JP4245976B2

JP4245976B2 - 超音波画像処理装置

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Publication number: JP4245976B2
Application number: JP2003139518A
Authority: JP
Inventors: 純一市川; 政佳阿部
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: US20060084872A1; EP1625827A1; JP2004344185A; EP1625827B1; EP1625827A4; WO2004100794A1; US7697779B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査対象物に超音波を送受して超音波画像を得るための画像処理を行う超音波画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波診断装置は、医療用分野及び工業用分野において、広く用いられる。超音波診断装置は、超音波を検査対象物に送受信することにより、検査対象物内を非侵襲的に診断するものである。
【０００３】
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、超音波診断装置は、ユーザに対してより診断し易い画像を提供するために、２次元画像から３次元画像を構築する超音波画像処理装置と組み合わせて使用される場合がある。
【０００４】
例えば特開特開２０００−３１６８６４号公報の図２４には３次元画像を表示できるようにしたものが開示されている。
【０００５】
従来例では、表示させる前に各種パラメータの設定を行った後、３次元画像を表示（構築）するようにしていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３１６８６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波画像処理装置では、３次元画像を構築した場合、内壁面等の関心領域の表示をマウス等の画像操作手段による簡単な操作で変更することができなかった。
【０００８】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、簡単な操作で表示対象物の表示状態を変更して表示することができる超音波画像処理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】
本発明の第１の超音波画像処理装置は、検査対象物に対して超音波プローブを３次元領域において当該プローブを所定方向に走査させると共に超音波を送受信し、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記検査対象物の超音波画像を表示する超音波画像処理装置において、前記エコーデータに基づき、前記プローブの走査方向に垂直な複数のラジアル画像を生成すると共に、当該複数のラジアル画像より前記検査対象物の３次元画像を構築する画像構築手段と、前記画像構築手段により構築された前記検査対象物の３次元画像に対して任意に設定された基準面において切断処理された切断面により構成された立方体表示部に新たな切断処理後３次元画像を構築し当該立方体表示部に表示可能とする３次元画像表示手段と、前記３次元画像表示手段において前記立方体表示部に表示される前記切断処理後３次元画像の表示状態を変更するための操作入力を行う画像操作入力手段と、前記画像操作入力手段に入力された入力情報に基づいて前記切断処理後３次元画像の表示状態を変更する画像表示状態変更手段と、を備え、前記画像表示状態変更手段は、前記画像操作入力手段に入力された断面移動操作に伴う入力情報に基づいて、前記立方体表示部の前記切断面の断面位置を任意に移動可能とし当該切断面の断面位置の移動に伴い前記切断処理後３次元画像をリアルタイムに更新可能とすると共に、前記画像操作入力手段に入力されたスクロール操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸を当該スクロール操作方向に任意に移動可能とし当該中心軸の移動に伴い当該切断処理後３次元画像をリアルタイムに更新可能とし、さらに、前記画像操作入力手段に入力された回転操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸周りに当該切断処理後３次元画像を任意に回転移動可能とし当該回転移動に伴い当該切断処理後３次元画像をリアルタイムに更新可能とすることを特徴とする。
本発明の第２の超音波画像処理装置は、検査対象物に対して超音波プローブを３次元領域において当該プローブの軸方向に走査させると共に超音波を送受信し、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記検査対象物の超音波画像を表示する超音波画像処理装置において、前記エコーデータに基づき、前記プローブの軸方向に垂直な複数のラジアル画像を生成すると共に、当該複数のラジアル画像より前記検査対象物の３次元画像を構築する画像構築手段と、前記画像構築手段により構築された前記検査対象物の３次元画像に対して任意に設定された基準面において切断処理された切断面により構成された立方体表示部に新たな切断処理後３次元画像を構築し当該立方体表示部に表示可能とすると共に、当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さないラジアル画像を前記立方体表示部以外の部分に表示可能とする３次元画像表示手段と、前記３次元画像表示手段において前記立方体表示部に表示される前記切断処理後３次元画像および前記立方体表示部以外の部分に表示される前記切断処理を施さないラジアル画像の表示状態を変更するための操作入力を行う画像操作入力手段と、前記画像操作入力手段に入力された入力情報に基づいて前記切断処理後３次元画像および前記切断処理を施さないラジアル画像の表示状態を変更する画像表示状態変更手段と、を備え、前記画像表示状態変更手段は、前記画像操作入力手段に入力された断面移動操作に伴う入力情報に基づいて、前記立方体表示部の前記切断面の断面位置を任意に移動可能とし当該切断面の断面位置の移動に伴い前記切断処理後３次元画像および当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さないラジアル画像をリアルタイムに更新可能とすると共に、前記画像操作入力手段に入力されたスクロール操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸を当該スクロール操作方向に任意に移動可能とし当該中心軸の移動に伴い当該切断処理後３次元画像および当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さない当該ラジアル画像をリアルタイムに更新可能とし、さらに、前記画像操作入力手段に入力された回転操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸周りに当該切断処理後３次元画像を任意に回転移動可能とし当該回転移動に伴い当該切断処理後３次元画像および当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さない当該ラジアル画像をリアルタイムに更新可能とすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図１２は本発明の１実施の形態に係り、図１は１実施の形態を備えた超音波診断装置の全体構成を示し、図２は２次元画像と３次元画像を得るための超音波走査の様子を示し、図３は図２の動作からラジアル画像等が得られる様子を示し、図４は４つの表示エリアに２次元画像と３次元画像を同時に表示した表示例を示し、図５は図４とは異なるレイアウトでの２次元画像と３次元画像を同時に表示した表示例を示し、図６は多重エコーを除去するための多重エコー境界位置の検出方法の処理手順を示し、図７は多重エコー境界位置の検出の説明図を示し、図８は３次元画像描画の処理手順を示し、図９は画像操作入力手段による回転操作等の操作に対応した状態の３次元画像の表示処理を行う処理手順を示し、図１０は回転操作前後の３次元画像の表示例を示し、図１１は断面移動操作前後の３次元画像の表示例を示し、図１２はスクロール操作前後の３次元画像の表示例を示す。
【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、超音波の送受波を行う超音波プローブ２と、この超音波プローブ２と接続され、超音波プローブ２により得られるエコー信号に対して信号処理して超音波断層像の表示を行う超音波観測装置３と、この超音波観測装置３で得られたエコーデータを基に各種画像処理を行う超音波画像処理装置本体（以下、画像処理装置本体と略記）４と、この画像処理装置本体４と接続され、超音波断層像及び３次元画像を表示するモニタ５とを有している。
【００１２】
超音波プローブ２は、細長のプローブ挿入部６を有し、このプローブ挿入部６の先端側には超音波を送受波する超音波振動子７が内蔵され、超音波振動子７はプローブ挿入部６内に挿通されたフレキシブルシャフト８の先端に取り付けられている。
【００１３】
また、プローブ挿入部６の後端の把持部内には駆動部９が内蔵され、この駆動部９を構成する図示しない第１モータを回転することにより、超音波振動子７は回転駆動され、超音波を放射状に順次出射する。また、駆動部９内の図示しない第２モータを回転することにより、フレキシブルシャフト８はプローブ挿入部６の軸方向（長手方向で例えばＺ軸方向とする）に移動され、従って超音波振動子７により出射される超音波をＺ軸方向にリニア走査することができる。
【００１４】
また、超音波観測装置３とケーブル１１により接続される画像処理装置本体４は、ケーブル１１と接続されるネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆと略記）１２と、断層像及び３次元画像を生成する画像処理や、多重エコーの除去処理等を行うＣＰＵ１３と、ＣＰＵ１３により画像処理のワークエリアとして使用されたり、画像処理に必要なデータの一時格納などに利用されるメモリ１４と、ＣＰＵ１３が行う画像処理のプログラムデータや画像データが記録されるハードディスク装置（ＨＤＤと略記）１５と、モニタ５に表示される画像データが一時格納されるフレームメモリ１６と、画像データの記録を再現可能に保存（記録）する大容量の記録手段としてのＤＶＤ−ＲＡＭ１７及び光磁気ディスク装置（ＭＯＤと略記）１８とのインタフェース（Ｉ／Ｆ）としてのスカジＩ／Ｓ（ＳＣＳＩＩ／Ｆと略記）１９と、入力デバイスとして操作指示や選択を行うトラックボール２１及び操作指示や選択の他にコマンドやデータ入力を行うキーボード２２に対するＩ／Ｆとしての入力デバイスＩ／Ｆ２３とを内蔵し、ネットワークＩ／Ｆ１２、ＣＰＵ１３、メモリ１４、ＨＤＤ１５、フレームメモリ１６、ＳＣＳＩＩ／Ｆ１８、入力デバイスＩ／Ｆ２１はバス２４により接続され、データを転送可能になっている。
【００１５】
なお、ＤＶＤ−ＲＡＭ１７及びＭＯＤ１８をＵＳＢやイーサネッット（Ｒ）を介して接続しても良い。
なお、画像処理装置本体４と、モニタ５と、ＤＶＤ−ＲＡＭ１７と、ＭＯＤ１８と、トラックボール２１及びキーボード２２とで画像処理装置が構成される。本実施の形態では、プログラムは例えばＭＯＤ１８に着脱される光磁気ディスク（ＭＯと略記）２５に格納される。このＭＯ２５をＭＯＤ１８に挿入し、このプログラムをインストールする作業により、ＨＤＤ１５にそのプログラムが実行形式で格納されるようになる。
【００１６】
ＭＯ２５の代わりに、ＣＤ−ＲＯＭ等の他の記録媒体にプログラムを格納しても良い。インストールした後は、ＣＰＵ１３はＨＤＤ１５からプログラムを読み出してそのプログラムに沿った処理を行うようになる。
【００１７】
上述のように駆動部９には、第１モータと第２モータとを設けてあるので、第１モータと第２モータとを同期させて同時に回転駆動させることによって、超音波を出射して３次元領域を走査し、Ｚ軸方向の座標位置が少しづつ異なる断層像を多数得ることができ、これらの断層像から３次元画像を構築することができる。
【００１８】
図２はその概略の動作を示す。プローブ挿入部６内の（フレキシブルシャフト８の先端の）超音波振動子７をＺ方向に移動しながら回転駆動して超音波をＺ軸に直交する方向に放射状に検査対象物側に送波し、検査対象物側の音響インピーダンスの変化部分で反射された反射超音波を受波して超音波振動子７で電気信号に変換され、超音波観測装置３内部で増幅等された後検波され、さらにＡ／Ｄ変換されてデジタルのエコーデータ（音線データ）となり超音波観測装置３内部のメモリ等に一時格納される。
【００１９】
この場合、超音波振動子７が１回転するまでに超音波を放射状に送受波する本数を多くする（例えば５１２本）ことにより、得られる多数の音線データからプローブ挿入部６の軸方向（つまりＺ軸方向）にほぼ垂直な断面の２次元超音波画像（以下、ラジアル画像と記す）Ｇｒを生成することができる。
【００２０】
超音波振動子７は、Ｚ方向にＰａからＰｃの位置まで、所定のピッチ単位でリニア状に移動される。その結果、超音波観測装置３を経て画像処理装置本体４のＨＤＤ１５には番号Ｎ１からＮｎ番目までの、所定のピッチ毎のラジアル画像Ｇｒが格納される。
【００２１】
得られたラジアル画像Ｇｒはメモリ１４に転送され、そのメモリ空間には図３の如く格納され、さらにメモリ空間からラジアル画像Ｇｒを横から見た（垂直）リニア画像Ｇｖｌのデータが読み出され、ＣＰＵ１３は間を補間してフレームメモリ１６に転送し、モニタ５にラジアル画像Ｇｒ及び対応するリニア画像Ｇｖｌを表示することができる。
【００２２】
また、図３に示すラジアル画像Ｇｒから３次元画像Ｇｓを生成し、例えば図４に示すように、モニタ５の表示部には４つの画像表示エリア（具体的には、ラジアル画像表示エリア、垂直リニア画像表示エリア、水平リニア画像表示エリア、３次元画像表示エリア）にそれぞれラジアル画像Ｇｒ、垂直リニア画像Ｇｖｌ、（右側から見た）水平リニア画像Ｇｈｌ、３次元画像Ｇｓとを表示する。
【００２３】
この場合、ラジアル画像Ｇｒ上に設定したカットラインＹ１、Ｘ１をトラックボール２１で移動すると、それに対応して垂直リニア画像Ｇｖｌと、水平リニア画像Ｇｈｌとが更新して表示される。つまり、ラジアル画像Ｇｒに表示されたカットラインＹ１の位置に対応した垂直リニア画像Ｇｖｌが表示され、カットラインＸ１の位置に対応した水平リニア画像Ｇｈｌが表示される。
【００２４】
また、３次元画像表示エリアにはカットラインＹ１、Ｘ１に対応した切断面Ｍ１，Ｍ２で３次元画像Ｇｓが表示される。
また、垂直リニア画像Ｇｖｌ上で、或いは水平リニア画像Ｇｈｌ上で、カットラインＺ１を移動すると、ラジアル画像Ｇｒ及び３次元画像Ｇｓの手前側のラジアル画像部分が更新される。
なお、カットラインを移動させる入力手段としてトラックボール２１を例示したが、マウス、ジョイスティック、トラックパッド、カーソルキーなどを用いても良い。
【００２５】
カットラインＹ１，Ｘ１や切断面Ｍ１、Ｍ２はユーザの操作で位置を変更することが可能であり、ＣＰＵ１３は変更された位置に対応したラジアル画像Ｇｒ、リニア画像Ｇｖｌ、Ｇｈｌ、３次元画像Ｇｓを生成する処理を行い、モニタ５にはそれらの画像が表示される。
【００２６】
また、本実施の形態では、表示のレイアウトを変更して表示できるようにしている。つまり、図４に示すレイアウトと図５に示すレイアウトを切り替えて（選択して）表示できるようにしており、ユーザは自由に図４のレイアウトと図５のレイアウトを選択できる。
【００２７】
図５に示す画像表示のレイアウトは、図４における左側のラジアル画像Ｇｒと垂直リニア画像Ｇｖｌとの上下の表示位置を入れ替え、さらに右側の水平リニア画像Ｇｈｌと３次元画像Ｇｓとの上下の表示位置を入れ替えたレイアウトにしている。なお、図５における３次元画像Ｇｓの表示例では、多重エコー部分を除去して内壁面の状態を分かり易く表示するようにしている。この場合、多重エコーの全部を除去しないで、始点位置での多重エコーを残して表示することにより、リニア走査方向を分かり易くしている。
【００２８】
本実施の形態では以下に説明するように、最初のフレームを対象にそのフレーム中の全音線を対象として、先頭付近に存在する２頂点の位置を検出し、２番目の頂点として最も頻度が高い位置を基にして、所定係数を乗算して多重エコー境界位置を算出するようにしている。
【００２９】
このため、本実施の形態の画像処理装置本体４におけるＣＰＵ１３は、最初のフレームにおける全エコーデータ（音線データ）に対してエコーデータの最大強度（最大輝度）を検出する最大強度検出手段と、検出された最大強度に対応して設定された基準強度を算出する基準強度算出手段と、超音波を送受信する位置から、エコーデータが基準強度以上となる位置までの（離間）距離を算出し、その距離に設定された係数を乗算して（エコーデータの種類が変化する）境界位置を算出する境界位置算出手段と、超音波を送受信する位置から前記境界位置間におけるエコーデータを消去するエコーデータ消去手段との機能を持つ。
【００３０】
そして、エコーデータ消去手段により算出された境界位置より超音波振動子７側となるエコーデータを消去したエコーデータを用いて、多重エコーを除去した３次元画像を迅速に表示できるようにしている。
【００３１】
次に本実施の形態における多重エコーを除去するために多重エコー部分の境界となる多重エコー境界位置を検出方法の処理を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
本実施の形態では最初に取得された最初のフレーム（のデジタルの音線データ）を対象として多重エコー境界位置を検出し、この検出結果で取得された多重エコー境界位置のデータにより以後のフレーム全てに対して適用することにより、簡単な処理で多重エコー境界位置を算出し、その算出結果を他のフレームの音線データに利用することにより簡単かつ迅速に多重エコーの影響を排除でき、多重エコー部分を除去した３次元画像等を迅速に表示できるようにしている。
【００３３】
この多重エコー境界位置の検出処理が開始すると、図６に示す最初のステップＳ１で（輝度ピーク）頂点位置を頻度により検出するために、音線データを時間位置に対応して設けられ、その検出頻度データを格納するための配列（以下、頂点位置頻度配列という）を初期化（各配列要素の頻度を表す記憶内容、つまり頻度カウント数を０に）する。
【００３４】
次のステップＳ２で全音線（具体的には５１２本の音線）データに対して現在の音線の番号を表すパラメータｉを１にし、この第ｉ番目の音線に対してステップＳ３に示すように最大輝度（最大強度）を算出する。
この最大輝度は、例えば音線データにおける時間的に最初に取り込んだデータを次に取り込んだデータと値を比較し、大きい方を残してさらに次のデータと比較することによりその音線データ全体における最大輝度のものを算出することができる。
【００３５】
次のステップＳ４では、ステップＳ３で得られた最大輝度の結果を基に、２頂点の輝度を算出するための第１及び第２のしきい値Ｖ１をＶ２を設定する。本実施の形態では、第１及び第２のしきい値Ｖ１をＶ２として、
Ｖ１＝最大輝度の０．８
Ｖ２＝最大輝度の０．６
に設定している。なお、Ｖ１としては０．８＜Ｖ１＜１．０程度に設定すれば良く、またＶ２はＶ２＜Ｖ１で設定しても良い。
【００３６】
そして、ステップＳ５に示すように、現在の音線データの先頭から例えば１／８となる一部を対象に、先頭から第１のしきい値Ｖ１以上の条件を満たし、かつ第２のしきい値Ｖ２以上の条件を満たす音線データの有無を判断する。この場合、多重エコー部分の境界位置を算出する目的であるので、このように音線データの先頭側からの一部に対して行うのみで十分である。
【００３７】
そして、ステップＳ６に示すようにこの判断条件を満たす場合における第２のしきい値Ｖ２を満たす音線データの（第２の頂点）位置に対応する頂点位置頻度配列の配列要素（の頻度カウント数）に１を加算し、次のステップＳ７に進む。一方、ステップＳ５の両条件を満たさない音線データの場合にはステップＳ８に示すようにｉに１を加算してステップＳ２に戻り、次の音線データに対して同様の処理を行う。
【００３８】
次のステップＳ７ではｉが最後の音線の番号より大きいか、つまりｉ＞５１２であるかの判断を行い、これに該当しない場合にはステップＳ８を経てステップＳ２に戻り、次の音線で同様の処理を繰り返す。
【００３９】
そして、ステップＳ７により最後の音線ｉ＝５１２まで、同様の処理を行ったら、ステップＳ９に移り、頂点位置頻度配列を対象として、全音線中で、第２（２番目）の頂点として最も頻度が高い位置の配列要素Ａｍを、全配列要素に格納された頻度カウント数が最大のものを検出することにより算出する。
【００４０】
そして、ステップＳ１０に示すようにこの最も頻度が高い位置の配列要素Ａｍに対応する第２（２番目）の頂点位置Ｐ２に所定係数Ｃを乗算した位置を多重エコー境界位置Ｐｂとして算出する。
【００４１】
なお、この第２の頂点位置Ｐ２は超音波振動子７の超音波放射面の位置を０に設定しているので、この超音波振動子７の超音波放射面の位置から第２の頂点位置Ｐ２までの距離を表すことになる。即ち、この第２の頂点位置Ｐ２は、超音波を送受信する位置から第２の頂点位置Ｐ２までの距離である。
【００４２】
この所定係数Ｃは第２の頂点の位置Ｐ２を持つエコー波形の終端部分の位置を決定するものであり、従ってこの所定係数Ｃを乗算して多重エコー境界位置Ｐｂを決定する代わりに第２の頂点の位置Ｐ２を持つエコー波形の終端部分の位置を直接算出することによって多重エコー境界位置Ｐｂを決定するようにしても良い。
【００４３】
この場合、所定係数Ｃとして、本実施の形態ではＣ＝２．６を採用しているが、この値に限定されるものでなく、例えば２．０＜Ｃ＜３．０にしても良い。このようにして、多重エコー境界位置Ｐｂを算出することにより、この多重エコー境界位置Ｐｂを以後に取得されるフレーム全てに適用することにより、簡単に多重エコーを除去でき、従って２次元の複数フレームの超音波データから多重エコーを除去した３次元画像の構築を迅速に行うことができ、従ってその３次元画像の表示を迅速に行うことができる。
【００４４】
図７は図６の処理の説明図を示す。図７では下方部分に最初に得たフレームのラジアル画像を示し、その場合の例えば横方向のラインで示すようにその方向に走査した場合に得た音線データ（エコーデータ）の波形をその上に示す。この場合、横軸は距離或いは時間を示し、縦軸は輝度を示している。
【００４５】
この音線データでは、超音波プローブ２のシース部分等による反射で多重エコーが発生し、図７に示すように通常は第１（１番目）の頂点に続いて第２（２番目）の頂点が現れる場合が一般的である。
【００４６】
本実施の形態では、上述した図６に示した処理を行うことにより、第１及び第２の頂点（ピーク位置）を検出することができる。そして、第２の頂点の位置Ｐ２から所定係数Ｃを乗算することにより、第２の頂点を形成するエコー波形の終端位置を多重エコー境界位置Ｐｂとして検出することができる。なお、図６ではある１つの音線データに対する波形を示し、図６の処理では全音線に対して行ってその最大の頻度を有するものから多重エコー境界位置Ｐｂを算出する。
【００４７】
そして、多重エコー境界位置Ｐｂより超音波の送受信側となるエコーデータ（音線データ）を全てを除去（該当するデータの値を例えば全て０に）することにより多重エコーが除去されたエコーデータ（音線データ）が得られることになる。
【００４８】
また、図６のフローチャ−トでは、簡単化のため、ステップＳ５の条件を満たす音線データがあると、最も頻度が高い配列要素Ａｍを自動的に算出するようにしているが、ステップＳ５の条件を満たす音線データの数或いは全音線データ数に対する割合等により制限するようにしても良い。また、ステップＳ５の条件を満たす音線データの割合が少ないような場合には検出エラーの表示を行って処理を終了するようにしても良い。
【００４９】
次に、上記多重エコー境界位置Ｐｂの検出を利用して、迅速に３次元画像を描画（表示）する処理を図８のフローチャートを参照して説明する。
最初となるステップＳ１１で３次元画像を表示する場合の内壁面表示部分等の初期設定を行うと共に、フレーム番号を示すパラメータｎを１に設定する。
【００５０】
そして次のステップＳ１２で、第ｎ番目（この場合、第１）の１フレーム分の音線データの取得を行い、次のステップＳ１３で図６により説明したように多重エコー境界位置Ｐｂを算出する処理を行う。
次のステップＳ１４でこのフレームの全音線データから多重エコー境界位置Ｐｂより超音波送受側となる部分を除去して多重エコー部分を除去して３次元画像描画の処理を開始する。
【００５１】
次のステップＳ１５でパラメータｎを１インクリメントして、次のステップＳ１６で第ｎ番目のフレームの音線データの取得処理を行い、そのフレームの音線データを取得する。
【００５２】
そして、次のステップＳ１７で、（ステップＳ１３により得た）多重エコー境界位置Ｐｂを適用して、その第ｎフレームでの多重エコー部分を除去する。さらに、その多重エコー部分が除去された第ｎフレームの音線データを用いて３次元画像の描画に使用する。
【００５３】
次のステップＳ１８で、最終フレーム数まで行ったか（つまり、最終フレームの番号以上か）の判断を行い、最終フレーム番号までの場合にはステップＳ１５に戻り、同様の処理を繰り返す。
この繰り返しにより、リニア走査（移動）によるフレーム画像の取得と共に、３次元画像の描画が逐次に進む。
【００５４】
このようにして、設定されたリニア範囲を超音波プローブ２で走査を行う場合、最初のフレームの音線データにより多重エコー境界位置Ｐｂを算出し、この多重エコー境界位置Ｐｂを算出すると、そのフレームでの多重エコー部分を除去して、３次元画像の描画処理を開始する。以後は順次フレームの音線データが得られるとそのフレームの音線データから多重エコー部分を除去して３次元画像構築に利用するので、フレームの順次取得と共に、３次元画像の描画が順次進む。
【００５５】
そして、所定のリニア走査範囲に対する走査を終了すると、その３次元画像の描画処理も殆ど同じ時刻に完了し、その３次元画像描画の処理を終了することになる。
【００５６】
また、本実施の形態ではＣＰＵ１３は上述のように３次元画像を描画するが、その３次元画像の描画は以下の図９に示すような処理で生成し、ユーザによるトラックボール２１等の画像操作入力手段による操作入力をトリガとして、その入力操作に対応して壁面の移動、回転、スクロール等の処理を行い、表示状態が異なる３次元画像の再構築を殆どリアルタイムで行う。
【００５７】
以下、図９を参照して３次元画像の描画処理を説明する。
３次元画像の描画のために、ステップＳ２１に示すようにこの３次元画像における壁面部分の壁面座標データが作成される。この壁面座標データは、体腔内壁の場合には略円筒状の面を表すデータとなる。そして、ステップＳ２２に示すようにこの壁面座標データに対して現在の状態に対応して、壁面座標データを変換し、移動及び回転等の処理が行われる。
【００５８】
そして、次のステップＳ２３において、変換処理後の壁面座標データにより、３次元表示する立方体部分との交差部分を抽出し、その交差部分のデータを基に壁面を描画する。
【００５９】
さらに次のステップＳ２４において、立方体の各面について、変換処理後の壁面座標データと交差する部分を除去し、残りの領域には各面に対応した超音波断層像を描画する。
そして、ステップＳ２５に示す３次元画像が描画される。この３次元画像の描画例は例えば図１０（Ａ）であり、壁面が例えば肌色に着色された状態で表示される。
【００６０】
そして、次のステップＳ２６により、ユーザによる（本画像処理装置に設けられている）トラックボール２１等による画像操作入力手段の有無が判断される。この画像操作入力手段が操作されない場合には、ステップＳ２５に戻り、変化しない状態で３次元画像の表示が維持される。
一方、画像操作入力手段が操作されると、その操作入力を受付けてステップＳ２２に戻り、リアルタイムにその操作に対応する処理を行う。
【００６１】
例えば画像操作入力手段としてのトラックボール２１により回転操作や断面移動やスクロール操作等が行われると、各操作による微小な操作量を検出するとそれをトリガとして、その微小な操作量と殆ど同時にステップＳ２２からＳ２５までの処理を行い、さらに続くステップＳ２６で回転操作等の操作入力の有無を判断し、引き続いて回転操作等がされると、その微小な回転操作等に連動して再びステップＳ２２に戻り同様の処理を行う。なお、回転、断面移動及びスクロールの操作を行う場合、関心領域をマーキングし、そのマーキングを目印として回転、断面移動及びスクロールを行っても良い。
【００６２】
このため、ユーザが壁面等の関心領域に対して回転操作等を行うと、回転操作等に連動して表示される３次元画像も回転移動することになり、ユーザが画像操作入力手段による操作入力を行うとその操作入力と殆どリアルタイムで対応する３次元画像が表示されることになる。
【００６３】
図１０は回転操作前後の３次元画像例を示す。つまり、図１０（Ａ）に示す３次元画像はトラックボール２１による回転操作の操作入力により回転移動され、図１０（Ｂ）に示すように回転操作された３次元画像が表示される。
【００６４】
つまり、超音波を放射状に送受信する中心軸の回りで図１０（Ａ）に示す３次元画像を回転した場合に相当する３次元画像を表示する。この場合、回転操作により、表示が指定された壁面データ（内壁面データ）は更新されると共に、その周囲の縦横の断面の断層像のデータも更新される。
このように、本実施形態における回転操作による３次元画像は超音波振動子７のリニア移動の軸の回りでの回転操作に相当するものであり、従って２次元のラジアル画像における中心軸の周りの回転操作に対応する。
【００６５】
また、断面移動の操作の場合には、断面移動の操作前の３次元画像が図１１（Ａ）であると、トラックボール２１により基準面として縦断面や横断面を指定して移動操作を行うと図１１（Ｂ）や図１１（Ｃ）に示すように縦断面や横断面が移動した３次元画像となる。
【００６６】
また、トラックボール２１によりスクロール操作を行うと、スクロール操作前の図１２（Ａ）に示す３次元画像は、スクロール操作後には図１２（Ｂ）に示す３次元画像となる。
このスクロール操作の場合には、ラジアル画像の中心軸がスクロール操作の方向に移動（スクロール）されることになる。
【００６７】
このように、本実施の形態によれば、体腔内の壁面等の関心領域を３次元画像で表示できるようにすると共に、トラックボール２１等のポインティングデバイスにより、３次元画像や関心領域を指定等して回転、断面移動やスクロール等の操作を行うことにより、その操作に対してリアルタイムに表示状態を更新され、ユーザは所望とする３次元画像を観察することができ、診断し易い超音波画像を提供できる環境を実現できる。
【００６８】
また、本実施の形態では回転、断面移動及びスクロール操作は２次元の断層像の場合において、実現されているものを３次元画像において拡張したものであり、従って、ユーザは２次元画像において従来通りに回転等の操作を行って対応する２次元画像の表示状態を変更できると共に、さらに３次元画像においても同様に回転等の操作を行うことにより、２次元画像の場合と同様に３次元画像の表示状態を変更できる。
なお、画像操作入力手段はトラックボール２１に限らず、上述したマウスやスクロールバー等、他の操作入力手段でも良い。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像操作入力手段による簡単な操作で３次元画像の表示状態を変更することができる。
特に体腔内で得られた超音波画像に適用すると、関心領域の表示状態を容易に変更することができる。
【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の全体構成を示すブロック図。
【図２】２次元画像と３次元画像を得るための超音波走査の様子を示す説明図。
【図３】図２の動作からラジアル画像等が得られる様子を示す図。
【図４】４つの表示エリアに２次元画像と３次元画像を同時に表示した表示例を示す図。
【図５】図４とは異なるレイアウトでの２次元画像と３次元画像を同時に表示した表示例を示す図。
【図６】多重エコーを除去するための多重エコー境界位置の検出方法の処理手順を示すフローチャート図。
【図７】多重エコー境界位置の検出の説明図。
【図８】３次元画像描画の処理手順を示すフローチャート図。
【図９】画像操作入力手段による回転操作等の操作に対応した状態の３次元画像の表示処理を行う処理手順を示すフローチャート図。
【図１０】回転操作前後の３次元画像の表示例を示す図。
【図１１】断面移動操作前後の３次元画像の表示例を示す図。
【図１２】スクロール操作前後の３次元画像の表示例を示す図。
【符号の説明】
１…超音波診断装置
２…超音波プローブ
３…超音波観測装置
４…画像処理装置本体
５…モニタ
６…プローブ挿入部
７…超音波振動子
８…フレキシブルシャフト
９…駆動部
１３…ＣＰＵ
１４…メモリ
１５…ＨＤＤ
１６…フレームメモリ
１７…ＤＶＤ−ＲＡＭ
１８…ＭＯＤ
１９…ＳＣＳＩＩ／Ｆ
２１…トラックボール
２２…キーボード
２５…ＭＯ

Claims

検査対象物に対して超音波プローブを３次元領域において当該プローブを所定方向に走査させると共に超音波を送受信し、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記検査対象物の超音波画像を表示する超音波画像処理装置において、
前記エコーデータに基づき、前記プローブの走査方向に垂直な複数のラジアル画像を生成すると共に、当該複数のラジアル画像より前記検査対象物の３次元画像を構築する画像構築手段と、
前記画像構築手段により構築された前記検査対象物の３次元画像に対して任意に設定された基準面において切断処理された切断面により構成された立方体表示部に新たな切断処理後３次元画像を構築し当該立方体表示部に表示可能とする３次元画像表示手段と、
前記３次元画像表示手段において前記立方体表示部に表示される前記切断処理後３次元画像の表示状態を変更するための操作入力を行う画像操作入力手段と、
前記画像操作入力手段に入力された入力情報に基づいて前記切断処理後３次元画像の表示状態を変更する画像表示状態変更手段と、
を備え、
前記画像表示状態変更手段は、前記画像操作入力手段に入力された断面移動操作に伴う入力情報に基づいて、前記立方体表示部の前記切断面の断面位置を任意に移動可能とし当該切断面の断面位置の移動に伴い前記切断処理後３次元画像をリアルタイムに更新可能とすると共に、前記画像操作入力手段に入力されたスクロール操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸を当該スクロール操作方向に任意に移動可能とし当該中心軸の移動に伴い当該切断処理後３次元画像をリアルタイムに更新可能とし、さらに、前記画像操作入力手段に入力された回転操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸周りに当該切断処理後３次元画像を任意に回転移動可能とし当該回転移動に伴い当該切断処理後３次元画像をリアルタイムに更新可能とする
ことを特徴とする超音波画像処理装置。
検査対象物に対して超音波プローブを３次元領域において当該プローブの軸方向に走査させると共に超音波を送受信し、得られた３次元領域のエコーデータを用いて前記検査対象物の超音波画像を表示する超音波画像処理装置において、
前記エコーデータに基づき、前記プローブの軸方向に垂直な複数のラジアル画像を生成すると共に、当該複数のラジアル画像より前記検査対象物の３次元画像を構築する画像構築手段と、
前記画像構築手段により構築された前記検査対象物の３次元画像に対して任意に設定された基準面において切断処理された切断面により構成された立方体表示部に新たな切断処理後３次元画像を構築し当該立方体表示部に表示可能とすると共に、当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さないラジアル画像を前記立方体表示部以外の部分に表示可能とする３次元画像表示手段と、
前記３次元画像表示手段において前記立方体表示部に表示される前記切断処理後３次元画像および前記立方体表示部以外の部分に表示される前記切断処理を施さないラジアル画像の表示状態を変更するための操作入力を行う画像操作入力手段と、
前記画像操作入力手段に入力された入力情報に基づいて前記切断処理後３次元画像および前記切断処理を施さないラジアル画像の表示状態を変更する画像表示状態変更手段と、
を備え、
前記画像表示状態変更手段は、前記画像操作入力手段に入力された断面移動操作に伴う入力情報に基づいて、前記立方体表示部の前記切断面の断面位置を任意に移動可能とし当該切断面の断面位置の移動に伴い前記切断処理後３次元画像および当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さないラジアル画像をリアルタイムに更新可能とすると共に、前記画像操作入力手段に入力されたスクロール操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸を当該スクロール操作方向に任意に移動可能とし当該中心軸の移動に伴い当該切断処理後３次元画像および当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さない当該ラジアル画像をリアルタイムに更新可能とし、さらに、前記画像操作入力手段に入力された回転操作に伴う入力情報に基づいて、前記切断処理後３次元画像に対応するラジアル画像の中心軸周りに当該切断処理後３次元画像を任意に回転移動可能とし当該回転移動に伴い当該切断処理後３次元画像および当該切断処理後３次元画像に対応する前記切断処理を施さない当該ラジアル画像をリアルタイムに更新可能とする
ことを特徴とする超音波画像処理装置。