JP3685696B2

JP3685696B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP3685696B2
Application number: JP2000265098A
Authority: JP
Inventors: 弘彦成田
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP2002065676A

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、特に三次元空間のエコーデータの断面表示に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波ビームを２つの方向に振ることにより、三次元空間でのエコーデータとしてボリュームビームデータを得ることができる。このボリュームビームデータを用いて、立体的な画像表示を行うほか、三次元空間内に断面を任意に設定し、その断面画像を表示させることも行われている。
【０００３】
任意断面での画像表示に関しては、従来は、当該断面上に存在するサンプリング点でのエコーデータ及び、断面に近接するサンプリング点でのエコーデータから求めた当該断面上での補間値を用い、これらエコーデータを輝度信号に変換して断面画像が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法は、設定される断面でのエコーデータを精度良く画像表示しようとするものであった。そのため、例えば、なるべく断面に近接したサンプリング点でのデータを用いて補間が行われ、断面上でのエコーデータが推定されていた。
【０００５】
しかし、断面から外れた位置の情報は基本的には画像に反映されず、画像の情報量が少なくなり、画像に基づいた診断に不便となるといった問題があった。
【０００６】
また、点状の高エコー若しくは低エコーの関心領域を、断面の位置をその法線方向に移動させて探索する場合に、点状の関心領域が存在する断面でしか当該関心領域は表示されない。そのため、点状の関心領域を見落としやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、診断を容易とする断面画像が得られ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】
本発明に係る超音波診断装置は、超音波ビームの走査により三次元空間内でエコーデータを取得する送受波手段と、前記三次元空間内に対して断面を設定する断面設定手段と、前記三次元空間における断面上のエコーデータに対して、当該断面の法線方向に広がる近傍空間内のエコーデータを合成して断面画像を形成する画像形成手段とを有する。
【０００９】
本発明によれば、設定された断面に対応する断面画像には当該断面上でのエコーデータだけでなく、当該断面の近傍の空間のエコーデータが反映される。
【００１０】
他の本発明に係る超音波診断装置においては、前記画像形成手段は、前記超音波ビームの方向に沿ったエコーデータ列に対して当該超音波ビーム方向に沿ってローパス・フィルタ処理を行うフィルタ手段と、前記法線方向への前記近傍空間の広がり度合に応じて、前記フィルタ手段の通過帯域を調整するフィルタ特性調整手段とを有し、前記ローパス・フィルタ処理後のエコーデータに基づいて前記断面画像を形成する。
【００１１】
本発明によれば、ローパス・フィルタ処理によって、超音波ビームの方向にエコーデータの平滑化が行われる。すなわち、超音波ビーム上のある点でのエコーデータが当該超音波ビーム上の近傍領域内の点でのエコーデータに反映される。見方を変えると、ローパス・フィルタ処理後の超音波ビーム上のある点には、その近傍領域内の点のエコーデータの影響が重畳される。このローパス・フィルタ後のエコーデータに基づいて断面画像が形成される。一般には断面は超音波ビームと交差するので、断面上のある点の画像データは、断面上にない点、すなわち断面からその法線方向に広がる近傍空間に含まれる点でのエコーデータを反映する。そのある点が断面からどれだけ離れた点、すなわち断面の法線方向のどれだけの厚み範囲からの影響を反映するかは、ローパス・フィルタの特性に依存する。フィルタ特性調整手段は、フィルタ手段の通過帯域を調整することによって、断面画像に影響を与える近傍空間の厚みを所望の値に制御する。
【００１２】
別の本発明に係る超音波診断装置においては、前記画像形成手段は、前記断面上に補間対象点を設定し、前記補間対象点の周りの参照点でのエコーデータを用いて三次元補間処理を行い、前記補間対象点での補間エコーデータを求める補間手段と、前記法線方向への前記近傍空間の広がり度合に応じて、前記補間対象点に対する前記参照点の分布の広がりを調整する補間範囲調整手段とを有し、前記補間エコーデータに基づいて前記断面画像を形成する。
【００１３】
本発明によれば、三次元補間処理によって、補間対象点では、当該補間対象点のエコーデータにその周囲の参照点のエコーデータが反映された補間エコーデータが得られる。この補間エコーデータに基づいて断面画像が形成される。補間範囲調整手段は、断面画像にどれだけの厚みの近傍空間の影響を反映させるかに応じて、参照点の分布の広がりを調整する。より厚い近傍空間のエコーデータを断面画像に反映させる場合には、補間対象点から断面の法線方向に関してより離れた参照点が設定される。参照点の分布の広がりの調整方法としては、例えば、参照点の個数は変えずに、近傍空間の厚みに応じて、補間対象点から参照点までの距離を変化させることができる。また他の調整方法の例は、近傍空間の厚みを増加させる場合には、それまでの参照点のさらに外側に新たな参照点を追加し、逆に厚みを減少させる場合には、参照点の分布の外殻に位置する参照点を除去する。
【００１４】
さらに別の本発明に係る超音波診断装置においては、前記画像形成手段は、前記法線方向への前記近傍空間の広がり度合に応じた間隔を前記断面との間に有する近傍断面を設定する近傍断面設定手段と、前記断面でのエコーデータと、前記近傍断面でのエコーデータとを求める断面データ生成手段と、前記断面上のエコーデータと前記近傍断面上のエコーデータとを合成して前記断面画像を形成する画像合成手段とを有する。
【００１５】
本発明によれば、断面画像に対応する断面のエコーデータと、当該断面の近傍の断面のエコーデータとが合成されて、断面画像が形成される。断面画像に反映される近傍空間は、近傍断面が配置される空間に相当する。近傍断面設定手段は、断面画像にどれだけの厚みの近傍空間の影響を反映させるかに応じて、近傍断面の断面法線方向に関する配置を調整する。より厚い近傍空間のエコーデータを断面画像に反映させる場合には、断面からその法線方向に関してより離れた位置に近傍断面が配置される。近傍断面の配置の設定方法としては、例えば、近傍断面の数は変えずに、近傍空間の厚みに応じて、断面から各近傍断面までの距離を変化させることができる。また他の方法の例は、近傍空間の厚みを増加させる場合には、それまでの近傍断面のさらに外側に新たな近傍断面を追加し、逆に厚みを減少させる場合には、外側の近傍断面を除去する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る超音波診断装置の概略のブロック図である。図１において、プローブ１０は、超音波パルスの送波及びエコーの受波を行う超音波探触子である。このプローブ１０はアレイ振動子を有しており、そのアレイ振動子の電子走査によって超音波ビームが電子的に走査される。同時に電子的走査とは異なる方向に機械的にアレイ振動子を動かすことにより三次元的に超音波ビームが走査される。またプローブ１０は二次元アレイ振動子を有する場合もあり、この場合、電子的に超音波ビームが三次元走査される。
【００１８】
送信回路１２は送受信制御回路（図示せず）による制御に従って、振動子アレイの各チャネルごとに遅延された送信パルスをプローブ１０へ出力する。振動子ごとの遅延量は、送波される超音波がビームを形成するように制御され、また、送波ビームの方向に応じて制御される。
【００１９】
一方、受信系は受信回路１６、音線処理回路１８、ボリュームメモリ２０、トリリニア（Trilinear）補間回路２２、座標変換情報生成回路２４、フレームバッファ２６、断面合成回路２８、輝度変換回路３０、処理パラメータ操作部３２、表示装置３４を含んで構成される。
【００２０】
受信回路１６は送受信制御回路による制御に従って、プローブ１０からの各チャネルごとの受信信号を整相加算する。また受信回路１６は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、受信信号を超音波ビームの方向に沿ったエコーデータ列として出力する。
【００２１】
音線処理回路１８は、受信回路１６からエコーデータ列を入力され、これに対してローパス・フィルタ処理を施す。音線処理回路１８のフィルタ特性は、処理パラメータ操作部３２によって調整することができる。
【００２２】
ボリュームメモリ２０は、音線処理回路１８から出力されるローパス・フィルタ処理後のエコーデータを記憶する。ボリュームメモリ２０には、超音波ビームにより走査される三次元空間の各サンプリング点でのエコーデータが蓄積される。図２は、超音波ビームにより走査される空間と、断面画像が形成される断面とを示す模式図である。プローブ１０で送受波される超音波ビームはθ方向とφ方向との２つの方向に走査される。これにより、三次元空間４０が超音波ビームにより走査される。
【００２３】
トリリニア補間回路２２は、図２に示すような超音波ビームの走査で形成される三次元空間４０に設定される断面４２上での補間エコーデータを計算する。この補間処理により断面４２に対応する断面画像が生成される。例えばトリリニア補間回路２２は、ある断面の断面画像と、当該断面の近傍の一又は複数の断面（近傍断面）での断面画像とをそれぞれ補間処理により生成する。
【００２４】
座標変換情報生成回路２４は、処理パラメータ操作部３２における操作者の指示等に応じた断面（及び近傍断面）の位置情報を、トリリニア補間回路２２に対して与える。
【００２５】
フレームバッファ２６は、トリリニア補間回路２２にて生成された断面画像を格納する。例えば、トリリニア補間回路２２がある断面についての断面画像とその近傍断面についての断面画像とを生成する場合には、フレームバッファ２６はそれら複数枚の断面画像を蓄積し保持することができる。
【００２６】
断面合成回路２８は、ある断面とその近傍断面とに対応して生成されフレームバッファ２６に蓄積された複数枚の断面画像を合成して１つの断面画像を生成する。
【００２７】
輝度変換回路３０は、断面合成回路２８から出力される断面画像を表すデジタルデータを、表示装置３４の走査線に沿って変化する輝度信号（映像信号）に変換する。
【００２８】
表示装置３４は、輝度変換回路３０から出力される信号に基づいて、画面に断面画像を表示する。
【００２９】
図３は、本装置の特徴を説明するための模式図であり、画像形成に係る断面及び超音波ビームが示されている。図には、断面画像に対応した断面５０と、断面５０と間隔を置いてその上下に配置される近傍断面５２，５４と、これら断面５０，５２，５４に交差する超音波ビーム５６とが示されている。本装置では、断面５０に対応する断面画像は、当該断面５０上のエコーデータだけでなく、その断面５０の法線方向に広がる近傍空間内のエコーデータを反映するように生成される。この処理は、音線処理回路１８、トリリニア補間回路２２、断面合成回路２８によって行われる。そして、断面５０の法線方向に関する近傍空間の広がりは、処理パラメータ操作部３２により操作することができる。
【００３０】
音線処理回路１８が超音波ビーム方向に対してローパス・フィルタ処理を行うと、超音波ビームのある点のエコーデータにビームに沿ったその近傍の点のエコーデータが重畳される。ここで一般に、超音波ビーム５６は断面５０に平行ではなく交差するので、上記ローパス・フィルタ処理によるビーム方向の重畳によって、断面５０上の点のエコーデータに断面５０からその法線方向に離れた点のエコーデータが反映されることになる。図４は、音線処理回路１８のインパルス応答を示す模式的なグラフであり、横軸は超音波ビームに沿った距離ｘ、縦軸は図のピークの中心位置ｘ_Pでδ関数状の入力を与えたときの出力レベルｒ(x)を表す。このｒ(x)はｘ_Pでのエコーデータがその近傍の点にどれだけの影響を及ぼすかを表すが、逆に、ｘ_Pの近傍の点ｘでのエコーデータがｘ_Pでのエコーデータに及ぼす影響度合を表していると見ることもできる。また横軸は断面５０の法線方向の距離に対応付けることができる。このように、ローパス・フィルタ処理によって、ある厚みの近傍空間内のエコーデータが断面５０上の点に合成される反面、断面５０上の点のエコーデータの影響が近傍空間に及ぶこととなる。処理パラメータ操作部３２は、音線処理回路１８の上記インパルス応答を変えることにより、設定された断面５０に反映される近傍空間の厚みを調整することができる。
【００３１】
トリリニア補間回路２２は、サンプリングされたエコーデータをボリュームメモリ２０から読み出して補間処理を行う。トリリニア補間回路２２は補間処理によって、断面５０上の点（補間対象点）のエコーデータに、例えば近傍断面５２，５４上のサンプリング点（参照点）でのエコーデータを反映させる。図５はトリリニア補間回路２２のインパルス応答を示す模式的なグラフであり、横軸は補間対象である断面５０から補間に用いる参照点までの距離ｘ、また縦軸は図４と同様の出力レベルｒ(x)を表す。ちなみに図５は線形補間の場合を表している。この補間処理によって、補間対象点に参照点のエコーデータが反映される一方、補間対象点の近傍のサンプリング点に補間対象点のエコーデータの影響が及ぶ。例えば補間処理は、補間対象点を取り囲む立方体や直方体の頂点を構成する８つのサンプリング点を参照点として、その立方体等の中心点である断面５０上の補間対象点のエコーデータを求める。補間では一般的に、できるだけ補間対象点に近接したサンプリング点を用いて上記立方体等が構成されるように参照点を選択して補間精度を高くするところ、本装置では反対に、より大きな立方体等の頂点に位置するサンプリング点を参照点として選択し、断面５０からより離れた点のエコーデータを補間対象点に反映させる。処理パラメータ操作部３２は、断面５０までの距離が異なる参照点を選択することにより、設定された断面５０に反映される近傍空間の厚みを調整することができる。
【００３２】
断面合成回路２８は、例えば、図３に示す断面５０、近傍断面５２，５４それぞれの断面画像を互いに加算合成する。図６は、断面合成回路２８による合成前と合成後のインパルス応答を示す模式的なグラフであり、横軸は断面５０の法線方向の距離ｘ、また縦軸は図４と同様の出力レベルｒ(x)を表す。図６（ａ）は、合成前の断面５０のインパルス応答であり、すでに上述の音線処理回路１８及びトリリニア補間回路２２での処理によって、ｒ(x)は中心がｘ_Pに位置し中心有限の幅を有した山型形状６０を示している。同図（ｂ）は断面５０に近傍断面５２，５４を合成した場合のインパルス応答である。合成によって、断面５０上のエコーデータは、近傍断面５２，５４でのエコーデータの影響を受けることとなるが、一方で、同図（ｂ）に示されるように、近傍断面５２，５４の位置ｘ_S1，ｘ_S2に断面５０上でのエコーデータの影響を及ぼすこととなる。これにより、合成後のインパルス応答の形状６２は、同図（ａ）に示す単独の山型形状６０より広い幅を有する。この断面５０に反映される近傍空間の厚みは、断面５０と近接断面５２，５４との間隔に応じて変化する。すなわち、処理パラメータ操作部３２が、トリリニア補間回路２２にて断面画像を生成される近接断面５２，５４の位置を調整することによって、断面合成回路２８にて実現される近傍空間の厚みが調整される。また、断面５０に影響を及ぼす近傍空間の厚みを増加させる場合に、処理パラメータ操作部３２が断面５０からより離れた位置に別の近傍断面を追加し、その近傍断面でのエコーデータをトリリニア補間回路２２にて生成させ、この近傍断面を断面合成回路２８での加算合成に追加する構成を採ることもできる。この構成では、近傍空間の厚みを減少させる場合には、断面５０から最も離れた近傍断面から順に削除する。
【００３３】
操作者は処理パラメータ操作部３２を操作して、超音波ビームで走査された三次元空間の所望の位置に断面５０を設定することができ、その断面５０に対応して生成される断面画像が表示装置３４に表示される。例えば、処理パラメータ操作部３２は回転つまみやスライドレバーを備え、操作者が断面５０をその法線方向に連続的に移動させることが容易に構成される。本装置によれば、例えば高輝度のエコーを生じるスポットや周囲組織よりも超音波をよく吸収し暗く映るスポットが、本来それらスポットが存在する断面だけでなく、その近傍の断面の画像にも現れる。そのため、比較的速やかに断面５０を移動させても、それらスポットを発見することが容易である。
【００３４】
また、近傍空間のエコーデータが１つの断面画像に重畳されて表示されるため、当該断面画像に含まれる情報量が多くなり、断面画像から被検体組織の構造の把握、診断が容易となる。上述のように処理パラメータ操作部３２は、１つの断面画像に重畳される近傍空間の厚みを変化させることができ、よって、操作者は断面画像に表現される情報量を好適に調整することができる。さらに、処理パラメータ操作部３２は近傍空間の厚みを調整するための回転つまみやスライドレバーを備えることができる。操作者はそれらを操作して、表示装置３４に表示される断面の厚みを連続的にさせ、そのときの断面画像の変化から被検体組織の立体的構造を推察、把握することが可能となる。
【００３５】
上述の装置は、設定された断面にその近傍空間のエコーデータを反映させる手段として、音線処理回路１８、トリリニア補間回路２２、断面合成回路２８の３つを備えているが、これらは必ずしも同時に用いなくてもよく、それらを選択可能に構成することができる。例えば、音線処理回路１８に対するフィルタ特性の設定、トリリニア補間回路２２に対する補間処理の参照点の設定、また断面合成回路２８で合成される近傍断面の設定といった各合成手段に対する設定を有効とするか無効とするかを切り換え可能なように処理パラメータ操作部３２を構成し、操作者が３つの合成手段のうち望むものを選択し、また組み合わせて利用できるようにすることができる。
【００３６】
また、上記３つの合成手段のうち、いずれかを単独で備えた装置や、それらのうち任意の２つを備えた装置を構成することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の超音波診断装置によれば、設定された断面の法線方向に広がる近傍空間のエコーデータが当該断面に合成されるため、当該断面から多少外れた位置の情報も当該断面での断面画像に反映される。すなわち、当該断面画像に含まれる情報量が多くなり、断面画像から被検体組織の構造の把握、診断が容易となる。
【００３８】
また、本発明の超音波診断装置によれば、上記合成に起因して、ある断面上の点のエコーデータが法線方向に離れた近傍の断面上の点のエコーデータに反映される。そのため、点状の高エコー若しくは低エコーの関心領域を、断面の位置をその法線方向に移動させて探索する場合に、見落としにくくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の概略のブロック図である。
【図２】超音波ビームにより走査される空間と、断面画像が形成される断面とを示す模式図である。
【図３】本装置の特徴を説明するための模式図である。
【図４】音線処理回路のインパルス応答を示す模式的なグラフである。
【図５】トリリニア補間回路のインパルス応答を示す模式的なグラフである。
【図６】断面合成回路による合成前と合成後のインパルス応答を示す模式的なグラフである。
【符号の説明】
１０プローブ、１２送信回路、１６受信回路、１８音線処理回路、２０ボリュームメモリ、２２トリリニア補間回路、２４座標変換情報生成回路、２６フレームバッファ、２８断面合成回路、３０輝度変換回路、３２処理パラメータ操作部、３４表示装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a cross-sectional display of echo data in a three-dimensional space.
[0002]
[Prior art]
By shaking the ultrasonic beam in two directions, volume beam data can be obtained as echo data in a three-dimensional space. In addition to displaying a three-dimensional image using the volume beam data, a section is arbitrarily set in a three-dimensional space and the section image is displayed.
[0003]
Regarding image display on an arbitrary cross section, conventionally, echo data at a sampling point existing on the cross section and interpolation values on the cross section obtained from echo data at a sampling point close to the cross section are used. Cross-sectional images are formed by converting echo data into luminance signals.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional method has attempted to display an image of echo data at a set cross section with high accuracy. Therefore, for example, interpolation is performed using data at sampling points as close to the cross section as possible, and echo data on the cross section is estimated.
[0005]
However, there is a problem that information on a position outside the cross section is basically not reflected on the image, and the amount of information of the image is reduced, which is inconvenient for diagnosis based on the image.
[0006]
Further, when a point-like high-echo or low-echo region of interest is searched by moving the position of the cross-section in the normal direction, the region of interest is displayed only on the cross-section where the point-like region of interest exists. For this reason, there is a problem that it is easy to overlook a dotted area of interest.
[0007]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining a cross-sectional image that facilitates diagnosis.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a transmission / reception unit that acquires echo data in a three-dimensional space by scanning an ultrasonic beam, a cross-section setting unit that sets a cross-section in the three-dimensional space, and the tertiary Image forming means for forming a cross-sectional image by combining echo data on a cross section in the original space with echo data in a neighboring space extending in the normal direction of the cross section;
[0009]
According to the present invention, not only echo data on the cross section but also echo data of the space near the cross section is reflected in the cross section image corresponding to the set cross section.
[0010]
In another ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the image forming unit performs a low-pass filtering process on the echo data sequence along the ultrasonic beam direction along the ultrasonic beam direction. And a filter characteristic adjusting unit that adjusts a pass band of the filter unit according to a degree of spread of the neighboring space in the normal direction, and the cross section based on the echo data after the low-pass filter processing Form an image.
[0011]
According to the present invention, the echo data is smoothed in the direction of the ultrasonic beam by the low-pass filter processing. That is, echo data at a certain point on the ultrasonic beam is reflected in echo data at a point in the vicinity region on the ultrasonic beam. In other words, the influence of echo data of a point in the vicinity region is superimposed on a certain point on the ultrasonic beam after the low-pass filter processing. A cross-sectional image is formed based on the echo data after the low-pass filter. In general, since the cross section intersects with the ultrasonic beam, the image data of a certain point on the cross section reflects the echo data at a point that is not on the cross section, that is, a point included in a neighboring space extending in the normal direction from the cross section. . How far a certain point is from the cross section, that is, how much thickness range in the normal direction of the cross section reflects the influence depends on the characteristics of the low-pass filter. The filter characteristic adjusting unit controls the thickness of the adjacent space that affects the cross-sectional image to a desired value by adjusting the pass band of the filter unit.
[0012]
In another ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the image forming unit sets an interpolation target point on the cross section, and uses three-dimensional interpolation processing using echo data at reference points around the interpolation target point. Interpolating means for obtaining interpolated echo data at the interpolation target point, and interpolation for adjusting a spread of the reference point distribution with respect to the interpolation target point according to a degree of spread of the neighboring space in the normal direction A range adjusting unit, and forming the cross-sectional image based on the interpolation echo data.
[0013]
According to the present invention, the interpolation echo data in which the echo data of the surrounding reference points is reflected on the echo data of the interpolation target point is obtained by the three-dimensional interpolation process. A cross-sectional image is formed based on this interpolation echo data. The interpolation range adjusting means adjusts the spread of the distribution of the reference points according to how much the thickness of the neighboring space is reflected in the cross-sectional image. When echo data in a thicker neighboring space is reflected in the cross-sectional image, a reference point that is further away from the interpolation target point in the normal direction of the cross-section is set. As a method of adjusting the spread of the reference point distribution, for example, the distance from the interpolation target point to the reference point can be changed according to the thickness of the neighboring space without changing the number of reference points. Another example of the adjustment method is to add a new reference point outside the previous reference point when increasing the thickness of the neighboring space, and conversely to reduce the thickness, Remove reference points located in the outer shell of the distribution.
[0014]
In another ultrasonic diagnostic apparatus according to another aspect of the invention, the image forming unit is configured to set a nearby cross section having an interval between the cross section and an interval corresponding to the extent of the neighboring space in the normal direction. A cross-section setting means; cross-section data generating means for obtaining echo data in the cross-section and echo data in the neighboring cross-section; and combining the echo data on the cross-section and the echo data on the near cross-section Image synthesizing means for forming an image.
[0015]
According to the present invention, the cross-sectional echo data corresponding to the cross-sectional image and the cross-sectional echo data in the vicinity of the cross-section are combined to form a cross-sectional image. The neighboring space reflected in the cross-sectional image corresponds to a space in which the neighboring cross-section is arranged. The neighboring section setting means adjusts the arrangement of the neighboring sections in the sectional normal direction according to how much the thickness of the neighboring space is reflected in the sectional image. When echo data of a thicker neighboring space is reflected in the cross-sectional image, the neighboring cross-section is arranged at a position further away from the cross-section in the normal direction. As a method for setting the arrangement of the neighboring sections, for example, the distance from the section to each neighboring section can be changed according to the thickness of the neighboring space without changing the number of neighboring sections. In another example, when increasing the thickness of the neighborhood space, a new neighborhood section is added to the outside of the previous neighborhood section, and conversely, when the thickness is decreased, the outside neighborhood section is increased. Remove.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a probe 10 is an ultrasonic probe that transmits ultrasonic pulses and receives echoes. The probe 10 has an array transducer, and an ultrasonic beam is electronically scanned by electronic scanning of the array transducer. At the same time, the ultrasonic beam is scanned three-dimensionally by mechanically moving the array transducer in a direction different from the electronic scanning. Further, the probe 10 may have a two-dimensional array transducer. In this case, the ultrasonic beam is electronically three-dimensionally scanned.
[0018]
The transmission circuit 12 outputs a transmission pulse delayed for each channel of the transducer array to the probe 10 according to control by a transmission / reception control circuit (not shown). The delay amount for each transducer is controlled so that the ultrasonic wave to be transmitted forms a beam, and is controlled according to the direction of the transmitted beam.
[0019]
On the other hand, the receiving system is a receiving circuit 16, a sound ray processing circuit 18, a volume memory 20, a trilinear interpolation circuit 22, a coordinate conversion information generation circuit 24, a frame buffer 26, a cross-section synthesis circuit 28, a luminance conversion circuit 30, and a processing parameter. An operation unit 32 and a display device 34 are included.
[0020]
The receiving circuit 16 phasing-adds the received signals for each channel from the probe 10 according to control by the transmission / reception control circuit. The receiving circuit 16 converts the received signal from an analog signal to a digital signal, and outputs the received signal as an echo data string along the direction of the ultrasonic beam.
[0021]
The sound ray processing circuit 18 receives the echo data string from the receiving circuit 16 and performs low-pass filter processing on the echo data string. The filter characteristics of the sound ray processing circuit 18 can be adjusted by the processing parameter operation unit 32.
[0022]
The volume memory 20 stores the echo data after the low-pass filter processing output from the sound ray processing circuit 18. The volume memory 20 stores echo data at each sampling point in the three-dimensional space scanned by the ultrasonic beam. FIG. 2 is a schematic diagram showing a space scanned by an ultrasonic beam and a cross section on which a cross-sectional image is formed. The ultrasonic beam transmitted and received by the probe 10 is scanned in two directions, the θ direction and the φ direction. Thereby, the three-dimensional space 40 is scanned with the ultrasonic beam.
[0023]
The trilinear interpolation circuit 22 calculates interpolation echo data on the cross section 42 set in the three-dimensional space 40 formed by the scanning of the ultrasonic beam as shown in FIG. By this interpolation processing, a cross-sectional image corresponding to the cross-section 42 is generated. For example, the trilinear interpolation circuit 22 generates a cross-sectional image of a certain cross-section and a cross-sectional image of one or a plurality of cross-sections (neighboring cross-sections) near the cross-section by interpolation processing.
[0024]
The coordinate conversion information generation circuit 24 gives to the trilinear interpolation circuit 22 position information of a cross section (and a nearby cross section) in accordance with an operator instruction or the like in the processing parameter operation unit 32.
[0025]
The frame buffer 26 stores the cross-sectional image generated by the trilinear interpolation circuit 22. For example, when generating a cross-sectional image of a cross section with a trilinear interpolation circuit 22 and a cross-sectional image of a cross section in the vicinity thereof, the frame buffer 26 can accumulate and hold the plurality of cross-sectional images.
[0026]
The cross-section synthesis circuit 28 generates a single cross-section image by synthesizing a plurality of cross-section images generated corresponding to a certain cross-section and its neighboring cross-section and stored in the frame buffer 26.
[0027]
The luminance conversion circuit 30 converts the digital data representing the cross-sectional image output from the cross-sectional synthesis circuit 28 into a luminance signal (video signal) that changes along the scanning line of the display device 34.
[0028]
The display device 34 displays a cross-sectional image on the screen based on the signal output from the luminance conversion circuit 30.
[0029]
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the characteristics of the apparatus, and shows a cross section and an ultrasonic beam for image formation. The figure shows a cross-section 50 corresponding to the cross-sectional image, adjacent cross-sections 52 and 54 arranged above and below the cross-section 50, and an ultrasonic beam 56 intersecting these cross-sections 50, 52 and 54. Has been. In the present apparatus, a cross-sectional image corresponding to the cross section 50 is generated so as to reflect not only echo data on the cross section 50 but also echo data in a neighboring space extending in the normal direction of the cross section 50. This processing is performed by the sound ray processing circuit 18, the trilinear interpolation circuit 22, and the cross-section synthesis circuit 28. Then, the expansion of the neighborhood space in the normal direction of the cross section 50 can be operated by the processing parameter operation unit 32.
[0030]
When the sound ray processing circuit 18 performs low-pass filter processing in the direction of the ultrasonic beam, echo data of a nearby point along the beam is superimposed on echo data of a certain point of the ultrasonic beam. Here, in general, since the ultrasonic beam 56 intersects the cross section 50 instead of parallel, the echo data of the point on the cross section 50 is separated from the cross section 50 in the normal direction by the superposition of the beam direction by the low-pass filter processing. The echo data of the point will be reflected. FIG. 4 is a schematic graph showing the impulse response of the sound ray processing circuit 18, where the horizontal axis is the distance x along the ultrasonic beam, the vertical axis is the peak center position x _P in the figure, and a δ function-like input. Represents the output level r (x). The r (x) represents an how much influence the point of echo data vicinity at x _P, conversely, the echo data in the echo data at a point x in the vicinity of x _P is x _P It can also be seen as representing the degree of influence on the. The horizontal axis can be associated with the distance in the normal direction of the cross section 50. As described above, the low-pass filter process combines the echo data in the neighborhood space of a certain thickness with the points on the cross section 50, but the influence of the echo data of the points on the cross section 50 reaches the neighborhood space. The processing parameter operation unit 32 can adjust the thickness of the near space reflected in the set cross section 50 by changing the impulse response of the sound ray processing circuit 18.
[0031]
The trilinear interpolation circuit 22 reads the sampled echo data from the volume memory 20 and performs an interpolation process. The trilinear interpolation circuit 22 reflects, for example, echo data at sampling points (reference points) on the neighboring cross sections 52 and 54 on echo data at points on the cross section 50 (interpolation target points) by interpolation processing. FIG. 5 is a schematic graph showing the impulse response of the trilinear interpolation circuit 22, the horizontal axis is the distance x from the cross section 50 to be interpolated to the reference point used for interpolation, and the vertical axis is the output level similar to FIG. 4. r (x) is represented. Incidentally, FIG. 5 shows the case of linear interpolation. By this interpolation processing, the echo data of the reference point is reflected on the interpolation target point, while the influence of the echo data of the interpolation target point is exerted on the sampling points near the interpolation target point. For example, the interpolation processing obtains echo data of the interpolation target point on the cross section 50 which is the center point of the cube or the like with the eight sampling points constituting the vertices of the cube or rectangular parallelepiped surrounding the interpolation target point as reference points. In interpolation, in general, the reference point is selected so that the above-mentioned cube is constructed using sampling points as close as possible to the interpolation target point, and the interpolation accuracy is increased. A sampling point located at the top of the image is selected as a reference point, and echo data at a point further away from the cross section 50 is reflected on the interpolation target point. The processing parameter operation unit 32 can adjust the thickness of the neighboring space reflected in the set cross section 50 by selecting a reference point having a different distance to the cross section 50.
[0032]
For example, the cross-section synthesis circuit 28 adds and synthesizes the cross-sectional images of the cross-section 50 and the neighboring cross-sections 52 and 54 shown in FIG. FIG. 6 is a schematic graph showing impulse responses before and after synthesis by the cross-section synthesis circuit 28. The horizontal axis represents the distance x in the normal direction of the cross-section 50, and the vertical axis represents the output level similar to that in FIG. r (x) is represented. FIG. 6A shows an impulse response of the cross section 50 before the synthesis, and r (x) is centered at x _P with the center being located at x _P by the processing in the sound ray processing circuit 18 and the trilinear interpolation circuit 22 already described. A chevron shape 60 having the following width is shown. FIG. 5B shows an impulse response when the neighboring sections 52 and 54 are combined with the section 50. As a result of the synthesis, the echo data on the cross section 50 is affected by the echo data in the neighboring cross sections 52 and 54. On the other hand, as shown in FIG. The echo data on the cross section 50 has an influence on x _S1 and x _S2 . Thereby, the shape 62 of the impulse response after synthesis has a wider width than the single chevron shape 60 shown in FIG. The thickness of the near space reflected in the cross section 50 changes according to the interval between the cross section 50 and the close cross sections 52 and 54. That is, the processing parameter operation unit 32 adjusts the positions of the adjacent cross sections 52 and 54 where the cross-sectional image is generated by the trilinear interpolation circuit 22, thereby adjusting the thickness of the neighboring space realized by the cross-section synthesis circuit 28. The Further, when increasing the thickness of the neighboring space that affects the section 50, the processing parameter operation unit 32 adds another neighboring section at a position further away from the section 50, and trilinear interpolation is performed on the echo data in the neighboring section. It is also possible to adopt a configuration in which the circuit 22 is generated and this neighborhood section is added to the addition synthesis in the section synthesis circuit 28. In this configuration, when the thickness of the neighborhood space is reduced, the neighborhood section that is farthest from the section 50 is deleted in order.
[0033]
The operator can set the cross section 50 at a desired position in the three-dimensional space scanned with the ultrasonic beam by operating the processing parameter operation unit 32, and a cross-sectional image generated corresponding to the cross section 50 can be obtained. It is displayed on the display device 34. For example, the processing parameter operation unit 32 includes a rotary knob and a slide lever, and is easily configured by the operator to continuously move the cross section 50 in the normal direction. According to this apparatus, for example, spots that generate high-intensity echoes and spots that appear darker due to better absorption of ultrasonic waves than surrounding tissues appear not only in the cross-section where those spots originally exist, but also in the image of the cross-section in the vicinity thereof. . Therefore, even if the section 50 is moved relatively quickly, it is easy to find those spots.
[0034]
In addition, since echo data in the near space is displayed superimposed on one cross-sectional image, the amount of information included in the cross-sectional image increases, and the structure of the subject tissue can be easily grasped and diagnosed from the cross-sectional image. As described above, the processing parameter operation unit 32 can change the thickness of the neighboring space superimposed on one cross-sectional image, and thus the operator can suitably adjust the amount of information expressed in the cross-sectional image. it can. Further, the processing parameter operation unit 32 can include a rotary knob and a slide lever for adjusting the thickness of the nearby space. The operator operates them to continuously increase the thickness of the cross section displayed on the display device 34, and can infer and grasp the three-dimensional structure of the subject tissue from the change in the cross-sectional image at that time. .
[0035]
The above-described apparatus includes the sound ray processing circuit 18, the trilinear interpolation circuit 22, and the cross-section synthesis circuit 28 as means for reflecting the echo data of the neighborhood space on the set cross-section. They may not be used, and can be configured so that they can be selected. For example, whether the setting for each combining means such as the setting of the filter characteristics for the sound ray processing circuit 18, the setting of the reference point for the interpolation processing for the trilinear interpolation circuit 22, and the setting of the neighboring cross section synthesized by the cross section synthesizing circuit 28 are valid. The processing parameter operation unit 32 can be configured so that it can be disabled or not, and the operator can select one of the three combining means and use it in combination.
[0036]
Moreover, the apparatus provided with either of the said 3 synthetic | combination means independently, and the apparatus provided with arbitrary two of them can also be comprised.
[0037]
【The invention's effect】
According to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the echo data of the adjacent space spreading in the normal direction of the set cross section is synthesized with the cross section. Reflected in the image. That is, the amount of information included in the cross-sectional image increases, and the structure of the subject tissue can be easily grasped and diagnosed from the cross-sectional image.
[0038]
Further, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, due to the above synthesis, echo data of a point on a certain cross section is reflected in echo data of a point on a cross section in the vicinity away from the normal direction. Therefore, there is an effect that it becomes difficult to overlook a point-like high-echo or low-echo region of interest by moving the cross-sectional position in the normal direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a space scanned by an ultrasonic beam and a cross section on which a cross-sectional image is formed.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining features of the apparatus.
FIG. 4 is a schematic graph showing an impulse response of a sound ray processing circuit.
FIG. 5 is a schematic graph showing an impulse response of a trilinear interpolation circuit.
FIG. 6 is a schematic graph showing impulse responses before and after synthesis by the cross-section synthesis circuit.
[Explanation of symbols]
10 probe, 12 transmission circuit, 16 reception circuit, 18 sound ray processing circuit, 20 volume memory, 22 trilinear interpolation circuit, 24 coordinate conversion information generation circuit, 26 frame buffer, 28 cross-section synthesis circuit, 30 luminance conversion circuit, 32 processing parameters Operation unit, 34 display device.

Claims

Wave transmitting / receiving means for acquiring echo data in a three-dimensional space by scanning an ultrasonic beam;
Cross-section setting means for setting a cross-section in the three-dimensional space;
For the echo data on the cross section in the three-dimensional space, the echo data in the neighboring space spreading in the normal direction of the cross section, and the echo data at a point farther from the cross section than the echo data close to the cross section An image forming means for combining and forming a cross-sectional image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

Wave transmitting / receiving means for acquiring echo data in a three-dimensional space by scanning an ultrasonic beam;
Cross-section setting means for setting a cross-section in the three-dimensional space;
Image forming means for combining the echo data on the cross section in the three-dimensional space with the echo data in the adjacent space extending in the normal direction of the cross section to form a cross-sectional image;
In an ultrasonic diagnostic apparatus having
The image forming unit includes:
Filter means for performing low-pass filtering along the ultrasonic beam direction on the echo data string along the ultrasonic beam direction;
Filter characteristic adjusting means for adjusting the passband of the filter means according to the degree of spread of the neighboring space in the normal direction;
And forming the cross-sectional image based on the echo data after the low-pass filter processing.

Wave transmitting / receiving means for acquiring echo data in a three-dimensional space by scanning an ultrasonic beam;
Cross-section setting means for setting a cross-section in the three-dimensional space;
Image forming means for combining the echo data on the cross section in the three-dimensional space with the echo data in the adjacent space extending in the normal direction of the cross section to form a cross-sectional image;
In an ultrasonic diagnostic apparatus having
The image forming unit includes:
Interpolation means for setting an interpolation target point on the cross section, performing a three-dimensional interpolation process using echo data at reference points around the interpolation target point, and obtaining interpolation echo data at the interpolation target point;
The spread of the distribution of the reference points with respect to the interpolation target point according to the degree of spread of the neighboring space in the normal direction , the interpolation target point according to the thickness of the neighboring space without changing the number of reference points Interpolation range adjusting means for adjusting by changing the distance from the reference point to the reference point ,
And forming the cross-sectional image based on the interpolation echo data.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The image forming unit includes:
A neighborhood cross-section setting means for setting a neighborhood cross-section having an interval between the cross-section and an interval corresponding to the extent of the neighborhood space in the normal direction;
Cross-section data generating means for obtaining echo data in the cross section and echo data in the nearby cross section;
Image combining means for combining the echo data on the cross section and the echo data on the nearby cross section to form the cross section image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

Wave transmitting / receiving means for acquiring echo data in a three-dimensional space by scanning an ultrasonic beam;
Cross-section setting means for setting a cross-section in the three-dimensional space;
For echo data on the cross section in the three-dimensional space, it spreads in the normal direction of the cross section Image forming means for synthesizing echo data in the nearby space to form a cross-sectional image;
In an ultrasonic diagnostic apparatus having
The image forming unit includes:
Interpolation means for setting an interpolation target point on the cross section, performing a three-dimensional interpolation process using echo data at reference points around the interpolation target point, and obtaining interpolation echo data at the interpolation target point;
In the case where the spread of the reference point distribution with respect to the interpolation target point is increased according to the degree of spread of the neighboring space in the normal direction, the thickness of the neighboring space is increased further outside the reference point until then. When adding a new reference point and reducing the thickness on the contrary, an interpolation range adjusting means for removing and adjusting the reference point located in the outer shell of the reference point distribution;
And forming the cross-sectional image based on the interpolation echo data.