JPH11128224A - 超音波３次元画像再構成装置 - Google Patents
超音波３次元画像再構成装置Info
- Publication number
- JPH11128224A JPH11128224A JP9295442A JP29544297A JPH11128224A JP H11128224 A JPH11128224 A JP H11128224A JP 9295442 A JP9295442 A JP 9295442A JP 29544297 A JP29544297 A JP 29544297A JP H11128224 A JPH11128224 A JP H11128224A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、任意の位置・姿勢で得られる複数の
２次元超音波断層画像から高速に超音波３次元画像を再
構成できる装置をを提供することを目的とする。 【解決手段】（Ａ）被検体の２次元断層像を連続的に撮
像する超音波画像診断装置と、（Ｂ）２次元断層像の３
次元空間における位置を計測する位置計測装置と、
（Ｃ）複数の２次元断層像を用いて被検体の３次元画像
を再構成する計算機と、（Ｄ）前記計算機で再構成され
た３次元画像を表示する表示装置からなり、（Ｅ）前記
計算機において、３次元画像を再構成する空間を微少な
立方体（ボクセル）の集まりとして表現し、各ボクセル
の画素値を、そのボクセルを挟む２面の断層像と、双方
の断層像とボクセルとの距離を用いて線形補間によって
決め、（Ｆ）前記処理をすべてのボクセルに付いて順次
繰り返すことにより、複数の超音波断層像から空間の３
次元画像を再構成することを特徴とする。
２次元超音波断層画像から高速に超音波３次元画像を再
構成できる装置をを提供することを目的とする。 【解決手段】（Ａ）被検体の２次元断層像を連続的に撮
像する超音波画像診断装置と、（Ｂ）２次元断層像の３
次元空間における位置を計測する位置計測装置と、
（Ｃ）複数の２次元断層像を用いて被検体の３次元画像
を再構成する計算機と、（Ｄ）前記計算機で再構成され
た３次元画像を表示する表示装置からなり、（Ｅ）前記
計算機において、３次元画像を再構成する空間を微少な
立方体（ボクセル）の集まりとして表現し、各ボクセル
の画素値を、そのボクセルを挟む２面の断層像と、双方
の断層像とボクセルとの距離を用いて線形補間によって
決め、（Ｆ）前記処理をすべてのボクセルに付いて順次
繰り返すことにより、複数の超音波断層像から空間の３
次元画像を再構成することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野において
被検体の内部の状態を把握するために用いられる超音波
診断装置に関する。
被検体の内部の状態を把握するために用いられる超音波
診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、治療手段の一つとして患者への負
担低減の観点から低侵襲手術が盛んになっている。低侵
襲手術では、例えば、肝臓などの患部に体表から穿刺針
を挿入し、穿刺針先端から治療薬などを流し込むことに
より患部の治療を行う方法などが代表的である。
担低減の観点から低侵襲手術が盛んになっている。低侵
襲手術では、例えば、肝臓などの患部に体表から穿刺針
を挿入し、穿刺針先端から治療薬などを流し込むことに
より患部の治療を行う方法などが代表的である。
【０００３】超音波誘導下穿刺法は、低侵襲手術の一つ
として広く普及している方法で、超音波診断装置で穿刺
目標と穿刺針を同一断層面に描出し、穿刺の進行状況を
観察しながら施行する映像化穿剌法である。
として広く普及している方法で、超音波診断装置で穿刺
目標と穿刺針を同一断層面に描出し、穿刺の進行状況を
観察しながら施行する映像化穿剌法である。
【０００４】この手法は従来行われてきた経皮的穿剌法
に比べて確実性・安全性に優れ、手技が容易であるなど
の特徴がある。しかし、超音波誘導下穿刺法において
は、穿刺目標や血管などの器官が立体的な構造を持つの
にたいして、観察する画像は２次元の断層像であるた
め、器官などの３次元的な構造、配置を手術者が２次元
の断層像から頭の中て再構築する必要がある。
に比べて確実性・安全性に優れ、手技が容易であるなど
の特徴がある。しかし、超音波誘導下穿刺法において
は、穿刺目標や血管などの器官が立体的な構造を持つの
にたいして、観察する画像は２次元の断層像であるた
め、器官などの３次元的な構造、配置を手術者が２次元
の断層像から頭の中て再構築する必要がある。
【０００５】この、３次元的な構造、配置の再構築の能
力、つまり三次元的理解の程度には個人差があり、超音
波誘導下穿刺は熟練を要する技術であった。また、病巣
などの穿刺目標の大きさが小さい場合や、複雑な血管走
行がある部位への穿刺は熟練者においても難しく、試行
錯誤的に何回か穿刺をやり直すこともあり、所用時間が
長くなるものであった。
力、つまり三次元的理解の程度には個人差があり、超音
波誘導下穿刺は熟練を要する技術であった。また、病巣
などの穿刺目標の大きさが小さい場合や、複雑な血管走
行がある部位への穿刺は熟練者においても難しく、試行
錯誤的に何回か穿刺をやり直すこともあり、所用時間が
長くなるものであった。
【０００６】超音波誘導下穿刺法を容易かつ安全に行わ
せるための公知の発明として、例えば特開平７−１１６
１６４号公報に開示されている装置がある。その装置に
おいては、直交する２方向に走査を行って超音波の送信
及び受信を行う３次元探触子を用いて、被検体の内部の
３次元的な構造を把握する構造となっている。
せるための公知の発明として、例えば特開平７−１１６
１６４号公報に開示されている装置がある。その装置に
おいては、直交する２方向に走査を行って超音波の送信
及び受信を行う３次元探触子を用いて、被検体の内部の
３次元的な構造を把握する構造となっている。
【０００７】別の公知の発明として、特開平７−２１３
５２１号公報に開示されている装置がある。その装置に
おいては、通常良く用いられている２次元の断層像を取
得する超音波診断装置を用いて、断層像を時系列的に複
数取得し、この複数の画像を合成して３次元の空間を復
元しようとするものである。
５２１号公報に開示されている装置がある。その装置に
おいては、通常良く用いられている２次元の断層像を取
得する超音波診断装置を用いて、断層像を時系列的に複
数取得し、この複数の画像を合成して３次元の空間を復
元しようとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。 （１）特開平７−１１６１６４号公報に開示されている
装置では、直交する２方向に走査を行う３次元探触子
は、走査を行う機構の構造などから探触子自体が大きく
なってしまうため、患者の体に探触子をうまく接触させ
られない。そのため、使用できる部位がかぎられてしま
うなどの問題があった。 （２）他方、特開平７−２１３５２１号公報に開示され
ている装置では、計算の付加を軽減するために，すべて
の断層像が平行平面であると仮定して処理を行っている
ため、復元された３次元空間画像には歪みが生じること
が予想される。 （３）上記の課題は、それぞれが任意の位置・姿勢を持
つ複数の２次元断層画像からひとつの３次元空間を再構
成する段階において、これを高速に行う３次元再構成の
適切な手法が提案されていないことに起因する。
は、次のような問題がある。 （１）特開平７−１１６１６４号公報に開示されている
装置では、直交する２方向に走査を行う３次元探触子
は、走査を行う機構の構造などから探触子自体が大きく
なってしまうため、患者の体に探触子をうまく接触させ
られない。そのため、使用できる部位がかぎられてしま
うなどの問題があった。 （２）他方、特開平７−２１３５２１号公報に開示され
ている装置では、計算の付加を軽減するために，すべて
の断層像が平行平面であると仮定して処理を行っている
ため、復元された３次元空間画像には歪みが生じること
が予想される。 （３）上記の課題は、それぞれが任意の位置・姿勢を持
つ複数の２次元断層画像からひとつの３次元空間を再構
成する段階において、これを高速に行う３次元再構成の
適切な手法が提案されていないことに起因する。
【０００９】本発明は、これらの問題を解決することが
できる装置、すなわち、並列計算機により３次元再構成
を高速に行う手法を応用した超音波３次元画像再構成装
置を提供することを目的とする。
できる装置、すなわち、並列計算機により３次元再構成
を高速に行う手法を応用した超音波３次元画像再構成装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
（第１の手段）本発明に係る超音波３次元画像再構成装
置は、（Ａ）被検体の２次元断層像を連続的に撮像する
超音波画像診断装置と、（Ｂ）２次元断層像の３次元空
間における位置を計測する位置計測装置と、（Ｃ）複数
の２次元断層像を用いて被検体の３次元画像を再構成す
る計算機と、（Ｄ）前記計算機で再構成された３次元画
像を表示する表示装置からなり、（Ｅ）前記計算機にお
いて、３次元画像を再構成する空間を微少な立方体（ボ
クセル）の集まりとして表現し、各ボクセルの画素値
を、そのボクセルを挟む２面の断層像と、双方の断層像
とボクセルとの距離を用いて線形補間によって決め、
（Ｆ）前記処理をすべてのボクセルに付いて順次繰り返
すことにより、複数の超音波断層像から空間の３次元画
像を再構成することを特徴とする。
置は、（Ａ）被検体の２次元断層像を連続的に撮像する
超音波画像診断装置と、（Ｂ）２次元断層像の３次元空
間における位置を計測する位置計測装置と、（Ｃ）複数
の２次元断層像を用いて被検体の３次元画像を再構成す
る計算機と、（Ｄ）前記計算機で再構成された３次元画
像を表示する表示装置からなり、（Ｅ）前記計算機にお
いて、３次元画像を再構成する空間を微少な立方体（ボ
クセル）の集まりとして表現し、各ボクセルの画素値
を、そのボクセルを挟む２面の断層像と、双方の断層像
とボクセルとの距離を用いて線形補間によって決め、
（Ｆ）前記処理をすべてのボクセルに付いて順次繰り返
すことにより、複数の超音波断層像から空間の３次元画
像を再構成することを特徴とする。
【００１１】したがって、次のように作用する。被検体
７の２次元断層像を連続的に撮像する超音波画像診断装
置は、超音波プローブ６とディジタイザ９からなり、超
音波プローブ６は、被検体を超音波ビームで１次元的に
走査し、そのエコー信号によって被検体の断層像を撮像
する。
７の２次元断層像を連続的に撮像する超音波画像診断装
置は、超音波プローブ６とディジタイザ９からなり、超
音波プローブ６は、被検体を超音波ビームで１次元的に
走査し、そのエコー信号によって被検体の断層像を撮像
する。
【００１２】画像は、連続して複数枚撮像され、画像メ
モリ８に蓄えられる。２次元断層像の３次元空間におけ
る位置を計測する位置計測装置は、超音波プローブ６
と、アーム状のディジタイザ９、または超音波センサ、
または電磁場などの位置計測装置を用いて、各断層像を
撮像した時点での位置・姿勢を計測する。
モリ８に蓄えられる。２次元断層像の３次元空間におけ
る位置を計測する位置計測装置は、超音波プローブ６
と、アーム状のディジタイザ９、または超音波センサ、
または電磁場などの位置計測装置を用いて、各断層像を
撮像した時点での位置・姿勢を計測する。
【００１３】複数の２次元断層像を用いて被検体の３次
元画像を再構成する計算機は、再構成を行う空間を、立
方格子で分割したボクセル空間として表現し、格子の１
ます（ボクセル）ごとにメモリを割り当てたボクセル空
間メモリ１１と、並列動作可能な複数のプロセッサ１２
と、画像メモリ８からなり、各プロセッサ１２は、断層
像を記憶した画像メモリ８と、ボクセル空間メモリ１１
に自由に読み書きが可能なように配線されている。
元画像を再構成する計算機は、再構成を行う空間を、立
方格子で分割したボクセル空間として表現し、格子の１
ます（ボクセル）ごとにメモリを割り当てたボクセル空
間メモリ１１と、並列動作可能な複数のプロセッサ１２
と、画像メモリ８からなり、各プロセッサ１２は、断層
像を記憶した画像メモリ８と、ボクセル空間メモリ１１
に自由に読み書きが可能なように配線されている。
【００１４】各ボクセルに付いての画素値は次のように
して求める。ある１つのボクセルＡに付いて、ボクセル
Ａにもっとも近い距離にあり、ボクセルＡを両側から挟
んでいる２枚の断層像を選択する。
して求める。ある１つのボクセルＡに付いて、ボクセル
Ａにもっとも近い距離にあり、ボクセルＡを両側から挟
んでいる２枚の断層像を選択する。
【００１５】図１において、ボクセルＡの座標は点１で
あり、選択された２枚の断層像は、画像２、画像３であ
る。つぎに、ボクセルＡの位置から、画像２、画像３に
それぞれ垂線をおろし、ボクセルＡと画像２との間の距
離をｄ1 、交点を４とし、ボクセルＡと画像３との間の
距離をｄ2 、交点を５をとし、それぞれ計算する。
あり、選択された２枚の断層像は、画像２、画像３であ
る。つぎに、ボクセルＡの位置から、画像２、画像３に
それぞれ垂線をおろし、ボクセルＡと画像２との間の距
離をｄ1 、交点を４とし、ボクセルＡと画像３との間の
距離をｄ2 、交点を５をとし、それぞれ計算する。
【００１６】画像メモリ８から、画像２上の交点４、画
像３上の交点５に相当する画素値をもとめることができ
る。この画素値をそれぞれＩ1 、Ｉ2 とし、ボクセルＡ
の画素値をＩとすると、Ｉは次式の線形補間により求め
られる。
像３上の交点５に相当する画素値をもとめることができ
る。この画素値をそれぞれＩ1 、Ｉ2 とし、ボクセルＡ
の画素値をＩとすると、Ｉは次式の線形補間により求め
られる。
【００１７】 Ｉ＝｛ｄ1 ／（ｄ1 ＋ｄ2 ）｝Ｉ1 ＋｛ｄ2 ／（ｄ1 ＋ｄ2 ）｝Ｉ2 式（１） この処理をすべてのボクセルにおいて実行し、それぞれ
の画素値を決定する。
の画素値を決定する。
【００１８】処理は、１回の座標変換と１回の線形補間
処理によってすべて実行可能であり、ボクセルごとの計
算は独立して行うことができるため、ディジタル・シグ
ナル・プロセッサ１２などを並列化して用いることによ
り高速処理が可能になる。
処理によってすべて実行可能であり、ボクセルごとの計
算は独立して行うことができるため、ディジタル・シグ
ナル・プロセッサ１２などを並列化して用いることによ
り高速処理が可能になる。
【００１９】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図２に示す。図１は第１の実施の形態に係る超音波３
次元画像再構成装置の作用を示す図。
〜図２に示す。図１は第１の実施の形態に係る超音波３
次元画像再構成装置の作用を示す図。
【００２０】図２は第１の実施の形態に係る超音波３次
元画像再構成装置の構成を示す図である。本発明の第１
の実施の形態を図２を用いて説明する。
元画像再構成装置の構成を示す図である。本発明の第１
の実施の形態を図２を用いて説明する。
【００２１】超音波プローブ６は、被検体７を超音波ビ
ームで１次元的に走査し、そのエコー信号によって被検
体の断層像を撮像する。画像は、連続して複数枚撮像さ
れ、画像メモリ８に蓄えられる。
ームで１次元的に走査し、そのエコー信号によって被検
体の断層像を撮像する。画像は、連続して複数枚撮像さ
れ、画像メモリ８に蓄えられる。
【００２２】超音波プローブ６は、アーム状のディジタ
イザ９を用いて、各断層像を撮像した時点での位置・姿
勢を計測する。３次元再構成処理装置１０は、画像メモ
リ８と、複数のディジタル・シグナル・プロセッサ１２
と、ボクセル空間メモリ１１とからなる。
イザ９を用いて、各断層像を撮像した時点での位置・姿
勢を計測する。３次元再構成処理装置１０は、画像メモ
リ８と、複数のディジタル・シグナル・プロセッサ１２
と、ボクセル空間メモリ１１とからなる。
【００２３】各ディジタル・シグナル・プロセッサ１２
は、断層像を記憶した画像メモリ８と、ボクセル空間メ
モリ１１に自由に読み書きが可能なように配線されてい
る。ディジタル・シグナル・プロセッサ１２は、先に説
明した方法により座標変換と線形補間を高速に行い、全
ボクセルの画素値を決定する。計算された３次元再構成
画像は、ボクセル空間メモリ１１からデータを読み出し
て、透視変換を行うことにより表示装置１３に表示され
る。
は、断層像を記憶した画像メモリ８と、ボクセル空間メ
モリ１１に自由に読み書きが可能なように配線されてい
る。ディジタル・シグナル・プロセッサ１２は、先に説
明した方法により座標変換と線形補間を高速に行い、全
ボクセルの画素値を決定する。計算された３次元再構成
画像は、ボクセル空間メモリ１１からデータを読み出し
て、透視変換を行うことにより表示装置１３に表示され
る。
【００２４】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明装置により、任意の位置・姿勢で得られる
複数の２次元超音波断層画像から高速に超音波３次元画
像を再構成することができる。 （２）そのため、被検体の内部の立体構造を迅速に把握
し、正確な穿剌を補助する装置を実現することが出来
る。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明装置により、任意の位置・姿勢で得られる
複数の２次元超音波断層画像から高速に超音波３次元画
像を再構成することができる。 （２）そのため、被検体の内部の立体構造を迅速に把握
し、正確な穿剌を補助する装置を実現することが出来
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波３次元
画像再構成装置の作用を示す図。
画像再構成装置の作用を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る超音波３次元
画像再構成装置の構成を示す図。
画像再構成装置の構成を示す図。
１ …ボクセルＡの位置 ２、３…１対の画像平面 ４、５…１対の画像平面に対応する、ボクセルＡからの
垂線との交点 ６ …超音波プローブ ７ …被検体 ８ …画像メモリ ９ …ディジタイザ １０…三次元再構成処理装置 １１…ボクセル空間メモリ １２…ディジタル・シグナル・プロセッサ １３…表示装置
垂線との交点 ６ …超音波プローブ ７ …被検体 ８ …画像メモリ ９ …ディジタイザ １０…三次元再構成処理装置 １１…ボクセル空間メモリ １２…ディジタル・シグナル・プロセッサ １３…表示装置
Claims (1)
- 【請求項１】（Ａ）被検体の２次元断層像を連続的に撮
像する超音波画像診断装置と、（Ｂ）２次元断層像の３
次元空間における位置を計測する位置計測装置と、
（Ｃ）複数の２次元断層像を用いて被検体の３次元画像
を再構成する計算機と、（Ｄ）前記計算機で再構成され
た３次元画像を表示する表示装置からなり、（Ｅ）前記
計算機において、３次元画像を再構成する空間を微少な
立方体（ボクセル）の集まりとして表現し、各ボクセル
の画素値を、そのボクセルを挟む２面の断層像と、双方
の断層像とボクセルとの距離を用いて線形補間によって
決め、（Ｆ）前記処理をすべてのボクセルに付いて順次
繰り返すことにより、複数の超音波断層像から空間の３
次元画像を再構成することを特徴とする超音波３次元画
像再構成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9295442A JPH11128224A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 超音波３次元画像再構成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9295442A JPH11128224A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 超音波３次元画像再構成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11128224A true JPH11128224A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=17820650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9295442A Pending JPH11128224A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 超音波３次元画像再構成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11128224A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001017424A (ja) * | 1999-07-02 | 2001-01-23 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
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| US6941165B2 (en) | 2000-07-18 | 2005-09-06 | Japan Science And Technology Corporation | Cardiac magnetic field diagnosing apparatus by late ventricular potential and method of locating intramyocardial excitement uneven propagation portion |
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| WO2022113844A1 (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、超音波診断装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP9295442A patent/JPH11128224A/ja active Pending
Cited By (12)
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| WO2022113844A1 (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、超音波診断装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031021 |