JP3382855B2 - 超音波診断装置及び画像処理方法 - Google Patents
超音波診断装置及び画像処理方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置と
超音波画像データの処理方法に関し、特に、歪みの無い
三次元画像の表示を可能にするものである。
超音波画像データの処理方法に関し、特に、歪みの無い
三次元画像の表示を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、三次元の超音波画像を表示するた
めの画像処理方法として、特開平７−１６３５５８号に
記載されたものが知られている。
めの画像処理方法として、特開平７−１６３５５８号に
記載されたものが知られている。
【０００３】この方法では、図６（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、超音波プローブをその視野に垂直なＨ方向に平行
移動しながら超音波を発射し、超音波断層像s1、s2、s3
のフレームデータを順次取得する。このフレームデータ
はバッファメモリに記憶され、新たなフレームデータが
入力すると、そのフレームデータ中の各データについ
て、バッファメモリから読み出された対応するデータを
使用してのデータ処理が行なわれ、この処理で得られた
データがバッファメモリに更新記憶される。こうしてバ
ッファメモリに記憶されたデータは、フレームデータが
入力する度に、または、最後のフレームデータが入力し
た後に、読み出されてモニタ画面に表示される。
うに、超音波プローブをその視野に垂直なＨ方向に平行
移動しながら超音波を発射し、超音波断層像s1、s2、s3
のフレームデータを順次取得する。このフレームデータ
はバッファメモリに記憶され、新たなフレームデータが
入力すると、そのフレームデータ中の各データについ
て、バッファメモリから読み出された対応するデータを
使用してのデータ処理が行なわれ、この処理で得られた
データがバッファメモリに更新記憶される。こうしてバ
ッファメモリに記憶されたデータは、フレームデータが
入力する度に、または、最後のフレームデータが入力し
た後に、読み出されてモニタ画面に表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の三
次元画像表示は、超音波プローブを超音波断層像に垂直
な方向に平行移動（スキャン）することを必要としてい
るため、超音波プローブを体腔に挿入する体腔内超音波
診断装置のように、こうしたスキャンが難しい場合や、
検査対象部位の形状から超音波プローブの平行移動によ
るスキャンが馴染まない場合には、この画像表示方法を
適用することができない。
次元画像表示は、超音波プローブを超音波断層像に垂直
な方向に平行移動（スキャン）することを必要としてい
るため、超音波プローブを体腔に挿入する体腔内超音波
診断装置のように、こうしたスキャンが難しい場合や、
検査対象部位の形状から超音波プローブの平行移動によ
るスキャンが馴染まない場合には、この画像表示方法を
適用することができない。
【０００５】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、超音波プローブを扇形に移動し、この間
に超音波を発射して得られる超音波断層像の画像データ
から三次元画像を表示するためのデータを生成する画像
処理方法を提供し、また、その方法を実施する超音波診
断装置を提供することを目的としている。
るものであり、超音波プローブを扇形に移動し、この間
に超音波を発射して得られる超音波断層像の画像データ
から三次元画像を表示するためのデータを生成する画像
処理方法を提供し、また、その方法を実施する超音波診
断装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、超
音波プローブを扇状に回転しながら超音波断層像を求め
る場合に、その超音波断層像の画像データとともに、そ
の超音波断層像を求めたスキャン角度とスキャン時刻と
を記憶する。そして、各超音波断層像の画像データにお
ける深さ方向（ｙ軸方向）の距離をスキャン角度に基づ
いて補正し、画像データにおけるスキャン方向（ｚ軸方
向）の距離を、スキャン方向の設定された中心位置での
スキャン時刻と該当する超音波断層像を求めたスキャン
時刻との時間差から等価的に求めている。
音波プローブを扇状に回転しながら超音波断層像を求め
る場合に、その超音波断層像の画像データとともに、そ
の超音波断層像を求めたスキャン角度とスキャン時刻と
を記憶する。そして、各超音波断層像の画像データにお
ける深さ方向（ｙ軸方向）の距離をスキャン角度に基づ
いて補正し、画像データにおけるスキャン方向（ｚ軸方
向）の距離を、スキャン方向の設定された中心位置での
スキャン時刻と該当する超音波断層像を求めたスキャン
時刻との時間差から等価的に求めている。
【０００７】こうした画像データ処理を施すことによ
り、三次元画像で表示することが可能となる。
り、三次元画像で表示することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、超音波プローブを扇状に回転しながら超音波断層像
を求める操作に対応して、そのスキャンの過程で得られ
た超音波断層像のデータから三次元超音波画像を表示す
る超音波診断装置において、扇状に回転する超音波プロ
ーブの通過を検出するプローブガイドと、超音波断層像
の画像データ、並びに、プローブガイドの検出信号から
検知したその画像データを求めたときのスキャン角度及
びスキャン時刻を記憶する記憶手段と、超音波断層像の
画像データにおける深さ方向の距離をスキャン角度に基
づいて補正し、画像データにおけるスキャン方向の距離
を、スキャン方向の設定された中心位置でのスキャン時
刻と該当する超音波断層像を求めたスキャン時刻との時
間差から等価的に求める画像データ処理手段と、画像デ
ータ処理手段で処理されたデータを用いて三次元画像を
表示する表示手段とを設けたものであり、超音波プロー
ブを扇状に回転しながら求めた超音波断層像を用いて三
次元画像を表示することができる。
は、超音波プローブを扇状に回転しながら超音波断層像
を求める操作に対応して、そのスキャンの過程で得られ
た超音波断層像のデータから三次元超音波画像を表示す
る超音波診断装置において、扇状に回転する超音波プロ
ーブの通過を検出するプローブガイドと、超音波断層像
の画像データ、並びに、プローブガイドの検出信号から
検知したその画像データを求めたときのスキャン角度及
びスキャン時刻を記憶する記憶手段と、超音波断層像の
画像データにおける深さ方向の距離をスキャン角度に基
づいて補正し、画像データにおけるスキャン方向の距離
を、スキャン方向の設定された中心位置でのスキャン時
刻と該当する超音波断層像を求めたスキャン時刻との時
間差から等価的に求める画像データ処理手段と、画像デ
ータ処理手段で処理されたデータを用いて三次元画像を
表示する表示手段とを設けたものであり、超音波プロー
ブを扇状に回転しながら求めた超音波断層像を用いて三
次元画像を表示することができる。
【０００９】請求項２に記載の発明は、体腔内に挿入す
る超音波プローブを持つ超音波診断装置に適用したもの
であり、体腔内の部位の三次元画像を表示することが可
能になる。
る超音波プローブを持つ超音波診断装置に適用したもの
であり、体腔内の部位の三次元画像を表示することが可
能になる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、超音波プローブ
を扇状に回転し、そのスキャンの過程で求めた超音波断
層像のデータから三次元超音波画像のデータを生成する
画像処理方法であって、それぞれの超音波断層像を求め
たスキャン角度とスキャン時刻とを記憶し、各超音波断
層像の画像データにおける深さ方向の距離をスキャン角
度に基づいて補正し、画像データにおけるスキャン方向
の距離を、スキャン方向の設定された中心位置でのスキ
ャン時刻と該当する超音波断層像を求めたスキャン時刻
との時間差から等価的に求めるようにしたものであり、
こうして求めた深さ方向の距離（ｙ座標）及びスキャン
方向の距離（ｚ座標）の値から三次元画像を構築し表示
することができる。
を扇状に回転し、そのスキャンの過程で求めた超音波断
層像のデータから三次元超音波画像のデータを生成する
画像処理方法であって、それぞれの超音波断層像を求め
たスキャン角度とスキャン時刻とを記憶し、各超音波断
層像の画像データにおける深さ方向の距離をスキャン角
度に基づいて補正し、画像データにおけるスキャン方向
の距離を、スキャン方向の設定された中心位置でのスキ
ャン時刻と該当する超音波断層像を求めたスキャン時刻
との時間差から等価的に求めるようにしたものであり、
こうして求めた深さ方向の距離（ｙ座標）及びスキャン
方向の距離（ｚ座標）の値から三次元画像を構築し表示
することができる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、スキャン角度か
ら深さ方向の距離補正を行なう手順と、スキャン方向の
距離を等価的に求める手順とを実行するプログラムを記
録した記録媒体であり、請求項３の画像処理方法の実施
に使用することができる。
ら深さ方向の距離補正を行なう手順と、スキャン方向の
距離を等価的に求める手順とを実行するプログラムを記
録した記録媒体であり、請求項３の画像処理方法の実施
に使用することができる。
【００１２】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１３】本発明の超音波診断装置では、図５（ｂ）
に示すように、セクタ型の超音波プローブ61を手動でｈ
方向に扇状に回転しながら、順次、超音波断層像s1、s
2、s3を取得する。図５（ａ）（ｂ）において、超音波
断層像s1は、プローブ61が（i）の位置から超音波を放
射して得られた像であり、同様に、超音波断層像s2はプ
ローブ61の（ii）の位置、超音波断層像s3はプローブ61
の（iii）の位置での像である。このように、プローブ6
1をｈ方向に扇状に回転することによって、Ｈ方向への
扇状のスキャンが行なわれる。
に示すように、セクタ型の超音波プローブ61を手動でｈ
方向に扇状に回転しながら、順次、超音波断層像s1、s
2、s3を取得する。図５（ａ）（ｂ）において、超音波
断層像s1は、プローブ61が（i）の位置から超音波を放
射して得られた像であり、同様に、超音波断層像s2はプ
ローブ61の（ii）の位置、超音波断層像s3はプローブ61
の（iii）の位置での像である。このように、プローブ6
1をｈ方向に扇状に回転することによって、Ｈ方向への
扇状のスキャンが行なわれる。
【００１４】この超音波診断装置は、図２に示すよう
に、このセクタプローブが接続するセクタプローブイン
タフェース回路１と、セクタプローブからの受信信号を
増幅検波する増幅検波回路２と、ディジタル化された画
像データを記憶する画像データメモリ６と、メモリに記
憶したデータを処理し、ＴＶ信号に変換するディジタル
スキャンコンバータ回路３と、ＴＶ信号に変換された超
音波画像を表示するディスプレイモニタ７と、操作者が
指示を入力する操作パネル４と、操作パネル４から入力
された指示に基づいて各部を制御するシステムコントロ
ール回路５とを備えている。
に、このセクタプローブが接続するセクタプローブイン
タフェース回路１と、セクタプローブからの受信信号を
増幅検波する増幅検波回路２と、ディジタル化された画
像データを記憶する画像データメモリ６と、メモリに記
憶したデータを処理し、ＴＶ信号に変換するディジタル
スキャンコンバータ回路３と、ＴＶ信号に変換された超
音波画像を表示するディスプレイモニタ７と、操作者が
指示を入力する操作パネル４と、操作パネル４から入力
された指示に基づいて各部を制御するシステムコントロ
ール回路５とを備えている。
【００１５】また、この超音波診断装置は、図１（ａ）
に示すように、セクタプローブ11のｈ方向の回転角度を
検知するプローブガイド13を備えている。なお、セクタ
プローブ11はヘッド部12の側から超音波を発射する。
に示すように、セクタプローブ11のｈ方向の回転角度を
検知するプローブガイド13を備えている。なお、セクタ
プローブ11はヘッド部12の側から超音波を発射する。
【００１６】プローブガイド13は、図１（ｂ）に示すよ
うに、プローブの回転の開始点Ｓ、回転方向に等間隔離
れた点Ｃ１〜Ｃ３、及び回転の終了点Ｅの各位置にスイ
ッチを具備しており、プローブが回転して各スイッチ
（Ｓ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｅ）を横切ると、図１（ｃ）
に示すように、そのスイッチが閉じて共通線と各端子と
を短絡する。超音波診断装置側では、この短絡によっ
て、スキャン位置に対応する時刻を検知することができ
る。
うに、プローブの回転の開始点Ｓ、回転方向に等間隔離
れた点Ｃ１〜Ｃ３、及び回転の終了点Ｅの各位置にスイ
ッチを具備しており、プローブが回転して各スイッチ
（Ｓ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｅ）を横切ると、図１（ｃ）
に示すように、そのスイッチが閉じて共通線と各端子と
を短絡する。超音波診断装置側では、この短絡によっ
て、スキャン位置に対応する時刻を検知することができ
る。
【００１７】超音波診断装置は、スキャンの開始点通過
を検知すると、超音波画像データを画像データメモリ６
へ取り込むことを開始し、また、スキャンが等間隔に配
置されたスイッチＣ１〜Ｃ３を通過するごとに、その通
過時刻を記憶して各位置でのスキャンの移動速度を計算
する。また、スキャンの終了点通過を検知すると、超音
波画像データの画像データメモリ６ヘの取り込みを終了
する。
を検知すると、超音波画像データを画像データメモリ６
へ取り込むことを開始し、また、スキャンが等間隔に配
置されたスイッチＣ１〜Ｃ３を通過するごとに、その通
過時刻を記憶して各位置でのスキャンの移動速度を計算
する。また、スキャンの終了点通過を検知すると、超音
波画像データの画像データメモリ６ヘの取り込みを終了
する。
【００１８】次に、画像データメモリ６に取り込んだ超
音波画像データに対して、以下の方法で深さ方向（図
３、ｙ軸方向）の座標補正を行なう。
音波画像データに対して、以下の方法で深さ方向（図
３、ｙ軸方向）の座標補正を行なう。
【００１９】図３では、スキャンで得られた超音波断層
像の内、所定のスキャン角度における各超音波断層像
（紙面に垂直な面）をs1、s2、s3、s4、s5で表してい
る。この各スキャン角度は既知である。
像の内、所定のスキャン角度における各超音波断層像
（紙面に垂直な面）をs1、s2、s3、s4、s5で表してい
る。この各スキャン角度は既知である。
【００２０】超音波断層像s1がｙ軸となす角度をθと
し、超音波断層像s1の端の点ｆから点ｅまでの距離をａ
とする。点ｅが点ｆのｙ軸方向に距離ａだけ離れて（即
ち、点ｅ’の点に）位置すると見たときの実際位置との
差（即ち、点ｅ’と点ｅとのｙ軸方向の差）δは、 δ＝ａ（１−ｃｏｓθ） （数１） で求められる。また、点ｏ、ｇを結ぶ線と点ｆ、ｇを結
ぶ線とのなす補助角をα、点ｆ、ｇを結ぶ線と点ｍ、ｇ
を結ぶ線とのなす補助角をβとするとき、 α＝（π−θ）／２ （数２） β＝π／２−α＝θ／２ （数３） であるから、超音波断層像s1上の点からｙ座標を求める
ときの偏差ｄ（即ち、点ｆと点ｍとの長さ）は、点ｏ、
ｇを結ぶ線の長さをＲとするとき、 ｄ＝２Ｒｓｉｎ（θ／２）ｓｉｎ（θ／２）＝Ｒ（１−ｃｏｓθ） （数４） となる。
し、超音波断層像s1の端の点ｆから点ｅまでの距離をａ
とする。点ｅが点ｆのｙ軸方向に距離ａだけ離れて（即
ち、点ｅ’の点に）位置すると見たときの実際位置との
差（即ち、点ｅ’と点ｅとのｙ軸方向の差）δは、 δ＝ａ（１−ｃｏｓθ） （数１） で求められる。また、点ｏ、ｇを結ぶ線と点ｆ、ｇを結
ぶ線とのなす補助角をα、点ｆ、ｇを結ぶ線と点ｍ、ｇ
を結ぶ線とのなす補助角をβとするとき、 α＝（π−θ）／２ （数２） β＝π／２−α＝θ／２ （数３） であるから、超音波断層像s1上の点からｙ座標を求める
ときの偏差ｄ（即ち、点ｆと点ｍとの長さ）は、点ｏ、
ｇを結ぶ線の長さをＲとするとき、 ｄ＝２Ｒｓｉｎ（θ／２）ｓｉｎ（θ／２）＝Ｒ（１−ｃｏｓθ） （数４） となる。
【００２１】したがって、任意のｙ軸方向の点Ｙｎは次
の式で補正される。 Ｙｎｎ＝Ｙｎ−ｄ＋δ＝Ｙｎ−Ｒ（１−ｃｏｓθ）＋ａ（１−ｃｏｓθ） （数５） ここでＹｎ＝Ｒ−ａであるから、 Ｙｎｎ＝Ｙｎｃｏｓθ （数６） となる。こうして画像データのｙ座標が補正される。
の式で補正される。 Ｙｎｎ＝Ｙｎ−ｄ＋δ＝Ｙｎ−Ｒ（１−ｃｏｓθ）＋ａ（１−ｃｏｓθ） （数５） ここでＹｎ＝Ｒ−ａであるから、 Ｙｎｎ＝Ｙｎｃｏｓθ （数６） となる。こうして画像データのｙ座標が補正される。
【００２２】また、各画像データのスキャン方向の距離
（ｚ座標）は、スキャンの中心位置からのスキャン時刻
の時間差に基づいて等価的に求める。前述した通り、プ
ローブがプローブガイドの各スイッチを横切った際に記
憶された時刻から、スキャン速度を求めることができ、
ｚ軸方向の距離は、ｚ軸方向の中心として図４に示す関
心領域の中心が指定された場合に、次の（数７）（数
８）の補正式により等価的に求める。
（ｚ座標）は、スキャンの中心位置からのスキャン時刻
の時間差に基づいて等価的に求める。前述した通り、プ
ローブがプローブガイドの各スイッチを横切った際に記
憶された時刻から、スキャン速度を求めることができ、
ｚ軸方向の距離は、ｚ軸方向の中心として図４に示す関
心領域の中心が指定された場合に、次の（数７）（数
８）の補正式により等価的に求める。
【００２３】即ち、ψを単位時間に移動するスキャン角
度とすれば、ある深さＰの各画像のｚ方向距離Ｄ１〜Ｄ
４は、 Ｄ１＝Ｄ４＝Ｐｔａｎ（２ψ） （数７） Ｄ２＝Ｄ３＝Ｐｔａｎψ （数８） で求められる。
度とすれば、ある深さＰの各画像のｚ方向距離Ｄ１〜Ｄ
４は、 Ｄ１＝Ｄ４＝Ｐｔａｎ（２ψ） （数７） Ｄ２＝Ｄ３＝Ｐｔａｎψ （数８） で求められる。
【００２４】こうして深さ方向の座標値、及びｚ軸方向
の座標値が得られれば、それらの値から、三次元画像を
構築、表示することができる。
の座標値が得られれば、それらの値から、三次元画像を
構築、表示することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像処理方法では、超音波プローブを扇状に回転して
得られる超音波の画像データから三次元画像を表示する
ことができる。
の画像処理方法では、超音波プローブを扇状に回転して
得られる超音波の画像データから三次元画像を表示する
ことができる。
【００２６】また、本発明の超音波診断装置は、体腔内
などの部位の超音波画像を三次元画像で表示することが
できる。
などの部位の超音波画像を三次元画像で表示することが
できる。
【図１】本発明の実施形態の超音波診断装置におけるプ
ローブガイドを示す図、
ローブガイドを示す図、
【図２】本発明の実施形態における超音波診断装置の構
成を示すブロック図、
成を示すブロック図、
【図３】本発明の実施形態の画像処理方法において、深
さ方向の距離補正方法を示す説明図、
さ方向の距離補正方法を示す説明図、
【図４】本発明の実施形態の画像処理方法において、ス
キャン方向の距離補正方法を示す説明図、
キャン方向の距離補正方法を示す説明図、
【図５】本発明の実施形態の画像処理方法において、三
次元超音波画像を得るためのプローブの移動方向を示す
図、
次元超音波画像を得るためのプローブの移動方向を示す
図、
【図６】従来の三次元超音波画像を得る場合のプローブ
の移動方向を示す図である。
の移動方向を示す図である。
１ セクタプローブインタフェース回路
２ 増幅検波回路
３ ディジタルスキャンコンバータ回路
４ 操作パネル
５ システムコントロール回路
６ 画像データメモリ
７ ディスプレイモニタ
11 プローブガイド
12 ヘッド部
61 プローブ
Claims (4)
- 【請求項１】 超音波プローブを扇状に回転しながら超
音波断層像を求める操作に対応して、そのスキャンの過
程で得られた超音波断層像のデータから三次元超音波画
像を表示する超音波診断装置であって、 扇状に回転する超音波プローブの通過を検出するプロー
ブガイドと、 超音波断層像の画像データ、並びに、前記プローブガイ
ドの検出信号から検知した前記画像データを求めたとき
のスキャン角度及びスキャン時刻を記憶する記憶手段
と、 前記超音波断層像の画像データにおける深さ方向の距離
を前記スキャン角度に基づいて補正し、前記画像データ
におけるスキャン方向の距離を、スキャン方向の設定さ
れた中心位置での前記スキャン時刻と該当する超音波断
層像を求めた前記スキャン時刻との時間差から等価的に
求める画像データ処理手段と、 前記画像データ処理手段で処理されたデータを用いて三
次元画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とす
る超音波診断装置。 - 【請求項２】 前記超音波プローブとして、体腔内に挿
入する超音波プローブを具備することを特徴とする請求
項１に記載の超音波診断装置。 - 【請求項３】 超音波プローブを扇状に回転し、そのス
キャンの過程で求めた超音波断層像のデータから三次元
超音波画像のデータを生成する画像処理方法であって、 それぞれの超音波断層像を求めたスキャン角度とスキャ
ン時刻とを記憶し、各超音波断層像の画像データにおけ
る深さ方向の距離を前記スキャン角度に基づいて補正
し、前記画像データにおけるスキャン方向の距離を、ス
キャン方向の設定された中心位置での前記スキャン時刻
と該当する超音波断層像を求めた前記スキャン時刻との
時間差から等価的に求めることを特徴とする画像処理方
法。 - 【請求項４】 前記スキャン角度から深さ方向の距離補
正を行なう手順と、前記スキャン方向の距離を等価的に
求める手順とを実行するプログラムが記録された請求項
３に記載の画像処理方法の実施に使用する記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18812798A JP3382855B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 超音波診断装置及び画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18812798A JP3382855B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 超音波診断装置及び画像処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000005166A JP2000005166A (ja) | 2000-01-11 |
| JP3382855B2 true JP3382855B2 (ja) | 2003-03-04 |
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ID=16218202
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18812798A Expired - Fee Related JP3382855B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 超音波診断装置及び画像処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382855B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140063993A (ko) | 2012-11-19 | 2014-05-28 | 삼성메디슨 주식회사 | 의료 영상 생성 장치 및 방법 |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP18812798A patent/JP3382855B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000005166A (ja) | 2000-01-11 |
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