JPH0738854B2 - 超音波三次元画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被検体内部の三次元領域の超音波エコー情報
を三次元的に表示する超音波三次元画像表示装置に関す
る。

［従来の技術］ 超音波を生体内に送波し、生体内から反射された反射波
を受波し、被検体内の断層画像を表示する超音波診断装
置が知られており、医療の分野において活用されてい
る。

近年、被検体内の三次元領域に超音波を送受波してエコ
ーデータを取り込み、この取り込まれたエコーデータを
例えば白黒濃淡画像に形成して、前記三次元領域内にお
ける表示物体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。そして、この超音波三次元画
像表示装置においては、表示物体を種々の角度から見た
像として三次元表示を行うために、まず表示物体に対す
る仮想的な視点を設定し、次にこの視点から見た三次元
像を画像表示している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の超音波三次元画像表示装置においては、一般
的に表示物体に対する視点の位置（座標）を設定する場
合には、直交座標による設定すなわちX,Y,Z座標をそれ
ぞれ入力して行っていた。

従って、表示物体に対して、視点を移動させる場合に
は、操作者のイメージ通りに視点を動かすことが難し
く、また煩雑であるという問題を有していた。

特に、例えば表示原点から視点までの距離を一定に保ち
つつ、視点位置を回転させる場合などにおいては、前記
距離を人為的に一定に保つことは困難であり、このよう
なことから、視点位置の設定を迅速に行うことができな
かった。

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、極座標により視点位置を設定することので
きる操作性の良好な超音波三次元画像表示装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 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に基づき、表示物体を三次元
表示する超音波三次元画像表示装置において、前記三次
元表示における視点位置を極座標で設定する視点位置極
座標設定手段と、前記設定された視点位置から見た前記
表示物体の三次元画像を形成する三次元画像形成手段
と、前記視点位置からの視線の向きと、前記視点位置か
ら三次元空間の原点までの距離と、を同時に表現する視
線カーソルを三次元画像中に表示する視線カーソル表示
手段と、を含み、前記視線カーソルは、視線方向に沿う
直線で構成された胴体と、その胴体に連結された複数の
直線で構成される尾翼と、からなり、前記視線カーソル
表示手段は、前記視点位置の奥行き方向の座標に応じ
て、前記視線カーソルの大きさを変化させ、前記三次元
画像中において前記視線カーソルが遠近表現されること
を特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、視点位置極座標設定手段を用いて、
視点位置を極座標で設定することができる。

つまり、表示原点から視点までの距離である動径長さ
（ｒ）、仰角（θ）及び方位角（φ）を用いて視点位置
を設定できる。

従って、表示原点に対して視点位置がどのような位置に
あっても、そのｒを変化させることにより、見る角度を
一定に保ちつつ表示物体を拡大・縮小させることができ
る。

また、φあるいはθを変化させることにより、表示物体
を中心として視点位置を回転させることなど自在かつ容
易に行うことができる。

そして、このように設定された視点位置から見た表示物
体の三次元画像は三次元画像形成手段にて形成される。

ここで、視線カーソル表示手段を設けることにより、表
示画像中に視線カーソルを出現させ、表示物体に対する
視線位置を表現することができ、操作者は、容易にその
視点位置及び視線方向を認識できる。

［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三次元画像表示装置の
好適な実施例が示されている。

第１図において、超音波探触子10は、例えば被検体表面
上に当接し超音波の送受波を行うものであり、本実施例
において、この超音波探触子10は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。すなわち、被検体内
部の三次元領域のエコーデータをその三次元位置も含め
て取り込むことが可能である。

そして、この超音波探触子10には、送信回路14から送信
信号が供給されており、また超音波探触子10からは受信
回路16へその受信信号が送られている。

図において、走査制御部12は、前記超音波探触子10の三
次元データ取り込みに係る電子走査及び機械走査を制御
するものである。そして、走査制御部12からは、その走
査により定められるエコーデータのその三次元位置の情
報が書き込みアドレス演算器19に送られている。

受信回路16にて検波等された受信信号は、A/D変換器17
に入力され、ここでA/D変換された後、三次元データメ
モリ18に送出されている。

この三次元データメモリ18は、被検体内部三次元領域内
の各エコーデータを格納するものである。

そして、その格納は、各エコーデータのその三次元位置
にメモリのアドレスを対応させることにより行われてい
る。

すなわち、走査制御部12から送出された三次元位置情報
に基づいて、書き込みアドレス演算器19は、三次元デー
タメモリ18におけるアドレスを計算し、そのアドレス信
号を三次元データメモリ18に供給している。

図において、中央制御ユニット20は、前記三次元データ
メモリ18の上記書き込み及び読み出しを制御している。
すなわち、後述する三次元画像形成において、それぞれ
のエコーデータを読み出す際のアドレス等を計算してい
る。そして、この中央制御ユニット20は、後述する各デ
バイスを制御している。

図において、三次元画像形成ユニット22は、後述するよ
うに、表示物体を三次元画像に形成するものであり、そ
の三次元画像は指定される視点位置から表示物体を見た
像として形成される。

ここで、表示物体は、探触子10にて取り込まれた三次元
領域内の特定臓器や患部などの組織あるいは三次元領域
全体である。

そして、本実施例において、形成される三次元画像にお
ける表示物体は、操作者から見て手前側で輝度を高く、
一方、奥側で輝度が低くなるように表示される。つま
り、このような白黒濃淡表示により空間的に表示物体が
表現される。また、従来の超音波診断装置などで用いら
れているＢモード表示により、表示物体の一部あるいは
全体を表示してもよい。

なお、本実施例において、この三次元画像形成ユニット
22は、高速演算プロセッサなどから構成されている。

図において、視点位置設定コントローラ24は、上述した
視点位置を入力してするものであり、本実施例におい
て、３つのダイヤルすなわちｒ（動径長さ），θ（仰
角），φ（方位角）の各ダイヤルで構成されている。

つまり、この３つのダイヤルを個々に回すことにより、
そのダイヤルの回転角から各値r,θ，φを可変させるこ
とができる。以論、この視点位置設定は、キーボードな
どにより行ってもよい。

また、フレームバッファメモリ26は、前記三次元画像形
成ユニット22で形成された三次元画像を一時的に格納す
るものである。

そして、フレームバッファメモリ26に格納された画像デ
ータのR,G,B各成分は、それぞれD/A変換器28,30,32に送
出され、ここでD/A変換された後、表示器34にて表示さ
れる。なお、本実施例においては、この表示は、カラー
表示にて行われている。

次に、本発明に係る三次元画像表示における視点位置の
設定について説明する。

第２図には、直交座標系に対する極座標系が示されてお
り、周知のように、視点Ｐは、直交座標では、X,Y,Zで
その位置が表されるが、同時に、極座標でもr,θ，φで
その座標を示すことが可能である。ここで、三次元画像
形成ユニット22において、その処理が直交座標系で行わ
れる場合には、極座標から直交座標への周知の座標変換
が行われる。

つまり、従来においては、視点位置Ｐは、直交座標系で
設定されていたが、本発明においては、極座標で設定す
ることが可能である。

第３図には、直交座標で視点Ｐの位置を指定する場合
（Ａ）と、極座標で視点Ｐの位置を指定する場合（Ｂ）
のそれぞれの例が示されている。

（Ａ）において、視点位置P1から視点位置P2へ視点を移
動させる場合には、操作者はX,Y,Zの各値を順次可変さ
せて、その移動を行う。また、視点位置P2から視点位置
P3への視点移動も同様である。

従って、直交座標でその視点位置を指定する場合
（（Ａ）参照）表示物体Ｑを中心とした系において視点
Ｐを所望の位置へ移動させることは煩雑である。

そこで、本発明においては、（Ｂ）に示すように、極座
標により視点Ｐの位置を指定することが可能である。

つまり、上述したように、例えば、視点位置P1から視点
位置P2へ視点を移動させる場合には、その距離ｒを一定
に保ったままで、φのみを可変させればよく、また、視
点P2から視点P3へ視点を移動させる場合には、前記同様
にθのみを可変させればよく、極めて簡便にかつ迅速に
その視点移動を行うことが可能である。

更に、視点P3から視点P4への移動、すなわち仰角及び方
位角を一定に保ちつつ視点距離を変化させる場合には、
ｒのみを可変させればよく、上記同様に、極めて簡便に
行うことが可能である。これによって、例えば表示物体
Ｑをズーミングする場合など、特に利便性が高い。

次に、視線カーソル表示手段について説明する。

以上のように、視点Ｐの位置は極座標により設定可能で
あり、設定自体は簡便に行えるが、一方、その視点位置
を表示物体との相対関係において把握する必要がある。

つまり、現在の画面が、あるいは次の画面が、表示物体
Ｑに対してどの方向から見たものなのかを認識する必要
があり、このような要請から本発明に係る超音波三次元
画像表示装置は視線カーソル表示手段を有している。

この視線カーソル表示手段は、第４図に示すように、画
像中に飛行機の尾翼に類似するカーソルを表示するもの
である。

この視線カーソル32は、その胴体部分32aが、その表示
原点Ｏから視点Ｐまでの距離概念を表している。そし
て、胴体部分32aの尾端に設けられた尾翼部分32bは、視
線の向きを表している。つまり、図に示されるように、
この尾翼部分32bは胴体部分32aに接した３つの三角羽根
から形成され、各羽根の鋭角方向から、操作者はその視
線の向きを確認することが可能である。

ここで、本実施例において、この視線カーソル32の先端
部分は、表示原点Ｏに接しているが、表示原点Ｏから所
定距離を隔てた位置に視線カーソルの先端を表示しても
よい。

そして、この視線カーソル32は、その視点Ｐの位置に対
応して、その胴体部分32aの長さ及び尾翼部分32bの大き
さが変化し、画像を通して実際に操作者から見たイメー
ジそのカーソル像が形成される。すなわち、視線カーソ
ルが奥行き方向の座標に応じて遠近表現される。

つまり、尾翼部分32bは、操作者から見て手前側で大き
く表示され、一方、奥側では小さく表示される。また、
胴体部分32aは、操作者からの視線と直交した場合に最
大の長さとなり、前記操作者からの視線と平行に近づく
に従って徐々に短く表示される。

従って、このような視線カーソル32によれば、表示物体
Ｑに対して、視点Ｐの位置を容易に把握でき、あるいは
次の三次元画像での視点Ｐの位置をこの視線カーソル32
をモニタしながら設定させることなど視点位置設定に係
る操作性を向上させることが可能である。

本実施例においては、上述したように飛行機の尾翼形状
の視線カーソルを用いたので、その構造自体が簡易なた
め、処理時間を短縮化できるという利点を有している。
つまり、本実施例におけるこの視線カーソル32は、少な
くとも６本のラインを表示するだけで形成できるので、
三次元画像形成に要する演算処理時間の増大を抑えるこ
とが可能である。

勿論、この視線カーソルは、当然、この実施例に示した
ものには限られず、視点Ｐの位置及びその視線の向きを
表示できるものであれば、種々のものを採用することが
可能である。なお、この視線カーソル32は、第１図で示
した三次元画像形成ユニット22において画像形成されて
おり、表示物体同様にフレームバッファメモリ26に格納
され表示器34に表示されるものである。

以上のように、この超音波三次元画像表示装置は、三次
元表示におけるその視点位置を極座標で設定可能であ
り、更にその極座標設定に従って視線カーソル32を表示
させることが可能であるので、簡易かつ迅速に視点Ｐの
位置を設定可能であると共に、その視点Ｐの位置を空間
的イメージで視線カーソル32によって確認することが可
能である。

ここで、視線カーソル32は、表示物体に伴って表示する
ことや、あるいは表示物体の近傍に表示させることなど
適宜に採用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る超音波三次元画像表
示装置によれば、三次元表示における視点位置を極座標
で設定することができるので、操作者のイメージどおり
にその設定を行えると共に、容易かつ速やかに設定を行
うことが可能である。

また、視線カーソル表示手段を設けることにより、設定
される視線位置を確認しながら設定を行え、また、次の
画面での視点位置を三次元的に容易に把握でき、より一
層その操作性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ブロ
ック図、 第２図は極座標による視点位置の設定を示す説明図、 第３図（Ａ）は直交座標による視点位置の移動を示す説
明図、 第３図（Ｂ）は極座標による視点位置の移動を示す説明
図、 第４図は視線カーソルの一例を示す概念図である。 10……超音波探触子 18……三次元データメモリ 20……中央制御ユニット 22……三次元画像形成ユニット 24……視点位置設定コントローラ 26……フレームバッファメモリ 34……表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内部三次元領域の超音波エコー情報
   に基づき、表示物体を三次元表示する超音波三次元画像
   表示装置において、 前記三次元表示における視点位置を極座標で設定する視
   点位置極座標設定手段と、 前記設定された視点位置から見た前記表示物体の三次元
   画像を形成する三次元画像形成手段と、 前記視点位置からの視線の向きと、前記視点位置から三
   次元空間の原点までの距離と、を同時に表現する視線カ
   ーソルを三次元画像中に表示する視線カーソル表示手段
   と、 を含み、 前記視線カーソルは、視線方向に沿う直線で構成された
   胴体と、その胴体に連結された複数の直線で構成される
   尾翼と、からなり、 前記視線カーソル表示手段は、前記視点位置の奥行き方
   向の座標に応じて、前記視線カーソルの大きさを変化さ
   せ、 前記三次元画像中において前記視線カーソルが遠近表現
   されることを特徴とする超音波三次元画像表示装置。