JPH11206766A

JPH11206766A - 超音波撮像方法および装置

Info

Publication number: JPH11206766A
Application number: JP10011349A
Authority: JP
Inventors: Sei Kato; 生加藤
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd; Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】表示中の断層像に対応する断面の位置の把握
が容易な超音波撮像方法および装置を実現する。【解決手段】断層像を音線の方向に投影したライン画
像を用いて音線方向に見た被検体の投影像９３を形成
し、この投影像上で、断層像９０ｐに対応する断面の位
置を指標９３２により表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波撮像方法お
よび装置に関し、特に、被検体内を超音波により音線で
走査してエコーを受信しながら、音線の走査面をそれに
交叉する方向に順次移動させて撮像を行なう超音波撮像
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体内の３次元領域を超音波で撮像す
る場合、超音波ビーム(beam)を音線で走査してエコーを
受信しながら、音線の走査面をそれに交叉する方向に順
次移動させ、エコー受信信号に基づいて各走査面の断層
像を逐次生成するようにしている。各断層像は画像記憶
部に記憶し、観察者はその中から所望の断面の断層像を
選び、表示部に表示させて観察する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような断層像を
観察して被検体の診断等を行なう場合、観察者は表示中
の断層像がどの断面のものかを常に意識しながら観察す
る必要があるが、従来は、表示中の断層像の位置に関す
る情報を表示するようにはなっていない。

【０００４】そこで、観察者は、自分が行なった断面選
択操作等に基づき断面の位置を想定していたが、そのよ
うな断面の位置の想定は、経験の浅い観察者等にとって
は必ずしも容易ではなく、断面の位置の把握が曖昧にな
るという問題があった。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、表示中の断層像に対応する
断面の位置の把握が容易な超音波撮像方法および装置を
実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する第１の発明は、被検体内を超音波により音線で走査
してエコーを受信しながら前記音線の走査面をそれに交
叉する方向に順次移動させ、前記エコーに基づいて前記
走査面の断層像を逐次生成し、前記断層像を前記音線の
方向に投影してライン画像を逐次生成するとともに前記
ライン画像を前記断層像の配列の順番に平行に並べて投
影像を生成し、前記断層像、前記投影像および前記断層
像に対応する断面の位置を前記投影像上で示す指標像を
表示する、ことを特徴とする超音波撮像方法である。

【０００７】（２）上記の課題を解決する第２の発明
は、被検体内を超音波により音線で走査してエコーを受
信しながら前記音線の走査面をそれに交叉する方向に順
次移動させる超音波送受信手段と、前記エコーに基づい
て前記走査面の断層像を逐次生成する第１の画像生成手
段と、前記断層像を前記音線の方向に投影してライン画
像を逐次生成するとともに前記ライン画像を前記断層像
の配列の順番に平行に並べて投影像を生成する第２の画
像生成手段と、前記断層像、前記投影像および前記断層
像に対応する断面の位置を前記投影像上で示す指標像を
表示する表示手段と、を具備することを特徴とする超音
波撮像装置である。

【０００８】第１の発明または第２の発明において、前
記断層像の投影は、Ｂモード画像についての最小値投影
によって行なうことが、血管の投影像を生成する点で好
ましい。

【０００９】また、第１の発明または第２の発明におい
て、前記断層像の投影は、パワードップラ画像について
の最大値投影によって行なうことが、血管の投影像を生
成する点で好ましい。

【００１０】（作用）本発明では、断層像を音線の方向
に投影したライン画像を用いて音線方向に見た被検体の
投影像を生成し、この投影像上で、断層像に対応する断
面の位置を指標により表示する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。

【００１２】図１に超音波撮像装置のブロック(block)
図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。
本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形
態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の
方法に関する実施の形態の一例が示される。

【００１３】（構成）図１に示すように、本装置は、超
音波プローブ２(probe) を有する。超音波プローブ２
は、図示しない複数の超音波トランスデューサ(transdu
cer)のアレイ(array) を有する。アレイは、例えば前方
に張り出した円弧に沿って１次元的に配列された１２８
個の超音波トランスデューサによって構成される。すな
わち、超音波プローブ２はコンベックスプローブ(conve
x probe)となっている。

【００１４】個々の超音波トランスデューサは例えばＰ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス(ceramics)
等の圧電材料によって構成される。超音波プローブ２
は、操作者により被検体４に当接されて使用される。

【００１５】超音波プローブ２は送受信部６に接続され
ている。超音波プローブ２と送受信部６からなる部分
は、本発明における超音波送受信手段の実施の形態の一
例である。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号
を与えて被検体４内に超音波を送波させるようになって
いる。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波し
た被検体４からのエコー信号を受信するようになってい
る。

【００１６】送受信部６のブロック図を図２に示す。同
図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２
は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビーム
フォーマ(beamformer)６０４に入力するようになってい
る。

【００１７】送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミ
ング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam fo
rming)信号、すなわち、複数の超音波トランスデューサ
を時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送
受切換回路６０６に入力するようになっている。

【００１８】送受切換回路６０６は、複数の駆動信号を
セレクタ(selector)６０８に入力するようになってい
る。セレクタ６０８は、超音波トランスデューサのアレ
イの中から送波アパーチャ(aperture)を構成する複数の
超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動
信号をそれぞれ与えるようになっている。

【００１９】複数の超音波トランスデューサは、複数の
駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波
をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって
超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向
は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって
定まる。

【００２０】超音波ビームの送波は、送波タイミング発
生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、一
定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波
方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換える
ことにより順次変更される。それによって、被検体４の
内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査され
る。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査される。

【００２１】セレクタ６０８は、また、超音波トランス
デューサのアレイの中から受波アパーチャを構成する複
数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波ト
ランスデューサが受信した複数のエコー信号を送受切換
回路６０６に入力するようになっている。

【００２２】送受切換回路６０６は、複数のエコー信号
を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになってい
る。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー受信信
号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算
して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上
のエコー受信信号を形成するようになっている。セレク
タ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査され
る。

【００２３】超音波プローブ２および送受信部６によっ
て、例えば図３に示すような走査が行われる。同図に示
すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２
０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０
６が走査され、いわゆるコンベックススキャンが行われ
る。この走査をθ走査という。

【００２４】音線２０２を超音波の送波方向（ｚ方向）
とは反対方向に延長したとき、全ての音線が一点２０８
で交わるようになっている。点２０８は全ての音線の発
散点となる。

【００２５】操作者は、超音波プローブ２をθ走査方向
およびｚ方向とは垂直な方向（φ方向）に平行移動させ
ながら撮像を行う。これによって、例えば図４に示すよ
うに、被検体４内の３次元領域３０２が走査される。こ
のφ方向の走査をφ走査という。

【００２６】なお、φ走査は、超音波プローブ２の平行
移動に限らず、首振り操作により行なうようにしても良
い。また、平行移動させる場合でも、その方向は音線走
査面（２次元領域２０６）に垂直である必要はなく、適
宜の角度でそれに交叉する方向であって良い。

【００２７】送受信部６はＢモード処理部１０およびド
ップラ処理部１２に接続されている。送受信部６から出
力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部１
０およびドップラ処理部１２に入力される。

【００２８】Ｂモード処理部１０はＢモード画像データ
を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図５に
示すように対数増幅回路１０２と包絡線検波回路１０４
を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数増幅回路１
０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波回路１
０４で包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコー
の強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を
得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝
度値として、Ｂモード画像データを形成するようになっ
ている。

【００２９】ドップラ処理部１２はドップラ画像データ
を形成するものである。ドップラ処理部１２は、図６に
示すように直交検波回路１２０、ＭＴＩフィルタ(movin
g target indication filter) １２２、自己相関回路１
２４、平均流速演算回路１２６、分散演算回路１２８お
よびパワー演算回路１３０を備えている。

【００３０】ドップラ処理部１２は、直交検波回路１２
０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２
２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関演算
を行い、平均流速演算回路１２６で自己相関演算結果か
ら平均流速を求め、分散演算回路１２８で自己相関演算
結果から流速の分散を求め、パワー演算回路１３０で自
己相関演算結果からドプラ信号のパワーを求めるように
なっている。

【００３１】これによって、被検体４内の血流等の平均
流速とその分散およびドプラ信号のパワーを表すそれぞ
れのデータ、すなわち、ドップラ画像データが音線毎に
得られる。なお、流速は音線方向の成分として得られ
る。流れの方向は、近づく方向と遠ざかる方向とが区別
される。

【００３２】Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部
１２は画像処理部１４に接続されている。Ｂモード処理
部１０、ドップラ処理部１２および画像処理部１４は、
本発明における第１の画像生成手段の実施の形態の一例
である。また、本発明における第２の画像生成手段の実
施の形態の一例である。画像処理部１４は、Ｂモード処
理部１０およびドップラ処理部１２からそれぞれ入力さ
れるデータに基づいて、それぞれＢモード画像、ドップ
ラ画像および後述する投影像を生成するものである。

【００３３】画像処理部１４は、図７に示すように、バ
ス(bus) １４０によって接続された音線データメモリ(d
ata memory) １４２、ディジタル・スキャンコンバータ
(digital scan converter)１４４、画像メモリ１４６お
よび画像処理プロセッサ(prosessor) １４８を備えてい
る。

【００３４】Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部
１２から音線毎に入力されたＢモード画像データおよび
ドップラ画像データは、音線データメモリ１４２にそれ
ぞれ記憶される。被検体４の走査が３次元的に行われる
ことにより、音線データメモリ１４２には３次元の音線
データが記憶される。すなわち、音線データメモリ１４
２内には、例えば図８に示すような３次元の音線データ
空間が形成される。この音線データ空間は３つの座標軸
θ，φ，ｚを有する。

【００３５】ディジタル・スキャンコンバータ１４４
は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間
のデータに変換するものである。これによって、音線デ
ータ空間は例えば図９に示すような物理データ空間に変
換される。この物理データ空間は３つの座標軸ｘ，ｙ，
ｚを有する。

【００３６】ディジタル・スキャンコンバータ１４４に
よって変換された画像データは、画像メモリ１４６に記
憶される。すなわち、画像メモリ１４６は物理空間の画
像データを記憶する。画像メモリ１４６には３次元座標
空間（データ空間）が形成される。

【００３７】画像処理プロセッサ１４８は、音線データ
メモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについて
それぞれ所定のデータ処理を施すものである。このデー
タ処理には投影像を求めるためのデータ処理が含まれ
る。データ処理の詳細については、後にあらためて説明
する。

【００３８】画像処理部１４には表示部１６が接続され
ている。表示部１６は、本発明における表示手段の実施
の形態の一例である。表示部１６は、画像処理部１４か
ら画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示する
ようになっている。なお、表示部１６は、カラー（colo
r)画像が表示可能なものとなっている。

【００３９】以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、
ドップラ処理部１２、画像処理部１４および表示部１６
は制御部１８に接続されている。制御部１８は、それら
各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっ
ている。また、被制御の各部から各種の報知信号が入力
されるようになっている。

【００４０】制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作お
よびドップラモード動作が実行される。制御部１８には
操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によ
って操作され、制御部１８に所望の指令や情報を入力す
るようになっている。操作部２０は、例えばキーボード
(keyboard)やその他の操作具を備えた操作パネル(pane
l) で構成される。

【００４１】（動作）本装置の動作を説明する。操作者
は超音波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、
操作部２０を操作して、例えばＢモードとドップラモー
ドを併用した撮像動作を行う。これによって、制御部１
８による制御の下で、Ｂモードとドップラモードが時分
割で行われる。すなわち、例えばドップラモードのスキ
ャンを数回行う度にＢモードのスキャンを１回行う割合
で、Ｂモードとドップラモードの混合スキャンを行う。

【００４２】Ｂモードにおいては、送受信部６は、超音
波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部をθ走
査して逐一そのエコーを受信する。Ｂモード処理部１０
は、送受信部６から入力されるエコー受信信号を対数増
幅回路１０２で対数増幅し包絡線検波回路１０４で包絡
線検波してＡスコープ信号を求め、それに基づいて音線
毎のＢモード画像データを形成する。

【００４３】画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０か
ら入力される音線毎のＢモード画像データを音線データ
メモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメ
モリ１４２内に、Ｂモード画像データについての音線デ
ータ空間が形成される。

【００４４】ドップラモードにおいては、送受信部６は
超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を
θ走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線
当たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われ
る。

【００４５】ドップラ処理部１２は、エコー受信信号を
直交検波回路１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２
２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関を求
め、自己相関結果から、平均流速演算回路１２６で平均
流速を求め、分散演算回路１２８で分散を求め、パワー
演算回路１３０でパワーを求める。

【００４６】これらの算出値は、それぞれ、例えば血流
等の平均流速とその分散およびドップラ信号のパワーを
音線毎に表すドップラ画像データとなる。なお、ＭＴＩ
フィルタ１２２でのＭＴＩ処理は１音線当たりの複数回
のエコー受信信号を用いて行われる。

【００４７】画像処理部１４は、ドップラ処理部１２か
ら入力される音線毎のドップラ画像データを音線データ
メモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメ
モリ１４２内に、ドップラ画像データについての音線デ
ータ空間が形成される。

【００４８】画像処理プロセッサ１４８は、音線データ
メモリ１４２のＢモード画像データとドップラ画像デー
タをディジタル・スキャンコンバータ１４４でぞれぞれ
走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。その際、ド
ップラ画像データを、流速に分散を加えたＣＦＭ(color
flow mapping)画像用の画像データおよびパワードップ
ラ画像用の画像データとしてそれぞれ書き込む。

【００４９】画像処理プロセッサ１４８は、Ｂモード画
像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像を別々な領域
に書き込む。Ｂモード画像は、θ走査面における体内組
織の断層像を示すものとなる。ＣＦＭ画像は、θ走査面
における血流速度等の２次元分布を示す画像となる。パ
ワードップラ画像は、θ走査面における血流等の存在を
示す画像となる。この画像は実質的に血管を示すものと
なる。

【００５０】超音波プローブ２のφ走査につれて、例え
ば図１０に模式的に示すように、被検体４内の複数の断
面９００〜９０ｎが順次走査される。断面９００〜９０
ｎの積層が３次元領域３０２を構成する。ここで、３次
元領域３０２には血管９２０が存在するものとする。

【００５１】画像処理プロセッサ１４８は、このような
複数の断面９００〜９０ｎの画像データに基づいて投影
像を生成する。以下、投影像の生成について説明する。
なお、投影像の生成に用いる画像データとしては、画像
メモリ１４６に記憶したものを用いるが、それに限るも
のではなく、音線データメモリ１４２に記憶した音線デ
ータ空間の画像データを用いるようにしても良い。ただ
し、その後にディジタル・スキャンコンバータ１４４に
より物理空間への変換を行なうことが必要である。

【００５２】θ走査によって例えば図１１に示すような
断層像９０ｉが得られると、この断層像９０ｉには血管
断面像９２ｉが含まれる。血管断面像９２ｉは、パワー
ドップラ画像では高輝度で表され、Ｂモード像では低輝
度で表される。

【００５３】画像処理プロセッサ１４８は、断層像９０
ｉの画像データについてｚ方向への最大値投影(maximum
intensity projection)または最小値投影(minimum int
ensity projection)を行い、投影データ９３ｉを求め
る。最大値投影はパワードップラ画像に対して行われ
る。最小値投影はＢモード画像に対して行われる。

【００５４】投影データ９３ｉは、ｘｙ平面に平行な投
影面９４０におけるｘ軸方向の１次元画像（ライン画
像）データとなる。画像処理プロセッサ１４８は、投影
データ９３ｉを画像メモリ１４６の所定の領域に記憶す
る。

【００５５】次の断面の断層像９０ｊについても、同様
にして投影データ９３ｊを求める。そして、この投影デ
ータ９３ｊを、投影面９４０における次の列の投影デー
タとして画像メモリ１４６の所定の領域に記憶する。

【００５６】以下同様に、引き続く断層像９０ｋ，…に
ついて、ｚ方向の最大値投影または最小値投影による投
影データ９３ｋ，…を逐次求めてそれぞれ画像メモリ１
４６に記憶する。これによって、画像メモリ１４６に
は、血管９２０の像を投影面９４０に投影した画像、す
なわち、血管９２０の走行状態を超音波プローブ２側か
ら見た像（投影像）が形成される。投影像の形成に当た
っては、各ライン画像の間には、補間によるライン画像
を適宜に挿入するようにしても良い。このような投影像
を表示部１６に表示することにより、表示画面には例え
ば図１２に示すように、血管９２０が投影像として示さ
れる。

【００５７】なお、画像データの投影は、断層像上に設
定した適宜の関心領域に属する画像データのみについて
行うようにしても良い。これは、例えば体内の所望の深
さ範囲に位置する血管のみを投影する点で好ましい。

【００５８】操作者が画像メモリ１４６中の複数の断層
像の１つを呼び出して表示部１６に表示させたとき、表
示部１６には、例えば図１３に示すように、該当する断
層像９０ｐが表示され、また、それに並べて上記の投影
像９３が表示される。断層像９０ｐには血管９２０が断
面像として表示され、投影像９３には血管９２０が投影
像として表示される。

【００５９】ここで、投影像９３上には指標９３２が表
示される。指標９３２は、本発明における指標像の実施
の形態の一例である。ここでは、指標９３２を単純な破
線で表したが、それに限るもごのではなく、例えば実線
や矢印等、適宜の線や図形で表すことができる。指標９
３２は、断層像９０ｐに対応する断面が、投影像９３で
はどこに位置するかを示す指標であり、別な断層像９０
ｑを表示させると、それに応じて、例えば図１４に示す
ように、指標９３２の位置が変わり該当する断面の位置
が示される。

【００６０】このような指標９３２を表示することによ
り、表示中の断層像がどの断面のものであるかを、操作
者が一目瞭然に理解することができるようになる。な
お、上記のように、断層像を画面に呼び出したときにそ
れに対応する断面の位置を投影像上に指標９３２で示す
代わりに、あるいはそれに加えて、指標９３２を投影像
上で動かすことにより指標９３２の位置に相当する断面
の断層像を表示画面に呼び出すようにするのが、断層像
の呼び出しの操作性を良くする点で好ましい。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、表示中の断層像に対応する断面の位置の把握が容
易な超音波撮像方法および装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置における送受
信部のブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置による音線走
査の概念図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例の装置による３次元
走査の概念図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモ
ード処理部のブロック図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるドッ
プラ処理部のブロック図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の装置における画像
処理部のブロック図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置における音線
データ空間を示す概念図である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の装置における物理
空間を示す概念図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置による３次
元走査の概念図である。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置による投影
像生成の概念図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置による投影
像表示の概念図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置による画像
表示の概念図である。

【図１４】本発明の実施の形態の一例の装置による画像
表示の概念図である。

【符号の説明】

２超音波プローブ４被検体６送受信部１０Ｂモード処理部１２ドップラ処理部１４画像処理部１６表示部１８制御部２０操作部１４０バス１４２音線データメモリ１４４ディジタル・スキャンコンバータ１４６画像メモリ１４８画像処理プロセッサ２００放射点２０２音線２０４円弧２０６２次元領域２０８発散点３０２３次元領域９００〜９０ｎ断面９２０血管９０ｉ〜９０ｑ断層像９２ｉ〜９２ｋ血管断面像９３ｉ〜９３ｋ投影データ９４０投影面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内を超音波により音線で走査して
エコーを受信しながら前記音線の走査面をそれに交叉す
る方向に順次移動させ、前記エコーに基づいて前記走査面の断層像を逐次生成
し、前記断層像を前記音線の方向に投影してライン画像を逐
次生成するとともに前記ライン画像を前記断層像の配列
の順番に平行に並べて投影像を生成し、前記断層像、前記投影像および前記断層像に対応する断
面の位置を前記投影像上で示す指標像を表示する、こと
を特徴とする超音波撮像方法。
【請求項２】被検体内を超音波により音線で走査して
エコーを受信しながら前記音線の走査面をそれに交叉す
る方向に順次移動させる超音波送受信手段と、前記エコーに基づいて前記走査面の断層像を逐次生成す
る第１の画像生成手段と、前記断層像を前記音線の方向に投影してライン画像を逐
次生成するとともに前記ライン画像を前記断層像の配列
の順番に平行に並べて投影像を生成する第２の画像生成
手段と、前記断層像、前記投影像および前記断層像に対応する断
面の位置を前記投影像上で示す指標像を表示する表示手
段と、を具備することを特徴とする超音波撮像装置。