JP4096170B2

JP4096170B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4096170B2
Application number: JP2002283302A
Authority: JP
Inventors: 超識湯浅; 敏彦河野; 佳子山本
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004113603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に例えば生体等の被検体内の３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】
超音波診断装置は、例えば生体等の被検体内に超音波信号を送信し、これに対する超音波エコー等を含む受信信号に基づいて、診断画像を生成したり、例えば血流速度等の診断に有用な情報を得るものである。
【０００３】
例えば、被検体内への超音波の送信方向であるビームラインをずらしながら被検体の断面を走査(スキャン)し、各ビームラインに対応する受信信号を走査変換することによって被検体内の断層像を生成することが知られている。
【０００４】
また、走査の対象となる断面である、いわゆるスライス面をずらしながら複数のスライス面について得られた断層像情報を蓄積してなる３次元データセットを投影変換して、３次元的に表示した投影画像またはいわゆる３次元画像を生成することが提案されている。
【０００５】
例えば産婦人科の分野において、胎児の３次元画像を生成し、これに基づいて胎児の発育状況を診断することが提案されている(例えば非特許文献１参照。)。例えば、胎児の顔面等を観察することが提案されている。
【０００６】
【非特許文献１】
馬場一憲・井尾裕子著「産婦人科３次元超音波」株式会社メジカルビュー刊 2000年4月10日第46頁図2-15
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば胎児は胎内においてどのような姿勢をとっているか、顔面がどの向きを向いているかは不定であり、従来は生成された投影画像を観察しながら投影画像の視線に対応する方向(以下、「視線方向」と称する。)を再度設定し、画像を回転等させる処理を行って所望の投影画像、例えば顔面を正面から見た像等を得ていた。
【０００７】
また、例えば観察対象物が胎児の顔面である場合に、胎児の顔面近くに胎盤や胎児の腕等診断の妨げとなる物が存在する場合には、画像のカット処理を行なったうえで再度投影画像を構成していた。
【０００８】
しかし、投影画像の生成には、解像度および装置の演算能力にもよるが、例えば数秒から十数秒程度の時間を要することから、投影画像をもとに回転、カット等の処理をして試行錯誤しながら所望の投影画像を得るには時間と手間がかかり、診断の迅速性を損なう原因となっていた。
【０００９】
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、診断に好適な投影画像を容易に得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、３次元画像データが蓄積される記憶部と、画像を表示する表示部と、該表示部に表示された断層像に重ねて表示された直線状の表示面設定マークの直線の向きおよび位置を操作して視点位置となる面の向きおよび位置を指定し、並びに視線方向を指定するマークの向きを操作して視線方向を指定する入力部と、前記３次元画像データを用いて前記入力部により指定された前記視点位置となる面および前記視線方向からみた投影画像を生成して前記表示部に表示させる投影画像生成部とを有する超音波診断装置によって上述した課題を解決する。
【００１１】
本発明によれば、表示に要する時間が短く略リアルタイムで表示が可能なBモード等の断層像上において、視点位置となる面の向きおよび位置、並びに視線方向を指定することにより、指定された視点から指定された視線方向で診断対象物をみた投影画像を得ることができ、診断に好適な投影画像が容易に得られ、迅速に診断することができる。例えば、胎児の顔面を観察する場合には、胎盤や胎児の腕等が診断の妨げとならない位置に視点位置を設定することにより、容易に診断に好適な画像を生成することができる。
【００１２】
なお、ここで視点位置は点であり、視線方向はこの点を通り放射状に分布するものであってもよい。また、視点位置が面であり、視線方向はこの面に直交する方向に平行に分布するものであってもよい。
【００１３】
また、投影方向は断層像の断層面に含まれる方向についてのみ、２次元的に指定するようにしてもよいが、投影方向を３次元的に設定するため、断層像の断層面に対する視線方向の傾きを設定する手段を設けてもよい。例えば、傾きを数値入力するようにしてもよい。また、マークを立体的に表示して、これを操作することによって傾きを設定できるようにしてもよい。
【００１４】
また、表示部は、表示されている断層像のスライス面に直交する平面の座標軸を表示する表示領域を有し、入力部は、表示領域に表示されるマークの向きを操作して視線方向と断層像との角度を操作する構成としてもよい。このようにしても、視線方向を直交３軸方向において任意かつ容易に設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる超音波診断装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、超音波診断装置は、探触子１と、探触子１を介して図示しない被検体に超音波信号を送信するとともに、被検体からの超音波エコー等からなる受信信号を受信する受信部３と、受信信号に基づいていわゆるＢモード断層像等の２次元画像を生成する２次元画像構築部５と、２次元画像等を表示するモニタである表示部７とを有する。そして、ビデオキャプチャー機能など表示部７に時々刻々表示される２次元画像に関するデータを連続的に取り込む機能を有する３次元画像データ取得部９と、３次元画像データ取得部が取得したデータを保持する３次元画像データ記憶部１１とが設けられている。そして、３次元画像データ記憶部１１から３次元画像データを読み出して投影変換し、投影画像またはいわゆる３次元画像を生成する３次元画像構築部１３が設けられている。そして、３次元画像データ取得部９および３次元画像構築部１３を制御するＣＰＵ１５と、ＣＰＵ１５に接続された操作部１７とが設けられている。また、ＣＰＵ１５からの信号に基づいて３次元画像構築部１３に３次元画像の投影方向および表示断面を指示する表示面・方向設定部１９とが設けられている。
【００１６】
次に、本実施形態の超音波診断装置の動作方法について説明する。図２は、本実施形態の超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、この動作は、２次元画像を表示するステップＳ０１と、３次元画像の視点位置に対応する表示面を設定するステップＳ０２と、３次元画像の視線方向に対応する表示方向を設定するステップＳ０３と、設定された表示面および表示方向に関する設定データを保存するステップＳ０４とを有する。さらに、この動作は、３次元画像データを取得するステップＳ０５と、３次元画像データを保存するステップＳ０６と、３次元画像の表示断面または視線位置に該当する面を設定するステップＳ０７と、３次元画像の投影方向または視線方向を設定するステップＳ０８と、３次元画像を構築するステップＳ０９と、３次元画像を表示するステップＳ１０とを有して構成されている。以下、ステップ毎に説明する。
【００１７】
（ステップＳ０１）
先ず、送受信部３は、超音波パルスを含む送信信号を生成し、探触子１の図示しない複数の振動子に供給する。送信信号を受けた振動子はそれぞれ振動して超音波を発生する。そして、図示しない被検体内に各振動子からの超音波の波面が一致する方向に伝播する超音波ビームが形成される。超音波ビームは被検体内を伝播しながら、例えば胎児の表面と羊水との境目等、音響インピーダンスが変化する部位において一部が反射し、この超音波エコーの一部は探触子１に戻り、受信される。受信信号は、送受信部３に送られ、ここで増幅、Ａ／Ｄ変換および整相または受信フォーカス処理を施されて２次元画像構築部５に送られる。送受信部３は、上述した超音波の送受信を、被検体内を予め定められた平面であるスライス面に沿って方向をずらしながら行い、これによって被検体を走査する。
【００１８】
２次元画像構築部５は、得られた受信信号に対応する送信信号の送信方向および送信から受信までの時間間隔、つまり超音波の往復伝播時間に基づいて各受信信号に対応する被検体内の位置を求め、超音波エコー信号の強度と対応する受信信号の強度を対応する画素位置の輝度として走査変換し、スライス面上の２次元断層像データを生成する。そして、表示部７は、２次元画像構築部５が出力した２次元画像データに基づいて２次元画像、すなわちスライス面の断層像を表示する。
【００１９】
図３は、表示部７に表示された２次元画像の一例を示す図である。図３に示すように、２次元画像２１は表示部７の画面２３内に表示される。そして、図３においては、胎児の頭部から肩部にかけての断層像２５が画面の略中央部に表示される。そして、図３においては、胎児の周囲を取り囲んで、矩形の関心領域(ＲＯＩ)２７が設定されている。関心領域の設定は、操作部１７が有するトラックボールやマウス等のポインティングデバイスを操作したり、あるいは数値入力によって行われる。そして、ＲＯＩ２７の上端部の辺に沿って、直線状の表示面設定マーク２９が表示されている。表示面設定マーク２９がＲＯＩ２７の外縁と接する端点３１および３３は、丸状のマークが付され強調して表示される。また、表示面設定マーク２９と直交し、表示面設定マーク２９の略中央部を指し示す矢印状の表示方向設定マーク３５が表示されている。
【００２０】
（ステップＳ０２）
次に、医師、オペレータ等の操作者は、操作部１７が有するポインティングデバイスを操作して、２次元画像状の表示面設定マーク２９の端点３１および３３を移動し、任意の表示面に対応する位置に表示面設定マークが表示されるように入力する。図４は、操作後の２次元画像の一例を示す図である。図４において、表示面設定マーク２９はＲＯＩ２７の左上部を三角形状にカットするように斜めに設定され、表示面設定マーク２９はその略中央部において、胎児の顔面と認められる部分３７に隣接している。
【００２１】
（ステップＳ０３）
次に、操作者は、ポインティングデバイスを操作して、表示方向設定マーク３５が表示面設定マーク２９のどちらの側に位置するかを設定する。図５は、表示方向を設定するときの２次元画像の一例を示す図である。図５に示す例においては、表示方向設定マーク３５は、表示面設定マーク２９の反対側に移動され、表示方向を示す矢印が胎児の方向を向くように設定されている。
【００２２】
上述した表示面設定マーク２９および表示方向設定マーク３５の設定により、求めるべき３次元画像の視線方向および視点位置となる面、換言すれば投影画像の最前面に該当する面の位置が設定されたことになる。
【００２３】
（ステップＳ０４）
ＣＰＵ１５は、内蔵されたバッファメモリにステップＳ０２およびＳ０３で設定された表示面設定マーク２９および表示方向設定マーク３５に対応する３次元画像の視線方向および視線位置を設定データとして保存する。
【００２４】
（ステップＳ０５）
送受信部３は、ステップＳ０１において述べたような被検体の走査を、スライス面を移動しながら行なうことによって被検体内を３次元的に走査する。具体的には、操作者が探触子をスライス面と交わる方向、例えば略直交する方向に移動しながら各移動上の位置に対応するスライス面の受信信号を得る。そして、この間２次元画像構築部５は、略リアルタイムに２次元断層像データを生成しつづけ、表示部７はこれを連続的に表示する。一方、３次元画像データ取得部９は、表示部７に表示される２次元画像に係るデータを連続的に取り込む。
【００２５】
（ステップＳ０６）
３次元データ取得部９は、上述したステップＳ０５と平行して、取りこまれた２次元画像に係るデータを連続して３次元画像データ記憶部１１に記憶させる。これによって、被検体内の複数のスライス面に対応する２次元画像データの集合であるレンダリング用の３次元画像データセットが構成される。
【００２６】
（ステップＳ０７）
表示面・方向設定部１９は、ステップＳ０４において保存された設定データに応じて３次元画像の表示断面、換言すれば視点位置に該当する面を求め、これを３次元画像構築部１３に設定する。
【００２７】
（ステップＳ０８）
次に、表示面・方向設定部１９は、ステップＳ０４において保存された設定データに応じて、３次元画像の投影方向または視線方向を求め、これを３次元画像構築部１３に設定する。
【００２８】
（ステップＳ０９）
３次元画像構築部１３は、３次元画像データ記憶部１１から３次元画像データを読出し、これをステップＳ０７およびＳ０８においてなされた設定に従って、平面に投影して３次元画像を構築する。具体的には３次元画像データを処理して、各位置に対応する画素値、換言すればＢモードにおける輝度値またはその変化量を閾値処理して、この場合には胎児の表面に対応する画像各点を求める。換言すれば、この閾値は、胎児の表面を抽出するのに好適なよう設定される。そして、画像各点が視点位置に該当する面に対してなす傾斜角に応じて濃淡を与えるサーフェスレンダリング法、視点位置からみた診断対象物の奥行きに応じて濃淡を与えるボクセル法、若しくは視線方向の３次元画像データの輝度値を深さ方向に演算して濃淡を与えるボリュームレンダリング法またはこれらを併用して重畳表示する等して投影画像または３次元画像を構築する。
【００２９】
（ステップＳ１０）
３次元画像構築部１３は、構築された３次元画像を表示部７に表示させる。図６は、このような３次元画像の一例を示す図である。図６に示すように、胎児３９は、図４の表示面設定マーク２９において設定された面に対し、図５の表示方向設定マーク３５の矢印で示した方向からみた状態を示す３次元画像として表示される。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、略リアルタイムで表示可能なＢモード断層像である２次元画像上において投影画像の表示方向または視線方向を指定することにより、診断に好適な投影画像を容易に得ることができるから、診断が迅速化される。
【００３１】
さらに、表示面設定マークによって視線方向のみならず表示面または視点位置に該当する面も設定しているから、例えば観察の対象となる胎児の顔面を投影面に近づけて表示することができ、診断に不要な羊水や胎盤が胎児の前方に介在することによる画質の劣化を防ぐことができる。また、例えば胎児の任意の断層像を含む投影画像を得ることもできる。
【００３２】
また、視線方向および視点位置の指定を、画面上の表示面設定マークおよび表示方向設定マークを操作することによって行っているから、操作を直感的に行なうことができ、視線方向等を指定する作業が簡単化される。
【００３３】
なお、上述した実施形態においては、表示面および表示方向を設定してから３次元画像データを取得しているが、予め３次元画像データを取得しておき、その後この３次元画像データに基づいて２次元断層像を表示して表示面および表示方向を設定するようにしてもよい。これによれば、予め取得した３次元画像データを保存しておき、後から詳細な観察を行うことができる。
【００３４】
また、上述した実施形態においては、予め取得された３次元画像データに対していわゆるオフラインで３次元画像を構築しているが、装置の処理能力等が十分にある場合には、時々刻々取得される３次元画像データに対し、設定された表示面および表示方向に基づいてオンラインで３次元画像を構築するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、上述した実施形態では表示方向の設定は２次元画像に対応する平面上に含まれる方向に限られるが、表示方向を３次元方向、換言すれば直交３軸方向において行えるようにしてもよい。例えば、視線方向設定時の２次元画像に対する視線方向の角度または傾きを数値入力して設定するようにしてもよい。また、直交する複数のスライス面に対応する複数の２次元画像を並べて表示し、各２次元画像上においてそれぞれ視点位置を設定するようにしてもよい。また、マークを立体的あるいは３次元的に表示し、これをトラックボール等のポインティングデバイスによって操作することにより、２次元画像に対応する平面から外れる方向、つまり２次元画像に対する視線方向の傾き等のパラメータをも設定できるようにしてもよい。
【００３６】
また、上述した実施形態においては、２次元走査型の探触子を移動しながら３次元画像データを取得しているが、周知の３次元走査型の探触子を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、診断に好適な投影画像を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の超音波診断装置の画面表示の一例を示す図である。
【図４】図１の超音波診断装置において、表示面を設定した後の画面表示の一例を示す図である。
【図５】図１の超音波診断装置において、表示方向を設定した後の画面表示の一例を示す図である。
【図６】図１の超音波診断装置における３次元画像表示の一例を示す図である。
【符号の説明】
１探触子
３送受信部
５２次元画像構築部
７表示部
９３次元画像データ取得部
１１３次元画像データ記憶部
１３３次元画像構築部
１５ＣＰＵ
１７操作部
１９表示面・方向設定部
２１２次元画像
２３表示画面
２５胎児の断層像
２７関心領域の範囲表示
２９表示面設定マーク
３１、３３表示面設定マークの端点
３５表示方向設定マーク
３９胎児の３次元画像

Claims

３次元画像データが蓄積される記憶部と、画像を表示する表示部と、該表示部に表示された断層像に重ねて表示された直線状の表示面設定マークの直線の向きおよび位置を操作して視点位置となる面の向きおよび位置を指定し、並びに視線方向を指定するマークの向きを操作して視線方向を指定する入力部と、前記３次元画像データを用いて前記入力部により指定された前記視点位置となる面および前記視線方向からみた投影画像を生成して前記表示部に表示させる投影画像生成部とを有する超音波診断装置。