JP7299359B2 - 超音波診断装置、超音波画像の生成方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本願は、超音波の分野に関し、特に超音波診断装置、超音波画像の生成方法及び記憶媒体に関する。

従来の超音波診断装置は、収集した画像が２Ｄの超音波スライスデータで、専門の医師が当該２Ｄの超音波スライス画像から診断する。保存したデータも１つ又は複数の２Ｄの超音波スライス画像である。

しかしながら、人体は三次元の物体で、専門の医師は特定の手法とその経験から、疾患や症状を最もよく反映している２Ｄの超音波スライス画像を得ることができるが、医師なら誰もが超音波検査作業によって最も理想的な位置の２Ｄの超音波スライス画像を得られるわけではない。例えば、田舎の医師は超音波診断装置を使用することが少なく、あるいは使用したことがないから、病巣を正確に反映する２Ｄの超音波スライス画像を取得するには、どの器官であってもかなり長い時間をかけて作業方法のトレーニングを受けることが必要である。遠隔指導を行っても正しい２Ｄの超音波スライス画像を取得するのは容易ではなく、超音波による遠隔診断が実現しにくく、幅広い普及ができていない。

本願の目的は、超音波診断装置、超音波画像の生成方法及び記憶媒体を提供することで、使用者は専門知識を持っていなくても病巣を正確に反映する画像を取得でき、超音波診断装置の使用難易度を低くすることにある。

本願の実施形態は、超音波プローブと、プローブ画像収集コンポーネントと、前記超音波プローブ及び前記収集コンポーネントにそれぞれ接続された主制御コンポーネントとを含む超音波診断装置を提供する。超音波プローブは、検査台に位置する検出対象を連続的に走査し、対応する超音波画像を取得して超音波画像を主制御コンポーネントに伝送するために用いられる。収集コンポーネントは、検査台上方の位置に設けられ、前記収集コンポーネントの撮影方向は、前記検査台に向かい、且つ、撮影範囲は、前記検査台をカバーしている。前記収集コンポーネントは、前記超音波プローブが動作中に、前記超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得し、且つ前記プローブ画像を前記主制御コンポーネントに伝送するために用いられる。前記主制御コンポーネントは、前記プローブ画像に基づいて、前記超音波画像をつなぎ合わせて前記検出対象の超音波立体画像を生成するために用いられる。

本願の実施形態は、超音波プローブの動作を検出した時、検査台の上方に位置する収集コンポーネントを制御して超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得させるステップと、超音波プローブが検出対象を連続的に走査する超音波画像を同期して取得するステップと、プローブ画像に基づいて、連続する超音波画像をつなぎ合わせて検出対象の超音波立体画像を生成するステップとを含む超音波画像の生成方法をさらに提供する。

本願の実施形態は、コンピュータプログラムが記憶されており、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると超音波画像の生成方法が実現するコンピュータ可読記憶媒体をさらに提供する。

本願の実施形態は従来の技術と比べると、超音波プローブは検査台に位置する検出対象を連続的に走査するために用いられる。また、収集コンポーネントは、検査台上方の位置に設けられ、当該収集コンポーネントの撮影方向は検査台に向かい、且つ、撮影範囲は検査台をカバーしている。当該収集コンポーネントは、超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得し、取得したプローブ画像を主制御コンポーネントに送信することができる。主制御コンポーネントは、プローブ画像、及び、対応するプローブが走査する超音波画像をリアルタイムに取得できるため、当該プローブ画像に基づいて連続的に取得する超音波画像をつなぎ合わせて、超音波立体画像を生成することができる。生成したのは超音波立体画像であり、当該超音波立体画像は三次元画像である。三次元画像は、検出対象のより多くの詳細を画像において表示できるため、使用者は、そのニーズに応じて当該超音波立体画像を確認することが可能である。使用者は超音波作業に関する専門の知識を必要としないため、当該超音波診断装置の利用しやすさが向上している。

１つ又は複数の実施形態をそれらに対応する図面の画像によって例示的に説明し、このような例示的な説明は実施形態への限定にならず、図面において同じ数字符号で示す要素は類似の要素である。断り書きがある場合を除き、図面の画像において反映されている比例に限定されない。
図１は本願の第１実施形態に係る超音波診断装置の構造を示すブロック図である。 図２は本願の第２実施形態に係る超音波診断装置の模式図である。 図３は本願の第２実施形態に係る超音波プローブの移動方向の模式図である。 図４は本願の第２実施形態に係る超音波画像の配列の模式図である。 図５は本願の第２実施形態に係る別の超音波画像の配列の模式図である。 図６は本願の第２実施形態に係る超音波立体画像の模式図である。 図７は本願の第２実施形態に係る指定の断面の超音波画像の模式図である。 図８は本願の第３実施形態に係る超音波診断装置の構造を示すブロック図である。 図９は本願の第３実施形態に係る超音波診断装置の模式図である。 図１０は本願の第３実施形態に係る超音波診断装置の投影効果の模式図である。 図１１は本願の第３実施形態に係る超音波診断装置の投影走査経路の効果の模式図である。 図１２は本願の第３実施形態に係る超音波画像の配列の模式図である。 図１３は本願の第４実施形態に係る超音波画像の生成方法のプロセスの模式図である。

本願の目的、技術的解決手段及び利点が一層明瞭になるよう、以下、図面と実施形態を参照して、本願のいくつかの実施形態をより詳細に説明する。なお、各実施形態において、本願の一層の理解のために技術内容の多くの詳細が提供されるということを当業者は理解できる。ただし、たとえこれらの技術内容の詳細や以下の各実施形態に基づく様々な変化や変更がなくても、本願が保護を求める技術的解決手段を実現することができる。以下の各実施形態に係る設定は説明しやすくするためのもので、本願の実現形態への具体的な限定にならず、各実施形態は矛盾する内容がなければ互いに組み合わせたり援用することができる。

本願の第１実施形態は超音波診断装置に関し、当該超音波診断装置１０は、超音波プローブ１０１と、収集コンポーネント１０２と、主制御コンポーネント１０３とを含む。その構造は、ブロック図の図１に示すように、収集コンポーネント１０２及び超音波プローブは、いずれも主制御コンポーネントに接続されている。超音波プローブ１０１は、検査台２０に搭載された検出対象３０を連続的に走査し、対応する超音波画像を取得して超音波画像を主制御コンポーネント１０３に伝送するために用いられる。収集コンポーネント１０２は検査台２０の上方の位置に設けられている。収集コンポーネント１０２の撮影方向は、検査台２０に向かい且つ撮影範囲は検査台２０をカバーしている。収集コンポーネント１０２は、超音波プローブ１０１が動作中に、超音波プローブ１０１を含むプローブ画像をリアルタイムに取得し、且つプローブ画像を主制御コンポーネント１０３に伝送するために用いられる。主制御コンポーネント１０３は、プローブ画像に基づいて、超音波画像をつなぎ合わせて、検出対象の超音波立体画像を生成するために用いられる。

本願の実施形態によれば、超音波プローブは、検査台に位置する検出対象を連続的に走査するために用いられる。また、収集コンポーネントは、検査台上方の位置に設けられ、当該収集コンポーネントの撮影方向は、検査台に向かい、且つ、撮影範囲は検査台をカバーしている。当該収集コンポーネントは、超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得し、取得したプローブ画像を主制御コンポーネントに送信することができる。主制御コンポーネントは、プローブ画像及び対応するプローブが走査する超音波画像をリアルタイムに取得できるため、当該プローブ画像に基づいて、連続的に取得する超音波画像をつなぎ合わせて、超音波立体画像を生成することができる。生成されるのは超音波立体画像であり、当該超音波立体画像は三次元画像である。三次元画像は、検出対象のより多くの詳細を画像において表示できるため、使用者は、そのニーズに応じて当該超音波立体画像を確認することが可能である。使用者は、超音波作業に関する専門の知識を必要としないため、当該超音波診断装置の利用しやすさが向上している。

本願の第２実施形態は、超音波診断装置に関する。本実施形態は、第１実施形態の超音波診断装置の具体的な紹介である。以下、図２を参照して当該超音波診断装置の各コンポーネントの設置位置を説明する。

図２に示すように、検査台Ａは、検出対象を安定的な状態に保持させるために用いられ、例えば、当該検査台Ａは病床などである。検出対象をセットされた状態で、検査台Ａは、水平面に平行であってもよい。超音波診断を行う間、検出対象は当該検査台に横になることができる。主制御コンポーネント１０３に接続された超音波プローブは、検出対象を走査して、超音波画像を取得する。なお、当該超音波プローブ１０１は、二次元プローブ又は三次元プローブを含んでもよい。

当該検査台Ａの真上に、収集コンポーネント１０２が設けられている。当該収集コンポーネント１０２は、リアルタイムに超音波プローブを撮影するために用いられる。当該収集コンポーネント１０２は、少なくとも１つのカメラを含んでもよく、カメラは２Ｄカメラであってもよいし、３Ｄカメラであってもよい。収集コンポーネント１０２は、撮影方向が当該検査台Ａに向かい、且つ、撮影範囲が検査台の全体をカバーしている。これにより当該超音波プローブ１０１が走査する間にどのように移動しようと、当該収集コンポーネント１０２は当該カメラを撮影することができる。なお、当該超音波プローブ１０１及び収集コンポーネント１０２はいずれも、主制御コンポーネント１０３と通信して接続され、接続の形態は無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。図２には主制御コンポーネント１０３が示されないが、当該主制御コンポーネント１０３は、検査台Ａの上方に設けられてもよいし、他の位置に設けられてもよい。当該主制御コンポーネント１０３は、プロセッサ、例えば、コンピュータ装置を含んでもよい。

当該超音波診断装置の動作過程は次のとおりである。主制御コンポーネント１０３が超音波プローブの動作を検出すると、当該収集コンポーネントを制御してリアルタイムな画像撮影を開始させる。超音波プローブ１０１が走査して超音波画像を得て、リアルタイムに主制御コンポーネントに伝送し、同様に、当該収集コンポーネント１０２がリアルタイムに撮影したプローブ画像を当該主制御コンポーネント１０３に伝送する。主制御コンポーネント１０３には同期クロックを設けることにより、当該収集コンポーネント１０２と超音波プローブ１０１の動作を同期させることができる。

超音波プローブ１０１が検出対象に接触したら、主制御コンポーネント１０３に超音波プローブ１０１の起動を示す提示情報を送信する。当該主制御コンポーネント１０３が当該提示情報を取得すると、当該収集コンポーネント１０２を起動してリアルタイムに撮影させることができる。

なお、走査時間の前後関係に基づいて、各超音波画像に走査時間を表す時間タグを添加してもよく、同様に、各プローブ画像に撮影時間を表す時間タグを添加してもよく、時間タグによって同じ時間の超音波画像における対応するプローブ画像を検索することができる。

一例では、主制御コンポーネント１０３は具体的には、受信したプローブ画像に基づいて、超音波プローブの予め設定された三次元空間座標系におけるプローブ位置及びプローブ角度を取得する。三次元空間座標系においてプローブ角度に基づいて、現在の超音波プローブ１０１が走査する超音波画像をプローブ位置に配置する。、超音波プローブ１０１が走査を終了したことを検出すると、三次元空間座標系に位置する各超音波画像をつなぎ合わせて、超音波立体画像を生成する。

具体的には、三次元空間座標系を予め設定してもよいし、当該三次元空間座標系における任意の位置を超音波プローブ１０１の当該三次元空間座標系における対応するプローブ位置としてもよい。また、任意の角度を予め設定された三次元空間座標系における初期のプローブ角度としてもよい。
プローブ位置及びプローブ角度を取得する方法は種々あるが、以下、プローブ位置及びプローブ角度の取得方法の２つを紹介する。

方法１としては、主制御コンポーネント１０３は、プローブ画像を取得すると、当該プローブ画像における超音波プローブ１０１の当該プローブ画像における位置を認識する。収集コンポーネント１０２の撮影方向が固定しているため、収集コンポーネント１０２のカメラが固定して動かず、超音波プローブ１０１の起動時の当該三次元空間座標系における対応する位置に基づいて、現在の超音波プローブの当該三次元空間座標系におけるプローブ位置を取得することができる。プローブ角度の取得方法についても同様である。

例えば、当該三次元空間座標系において、初期のプローブ位置が（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と設定され、初期時刻ｔ０のプローブ角度が（α０，β０，γ０）と設定される。ｔ１時刻に対応するプローブ画像から超音波プローブを認識して、当該超音波プローブの当該プローブ画像における位置を取得する。初期時刻ｔ０の超音波プローブの画像における位置と初期のプローブ位置（ｘ０，ｙ０，ｚ０）との対応関係から、ｔ１時刻のプローブのプローブ位置を決定する。同様に、初期時刻の超音波プローブのプローブ画像における検出対象に対する角度と初期のプローブ角度（α０，β０，γ０）との対応関係から、ｔ１時刻の当該超音波プローブのプローブ角度を決定する。取得したプローブ位置は絶対位置であり、当該プローブ角度は絶対角度である。

方法２としては、現在時刻のプローブ画像とその前の時刻のプローブ画像との差異から、超音波プローブの相対的位置変化を取得する。相対的位置変化と前の時刻の当該超音波プローブの絶対座標とに基づいて、現在時刻の当該超音波プローブのプローブ位置を決定する。同様に、超音波プローブの角度変化を取得し、相対的角度変化と前の時刻の当該超音波プローブのプローブ角度とに基づいて、現在時刻の当該超音波プローブのプローブ角度を決定する。
当該超音波プローブのプローブ位置及びプローブ角度を取得すると、当該プローブ角度に基づいて、当該超音波画像を当該プローブ位置に配置することができる。

当該超音波プローブは、連続して検出対象を走査し、各超音波画像を超音波プローブのプローブ位置に基づいて当該三次元空間座標系に配置する。当該超音波プローブが走査を終了したことを検出すると、三次元空間座標系に配置されている各超音波画像をつなぎ合わせて、超音波立体画像を生成することができる。

例えば、超音波プローブは、図３に示す移動方向Ｂに沿って、人体のももの部分を走査することができる。人体のももの部分は検出対象である。超音波プローブが２Ｄプローブである場合には、各超音波画像を超音波プローブのプローブ位置に基づいて当該三次元空間座標系に配置する。当該超音波プローブが、走査を終了したことを検出すると、図４に示す超音波画像の配列図を生成する。超音波画像のそれぞれがももの部分の１つの断層像であり、超音波プローブ１０１の移動速度の変化により、断層像の間隔が異なる。一般に超音波プローブのサンプリング頻度が高い場合には、実際的に間隔が極めて小さい超音波画像の配列図を生成することができる。図４のように配列した超音波画像をつなぎ合わせて、図６に示す超音波立体画像を生成する。超音波プローブの移動速度が遅いほど、三次元点群が密集しており、生成された超音波立体画像はより正確である。

超音波プローブが３Ｄプローブである場合に、各フレームの超音波画像は一定の厚さを有し、走査して得た各フレームの超音波画像は一定の厚さを有する立方体スライスであり、いずれもがももの部分の断層の三次元図である。図５に示すように、各収集した超音波画像が厚さ情報を有するため、超音波プローブ１０１の移動速度が遅いと、連続の２回でサンプリングした画像に重畳する部分があり、しかも重畳する部分のデータは全く同じになるはずである。そのため、各超音波画像をつなぎ合わせると、立体で半透明の緻密な点群図を生成して、三次元点群データを得て、図６に示すように当該ももの部分の超音波立体画像を得る。

一例では、超音波診断装置１０は、主制御コンポーネントに接続されたディスプレイをさらに含む。ディスプレイは超音波立体画像を表示するために用いられる。主制御コンポーネント１０３は、指定の断面の超音波画像の表示を指示するコマンドを検出した時、超音波立体画像をスライシングして、指定の断面の超音波画像を生成してディスプレイに伝送する。

具体的には、当該ディスプレイは、通常のディスプレイであってもよいし、ホログラム画像ディスプレイであってもよい。当該ディスプレイは、当該立体超音波立体画像を表示する。使用者は、指定の断面の超音波画像を観察したい場合、入力装置から指定の断面の情報を入力する。主制御コンポーネントは、当該コマンドを受信したら、超音波立体画像をスライシングして、当該指定の断面の超音波画像を生成し、且つ、当該ディスプレイに伝送する。ディスプレイは、当該指定の断面の超音波画像を表示する。指定する断面は、例えば、図７に示す断面１と断面２である。

本願の第３実施形態は、超音波診断装置に関する。本実施形態は第１実施形態又は第２実施形態を改良したものであり、主な改良点は、本実施形態の当該超音波診断装置は、投影コンポーネント１０４をさらに含むことである。当該超音波診断装置の構造は、図８のブロック図に示すとおりである。以下、図９を参照して当該超音波診断装置の各コンポーネントの設置位置を説明する。

図９に示すように、当該投影コンポーネント１０４は、検査台Ａの上方の位置に設けられている。投影コンポーネント１０４は、収集コンポーネント１０２及び主制御コンポーネント１０３にそれぞれ接続されている。当該投影コンポーネント１０４の位置は、収集コンポーネント１０２に近くてもよい。当該投影コンポーネント１０４は、通常の投影装置であってもよい。投影コンポーネント１０４は、主制御コンポーネント１０３に無線接続されてもよいし、有線接続されてもよい。

収集コンポーネント１０２は、検出対象を撮影し、第１画像を取得して第１画像を主制御コンポーネント１０３に伝送する。主制御コンポーネント１０３は、第１画像に基づいて、検出対象の指定の走査領域を含む指定の走査領域画像を生成する。投影コンポーネント１０４は、検出対象に指定の走査領域の画像を投影する。

具体的には、予め主制御コンポーネント１０３において、指定の走査領域を設定してもよく、当該指定の走査領域は、被検器官であってもよい。検査台Ａには、センサが設けられてもよく、センサは、検査台Ａに検出対象が存在するかどうかを検出し、且つ、検出結果を主制御コンポーネント１０３に送信するために用いられる。主制御コンポーネント１０３は、検査台Ａに検出対象が存在することを示す指示情報を受信すると、当該収集コンポーネント１０２を起動して検出対象を撮影させ、且つ、当該第１画像を当該主制御コンポーネント１０３に伝送する。主制御コンポーネント１０３は、当該第１画像における検出対象の画像における位置と、予め設定された被検器官又は被検位置とに基づいて、検出対象の指定の走査領域を含む指定の走査領域画像を生成する。主制御コンポーネント１０３は、当該指定の走査領域画像を投影コンポーネント１０４に送信する。当該投影コンポーネント１０４は、当該検出対象に指定の走査領域画像を投影する。投影コンポーネントによる投影の効果は図１０に示すようなものであり、四角点線枠は指定の走査領域画像である。

なお、主制御コンポーネント１０３は、当該指定の領域画像と検出対象の第１画像における位置とに基づいて、投影コンポーネント１０４の投影パラメータを設定することができる。これにより検出対象が異なる場合に対応する指定の走査領域画像を投影することができる。

なお、当該指定の走査領域は、被検器官であってもよい。これにより当該指定の走査領域の画像は当該検出対象に対応する器官の画像であってもよく、当該検出対象の被検器官の位置に当該器官の画像を投影できる。

一例では、主制御コンポーネント１０３は、指定の走査領域に基づいて超音波プローブの移動を指示するための走査経路画像を生成し、且つ、走査経路画像を投影コンポーネント１０４に送信する。投影コンポーネント１０４は、検出対象に走査経路画像を投影する。

なお、投影される走査経路は、図１１の点線枠内の矢印であってもよい。走査経路が投影されると、使用者は、超音波プローブを制御して、当該走査経路に従って指定の走査領域を走査させることができる。

一例では、主制御コンポーネント１０３は、超音波プローブ１０１が走査を終了したことを検出した後、全ての超音波画像が構成するカバー領域と、指定の走査領域とが重畳する部分が、指定の走査領域より小さいことを検出した場合に、第１エラー指示情報を出力し、且つ／又は、超音波画像にブレ画像が存在することを検出した場合に、第２エラー指示情報を出力する。

具体的には、当該超音波プローブ１０１が、検出対象の表面から離れたことを検出すると、当該超音波プローブが走査を終了したと判定する。各超音波画像をつなぎ合わせる前に、全ての超音波画像が構成するカバー領域と、指定の走査領域とが重畳する部分が、指定の走査領域より小さいかどうかを検出する。指定の操作領域より小さい場合には、走査していない領域があることとなるので、第１エラー指示情報を出力することができる。また、取得した超音波画像にブレ画像が存在するかどうかを検出してもよく、存在する場合、第２エラー指示情報を出力する。第１エラー指示情報は、欠落領域の画像を含み、欠落領域と、上述の重畳する部分との和は、指定の走査領域より大きいか、又は、指定の操作領域に等しい。第２エラー指示情報は、ブレ画像を撮影した撮影位置を含む。投影コンポーネントは、検出対象に欠落領域の画像を投影し、又は、投影コンポーネントは、検出対象に撮影位置を表す画像を投影する。

使用者は、投影コンポーネントの投影する画像に基づいて、改めて欠落領域を走査し、又は、改めて撮影位置を走査することによって、正確な超音波画像を得ることができるため、後に生成される超音波立体画像の正確さが向上する。

なお、プローブ角度に基づいて配列した超音波画像の配列図には、たとえ図１２に示す超音波画像Ｅ及び超音波画像Ｆのように傾斜していても、走査頻度が予め設定された頻度より高い場合には、傾斜する超音波画像を処理しなくてもよい。走査頻度が当該予め設定された頻度より低い場合は、走査頻度を高めて、指定の走査領域を改めて走査するよう指示してもよい。

上記の各方法におけるステップの設定は、説明しやすさから行われたもので、実現する際には、１つのステップにまとめて、又は、いくつかのステップを分割して、複数のステップとしてもよく、同じ論理関係を含むものであれば、本願の保護範囲に含まれる。アルゴリズム又はプロセスに適宜変更を加え、又は、適宜設計を導入して、アルゴリズムとプロセスのコア的な設計に変更をもたらさなければいずれも本願の保護範囲に含まれる。
本願の第４実施形態は超音波診断装置に適用する超音波画像の生成方法に関し、そのプロセスは図１３に示すとおりである。

ステップ４０１において、超音波プローブの動作を検出した場合、検査台の上方に位置する収集コンポーネントを制御して、超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得させる。

具体的には、検査台上方の位置に収集コンポーネントが設けられている。当該収集コンポーネントは、カメラであってもよく、カメラのレンズが当該検査台に向けられ、且つ、カメラの撮影視野は、当該検査台をカバーしている。なお、収集コンポーネント及び超音波プローブは、いずれも主制御コンポーネントと通信して接続されている。通信接続の形態は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

超音波プローブが検出対象の表面に接触すると、これをトリガとして当該超音波プローブを動作させる。当該超音波プローブの動作を検出すると、検査台の上方に位置する収集コンポーネントを制御して、超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得させる。
ステップ４０２において、超音波プローブが検出対象を連続的に走査する超音波画像を連続的に取得する。
具体的には、プローブ画像を取得する時に、対応する時刻に、超音波プローブが走査した超音波画像を、同期して取得する。
ステップ４０３において、プローブ画像に基づいて、連続する超音波画像をつなぎ合わせて、検出対象の超音波立体画像を生成する。

具体的には、受信したプローブ画像に基づいて、超音波プローブの予め設定された三次元空間座標系におけるプローブ位置及びプローブ角度を取得し、三次元空間座標系に、プローブ角度に基づいて、現在の超音波プローブが走査する超音波画像をプローブ位置に配置する。超音波プローブが走査を終了したことを検出すると、三次元空間座標系に位置する各超音波画像をつなぎ合わせて、超音波立体画像を生成する。

三次元空間座標系を予め設定してもよく、当該三次元空間座標系における任意の位置を超音波プローブの起動時の当該三次元空間座標系における初期のプローブ位置としてもよい。任意の角度を、予め設定された三次元空間座標系における初期のプローブ角度としてもよい。
プローブ位置及びプローブ角度を取得する方法は種々あり、以下、プローブ位置及びプローブ角度の取得方法の２つを紹介する。

方法１としては、主制御コンポーネント１０３がプローブ画像を取得すると、当該プローブ画像における超音波プローブ１０１の当該プローブ画像における位置を認識する。収集コンポーネント１０２のカメラは、固定されて動かず、収集コンポーネント１０２の撮影方向は、固定であるため、超音波プローブ１０１の起動時の当該三次元空間座標系における位置に基づいて、現在の超音波プローブの当該三次元空間座標系におけるプローブ位置を取得することができる。プローブ角度の取得方法については同様である。

例えば、当該三次元空間座標系において初期のプローブ位置が（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と設定され、初期時刻ｔ０のプローブ角度が（α０，β０，γ０）と設定され、ｔ１時刻に対応するプローブ画像から超音波プローブを認識して、当該超音波プローブの当該プローブ画像における位置を取得する。初期時刻ｔ０の超音波プローブの画像における位置と、初期のプローブ位置（ｘ０，ｙ０，ｚ０）との対応関係から、ｔ１時刻のプローブのプローブ位置を決定することができる。同様に、初期時刻の超音波プローブのプローブ画像における検出対象に対する角度と、初期のプローブ角度（α０，β０，γ０）との対応関係から、ｔ１時刻の当該超音波プローブのプローブ角度を決定することができる。取得したプローブ位置は、絶対位置であり、当該プローブ角度は絶対角度である。

方法２としては、現在時刻のプローブ画像とその前の時刻のプローブ画像との差異から、超音波プローブの相対的位置変化を取得し、相対的位置変化と前の時刻の当該超音波プローブの絶対座標とに基づいて、現在時刻の当該超音波プローブのプローブ位置を決定することができる。同様に、超音波プローブの角度変化を取得し、相対的角度変化と前の時刻の当該超音波プローブのプローブ角度とに基づいて、現在時刻の当該超音波プローブのプローブ角度を決定することができる。
当該超音波プローブのプローブ位置及びプローブ角度を取得すると、当該プローブ角度に基づいて、当該超音波画像を当該プローブ位置に配置することができる。

当該超音波プローブは連続して検出対象を走査し、各超音波画像は、超音波プローブのプローブ位置に基づいて当該三次元空間座標系に配置される。当該超音波プローブが走査を終了したことを検出すると、三次元空間座標系に配置されている各超音波画像をつなぎ合わせて、超音波立体画像を生成することができる。なお、当該超音波診断装置の主制御コンポーネントは、メモリと、プロセッサとを含んでもよく、メモリは、少なくとも１つのプロセッサと通信して接続される。なお、メモリには少なくとも１つのプロセッサによって実行されるコマンドが記憶されており、コマンドが少なくとも１つのプロセッサによって実行されることによって、少なくとも１つのプロセッサは上記の超音波画像の生成方法を実行できる。

メモリとプロセッサは、バス方式によって接続されている。バスは、互いに接続された任意の数量のバスブリッジを含んでもよい。バスは、１つ又は複数のプロセッサとメモリの様々な回路をリンクしている。バスは、周辺機器、電圧調整器、電力管理回路などの様々な他の回路をリンクすることもでき、これらはいずれも本分野において周知されたことであるため、本明細書ではその方の更なる説明はしない。バスインタフェースは、バスと送受信機の間にインタフェースを提供する。送受信機は、１つの要素であってもよいし、複数の要素であってもよい。例えば、複数の受信機と送信機で、伝送媒体において様々な他の装置と通信するためのユニットを提供することができる。プロセッサによって処理されるデータは、アンテナによって無線で伝送される。また、アンテナは、データを受信してデータをプロセッサに伝送する。

プロセッサは、バスを管理し、通常の処理を行う役割を果たし、タイミング、周辺インタフェース、電圧調整、電源管理や他の制御機能を含め様々な機能を提供することができる。メモリは、プロセッサが作業を実行する時に使用するデータを記憶するために用いられてもよい。

本願の第５実施形態は、コンピュータ可読記憶媒体に関する。コンピュータ可読記憶媒体には、コンピュータプログラムが記憶されている。前記コンピュータプログラムが、プロセッサによって実行されると、超音波画像の生成方法が実現される。

なお、上記の実施形態の方法を実現するステップの全体、又は、一部は、プログラムが関連するハードウェアによって実行されれてもよいということを当業者は理解できる。当該プログラムは、１つの記憶媒体に記憶されており、１つの装置（ワンチップマイコン、チップなど）又はプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に本願の各実施形態に記載の方法のステップの全体、又は、その一部を実行させるためのいくつかのコマンドを含む。前記記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、リムーバブルディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、光ディスクなど、プログラムコードを記憶できる様々な媒体を含む。

なお、上記の各実施形態は本願を実現するための具体的な実施形態で、実際の適用においては、本願の趣旨や範囲を逸脱することなく、形式的に又はその詳細について様々な変更を行うことができる、ということを当業者は理解できる。

Claims (8)

1. 超音波プローブと、収集コンポーネントと、前記超音波プローブ及び前記収集コンポーネントにそれぞれ接続された主制御コンポーネントと、検査台とを含み、
   前記検査台には、検出対象が存在するかどうかを検出するセンサが設けられ、
   前記超音波プローブは、前記検査台に配置された検出対象を連続的に走査し、対応する超音波画像を取得し、前記超音波画像を前記主制御コンポーネントに伝送し、前記超音波画像には、走査時間を表す時間タグが添加され、
   前記収集コンポーネントは、前記検査台上方の位置に設けられ、前記収集コンポーネントの撮影方向は、前記検査台に向かっており、且つ、撮影範囲は、前記検査台をカバーしており、
   前記収集コンポーネントは、前記超音波プローブが動作中に、前記超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに撮影し、且つ、前記プローブ画像を前記主制御コンポーネントに伝送し、前記プローブ画像には、撮影時間を表す時間タグが添加され、
   前記主制御コンポーネントは、前記検査台に前記検出対象が存在することを示す指示情報を前記センサから受信し、かつ、前記超音波プローブが前記検出対象に接触して起動したことを示す提示情報を前記超音波プローブから受信した場合、前記収集コンポーネントを起動して撮影させ、
   前記主制御コンポーネントは、前記プローブ画像を取得する時に、同じ時刻の時間タグを有する前記超音波画像を、同期して取得し、
   前記主制御コンポーネントは、前記プローブ画像に基づいて、前記超音波画像をつなぎ合わせ、前記検出対象の超音波立体画像を生成する
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記主制御コンポーネントは、
   受信した前記プローブ画像に基づいて、前記超音波プローブの予め設定された三次元空間座標系におけるプローブ位置及びプローブ角度を取得し、
   前記プローブ角度に基づいて、現在の前記超音波プローブが走査する超音波画像を、前記三次元空間座標系における前記プローブ位置に配置し、
   前記超音波プローブが、走査を終了したことを検出すると、前記三次元空間座標系に配置されている各前記超音波画像をつなぎ合わせて、前記超音波立体画像を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記検査台上方の位置に設けられた投影コンポーネントをさらに含み、
   前記投影コンポーネントは、前記収集コンポーネント及び前記主制御コンポーネントにそれぞれ接続され、
   前記収集コンポーネントは、前記検出対象を撮影し、第１画像を取得し、前記第１画像を前記主制御コンポーネントに伝送し、
   前記主制御コンポーネントは、前記第１画像に基づいて、前記検出対象の指定の走査領域を含む指定の走査領域画像を生成し、
   前記投影コンポーネントは、前記検出対象に前記指定の走査領域画像を投影する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記主制御コンポーネントは、
   前記超音波プローブが走査を終了したことを検出した後、全ての超音波画像が構成するカバー領域と前記指定の走査領域とが重畳する部分が、前記指定の走査領域より小さいことを検出した場合、第１エラー指示情報を出力し、且つ／又は、
   前記超音波画像にブレ画像が存在することを検出した場合、第２エラー指示情報を出力する
   ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記第１エラー指示情報は、欠落領域の画像を含み、前記欠落領域と前記重畳する部分との和は、前記指定の走査領域より大きいか、又は、前記指定の走査領域と等しく、
   前記第２エラー指示情報は、前記ブレ画像を撮影する撮影位置を含み、
   前記投影コンポーネントは、前記検出対象に前記欠落領域の画像を投影し、又は、前記投影コンポーネントは、前記検出対象に前記撮影位置を表す画像を投影する
   ことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記主制御コンポーネントは、
   前記指定の走査領域に基づいて、前記超音波プローブの移動を指示するための走査経路画像を生成し、且つ、前記走査経路画像を前記投影コンポーネントに送信し、
   前記投影コンポーネントは、前記検出対象に前記走査経路画像を投影する
   ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
7. 請求項１に記載の超音波診断装置を用いる超音波画像の生成方法であって、
   前記主制御コンポーネントが、前記検査台に前記検出対象が存在することを示す指示情報を前記センサから受信し、かつ、前記超音波プローブが前記検出対象に接触して起動したことを示す提示情報を前記超音波プローブから受信した場合、前記収集コンポーネントを起動し、前記検査台の上方に位置する収集コンポーネントを制御して、前記超音波プローブを含むプローブ画像をリアルタイムに取得させ、前記プローブ画像には、撮影時間を表す時間タグを添加するステップと、
   前記超音波プローブが検出対象を連続的に走査した超音波画像を、前記プローブ画像と同期して取得し、前記超音波画像には、走査時間を表す時間タグを添加するステップと、
   前記プローブ画像を取得する時に、同じ時刻の時間タグを有する前記超音波画像を、同期して取得し、前記プローブ画像に基づいて、連続した前記超音波画像をつなぎ合わせて、前記検出対象の超音波立体画像を生成するステップとを含む
   ことを特徴とする超音波画像の生成方法。
8. コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると請求項７に記載の超音波画像の生成方法が実現されることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
   

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