JP3602020B2

JP3602020B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP3602020B2
Application number: JP35877899A
Authority: JP
Inventors: 健二加藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP2001170057A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に三次元画像を表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元画像を表示可能な各種の超音波診断装置が実用化されている。第１の従来装置では、三次元領域内で取り込まれたすべてのエコーデータがいったん三次元メモリに格納され、そのメモリからエコーデータを読み出して再構成することにより三次元画像が形成される。第２の従来装置では、三次元領域内で取り込まれたエコーデータがその時系列順でリアルタイムで逐次処理され、最終のエコーデータの取り込み時点で、作成完了した三次元画像が画像表示される（例えば特開平１０−３３５３８号公報参照）。
【０００３】
前者によると、三次元画像形成ための視点の自由度が大きいが、画像再構成に多大な処理能力と処理時間が必要となる。後者によると、視点の自由度はないが、三次元スキャンと連動して実時間で三次元画像を形成できるという利点がある。ちなみに、この第２の従来技術に係る装置においては、例えば、三次元データ取込用超音波探触子を利用して、超音波の三次元スキャンが周期的に繰り返し実行される。かかる超音波探触子では、超音波ビームの走査によって走査面を形成するアレイ振動子がその走査面と直交する方向に移動走査される。
【０００４】
この従来装置の場合、ｎ番目の三次元スキャンの完了時点で三次元画像が完成し同時に画像表示されることになり、その画像表示がｎ＋１番目の三次元スキャンの実行中に維持され、これが繰り返される。つまり、リアルタイム処理といっても、画像表示自体は三次元スキャンの１周期（例えば２秒）ごとに切り換えられるのである。
【０００５】
なお、三次元スキャンに伴って、複数の走査面が順次形成されるが、各走査面に対応する断層画像を三次元画像表示とは別にリアルタイム表示することも行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれにしても上記のような画像表示方式の場合、特定番目の三次元スキャンにより取り込まれたエコーデータは三次元画像表示（及び場合によってはリアルタイム断層画像表示）だけに利用され、三次元画像の表示が維持されている期間はもはや利用されないことになる。
【０００７】
疾病診断に当たって、三次元画像は、単なる断層画像では認識不可能又は認識困難な空間的情報を提供するものであるが、よりその情報の利用性を高めるために他の画像情報と組み合せて提供されることが望まれる。特に、三次元画像の表示が維持されている期間を有効に利用して過去に取得したエコーデータを別途画像表示に利用することが求められる。なお、上記問題は、既得情報の再利用という点で、上記第１の従来装置の場合にも指摘できる。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、三次元表示とともに既に取得されたエコーデータを利用して他の画像を提供し、これにより疾病診断をより的確に行えるようにすることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、静的な三次元画像表示とともに動的な断層画像表示を行って、患部の性状の把握をより適切に行えるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、生体内三次元領域に対して、超音波の三次元スキャンを繰り返し行う送受波手段と、ｎ番目の三次元スキャン期間において、ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいてｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する三次元画像を形成する第１画像形成手段と、ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータを格納する三次元メモリと、ｎ＋１番目の三次元スキャン期間において、前記三次元メモリから読み出されたｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいて当該ｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する断層画像を形成する第２画像形成手段と、を含み、各三次元スキャン期間において、次の三次元スキャン期間で表示する三次元画像の形成と、当該三次元スキャン期間で表示する断層画像の形成と、が行われ、各三次元スキャン期間において、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく三次元画像と、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく断層画像と、が表示されることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、第１画像（三次元画像）の形成で利用されたデータを再利用して第２画像（断層画像）を形成することが可能であり、画像表示の情報量を増加させることができる。
【００１２】
望ましくは、前記第１画像形成手段は、エコーデータを時系列順で逐次的に処理することにより三次元画像を形成する。望ましくは、前記生体内三次元領域に対して複数の切断面が指定され、前記第２画像形成手段は、前記断層画像として前記複数の切断面に対応する複数の断層画像を形成し、前記複数の断層画像が同時表示される。望ましくは、前記生体内三次元領域に対して表示範囲が設定され、前記第２画像形成手段は、前記断層画像として前記表示範囲内の複数の切断面に対応する複数の断層画像を順次形成し、前記複数の断層画像が連続的に切り替え表示される。
【００１３】
（２）上記目的を達成するために、本発明は、ビーム走査位置を移動させながら超音波ビームを走査して形成される走査面を順次形成する三次元スキャンを所定周期で繰り返し実行する送受波手段と、ｎ番目の三次元スキャン期間において、前記各走査面ごとにエコーデータをリアルタイム処理してリアルタイム断層画像を形成するリアルタイム断層画像形成手段と、ｎ番目の三次元スキャン期間において、前記送受波手段でのエコーデータの取り込みに伴ってデータ演算をリアルタイムで逐次実行して三次元画像を形成する三次元画像形成手段と、ｎ番目の三次元スキャンの完了によって完成した三次元画像を、ｎ＋１番目の三次元スキャン期間内において継続的に表示する表示維持手段と、前記送受波手段からのエコーデータを各三次元スキャンごとに格納する三次元メモリと、ｎ＋１番目の三次元スキャン期間において、前記三次元メモリから読み出されたｎ番目の三次元スキャンにより得られたエコーデータに基づいて再構成画像を形成する再構成画像形成手段と、を含み、各三次元スキャン期間において、当該三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づくリアルタイム断層画像と、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく三次元画像と、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく再構成画像と、を表示可能であることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、前回のスキャンで形成された三次元画像を表示しつつ、前回のスキャンで取り込まれたデータを利用して再構成画像を構築し、それを併せて表示することが可能である。更に、リアルタイム断層画像も表示される。
【００１５】
望ましくは、前記再構成画像形成手段は、前記再構成画像として複数の断層画像を形成する。望ましくは、前記複数の断層画像の形成条件を入力するための入力手段を含む。望ましくは、前記入力手段は生体内三次元領域内の画像化基準位置を指定する手段であり、前記再構成画像形成手段は前記画像化基準位置を基準として複数の断層画像を形成する。
【００１６】
望ましくは、前記入力手段は生体内三次元領域内における断層画像の表示範囲を指定する手段であり、前記再構成画像形成手段は前記表示範囲内において複数の断層画像を形成する。望ましくは、前記再構成画像形成手段は前記三次元スキャンの１周期の期間と前記表示範囲の大きさとに基づいて各断層画像の表示期間を均等に設定する。
【００１７】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、生体内三次元領域に対して、超音波の三次元スキャンを繰り返し行う送受波手段と、ｎ番目の三次元スキャン期間において、ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいてｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する三次元画像を形成する第１画像形成手段と、ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータを格納する三次元メモリと、ｎ＋１番目の三次元スキャン期間において、前記三次元メモリから読み出されたｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいて当該ｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する複数の断層画像を順次形成する第２画像形成手段と、を含み、各三次元スキャン期間において、前記三次元画像の表示とともに、前記複数の断層画像が連続的に切り替え表示されることを特徴とする。望ましくは、前記生体内三次元領域に対して表示範囲が設定され、前記第２画像形成手段は、前記表示範囲内の複数の切断面に対応する前記複数の断層画像を順次形成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
三次元プローブ１０は、超音波の三次元スキャンによって、三次元データ取込領域を形成する手段である。本実施形態において、三次元プローブ１０は、電子走査によって走査面を形成するアレイ振動子と、そのアレイ振動子を平行走査あるいは揺動走査する走査機構と、で構成される。電子走査方式としては電子リニア走査及び電子セクタ走査などを挙げることができる。
【００２１】
送受信部１４は、三次元プローブ１０に対して送信信号を供給すると共に、三次元プローブ１０からの受信信号に対して整相加算処理などを実行する手段である。走査制御部１２は、三次元プローブ１０における電子走査及び機械走査を制御する手段である。
【００２２】
送受信部１４から出力される受信信号は画像合成部１８に出力されている。この画像合成部１８は例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）などによって構成され、各種の画像の合成機能などを有している。送受信部１４から出力された受信信号がこの画像合成部１８に出力されることにより、画像合成部１８において、いわゆるＢモード画像（断層画像）がリアルタイムで形成される。
【００２３】
一方、送受信部１４から出力される受信信号が第１画像処理部１６に入力されている。この第１画像処理部は、例えば上述した特開平１０−３３５３８号公報などに記載されたボリュームレンダリング方法を実行し、これによって三次元画像を構成する手段である。本実施形態においては、送受信部１４から出力される各超音波ビームごとの時系列データを実時間で逐次的に処理することによって三次元画像が構成されている。このような方式上の制約から視点を任意に設定することはできない。構成された三次元画像は画像合成部１８に出力されている。また、送受信部１４から出力される受信信号は３Ｄメモリ２０に入力され、そのメモリ内にエコーデータとして格納される。この３Ｄメモリ２０は三次元データ取込空間に対応したメモリ空間を有している。
【００２４】
第２画像処理部２２は３Ｄメモリ２０に格納されたエコーデータに基づいて任意の１または複数の超音波画像を再構成する手段である。その場合において、その再構成の条件は入力部２４を介して入力される。再構成された１または複数の画像は画像合成部１８に出力される。
【００２５】
画像合成部１８は上述した各種の画像を適宜合成し、それらを画面内に適宜割り付けることによって１枚の合成画像を形成し、それを表示部２６に出力する。
【００２６】
したがって、各画像のタイミングを考えると、画像合成部１８においては、三次元スキャンと共にリアルタイムでＢモード画像が構築され、三次元スキャンの１周期分だけ遅れて画像合成部１８上に三次元画像が構築される。またそれと同様に１周期分だけ遅れて第２画像処理部２２にて再構成された画像が画像合成部１８に送られている。そして、上記のように合成画像が表示部２６に表示される。
【００２７】
図２には、表示部２６における表示例が示されている。なお、図２に示す表示例はあくまでも一例であって、その組合せやレイアウトなどは適宜選択することが可能である。
【００２８】
画面１００内には、リアルタイムＢモード画像（Ｂ画像）１０２が表示される。すなわち、超音波ビームの１回の電子走査ごとに１枚のＢ画像が形成される。その近傍には、三次元スキャン一周期分だけ遅れて、第１画像処理部１６にて形成された三次元画像（Ｖｏｌ画像）１０４が表示される。このようなＢ画像１０２及び三次元画像１０４の並列表示は従来においても行われているが、本実施形態においては更に他の画像を合成表示することが可能である。具体的には、例えば符号１０６で示されるように、模式的な三次元データ取込領域が表示され、その領域上において１または複数の切断面位置１０８〜１１４が指定される。そして、それらの各切断面に対応したＢモード画像が表示される。
【００２９】
具体的には、第１画像１１６は、切断位置１１０に対応した断層画像であり、第２画像１１８は切断位置１１２に対応した断層画像である。
【００３０】
また、第３画像１２０は切断位置１１４に対応した断層画像である。これらの各画像は後に詳述するように三次元スキャンの１周期内において固定的に表示してもよく、あるいは所定の範囲内にわたって逐次表示するようにしてもよい。
【００３１】
符号１２４で示す再現Ｂ画像は、リアルタイムＢ画像１０２を三次元スキャンの１周期分だけ遅らせて表示したものである。符号１２６で示す断層画像は、符号１０８で示す切断位置における任意角度のＢモード画像である。
【００３２】
すなわち、本実施形態の超音波診断装置は、既に取り込んであるエコーデータを再構成し、三次元画像表示と相俟って疾病診断上を有益な情報を提供することを特徴とするものである。
【００３３】
図３には、画像表示タイミングの一例が示されている。ここで、（Ａ）には超音波ビームの電子走査タイミングが示されており、三次元スキャン１回当たり例えば数十枚のＢモード画像が形成され、それが画面上にリアルタイム表示される。（Ｂ）には第１画像処理部１６における三次元画像処理期間が示されており、上述したように、本実施形態においてはリアルタイムで取り込まれるデータ列に対して逐次的にデータ演算が実行され、１回の三次元スキャンの完了と共に１枚の三次元画像が合成されている。そして、そのような三次元画像が（Ｃ）で示すように次の三次元スキャンの期間内において継続的に表示されている。ちなみに、図３において＃１，＃２、、、は、三次元スキャンの番号を便宜的に示しているものである。
【００３４】
（Ｄ）には１回の三次元スキャン分だけ遅れたＢモード画像の切り替え表示が示されている。すなわちこの（Ｄ）に示すＢモード画像の表示タイミングは、（Ａ）に示すＢモード画像の表示タイミングを三次元スキャン１回分だけ遅らせたものに相当する。
【００３５】
（Ｅ）には、任意範囲及び任意角度のＢモード画像表示のタイミングが示されている。このような任意のＢモード画像はこの例では三次元スキャンの１周期の間維持されている。
【００３６】
更に、（Ｆ）及び（Ｇ）には任意個数のＢモード画像を所定範囲にわたって連続的に切り替え表示する場合の例が示されている。
【００３７】
上記のように、一旦取り込んだエコーデータを利用して多方向から断層画像あるいは三次元画像を再構築することにより、三次元スキャン１周期分だけ表示が遅れるものの、疾病診断上有益な画像を提供可能である。
【００３８】
よって、リアルタイム表示を行いつつも任意の視点を設定して所望の角度から画像を構成できるという利点がある。
【００３９】
図４には、断層画像の表示範囲の設定例が示されている。三次元データ取込空間１００に対しては、入力部２４を利用して所定範囲３０が設定され、その範囲内において三次元スキャン１周期間内において均等割りで複数の断層画像が表示される。この場合、断層画像の枚数を固定すれば、その表示レートとが均等になり、一方、フレームレートを固定するならば断層画像の枚数が適宜調整される。なお、三次元領域内で画像化基準位置を指定して、その位置を基準として表示範囲を定めるようにしてもよい。
【００４０】
図５には、その場合における処理例がフローチャートとして示されている。Ｓ１０１では、入力部２４を利用して、再現条件が設定される。ここで、断層画像の連続表示範囲が設定されるならば、Ｓ１０２においてその範囲と断層画像の枚数から、１枚当たりの表示期間が演算される。そして、Ｓ１０３ではその設定された表示レートに従って、設定表示範囲内における各断層画像が切り替え表示される。Ｓ１０４で終了の指示が判定された場合、この処理が終了する。
【００４１】
図６及び図７には他の表示例が示されている。図６には、５方向から断層画像あるいは三次元画像を構築し、それらを同時表示する場合の例が示されている。図７には、８方向から断層画像あるいは三次元画像を構築し、それらを同時表示する場合の例が示されている。上記のようにこれらの表示例は一例であって、他の表示例を採用可能である。
【００４２】
上記のように、本実施形態に係る超音波診断装置によれば、リアルタイム処理に基づく三次元画像の構築と、その後における空き時間を有効活用しつつ、多断面表示などを行うことができるので、疾病診断上有益な画像情報を提供可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、三次元表示とともに、すでに取得されたエコーデータを利用して他の画像を提供することが可能である。また、本発明によれば静的な画像表示と動的な画像表示を共に行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】画像表示例の一例を示す図である。
【図３】画像表示のタイミングを示す図である。
【図４】断層画像の表示範囲の設定例を示す図である。
【図５】断層画像の表示処理のフローチャートである。
【図６】他の画像表示例を示す図である。
【図７】他の画像表示例を示す図である。
【符号の説明】
１０三次元プローブ、１２走査制御部、１４送受信部、１６第１画像処理部、１８画像合成部、２０３Ｄメモリ、２２第２画像処理部、２４入力部。

Claims

生体内三次元領域に対して、超音波の三次元スキャンを繰り返し行う送受波手段と、
ｎ番目の三次元スキャン期間において、ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいてｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する三次元画像を形成する第１画像形成手段と、
ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータを格納する三次元メモリと、
ｎ＋１番目の三次元スキャン期間において、前記三次元メモリから読み出されたｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいて当該ｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する断層画像を形成する第２画像形成手段と、
を含み、
各三次元スキャン期間において、次の三次元スキャン期間で表示する三次元画像の形成と、当該三次元スキャン期間で表示する断層画像の形成と、が行われ、
各三次元スキャン期間において、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく三次元画像と、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく断層画像と、が表示されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記第１画像形成手段は、エコーデータを時系列順で逐次的に処理することにより三次元画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記生体内三次元領域に対して複数の切断面が指定され、
前記第２画像形成手段は、前記断層画像として前記複数の切断面に対応する複数の断層画像を形成し、
前記複数の断層画像が同時表示されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記生体内三次元領域に対して表示範囲が設定され、
前記第２画像形成手段は、前記断層画像として前記表示範囲内の複数の切断面に対応する複数の断層画像を順次形成し、
前記複数の断層画像が連続的に切り替え表示されることを特徴とする超音波診断装置。
ビーム走査位置を移動させながら超音波ビームを走査して形成される走査面を順次形成する三次元スキャンを所定周期で繰り返し実行する送受波手段と、
ｎ番目の三次元スキャン期間において、前記各走査面ごとにエコーデータをリアルタイム処理してリアルタイム断層画像を形成するリアルタイム断層画像形成手段と、
ｎ番目の三次元スキャン期間において、前記送受波手段でのエコーデータの取り込みに伴ってデータ演算をリアルタイムで逐次実行して三次元画像を形成する三次元画像形成手段と、
ｎ番目の三次元スキャンの完了によって完成した三次元画像を、ｎ＋１番目の三次元スキャン期間内において継続的に表示する表示維持手段と、
前記送受波手段からのエコーデータを各三次元スキャンごとに格納する三次元メモリと、
ｎ＋１番目の三次元スキャン期間において、前記三次元メモリから読み出されたｎ番目の三次元スキャンにより得られたエコーデータに基づいて再構成画像を形成する再構成画像形成手段と、
を含み、
各三次元スキャン期間において、当該三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づくリアルタイム断層画像と、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく三次元画像と、１つ前の三次元スキャン期間で得られたエコーデータに基づく再構成画像と、を表示可能であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項５記載の装置において、
前記再構成画像形成手段は、前記再構成画像として複数の断層画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。
請求項６記載の装置において、
前記複数の断層画像の形成条件を入力するための入力手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の装置において、
前記入力手段は生体内三次元領域内の画像化基準位置を指定する手段であり、
前記再構成画像形成手段は前記画像化基準位置を基準として複数の断層画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の装置において、
前記入力手段は生体内三次元領域内における断層画像の表示範囲を指定する手段であり、
前記再構成画像形成手段は前記表示範囲内において複数の断層画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。
請求項９記載の装置において、
前記再構成画像形成手段は前記三次元スキャンの１周期の期間と前記表示範囲の大きさとに基づいて各断層画像の表示期間を均等に設定することを特徴とする超音波診断装置。
生体内三次元領域に対して、超音波の三次元スキャンを繰り返し行う送受波手段と、
ｎ番目の三次元スキャン期間において、ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいてｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する三次元画像を形成する第１画像形成手段と、
ｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータを格納する三次元メモリと、
ｎ＋１番目の三次元スキャン期間において、前記三次元メモリから読み出されたｎ番目の三次元スキャンで得られたエコーデータに基づいて当該ｎ＋１番目の三次元スキャン期間で表示する複数の断層画像を順次形成する第２画像形成手段と、
を含み、
各三次元スキャン期間において、前記三次元画像の表示とともに、前記複数の断層画像が連続的に切り替え表示されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１１記載の装置において、
前記生体内三次元領域に対して表示範囲が設定され、
前記第２画像形成手段は、前記表示範囲内の複数の切断面に対応する前記複数の断層画像を順次形成することを特徴とする超音波診断装置。