JP4225830B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体に対して超音波を送受信して得た超音波エコーデータに基づき、超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超音波診断装置は、医療用分野において広く用いられている。超音波診断装置は、被検体の超音波断層画像（超音波診断画像とも言う）を取得し病変の状態を診断するためのものである。
超音波診断装置は、超音波を被検体に送信し、この被検体からの超音波エコーデータを得る。そして、この超音波エコーデータを画像化することで、超音波診断装置は、超音波断層画像を取得する。
【０００３】
このような従来の超音波診断装置は、超音波の走査により得られる画像が２次元画像となる。このため、従来の超音波診断装置は、より診断し易い画像を提供するために、スパイラルスキャン等の３次元スキャンを行って２次元画像から３次元画像を構築し、被検体を３次元表示するものがある。
また、このような従来の超音波診断装置は、３次元スキャンで得たスキャンライン上を閾値処理して被検体である臓器表面を抽出し、この臓器表面を着色して立体的に表現することも可能である。
【０００４】
上記従来の超音波診断装置は、例えば、特開平１０−１９２号公報に記載されているように、得られた超音波エコーデータのスキャンラインから臓器等の被検体の表面位置を抽出する表面位置抽出手段を備えたものが提案されている。
上記表面位置抽出手段は、スキャンライン開始点からスキャンライン上を遠方にスキャンし、所定の閾値より輝度値の大きいポイント（点）が所定距離以上連続連続した場合、これらのポイント（点）がノイズではなく、臓器等の表面位置であると判別することで、臓器等の被検体の表面を抽出するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−１９２号公報に記載の超音波診断装置は、上記表面位置抽出手段を用いても、スキャンラインによっては図６に示すように臓器外の部分を臓器表面と誤って抽出してしまい、図７に示すように期待した被検体の表面の検出とはならない虞れがあった。尚、図６は従来の超音波診断装置で得られた被検体の表面として誤って抽出した場合の説明図であり、図７は求めている被検体の表面を示す説明図である。
【０００７】
一方、これに対して、上記表面位置抽出手段は、隣接するスキャンラインを平均化することで補正する方法もある。
しかしながら、この場合、上記表面位置抽出手段は、図８に示すように誤まって抽出した部分が正しい検出をした部分に悪影響を与えてしまい、表面抽出の精度を悪くしてしまうという虞れが生じる。尚、図８は、図６で抽出した表面を平均化により補正した場合の説明図である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被検体の表面位置検出の精度向上が可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受信して得た超音波エコーデータに基づき、超音波画像を生成する超音波診断装置において、前記超音波エコーデータのスキャンラインから前記被検体の表面位置を抽出する表面位置抽出手段と、前記表面位置抽出手段で抽出した前記被検体の表面位置を前記スキャンラインの所定数値毎にグループ化するグループ化手段と、前記グループ化手段でグループ化した表面位置の位置情報の関係を基に前記表面位置抽出手段で抽出した表面位置を補正する表面位置補正手段と、を具備したことを特徴としている。
また、本発明の請求項２は、請求項１に記載の超音波診断装置において、前記表面位置補正手段は、前記グループ化手段でグループ化した所定数のデータ群に対して統計的処理を施すことを特徴としている。
また、本発明の請求項３は、請求項２に記載の超音波診断装置において、前記表面位置補正手段は、前記統計的処理としてグループ化した所定数のデータ群に対して中間値を算出し、この算出した中間値を該当するスキャンラインのデータとして置換することを特徴としている。
また、本発明の請求項４は、請求項１〜３に記載の超音波診断装置において、前記表面位置抽出手段は、スキャンライン開始点からスキャンライン上を遠方にスキャンし、所定の閾値より輝度値の大きいポイントが所定距離以上連続するポイントのうち、前記スキャンライン開始点に最も近いポイントを表面位置として抽出することを特徴としている。
この構成により、被検体の表面位置検出の精度向上が可能な超音波診断装置を実現する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の１実施の形態を説明する。
図１ないし図５は本発明の１実施の形態に係わり、図１は本発明の１実施の形態を備えた超音波診断装置を示す全体構成図、図２は図１の補正部の動作を示す補正処理のフローチャート、図３は表面抽出部で抽出した被検体の表面を示す具体例、図４は表面抽出部で抽出した表面位置を表す１次元配列の具体例、図５は補正部での補正処理を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すように本発明の１実施の形態を備えた超音波診断装置１は、被検体内に挿入され、超音波の送受を行う超音波探触子（超音波プローブとも言う）２と、この超音波探触子２が着脱自在に接続され、超音波断層画像を構築する処理を行う装置本体（超音波観測装置）３と、この装置本体３から出力される出力画像信号を入力してリアルタイムの超音波断層画像を表示するモニタ４と、装置本体３に対する設定指示等を行う操作設定部５とから構成される。
【００１２】
超音波探触子２は、被検体内等に挿入し易いように細長に形成した挿入部６と、この挿入部６の後端に設けた操作部（把持部）７とを有し、挿入部６の先端部８には超音波振動子９が内蔵されている。
超音波探触子２は、超音波を送受信する超音波振動子９が挿入部６内を挿通したフレキシブルシャフト１１の先端側に取り付けられている。フレキシブルシャフト１１は、この後端が操作部７に設けた回転駆動部１２に接続されている。そして、超音波探触子２は、回転駆動部１２内部の図示しないモータによりフレキシブルシャフト１１と共に超音波振動子９が回転駆動されるようになっている。
【００１３】
尚、超音波探触子２は、超音波を透過する音響キャップで先端部８が覆われている。そして、超音波振動子９の周囲は、超音波を伝達（伝播）する図示しない超音波伝播媒体で満たされている。
また、超音波探触子２は、フレキシブルシャフト１１内部を挿通した信号線を介して超音波振動子９が装置本体３に電気的に接続されている。
【００１４】
装置本体３は、超音波振動子９に対して超音波信号を送受信する送受信部２１と、この送受信部２１で取り込まれた超音波エコー信号をデジタルの超音波エコーデータに変換するＡ／Ｄコンバータ２２と、このＡ／Ｄコンバータ２２で変換された超音波エコデータに対して臓器等の被検体の表面検出を行う表面検出部２３と、この表面検出部２３で抽出した被検体の表面に対して陰影付加、合成、座標変換などの各種画像処理を行うと共に、これら画像処理された超音波エコデータを画像信号に変換する表示制御部２４と、この表示制御部２４からのデジタル画像信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２５とを備えて構成されている。尚、表示制御部２４は、超音波エコデータを所望のテレビジョン方式の画像データに変換するデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣと略記）２４ａを有して構成される。
【００１５】
表面検出部２３は、超音波エコーデータのスキャンラインから被検体の表面位置を抽出する表面位置抽出部（以下、表面抽出部）３１と、この表面抽出部３１で抽出した被検体の表面位置を補正する表面位置補正部（以下、補正部）３２とから構成される。
【００１６】
表面抽出部３１は、特開平１０−１９２号公報で開示されている方法にて被検体の表面位置を検出する。即ち、表面抽出部３１は、超音波エコーデータのスキャンライン開始点からスキャンライン上を遠方にスキャンし、表面抽出のために設定した所定の閾値より輝度値の大きいポイントが所定距離以上連続するもののうち、ノイズ等によるものを除去する閾値を越え、該スキャンライン開始点に最も近いポイントを抽出することで被検体の表面位置として抽出するようになっている。
【００１７】
補正部３２は、補正処理として表面抽出部３１で抽出した被検体の表面位置をスキャンラインの所定数に対してグループ化すると共に、このグループ化した所定数のデータ群に対して統計的処理を施すようになっている。即ち、補正部３２は、グループ化手段と表面位置補正手段とを兼ねている。
また、本実施の形態では、補正部３２は、統計的処理として後述するようにグループ化した所定数のデータ群に対して中間値を算出し、この算出した中間値を該当するスキャンラインのデータとして置換する処理を行うようになっている。
【００１８】
更に具体的に説明すると、補正部３２は、表面抽出部３１で抽出した臓器等の表面を１次元の配列として記憶するようになっている。そして、補正部３２は、配列の各配列について所定数をグループ化し、グループ化した各配列を元に中間値を求め、新たな１次元の配列として記憶し補正後の被検体の表面とするようになっている。
【００１９】
上記補正処理を図２に示すフローチャートを用いて説明する。
先ず、補正部３２は、後述する配列Ａの補正対象を決定する（ステップＳ１）。次に、補正部３２は、配列Ａの各配列の所定数をグループ化する（ステップＳ２）。
そして、補正部３２は、グループ化した中から中間値を算出する（ステップＳ３）。次に、補正部３２は、算出した中間値を後述の配列Ｂとして記憶する（ステップＳ４）。
そして、補正部３２は、配列Ａの補正対象を変更する（ステップＳ５）。以降、配列Ａの各配列の全てに対して中間値の算出処理を終了するまで繰り返す（ステップＳ６）。
【００２０】
ここで、仮にスキャンラインを１１本、所定数を５個と設定して上記補正処理を具体的に説明する。
表面抽出部３１は、例えば、図３に示すように被検体の表面としてエコーデータを抽出する。
【００２１】
すると、補正部３２は、表面抽出部３１で抽出した臓器等の表面を図４に示す１次元の配列Ａとして図示しないメモリに記憶する。
図４に示す配列Ａの配列数は、スキャンラインの本数である。また、この配列Ａの各配列（欄）の値は、スキャンライン開始点からの距離である。
【００２２】
そして、グループ化する所定数を５個と設定したので、補正部３２は、図５に示すように配列数５個の作業用配列Ｔを用意する。
（１）先ず、補正部３２は、配列Ａの配列［２］を補正対象として、中間値を算出する。 ここで、所定数５なので、配列Ａのグループ化する対象は、［２〕を中心とした［０：４］となる。そして、補正部３２は、Ａ［０：４］を配列Ｔにコピーする（▲１▼）。
次に、補正部３２は、配列Ｔをソートする（▲２▼）。すると、配列Ｔの中間値は「２２」となり、補正部３２は、配列Ｂの［２］に「２２」を記憶する。
【００２３】
（２）次に、補正部３２は、配列Ａの配列［３］を補正対象として、中間値を算出する。
配列Ａのグループ化する対象は、［３］を中心とした［１：５］となる。
補正部３２は、配列Ｔからグループ化対象外となる配列Ａの［０］の値「２２」を検索する。そして、補正部３２は、検索した「２２」を除外して、左づめする（▲３▼）。
【００２４】
次に、補正部３２は、新たにグループ化対象となる配列Ａの［５］を配列Ｔに挿入する。
ここで、配列Ａの［５］は値「２４」であるので、この［５］を挿入する際、補正部３２は「２４」が入るべき位置を検索し、検索結果である「２３」と「２５」との間に「２４」を挿入する（▲４▼）。
【００２５】
すると、配列Ｔの中間値は「２３」となり、補正部３２は、配列Ｂの［３］に「２３」を記憶する。このことにより、補正部３２は、表面抽出部３１で誤って抽出した「３５」を「２３」に補正できる。
以降、補正部３２は、配列Ａの配列［４］〜［１０］、［０］，［１］まで（２）の処理を繰り返し実施する。これにより、補正部３２は、配列Ｂの全ての配列を補正した被検体の表面の位置として記憶できる。
【００２６】
尚、本実施の形態では、被検体の表面として２次元画像を想定しているが、被検体の表面として３次元画像を想定した場合、配列Ａは、配列Ａｉ（ｉ＝１〜ｎ）として所定数存在することになる。
上記補正部３２の補正処理により、装置本体３は、表面抽出部３１で誤って被検体の表面として抽出した部分を補正できる。
【００２７】
この結果、本実施の形態の超音波診断装置１は、補正処理により表面検出の精度が向上できる。
これにより、本実施の形態の超音波診断装置１は、座標変換する前のスキャンラインに対して上記補正処理を行うことで、処理するデータが減少でき、臓器等の被検体の表面位置の検出を高速に処理可能となる。
【００２８】
従って、本実施の形態の超音波診断装置１は、近年のＣＰＵ等の高速化により実現可能となってきたリアルタイムの３次元表示に適用することで、リアルタイムに３次元画像を構築でき、表示可能である。
【００２９】
尚、本発明は、以上述べた実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００３０】
［付記］
（付記項１） 被検体に対して超音波を送受信して得た超音波エコーデータに基づき、超音波画像を生成する超音波診断装置において、
前記超音波エコーデータのスキャンラインから前記被検体の表面位置を抽出する表面位置抽出手段と、
前記表面位置抽出手段で抽出した前記被検体の表面位置を前記スキャンラインの所定数値毎にグループ化するグループ化手段と、
前記グループ化手段でグループ化した表面位置の位置情報の関係を基に前記表面位置抽出手段で抽出した表面位置を補正する表面位置補正手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【００３１】
（付記項２） 前記表面位置補正手段は、前記グループ化手段でグループ化した所定数のデータ群に対して統計的処理を施すことを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００３２】
（付記項３） 前記表面位置補正手段は、前記統計的処理としてグループ化した所定数のデータ群に対して中間値を算出し、この算出した中間値を該当するスキャンラインのデータとして置換することを特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
【００３３】
（付記項４） 前記表面位置抽出手段は、スキャンライン開始点からスキャンライン上を遠方にスキャンし、所定の閾値より輝度値の大きいポイントが所定距離以上連続するポイントのうち、前記スキャンライン開始点に最も近いポイントを表面位置として抽出することを特徴とする付記項１〜３に記載の超音波診断装置。
【００３４】
（付記項５） 超音波振動子により超音波を送受信して得られた超音波信号に基づく超音波画像を生成する超音波診断装置において、
超音波のスキャンラインから被検体の表面位置を抽出する表面位置抽出手段と、
前記表面位置抽出手段により抽出された表面位置を前記スキャンラインの所定数毎にグループ化するグループ化手段と、
前記グループ化手段によりグループ化された表面位置の位置情報の関係を基に前記表面位置抽出手段により抽出された表面位置を補正する表面位置補正手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【００３５】
（付記項６） 前記表面位置補正手段は、前記グループ化手段によりグループ化された表面位置より中間値を求め、
前記表面位置補正手段は、前記表面位置補正手段により求められた中間値を前記表面位置抽出手段により抽出された表面位置と置き換えることにより補正する
ことを特徴とする付記項５に記載の超音波診断装置。
【００３６】
（付記項７） 前記表面位置抽出手段は、スキャンライン開始点よりスキャンライン上を遠方にスキャンし、所定の閾値より輝度値の大きいポイントが所定距離分以上連続するポイントのうち、前記スキャンライン開始点に最も近いポイントを表面位置として抽出する
ことを特徴とする付記項５又は６に記載の超音波診断装置。
【００３７】
（付記項８） 超音波振動子により被検体に超音波を送受信して得られた超音波信号に基づく 超音波画像を生成する超音波診断装置において、
スキャンラインから表面位置を抽出する表面位置抽出手段と、
各スキャンラインにおいて抽出した表面位置を所定数グループ化するグループ化手段と、
グループ化した表面位置より表面位置を補正する表面位置補正手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【００３８】
（付記項９） 前記表面位置補正手段は、グループ化した表面位置より中間値を求め、求めた中間値に置き換えることで補正する手段であることを特徴とする付記項８に記載の超音波診断装置。
【００３９】
（付記項１０） 前記表面位置抽出手段は、スキャンライン開始点よりスキャンライン上を遠方にスキャンし、或る閾値より輝度値の大きい点が所定の距離以上連続した点のうち、スキャンライン開始点に最も近い点を表面位置と抽出する手段であり、
前記表面位置補正手段は、グループ化した表面位置より中間値を求め、求めた中間値に置き換えることで補正する手段である
ことを特徴とする付記項８に記載の超音波診断装置。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被検体の表面位置検出の精度向上が可能な超音波診断装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態を備えた超音波診断装置を示す全体構成図
【図２】図１の補正部の動作を示す補正処理のフローチャート
【図３】表面抽出部で抽出した被検体の表面を示す具体例
【図４】表面抽出部で抽出した表面位置を表す１次元配列の具体例
【図５】補正部での補正処理を示す説明図
【図６】従来の超音波診断装置で得られた被検体の表面として誤って抽出した場合の説明図
【図７】求めている被検体の表面を示す説明図
【図８】図６で抽出した表面を平均化により補正した場合の説明図
【符号の説明】
１…超音波診断装置
２…超音波探触子（超音波プローブ）
３…装置本体（超音波観測装置）
４…モニタ
５…操作設定部
９…超音波振動子
２３…表面検出部
２４…表示制御部
３１…表面抽出部（表面位置抽出部）
３２…補正部（表面位置補正部）

Claims (4)

1. 被検体に対して超音波を送受信して得た超音波エコーデータに基づき、超音波画像を生成する超音波診断装置において、
   前記超音波エコーデータのスキャンラインから前記被検体の表面位置を抽出する表面位置抽出手段と、
   前記表面位置抽出手段で抽出した前記被検体の表面位置を前記スキャンラインの所定数値毎にグループ化するグループ化手段と、
   前記グループ化手段でグループ化した表面位置の位置情報の関係を基に前記表面位置抽出手段で抽出した表面位置を補正する表面位置補正手段と、
   を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記表面位置補正手段は、前記グループ化手段でグループ化した所定数のデータ群に対して統計的処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記表面位置補正手段は、前記統計的処理としてグループ化した所定数のデータ群に対して中間値を算出し、この算出した中間値を該当するスキャンラインのデータとして置換することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記表面位置抽出手段は、スキャンライン開始点からスキャンライン上を遠方にスキャンし、所定の閾値より輝度値の大きいポイントが所定距離以上連続するポイントのうち、前記スキャンライン開始点に最も近いポイントを表面位置として抽出することを特徴とする請求項１〜３に記載の超音波診断装置。

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