JP3911403B2

JP3911403B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP3911403B2
Application number: JP2001327249A
Authority: JP
Inventors: 浩橋本
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: JP2003135454A

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、さらに詳しくは、体表に近い領域の視野を広げて観察することが出来ると共にアーチファクトの低減などが十分に出来る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６および図１７は、従来の超音波診断装置における撮像方法の説明図である。
図１６の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、リニア超音波探触子１’を一つの位置に固定したままビーム方向ｄ１，ｄ２，ｄ３が異なる複数の走査面ｇ１，ｇ２，ｇ３を走査し、それぞれの画像を得る。
そして、図１７に示すように、各走査面ｇ１，ｇ２，ｇ３の画像を重ねた合成画像を生成する。
この合成画像では、ビーム方向が異なる複数の画像が重なった部分のアーチファクトＡの低減などが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波診断装置による合成画像（図１７）では、超音波探触子１’から遠い領域の視野は広がるが、超音波探触子１’に近い領域の視野は広がらないため、体表に近い領域を広く観察したい場合に向かない問題点がある。また、超音波探触子１’に対するビーム方向の角度に制限があるため、ビーム方向が大きく異なる複数の画像を重ねることが出来ず、アーチファクトＡの低減などが十分に出来ない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、体表に近い領域の視野を広げて観察することが出来ると共にアーチファクトの低減などが十分に出来る超音波診断装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、電子走査式超音波探触子と、前記電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に移動したときに複数の位置で走査する走査手段と、前記複数の位置で撮影した２次元画像を重ねた如き合成画像を生成する合成画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１の観点による超音波診断装置では、電子走査式超音波探触子をその走査面（多数の音線により形成される平面）に平行な方向に移動しながら複数の位置で撮影した２次元画像を重ねた如き合成画像を生成するから、電子走査式超音波探触子に近い領域の視野を広げることが可能となり、体表に近い領域を広く観察することが出来る。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、電子走査式超音波探触子と、前記電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に移動したときに複数の位置で共通の観察対象部に向かって走査する走査手段と、前記複数の位置で撮影した２次元画像を重ねた如き合成画像を生成する合成画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第２の観点による超音波診断装置では、電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に移動しながら複数の位置で共通の観察対象部に向かって走査し撮影した２次元画像を重ねた如き合成画像を生成するから、電子走査式超音波探触子に近い領域の視野を広げることが可能となり、体表に近い領域を広く観察することが出来る。また、観察対象部が、ビーム方向が異なる複数の画像が重なった部分となるため、観察対象部でのアーチファクトの低減などが可能となる。さらに、電子走査式超音波探触子に対するビーム方向の角度に制限があっても、電子走査式超音波探触子自体の角度を変えることで、観察対象部に対するビーム方向を大きく変えることが可能となる。よって、ビーム方向が大きく異なる複数の画像を重ねることが可能となり、アーチファクトの低減などが十分に出来るようになる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、第１の位置で撮影した観察対象部を含む画像とその後に第２の位置で撮影した画像とを比較して第２の位置における観察対象部の方向を検出する方向検出手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
電子走査式超音波探触子が移動したときの観察対象部の方向は、電子走査式超音波探触子に位置センサや加速度センサを設けることによって検出可能になるが、電子走査式超音波探触子のハードウエア構成が複雑なる。
これに対して、上記第３の観点による超音波診断装置では、移動前後の画像を比較する画像解析により観察対象部の方向を検出するため、電子走査式超音波探触子のハードウエア構成が複雑にならない利点がある。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、表示した画像上で操作者が指定した点を前記観察対象部とする観察対象部設定手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第４の観点による超音波診断装置では、操作者が任意に観察対象部を指定できる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、電子走査式超音波探触子の初期位置における所定の深さの走査面中央の点を観察対象部とする観察対象部設定手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第５の観点による超音波診断装置では、所定の深さを予め設定しておけば、デフォルトの観察対象部を利用可能となる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記所定の深さを操作者が指定するための観察対象部深さ指定手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第６の観点による超音波診断装置では、操作者が観察対象部を変更できる。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に移動するのを補助する移動補助手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第７の観点による超音波診断装置では、操作者がフリーに電子走査式超音波探触子を移動する場合に較べて、より正確に電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に移動することが出来る。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記合成画像生成手段は、複数の位置で撮影した各２次元画像の対応する画素の最大値を合成画像の画素値とすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第８の観点による超音波診断装置では、合成画像を簡単に作成することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す発明の実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置の構成図である。
この超音波診断装置１０は、リニアまたはコンベックスまたはセクタ方式の電子走査型超音波探触子１と、電子走査型超音波探触子１を駆動して超音波パルスを被検体内へ送信すると共に被検体内から超音波エコーを受信して受信データを出力する送受信部２と、受信データからＢモードデータまたはＣＦＭ（Color Flow Mapping）データを得る信号処理部３と、Ｂモード画像やＣＦＭ画像を生成すると共に本発明にかかる移動コンパウンド処理を実行して合成画像を生成するＤＳＣ（Digital Scan Converter）４と、Ｂモード画像やＣＦＭ画像や合成画像を表示するＣＲＴ５と、全体を制御する制御部６と、操作者が操作を行うための操作部７とを具備している。
【００１４】
図２は、超音波診断装置１０が実行する移動コンパウンド処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、図３の（ａ）に示すように、走査面の中央のビームが電子走査型超音波探触子１のエレメント配列に対して対称となる走査面Ｇ１を走査し、Ｂモード画像またはＣＦＭ画像を撮像し、図３の（ｂ）に示すように、撮像した画像をＣＲＴ５に表示する。この画像では、電子走査型超音波探触子１から見て癌Ｃの後方にアーチファクトＡが生じている。なお、このアーチファクトＡは、音響陰影（acoustic shadow）を想定している。
操作者は、観察対象部（ここでは、癌Ｃとする）が画面の中央に位置するように電子走査型超音波探触子１の位置を定める。
【００１５】
ステップＳ２では、操作者は、図４に示すように、ＣＲＴ５に表示された画像上でポインタＫを操作して、観察対象点Ｐ１を指定する。
ステップＳ３では、観察対象点Ｐ１が指定された画像を最初の合成画像とする。
【００１６】
ステップＳ４では、操作者は、コンパウンドスタートを指示すると共に、電子走査型超音波探触子１の走査面に平行な方向に電子走査型超音波探触子１を移動する。
【００１７】
ステップＳ５では、前回のビーム方向のままで走査面を走査し、画像を得る。例えば、図３の（ａ）に示す前回のビーム方向のままで、図５の（ａ）に示すように、走査面Ｇ２を走査し、図５の（ｂ）に示す如き画像を得る。
【００１８】
ステップＳ６では、前回の画像と今回の画像を比較して、観察対象点を検出する。例えば、図６の（ａ）に示すように、前回の画像上の観察対象点Ｐ１を中心とする小領域Ｑ１を設定し、図６の（ｂ）に示すように、今回の画像上で小領域Ｑ１と最も強い相関のある小領域Ｑ２を探し、その小領域Ｑ２の中心を新たな観察対象点Ｐ２とする。
【００１９】
ステップＳ７では、新たな観察対象点を検出できたならステップＳ８へ進み、検出できなかったなら処理を終了する。
ステップＳ８では、新たな観察対象点の方向を走査できるならステップＳ９へ進み、電子走査式超音波探触子１の制限から新たな観察対象点の方向を走査できないなら処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ９では、図７の（ａ）に示すように、新たな観察対象点の方向に向けた走査面Ｇ２’を走査し、図７の（ｂ）に示す如き画像を得る。
【００２１】
ステップＳ１０では、得た画像を合成画像に重ねて新たな合成画像とする。例えば、図３の（ｂ）に示す画像と図７の（ｂ）に示す画像とを位置合わせした後、いずれかの画像の画素が存在する位置に画素を持つ合成画像を形成する。そして、合成画像の画素値は、対応する元の画像の画素値のうちの最大値とする。あるいは、対応する元の画像の画素値が１つだけならその値を合成画像の画素値とし、複数あるならそれらの平均値を合成画像の画素値とする。このようにして、図８に示す如き合成画像を得る。この合成画像では、アーチファクトＡが低減されている。
ステップＳ１１では、合成画像を表示する。そして、前記ステップＳ５に戻る。
【００２２】
戻ったステップＳ５では、例えば、図７の（ａ）に示す前回のビーム方向のままで、図９の（ａ）に示すように、走査面Ｇ３を走査し、図９の（ｂ）に示す如き画像を得る。
次いで、ステップＳ６では、例えば、図１０の（ａ）に示すように、前回の画像上の観察対象点Ｐ２を中心とする小領域Ｑ２を設定し、図１０の（ｂ）に示すように、今回の画像上で小領域Ｑ２と最も強い相関のある小領域Ｑ３を探し、その小領域Ｑ３の中心を新たな観察対象点Ｐ３とする。
【００２３】
続いて、ステップＳ７，Ｓ８を経て、ステップＳ９では、図１１の（ａ）に示すように、新たな観察対象点の方向に向けた走査面Ｇ３’を走査し、図１１の（ｂ）に示す如き画像を得る。
次いで、ステップＳ１０では、例えば、図１１の（ｂ）に示す画像を、図８に示す合成画像に重ねて、図１２に示す如き合成画像を得る。この合成画像では、アーチファクトＡがさらに低減されている。
続いて、ステップＳ１１では、合成画像を表示する。そして、前記ステップＳ５に戻り、上記と同様の処理を繰り返す。
【００２４】
図１３の（ａ）（ｂ）に示すように、電子走査式超音波探触子１の向きを変えるように電子走査式超音波探触子１を移動してもよい。
この場合、電子走査式超音波探触子１に対するビーム方向の角度に制限があっても、観察対象部に対するビーム方向を大きく変えることが可能となる。
よって、図１４に示す合成画像のように、アーチファクトＡの低減などが十分に行えるようになる。
【００２５】
図１５は、電子走査式超音波探触子１の走査面に平行な方向に電子走査式超音波探触子１を移動するのを補助する移動補助装置の一例である。
この移動補助装置１０は、ベースｂに立設したポールｐと、ポールｐから水平に張り出したアームａと、アームａから垂下したロッドｒと、ロッドｒの先端に関節ｋを介して装着されたホルダｈとから構成される。
アームａは、ポールｐに沿って垂直移動可能である。また、ロッドｒは、アームａに沿って水平移動可能である。さらに、ロッドｒは、テレスコピック式に伸縮する。ホルダｈは、アームａとロッドｒが規定する平面内でロッドｒに対する角度を変えることが可能である。また、ホルダｈは、アームａとロッドｒが規定する平面に電子走査式超音波探触子１の走査面が平行になるように電子走査式超音波探触子１を把持する。
そこで、操作者が電子走査式超音波探触子１を持ってどの位置に移動しても、電子走査式超音波探触子１の走査面は常に平行になる。
なお、アームａに沿ってロッドｒを自動的に水平移動させるためのモータを設けてもよい。
【００２６】
本発明にかかる図１２や図１４と従来技術にかかる図１７とを比較すれば判るように、本発明では、電子走査式超音波探触子１に近い領域の視野を広げることが可能となり、体表に近い領域を広く観察することが出来る。また、観察対象部でのアーチファクトＡの低減などが十分に行えるようになる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の超音波診断装置によれば、次の効果が得られる。
（１）電子走査式超音波探触子に近い領域の視野を広げることが可能となり、体表に近い領域を広く観察することが出来る。
（２）アーチファクトの低減などが可能となる。
（３）電子走査式超音波探触子に対するビーム方向の角度に制限があっても、電子走査式超音波探触子自体の角度を変えることで、観察対象部に対するビーム方向を大きく変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる移動コンパウンド処理を示すフロー図である。
【図３】移動コンパウンド処理の最初の走査面および得られる画像を示す説明図である。
【図４】観察対象点の指定を示す説明図である。
【図５】電子走査式超音波探触子を移動した位置での最初の走査面および得られる画像を示す説明図である。
【図６】前回の画像と今回の画像の比較を示す説明図である。
【図７】電子走査式超音波探触子を移動した位置での観察対象点に向けた走査面および得られる画像を示す説明図である。
【図８】２回目の合成画像を示す例示図である。
【図９】電子走査式超音波探触子をさらに移動した位置での最初の走査面および得られる画像を示す説明図である。
【図１０】前回の画像と今回の画像の比較を示す説明図である。
【図１１】電子走査式超音波探触子をさらに移動した位置での観察対象点に向けた走査面および得られる画像を示す説明図である。
【図１２】３回目の合成画像を示す例示図である。
【図１３】電子走査式超音波探触子の角度が変わるように移動する状態を示す説明図である。
【図１４】電子走査式超音波探触子の角度が変わるように移動した場合の合成画像の例示図である。
【図１５】移動補助装置の例示図である。
【図１６】従来の超音波撮像方法を示す説明図である。
【図１７】従来の合成画像の例示図である。
【符号の説明】
１電子走査式超音波探触子
２送受信部
３信号処理部
４ＤＳＣ
５ＣＲＴ
６制御部
７操作部
１０移動補助装置

Claims

所定の方向に対して超音波を送受信する電子走査式超音波探触子と、
前記電子走査式超音波探触子の初期位置での表示した画像上で操作者が指定した点を観察対象部とする観察対象部設定手段と、
前記電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に１つ以上の位置に移動したときに、前記初期位置を含むいずれかの第１の位置で撮影した前記観察対象部を含む第１の画像と超音波の走査方向を変えないでその後に撮影した第２の位置の第２の画像とを比較して、前記第２の位置における前記観察対象部の方向を検出する方向検出手段と、
前記方向検出手段で検出した観察対象部の方向に基づいて、前記第１の画像の左右方向における前記観察対象部の位置と前記第２の位置で超音波の走査方向を変えて撮影した第３の画像の左右方向における前記観察対象部の位置とが同じになるように、共通の観察対象部に向かって超音波を走査させる走査手段と、
複数の位置で共通の観察対象部に向かって走査した超音波に基づいて撮像した複数の２次元画像を前記共通の観察対象部を同一位置にして重ねた如き合成画像を生成する合成画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
所定の方向に対して超音波を送受信する電子走査式超音波探触子と、
前記電子走査式超音波探触子の初期位置における所定の深さの走査面中央の点を観察対象部とする観察対象部設定手段と、
前記電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に１つ以上の位置に移動したときに、前記初期位置を含むいずれかの第１の位置で撮影した前記観察対象部を含む第１の画像と超音波の走査方向を変えないでその後に撮影した第２の位置の第２の画像とを比較して、前記第２の位置における前記観察対象部の方向を検出する方向検出手段と、
前記方向検出手段で検出した観察対象部の方向に基づいて、前記第２の位置で超音波の走査方向を変えて撮影した第３の画像において前記観察対象部が走査面中央の点に位置するように、共通の観察対象部に向かって超音波を走査させる走査手段と、
前記複数の位置で共通の観察対象部に向かって走査した超音波に基づいて撮像した複数の２次元画像を前記共通の観察対象部を同一位置にして重ねた如き合成画像を生成する合成画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
所定の方向に対して超音波を送受信する電子走査式超音波探触子と、
前記電子走査式超音波探触子の初期位置における操作者が指定した所定の深さの走査面中央の点を観察対象部とする観察対象部深さ指定手段と、
前記電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に１つ以上の位置に移動したときに、前記初期位置を含むいずれかの第１の位置で撮影した前記観察対象部を含む第１の画像と超音波の走査方向を変えないでその後に撮影した第２の位置の第２の画像とを比較して、前記第２の位置における前記観察対象部の方向を検出する方向検出手段と、
前記方向検出手段で検出した観察対象部の方向に基づいて、前記第２の位置で超音波の走査方向を変えて撮影した第３の画像において前記観察対象部が走査面中央の点に位置するように、共通の観察対象部に向かって超音波を走査させる走査手段と、
前記複数の位置で共通の観察対象部に向かって走査した超音波に基づいて撮像した複数の２次元画像を前記共通の観察対象部を同一位置にして重ねた如き合成画像を生成する合成画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置において、
前記方向検出手段は、前記１つの位置で撮影した画像における観察対象部の領域と最も強い相関のある領域を前記その後に撮影した位置の画像の中から探し、その最も強い相関のある領域をその画像における新たな観察対象部とすることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波診断装置において、
前記電子走査式超音波探触子をその走査面に平行な方向に移動するのを補助する移動補助手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波診断装置において、
前記合成画像生成手段は、複数の位置で撮影した各２次元画像の対応する画素の最大値を合成画像の画素値とすることを特徴とする超音波診断装置。