像信号を入力して3次元
画像の再生処理を行うもので、前述の従来例と同様に、
図6〜図9に示すような動作により、3次元画像I3
再構成するようになっている。そして、モニタ15は、
上記画像表示回路13及び3次元画像再構成回路14か
ら出力される画像信号を入力して診断部位の断層像又は
3次元画像を表示するもので、例えばCRTから成る。
【0013】また、制御回路部16は、上記各構成要素
の動作を制御するもので、例えばCPU(中央処理装
置)から成る。そして、この制御回路部16には、装置
の操作指令等を入力する操作卓24が接続されている。
【0014】ここで、本発明においては、図1に示すよ
うに、上記制御回路部16に位置設定器17が接続され
ると共に、上記探触子11には位置検出回路18が接続
され、さらに誤差計算回路19と、D/A変換器20
と、電圧制御発信器21と、増幅器22と、スピーカ2
3とが設けられている。
【0015】上記位置設定器17は、前記モニタ15に
表示された3次元画像I3(図9参照)上で断層像を見
たい位置を設定するもので、例えばトラックボールから
成り、このトラックボールを操作することによりモニタ
15の画面上で設定位置6を示す矢印などのカーソルが
動き、その信号が制御回路部16へ送られるようになっ
ている。また、位置検出回路18は、前記探触子11
現在位置を検出するもので、例えば上記探触子11に取
り付けられた1関節結合の2本のアームから成る操作用
アームの各アームの長さ、及び各端部に取り付けられた
回動角度検出器からの角度信号を入力して、上記操作用
アームの動きに応じて探触子11の位置を計測し、ディ
ジタル信号で出力するようになっている。そして、誤差
計算回路19は、上記位置設定器17から制御回路部1
6を介して出力される設定位置6の位置信号S1及び位
置検出回路18から出力される探触子11の位置信号S
2を入力して、該両者間の位置の誤差を求めるものであ
る。
【0016】D/A変換器20は、上記誤差計算回路1
9で求めた誤差信号S3を入力してアナログ信号に変換
するものである。また、電圧制御発信器21は、上記D
/A変換器20からのアナログ信号を入力してそのアナ
ログ信号の大きさに応じた電圧信号を発生するものであ
る。そして、このD/A変換器20と電圧制御発信器2
1とで、上記位置設定器17による設定位置6と探触子
11の現在位置との距離に応じた電圧信号を発生する変
調手段を構成している。
【0017】増幅器22は、上記電圧制御発信器21か
ら出力される電圧信号を入力して適宜の増幅率で増幅す
るものである。また、スピーカ23は、上記増幅器22
からの電圧信号を入力してその電圧信号の大きさに応じ
た可変周波数の可聴音を発生するものである。そして、
この増幅器22とスピーカ23とで、音発生手段を構成
している。
【0018】次に、このように構成された超音波診断装
置の動作について説明する。まず、操作者は、図1にお
いて探触子11を被検体の体表面上で操作し、前述の図
6に示すと同様にして被検体の診断部位について超音波
ビーム4を走査し、図7及び図8に示すと同様に複数の
断層像I1,I2,…を計測する。このとき、各断層像I
1,I2,…にてドプラ血流計測機能により血流像B1
2,…が得られる。次に、このようにして得られた複
数の断層像を用いて、図1に示す3次元画像再構成回路
14によりボクセル法又はボリュームレンダリング法な
どで、図9に示すように血管の3次元画像I3を再構成
する。そして、この3次元画像I3は、画像表示回路1
3を介してモニタ15に表示される。
【0019】この状態で操作者は、図1に示す位置設定
器17を操作して、図9に示す3次元画像I3上で血管
の狭窄部位などの注目すべき点の断層像を見るために、
矢印などのカーソルを移動して設定位置6を決める。こ
のとき、上記位置設定器17からの信号は制御回路部1
6へ入力され、位置信号S1として誤差計算回路19へ
送出される。その後、操作卓24からの操作指示によ
り、画像表示回路13を断層像の表示モードに切り換え
る。
【0020】次に、再度探触子11を被検体の体表面上
で操作し、上記3次元画像I3上で設定位置6により指
定した位置の断層像を得るべく、超音波ビームを走査す
る。このとき、刻々と変化する探触子11の現在位置
は、位置検出回路18で検出され、位置信号S2として
誤差計算回路19へ送出される。すると、この誤差計算
回路19は、上記二つの位置信号S1,S2を入力して両
者間の誤差を求め、誤差信号S3として出力する。そし
て、この誤差信号S3は、次のD/A変換器20及び電
圧制御発信器21を介して変調され、さらにスピーカ2
3から設定位置6と探触子11の現在位置とのずれ量に
応じた可変周波数の可聴音が発生される。
【0021】このとき、上記位置のずれ量と可聴音との
関係は、例えば図2に示すように設定しておく。すなわ
ち、上記3次元画像I3上の設定位置6を横軸上のP点
で示すと共に、探触子11の現在位置を同じくQ点で示
し、探触子11を体表面上で操作して移動させると、Q
点は横軸上で左右方向に移動する。そして、上記スピー
カ23から発生される可変周波数の可聴音の周波数特性
を、P点に谷を有する折れ線L1のように設定しておく
と、可聴音の周波数は線形に変化し、P点より最も遠い
位置では例えば2KHzの高い音が発生し、P点に一致し
たときは例えば400Hzの低い音になる。従って、操作者
は、モニタ15に表示される断層像を見ながら探触子1
1を操作し、可聴音の周波数が最も低くなる位置を探す
ことにより、図9に示すように決めた設定位置6に探触
子11をセットすることができる。
【0022】図3はスピーカ23から発生される可聴音
の周波数特性の他の例を示すグラフである。この例で
は、周波数特性をP点に谷を有する曲線L2のように設
定している。この場合は、P点に向けて可聴音の周波数
が非線形に変化するので、P点からのずれに対する周波
数の変化が大きくなり、設定位置6に対する探触子11
のセットが容易となる。
【0023】図4はスピーカ23から発生される可聴音
の周波数特性の更に他の例を示すグラフである。この例
では、周波数特性をP点だけで音を発生し、他の領域で
は無音とする直線L3のように設定している。この場合
は、P点に一致したときだけ例えば1KHzの可聴音が発
生するので、設定位置6との合致した状態が明確にな
る。ただし、それに至る間では、設定位置6とのずれ具
合が全くわからないという欠点を含んでいる。
【0024】図5はスピーカ23から発生される可聴音
の周波数特性の更に他の例を示すグラフである。この例
では、周波数特性を図2の場合と図4の場合とを組み合
わせた状態となるように、P点に谷を有する折れ線L4
のように設定している。この場合は、P点に向けて可聴
音の周波数が線形に変化すると共に、P点との一致によ
り特定周波数(例えば1KHz)の音が発生するので、設
定位置6とのずれ具合がわかると共に、合致した状態が
明確にわかり、探触子11のセットがより容易となる。
【0025】以上のようにして、図9に示す3次元画像
3上で決められた設定位置6に対して探触子11がセ
ットされると、その位置の断層像がモニタ15の画面に
表示される。これにより、注目部位の断層像を詳細に観
察することができる。
【0026】なお、図2,図3及び図5においては、P
点に谷を有するカーブの周波数特性としたが、本発明は
これに限らず、逆にP点に山を有するカーブの周波数特
性としてもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
制御回路部に接続された位置設定器によりモニタに表示
された3次元画像上で断層像を見たい位置を設定し、探
触子に接続された位置検出回路で該探触子現在位置を
検出し、音発生手段により上記位置設定器及び位置検出
回路からの位置信号を入力して可聴音を発生させること
ができる。これにより、操作者は、3次元画像上の設定
位置に対する探触子の位置関係を、上記可聴音を聞きな
がら判断することができ、断層像を見たいとして設定し
た位置に探触子を容易に合致させることができる。従っ
て、従来のように、試行錯誤的に何回も繰り返しながら
該当するであろう断層像を主観的な判断により探すこと
なく、操作性を向上できると共に、設定位置に該当する
正しい断層像を容易に得て観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図、
【図2】 スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の一例を示すグラフ、
【図3】 スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の他の例を示すグラフ、
【図4】 スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の更に他の例を示すグラフ、
【図5】 スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の更に他の例を示すグラフ、
【図6】 超音波診断装置において複数の断層像を得て
これらから3次元画像を再構成する状態を示す説明図、
【図7】 図6において振れ角θ1における断層像を示
す説明図、
【図8】 図6において振れ角θ2における断層像を示
す説明図、
【図9】 複数の断層像から再構成した血管の3次元画
像を示す説明図。
【符号の説明】
6…3次元画像上の設定位置、 11…探触子、 12
…信号処理回路、13…画像表示回路、 14…3次元
画像再構成回路、 15…モニタ、 16…制御回路
部、 17…位置設定器、 18…位置検出回路、 1
9…誤差計算回路、 20…D/A変換器、 21…電
圧制御発信器、 22…増幅器、 23…スピーカ、
1,I2…断層像、 I3…血管の3次元画像、 S1
2…位置信号、 S3…誤差信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−146141(JP,A) 特開 昭56−70757(JP,A) 特開 昭57−160444(JP,A) 特開 平2−172452(JP,A) 特開 平2−196383(JP,A) 特開 平2−305564(JP,A) 実開 平2−99377(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に超音波を送受信する探触子と、
    この探触子で受信した反射波の信号を入力して診断部位
    の画像信号を生成する信号処理回路と、上記画像信号を
    表示のために処理する画像表示回路と、上記信号処理回
    路からの時系列的に連続する画像信号を入力して3次元
    画像の再生処理を行う3次元画像再構成回路と、上記画
    像表示回路及び3次元画像再構成回路からの画像信号を
    入力して診断部位の断層像又は3次元画像を表示するモ
    ニタと、上記各構成要素を制御する制御回路部とを有す
    る超音波診断装置において、上記制御回路部に対してモ
    ニタに表示された3次元画像上で断層像を見たい位置を
    設定する位置設定器と、上記探触子現在位置を検出す
    る位置検出回路と、上記位置設定器及び位置検出回路か
    らの位置信号により可聴音を発生する音発生手段とを備
    えたことを特徴とする超音波診断装置。
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