JPH04158855A - 超音波画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波画像表示装置、特に被検体内部三次元
領域を互いに直交する３つの切断面で表示する超音波画
像表示装置に関する。

［従来の技術］ 超音波を用いた超音波診断装置が周知であり、医療にお
いて生体内の診断等に広く用いられている。

この超音波診断装置は、超音波を生体内に送波し、生体
内からの反射波の強度（エコー強度）に基づいて被検体
内断層画像を形成するものであり、例えばそのエコー強
度に輝度を対応させ二次元表示するＢモード表示を用い
て断層画像を表示するものである。

近年、被検体内部三次元領域の超音波エコー情報を取り
込むために、例えば特願平１−３２４９５７号で三次元
データ取り込み用超音波探触子が提案されており、また
、このような三次元データ取り込み用超音波探触子から
の超音波のエコー情報を三次元的に表示する超音波三次
元画像表示装置が提案されている。

この超音波三次元画像表示装置は、取り込まれた被検体
内部三次元領域の超音波エコー情報を、例えば濃淡表示
を用いて、立体的に表現するものであり、従来の二次元
表示を行う超音波診断装置では形成できない患部等の立
体的表示か可能である。

従って、このような超音波三次元画像表示装置によれば
、患部等を三次元的に把握可能であり、医療におけるそ
の診断精度を向上させるものとしてその実現化が望まれ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の超音波三次元画像表示装置では、
現在のところ、その三次元画像形成に多大なる処理時間
を要し、このため生体内の患部等を迅速に表示すること
が困難であるという問題を有していた。

すなわち、超音波三次元画像表示装置では、被検体内部
三次元領域の超音波エコー情報を、取り込まれたデータ
配列から三次元画像のデータ配列に再構築する必要かあ
り、このような複雑な三次元座標変換に基づくハードウ
ェアの処理時間遅延かデータ取り込みから画像表示まで
の間の時間の短縮化の妨げとなっていた。

そして、従来の超音波診断装置では、被検体内部を二次
元断層画像で表示するため処理時間か短く、はぼリアル
タイムに表示が可能であるが、−方、被検体内部を三次
元的に把握することは困難であり、このようなことから
、被検体内部を三次元的に把握することができ、更に迅
速に画像形成・表示を行える超音波画像表示装置か要望
されていた。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、被検体内部を三次元的に、かつ迅速に表示
することのできる超音波画像表示装置を提供することに
ある。

［課題を解決するだめの手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、被検体内部三次
元領域の超音波エコー情報を格納する三次元データメモ
リと、前記三次元領域を切断する３つの直交面である正
切断面５側切断面及び上切断面の各位置を設定する切断
面位置設定手段と、前記位置設定された各切断面の超音
波エコー情報を前記三次元データメモリから読み出し、
各切断面毎に超音波断層画像を形成する画像形成手段と
、前記形成された各超音波断層画像を同時に表示する表
示手段と、を有することを特徴とする。

し作用］ 上記構成によれば、被検体内部三次元領域は、直交する
３つの切断面、すなわち正切断面、側切断面及び上切断
面として画像表示されることになる。

従って、各切断面の超音波断層画像は、従来の装置での
表示（Ｂモード表示）と同じであるが、例えば患部等の
中心に３つの面の直交点を合わせることにより、その患
部等を三次元的に把握することが可能となる。

つまり、その患部等の大きさや容積、更には他の臓器と
の位置関係を空間的に認識可能である。

ここで、各切断面の超音波断層画像の形成においては、
超音波三次元画像表示装置における三次元座標変換等を
必要とされないため、迅速な各画像の形成が可能である
。

また、切断面位置表示手段を設けることにより、表示さ
れる３つの切断面の画像において、それ以外の切断面の
画像との位置関係を認識させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図には、本発明に係る超音波画像表示装置の好適な
実施例が示されており、本実施例において、本発明に係
る超音波画像処理装置１０は、超音波のエコーデータを
取り込む超音波診断装置２０に接続されている。勿論、
この超音波診断装置２０の中に組み入れることも可能で
ある。

第１図において、超音波診断装置２０に設けられた超音
波探触子２２は、本実施例において三次元データ取り込
み用超音波探触子が用いられている。

この三次元データ取り込み用超音波探触子は、直線上に
配列された複数の超音波振動素子から成るアレイ振動子
を有しており、更にこのアレイ振動子の電子走査方向（
超音波振動素子の配列方向）と直交する方向にそのアレ
イ振動子を運動させる機械走査機構を有している。また
、その機械走査位置を特定するために、位置検出器が設
けられている。

つまり、この三次元データ取り込み用超音波探触子によ
れば、被検体内部の三次元領域内のエコーデータをその
データの三次元座標位置も含めて取り込むことが可能で
ある。

超音波探触子２２には、送信回路２４から送信信号が供
給されており、また超音波探触子２２からの受信信号は
、受信回路２６に送出されている。

また、超音波探触子２２には、探触子走査部２８から所
定の電子走査信号及び機械走査信号が供給されている。

前記受信回路２６の出力は、本発明に係る超音波画像表
示装置１０内に設けられたＡ／Ｄ変換器３２に入力され
、ここでＡ／Ｄ変換か行われた後、三次元データメモリ
３４に書き込まれている。

この三次元データメモリ３４は、超音波診断装置２０で
取り込まれた被検体内部三次元領域のエコーデータを記
憶するものであり、その各エコーデータの書込みは、書
込みアドレス演算部３６にて制御されている。

つまり、この書込みアドレス演算部３６は、各エコーデ
ータのその三次元座標位置に対応してメモリのアドレス
指定を行ってイル。

なお、この書込みアドレス演算部３６には、前記探触子
走査部２８から上述した走査制御信号が供給されており
、この走査制御信号により各エコーデータの三次元座標
位置が特定されている。

超音波画像表示装置１０に設けられた読出しアドレス演
算部３８は、上述の三次元データメモリ３４へ読出しア
ドレス信号を供給するものである。

また、中央制御ユニット４０は、前記読出しアドレス演
算部３８をコントロールすると共に、後述する以下のデ
バイスの制御を行っている。

図において、切断面位置コントローラ４１は、本実施例
において３つのダイヤルを有するコントローラで構成さ
れ、後述する切断面表示画像のその切断面位置を設定可
能としている。つまり、操作者が、この切断面位置コン
トローラ４１に設けられた３つダイヤルｘ、　ｙ、　　
ｚを回転させることにより、被検体内部三次元領域の所
望の切断面を表示可能としている。

図において、フレームバッファメモリ４２は、表示され
る画像の１画面分の画像データを一時的に格納するもの
である。本実施例において、表示される画像はカラー表
示されるため、このフレームバッファメモリ４２には、
各画素のカラーデータも記憶される。

そして、フレームバッファメモリ４２から出力された画
像信号Ｒ，Ｇ、、Ｂは、それぞれＤ／Ａ変換器４４．４
６．４８に入力され、Ｄ／Ａ変換された後、表示器５０
にてカラー表示される。

本実施例の超音波画像表示装置は、以上の構成から成り
、以下にその表示原理及び動作について説明する。

第２図には、超音波診断装置２０にて取り込まれる被検
体内部三次元領域の概念が示されている。

ここにおいて、その三次元領域はデータ取り込み領域Ｖ
として図示されている。

本実施例において、このデータ取り込み領域Ｖは、はぼ
台形の形状をなしており、この他にも超音波探触子２２
の走査方式により例えば立方体、三角錐等の形状が考え
られる。

上述した超音波三次元画像表示装置では、このデータ取
り込み領域Ｖをそのままのイメージで白黒濃淡表示する
ものであるが、本発明においては、このデータ取り込み
領域Ｖを３つの直交する切断面で切断し、各切断面のエ
コー情報をＢモード表示するものである。

ここで、正面（Ｘ方向）から見た切断面（ＩＩ）を正切
断面とし、側面（Ｙ方向）から見た切断面（ＩＩＩ）を
側辺断面とし、図において上方（２方向）から見た切断
面（１）を正切断面とする。

そして、各切断面のその座標位置は、それぞれ切断面位
置コントローラ４１にて所望の位置に設定可能である。

つまり、切断面位置コントローラ４１のＸつまみを回す
ことにより、切断面の位置を前方又は後方に可変させる
ことができ、所望のＸ座標の切断面を指定することが可
能である。また、このことは、側辺断面及び正切断面に
ついても同様である。

第３図には、第２図で示したデータ取り込み領域Ｖを三
次元データメモリ３４に格納したときの概念であるメモ
リ空間Ｑが示されている。ここで、各エコーデータは、
メモリ空間Ｑにおける三次元アドレス（Ｘ、　Ｙ、　　
Ｚ）で指定される。

このメモリ空間Ｑから正切断面のエコーデータを抽出す
る場合には、（Ａ）に示すように、Ｘ座標を特定し、そ
の特定されたＸ座標を通る切断面内のエコーデータをア
ドレス指定することにより行われる。すなわち、Ｘ座標
を固定し、その他のＹ座標及びＺ座標をスキャンしてそ
の市内のエコーデータを取り出す。

また、（Ｂ）に示すように、側辺断面のエコーデータを
抽出する場合には、メモリ空間ＱにおけるＹ座標を特定
し、その特定されたＹ座標を通る切断面のエコーデータ
を取り出す。

そして、（Ｃ）に示すように、正切断面のエコーデータ
を取り出す場合には、Ｚ座標を特定し、そのＺ座標を通
る球面形状の上切断面上のエコーデータを取り出す。こ
こで、本実施例において、このＺ座標は、超音波ビーム
の受信時刻と相関関係にある。

以上のように、三次元データメモリ３４からの各切断面
のエコーデータの読出しは、メモリ空間Ｑにおけるｘ、
　ｙ、　ｚのうち１つの座標を特定上その特定された座
標を通る切断面のエコーデータを抽出すればよいので、
簡便な処理が可能である。

そして、表示される各切断面の超音波断層画像は、三次
元データメモリ３４から読み出された各エコーデータを
輝度情報に変換して、そのままのデータ配列で表示でき
るため、上述した三次元座標変換処理等の複雑な処理を
必要とせず、迅速かつ簡便にデータ読出し及び画像形成
を行うことができる。

第４図には、本発明に係る超音波画像表示装置における
表示例が示されている。本実施例において、各切断面の
断層画像は、同一画面中に表示されており、更にその各
切断面の位置を空間的に認識させるために切断位置表示
像（ＩＶ）が表示されている。

第４図において、（１）は、上切断面画像であり、ここ
には、その他の正切断面及び側辺断面の位置を示すため
の互いに直交する切断ラインＬ８゜Ｌ　が同じ画像中に
表示されている。

また、（Ｕ）には、正切断面画像が示されており、ここ
においても前記上切断面同様に切断ラインＬ　　、Ｌ　
　が表示されている。

ｙ　　　　　ｚ 更に、（Ｉｆｆ）は、例句断面画像であり、上記同様に
切断ラインＬ、Ｌ　　が表示されている。

Ｚ つまり、各切断面内に切断ラインＬを表示することによ
り、互いの相互関係を認識することかでき、例えば、患
部位置等を空間的に把握することか可能である。

また、上述したように、表示画面中には、切断位置表示
像（ＴＶ）が示され、本実施例において、この切断位置
表示像は、データ取り込み領域■の枠（フレーム）を表
示し、そのフレームと共に、上述同様に、切断ラインＬ
　　、Ｌ　　、Ｌ　　を三次χ　　　　　ｙｚ 光表示している。

従って、このような表示によれば、データ取り込み領域
Ｖ内の特定部位を直交する３つの方向から切断した切断
面表示で確認することができる。

特に、これは患部等の大きや容積、加えて他の臓器等と
の位置関係を空間的に確認できるという利点を有する。

次に、第５図を用いて、本発明に係る超音波画像表示装
置の動作について説明する。

第５図において、ステップ１０１では、超音波診断装置
２０を用いて被検体内部三次元領域のエコーデータを取
り込み、三次元データメモリ３４に格納する。

ステップ１０２では、切断面位置コントローラ４１を用
いて、取り込まれた三次元領域における各切断面の位置
を設定する。

ステップ１０３では、第４図で示した切断位置表示像（
ＴＶ）を形成し、フレームバッファメモリ４２に格納す
る。ここで、切断位置表示像における切断ラインもそれ
ぞれ形成され格納される。

なお、本実施例において、切断位置表示像（ＩＶ）のワ
イヤフレーム２００は、白色で表示され、また、Ｌ　は
黄色で、Ｌ　は青色で、Ｌ　は緑色でｘ　　　　　　　
　　　　　ｙ　　　　　　　　　　　　ｚ表示される。

ステップ１０４では、ステップ１０２で設定したｘ、ｙ
、ｚがそれぞれ変化があったか否かが判断されている。

つまり、第４図で示した表示例において、ｘ、　ｙ、　
ｚはそれぞれ独立に変化させることができるので、例え
ばＸのみを変化させれば、正切断面の断層画像（ＩＩ）
のみを可変させることができる。

このステップ１０４でＸが変化したと判断されるか、あ
るいは初期画像形成の場合には、ステップ１０５に移行
する。

このステップ１０５では、第３図（Ａ）で説明したよう
に、設定されたＸ座標を通る切断面のエコーデータを三
次元データメモリから読み出し、フレームバッファメモ
リ４２に格納する。

ここで、三次元データメモリ３４に格納された各エコー
データは、エコー強度情報を有しているため、本実施例
においては、三次元データメモリ３４から直接フレーム
バッファメモリ４２にエコーデータを転送する。

ちなみに、このフレームバッフ７メモリ４２においては
、そのアドレスが表示される画像の各画素に対応してお
り、更にカラー情報も同時に格納される。

ステップ１０６では、Ｙに変化があったか否かが判断さ
れおり、Ｙに変化があった場合、あるいは初期画像形成
の場合には、ステップ１０７に移行する。

このステップ１０７では、第３図（Ｂ）で示したように
、三次元データメモリ３４から側辺断面の各エコーデー
タか読み出され、ステップ１０５と同様にフレームバッ
ファメモリ４２に格納される。

また、上述同様に、ステップ１０８及びステップ１０９
では、Ｚに変化があったか否かが判断された後に、上切
断面画像が形成されている。

そして、ステップ１１０では、フレームバッファメモリ
４２から格納された画像情報を読み出し、表示器５０に
て表示を行う。ここで、その表示例は第４図に示したも
のである。

ステップ１１１では、超音波画像表示を続行するか否か
が判断され、終了しない場合は、ステップ１０２からの
各工程が順次繰り返されることになる。

つまり、切断面位置コントローラ４１の各ダイヤルを回
すことにより、データ取り込み領域Ｖ内の所望の位置の
切断面画像を得ることが可能である。

以上のように、本発明に係る超音波画像表示装置は、取
り込まれた被検体内部三次元領域の超音波エコーデータ
を立体的に表現するのではなく、直交する３つの切断面
として表示することにより、迅速な処理を行いつつ、表
示される３つの切断面画像から例えば患部等の形状位置
を三次元的に把握させる情報を提供することが可能であ
る。

特に、各切断面画像には、同時に切断ラインが表示され
るため、各切断面画像を対応付けて確認することもでき
、患部等の空間的認識を向上できるという効果を有する
。

なお、本実施例においては、上切断面は、反射波の受信
時刻に合わせてアドレス（Ｚ）を設定したために球面形
状であるか、更に補正回路を設け、平面画像に再構成し
てもよく、この場合には画像処理時間が長くなる反面、
歪みのない上切断面画像を得ることができる。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係る超音波画像表示装置
によれば、被検体内部三次元領域を互いに直交する３つ
の切断面として表示できるので、三次元座標変換等の複
雑な演算処理を必要とせす迅速に画像形成かでき、同時
に三次元的な把握を可能とする画像情報を提供できる。

特に、従来では、二次元断層画像のみであったため、患
部等のその大きさや形状を認識することができなかった
が、本発明に係る超音波画像表示装置では、その患部等
の奥行や高さあるいは幅等を三次元的なイメージで認識
することが可能である。

また、切断面位置表示手段を設けることにより、表示さ
れる各切断面画像の相互の位置関係を容易に確認するこ
とができ、より一層三次元的な把握を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波三次元画像表示装置の構
成を示すブロック図、 第２図は、データ取り込み領域の概念を示す概念図、 第３図は、メモリ空間の概念を示す概念図、第４図は、
表示例を示す説明図、 第５図は、超音波画像形成の工程を示すフローチャート
である。 １０　・・・　超音波画像表示装置 ３４　・・　三次元データメモリ ３６　・・・　書込みアドレス演算部 ３８　・・　読出しアドレス演算部 ４０　・・・　中央制御ユニット ４１　・・・　切断面位置コントローラ４２　・・・　
フレームバッファメモリ５０　・・・　表示器 ■　・・・　データ取り込み領域 Ｑ　・・・　メモリ空間 ■　・・・　上切断面 ■　・・・　正切断面 ■　・・・　例句断面 ■　・・・　切断位置表示像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体内部三次元領域の超音波エコー情報を格納
   する三次元データメモリと、 前記三次元領域を切断する３つの直交面である正切断面
   、側切断面及び上切断面の各位置を設定する切断面位置
   設定手段と、 前記位置設定された各切断面の超音波エコー情報を前記
   三次元データメモリから読み出し、各切断面毎に超音波
   断層画像を形成する画像形成手段と、 前記形成された各超音波断層画像を同時に表示する表示
   手段と、 を有することを特徴とする超音波画像表示装置。
2. （２）請求項（１）記載の超音波画像表示装置において
   、 前記表示手段にて表示される個々の切断面の超音波断層
   画像上にそれ以外の切断面の位置をライン表示する切断
   面位置表示手段を有することを特徴とする超音波画像表
   示装置。