JPH1128213A - 被検体ボリュームの三次元イメージング・システムおよび方法 - Google Patents
被検体ボリュームの三次元イメージング・システムおよび方法Info
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- JPH1128213A JPH1128213A JP10123448A JP12344898A JPH1128213A JP H1128213 A JPH1128213 A JP H1128213A JP 10123448 A JP10123448 A JP 10123448A JP 12344898 A JP12344898 A JP 12344898A JP H1128213 A JPH1128213 A JP H1128213A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動いている超音波散乱体および組織を含む被
検体ボリュームの三次元イメージング法を提供する。 【解決手段】 被検体ボリューム内の多数のサンプル・
ボリュームから反射された超音波エコーを検出し、動い
ている散乱体によって反射された超音波エコーからドッ
プラー・データを取得し、組織によって反射された超音
波エコーから強度データを取得し、各々がそれぞれのサ
ンプル・ボリュームに対応するそれぞれのカラー流れデ
ータおよび強度データを持つ画素データを記憶し、該記
憶された画素データの中から、所定の範囲内にあるドッ
プラー・データを持つ画素データのみから成る基準画素
データ組を決定し、前記記憶された画素データの中か
ら、基準画素データ組内に含まれている画素の関数であ
る画素を含むソース画素データ組を検索し、ソース画素
データ組内の強度データを第１の像平面へ投影して、第
１の投影像を表す投影強度データ組を形成し、第１の投
影像を表示する。
検体ボリュームの三次元イメージング法を提供する。 【解決手段】 被検体ボリューム内の多数のサンプル・
ボリュームから反射された超音波エコーを検出し、動い
ている散乱体によって反射された超音波エコーからドッ
プラー・データを取得し、組織によって反射された超音
波エコーから強度データを取得し、各々がそれぞれのサ
ンプル・ボリュームに対応するそれぞれのカラー流れデ
ータおよび強度データを持つ画素データを記憶し、該記
憶された画素データの中から、所定の範囲内にあるドッ
プラー・データを持つ画素データのみから成る基準画素
データ組を決定し、前記記憶された画素データの中か
ら、基準画素データ組内に含まれている画素の関数であ
る画素を含むソース画素データ組を検索し、ソース画素
データ組内の強度データを第１の像平面へ投影して、第
１の投影像を表す投影強度データ組を形成し、第１の投
影像を表示する。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般的には、医学診断のため
の人体の解剖学的構造の超音波イメージングに関するも
のである。特に、本発明は、人体内の走査されたボリュ
ーム（容積）によって反射された超音波エコーの強度を
検出することによって人体の解剖学的構造をイメージン
グすなわち映像化するための方法に関するものである。
の人体の解剖学的構造の超音波イメージングに関するも
のである。特に、本発明は、人体内の走査されたボリュ
ーム（容積）によって反射された超音波エコーの強度を
検出することによって人体の解剖学的構造をイメージン
グすなわち映像化するための方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】通常の超音波スキャナは、画素の輝度が
エコー信号の強度に基づいて定められた、組織の二次元
Ｂモード像を作成する。カラー流れイメージングでは、
流体（例えば、血液）または組織の動きを映像化するこ
とが出来る。ドップラー効果を利用して、心臓および血
管内の血液の流れを測定することはよく知られている。
後方散乱された超音波の周波数偏移を使用することによ
り、組織または血液からの後方散乱体の速度を測定する
ことが出来る。後方散乱された超音波の周波数の変化す
なわち周波数偏移は、血液がトランスジューサの方へ向
かって流れているときは増加し、また血液がトランスジ
ューサから遠ざかる向きに流れているときは減少する。
このドップラー偏移は、流れの速度および方向を表すた
めに異なるカラーを使用して表示することが出来る。パ
ワー・ドップラー・イメージングでは、戻ってくるドッ
プラー信号に含まれているパワーが表示される。カラー
流れモードは、数百の隣接したサンプル・ボリュームを
同時に表示し、これらは全て各々のサンプル・ボリュー
ムの速度を表すためにカラー符号化されている。カラー
流れ像はＢモード像に重畳することが出来る。
エコー信号の強度に基づいて定められた、組織の二次元
Ｂモード像を作成する。カラー流れイメージングでは、
流体（例えば、血液）または組織の動きを映像化するこ
とが出来る。ドップラー効果を利用して、心臓および血
管内の血液の流れを測定することはよく知られている。
後方散乱された超音波の周波数偏移を使用することによ
り、組織または血液からの後方散乱体の速度を測定する
ことが出来る。後方散乱された超音波の周波数の変化す
なわち周波数偏移は、血液がトランスジューサの方へ向
かって流れているときは増加し、また血液がトランスジ
ューサから遠ざかる向きに流れているときは減少する。
このドップラー偏移は、流れの速度および方向を表すた
めに異なるカラーを使用して表示することが出来る。パ
ワー・ドップラー・イメージングでは、戻ってくるドッ
プラー信号に含まれているパワーが表示される。カラー
流れモードは、数百の隣接したサンプル・ボリュームを
同時に表示し、これらは全て各々のサンプル・ボリュー
ムの速度を表すためにカラー符号化されている。カラー
流れ像はＢモード像に重畳することが出来る。
【０００３】本発明は、４つの主要なサブシステム（図
１参照）、すなわちビーム形成装置２、処理装置４、走
査変換器／表示制御器６および主制御器８で構成されて
いる超音波イメージング・システムに用いられる。シス
テムの制御は主制御器８に集中しており、主制御器はオ
ペレータ・インターフェース（図示していない）を介し
てオペレータ入力を受け入れて、種々のサブシステムを
制御する。主制御器はまたシステム・タイミングおよび
制御信号を発生し、これらの信号がシステム制御母線１
０および走査制御母線（図示していない）を介して分配
される。
１参照）、すなわちビーム形成装置２、処理装置４、走
査変換器／表示制御器６および主制御器８で構成されて
いる超音波イメージング・システムに用いられる。シス
テムの制御は主制御器８に集中しており、主制御器はオ
ペレータ・インターフェース（図示していない）を介し
てオペレータ入力を受け入れて、種々のサブシステムを
制御する。主制御器はまたシステム・タイミングおよび
制御信号を発生し、これらの信号がシステム制御母線１
０および走査制御母線（図示していない）を介して分配
される。
【０００４】主データ路が、トランスジューサからビー
ム形成装置へのディジタル化されたＲＦ入力で始まる。
ビーム形成装置は、２つの加算されたディジタル・ベー
スバンド受信ビームを出力する。ベースバンド・データ
はＢモード処理装置４Ａおよびカラー流れ処理装置４Ｂ
に入力され、そこで取得モードに従って処理されて、走
査変換器／表示処理装置６へ処理済み音響ベクトル（ビ
ーム）データとして出力される。走査変換器／表示処理
装置６がこの処理済み音響データを受け取って、ラスタ
走査フォーマットの像に対するビデオ表示信号をカラー
表示モニタ１２へ出力する。走査変換器／表示処理装置
６は、主制御器８と協働して、表示用の多数の像、表示
の注釈、グラフィック・オーバーレイ、並びにシネ（ｃ
ｉｎｅ；動画）ループおよび記録された時間線データの
リプレイ（再生）をフォーマッティングする。
ム形成装置へのディジタル化されたＲＦ入力で始まる。
ビーム形成装置は、２つの加算されたディジタル・ベー
スバンド受信ビームを出力する。ベースバンド・データ
はＢモード処理装置４Ａおよびカラー流れ処理装置４Ｂ
に入力され、そこで取得モードに従って処理されて、走
査変換器／表示処理装置６へ処理済み音響ベクトル（ビ
ーム）データとして出力される。走査変換器／表示処理
装置６がこの処理済み音響データを受け取って、ラスタ
走査フォーマットの像に対するビデオ表示信号をカラー
表示モニタ１２へ出力する。走査変換器／表示処理装置
６は、主制御器８と協働して、表示用の多数の像、表示
の注釈、グラフィック・オーバーレイ、並びにシネ（ｃ
ｉｎｅ；動画）ループおよび記録された時間線データの
リプレイ（再生）をフォーマッティングする。
【０００５】Ｂモード処理装置４Ａは、ビーム形成装置
からのベースバンド・データを対数圧縮した信号包絡線
へ変換する。Ｂ機能は、信号の包絡線の時間変化振幅
を、各画素に対して８ビットの出力を使用してグレース
ケールで映像化する。ベースバンド信号の包絡線は、ベ
ースバンド・データが表すベクトルの大きさである。血
管や心室などの内部から反射された音波の周波数は血球
の速度に比例してシフトすなわち偏移する。血球がトラ
ンスジューサへ向かって動いている場合は正に偏移し、
また血球がトランスジューサから離れる向きに動いてい
る場合は負に偏移する。カラー流れ（ＣＦ）処理装置４
Ｂは、イメージング平面内における血液の速度の実時間
二次元像を作成するために使用される。血液の速度は、
特定のレンジ・ゲートにおいてファイアリング（ｆｉｒ
ｉｎｇ）相互の間での位相シフト（移相）を測定するこ
とによって計算される。像内の１つのレンジ・ゲートで
ドップラー・スペクトルを測定する代わりに、各々のベ
クトルに沿った多数のレンジ・ゲートおよび多数のベク
トル位置から平均血液速度が計算され、この情報から二
次元像が作成される。カラー流れ処理装置は、（８ビッ
トの）速度信号、（４ビットの）分散（乱れ）信号およ
び（８ビットの）パワー信号を発生する。オペレータ
が、速度および分散またはパワーを走査変換器６へ出力
するかどうか選択する。カラー流れ処理装置の構造およ
び作用が、ここに引用する米国特許第５，５２４，６２
９号に記載されている。
からのベースバンド・データを対数圧縮した信号包絡線
へ変換する。Ｂ機能は、信号の包絡線の時間変化振幅
を、各画素に対して８ビットの出力を使用してグレース
ケールで映像化する。ベースバンド信号の包絡線は、ベ
ースバンド・データが表すベクトルの大きさである。血
管や心室などの内部から反射された音波の周波数は血球
の速度に比例してシフトすなわち偏移する。血球がトラ
ンスジューサへ向かって動いている場合は正に偏移し、
また血球がトランスジューサから離れる向きに動いてい
る場合は負に偏移する。カラー流れ（ＣＦ）処理装置４
Ｂは、イメージング平面内における血液の速度の実時間
二次元像を作成するために使用される。血液の速度は、
特定のレンジ・ゲートにおいてファイアリング（ｆｉｒ
ｉｎｇ）相互の間での位相シフト（移相）を測定するこ
とによって計算される。像内の１つのレンジ・ゲートで
ドップラー・スペクトルを測定する代わりに、各々のベ
クトルに沿った多数のレンジ・ゲートおよび多数のベク
トル位置から平均血液速度が計算され、この情報から二
次元像が作成される。カラー流れ処理装置は、（８ビッ
トの）速度信号、（４ビットの）分散（乱れ）信号およ
び（８ビットの）パワー信号を発生する。オペレータ
が、速度および分散またはパワーを走査変換器６へ出力
するかどうか選択する。カラー流れ処理装置の構造およ
び作用が、ここに引用する米国特許第５，５２４，６２
９号に記載されている。
【０００６】走査変換器／表示制御器６のＢモード音響
線メモリ１４Ａおよびカラー音響線メモリ１４Ｂが、処
理装置４Ａおよび４Ｂからの処理済みディジタル・デー
タをそれぞれ受け取って、Ｂモード・データおよびカラ
ー流れデータを、極座標（Ｒ−θ）セクター・フォーマ
ットまたはデカルト座標線形配列から、適切にスケーリ
ングしたデカルト座標表示画素データへ座標変換する。
この画素データはＸ−Ｙ表示メモリ１８に記憶される。
Ｂモードでは、強度データがＸ−Ｙ表示メモリ１８に記
憶され、各々のアドレスに３つの８ビット画素が記憶さ
れる。カラー流れモードでは、データはメモリに次のよ
うに記憶される。すなわち、強度データ（８ビット）、
速度またはパワー・データ（８ビット）および分散（乱
れ）データ（４ビット）が記憶される。
線メモリ１４Ａおよびカラー音響線メモリ１４Ｂが、処
理装置４Ａおよび４Ｂからの処理済みディジタル・デー
タをそれぞれ受け取って、Ｂモード・データおよびカラ
ー流れデータを、極座標（Ｒ−θ）セクター・フォーマ
ットまたはデカルト座標線形配列から、適切にスケーリ
ングしたデカルト座標表示画素データへ座標変換する。
この画素データはＸ−Ｙ表示メモリ１８に記憶される。
Ｂモードでは、強度データがＸ−Ｙ表示メモリ１８に記
憶され、各々のアドレスに３つの８ビット画素が記憶さ
れる。カラー流れモードでは、データはメモリに次のよ
うに記憶される。すなわち、強度データ（８ビット）、
速度またはパワー・データ（８ビット）および分散（乱
れ）データ（４ビット）が記憶される。
【０００７】カラー流れまたはＢモード・データの多数
の相次ぐフレームが、先入れ先出し形式でシネ・メモリ
（ｃｉｎｅ ｍｅｍｏｒｙ）２４に記憶される。シネ・
メモリは、背後で動作していて、使用者に実時間で表示
される像データを捕獲するサーキュラー像バッファに類
似するものである。使用者がシステムを停止（ｆｒｅｅ
ｚｅ）したとき、使用者はシネ・メモリに前に捕獲され
た像データを見ることが出来る。表示された像上にグラ
フィック・オバーレイを作成するためのグラフィック・
データが、時間線／グラフィック処理装置及び表示メモ
リ２０において作成されて記憶される。ビデオ処理装置
２２が、グラフィック・データと像データと時間線デー
タとの間でマルチプレクシングを行って、ビデオ表示モ
ニタ１２上にラスタ走査形式で表示させる最終的なビデ
オ出力を作成する。更に、ビデオ処理装置は様々なグレ
ースケールおよびカラー・マップを提供すると共に、グ
レースケールおよびカラー像を組み合わせる。
の相次ぐフレームが、先入れ先出し形式でシネ・メモリ
（ｃｉｎｅ ｍｅｍｏｒｙ）２４に記憶される。シネ・
メモリは、背後で動作していて、使用者に実時間で表示
される像データを捕獲するサーキュラー像バッファに類
似するものである。使用者がシステムを停止（ｆｒｅｅ
ｚｅ）したとき、使用者はシネ・メモリに前に捕獲され
た像データを見ることが出来る。表示された像上にグラ
フィック・オバーレイを作成するためのグラフィック・
データが、時間線／グラフィック処理装置及び表示メモ
リ２０において作成されて記憶される。ビデオ処理装置
２２が、グラフィック・データと像データと時間線デー
タとの間でマルチプレクシングを行って、ビデオ表示モ
ニタ１２上にラスタ走査形式で表示させる最終的なビデ
オ出力を作成する。更に、ビデオ処理装置は様々なグレ
ースケールおよびカラー・マップを提供すると共に、グ
レースケールおよびカラー像を組み合わせる。
【０００８】通常の超音波イメージング・システムは、
Ｂモードまたはカラー流れモードの像をシネ・メモリ２
４に連続して収集する。シネ・メモリ２４は、単一像検
討および多重像ループ検討のための常駐ディジタル像記
憶並びに様々な制御機能を行う。単一像シネ・リプレイ
の際に表示される関心のある領域は、像の取得の際に使
用されたものである。シネ・メモリはまた、主制御器８
を介してディジタル大容量記憶装置へ像を転送するため
のバッファとして作用する。
Ｂモードまたはカラー流れモードの像をシネ・メモリ２
４に連続して収集する。シネ・メモリ２４は、単一像検
討および多重像ループ検討のための常駐ディジタル像記
憶並びに様々な制御機能を行う。単一像シネ・リプレイ
の際に表示される関心のある領域は、像の取得の際に使
用されたものである。シネ・メモリはまた、主制御器８
を介してディジタル大容量記憶装置へ像を転送するため
のバッファとして作用する。
【０００９】二次元の超音波像は、観察者が走査してい
る解剖学的構造を具体的に思い浮かべることが出来ない
ので、解釈するのがしばしば困難である。しかしなが
ら、超音波プローブが関心のある領域にわたって掃引さ
れて、二次元像を累積して三次元像を形成できれば、熟
練した観察者および未熟な観察者が共に解剖学的構造を
容易に思い浮かべることが出来る。
る解剖学的構造を具体的に思い浮かべることが出来ない
ので、解釈するのがしばしば困難である。しかしなが
ら、超音波プローブが関心のある領域にわたって掃引さ
れて、二次元像を累積して三次元像を形成できれば、熟
練した観察者および未熟な観察者が共に解剖学的構造を
容易に思い浮かべることが出来る。
【００１０】Ｂモード強度データの三次元超音波イメー
ジングでは、強度データは、コントラストが貧弱であり
且つデータ中にノイズおよびスペックル（ｓｐｅｃｋｌ
ｅ）が存在するので、セグメント化するのが困難であ
る。しかし、関心のある領域を制限することが出来るな
ら、三次元Ｂモード像のセグメント化（ｓｅｇｍｅｎｔ
ａｔｉｏｎ）を改善することが出来る。
ジングでは、強度データは、コントラストが貧弱であり
且つデータ中にノイズおよびスペックル（ｓｐｅｃｋｌ
ｅ）が存在するので、セグメント化するのが困難であ
る。しかし、関心のある領域を制限することが出来るな
ら、三次元Ｂモード像のセグメント化（ｓｅｇｍｅｎｔ
ａｔｉｏｎ）を改善することが出来る。
【００１１】
【発明の概要】本発明は、イメージング平面に投影され
る画素強度データのボリュームを制限することによって
三次元Ｂモード像のセグメント化を改善する方法および
装置である。関心のあるボリュームが流れている血液す
なわち動脈または静脈を含んでいる場合、流れている血
液から反射された超音波中に存在するドップラー偏移を
検出し、このドップラー偏移を使用することにより、動
脈または静脈の三次元イメージングのために様々なイメ
ージング平面に投影されるべき画素データの量を制限す
ることが出来る。本発明を用いる装置は、カラー流れ像
を連続して又は外部のトリガ事象に応答して、すなわち
多数のスライスに対して、シネ・メモリ内に収集する超
音波スキャナを有する。カラー流れモードでは、各々の
画素は、特定のサンプル・ボリュームからのエコー信号
の振幅から導き出した８ビットの強度値、および同じサ
ンプル・ボリュームからの同じエコー信号中の検出され
たドップラー偏移から導き出した８ビットの速度または
パワー値を有する。
る画素強度データのボリュームを制限することによって
三次元Ｂモード像のセグメント化を改善する方法および
装置である。関心のあるボリュームが流れている血液す
なわち動脈または静脈を含んでいる場合、流れている血
液から反射された超音波中に存在するドップラー偏移を
検出し、このドップラー偏移を使用することにより、動
脈または静脈の三次元イメージングのために様々なイメ
ージング平面に投影されるべき画素データの量を制限す
ることが出来る。本発明を用いる装置は、カラー流れ像
を連続して又は外部のトリガ事象に応答して、すなわち
多数のスライスに対して、シネ・メモリ内に収集する超
音波スキャナを有する。カラー流れモードでは、各々の
画素は、特定のサンプル・ボリュームからのエコー信号
の振幅から導き出した８ビットの強度値、および同じサ
ンプル・ボリュームからの同じエコー信号中の検出され
たドップラー偏移から導き出した８ビットの速度または
パワー値を有する。
【００１２】本発明の方法によれば、速度またはパワー
・データは、主制御器によってイメージング平面に投影
されるべきＢモード強度値を識別するために使用され
る。これを行うために、速度またはパワー値が最小閾値
よりも大きい又は最大閾値よりも小さい、或いはその両
方であるような画素の基準データ・ボリュームを定めら
れる。好ましい実施態様によれば、基準データ・ボリュ
ーム内の画素は、それらの速度またはパワー値が非ゼロ
であることによって決定される。基準データ・ボリュー
ムは、投影像を再構成する際に使用するためのソース・
データ・ボリュームを定義するために使用される。基準
データ・ボリュームは、例えば動脈または静脈中の流れ
ている血液のような動いている超音波散乱体を含む被検
体ボリュームに対応する。基準データ・ボリュームが血
流に対応すると定めた場合、更に、ソース・データ・ボ
リュームが、その中に基準データ・ボリュームを含んで
いて、少なくとも検出される血流が流れている動脈また
は静脈を包含する被検体ボリュームにほぼ対応するもの
であると定義することは比較的簡単なことである。
・データは、主制御器によってイメージング平面に投影
されるべきＢモード強度値を識別するために使用され
る。これを行うために、速度またはパワー値が最小閾値
よりも大きい又は最大閾値よりも小さい、或いはその両
方であるような画素の基準データ・ボリュームを定めら
れる。好ましい実施態様によれば、基準データ・ボリュ
ーム内の画素は、それらの速度またはパワー値が非ゼロ
であることによって決定される。基準データ・ボリュー
ムは、投影像を再構成する際に使用するためのソース・
データ・ボリュームを定義するために使用される。基準
データ・ボリュームは、例えば動脈または静脈中の流れ
ている血液のような動いている超音波散乱体を含む被検
体ボリュームに対応する。基準データ・ボリュームが血
流に対応すると定めた場合、更に、ソース・データ・ボ
リュームが、その中に基準データ・ボリュームを含んで
いて、少なくとも検出される血流が流れている動脈また
は静脈を包含する被検体ボリュームにほぼ対応するもの
であると定義することは比較的簡単なことである。
【００１３】好ましい実施態様によれば、ソース・デー
タ・ボリュームは、先ず、中心線と、非ゼロの速度また
はパワー成分を持つ相次ぐ画素によって画成される寸法
の半分に対応する所定の半径とを有する円柱体である被
検体ボリュームを決定し、次いで、その同じ円柱体の半
径を増大して、動脈または静脈を包含する一層大きな被
検体ボリュームを画成することによって、形成すること
が出来る。ソース・データ・ボリュームの寸法は、該一
層大きな被検体ボリュームの寸法に等しく設定される。
ソース・データ・ボリューム内の画素は、種々のイメー
ジング平面への投影の再構成に使用される。ソース・デ
ータ・ボリュームの外側の画素は、それらの投影を再構
成するのには使用されない。その結果、セグメント化が
改善された投影Ｂモード像が得られる。速度またはパワ
ー成分を持っているか又は速度またはパワー成分を持つ
画素の所定の距離内にある関心のあるボリューム中の画
素の身からのＢモード強度データを使用することによっ
て、異質の情報が排除され、その結果のＢモード投影は
大きく改善される。
タ・ボリュームは、先ず、中心線と、非ゼロの速度また
はパワー成分を持つ相次ぐ画素によって画成される寸法
の半分に対応する所定の半径とを有する円柱体である被
検体ボリュームを決定し、次いで、その同じ円柱体の半
径を増大して、動脈または静脈を包含する一層大きな被
検体ボリュームを画成することによって、形成すること
が出来る。ソース・データ・ボリュームの寸法は、該一
層大きな被検体ボリュームの寸法に等しく設定される。
ソース・データ・ボリューム内の画素は、種々のイメー
ジング平面への投影の再構成に使用される。ソース・デ
ータ・ボリュームの外側の画素は、それらの投影を再構
成するのには使用されない。その結果、セグメント化が
改善された投影Ｂモード像が得られる。速度またはパワ
ー成分を持っているか又は速度またはパワー成分を持つ
画素の所定の距離内にある関心のあるボリューム中の画
素の身からのＢモード強度データを使用することによっ
て、異質の情報が排除され、その結果のＢモード投影は
大きく改善される。
【００１４】主制御器が、レイ・キャスティング（ｒａ
ｙ−ｃａｓｔｉｎｇ）法を使用して、関心のあるボリュ
ーム内のデータを複数の回転された像平面に投影するア
ルゴリズムを実行する。次いで、各々の投影から生じる
投影強度データがシネ・メモリに記憶され、オプション
として、システム・オペレータによるシステムの停止
（ｆｒｅｅｚｉｎｇ）の前にＸ−Ｙメモリから読み出さ
れた最後のフレームからの未投影の強度データに重畳さ
れる。強度データは、該強度データが表示されるとき、
投影強度データが表示されたフレームの中心領域に重畳
されて、未投影の強度データがそのフレームの周辺部に
表示されるように、シネ・メモリに記憶される。シネ・
メモリに記憶されているこれらの再構成されたフレーム
は、次いでシステム・オペレータによって選択的に表示
することが出来る。
ｙ−ｃａｓｔｉｎｇ）法を使用して、関心のあるボリュ
ーム内のデータを複数の回転された像平面に投影するア
ルゴリズムを実行する。次いで、各々の投影から生じる
投影強度データがシネ・メモリに記憶され、オプション
として、システム・オペレータによるシステムの停止
（ｆｒｅｅｚｉｎｇ）の前にＸ−Ｙメモリから読み出さ
れた最後のフレームからの未投影の強度データに重畳さ
れる。強度データは、該強度データが表示されるとき、
投影強度データが表示されたフレームの中心領域に重畳
されて、未投影の強度データがそのフレームの周辺部に
表示されるように、シネ・メモリに記憶される。シネ・
メモリに記憶されているこれらの再構成されたフレーム
は、次いでシステム・オペレータによって選択的に表示
することが出来る。
【００１５】
【好ましい実施態様の説明】図２を参照して説明する
と、主制御器は中央処理装置（ＣＰＵ）４２およびラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４４を有する。ＣＰ
Ｕ４２はその中に読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含み、
該メモリは、取得した強度および速度またはパワー・デ
ータのボリュームを、異なる角度で取った多数の三次元
投影像に変換するのに使用されるルーチンを記憶してい
る。ＣＰＵ４２は、システム制御母線１０を介してＸ−
Ｙ表示メモリ１８およびシネ・メモリ４２を制御する。
具体的に述べると、ＣＰＵ４２はＸ−Ｙ表示メモリ１８
からビデオ処理装置２２およびシネ・メモリ２４へのデ
ータの流れを制御すると共に、シネ・メモリ２４からビ
デオ処理装置２２およびＣＰＵ４２自身へのデータの流
れを制御する。超音波イメージング・システムがカラー
流れモードで動作しているとき、被検体の多数の平行な
走査またはスライスの内の１つを表す各フレームのカラ
ー流れデータが、Ｘ−Ｙ表示メモリ１８に記憶されて、
次のサイクルでビデオ処理装置２２およびシネ・メモリ
２４へ伝送される。走査された被検体ボリュームを表す
１スタック（ｓｔａｃｋ）のフレームが、シネ・メモリ
２４内の一区分２４Ａに記憶される。初期化の際（図３
のステップ２６を参照）、ＣＰＵ４２はシネ・メモリの
区分２４Ａから関心のある被検体ボリュームに対応する
カラー流れデータのみを検索する。これは、関心のある
被検体ボリュームに交差する走査によって取得された各
々の記憶されたフレームから、関心のある領域内のカラ
ー流れデータのみを検索することにより達成される。換
言すれば、１スタックの相次ぐフレームの内の各々の１
つのフレームからの関心のある領域に対応するカラー流
れデータが、関心のあるソース・データ・ボリュームを
形成する。
と、主制御器は中央処理装置（ＣＰＵ）４２およびラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４４を有する。ＣＰ
Ｕ４２はその中に読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含み、
該メモリは、取得した強度および速度またはパワー・デ
ータのボリュームを、異なる角度で取った多数の三次元
投影像に変換するのに使用されるルーチンを記憶してい
る。ＣＰＵ４２は、システム制御母線１０を介してＸ−
Ｙ表示メモリ１８およびシネ・メモリ４２を制御する。
具体的に述べると、ＣＰＵ４２はＸ−Ｙ表示メモリ１８
からビデオ処理装置２２およびシネ・メモリ２４へのデ
ータの流れを制御すると共に、シネ・メモリ２４からビ
デオ処理装置２２およびＣＰＵ４２自身へのデータの流
れを制御する。超音波イメージング・システムがカラー
流れモードで動作しているとき、被検体の多数の平行な
走査またはスライスの内の１つを表す各フレームのカラ
ー流れデータが、Ｘ−Ｙ表示メモリ１８に記憶されて、
次のサイクルでビデオ処理装置２２およびシネ・メモリ
２４へ伝送される。走査された被検体ボリュームを表す
１スタック（ｓｔａｃｋ）のフレームが、シネ・メモリ
２４内の一区分２４Ａに記憶される。初期化の際（図３
のステップ２６を参照）、ＣＰＵ４２はシネ・メモリの
区分２４Ａから関心のある被検体ボリュームに対応する
カラー流れデータのみを検索する。これは、関心のある
被検体ボリュームに交差する走査によって取得された各
々の記憶されたフレームから、関心のある領域内のカラ
ー流れデータのみを検索することにより達成される。換
言すれば、１スタックの相次ぐフレームの内の各々の１
つのフレームからの関心のある領域に対応するカラー流
れデータが、関心のあるソース・データ・ボリュームを
形成する。
【００１６】初期化ステップが図４に詳しく示されてい
る。本発明の好ましい実施態様によれば、関心のあるソ
ース・データ・ボリュームが基準データ・ボリュームで
あり、基準データ・ボリュームは非ゼロの速度またはパ
ワー成分を持つ関心のあるボリューム内の画素によって
画成される（ステップ２６ａ）。基準データ・ボリュー
ムは、例えば動脈または静脈中の流れている血液のよう
な動いている超音波散乱体を含む被検体ボリュームに対
応する。ステップ２６ｂにおいて、第１の被検体ボリュ
ームが中心線と第１の半径を持つ円柱体によって近似さ
れ、該第１の半径は、該円柱体の直径に沿って位置する
非ゼロの速度またはパワー成分を持つ相次ぐ画素の数の
半分によって決定される。第１の半径は、動脈または静
脈の内部の半径にほぼ等しくすべきである。ステップ２
６ｃにおいて、第２の被検体ボリュームが第１の被検体
ボリュームに対して、前者が後者を囲む動脈または静脈
を包含するように定義される。好ましい実施態様では、
第２の被検体ボリュームは、第１の被検体ボリュームの
中心線と同軸の中心線を持ち、且つ少なくともイメージ
ング対象の動脈または静脈の厚さだけ第１の半径よりも
大きい第２の半径を持つ円柱体によって画成される。次
いで、関心のあるソース・データ・ボリュームが、第１
の被検体ボリューム内にあるサンプル・ボリュームによ
って反射されたエコー信号から取得された画素のみに対
する強度データを、シネ・メモリから検索することによ
り、形成される（図４のステップ２６ｄ）。必然的に、
ソース・データ・ボリュームは、動脈または静脈中の流
れている血液から反射されたエコー信号から取得された
画素（すなわち、非ゼロの速度またはパワー成分を持つ
画素）と、動脈または静脈から反射されたエコー信号か
ら取得された画素とで構成される。
る。本発明の好ましい実施態様によれば、関心のあるソ
ース・データ・ボリュームが基準データ・ボリュームで
あり、基準データ・ボリュームは非ゼロの速度またはパ
ワー成分を持つ関心のあるボリューム内の画素によって
画成される（ステップ２６ａ）。基準データ・ボリュー
ムは、例えば動脈または静脈中の流れている血液のよう
な動いている超音波散乱体を含む被検体ボリュームに対
応する。ステップ２６ｂにおいて、第１の被検体ボリュ
ームが中心線と第１の半径を持つ円柱体によって近似さ
れ、該第１の半径は、該円柱体の直径に沿って位置する
非ゼロの速度またはパワー成分を持つ相次ぐ画素の数の
半分によって決定される。第１の半径は、動脈または静
脈の内部の半径にほぼ等しくすべきである。ステップ２
６ｃにおいて、第２の被検体ボリュームが第１の被検体
ボリュームに対して、前者が後者を囲む動脈または静脈
を包含するように定義される。好ましい実施態様では、
第２の被検体ボリュームは、第１の被検体ボリュームの
中心線と同軸の中心線を持ち、且つ少なくともイメージ
ング対象の動脈または静脈の厚さだけ第１の半径よりも
大きい第２の半径を持つ円柱体によって画成される。次
いで、関心のあるソース・データ・ボリュームが、第１
の被検体ボリューム内にあるサンプル・ボリュームによ
って反射されたエコー信号から取得された画素のみに対
する強度データを、シネ・メモリから検索することによ
り、形成される（図４のステップ２６ｄ）。必然的に、
ソース・データ・ボリュームは、動脈または静脈中の流
れている血液から反射されたエコー信号から取得された
画素（すなわち、非ゼロの速度またはパワー成分を持つ
画素）と、動脈または静脈から反射されたエコー信号か
ら取得された画素とで構成される。
【００１７】本発明の好ましい実施態様によれば、ソー
ス・データ・ボリュームは、シネ・メモリに記憶された
１フレームのデータを持つ各スライスに対して関心のあ
る領域を決定することによって形成される。各々の関心
のある領域はそれぞれのスライスと第２の被検体ボリュ
ームとの交差部に対応する。各々のスライスに対して、
主制御器が、関心のある領域内にあるサンプル・ボリュ
ームによって反射されたエコー信号から取得された画素
のみを検索する。取得された画素の全体がソース・デー
タ・ボリュームを形成し、このソース・データ・ボリュ
ームは、関心のある第２の被検体ボリュームの内部にあ
る動脈または静脈の部分の投影像を再構成するために使
用される。ソース・データ・ボリュームの外側の画素
は、それらの投影を再構成するのには使用されない。そ
の結果、セグメント化が改善された投影Ｂモード像が得
られる。
ス・データ・ボリュームは、シネ・メモリに記憶された
１フレームのデータを持つ各スライスに対して関心のあ
る領域を決定することによって形成される。各々の関心
のある領域はそれぞれのスライスと第２の被検体ボリュ
ームとの交差部に対応する。各々のスライスに対して、
主制御器が、関心のある領域内にあるサンプル・ボリュ
ームによって反射されたエコー信号から取得された画素
のみを検索する。取得された画素の全体がソース・デー
タ・ボリュームを形成し、このソース・データ・ボリュ
ームは、関心のある第２の被検体ボリュームの内部にあ
る動脈または静脈の部分の投影像を再構成するために使
用される。ソース・データ・ボリュームの外側の画素
は、それらの投影を再構成するのには使用されない。そ
の結果、セグメント化が改善された投影Ｂモード像が得
られる。
【００１８】再び図３を参照して説明すると、ソース・
データ・ボリュームすなわち第２の被検体ボリュームに
対応する画素データ組の中の強度データが、オプション
として、スペックル・ノイズを平滑化し且つアーティフ
ァクトを低減するために、投影の前にフィルタリングさ
れる（ステップ２８）。これにより、投影の際に、スペ
ックル・ノイズに起因するデータの損失が防止される。
例えば、血管は周囲の組織よりもエコー源性（ｅｃｈｏ
ｇｅｎｉｃ）が小さい。従って、血管は最小の強度の投
影を使用して映像化することが出来る。この代わりに、
逆ビデオ／最小モードでは、強度データを逆転すること
により、血管を暗くするのではなく明るくなるようにす
る。この場合、血管は最大の強度の投影を使用して映像
化することが出来る。所望の画素データと対比して明る
いスペックルである最大強度の選択を防止するために、
フィルタを使用することにより、このような明るいスペ
ックル強度を投影の前に除くことが出来る。
データ・ボリュームすなわち第２の被検体ボリュームに
対応する画素データ組の中の強度データが、オプション
として、スペックル・ノイズを平滑化し且つアーティフ
ァクトを低減するために、投影の前にフィルタリングさ
れる（ステップ２８）。これにより、投影の際に、スペ
ックル・ノイズに起因するデータの損失が防止される。
例えば、血管は周囲の組織よりもエコー源性（ｅｃｈｏ
ｇｅｎｉｃ）が小さい。従って、血管は最小の強度の投
影を使用して映像化することが出来る。この代わりに、
逆ビデオ／最小モードでは、強度データを逆転すること
により、血管を暗くするのではなく明るくなるようにす
る。この場合、血管は最大の強度の投影を使用して映像
化することが出来る。所望の画素データと対比して明る
いスペックルである最大強度の選択を防止するために、
フィルタを使用することにより、このような明るいスペ
ックル強度を投影の前に除くことが出来る。
【００１９】シネ・メモリ２４（図２参照）から検索さ
れたソース・データ・ボリュームが、例えば、１１１
１４１ １１１カーネルを持つ３×３コンボリューショ
ン・フィルタを使用して、ＣＰＵ４２によってフィルタ
リングすることができる。すなわち、各々のスライスま
たはフレームにおいて各々の３×３画素配列内の中心画
素の強度データが、この中心画素の値の４倍の値に該画
素を囲む８つの画素の値の和を加えた値に比例する強度
値に置き換えられる。このようにフィルタリングされた
ソース・データ・ボリュームは、次いでメモリ４４に記
憶される（ステップ３０）。同様に、コンボリューショ
ン・フィルタを使用することにより、最小強度投影の前
に像中のブラック・ホールを除去することが出来る。
れたソース・データ・ボリュームが、例えば、１１１
１４１ １１１カーネルを持つ３×３コンボリューショ
ン・フィルタを使用して、ＣＰＵ４２によってフィルタ
リングすることができる。すなわち、各々のスライスま
たはフレームにおいて各々の３×３画素配列内の中心画
素の強度データが、この中心画素の値の４倍の値に該画
素を囲む８つの画素の値の和を加えた値に比例する強度
値に置き換えられる。このようにフィルタリングされた
ソース・データ・ボリュームは、次いでメモリ４４に記
憶される（ステップ３０）。同様に、コンボリューショ
ン・フィルタを使用することにより、最小強度投影の前
に像中のブラック・ホールを除去することが出来る。
【００２０】次に、ＣＰＵ４２が、ここに引用する米国
特許第５，２２６，１１３号明細書に開示されているレ
イ・キャスティング・アルゴリズムを使用して、一連の
変換を実行する。相次ぐ変換は、所定の角度範囲内、例
えば＋９０°乃至−９０°の範囲内で、所定の角度増分
で、例えば１０°の間隔で作られた最大の、最小の又は
平均化された強度、速度またはパワーの投影を表す。し
かしながら、角度増分は１０°である必要はなく、また
本発明が特定の角度範囲に制限されるものでもない。
特許第５，２２６，１１３号明細書に開示されているレ
イ・キャスティング・アルゴリズムを使用して、一連の
変換を実行する。相次ぐ変換は、所定の角度範囲内、例
えば＋９０°乃至−９０°の範囲内で、所定の角度増分
で、例えば１０°の間隔で作られた最大の、最小の又は
平均化された強度、速度またはパワーの投影を表す。し
かしながら、角度増分は１０°である必要はなく、また
本発明が特定の角度範囲に制限されるものでもない。
【００２１】本発明で使用されるレイ・キャスティング
法によれば、サンプル５０（図５参照）の立体的に表現
（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）された投影像が、超音波トラン
スジューサ・アレイを使用して被検体ボリュームを走査
することによって、任意の視角から、例えば角度パラメ
ータ（θ、φ）で表記される球面投影角から表示され
る。ここで、θは視線５８の射影線（ｅｘｔｅｎｓｉｏ
ｎ）５８’がＸ−Ｙ平面上に作る角度であり、φは視線
５８が射影線５８’に対して作る角度である。サンプル
・ボリューム５２は、一連の積み重なった隣接したスラ
イスまたはシートＯＳ1 、ＯＳ2 、・・・、ＯＳk を作
成するように走査され、各々のスライスは同じ数の被検
体ボリューム要素（ボクセル）ＯＶを含む。各々のボク
セルはシート平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）内に矩形の輪
郭を持つ。この輪郭が正方形になるように相補的な辺は
等しい長さＳであってよいが、シートの厚さＴは一般に
いずれの辺の長さにも等しくない。従って、第１の被検
体スライスＯＳ1 が第１の多数の被検体ボクセルＯＶ
i,j,1 を含み、ここでｉおよびｊはボクセルのそれぞれ
のＸ軸位置およびＹ軸位置である。同様に、第２の被検
体スライスＯＳ2 が第２の多数の被検体ボクセルＯＶ
i,j,2 を含む。任意の被検体スライスＯＳk が多数の被
検体ボクセルＯＶi,j,k を含む。ここで、ｋはそのボク
セルのＺ軸位置である。
法によれば、サンプル５０（図５参照）の立体的に表現
（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）された投影像が、超音波トラン
スジューサ・アレイを使用して被検体ボリュームを走査
することによって、任意の視角から、例えば角度パラメ
ータ（θ、φ）で表記される球面投影角から表示され
る。ここで、θは視線５８の射影線（ｅｘｔｅｎｓｉｏ
ｎ）５８’がＸ−Ｙ平面上に作る角度であり、φは視線
５８が射影線５８’に対して作る角度である。サンプル
・ボリューム５２は、一連の積み重なった隣接したスラ
イスまたはシートＯＳ1 、ＯＳ2 、・・・、ＯＳk を作
成するように走査され、各々のスライスは同じ数の被検
体ボリューム要素（ボクセル）ＯＶを含む。各々のボク
セルはシート平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）内に矩形の輪
郭を持つ。この輪郭が正方形になるように相補的な辺は
等しい長さＳであってよいが、シートの厚さＴは一般に
いずれの辺の長さにも等しくない。従って、第１の被検
体スライスＯＳ1 が第１の多数の被検体ボクセルＯＶ
i,j,1 を含み、ここでｉおよびｊはボクセルのそれぞれ
のＸ軸位置およびＹ軸位置である。同様に、第２の被検
体スライスＯＳ2 が第２の多数の被検体ボクセルＯＶ
i,j,2 を含む。任意の被検体スライスＯＳk が多数の被
検体ボクセルＯＶi,j,k を含む。ここで、ｋはそのボク
セルのＺ軸位置である。
【００２２】各々の被検体ボクセルＯＶi,j,k が分析さ
れて、そのデータ値（強度、速度またはパワー）がデー
タ・ボリューム５４の対応するデータ・ボクセルＤＶ
i,j,kに置かれる。データ・ボリュームＤＶi,j,k は、
各々の被検体スライスＯＳk の厚さおよび各々の被検体
ボクセルの面寸法（Ｘ−Ｙ平面におけるボクセルの大き
さ）が一般に同じでなくても、簡単な立方ｉ，ｊ，ｋ格
子である。すなわち、被検体ボリュームは各々のボクセ
ルに対して異なるＸ、ＹおよびＺ寸法を持っていてよい
ばかりではなく、任意の次元におけるボクセルの総数が
同じである必要もない。例えば、典型的な超音波三次元
走査では、各々のスライスが２５６×２５６行列のボク
セルを持つ、１２８個のスライスを得ることが出来る。
れて、そのデータ値（強度、速度またはパワー）がデー
タ・ボリューム５４の対応するデータ・ボクセルＤＶ
i,j,kに置かれる。データ・ボリュームＤＶi,j,k は、
各々の被検体スライスＯＳk の厚さおよび各々の被検体
ボクセルの面寸法（Ｘ−Ｙ平面におけるボクセルの大き
さ）が一般に同じでなくても、簡単な立方ｉ，ｊ，ｋ格
子である。すなわち、被検体ボリュームは各々のボクセ
ルに対して異なるＸ、ＹおよびＺ寸法を持っていてよい
ばかりではなく、任意の次元におけるボクセルの総数が
同じである必要もない。例えば、典型的な超音波三次元
走査では、各々のスライスが２５６×２５６行列のボク
セルを持つ、１２８個のスライスを得ることが出来る。
【００２３】ＣＰＵ４２によって用いられる公知の技術
に従って、各々のデータ・ボクセルＤＶi,j,k 内の格子
点から像平面５６へのレイ・キャスティングすなわち射
線（ｒａｙ）の投射によって被検体５０の像が投影され
る（図３のステップ３４）。便宜のため、格子点は、例
えばデータ・ボリュームの原点に最も近いデータ・ボク
セルの頂点であってよい。投射された射線６２は被検体
ボリューム５２をみる球面角度パラメータ（θ，φ）か
ら変換された球面角度パラメータ（α，β）を持つ投影
角でデータ・ボリューム５４を出て行く。これらの２つ
の角度は、非立方体の被検体ボリューム５２に対して立
方体のデータ・ボリューム５４を使用したことによる幾
何学的歪みにより、同じではない。しかし、投射された
射線６２はバーＸ−バーＹ平面の射影線６２’を持ち
（ここで、バーＸおよびバーＹは、図示のようにＸおよ
びＹのそれぞれの頭に横棒を引いた記号を表す）、射影
線６２’はデータ・ボリュームのバーＸ軸に対して角度
αを作り、また射線６２はＺ軸と角度βを作る。角度α
およびβは回転プロセス（以下に説明する）によって決
定されて、（球面座標における操作を仮定すると）所望
の視角（θ，φ）でサンプル・ボリューム５２を見るこ
とに対応する。各々の射線６２はデータ・ボリュームの
ボクセル格子点から像平面へ向けて投射される。
に従って、各々のデータ・ボクセルＤＶi,j,k 内の格子
点から像平面５６へのレイ・キャスティングすなわち射
線（ｒａｙ）の投射によって被検体５０の像が投影され
る（図３のステップ３４）。便宜のため、格子点は、例
えばデータ・ボリュームの原点に最も近いデータ・ボク
セルの頂点であってよい。投射された射線６２は被検体
ボリューム５２をみる球面角度パラメータ（θ，φ）か
ら変換された球面角度パラメータ（α，β）を持つ投影
角でデータ・ボリューム５４を出て行く。これらの２つ
の角度は、非立方体の被検体ボリューム５２に対して立
方体のデータ・ボリューム５４を使用したことによる幾
何学的歪みにより、同じではない。しかし、投射された
射線６２はバーＸ−バーＹ平面の射影線６２’を持ち
（ここで、バーＸおよびバーＹは、図示のようにＸおよ
びＹのそれぞれの頭に横棒を引いた記号を表す）、射影
線６２’はデータ・ボリュームのバーＸ軸に対して角度
αを作り、また射線６２はＺ軸と角度βを作る。角度α
およびβは回転プロセス（以下に説明する）によって決
定されて、（球面座標における操作を仮定すると）所望
の視角（θ，φ）でサンプル・ボリューム５２を見るこ
とに対応する。各々の射線６２はデータ・ボリュームの
ボクセル格子点から像平面へ向けて投射される。
【００２４】全ての射線６２は像平面のある部分に突き
当たるが、考慮中の像平面画素６０ａ内に入る射線のみ
が該像平面画素に対するデータに寄与することが出来
る。従って、被検体ボリューム５２の一部分を選び且つ
この選ばれた被検体ボリュームを見る視角（θ，φ）を
選択すると、データ・ボリュームの対応する部分の各ボ
クセル内のデータ値が、像平面５６へある角度（α，
β）で投影される（被検体ボリュームに対して歪んだデ
ータ・ボリュームを見ることに対応する）。従って、第
１のボクセル（例えば、ＤＶi,1,k ）内のデータ値が、
選ばれた角度θおよびφに従って、射線６２ａに沿って
逆投影される。この射線６２ａは画素６０ａ内の衝突位
置６４で像平面５６に突き当たる。これはこの画素に突
き当たる最初の射線であるので、入射データの強度、速
度またはパワー値が所望の画素６０ａに帰する（記憶さ
れる）。データ・ボリューム内の次の第２のボクセル
（例えば、ＤＶi,2,k ）はそのボクセルの格子点から同
じ角度（α，β）で投射される射線６２ｂが関係し、そ
れは像平面５６に衝突位置６４ｂで突き当たる。衝突位
置６４ｂが所望の画素６０ａ内にあると仮定すると、第
２の投影された値が現在記憶されている第１の値と（最
大画素投影のために）比較され、そのうちの大きい方の
値が画素６０ａに対して記憶される。ここで、平均値投
影の場合には、現在の投影されているデータ・ボクセル
の値が、その投影の射線の突き当たる像平面の画素に既
に記憶されている和の値に加算され、次いでその結果の
和が最終的にその画素に突き当たるこのような射線の計
数値で割算されることが理解されよう。選択されたデー
タ・ボリューム内の各々のボクセルが逐次的にエントリ
されて像平面５６に投影されるとき、あるデータ・ボリ
ューム・ボクセル（例えば、ＤＶi,3,k ）はその関連す
る射線６２ｐに沿って投影されるが、所望の画素６０ａ
内に突き当たらず、従ってそのデータ値（例えば、強
度）が画素６０ａに対して現在記憶されているデータ値
と比較されない。特定の三次元の視角（θ，φ）におけ
るデータのその投影に対して、画素画素６０ａに対する
最大データ値がそのとき確立される。しかし、射線６２
ｐが事実上、別の像平面画素（例えば、画素画素６０
ｂ）内にある衝突位置６４ｐを持ち、その画素に記憶さ
れているデータ値と比較されて、比較後の大きい方の値
がその画素に対する記憶装置に戻される。全てのデータ
値は、新しい投影が取られるときにゼロにリセットされ
る。従って、像平面画素の各々は像投影手順の開始時に
リセットされ、（選択された被検体ボリューム５２の部
分によって設定されるような、全空間または選択された
部分内の）データ・ボリューム・ボクセルの全ては個別
に且つ逐次的に走査される。各々データ・ボクセルＤＶ
内のデータ値は、その１つの画素６０内で像平面５６に
突き当たる関連の射線６２により投影される。各々の画
素内の最大値は射線投射されたデータ・ボリューム・ボ
クセルの現在値との間で比較されて、その内の大きい方
の値が決定される。この大きい方の値は、次いで、最大
値像の一部分として記憶される。実際には、最大画素投
影の場合、新しく投射されたデータ・ボクセル値が、新
しく投射された射線が突き当たる像平面画素に対して既
に記憶されているデータ値よりも大きいときだけ、記憶
された最大値が変更される。
当たるが、考慮中の像平面画素６０ａ内に入る射線のみ
が該像平面画素に対するデータに寄与することが出来
る。従って、被検体ボリューム５２の一部分を選び且つ
この選ばれた被検体ボリュームを見る視角（θ，φ）を
選択すると、データ・ボリュームの対応する部分の各ボ
クセル内のデータ値が、像平面５６へある角度（α，
β）で投影される（被検体ボリュームに対して歪んだデ
ータ・ボリュームを見ることに対応する）。従って、第
１のボクセル（例えば、ＤＶi,1,k ）内のデータ値が、
選ばれた角度θおよびφに従って、射線６２ａに沿って
逆投影される。この射線６２ａは画素６０ａ内の衝突位
置６４で像平面５６に突き当たる。これはこの画素に突
き当たる最初の射線であるので、入射データの強度、速
度またはパワー値が所望の画素６０ａに帰する（記憶さ
れる）。データ・ボリューム内の次の第２のボクセル
（例えば、ＤＶi,2,k ）はそのボクセルの格子点から同
じ角度（α，β）で投射される射線６２ｂが関係し、そ
れは像平面５６に衝突位置６４ｂで突き当たる。衝突位
置６４ｂが所望の画素６０ａ内にあると仮定すると、第
２の投影された値が現在記憶されている第１の値と（最
大画素投影のために）比較され、そのうちの大きい方の
値が画素６０ａに対して記憶される。ここで、平均値投
影の場合には、現在の投影されているデータ・ボクセル
の値が、その投影の射線の突き当たる像平面の画素に既
に記憶されている和の値に加算され、次いでその結果の
和が最終的にその画素に突き当たるこのような射線の計
数値で割算されることが理解されよう。選択されたデー
タ・ボリューム内の各々のボクセルが逐次的にエントリ
されて像平面５６に投影されるとき、あるデータ・ボリ
ューム・ボクセル（例えば、ＤＶi,3,k ）はその関連す
る射線６２ｐに沿って投影されるが、所望の画素６０ａ
内に突き当たらず、従ってそのデータ値（例えば、強
度）が画素６０ａに対して現在記憶されているデータ値
と比較されない。特定の三次元の視角（θ，φ）におけ
るデータのその投影に対して、画素画素６０ａに対する
最大データ値がそのとき確立される。しかし、射線６２
ｐが事実上、別の像平面画素（例えば、画素画素６０
ｂ）内にある衝突位置６４ｐを持ち、その画素に記憶さ
れているデータ値と比較されて、比較後の大きい方の値
がその画素に対する記憶装置に戻される。全てのデータ
値は、新しい投影が取られるときにゼロにリセットされ
る。従って、像平面画素の各々は像投影手順の開始時に
リセットされ、（選択された被検体ボリューム５２の部
分によって設定されるような、全空間または選択された
部分内の）データ・ボリューム・ボクセルの全ては個別
に且つ逐次的に走査される。各々データ・ボクセルＤＶ
内のデータ値は、その１つの画素６０内で像平面５６に
突き当たる関連の射線６２により投影される。各々の画
素内の最大値は射線投射されたデータ・ボリューム・ボ
クセルの現在値との間で比較されて、その内の大きい方
の値が決定される。この大きい方の値は、次いで、最大
値像の一部分として記憶される。実際には、最大画素投
影の場合、新しく投射されたデータ・ボクセル値が、新
しく投射された射線が突き当たる像平面画素に対して既
に記憶されているデータ値よりも大きいときだけ、記憶
された最大値が変更される。
【００２５】上記の技術の別の面によれば、データ投影
がスケーリングされ（図３のステップ３６）、被検体ボ
リュームと像平面との間の非等方性が、逆投影の完了後
の一組の計算だけによって除かれる。ここで図６を参照
して説明すると、被検体ボリュームが実際のボリューム
（容積）であるのに対して、データ・ボリュームが抽象
的な概念であるので、第１の平面において、任意の視方
向６６が被検体ボリューム５２およびデータ・ボリュー
ム５４の両方に対して位置決めされる角度ψよりも異な
る角度γで立方体のデータ・ボリューム格子５４を表す
ことに起因するデータ投影の歪みの量を決定することが
必要である。各々のボクセルの見かけの寸法は、有効な
立て方向の角度（仰角）ψおよびγが変わるにつれて変
わろうとする。アスペクト比Ａ（被検体ボリューム５２
内の実際のスライスの厚さＴと同じ被検体ボリューム５
２内の実際の画素の大きさＳとの比として定義される）
が１でない（すなわち、被検体ボクセルがデータ・ボリ
ューム５４におけるように立方体のボクセルではないと
き、１より大きいか又は小さい）場合、立て方向の角度
ψおよびγが異なり、データ・ボリューム内の有効な立
て方向角度ψが、被検体ボリューム内の実際の立て方向
角度γとは異なる。データは、次式で得られる被検体の
立て方向角度に従って回転される。
がスケーリングされ（図３のステップ３６）、被検体ボ
リュームと像平面との間の非等方性が、逆投影の完了後
の一組の計算だけによって除かれる。ここで図６を参照
して説明すると、被検体ボリュームが実際のボリューム
（容積）であるのに対して、データ・ボリュームが抽象
的な概念であるので、第１の平面において、任意の視方
向６６が被検体ボリューム５２およびデータ・ボリュー
ム５４の両方に対して位置決めされる角度ψよりも異な
る角度γで立方体のデータ・ボリューム格子５４を表す
ことに起因するデータ投影の歪みの量を決定することが
必要である。各々のボクセルの見かけの寸法は、有効な
立て方向の角度（仰角）ψおよびγが変わるにつれて変
わろうとする。アスペクト比Ａ（被検体ボリューム５２
内の実際のスライスの厚さＴと同じ被検体ボリューム５
２内の実際の画素の大きさＳとの比として定義される）
が１でない（すなわち、被検体ボクセルがデータ・ボリ
ューム５４におけるように立方体のボクセルではないと
き、１より大きいか又は小さい）場合、立て方向の角度
ψおよびγが異なり、データ・ボリューム内の有効な立
て方向角度ψが、被検体ボリューム内の実際の立て方向
角度γとは異なる。データは、次式で得られる被検体の
立て方向角度に従って回転される。
【００２６】Ψ＝ｔａｎ-1［（１／Ａ）ｔａｎ（γ）］ その後、投影されたデータは、（回転が水平軸の周りに
なされた場合）被検体ボリューム内で正しい高さを持つ
ように、全ての投影されたデータの高さに立て方向スケ
ーリング係数を乗算することによって、スケーリングす
ることが出来る。古い投影像の高さＨを有効なスケーリ
ング係数ＥS により補正することが出来る。ここで、 ＥS ＝［（Ａｃｏｓγ）2＋ｓｉｎ2γ］1/2 であり、新しい高さＨ’はＨ’＝Ｈ・ＥS である。上記
と同じことが、回転が垂直軸の周りになされるときの幅
について当てはまる。
なされた場合）被検体ボリューム内で正しい高さを持つ
ように、全ての投影されたデータの高さに立て方向スケ
ーリング係数を乗算することによって、スケーリングす
ることが出来る。古い投影像の高さＨを有効なスケーリ
ング係数ＥS により補正することが出来る。ここで、 ＥS ＝［（Ａｃｏｓγ）2＋ｓｉｎ2γ］1/2 であり、新しい高さＨ’はＨ’＝Ｈ・ＥS である。上記
と同じことが、回転が垂直軸の周りになされるときの幅
について当てはまる。
【００２７】上記の関係を利用して、データ・ボリュー
ムの角度（α，β）を回転すると角度（θ，φ）にな
り、歪みが１つの軸に沿っているだけであるので、角度
θは角度αに等しい。３×３回転マトリクス［Ｍ］の要
素を決定することができ、２つの関係する回転角度が与
えられていると、これらの関係を使用してデータ・ボリ
ュームから像平面への変換が決定される。
ムの角度（α，β）を回転すると角度（θ，φ）にな
り、歪みが１つの軸に沿っているだけであるので、角度
θは角度αに等しい。３×３回転マトリクス［Ｍ］の要
素を決定することができ、２つの関係する回転角度が与
えられていると、これらの関係を使用してデータ・ボリ
ュームから像平面への変換が決定される。
【００２８】Ｘ’＝Ｍ１Ｘ＋Ｍ２Ｙ＋Ｍ３Ｚ＋ＸＯ Ｙ’＝Ｍ４Ｘ＋Ｍ５Ｙ＋Ｍ６Ｚ＋ＹＯ ここで、Ｍ１−Ｍ６は回転マトリクスの最初の２行（す
なわち、Ｍ１＝−ｓｉｎθ、Ｍ２＝ｃｏｓθｓｉｎψ、
Ｍ３＝０、Ｍ４＝−ｃｏｓθｓｉｎψ２、Ｍ５＝−ｓｉ
ｎθｓｉｎψ、Ｍ６＝ｃｏｓψ）であり、Ｘ’および
Ｙ’は投影された点の像平面上の位置であり、ＸＯおよ
びＹＯは像平面ＸおよびＹのオフセット（それぞれＸお
よびＹ最低値点を基準としている）であって、そこから
像平面の選択された部分が始まるオフセットである。デ
ータが像平面５６上に投影された後、等方性でない被検
体ボクセルの効果を補正するために像がスケーリングさ
れる。回転マトリクスの係数Ｍ１−Ｍ６を投影（所与の
θおよびφ）の始めに予め計算して（図３のステップ３
２）、全ての回転の計算のために使用することが出来る
ことが理解されよう。図７は、主制御器８（または別の
専用の処理装置）内に設けられている上述のレイ・キャ
スティング法を実行する手段を示す。このような手段
は、シネ・メモリ２４からデータ入力７０ａに受け取っ
たスライス・データを記憶するための三次元データ・メ
モリ手段７０を有する。各々の被検体ボクセルに関する
データが、ＣＰＵ７４からボクセル・アドレス入力７０
ｂに受け取ったボクセル・アドレス入力情報に応答し
て、そのボクセルのアドレスに記憶される。三次元デー
タ・メモリ手段７０が満たされたとき（被検体ボリュー
ム５２からデータ・ボリューム５４への全ての要求され
たデータの転送に対応する）、関心のある被検体ボリュ
ーム部分が選択されて、そのＸ、ＹおよびＺ方向におけ
る開始コーナーおよび範囲を設定するデータがＣＰＵ７
４からアドレス作成手段７２の入力７２ａへ送られる。
アドレス作成手段７２は、アドレス出力７２ｂに、選択
された被検体ボリューム内の各々のボクセルのＸ，Ｙ，
Ｚアドレスを逐次的に供給する。出力７２ｂは三次元デ
ータ・メモリ手段７０の出力データ・アドレス入力７０
ｃに接続されていて、その１つのボクセルに対する記憶
された強度データがアドレスされて三次元データ・メモ
リ手段の出力７０ｄから出力されるようにする。ボクセ
ルのＸ，Ｙ，Ｚアドレスはまた逐次的に回転パラメータ
計算手段７６の第１の入力７６ａにも供給される。回転
パラメータ計算手段７６は、ＣＰＵ７４を介して角度
（α，β）情報を、計算されたマトリクス要素Ｍ１−Ｍ
６値として受け取って、出力７６ｃに、選択された視角
（θ，φ）で見たときの被検体のＸ，Ｙ，Ｚ画素に対応
する像平面画素のアドレスＸ’，Ｙ’を供給する。視角
（θ，φ）情報はシステムに入力されて、ＣＰＵ７４に
よって処理される。その結果は視方向マトリクス手段７
８の入力７８ｂおよび７８ｃに入力されて、その出力７
８ａから回転パラメータ計算手段７６へマトリクス要素
Ｍ１−Ｍ６が供給される。像平面画素のアドレスＸ’，
Ｙ’は、像平面メモリ手段８０として作用するフレーム
・バッファのアドレス入力８０ａに現れる。同時に、デ
ータ・ボリュームから像平面に投影された強度データ
が、三次元データ・メモリ手段の出力７０ｄから像平面
メモリ手段の新データ入力８０ｂに現れる。このデータ
はまた、データ比較手段８２の新データ入力８２ａにも
現れる。入力８０ａのそのアドレスに対して像平面メモ
リ手段８０に前に記憶されていた強度データが旧データ
出力８０ｃに現れ、従ってデータ比較手段の旧データ入
力８２ｂに現れる。入力８２ａおよび８２ｂのそれぞれ
の新データおよび旧データがデータ比較手段８２内で比
較され、入力８２ａの新データが入力８２ｂの旧データ
よりも大きい場合は、出力８２ｃが選定された論理状態
（例えば、高論理レベル）に作動される。出力８２ｃは
像平面メモリ手段８０の置換制御データ入力８０ｄに接
続されている。これにより、置換制御データ入力８０ｄ
が選定された論理レベルにある場合、入力８０ａによっ
て制御されたアドレスに記憶されるデータが、入力８０
ｂの新データを受け入れるように変更される。従って、
記憶されているデータは（ＣＰＵ７４からの）データ／
制御ポート８０ｅの信号等によって最初にリセットさ
れ、そして新データが前に記憶された旧データよりも大
きいという比較結果に応答して、各々の像平面画素位置
Ｘ’，Ｙ’に対して最大値のデータが記憶される。選択
されたアドレスの全てがアドレス作成手段７２によって
逐次的に走査された後、像平面メモリ手段８０に記憶さ
れているデータがＣＰＵ７４においてスケーリングさ
れ、このスケーリングされたデータは表示、永久記憶ま
たは同様な目的のために像平面メモリ手段８０から取り
出すことが出来る。
なわち、Ｍ１＝−ｓｉｎθ、Ｍ２＝ｃｏｓθｓｉｎψ、
Ｍ３＝０、Ｍ４＝−ｃｏｓθｓｉｎψ２、Ｍ５＝−ｓｉ
ｎθｓｉｎψ、Ｍ６＝ｃｏｓψ）であり、Ｘ’および
Ｙ’は投影された点の像平面上の位置であり、ＸＯおよ
びＹＯは像平面ＸおよびＹのオフセット（それぞれＸお
よびＹ最低値点を基準としている）であって、そこから
像平面の選択された部分が始まるオフセットである。デ
ータが像平面５６上に投影された後、等方性でない被検
体ボクセルの効果を補正するために像がスケーリングさ
れる。回転マトリクスの係数Ｍ１−Ｍ６を投影（所与の
θおよびφ）の始めに予め計算して（図３のステップ３
２）、全ての回転の計算のために使用することが出来る
ことが理解されよう。図７は、主制御器８（または別の
専用の処理装置）内に設けられている上述のレイ・キャ
スティング法を実行する手段を示す。このような手段
は、シネ・メモリ２４からデータ入力７０ａに受け取っ
たスライス・データを記憶するための三次元データ・メ
モリ手段７０を有する。各々の被検体ボクセルに関する
データが、ＣＰＵ７４からボクセル・アドレス入力７０
ｂに受け取ったボクセル・アドレス入力情報に応答し
て、そのボクセルのアドレスに記憶される。三次元デー
タ・メモリ手段７０が満たされたとき（被検体ボリュー
ム５２からデータ・ボリューム５４への全ての要求され
たデータの転送に対応する）、関心のある被検体ボリュ
ーム部分が選択されて、そのＸ、ＹおよびＺ方向におけ
る開始コーナーおよび範囲を設定するデータがＣＰＵ７
４からアドレス作成手段７２の入力７２ａへ送られる。
アドレス作成手段７２は、アドレス出力７２ｂに、選択
された被検体ボリューム内の各々のボクセルのＸ，Ｙ，
Ｚアドレスを逐次的に供給する。出力７２ｂは三次元デ
ータ・メモリ手段７０の出力データ・アドレス入力７０
ｃに接続されていて、その１つのボクセルに対する記憶
された強度データがアドレスされて三次元データ・メモ
リ手段の出力７０ｄから出力されるようにする。ボクセ
ルのＸ，Ｙ，Ｚアドレスはまた逐次的に回転パラメータ
計算手段７６の第１の入力７６ａにも供給される。回転
パラメータ計算手段７６は、ＣＰＵ７４を介して角度
（α，β）情報を、計算されたマトリクス要素Ｍ１−Ｍ
６値として受け取って、出力７６ｃに、選択された視角
（θ，φ）で見たときの被検体のＸ，Ｙ，Ｚ画素に対応
する像平面画素のアドレスＸ’，Ｙ’を供給する。視角
（θ，φ）情報はシステムに入力されて、ＣＰＵ７４に
よって処理される。その結果は視方向マトリクス手段７
８の入力７８ｂおよび７８ｃに入力されて、その出力７
８ａから回転パラメータ計算手段７６へマトリクス要素
Ｍ１−Ｍ６が供給される。像平面画素のアドレスＸ’，
Ｙ’は、像平面メモリ手段８０として作用するフレーム
・バッファのアドレス入力８０ａに現れる。同時に、デ
ータ・ボリュームから像平面に投影された強度データ
が、三次元データ・メモリ手段の出力７０ｄから像平面
メモリ手段の新データ入力８０ｂに現れる。このデータ
はまた、データ比較手段８２の新データ入力８２ａにも
現れる。入力８０ａのそのアドレスに対して像平面メモ
リ手段８０に前に記憶されていた強度データが旧データ
出力８０ｃに現れ、従ってデータ比較手段の旧データ入
力８２ｂに現れる。入力８２ａおよび８２ｂのそれぞれ
の新データおよび旧データがデータ比較手段８２内で比
較され、入力８２ａの新データが入力８２ｂの旧データ
よりも大きい場合は、出力８２ｃが選定された論理状態
（例えば、高論理レベル）に作動される。出力８２ｃは
像平面メモリ手段８０の置換制御データ入力８０ｄに接
続されている。これにより、置換制御データ入力８０ｄ
が選定された論理レベルにある場合、入力８０ａによっ
て制御されたアドレスに記憶されるデータが、入力８０
ｂの新データを受け入れるように変更される。従って、
記憶されているデータは（ＣＰＵ７４からの）データ／
制御ポート８０ｅの信号等によって最初にリセットさ
れ、そして新データが前に記憶された旧データよりも大
きいという比較結果に応答して、各々の像平面画素位置
Ｘ’，Ｙ’に対して最大値のデータが記憶される。選択
されたアドレスの全てがアドレス作成手段７２によって
逐次的に走査された後、像平面メモリ手段８０に記憶さ
れているデータがＣＰＵ７４においてスケーリングさ
れ、このスケーリングされたデータは表示、永久記憶ま
たは同様な目的のために像平面メモリ手段８０から取り
出すことが出来る。
【００２９】本発明の別の面によれば、表示の前に、ス
ケーリングされた像平面データが所望の輝度およびコン
トラスト範囲を達成するように写像（マッピング）され
る（図３のステップ３８）。三次元再構成のベースとな
るソース・フレームに対して関心のある領域を読み込み
ながら、所与の輝度を持つ画素の数についてのヒストグ
ラムがオプションとして主制御器８において作成され
る。この代わりに、ヒストグラムは投影像を使用して形
成することが出来る。同時に、最大画素強度が決定され
る。各々のビン（ｂｉｎ）内の画素が、全画素数の所与
のパーセントに達するまで計数される。このビン数が画
素閾値になる。次いで、意図した結果に応じて定めた画
素閾値より大きい又は小さい所望の輝度およびコントラ
スト範囲に各々の画素値が写像されるように、マップが
作成される。
ケーリングされた像平面データが所望の輝度およびコン
トラスト範囲を達成するように写像（マッピング）され
る（図３のステップ３８）。三次元再構成のベースとな
るソース・フレームに対して関心のある領域を読み込み
ながら、所与の輝度を持つ画素の数についてのヒストグ
ラムがオプションとして主制御器８において作成され
る。この代わりに、ヒストグラムは投影像を使用して形
成することが出来る。同時に、最大画素強度が決定され
る。各々のビン（ｂｉｎ）内の画素が、全画素数の所与
のパーセントに達するまで計数される。このビン数が画
素閾値になる。次いで、意図した結果に応じて定めた画
素閾値より大きい又は小さい所望の輝度およびコントラ
スト範囲に各々の画素値が写像されるように、マップが
作成される。
【００３０】図３に示されている方法は、シネ・メモリ
から検索された関心のあるソース・データ・ボリューム
に対して強度データに適用される。投影像内の各々の画
素は、所与の像平面上への投影によって導き出された、
変換された強度データを含む。更に、シネ・メモリがオ
ペレータによって停止されたときに、ＣＰＵ４２はオプ
ションとしてシネ・メモリ２４の区分２４Ｂ内の多数の
相次ぐアドレスにＸ−Ｙメモリ１８からの最後のフレー
ムを記憶させる。第１の投影視角にたいする投影像デー
タがシネ・メモリの区分２４Ｂ内の第１のアドレスに書
き込まれ、これにより関心のある領域内の投影像データ
が背景フレーム上に重畳される。このプロセスは、全て
の投影像がシネ・メモリの区分２４Ｂ内に記憶されるま
で、各々の角度増分に対して繰り返される。各々の投影
像フレームは、変換されたデータを含む関心のある領域
で構成され、またオプションとして、関心のある領域を
囲んでいて、関心のある領域の変換されたデータによっ
てオーバーライト（上書き）されない背景フレーム・デ
ータより成る背景周辺部を含む。背景の像は、各々の表
示された投影がどの場所から見たものであるかを一層明
確にする。そこで、オペレータは投影像の内の任意の１
つを表示のために選択することが出来る。更に、一連の
投影像を表示モニタ上にリプレイ（再生）して、被検体
ボリュームをあたかも観察者の前で回転しているかのよ
うに表示することが出来る。
から検索された関心のあるソース・データ・ボリューム
に対して強度データに適用される。投影像内の各々の画
素は、所与の像平面上への投影によって導き出された、
変換された強度データを含む。更に、シネ・メモリがオ
ペレータによって停止されたときに、ＣＰＵ４２はオプ
ションとしてシネ・メモリ２４の区分２４Ｂ内の多数の
相次ぐアドレスにＸ−Ｙメモリ１８からの最後のフレー
ムを記憶させる。第１の投影視角にたいする投影像デー
タがシネ・メモリの区分２４Ｂ内の第１のアドレスに書
き込まれ、これにより関心のある領域内の投影像データ
が背景フレーム上に重畳される。このプロセスは、全て
の投影像がシネ・メモリの区分２４Ｂ内に記憶されるま
で、各々の角度増分に対して繰り返される。各々の投影
像フレームは、変換されたデータを含む関心のある領域
で構成され、またオプションとして、関心のある領域を
囲んでいて、関心のある領域の変換されたデータによっ
てオーバーライト（上書き）されない背景フレーム・デ
ータより成る背景周辺部を含む。背景の像は、各々の表
示された投影がどの場所から見たものであるかを一層明
確にする。そこで、オペレータは投影像の内の任意の１
つを表示のために選択することが出来る。更に、一連の
投影像を表示モニタ上にリプレイ（再生）して、被検体
ボリュームをあたかも観察者の前で回転しているかのよ
うに表示することが出来る。
【００３１】本発明の方法は、ソース被検体ボリューム
の幾何学的形状に関する制限はない。動脈または静脈の
イメージングには円柱体のソース被検体ボリュームが好
ましいが、他の幾何学的形状を使用できることを理解さ
れたい。本発明の基本的概念は、動いている超音波散乱
体が存在する被検体ボリュームの関数であるソース被検
体ボリューム形状の定式化を包含する。
の幾何学的形状に関する制限はない。動脈または静脈の
イメージングには円柱体のソース被検体ボリュームが好
ましいが、他の幾何学的形状を使用できることを理解さ
れたい。本発明の基本的概念は、動いている超音波散乱
体が存在する被検体ボリュームの関数であるソース被検
体ボリューム形状の定式化を包含する。
【００３２】更に、関連する流れ速度またはパワー値が
非ゼロである（すなわちゼロでない）ときにＢモード強
度データを投影する好ましい実施態様を開示したが、本
発明は速度またはパワー成分の大きさがゼロに等しくな
いときの画素データの取得に制限されないことを理解さ
れたい。用途によっては、Ｂモード強度データの取得
は、最小閾値より大きい、または最大閾値より小さい、
或いは両者を満たしている速度またはパワー値のみを検
出することによって、ゲートすることが出来る。例え
ば、血管の壁に隣接する境界層内の血流に対応する基準
データ・ボリュームを定めるために、ゼロより大きく且
つ所定の閾値より小さい速度を検出することが出来る。
非ゼロである（すなわちゼロでない）ときにＢモード強
度データを投影する好ましい実施態様を開示したが、本
発明は速度またはパワー成分の大きさがゼロに等しくな
いときの画素データの取得に制限されないことを理解さ
れたい。用途によっては、Ｂモード強度データの取得
は、最小閾値より大きい、または最大閾値より小さい、
或いは両者を満たしている速度またはパワー値のみを検
出することによって、ゲートすることが出来る。例え
ば、血管の壁に隣接する境界層内の血流に対応する基準
データ・ボリュームを定めるために、ゼロより大きく且
つ所定の閾値より小さい速度を検出することが出来る。
【００３３】上述の超音波イメージング・システムは、
複数の異なる投影モードを有する。例えば、投影は最大
または最小値の画素を含んでいてよい。或いは、画素デ
ータを逆転して、その最大値を像平面に投影するよう
な、血管のイメージングに有用なモードを選択してもよ
い。更に別のモードでは、面のレンダリング（ｒｅｎｄ
ｅｒｉｎｇ）を行うようにレイ・キャスティング法を用
いてもよい。
複数の異なる投影モードを有する。例えば、投影は最大
または最小値の画素を含んでいてよい。或いは、画素デ
ータを逆転して、その最大値を像平面に投影するよう
な、血管のイメージングに有用なモードを選択してもよ
い。更に別のモードでは、面のレンダリング（ｒｅｎｄ
ｅｒｉｎｇ）を行うようにレイ・キャスティング法を用
いてもよい。
【００３４】上記の好ましい実施態様は例示の目的で開
示された。超音波イメージングまたはコンピュータ・グ
ラフィックスの分野における当業者には種々の変更およ
び変形を容易になし得よう。このような全ての変更およ
び変形は特許請求の範囲に包含されるものである。
示された。超音波イメージングまたはコンピュータ・グ
ラフィックスの分野における当業者には種々の変更およ
び変形を容易になし得よう。このような全ての変更およ
び変形は特許請求の範囲に包含されるものである。
【図１】実時間超音波イメージング・システム内の主要
な機能のサブシステムを示すブロック図である。
な機能のサブシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明に従った画素強度データの相次ぐ立体的
投影よりなるフレームを再構成する手段を示すブロック
図である。
投影よりなるフレームを再構成する手段を示すブロック
図である。
【図３】本発明に従った画素強度データの相次ぐ立体的
投影よりなるフレームを再構成するためのアルゴリズム
のステップを示す流れ図である。
投影よりなるフレームを再構成するためのアルゴリズム
のステップを示す流れ図である。
【図４】本発明の好ましい実施態様に従った初期化に関
連するステップを示す流れ図である。
連するステップを示す流れ図である。
【図５】従来技術に従ってレイ・キャスティングの逆投
影を立体的に表現する際に関係するサンプリングされた
関心のある被検体ボリューム、関連のデータ・ボリュー
ムおよび像投影平面を示す概略線図である。
影を立体的に表現する際に関係するサンプリングされた
関心のある被検体ボリューム、関連のデータ・ボリュー
ムおよび像投影平面を示す概略線図である。
【図６】被検体データおよびデータ・ボリュームの同様
なビュー（ｖｉｅｗ）に対応すると共に、三次元超音波
イメージングにおける必要なスケーリング定数を定める
のに有用である一対の幾何学的二次元形状を示す概略線
図である。
なビュー（ｖｉｅｗ）に対応すると共に、三次元超音波
イメージングにおける必要なスケーリング定数を定める
のに有用である一対の幾何学的二次元形状を示す概略線
図である。
【図７】三次元超音波イメージングにおける最大強度投
影を行う手段の概略ブロック図である。
影を行う手段の概略ブロック図である。
【符号の説明】 ２ ビーム形成装置 ４ 処理装置 ４Ａ Ｂモード処理装置 ４Ｂ カラー流れ処理装置 ６ 走査変換器／表示制御器 ８ 主制御器 １２ 表示モニタ １４Ａ Ｂモード音響線メモリ １４Ｂ カラー流れ音響線メモリ １８ Ｘ−Ｙ表示メモリ ２０ 時間線／グラフィック処理装置及び表示メモリ ２２ ビデオ処理装置 ２４ シネ・メモリ ４２ 中央処理装置 ４４ ランダム・アクセス・メモリ ５０ サンプル（被検体） ５２ サンプル（被検体）ボリューム ５４ データ・ボリューム ５６ 像平面 ５８ 視線 ５８’ 射影線 ６０ 画素 ６２ 射線 ６４ 衝突位置 ７０ 三次元データ・メモリ手段 ７２ アドレス作成手段 ７４ ＣＰＵ ７６ 回転パラメータ計算手段 ７８ 視方向マトリクス手段 ８０ 像平面メモリ手段 ８２ データ比較手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トッド・マイケル・ティルマン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウェ スト・ミルウォーキー、サウス・54ティー エイチ・ストリート、1514番 (72)発明者 パトリシア・アン・シューバート アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ミル ウォーキー、サウス・ショア・ドライブ、 2704エイ
Claims (20)
- 【請求項１】 動いている超音波散乱体および組織を含
む被検体ボリュームの三次元イメージング・システムに
おいて、 超音波ビームを送信して、被検体ボリューム内の多数の
サンプル・ボリュームで反射された超音波エコーを検出
する超音波トランスジューサ・アレイ、 動いている超音波散乱体によって反射された超音波エコ
ーから少なくとも部分的に導き出されたドップラー・デ
ータを取得する手段であって、各々のドップラー・デー
タが前記多数のサンプル・ボリュームの内のそれぞれ１
つのサンプル・ボリュームに対応している手段、 組織によって反射された超音波エコーから少なくとも部
分的に導き出された強度データを取得する手段であっ
て、各々の強度データが前記多数のサンプル・ボリュー
ムの内のそれぞれ１つのサンプル・ボリュームに対応し
ている手段、 前記多数のサンプル・ボリュームの各々に対して画素デ
ータを記憶するメモリ手段であって、各々の画素データ
がそれぞれのサンプル・ボリュームに対応するそれぞれ
のカラー流れデータとそれぞれの強度データとを有して
いるメモリ手段、 前記メモリ手段に記憶されている画素データの中から基
準画素データ組を決定する手段であって、該基準画素デ
ータ組が所定の範囲内にあるドップラー・データを持つ
画素データのみから成っている手段、 前記メモリ手段からソース画素データ組を検索する手段
であって、該ソース画素データ組内に含まれている画素
が前記基準画素データ組内に含まれている画素の関数で
ある手段、 前記ソース画素データ組の中の強度データを第１の像平
面へ投影して、第１の投影像を表す投影強度データ組を
形成する手段、 表示モニタ、および前記第１の投影像を前記表示モニタ
に表示させる手段、を含んでいることを特徴とする三次
元イメージング・システム。 - 【請求項２】 前記ソース画素データ組内に含まれてい
る画素が、前記被検体ボリュームの前記サンプル・ボリ
ュームから反射されたエコー信号から導き出したもので
あり、前記被検体ボリュームの寸法が前記基準画素デー
タ組から決定された対応する寸法よりも大きい請求項１
記載のシステム。 - 【請求項３】 前記被検体ボリュームが円柱体であり、
前記ソースの寸法が前記円柱体の半径である請求項２記
載のシステム。 - 【請求項４】 前記ドップラー・データが速度データを
有する請求項１記載のシステム。 - 【請求項５】 前記ドップラー・データがパワー・デー
タを有する請求項１記載のシステム。 - 【請求項６】 更に、前記ソース画素データ組の中の強
度データを、前記第１の像平面に対して回転されている
第２の像平面に投影して、第２の投影像を表す投影デー
タ組を形成する手段、および前記第２の投影像を前記表
示モニタに表示させる手段を含んでいる請求項１記載の
システム。 - 【請求項７】 動いている超音波散乱体および組織を含
む被検体ボリュームの三次元イメージング方法におい
て、 被検体ボリューム内に超音波ビームを送信するステッ
プ、 被検体ボリューム内の多数のサンプル・ボリュームから
反射された超音波エコーを検出するステップ、 動いている散乱体によって反射された超音波エコーから
少なくとも部分的に導き出されたドップラー・データを
取得するステップであって、各々のドップラー・データ
が前記多数のサンプル・ボリュームの内のそれぞれ１つ
のサンプル・ボリュームに対応しているステップ、 組織によって反射された超音波エコーから少なくとも部
分的に導き出された強度データを取得するステップであ
って、各々の強度データが前記多数のサンプル・ボリュ
ームの内のそれぞれ１つのサンプル・ボリュームに対応
しているステップ、 前記多数のサンプル・ボリュームの各々に対して画素デ
ータを記憶するステップであって、各々の画素データが
それぞれのサンプル・ボリュームに対応するそれぞれの
カラー流れデータとそれぞれの強度データとを有してい
るステップ、 前記の記憶されている画素データの中から基準画素デー
タ組を決定するステップであって、該基準画素データ組
が所定の範囲内にあるドップラー・データを持つ画素デ
ータのみから成っているステップ、 前記の記憶されている画素データの中からソース画素デ
ータ組を検索するステップであって、該ソース画素デー
タ組内に含まれている画素が前記基準画素データ組内に
含まれている画素の関数であるステップ、 前記ソース画素データ組の中の強度データを第１の像平
面へ投影して、第１の投影像を表す投影強度データ組を
形成するステップ、および前記第１の投影像を表示する
ステップ、を含んでいることを特徴とする三次元イメー
ジング方法。 - 【請求項８】 前記ソース画素データ組内に含まれてい
る画素が、前記被検体ボリュームの前記サンプル・ボリ
ュームから反射されたエコー信号から導き出したもので
あり、前記被検体ボリュームの寸法が前記基準画素デー
タ組から決定された対応する寸法よりも大きい請求項７
記載の方法。 - 【請求項９】 前記被検体ボリュームが円柱体であり、
前記ソースの寸法が前記円柱体の半径である請求項８記
載の方法。 - 【請求項１０】 前記検索するステップが、 前記動いている超音波散乱体を含む前記多数のサンプル
・ボリュームによって形成された第１の被検体ボリュー
ムの中心線および第１の寸法を決定するステップ、 前記動いている超音波散乱体に隣接した組織の厚さを決
定するステップ、 前記中心線を持ち、且つ少なくとも前記第１の寸法と前
記厚さとの和に等しい第２の寸法を持つ第２の被検体ボ
リュームを画成するステップおよび前記第２の被検体ボ
リューム内のサンプル・ボリュームによって反射された
エコー信号から導き出した画素データを検索することに
よって前記ソース画素データ組を形成するステップを含
んでいる請求項７記載の方法。 - 【請求項１１】 更に、前記第１および第２の被検体ボ
リュームが、第１および第２の半径をそれぞれ持つ同心
の円柱体であり、前記第１の寸法が前記第１の半径に等
しく、前記第２の寸法が前記第２の半径に等しい請求項
１０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記ドップラー・データが速度データ
を有する請求項７記載の方法。 - 【請求項１３】 前記ドップラー・データがパワー・デ
ータを有する請求項７記載のシステム。 - 【請求項１４】 更に、前記ソース画素データ組の中の
強度データを、前記第１の像平面に対して回転されてい
る第２の像平面に投影して、第２の投影像を表す投影デ
ータ組を形成するステップ、および前記第２の投影像を
表示するステップを含んでいる請求項７記載のシステ
ム。 - 【請求項１５】 組織と境を接した動いている超音波散
乱体を含む被検体ボリュームの三次元イメージング方法
において、 被検体ボリューム内に超音波ビームを送信するステッ
プ、 被検体ボリューム内の多数のサンプル・ボリュームから
反射された超音波エコーを検出するステップ、 各々のサンプル・ボリュームからの超音波エコーを処理
して、それぞれのドップラー・データを取得するステッ
プ、 各々のサンプル・ボリュームからの超音波エコーを処理
して、それぞれの強度データを取得するステップ、 前記ドップラー・データを前記強度データと相関させ
て、各々のサンプル・ボリュームに対してそれぞれの画
素データを形成するステップであって、前記画素データ
が、所定の閾値より大きいドップラー成分を持つ第１の
画素データ組と、所定の閾値より低いドップラー成分を
持つ第２の画素データ組とを有し、前記第２の画素デー
タ組は、前記動いている超音波散乱体を含むサンプル・
ボリュームによって形成された第２の被検体ボリューム
に対して所定の関係を持つ第１の被検体ボリューム内の
サンプル・ボリュームから取得した画素データに制限さ
れており、前記所定の関係が、前記動いている超音波散
乱体と境を接した組織の形状の関数であるステップ、 少なくとも前記第２の画素データ組から取り出された強
度データを含むソース強度データ組を取得するステッ
プ、 前記ソース強度データ組を第１の像平面へ投影して、組
織の第１の投影像を形成するステップ、および前記組織
の第１の投影像を表示するステップ、を含んでいること
を特徴とする三次元イメージング方法。 - 【請求項１６】 更に、前記第１および第２の被検体ボ
リュームが、第１および第２の半径をそれぞれ持つ同心
の円柱体であり、前記前記第１の半径が前記第２の半径
よりも大きい請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 前記ドップラー・データが速度データ
を有する請求項１５記載の方法。 - 【請求項１８】 前記ドップラー・データがパワー・デ
ータを有する請求項１５記載のシステム。 - 【請求項１９】 更に、前記ソース強度データ組を、前
記第１の像平面に対して回転されている第２の像平面に
投影して、組織の第２の投影像を形成するステップ、お
よび前記第２の投影像を表示するステップを含んでいる
請求項１５記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記ソース強度データ組が、前記第１
の被検体ボリュームの外側に位置するサンプル・ボリュ
ームから導き出した強度データを含んでいない請求項１
５記載のシステム。
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