JP4468432B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2局面は、被検体内部の断面を超音波ビームで走査することによりエコー信号を収集する手段と、前記エコー信号に基づいて2次元画像を生成する手段と、疾患部を含む3次元のボリュームデータを保持する手段と、前記超音波ビームで走査する断面の位置を検出する手段と、前記検出された断面の位置情報に基づいて、前記超音波ビームで走査する断面と同じ断面であって、前記疾患部に関する部分画像を前記ボリュームデータから生成する手段と、前記エコー信号から生成した2次元画像に、前記ボリュームデータから生成した部分画像を合成表示する手段と、前記ボリュームデータから生成する部分画像の断面位置をXYZ各軸に関して回転し、または平行移動を操作するための操作部とを具備したことを特徴とする。
図1に第1実施形態に係る超音波診断装置の構成を示している。本装置は、被検体との間で超音波信号の送受信を担う超音波プローブ1と、この超音波プローブ1を駆動し、且つ超音波プローブ1を介して収集したエコー信号を処理する装置本体20と、この装置本体20に接続され、且つオペレータからの各種指示情報を装置本体20に入力するための操作パネル21とから構成される。操作パネル21には、トラックボール22やキーボード23といった様々な入力機器が接続あるいは設置されている。この操作パネル21を介して、走査条件の設定、関心領域(region of interest)の設定、その他、本発明に関わる様々な設定条件が入力されるようになっている。
図2はこの3次元スキャンの一例を示す図である。3次元スキャンは、走査面を被検体Pの3次元領域で移動して、その3次元領域内の各点から受信信号を収集するスキャンである。ここでは3次元スキャンは、プローブ1の先端を被検体の体表面に当て、この位置(以下、基準位置P0と称する)を固定したままで、プローブ1をX軸(被検体Pの体軸に水平方向に直交する直交軸)を中心とした回転αと、プローブ1のY軸(被検体Pの体軸に垂直方向に直交する直交軸)を中心とした回転βと、プローブ1のZ軸(被検体Pの体軸に平行な軸)を中心とした回転γとを適当に組み合わせて動かすことによって行われる。
位置検出回路24は、3次元スキャンの中でプローブ1の基準位置P0(x0,y0,z0)、角度θα(X軸を中心とした回転角度)、角度θβ(Y軸を中心とした回転角度)、角度θγ(Z軸を中心とした回転角度)を常時又は定期的に検出する。これらの検出信号(以下、位置情報とよぶ)は、超音波ビームで走査する断面の位置を表している。
図3(a)に示すように、操作者は、装置パネル21等を操作して画面上でポインタを動かして、表示部7に表示されている断層像上の腫瘍等の関心点を指定すると、座標メモリユニット25からマーカデータが出力される。このマーカデータは、マーカ用ディジタルスキャンコンバータ26を介してメモリ合成部6で断層像データに合成される。これにより、断層像の関心点にマーカP1が重畳される。なお、このマーカの形状は、×印に限らず、円、多角形、矢印など任意のものでよいし、またマーカは、1つに限らず、複数(P2,P3,...)指定することができる。
ある断面の断層像上に関心点が指定され、その関心点の位置情報が記憶されたた後、腫瘍等を別な方向から観察する等の目的で、走査断面が変更されることがある。この変更された走査断面の位置情報が位置検出回路24で検出され、座標メモリユニット25に供給される。座標メモリユニット25では、記憶した関心点の位置情報と、変更された走査断面の位置情報とに基づいて、変更された走査断面内に関心点が含まれるか否かを判定し、変更された走査断面内に関心点が含まれないとき、マーカデータを出力しない。これにより、変更した走査断面の断層像には、マーカは表示されない。一方、変更された走査断面内に関心点が含まれるとき、座標メモリユニット25は、マーカデータを出力する。これにより、変更した走査断面の断層像には、マーカが重畳され表示される。
腫瘍を別な断面より再度観察する場合、容易に見つけることができる、
血管の狭窄部位を別な断面より再度観察する場合、血管走行の位置関係を観察しやすくなる、
臓器中の病変の数を数える場合、重複を避けて正確に数えることができる、 操作者にとっては3次元画像は現れず、従来の2Dの断層像で診断を行うわけであるから、従来通りの診断の中で比較的簡単に使用できる
といった効果を奏することができる。
マーカとしては、図4(a)のように、血管断面あるいは腫瘍輪郭といった、関心領域のトレースライン(TL)であってもよい。このようなマークを断層像に重畳表示させる例としては、トレースラインTLは、N個の点(P11、P12、...P1N)とみなし、上記P1の場合と同様に、変更した走査断面がトレースラインTLと交差するか否かを判別し(図4(b))、交差する場合には、交差点を表すマーカCP1,CP2を断層像に重畳表示させる(図4(c))。
上述したように変更された走査断面内に関心点が含まれるか否かを厳密に判断する場合、変更した走査断面から関心点が微小に外れた場合であっても、マーカは表示されないことになってしまい、非常に扱いづらい。よって、関心点を、
(P1)=(x1,y1,z1)
という点で扱うのではなくて、
Area(P1)=(x1±σ,y1±σ,z1±σ)
という領域に拡大して、この拡大した領域が、変更された走査断面と交差しているか否かを緩やかに判断することができる。なお、拡大パラメータσは、操作者によって任意に指定が可能である。
上述の関心点の拡大を発展させた例として、走査断面が関心点に接近していることを表すことができる。例えば、操作者によって指定された関心点P1に対して、その位置を中心とした2種類の領域を、
Area1(P1)=(x1±σ1,y1±σ1,z1±σ1)
と、
Area2(P1)=(x1±σ2,y1±σ2,z1±σ2)
と設定する。なお、σ<σ1<σ2である。
位置検出回路24は、プローブ1との相対位置を検出するもので、被検体Pの絶対位置が動いてしまうと、位置整合誤差が生じて、リアルタイム画像とマーカとがずれしまう可能性がある。そこで、図5に示すように、被検体Pの少なくとも3カ所に位置センサ60を取り付けることで、位置検出回路24は被検体Pとプローブ1の両者の位置を同時に検出し、常に被検体−プローブの位置関係を補正することが可能である。
図6に、第2実施形態に係る超音波診断装置の構成を示している。図6において、図1と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。第2実施形態では、外部入力装置31、ボリュームメモリユニット32、内部データディジタルスキャンコンバータ33が設けられている。ボリュームメモリユニット32には、外部入力装置31を介して入力される心臓や腹部等の超音波によるボリュームデータが記憶されている。このボリュームデータは、超音波診断装置で得られたものでかぎらず、X線コンピュータ断層撮影装置(CTスキャン)や時期共鳴映像装置(MRI)等の他のモダリティで得られたデータであってもよい。
上述したように記憶しているボリュームデータから、リアルタイムで走査している断面と同じ断面の断層像データを再構成することから、位置整合を図ることが必要とされる。この手順を図7に示している。まず、図8(a)に示すように、リアルタイムの断層像101と、ボリュームデータから適当な断面で再構成した断層像102とを同時表示する。次に、操作者は、プローブ1を固定したままで、図8(b)に示すように、再構成した断層像がリアルタイムの断層像と略同じ断面に関する画像になるように、両画像を見比べて、ボリュームデータから再構成する断面の位置を、キーボード23あるいはトラックボール22等を使って、XYZ各軸に関して回転し、また平行移動する。これにより位置整合(位置調整)が完了して、プローブ1の動きによる走査断面の移動に合わせて、ボリュームデータを基に再構成される断層像も変化する。
装置本体20のボリュームメモリユニット32に記憶させるボリュームデータを変えることにより、様々な用途に適用することができる。ボリュームデータとして例えば同じ患者の過去のデータを保持しておけば、同じ断面の治療前の断層像と治療後の断層像とを比較検討して、病変の推移を把握し易くなる。またボリュームデータとして例えば健常者のデータを保持しておけば、同じ断面の当該患者の断層像と健常者の断層像とを比較検討して、病変発見が容易になる。
本実施形態は、図9に示すように変形可能である。すなわち、上記ボリュームメモリユニット32に、現在検査中の患者の直前に走査生成されたデータを記憶させておくものである。断層像データは、Bモードディジタルスキャンコンバータ5よりボリュームメモリユニット32に送られ、位置検出装置24からの位置情報と共に記憶される。
この変形例でボリュームメモリユニット32に記録されているのは、原発性肝癌、転移性肝癌、胆石、血管腫といった占拠性疾患部のデータ、あるいは胎児などのデータである。これらのデータは、実際の症例から発病臓器のボリュームデータを記録し、その部位を部分的に抽出したものであってもよいし、高精度な3次元コンピュータグラフィックなどを用いて作成されたものでもよい。
Claims (2)
- 被検体内部の断面を超音波ビームで走査することによりエコー信号を収集する手段と、
前記エコー信号に基づいて2次元画像を生成する手段と、
健常者に関する3次元のボリュームデータを保持する手段と、
前記超音波ビームで走査する断面の位置を検出する手段と、
前記検出された断面の位置情報に基づいて、前記超音波ビームで走査する断面と同じ断面の2次元画像を前記ボリュームデータから生成する手段と、
前記エコー信号から生成した2次元画像と、前記ボリュームデータから生成した2次元画像とを同時表示する手段と、
前記ボリュームデータから生成する2次元画像の断面位置をXYZ各軸に関して回転し、または平行移動を操作するための操作部とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内部の断面を超音波ビームで走査することによりエコー信号を収集する手段と、
前記エコー信号に基づいて2次元画像を生成する手段と、
疾患部を含む3次元のボリュームデータを保持する手段と、
前記超音波ビームで走査する断面の位置を検出する手段と、
前記検出された断面の位置情報に基づいて、前記超音波ビームで走査する断面と同じ断面であって、前記疾患部に関する部分画像を前記ボリュームデータから生成する手段と、
前記エコー信号から生成した2次元画像に、前記ボリュームデータから生成した部分画像を合成表示する手段と、
前記ボリュームデータから生成する部分画像の断面位置をXYZ各軸に関して回転し、または平行移動を操作するための操作部とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
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