JPH1128214A - 三次元イメージング・システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
ームの三次元イメージング方法およびシステムを提供す
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、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速度データを取得し、多数のサ
ンプル・ボリュームの各々に対して速度データを記憶
し、該記憶されている速度データから、所定の範囲内に
ある速度データのみを含むソース速度データ組を検索
し、ソース速度データ組の中の速度データを第1の像平
面へ投影して、第1の投影像を表す投影速度データ組を
形成し、第1の投影像を表示する。
Description
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、人体内の動いている流体ま
たは組織から反射された超音波エコーのドップラー偏移
を検出することによって該動いている流体または組織の
三次元イメージングを行う方法および装置に関するもの
である。
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、
血液の流れ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
からの後方散乱体または血液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。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。
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。
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。
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。すなわち、
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4B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(firing)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
の構造および作用が、ここに引用する米国特許第5,5
24,629号に記載されている。
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へ出力するかどうか
選択する。出力信号が、ビデオ処理装置22内に含まれ
ているクロミナンス制御ルックアップ・テーブルに入力
される。ルックアップ・テーブル内の各々のアドレスは
24ビットを記憶する。作成される像中の各々の画素に
対して、8ビットが赤の強度を制御し、8ビットが緑の
強度を制御し、8ビットが青の強度を制御する。これら
のビット・パターンは、流れの速度の方向または大きさ
が変わったときに各々の位置の画素の色が変わるように
予め選定されている。例えば、トランスジューサへ向か
う流れは赤で示され、トランスジューサから離れる向き
の流れは青で示される。流れが速くなると、色はより明
るくなる。
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。また、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。
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。
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。
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。特に、動いている流
体または組織の三次元超音波イメージングは有利であろ
う。
を使用して、動いている流体または組織の三次元像を表
示するための方法および装置である。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、像のセグメント化が改善される。本発明に
よれば、関心のあるボリュームが動いている流体または
組織を含んでいる場合、動いている流体または組織から
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、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。
ル波形内の所定の特徴(例えば、ピーク)の発生のよう
な周期的な外部のトリガ事象に応答して、カラー流れモ
ードの像をシネ・メモリ内に収集する超音波スキャナを
有する。本発明によれば、各々の取得された画素は、各
々のサンプル・ボリュームから反射されたエコー信号中
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
速度値を有する。この速度情報は、主制御器(または別
の専用の処理装置)によってイメージング平面に投影さ
れるべき速度データを識別するために処理される。速度
データは、所定の範囲内にある大きさを持つ各々の速度
データ、例えば非ゼロの大きさを持つ速度データを検索
することによって処理される。本発明の広義の概念によ
れば、最小閾値よりも大きい速度値、又は最大閾値より
も小さい速度値、或いは最小閾値と最大閾値との間の速
度値を、シネ・メモリから投影のために検索していよ
い。この範疇内の画素は、投影像を再構成する際に使用
するためのソース画素データ・ボリュームを画成するた
めに用いられる。ソース画素データ・ボリューム内に含
まれている画素は、種々のイメージング平面への投影を
再構成する際に使用される。ソース・データ・ボリュー
ムの外側の画素は、再構成に使用されない。その結果、
セグメント化が改善された投影速度像が得られる。
化するため、主制御器が、レイ・キャスティング(ra
y−casting)法を使用して、ソース・データ・
ボリューム内の画素速度データを、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。各々の投影か
ら生じる投影データはシネ・メモリに戻される。投影デ
ータは、表示像の中心領域に表示するために記憶され
る。表示像の周辺部は、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
らの未投影の速度データを含んでいてよい。この代わり
に、投影速度像は、背景フレームからの未投影のデータ
なしに、表示することが出来る。
メモリから速度データを検索する。速度データは、患者
の心臓サイクル波形内の所定の特徴(例えば、ピーク)
の発生に応答して、シネ・メモリに記憶される。1つの
取得モードでは、毎サイクル当り1フレームがX−Yメ
モリからシネ・メモリへ転送される。次いで、関心のあ
るボリュームからの速度データが、前に述べた閾値を用
いる方式に従って処理されて、種々のイメージング平面
に投影されるべき速度のソース・データ・ボリュームを
取得する。別の取得モードでは、多数の相次ぐフレーム
がトリガ事象に応答して音響フレーム速度でシネ・メモ
リに記憶される。次いで、速度データを前に述べたよう
に処理して、投影像を再構成し、この投影像をシネ・メ
モリに戻す。シネ・メモリに記憶されたこれらの再構成
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。
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44を有する。CPU42はそ
の中に読出し専用メモリ(ROM)を含み、該メモリ
は、取得した速度および乱れ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、CP
U42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(stac
k)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、各々の選択されたフレームか
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。多数の選択されたフレームの
各々からの関心のある領域に対応するカラー流れデータ
は、関心のあるソース・データ・ボリュームを形成す
る。
のあるソース・データ・ボリュームは、所定の範囲内の
速度成分、例えば非ゼロの(すなわち、ゼロでない)速
度値を持つ画素を有する。ソース・データ・ボリューム
内の速度データは、異なる視角で取った投影像を再構成
するために使用される。速度の投影が、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CPU42で、再構成される。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(例えば、10°の間隔)で作られ
た最大の又は最小の、或いは平均化された速度投影を表
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。
法によれば、サンプル50(図4参照)の立体的に表現
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(extension)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の平面(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OVi,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OVi,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OV i,j,k を含
む。ここで、kはそのボクセルのZ軸位置である。
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。
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。
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。
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5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。
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。
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。
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。
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7
0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70b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CPU74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70c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−M6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78の入力78b
および78cに入力されて、その出力78a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80
a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8
2a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80b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80
e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。
は、シネ・メモリから検索された関心のあるデータ・ボ
リュームに対して、カラー流れ速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それぞれの変換された速度データ
を含む。更に、シネ・メモリがオペレータによって停止
(freeze)されたときに、CPU42はシネ・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。
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。別のモードでは、面の表現(renderin
g)を行うようにレイ・キャスティング法を用いてもよ
い。速度のソース・データ・ボリュームを形成すると
き、そこから速度データを取ろうとするフレームまたは
走査を識別するために2つのタイプのゲート動作を使用
することが出来る。システム・オペレータが患者の心臓
サイクル内のある特定の点における血流に関心がある場
合、システムは、患者に接続された心臓モニタからの出
力を受け取るように接続される。各サイクル毎に、モニ
タは心臓サイクル波形内の所定の特徴の発生に応答して
信号を発生する。モニタからの各々の出力に応答して、
主制御器が、トリガ事象の発生時またはトリガ事象から
所定の遅延期間後にX−Yメモリ内に存在しているフレ
ームをシネ・メモリに記憶させる。従って、毎サイクル
当り1フレームがシネ・メモリに記憶される。この代わ
りに、心臓サイクル波形内の所定の特徴の発生に応答し
て、音響フレーム速度で多数の相次ぐフレームがシネ・
メモリに記憶される。
ず、ソース・データ・ボリュームは、各フレーム内の関
心のある領域に対応する画素データをシネ・メモリから
検索し、次いで画素データを処理して、所定の閾値範囲
内にある速度成分(例えば、非ゼロの速度成分)を持つ
画素データのみを取得することによって、形成される。
この速度情報は、次いで、表示のための投影速度像を再
構成するために、種々のイメージング平面に投影され
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。
な機能のサブシステム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。
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。
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。
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。
影を行う手段の概略ブロック図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 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・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・ボリュームから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、 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速度データを取得する手段
であって、各々の速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の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速度デ
ータを記憶するメモリ手段、 前記メモリ手段に記憶されている速度データから、所定
の範囲内にある速度データのみを含むソース速度データ
組を検索する手段、 前記ソース速度データ組の中の速度データを第1の像平
面へ投影して、第1の投影像を表す投影速度データ組を
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】 更に、前記ソース速度データ組の中の速
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速度
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3】 患者の心臓サイクル波形内の所定の特徴
に応答して、少なくとも1つのフレームの速度データが
前記メモリ手段に記憶される請求項1記載のシステム。 - 【請求項4】 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、 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速度データを取得するステ
ップであって、各々の速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速度デ
ータを記憶するステップ、 前記の記憶されている速度データから、所定の範囲内に
ある速度データのみを含むソース速度データ組を検索す
るステップ、 前記ソース速度データ組の中の速度データを第1の像平
面へ投影して、第1の投影像を表す投影速度データ組を
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・システム。 - 【請求項5】 更に、前記ソース速度データ組の中の速
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速度
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4記載のシステ
ム。 - 【請求項6】 患者の心臓サイクル波形内の所定の特徴
に応答して、少なくとも1つのフレームの速度データが
記憶される請求項4記載のシステム。 - 【請求項7】 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、 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速度データを取得するステ
ップであって、各々の速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速度デ
ータを記憶するステップ、 前記の記憶されている速度データから、所定の範囲内に
ある速度データを含み且つ該所定の範囲の外にある速度
データを排除したソース速度データ組を検索するステッ
プ、 前記ソース速度データ組の中の速度データを第1の像平
面へ投影して、第1の投影像を表す投影速度データ組を
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・システム。 - 【請求項8】 更に、前記ソース速度データ組の中の速
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速度
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9】 患者の心臓サイクル波形内の所定の特徴
に応答して、少なくとも1つのフレームの速度データが
記憶される請求項7記載のシステム。
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