JP4945273B2 - 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラム - Google Patents
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Description
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波診断装置であって、前記表示手段に表示されている第1の超音波画像上において所望の輝度調整範囲を指定するための指定手段を更に有し、前記信号強度調整手段は、前記指定された輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、コンピュータに、3次元的に超音波を送受信することによって得られた信号に基づいて、超音波の走査線と交差する面に沿った第1の超音波画像を生成する第1の画像処理機能と、前記第1の超音波画像を表示手段に表示させる第1の表示機能と、前記第1の超音波画像上で設定された輝度調整の対象となる輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更する信号強度調整機能と、前記信号強度調整機能によって変更された信号に基づいて、第2の超音波画像を生成する第2の画像処理機能と、前記第2の超音波画像を前記表示手段に表示させる第2の表示機能と、を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラムである。
(構成)
この発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、この発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
次に、この発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置1の動作について図6を参照して説明する。図6は、この発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の動作を順番に示すフローチャートである。
まず、超音波プローブ2を被検体の体表に当てて、超音波プローブ2によってボリュームスキャン(3Dスキャン)を行なう。
画像処理部6は、超音波プローブ2によるスキャンによって得られたボリュームデータに対して、ボリュームレンダリングを施すことにより3次元画像データを生成する。この3次元画像データに基づく3次元画像が表示部71に表示される。
そして、操作者が入力部72を用いてゲイン調整の指示を与えると、画像処理部6はボリュームデータに対してMPR処理を施すことにより、任意断面の画像データを生成する。例えば、操作者が入力部72を用いて所望のC面(深さ)を指定すると、画像処理部6はそのC面に沿った画像データ(C面画像データ)を生成する。このC面画像データに基づくC面画像が表示部71に表示される。
C面画像が表示部71に表示されている状態で、操作者が入力部71を用いてC面画像上の任意の範囲を指定する。この指定された範囲がゲイン調整の対象範囲になる。例えば、図3(a)に示すように、操作者が入力部72を用いて、C面画像23上で方向24を指定すると、C面画像23の周辺部がゲイン調整の対象となる範囲25に設定される。そして、その指定された範囲25の座標情報がユーザインターフェイス7から画像処理部6に出力される。また、図3(b)に示すように、操作者が入力部72を用いて、C面画像23上の点26を指定すると、その点26を中心とする範囲がゲイン調整の対象となる範囲27に設定される。その指定された範囲27の座標情報がユーザインターフェイス7から画像処理部6に出力される。
画像処理部6は、ゲイン調整の対象となる範囲の座標情報を入力部72から受けると、その範囲を通過する走査線を特定し、その走査線の位置を示す情報を制御部8に出力する。
制御部8は、ゲイン調整の対象となる範囲の座標情報を画像処理部6から受けると、その範囲を通過する各走査線上の信号に対するゲインを決定する。例えば、操作者が入力部72を用いてゲインカーブを指定すると、制御部8はそのゲインカーブに従って、ゲイン調整の対象範囲を通過する各走査線上の信号に対するゲインを決定する。また、ゲインカーブを設定条件記憶部9に予め記憶しておくことで、制御部9はそのゲインカーブに従ってゲイン調整の対象範囲を通過する各走査線上の信号に対するゲインを決定する。なお、制御部8は、ゲイン調整の対象となる範囲の内側と外側とで、信号強度が連続するように、ゲインを決定する。例えば、制御部8は、ゲイン調整の対象となる範囲の中央付近においては、ゲインを最も高くし、中央から周辺に向けて徐々にゲインを低く設定する。以上のようにゲインが決定されると、制御部8は、走査線の位置を示す情報とゲインを受信部4の受信信号強度調整部41に出力する。
受信部4の受信信号強度調整部41は、走査線の位置を示す情報とゲインを制御部8から受けると、超音波プローブ2から出力された信号であって、指定された走査線上の信号の強度をそのゲインに従って調整する。そして、調整後の信号は信号処理部5を介して画像処理部6に出力される。
画像処理部6は、ゲイン調整されたボリュームデータに対してボリュームレンダリングなどの画像処理を施すことにより、3次元画像データなどの画像データを生成する。この画像データに基づく画像は表示部71に表示される。この画像はゲイン調整された画像であるため、輝度が調整された画像となっている。例えば、暗部のゲインが調整されている場合は、その暗部の輝度が高くなるため、全体的に輝度が均一になった画像が得られることになる。
操作者は、このゲイン調整後の画像を観察し、設定したゲインの変更が必要か否かの判断を行う(ステップS09)。例えば、観察したい範囲(関心領域)の輝度が適切になっている場合は、ゲインの変更が不要であると判断し、輝度が低くて観察し難い場合は、ゲインの変更が必要であると判断する。そして、ゲインの変更が必要であると判断した場合は、操作者は、入力部72を用いてゲイン調整の指示を与える(ステップS09、Yes)。これにより、ステップS03からステップS08までの処理が繰り返されることになる。このとき、操作者は、ゲイン調整を行う範囲を変えたり、ゲインカーブを変えたりすることで、輝度調整の指示を与える。一方、ゲインの変更が不要であると判断した場合は、ステップS03からステップS08によって設定されたゲインとゲイン調整の範囲に従って、受信信号強度調整部41は、以後に取得される信号に対してゲイン調整を行う。
この発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図7を参照して説明する。図7は、この発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
第2の実施形態に係る超音波診断装置1Aは、第1の実施形態に係る超音波診断装置1が備えている受信信号強度調整部41及び51に代えて、送信部3に送信信号強度調整部31又はアパーチャ設定部32を備えて構成されている。それら以外の構成については、第1の実施形態に係る超音波診断装置1の構成と同じであるため、説明を省略する。以下、超音波診断装置1Aの構成、特に、送信部3の構成を中心に説明する。
この発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置1Aの動作について図8を参照して説明する。図8は、この発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置の動作を順番に示すフローチャートである。
まず、超音波プローブ2を被検体の体表に当てて、超音波プローブ2によってボリュームスキャン(3Dスキャン)を行なう。
画像処理部6は、超音波プローブ2によるスキャンによって得られたボリュームデータに対して、ボリュームレンダリングを施すことにより、3次元画像データを生成する。この3次元画像データに基づく3次元画像が表示部71に表示される。
そして、操作者が入力部72を用いてゲイン調整の指示を与えると、画像処理部6はボリュームデータに対してMPR処理を施すことにより、任意断面の画像データを生成する。例えば、操作者が入力部72を用いて所望のC面を指定すると、画像処理部6はそのC面に沿った画像データ(C面画像データ)を生成する。このC面画像データに基づくC面画像が表示部71に表示される。
C面画像が表示部71に表示されている状態で、操作者が入力部72を用いてC面画像上の任意の範囲を指定する。この指定された範囲がゲイン調整の対象となる範囲に設定される。このようにゲイン調整の対象となる範囲が指定されると、C面画像上におけるその範囲の座標情報がユーザインターフェイス7から画像処理部6に出力される。
画像処理部6は、ゲイン調整の対象となる範囲の座標情報を入力部72から受けると、その範囲を通過する走査線を特定し、その走査線の位置を示す情報を制御部8に出力する。
制御部8は、ゲイン調整の対象となる範囲の座標情報を画像処理部6から受けると、その範囲のゲインを決定する。このゲインの決定手法については、上記第1の実施形態に係る超音波診断装置1と同じであるため、説明を省略する。そして、制御部8は、走査線の位置を示す情報とゲインを送信部3の送信信号強度調整部31に出力する。
送信部3の送信信号強度調整部31は、走査線の位置を示す情報とゲインを制御部8から受けると、そのゲインに従って、その走査線上の送信信号の強度を調整する。例えば、送信信号強度調整部31は、送信信号の振幅の大きさをゲインに従って大きくする。これにより、送信信号の強度が高くなる。
そして、超音波プローブ2は、ゲインが調整された後の送信信号でボリュームスキャンを実行する。
スキャンによって得られた受信信号は受信部4及び信号処理部5を介して画像処理部6に出力される。画像処理部6は、ボリュームデータに対してボリュームレンダリングなどの画像処理を施すことにより、3次元画像データなどの画像データを生成する。この画像データに基づく画像は表示部71に表示される。この画像はゲイン調整された送信信号によって得られた画像であるため、輝度が調整された画像となっている。例えば、暗部のゲインが調整されている場合は、その暗部の輝度が高くなるため、全体的に輝度が均一になった画像が得られることになる。
操作者は、このゲイン調整後の画像を観察し、設定したゲインの変更が必要か否かの判断を行う(ステップS29)。例えば、関心領域の輝度が適切になっていない場合は、ゲインの変更が必要であると判断し、操作者は、再び、ゲイン調整の指示を与える(ステップS29、Yes)。これにより、ステップS22からステップS28までの処理が繰り返されることになる。このとき、操作者はゲイン調整を行う範囲を変えたり、ゲインカーブを変えたりすることで、輝度調整を指示する。一方、操作者が、ゲインの変更が不要であると判断した場合には、送信信号強度調整部31は、ステップS22からステップS28によって設定されたゲインとゲイン調整の範囲に従って、以後のゲイン調整を行う。
次に、超音波の送信開口の大きさを変えることで送信信号の強度を調整する方法について説明する。送信部3のアパーチャ設定部32は、走査線の位置を示す情報とゲインを制御部8から受けると、超音波プローブ2の超音波振動子において、その走査線の位置に対応する部分の超音波の開口面積を大きくする。送信部3は、アパーチャ設定部32によって設定された開口の大きさに従って、超音波プローブ2に超音波の送受信を実行させる。これにより、超音波の送信信号の強度は高くなるため、暗部の輝度を高くすることが可能となる。なお、通常のスキャンでは超音波の全開口を使用しないでスキャンを行ない、暗部の輝度を高めるときに、通常よりも開口面積を大きくすることで、通常のスキャンよりも送信信号の強度を高めることが可能となる。
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。
まず、変形例1として、第2の実施形態に係る超音波診断装置1Aの変形例について図9を参照して説明する。図9は、超音波プローブの開口を説明するための図であり、図9(a)は超音波振動子の断面図、図9(b)は超音波プローブから見た図(トップビューの図)である。
次に、変形例2として、ゲイン調整の対象となる範囲を自動的に検出する例について、図10から図14を参照して説明する。図10は、変形例2に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。図11から図13は、C面画像上に設定される複数の領域を模式的に示す図である。図14は、輝度値の分布を示す図である。
次に、変形例3に係る超音波診断装置について説明する。この変形例3に係る超音波診断装置は、上述した変形例2に係る超音波診断装置と同じ構成を有し、重心位置を中心とした所定範囲を通過する各走査線上の信号に対するゲインを決定する。さらに、変形例3に係る超音波診断装置は、深さが異なる複数のC面ごとに重心位置を求め、各深さにおける重心位置を中心とする所定範囲を通過する各走査線上の信号に対するゲインを決定し、その決定したゲインに対して重み付け処理を行うことで各走査線上の信号に対するゲインを求める。
2 超音波プローブ
3 送信部
4 受信部
5 信号処理部
6 画像処理部
7 ユーザインターフェイス
8 制御部
9 設定情報記憶部
10 検出部
11 領域抽出部
12 平均輝度値算出部
13 ばらつき判定部
14 組分け部
15 重心位置算出部
31 送信信号強度調整部
32 アパーチャ設定部
41、51 受信信号強度調整部
71 表示部
72 入力部
Claims (13)
- 超音波振動子が配列されて、3次元的に超音波を送受信する超音波プローブと、
前記超音波の送受信によって得られた信号に基づいて、超音波の走査線と交差する面に沿った第1の超音波画像を生成する画像処理手段と、
前記第1の超音波画像を表示する表示手段と、
前記第1の超音波画像上で設定された輝度調整の対象となる輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更する信号強度調整手段と、
を有し、
前記画像処理手段は、前記信号強度調整手段によって変更された信号に基づいて、第2の超音波画像を生成し、
前記表示手段は、前記第2の超音波画像を表示することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記表示手段に表示されている第1の超音波画像上において所望の輝度調整範囲を指定するための指定手段を更に有し、
前記信号強度調整手段は、前記指定された輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記指定手段によって前記第1の超音波画像の中心から所望の方向が指定されると、
前記信号強度調整手段は、前記所望の方向に沿って、前記第1の超音波画像の周辺部から中心側にかけた範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更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。 - 前記第1の超音波画像を予め設定された複数の領域に分け、各領域に含まれる画素の輝度値の平均値を領域ごとに求め、その平均値が予め設定されたばらつきの範囲外にある領域を特定する検出手段を更に有し、
前記信号強度調整手段は、前記特定された領域を含む領域を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記検出手段は、前記特定した領域に接する領域を1つの組に組分けし、その組に属する領域における輝度の分布に基づいて輝度の重心位置を求め、
前記信号強度調整手段は、前記輝度の重心位置を中心とした所定範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。 - 前記画像処理手段は、前記第1の超音波画像として、前記超音波振動子が配列された面と略平行な面に沿った画像を生成することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記画像処理手段は、前記超音波の送受信によって得られた信号に基づいて、前記第1の超音波画像を生成するとともに、前記走査線を含む面に沿った第3の超音波画像を生成し、
前記表示手段は、前記第1の超音波画像と前記第3の超音波画像を表示することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記信号強度調整手段は、前記輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を位置に応じて段階的に変更することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記信号強度調整手段は、前記超音波の送受信によって得られた信号がデジタル信号に変換される前、デジタル信号に変換された後、又はデジタル信号に変換される前後において、前記輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記信号強度調整手段は、前記超音波の送受信によって得られた信号のうち前記輝度調整範囲を通過する走査線上の信号に対するゲインを変更することで、前記輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記信号強度調整手段は、前記超音波プローブによる超音波の送信時における信号の強度を変更することで、前記輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記信号強度調整手段は、前記超音波プローブによって送信される超音波の振幅の大きさ、超音波の送信開口の大きさ、又は超音波の振幅の大きさと送信開口の大きさを変更することで、前記送信時における前記輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更することを特徴とする請求項11に記載の超音波診断装置。
- コンピュータに、
3次元的に超音波を送受信することによって得られた信号に基づいて、超音波の走査線と交差する面に沿った第1の超音波画像を生成する第1の画像処理機能と、
前記第1の超音波画像を表示手段に表示させる第1の表示機能と、
前記第1の超音波画像上で設定された輝度調整の対象となる輝度調整範囲を通過する走査線上の信号の強度を変更する信号強度調整機能と、
前記信号強度調整機能によって変更された信号に基づいて、第2の超音波画像を生成する第2の画像処理機能と、
前記第2の超音波画像を前記表示手段に表示させる第2の表示機能と、
を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
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