JP4665771B2

JP4665771B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4665771B2
Application number: JP2006005789A
Authority: JP
Inventors: 豊清水; 眞明柴田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-01-13
Also published as: JP2007185346A

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、３次元画像の生成・表示が可能な超音波診断装置に関する。

従来より、超音波エコー信号を基に得られた生体内部の情報を３次元画像化して表示する機能を備えた超音波診断装置が知られている。このような超音波診断装置においては、被検者の体表に当接させたプローブを移動させながら超音波スキャンを行うことにより複数の走査面についての断層画像（２次元画像）を連続的に取得し、該２次元画像を集積することで３次元画像が生成される。また、近年では、このような超音波走査及び３次元画像の生成・表示を短時間で繰り返し行うことにより、３次元画像を動画としてほぼリアルタイムに表示することのできる、いわゆるリアルタイム３Ｄ表示機能を備えた超音波診断装置も広く用いられるようになっている（例えば、非特許文献１を参照）。

夫律子著「フルカラーアトラス最新３Ｄ／４Ｄ胎児超音波画像診断」メディカ出版, 2004年1月31日, pp.24-27

上記従来の超音波診断装置において、操作者が所定の操作を行ってエコー信号の受信ゲインを変更した場合、変更後の受信ゲインで増幅されたエコー信号から２次元画像が生成され、更に、該２次元画像に基づいて生成された３次元画像がモニタ上に表示されることによって始めて、３次元画像に対する該ゲイン変更の効果を視覚的に確認することができる。従って、従来の３次元画像の生成・表示が可能な超音波診断装置では、操作者がゲイン変更の指示を行ってからモニタ上の３次元画像に該ゲイン変更の効果が現れるまでにタイムラグが生じるため、モニタ上の画像を確認しながらゲイン調節を行うことが難しかった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、３次元画像撮像時におけるゲイン調節の操作性を向上することのできる超音波診断装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る超音波診断装置は、超音波送受信によって得られたエコー信号を基に生体内の超音波画像を生成する機能を備えた超音波診断装置において、
a)連続的に撮像された複数の超音波画像から３次元画像を生成する３次元画像生成手段と、
b)前記３次元画像生成手段によって生成された３次元画像を表示する表示手段と、
c)前記エコー信号の受信ゲインを変更するゲイン変更手段と、
d)前記表示手段に表示される３次元画像の画質を補正する画質補正手段と、
e)操作者の指示に応じて前記ゲイン変更手段に受信ゲインを変更させると同時に、前記画質補正手段に該ゲイン変更と同等の効果を奏する処理を実行させる制御手段と、
を有することを特徴としている。

上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、操作者によるゲイン変更指示に応じて、即座に、該ゲイン変更の効果を擬似的に表した３次元画像をモニタ上に表示させることができ、操作者に対してゲイン変更の効果を視覚的にレスポンス良く伝えることが可能となる。これにより、操作者がモニタ上の超音波画像を見ながら容易にゲイン調節を行うことが可能となり、３次元画像撮像時におけるゲイン調節の操作性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明する。

［実施例１］
図１は本実施例の超音波診断装置の要部の構成を示すブロック図である。プローブ１１は、走査面の方向を所定の時間間隔で切換えながら超音波スキャンを行うことにより生体内の任意の３次元領域（撮像対象領域）に対する超音波送受信を行うことが可能な自動ボリュームスキャン方式のものであり、送受信部１２は超音波プローブ１１に設けられた圧電素子に駆動パルスを印加して超音波を発生させると共に、プローブ１１で受信されたエコー信号を所定のゲインに従って増幅し、整相加算、対数圧縮等の処理を行ってビームデータを生成するものである。

２次元画像生成部１３は、送受信部１２から出力されたビームデータに対し、デジタルスキャンコンバート（ＤＳＣ）処理等を施すことにより各走査面に相当する断層画像（２次元Ｂ(Brightness)モード画像）のイメージデータを生成するものである。３次元画像生成部１４は、２次元画像生成部１３で生成された２次元画像を記憶するイメージメモリを備え、該イメージメモリに格納された複数枚の２次元画像に基づいて上記撮像対象領域の３次元画像を生成するものである。上記のような撮像対象領域に対する超音波スキャンを所定の周期で繰り返し行い、生成された３次元画像をモニタ１６の画面上に順次表示することによって３次元画像が動画としてほぼリアルタイムで表示される。また、表示画像処理部１５は、３次元画像生成部１４で生成された画像のグレイレベルを調節するものであり、これによりモニタ１６上に表示される画像の明るさを調節することができる。

なお、上記各部は制御部１７によって制御されており、該制御部１７にはマウス等のポインティングデバイスやキーボード、及びエコー信号の受信ゲインを調節するためのゲイン調節ダイヤル１８を備えた入力部（図示略）が接続されており、該入力部によって測定者からの指示が制御部１７に入力される。

以下、本実施例の超音波診断装置における３次元画像撮像時のゲイン変更の手順について説明する。まず、操作者によってゲイン調節ダイヤル１８が操作されると、制御部１７から送受信部１２に対して指示が送られ、エコー信号の受信ゲインが変更される。また同時に、制御部１７は該ゲイン変更に伴う３次元画像の輝度変化を予測し、該予測に基づいてモニタ１６に表示される３次元画像のグレイレベルを変化させるよう表示画像処理部１５に指示を送る。

上記ゲイン変更に伴う３次元画像の輝度変化の予測方法としては、例えば、次のような方法を用いることができる。図２は、表示画像処理部１５における入力信号と出力信号の関係を示すグラフである。ここで、入出力信号の関係を示す直線を図中の斜線Ａで示す状態から斜線Ｂで示す状態に変更すると、３次元画像においてエコーレベルの低い部分が詳細に視認できるようになる。これは、ゲイン調節ダイヤル１８を用いて受信ゲインを上げた場合の効果を擬似的に表したものといえる。また、逆に入出力の関係を示す直線を図中の斜線Ｂで示す状態から斜線Ａで示す状態に変更すると、３次元画像においてエコーレベルの高い部分が詳細に視認できるようになる。これは、ゲイン調節ダイヤル１８を用いて受信ゲインを下げた場合の効果を擬似的に表したものといえる。なお、図中の閾値レベルとは、出力信号をモニタ１６に送出するか否かを定めるものであり、選択された直線に対応する出力信号が閾値を超えたもののみがモニタ１６に表示され、閾値以下のものはモニタ１６に表示されないこととなる。従って、操作者による受信ゲイン変更の指示に応じて上記のように、表示画像処理部１５における入力信号と出力信号の関係を示す直線をｙ軸方向に移動させることにより、該ゲイン変更の効果を即座に生成済み３次元画像に反映させてモニタ１６に表示することができる。なお、上記直線は実際には、取りうるゲイン値に応じて複数本（例えば、０〜４０ｄＢであれば４１本）用意されており、予め用意された対応テーブルに基づいて、指示された受信ゲイン値に対応した直線が選択される。

これにより、モニタ１６上には、操作者によるゲイン変更によって得られる効果を擬似的に表した３次元画像がレスポンス良く表示されるため、操作者はモニタ１６を見ながらゲイン調節ダイヤル１８を操作することで、容易にゲイン調節を行うことができる。なお、操作者によるゲイン変更の指示から所定の時間が経過し、３次元画像生成部１４において変更後のゲインで取得された２次元画像に基づく３次元画像が生成された後は、上記のような表示画像処理部１５におけるグレイレベルの補正を解除し、３次元画像のグレイレベルを補正することなくモニタ１６に表示させるようにする。

［実施例２］
また、本発明に係る超音波診断装置は、カラードプラ法によって取得された血流情報を３次元表示する機能を備えた超音波診断装置に対しても同様に適用することができる。図３に、このような超音波診断装置の要部構成を示す。

本実施例の超音波診断装置は、３次元Ｂモード画像と３次元カラードプラ画像を重畳表示することができるものであり、上記実施例１と同様の２次元画像生成部１３、３次元画像生成部１４、及び表示画像処理部１５に加えて、カラードプラ画像（ＣＤＩ画像）を生成するための２次元ＣＤＩ画像生成部１９、３次元ＣＤＩ画像生成部２０、及び表示画像処理部２１を備えている。２次元ＣＤＩ画像生成部１９は、送受信部１２より出力されたビームデータから血流成分を検出し、各点の速度を色情報に変換することによって２次元カラードプラ画像を生成するものであり、３次元ＣＤＩ画像生成部２０は、複数の２次元カラードプラ画像から３次元カラードプラ画像を生成するものである。

３次元画像生成部１４及び３次元ＣＤＩ画像生成部２０で生成された３次元Ｂモード画像及び３次元カラードプラ画像は、それぞれ表示画像処理部１５、２１で所定の処理を受けた後、合成部２２で合成され、モニタ１６上に重畳表示される。なお、操作者が入力部（図示略）で所定の操作を行うことにより、３次元Ｂモード画像又は３次元カラードプラ画像のいずれかのみをモニタ１６上に表示させることもできる。

入力部には、Ｂモード画像用の受信ゲインを調節するためのゲイン調節ダイヤル１８と、カラードプラ画像用の受信ゲインを調節するためのカラーゲイン調節ダイヤル２３とが設けられており、各画像のゲインを個別に調節できるようになっている。操作者によってカラーゲイン調節ダイヤル２３が操作されると、制御部１７から送受信部１２に対して指示が送られ、カラードプラ画像用の受信ゲインが変更される。また同時に、制御部１７は該ゲイン変更に伴う３次元カラードプラ画像の色調変化を予測し、該予測に基づいてモニタ１６に表示される３次元カラードプラ画像の色調（色相・明度・彩度の少なくとも１つ）を変化させるよう表示画像処理部２１に指示を送る。なお、このような、ゲイン変更に伴う３次元カラードプラ画像の色調変化は、上記実施例１と同様に、予め用意されたゲイン変更と色調変化の対応関係を記載したテーブルを参照することによって予測される。これにより、本実施例の超音波診断装置によれば、操作者によるカラーゲイン調節ダイヤル２３の操作に伴って、即座にモニタ１６上の３次元カラードプラ画像が該ゲイン変更の効果を擬似的に表したものに切り替わるため、モニタ１６を確認しながら容易にカラーゲインの調節を行うことができるようになる。

以上、実施例を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が許容されるものである。例えば、本発明は上記実施例のような３次元画像の動画表示を行ういわゆるリアルタイム３Ｄ表示機能を備えた超音波診断装置のみならず、３次元画像を静止画として表示するいわゆるスタティック３Ｄ（Static 3D）表示機能を備えた超音波診断装置に対しても同様に適用することができる。この場合も、操作者がゲイン変更を指示した際に、既に生成済みの３次元画像に対して該ゲイン変更と同様の効果が得られる処理を行い、該画像をモニタに表示する。これにより、３次元画像に対するゲイン変更の効果を即座に確認することができるようになり、ゲイン調節の操作性が大幅に改善される。

本発明の第１の実施例に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図。同実施例に係る超音波診断装置の表示画像処理部における入力信号と出力信号の関係を示すグラフ。本発明の第２の実施例に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図。

符号の説明

１１…超音波プローブ
１２…送受信部
１３…２次元画像生成部
１４…３次元画像生成部
１５、２１…表示画像処理部
１６…モニタ
１７…制御部
１８…ゲイン調節ダイヤル
１９…２次元ＣＤＩ画像生成部
２０…３次元ＣＤＩ画像生成部
２２…合成部
２３…カラーゲイン調節ダイヤル

Claims

超音波送受信によって得られたエコー信号を基に生体内の超音波画像を生成する機能を備えた超音波診断装置において、
a)連続的に撮像された複数の超音波画像から３次元画像を生成する３次元画像生成手段と、
b)前記３次元画像生成手段によって生成された３次元画像を表示する表示手段と、
c)前記エコー信号の受信ゲインを変更するゲイン変更手段と、
d)前記表示手段に表示される３次元画像の画質を補正する画質補正手段と、
e)操作者の指示に応じて前記ゲイン変更手段に受信ゲインを変更させると同時に、前記画質補正手段に該ゲイン変更と同等の効果を奏する処理を実行させる制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
上記超音波画像がＢモード画像であって、上記画質補正手段が３次元Ｂモード画像のグレイレベルを変更するものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
上記超音波画像がカラードプラ画像であって、上記画質補正手段が３次元カラードプラ画像の色調を変更するものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。