JPH1085216A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH1085216A JPH1085216A JP24774296A JP24774296A JPH1085216A JP H1085216 A JPH1085216 A JP H1085216A JP 24774296 A JP24774296 A JP 24774296A JP 24774296 A JP24774296 A JP 24774296A JP H1085216 A JPH1085216 A JP H1085216A
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Abstract
の大きさをユーザーが画面上で感覚として容易に認識で
きるようにする。 【解決手段】 立体的投影画像形成部34は、超音波ビ
ーム上の各エコーデータに対し所定のボクセル演算を行
って立体的投影画像を形成する。その際、各ボクセルに
は不透明度が定義され、その不透明度を決定する関数に
含まれるパラメータはユーザーによって任意に設定でき
る。このパラメータは、オパシティパラメータ入力部4
4を介してカラーパレット部38へ与えられており、そ
のパラメータの大きさに応じて形成された立体的投影画
像に所定の色付けがなされる。
Description
に、立体的投影画像の色付けに関する。
層画像表示(いわゆるBモード表示)では、生体内の断
面が白黒の濃淡画像として表示される。しかし、観察し
たい組織の切断面のみしか表現されないため、画像上で
組織を立体的に認識・把握するのは困難である。その一
方、生体内の三次元領域に対して超音波の送受波を行
い、組織の三次元画像を形成する装置が実用化されつつ
ある。その三次元画像は、例えば、表面抽出を行って得
られた組織表面に対し、奥行き感をもたせるための濃淡
付けを行ったものであり、組織を立体的に表現すること
が可能である。なお、三次元領域を画像化する手法とし
ては、積算法や投影法なども知られているが、そのよう
な手法による画像は平面的で奥行き感のないものであ
る。
次元領域内で取り込まれたエコーデータのすべてをいっ
たん三次元エコーデータメモリに格納した上で、その後
に、各エコーデータをソフトウエア処理などにより再構
成する必要がある。このため、1枚の三次元画像を得る
ための演算に多くの時間を要し、リアルタイムで三次元
画像を表示することは到底困難であった。また、従来の
三次元画像は基本的に表面の濃淡付けを基本としている
ため、組織を透かしてその内部を空間的に表現すること
は基本的にできなかった。
781号において新しい画像処理法を提案している。そ
の原理については後に詳述するが、かかる画像処理法に
よれば組織を立体的かつ透過的に表現でき、またユーザ
ーの好みに応じて、組織表面の立体的表現を強調した
り、あるいは組織内部の透過表現を強調したりすること
ができる。
号の時系列順で、すなわち、超音波ビームに沿って存在
している各エコーデータごとにボクセル演算(後述)が
順次実行され、ここで、そのボクセル演算は所定の終了
条件が満たされるまで実行される。そして、その終了時
点でのボクセル演算値が画素値に対応付けられる。よっ
て、その終了条件を適宜設定すれば、組織表面近傍でボ
クセル演算を終了させて組織表現を強調した表示を行な
える。
いては、超音波ビームに沿った各サンプル点に相当する
各ボクセルについて、所定の不透明度(オパシティ)が
定義される。具体的には、エコーデータの関数としてそ
の不透明度が定義される。ここで、不透明度は各ボクセ
ルの画素値への関連性を規定するものであり、また、各
ボクセルの不透明度の累積値を基準としたボクセル演算
の終了条件にも関連するものである。それゆえ上記画像
処理においては、不透明度を定義する関数に含まれるパ
ラメータ(オパシティパラメータ)をユーザーが可変設
定できるように構成されている。
して表示することは可能であるが、それだけではユーザ
ーが前記パラメータあるいはそれに基づく不透明度の大
きさやその度合いを感覚として認識することが困難であ
る。
ものであり、その目的は、三次元画像処理に当たって重
要なパラメータの大きさをユーザーが画面上で感覚とし
て容易に認識できるようにすることにある。
れた立体的投影画像に、所定基準の下で着色を施して見
栄えを向上することにある。
ームを三次元走査して三次元領域に対して超音波を送受
波することによりエコーデータを得る送受波手段と、前
記超音波ビームに沿って各エコーデータのボクセル演算
を順次実行することにより前記三次元領域の立体的投影
画像を形成する立体的投影画像形成手段と、前記ボクセ
ル演算で使用される不透明度を決定するパラメータの大
きさに応じて、前記形成された立体的投影画像に対して
色付けを行う色付け手段と、を含むことを特徴とする。
数に含まれるパラメータの大きさを画像の色合いとして
表現でき、これによりユーザーは画像の色味からパラメ
ータの大きさを把握できる。また、ボクセル演算の終了
条件が不透明度に関連付けられているような場合には、
ユーザーは、画像の色味からおよそのボクセル演算範囲
(演算終了点の深さ)を認識できる。
け手段は、前記パラメータの値ごとに用意された複数の
色変換テーブルと、前記パラメータの値に応じて前記複
数の色変換テーブルの中から特定の色変換テーブルを選
択して前記色付けを実行させる選択手段と、を含むこと
を特徴とする。
け手段は、前記パラメータの値に応じて各色の重み付け
値を設定する重み付けテーブルと、前記重み付けテーブ
ルにより決定される各色の重み付け値を利用して前記立
体的投影画像の色付けを行う手段と、を含むことを特徴
とする。
的投影画像形成手段は、エコー値eiに基づきボクセルi
の不透明度αi を演算する不透明度演算手段と、エコー
値eiに基づきボクセルiの透明度βi を演算する透明度
演算手段と、エコー値ei に不透明度αi を乗算し、ボ
クセルiの発光量を演算する発光量演算手段と、1つ前
のボクセルi−1の出力光量にボクセルiの透明度βiを
乗算し、ボクセルiの透過光量を演算する透過光量演算
手段と、前記発光量と前記透過光量とを加算し、ボクセ
ルiの出力光量を求める光量加算手段と、を含み、終了
ボクセルの出力光量を画素値に対応させて前記立体的投
影画像を形成することを特徴とする。 また、本発明の
好適な態様では、前記立体的投影画像形成手段は、エコ
ー値ei に基づきボクセルiの不透明度αi を演算する
不透明度演算手段と、前記エコー値ei 、前記不透明度
αi 、及び、1つ前のボクセルi−1の出力光量に相当
する入力光量CINi に基づいて、ボクセルiの出力光量
COUTiを演算する出力光量演算手段と、を含み、終了ボ
クセルの出力光量を画素値に対応させて前記立体的投影
画像を形成することを特徴とする。
不透明度などを利用したボクセル処理が実行される。こ
れにより、順次取り込まれるエコーデータを時系列順で
逐次的にリアルタイム処理でき、また、従来装置におい
て必要であった三次元データメモリを不要にすることが
できる。すなわち、取り込まれたエコーデータはその取
り込み順序で処理され、三次元データメモリにいったん
すべてのエコーデータを格納させなくても、データ処理
を十分に行える。
ついての周囲への超音波の拡散・散乱の度合いに関わる
もので、発光量は、ボクセルiの音源(光源)としての
強さを表すものと思われる。一方、透明度βi は、超音
波の透過率に関わるもので、透過光量は、ボクセルiを
伝達媒体として見た場合にその伝達率に相当するものと
思われる。このような発光量と透過光量とが加算されて
ボクセルiの出力光量が演算される。ここで、出力光量
はボクセルiの画素値への寄与度を表すものである。こ
の出力光量は、次のボクセルのボクセル処理(透過光量
の演算)に引き渡される。そして、ボクセル処理が最終
ボクセルに到達すると、その最終ボクセルの出力光量が
画素値に変換される。そして、各画素値が求まれば、そ
れらの画素値の集合として1枚の立体的投影画像が形成
される。
と立体画像としての性格とを併せて有することが実験に
より確認されている。すなわち、生体内の組織をレント
ゲン写真のように透かして表現でき、その一方、超音波
三次元画像のような奥行き感をもって表現できる。よっ
て、例えば胎児の表面と内部の同時観察などを行うこと
ができ、疾病診断に当たって組織の三次元的な把握を容
易に行うことができる。
化させることによって、所望の画質の超音波画像を構成
でき、例えば透明感を強調したり、または立体感を強調
したりすることができる。あるいは、組織表面を強調し
たり、または組織内部を強調することができる。
可変することにより行われ、具体的には、不透明度をパ
ラメータとする終了条件を適宜設定することにより行な
うことが可能である。この場合、逐次加算される各不透
明度αiの値が大きければ、比較的早い段階で処理が終
了することになり、例えば、組織の表面まで透視して画
像表現が終了することになる。逆に、各不透明度αi の
値が小さければ、比較的遅い段階で処理が終了すること
になり、例えば、組織の内部の深いところまで透視して
画像処理が終了することになる。
て、実施形態に係る立体的投影画像の形成方法について
説明する。
画像処理法は、公知のボリューム・レンダリング(Volum
e Rendering)法を基礎とし、リアルタイムの画像処理
(特に、超音波画像処理)にその手法を発展させたもの
である。その際には、特有の条件が加味されている。
音波ビームがX方向に走査されると、走査面10が形成
される。この走査面10をZ方向に移動させると、周知
のように三次元エコーデータ取込み空間12が形成され
る。この三次元エコーデータ取込み空間12に対して、
各超音波ビームに沿って本実施形態に係るボクセル処理
を行い、投影面16上に三次元エコーデータ取込み空間
12を投影したものが、図1(B)の超音波画像100
である。超音波画像100では、そのX方向の1ライン
100aが1つの走査面10に相当する。換言すれば、
超音波ビーム(透視線)1本が超音波画像100内の1
画素に相当する。
列順でそのエコーデータに対して以下に詳述するボクセ
ル処理が行われるので、各エコーデータを三次元エコー
データメモリにいったん蓄積して画像形成に必要な順序
でエコーデータを読み出す必要はなく、データ取り込み
と同期したデータ処理が可能となる。
概念が示されている。1つのボクセルは、受信信号をA
/D変換して得られた1つのエコーデータに相当し、換
言すれば、そのA/D変換レートの1周期に相当するボ
リューム(標本点)に相当するものである。すなわち、
超音波ビームは、多数のボクセルの集合体として仮定さ
れる。図2には各ボクセルがi−1からLLASTまで示さ
れている。最初のボクセルから順次処理を行って得られ
た値が超音波画像を構成する1画素の輝度値P(x,
y)に対応する。
透明度β[本実施形態ではβ=(1−α)]を定義する
ことにする。不透明度αは、図3に示すようにボクセル
の周囲への自発的な発光に相当するものである。透明度
(1−α)は1つ前のボクセルからの光に対する当該ボ
クセル中の透過度合いに相当するものである。不透明度
αは0≦α≦1の範囲に設定され、本実施形態におい
て、その不透明度はエコーデータ(エコー値)の関数と
して定義される。具体的には、例えば、
り、またk1は係数(パラメータ)であり、ユーザーによ
り可変設定される。k2としては望ましくは1よりも大き
い数値が代入され、例えばk2=2又は3である。すなわ
ち、エコーデータの値eに対してαは非線形に変化す
る。
は、入力光量CINi と出力光量COUT iとが定義され、そ
の入力光量CINi は1つ前のボクセルi−1の出力光量
COUTi -1に等しい。すなわち、
ボクセルにおいてはCIN i=0である。なお、開始ボク
セルは自動的に設定され又は人為的に設定される。
度(1−α)に基づいて、発光量と透過光量が定義され
る。すなわち、ボクセルiの発光量は、不透明度とエコ
ーデータの積として定義され、αi ・ei である。ボク
セルiの透過光量は透明度と入力光量の積として定義さ
れ、(1−αi )・CINi である。
その発光量と透過光量は以下のように加算され、当該ボ
クセルの出力光量COUTiが決定される。
わち、1つ前のボクセルでの計算結果が次のボクセルの
計算に利用される。
セルへ、そして、その次のボクセルへと順次行っていく
間において、各ボクセルの不透明度αi を加算し、その
加算値Σαi が1に到達した時点で、処理を終了させる
(終了条件)。ただし、処理が最後(又は設定された深
さ)のボクセルLLASTとなった場合にも処理を終了させ
る(強制終了条件)。すなわち、処理が終了する条件
は、
が1に到達した時点で処理を停止させることを意味し、
もちろん、条件に応じて上記第4式の条件、特にαi の
最大加算値(終了判定値)を変更させてもよい。
ル(最終ボクセル)の出力光量COU T が、対応する画素
の輝度P(x,y)として利用される。そして、このよ
うな超音波ビームごとの画素値演算がすべての超音波ビ
ームについて行われると、超音波画像を構成するすべて
の画素の画素値を得られる。すなわち、1枚の超音波画
像が形成される。
(x,y)には、開始ボクセルから終了ボクセルまでの
すべてのエコーデータの値が反映されている。しかし、
それは従来のように単なる単純積算でなく、各ボクセル
での超音波の散乱と吸収の両方を反映したものとなって
いる。よって、あたかも光源から光が出て、各ボクセル
での散乱及び吸収を経て透過した光によって形成される
像のような奥行き感(立体感)と透明感の両者の性質を
もった超音波画像を構成できる。
が(1−αi )で定義され、すなわち不透明度αi によ
って透明度を表すことができるので、演算式中から透明
度の概念を見掛け上消去することができる。よって、以
下のように第3式を式変形することにより、同じ原理に
基づいて、出力光量COUTiを演算できる。
2項をΔi で置き換えると、第5−2式が得られる。す
なわち、ボクセルiの出力光量COUTiは、入力光量C
INi に修正光量Δi を加算したものとして定義できる。
この5−2式においても、上記の式変形の過程を見れば
明らかなように、透明度(1−αi )の概念は内包され
ており、原理上異ならない。
適用された超音波診断装置につき図面を用いて説明す
る。
第1の実施形態が示されている。図5において、超音波
探触子30は三次元データ取込用超音波探触子であり、
電子走査されるアレイ振動子を機械走査することによっ
て三次元データ取込み空間を形成するものである。
送信信号を供給すると共に、超音波探触子30から出力
された受信信号に対して増幅や検波などの処理を行う。
像処理に基づいて立体的投影画像を形成する手段であ
る。この場合、上述したボクセル演算において、不透明
度αを決定するためのパラメータk1は、オパシティパラ
メータ入力部44から与えられる。すなわち、上記第1
式に示したように、設定されたパラメータk1に基づいて
各ボクセルの不透明度がエコーデータの関数として定義
される。
6は、形成された立体的投影画像に対して必要な画像処
理を行って出力するものである。
された立体的投影画像に対してパラメータk1に基づく色
付け特性に応じて色付けを行う手段である。このカラー
パレット部38には、後述するように、各パラメータの
値ごとに色付けテーブルが備えられている。すなわち、
カラーパレット部38においては設定されたパラメータ
k1の大きさに応じていずれかの色付けテーブルが選択さ
れ、その選択された色付けテーブルを利用して立体的投
影画像に対する色づけが行われる。このように色付けさ
れた立体的投影画像は表示部40に出力され、色付けさ
れた立体的投影画像が表示される。
ータk1を設定するための手段であり、本実施形態におい
ては例えばそのパラメータの値を8段階に可変設定する
ことできる。このように設定されたパラメータはオパシ
ティパラメータ入力部44に入力され、そのオパシティ
パラメータ入力部44から上述のように立体的投影画像
形成部34及びカラーパレット部38へ決定されたパラ
メータk1が出力される。
8が有する複数の色付けテーブルが示されている。図6
においては複数の色付けテーブルのうちテーブル1及び
テーブル2が例示されている。各テーブルにおいては、
R、G、BごとにDSC出力値と分配比との関係が定義
されている。すなわち、立体的投影画像における各部分
の色はこのようなRGBの混合により規定されることに
なる。
いほど暖色系の色が強くなるように色付けテーブルが構
成されており、一方、パラメータk1の値が小さくなるに
したがって寒色系の色が強くなるようにテーブルが構成
されている。換言すれば、上記のボクセル演算の終了条
件との関係から、例えばパラメータの値が比較的大き
く、例えば組織の表面でボクセル演算が終了するような
条件が定められている場合、立体的投影画像は暖色系の
色によって着色され、一方、組織の内部までボクセル処
理が進行するような終了条件が設定される場合には、す
なわちパラメータの値が比較的小さく設定されるような
場合には立体的投影画像が寒色系の色によって着色され
るように構成されている。
部38が有する複数のテーブルがパラメータk1の値に応
じて切り替え使用されていたが、以下に色付け手段の他
の構成例について説明する。
構成が示されている。なお、図5に示す構成と同様の構
成には同一符号を付しその説明を省略する。
ト部50が図8に示すような特性を有している。図8に
おいてRGBのそれぞれの関数の横軸はオパシティパラ
メータであり、その縦軸は分配比である。すなわち、ダ
イヤル42によってパラメータが指定されると、オパシ
ティパラメータ入力部44を介してそのパラメータがカ
ラーパレット部50に入力され、そのパラメータに対応
するRGBのそれぞれについて分配比が決定される。そ
のような各色の分配比は乗算部52に出力されており、
DSC36から出力された出力値にそれぞれの分配比が
乗算されている。これによって、図5に示した構成と同
様にオパシティパラメータの大きさに応じて立体的投影
画像に対して着色を施すことが可能である。この実施形
態においても、パラメータの値が比較的大きい場合には
暖色系の色が強くなるように設定されており、一方、パ
ラメータの値が比較的小さな場合には寒色系の色が強調
されるように設定されている。
ユーザーによって設定されるパラメータがどの程度立体
的投影画像に反映されるかを画像上で表現でき、ユーザ
ーは感覚としてパラメータの大きさ、換言すれば不透明
度の全体的傾向を把握することが可能になる。また、本
実施形態において、パラメータは不透明度に直接関連
し、さらにその不透明度はボクセル演算の終了条件に関
連しているため、色付けされた立体的投影画像のその色
合いから、ユーザーはおよそ終了条件がどのように設定
されているかを感覚として認識できる利点もある。
三次元画像処理に当たって重要なパラメータの大きさを
ユーザーに対し画面上で感覚として容易に認識させるこ
とができ、特に立体的投影画像の形成に当たって不透明
度を決定するパラメータの大きさを当該画像の色合いと
して容易に認識させることができる。さらに、本発明に
よれば、ボクセル演算の終了条件を立体的投影画像の色
としてユーザーに表現できるという利点もある。また、
本発明によれば、単なる白黒濃淡で表現された立体的投
影画像に所定の基準に基づく着色を施して、その見栄え
を良好にすることができる。
像を中心として立体的投影画像を形成した場合に、その
胎児表面に暖かみのある着色を施すことができ、その一
方、例えば胎児の内部まで投影した立体的投影画像を形
成する場合には、その内部を寒色系の色を利用して表現
でき、リアリティのある画像を提供できるという利点が
ある。
を示す図である。
示す図である。
る。
ロック図である。
示す図である。
ロック図である。
示す図である。
影画像形成部、38カラーパレット部、42 ダイヤ
ル、44 オパシティパラメータ入力部、50カラーパ
レット部、52 乗算部。
Claims (5)
- 【請求項1】 超音波ビームを三次元走査して三次元領
域に対して超音波を送受波することによりエコーデータ
を得る送受波手段と、 前記超音波ビームに沿って各エコーデータのボクセル演
算を順次実行することにより前記三次元領域の立体的投
影画像を形成する立体的投影画像形成手段と、 前記ボクセル演算で使用される不透明度を決定するパラ
メータの大きさに応じて、前記形成された立体的投影画
像に対して色付けを行う色付け手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記色付け手段は、 前記パラメータの値ごとに用意された複数の色変換テー
ブルと、 前記パラメータの値に応じて前記複数の色変換テーブル
の中から特定の色変換テーブルを選択して前記色付けを
実行させる選択手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の装置において、 前記色付け手段は、 前記パラメータの値に応じて各色の重み付け値を設定す
る重み付けテーブルと、 前記重み付けテーブルにより決定される各色の重み付け
値を利用して前記立体的投影画像の色付けを行う手段
と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記立体的投影画像形成手段は、 エコー値ei に基づきボクセルiの不透明度αi を演算
する不透明度演算手段と、 エコー値ei に基づきボクセルiの透明度βi を演算す
る透明度演算手段と、 エコー値ei に不透明度αi を乗算し、ボクセルiの発
光量を演算する発光量演算手段と、 1つ前のボクセルi−1の出力光量にボクセルiの透明度
βiを乗算し、ボクセルiの透過光量を演算する透過光量
演算手段と、 前記発光量と前記透過光量とを加算し、ボクセルiの出
力光量を求める光量加算手段と、 を含み、 終了ボクセルの出力光量を画素値に対応させて前記立体
的投影画像を形成することを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項5】 請求項1記載の装置において、 前記立体的投影画像形成手段は、 エコー値ei に基づきボクセルiの不透明度αi を演算
する不透明度演算手段と、 前記エコー値ei 、前記不透明度αi 、及び、1つ前の
ボクセルi−1の出力光量に相当する入力光量CINi に
基づいて、ボクセルiの出力光量COUTiを演算する出力
光量演算手段と、 を含み、 終了ボクセルの出力光量を画素値に対応させて前記立体
的投影画像を形成することを特徴とする超音波診断装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24774296A JP3776523B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24774296A JP3776523B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1085216A true JPH1085216A (ja) | 1998-04-07 |
JP3776523B2 JP3776523B2 (ja) | 2006-05-17 |
Family
ID=17168001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24774296A Expired - Lifetime JP3776523B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3776523B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2014128900A1 (ja) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | 株式会社日立製作所 | 診断画像生成装置 |
JP2014161736A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Toshiba Corp | 超音波診断装置及び超音波画像処理装置 |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP24774296A patent/JP3776523B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP3776523B2 (ja) | 2006-05-17 |
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