WO2004100794A1

WO2004100794A1 - 超音波画像処理装置

Info

Publication number: WO2004100794A1
Application number: PCT/JP2004/006865
Authority: WO
Inventors: Junichi Ichikawa; Masayoshi Abe
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2004-11-25
Also published as: US20060084872A1; EP1625827A1; JP2004344185A; JP4245976B2; EP1625827B1; EP1625827A4; US7697779B2

Abstract

3次元画像を表示する場合は、エコーデータにより3次元画像の壁面座標データが作成され(S21)、現在の状態に対応してその壁面座標データが移動や回転等の変換され(S22)、さらに壁面座標データにおける3次元表示する立方体部分との交差部分が抽出され、その交差部分のデータを基に壁面が描画され(S23)、立方体の各面について、変換処理後の壁面座標データと交差する部分が除去され、残りの領域には各面の断層像が描画され(S24)、3次元画像が描画され(S25)、そして、画像入力手段による操作入力の有ると、ステップS22に戻りその操作入力に対応した処理が繰り返されて、操作入力に対応した表示状態の3次元描画がリアルタイムで描画されるようになっている。その結果、簡単な操作で表示対象物の表示状態を変更して表示することが可能である。

Description

明細書超音波画像処理装置技術分野

本発明は、検査対象物に対し超音波を送受信して超音波画像を得るための画像処理を行う超音波画像処理装置に関する。背景技術

近年、超音波診断装置は、医療用分野及び工業用分野において、広く用いられている。この超音波診断装置は、超音波を検査対象物に対して送受信することにより、検査対象物內を非侵襲的に診断するものである。

前記超音波診断装置は、超音波の走査により得られる画像が 2次元画像となる。このため、超音波診断装置は、ユーザに対してより診断し易い画像を提供するために、 2次元画像から 3次元画像を構築する超音波画像処理装置と組み合わせて使用される場合がある。

例えば、 3本国特許公開 2 0 0 0— 3 1 6 8 6 4号公報の図 2 4には、 3次元画像を表示できるようにしたものが開示されている。

従来例では、表示させる前に各種パラメータの設定を行った後、 3次元画像を表示（構築）するようにしていた。

このような従来の超音波画像処理装置では、 3次元画像を構築した場合、内壁面等の関心領域の表示をマウス等の画像操作手段による簡単な操作で変更することができなかった。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、画像操作入力手段による簡単な操作で表示対象物の表示状態を変更して表示することができる超音波画像処理装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の超音波画像処理装置は、 3次元領域のエコーデータを用いて検查対象物の超音波画像を表示可能とする超音波画像処理装置において、

前記エコーデータに基づき 3次元画像を構築する画像構築手段と、

前記構築された 3次元画像の表示状態を変更するよう操作する画像操作入力手段と、

前記画像操作入力手段に入力された入力情報に基づいて前記構築された 3次元画像の表示状態を変更する画像表示状態変更手段と、

を備える。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の 1実施の形態を備えた超音波診断装置の全体構成を示すプロック図、

図 2は、 2次元画像と 3次元画像を得るための超音波走査の様子を示す説明図、図 3は、図 2の動作からラジアル画像等が得られる様子を示す図、

図 4は、 4つの表示エリアに 2次元画像と 3次元画像を同時に表示した表示例を示す図、 .

図 5は、図 4とは異なるレイアウトでの 2次元画像と 3次元画像を同時に表示した表示例を示す図、 '

図 6.は、多重エコーを除去するための多重エコー境界位置の検出方法の処理手順を示すフローチヤ一ト図、

図 7は、多重エコー境界位置の検出の説明図、

図 8は、 3次元画像描画の処理手順を示すフローチャート図、

図 9は、画像操作入力手段による回転操作等の操作に対応した状態の 3次元画像の表示処理を行う処理手順を示すフローチャート図、

図 1 O A及び図 1 0 Bは、回転操作前後の 3次元画像の表示例を示す図、図 1 1 A、図 1 1 B及ぴ図 1 1 Cは、断面移動操作前後の 3次元画像の表示例を示す図、

図 1 2 A及び図 1 2 Bは、スクロール操作前後の 3次元画像の表示例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図 1ないし図 1 2 Bは、本発明の 1実施の形態を示している。図 1に示すように本発明の 1実施の形態を備えた超音波診断装置 1は、超音波の送受波を行う超音波プローブ 2と、この超音波プローブ 2に接続され、この超音波プローブ 2により得られるエコー信号に対して信号処理を施して超音波断層像の表示を可能とする超音波観測装置 3と、この超音波観測装置 3により得られたエコーデータを基に各種画像処理を行う超音波画像処理装置本体（以下、画像処理装置本体と略記） 4と、この画像処理装置本体 4に接続され、超音波断層像及び 3次元画像を表示するモニタ 5とを有している。

前記超音波プローブ 2は、細長のプローブ挿入部 6を有し、このプローブ揷入部 6の先端側に超音波を送受波する超音波振動子 7が内蔵されている。この超音波振動子 7は、前記プローブ揷入部 6内に揷通されたフレキシブルシャフト 8の先端に取り付けられている。前記プローブ揷入部 6の後端の把持部内には、駆動部 9が内蔵されている。この駆動部 9は、図示しない第 1モータ及ぴ第 2モータを備え、前記第 1モータを回転することにより超音波振動子 7を回転駆動して超音波を放射状に順次出射するようになっている。また、駆動部 9を構成する前記第 ₂モータは、その回転により、前記フレキシブルシャフト 8をプローブ揷入部 6の軸方向（長手方向で例えば Z軸方向とする）に移動させ、前記超音波振動子 7により出射される超音波を Z軸方向にリニア走査するようになっている。

前記画像処理装置本体 4は、前記超音波観測装置 3にケーブル 1 1により接続されている。この画像処理装置本体 1 4は、ケーブル 1 1に接続されるネットヮ一クインタフエース（ I / Fと略記） 1 2と、断層像及び 3次元画像を生成する画像処理や、多重エコーの除去処理等を行う C P U 1 3と、この C P U 1 3により画像処理のワークエリアとして使用されたり、画像処理に必要なデータの一時格納などに利用されるメモリ 1 4と、前記 C P U 1 3が行う画像処理のプロダラムデータや画像データが記録されるハードディスク装置（H D Dと略記） 1 5と、モニタ 5に表示される画像データが一時格納されるフレームメモリ 1 6と、画像データの記録を再現可能に保存（記録）する大容量の記録手段としての D V D— RAMI 7及ぴ光磁気ディスク装置（MODと略記） 1 8とのインタフェース（ I /F) としてのスカジ IZS (SCS I I/Fと略記） 1 9と、入力デバイスとして操作指示や選択を行うトラックポール 21及ぴ操作指示や選択の他にコマンドゃデータ入力を行うキーポード _{2 2}に対する I /Fとしての入力デバイス I /

F 23とを内蔵し、ネットワーク IZF 12、 CPU 1 3, メモリ 14、 HDD 1 5、フレームメモリ 16、 SCS I I /F 18 , 入力デバイス I/F 21はノス 24により接続され、データを転送可能になっている。

なお、 D VD— R AM 1 7及び MOD 18は、 U SBやイーサネツット（R) を介して接続しても良い。

なおまた、画像処理装置は、前記画像処理装置本体 4と、モニタ 5と、 DVD -RAM 1 7と、 MOD 18と、トラックボール 21及ぴキーボード 22とで構成される。本実施の形態では、プログラムは、例えば MOD 18に着脱される光磁気ディスク（MOと略記） 25に格納される。この MO 25を MOD 18に揷入し、このプログラムをインストールする作業により、 HDD 1 5にそのプログラムが実行形式で格納されるようになる。

前記 M025の代わりに、 CD— ROM等の他の記録媒体にプログラムを格納しても良い。ィンストールした後は、 C PU 13は HDD 1 5からプログラムを読み出してそのプログラムに沿った処理を行うようになる。

上述のように駆動部 9には、第 1モータと第 2モータとを設けてあるので、第 1モータと第 2モータとを同期させて同時に回転駆動させることによって、超音波を出射して 3次元領域を走査し、 Z軸方向の座標位置が少しづつ異なる断層像を多数得ることができ、これらの断層像から 3次元画像を構築することができる。図 2はその概略の動作を示す。この超音波診断装置 1は、プローブ揷入部 6内の（フレキシブルシャフト 8の先端の）超音波振動子 7を Z方向に移動しながら回転駆動して超音波を Z軸に直交する方向に放射状に検査対象物側に送波し、検查対象物側の音響インピーダンスの変化部分で反射された反射超音波を受波して超音波振動子 7で電気信号に変換され、超音波観測装置 3内部で増幅等された後検波され、さらに AZD変換されてデジタルのエコーデータ（音線データ）となり超音波観測装置 3内部のメモリ等に一時格納されるようになつている。この構成では、前記超音波振動子 7が 1回転するまでに超音波を放射状に送受波する本数を多くする（例えば 5 1 2本）ことにより、得られる多数の音線データからプローブ揷入部 6の軸方向（つまり Z軸方向）にほぼ垂直な断面の 2次元超音波画像（以下、ラジアル画像と記す） G rを生成することができる。

前記超音波振動子 7は、 Z方向に P aから P cの位置まで、所定のピッチ単位でリニア状に移動される。その結果、超音波観測装置 3を経て画像処理装置本体 4の HDD 1 5には、番号 N 1から Nn番目までの、所定のピッチ毎のラジアル画像 G rが格納される。得られたラジアル画像 G rは、メモリ 14に転送され、そのメモリ空間には図 3の如く格納され、さらにメモリ空間からラジアル画像 G rを横から見た（垂直）リニア画像 G V 1のデータが読み出され、 CPU 1 3は間を補間してフレームメモリ 1 6に転送し、モニタ 5にラジアル画像 G r及ぴ対応するリユア画像 G V 1を表示することができる。

また、本実施の形態では、図 3に示すラジアル画像 G rから 3次元画像 G sを生成し、例えば図 4に示すように、モニタ 5の表示部には 4つの画像表示エリア (具体的には、ラジアル画像表示エリア、垂直リニア画像表示エリア、水平リニァ画像表示エリア、 3次元画像表示エリア）にそれぞれラジアル画像 G r、垂直リニア画像 Gv l、（右側から見た）水平リニア画像 Gh 1、 3次元画像 G sとを表示する。

この場合、本実施の形態では、ラジアル画像 G r上に設定したカットライン Y 1、 X 1をトラックボール 2 1で移動すると、それに対応して垂直リニア画像 G V 1と、水平リニア画像 Gh 1 とが更新して表示される。つまり、ラジアル画像 G rに表示された力ットライン Y 1の位置に対応した垂直リニア画像 G V 1が表示され、カツトライン X 1の位置に対応した水平リニア画像 Gh 1が表示される。また、 3次元画像表示エリアには、カットライン Y l、 X Iに対応した切断面 Ml， Μ2で 3次元画像 G sが表示される。

また、垂直リニア画像 Gv 1上で、或いは水平リニア画像 Gh 1上で、カットライン Z 1を移動すると、ラジアル画像 G r及ぴ 3次元画像 G sの手前側のラジァル画像部分が更新される。

なお、本実施の形態では、カットラインを移動させる入力手段としてトラックボール 2 1を例示したが、マウス、ジョイスティック、トラックパッド、カーソ ^/キーなどを用いても良い。

本実施の形態では、前記カットライン Y 1 , 1ゃ切断面]^ 1、 M 2は、ユーザの操作で位置を変更することが可能である。 C P U 1 3は、変更された位置に対応したラジアル画像 G r、リニア画像 G v l 、 G h l、 3次元画像 G sを生成する処理を行い、モニタ 5にはそれらの画像が表示される。

また、本実施の形態では、表示のレイアウトを変更して表示できるようにしている。つまり、図 4に示すレイアウトと図 5に示すレイアウトを切り替えて（選択して）表示できるようにしており、ユーザは自由に図 4のレイアウトと図 5のレイァゥトを選択できる。

図 5に示す画像表示のレイァゥトは、図 4における左側のラジアル画像 G rと垂直リユア画像 G v 1 との上下の表示位置を入れ替え、さらに右側の水平リニア画像 G h 1 と 3次元画像 G sとの上下の表示位置を入れ替えたレイアウトにしている。なお、図 5における 3次元画像 G sの表示例では、多重エコー部分を除去して内壁面の状態を分かり易く表示するようにしている。この場合、多重エコーの全部を除去しないで、始点位置での多重エコーを残して表示することにより、リニア走査方向を分かり易くしている。

本実施の形態では以下に説明するように、最初のフレームを対象にそのフレーム中の全音線を対象として、先頭付近に存在する 2頂点の位置を検出し、 2番目の頂点として最も頻度が高い位置を基にして、所定係数を乗算して多重エコー境界位置を算出するようにしている。

このため、本実施の形態の画像処理装置本体 4における C P U 1 3は、最初のフレームにおける全エコーデータ（音線データ）に対してエコーデータの最大強度（最大輝度）を検出する最大強度検出手段と、検出された最大強度に対応して設定された基準強度を算出する基準強度算出手段と、超音波を送受信する位置から、エコーデータが基準強度以上となる位置までの（離間）距離を算出し、その距離に設定された係数を乗算して（エコーデータの種類が変化する）境界位置を算出する境界位置算出手段と、超音波を送受信する位置から前記境界位置間におけるエコーデータを消去するェコーデータ消去手段との機能を持つ。そして、エコーデータ消去手段により算出された境界位置より超音波振動子 7 側となるェコーデータを消去したェコーデータを用いて、多重工コ一を除去した 3次元画像を迅速に表示できるようにしている。

次に本実施の形態における多重工コーを除去するために多重工コ一部分の境界となる多重エコー境界位置を検出方法の処理を図 6のフローチャートを参照して説明する。

本実施の形態では、最初に取得された最初のフレーム（のデジタルの音線データ）を対象として多重エコー境界位置を検出し、この検出結果で取得された多重エコー境界位置のデータにより以後のフレーム全てに対して適用することにより、簡単な処理で多重エコー境界位置を算出し、その算出結果を他のフレームの音線データに利用することにより簡単かつ迅速に多重エコーの影響を排除でき、多重エコー部分を除去した 3次元画像等を迅速に表示できるようにしている。この多重エコー境界位置の検出処理が開始すると、図 6に示す最初のステップ S 1で（輝度ピーク）頂点位置を頻度により検出するために、音線データを時間位置に対応して設けられ、その検出頻度データを格納するための配列（以下、頂点位置頻度配列という）を初期化（各配列要素の頻度を表す記憶内容、つまり頻度カウント数を 0に）する。

次のステップ S 2で全音線（具体的には 5 1 2本の音線）データに対して現在の音線の番号を表すパラメータ iを 1にし、この第 i番目の音線に対してステツプ S 3に示すように最大輝度（最大強度）を算出する。

この最大輝度は、例えば音線データにおける時間的に最初に取り込んだデータを次に取り込んだデータと値を比較し、大きい方を残してさらに次のデータと比較することによりその音線データ全体における最大輝度のものを算出することができる。

次のステップ S 4では、ステップ S 3で得られた最大輝度の結果を基に、 2頂点の輝度を算出するための第 1及ぴ第 2のしきい値 V 1を V 2を設定する。本実施の形態では、第 1及ぴ第 2のしきい値 V 1を V 2として、

¥ 1 =最大輝度の0 . 8

V 2 =最大輝度の 0 . 6 に設定している。なお、 V Iとしては 0 . 8 < V 1 < 1 . 0程度に設定すれば良く、また V 2は V 2く V 1で設定しても良い。

そして、ステップ S 5に示すように、現在の音線データの先頭から例えば 1ノ 8となる一部を対象に、先頭から第 1のしきい値 V 1以上の条件を満たし、かつ第 2のしきい値 V 2以上の条件を満たす音線データの有無を判断する。この場合、多重エコー部分の境界位置を算出する目的であるので、このように音線データの先頭側からの一部に対して行うのみで十分である。

そして、ステップ S 6に示すようにこの判断条件を満たす場合における第 2のしきい値 V 2を満たす音線データの（第 2の頂点）位置に対応する頂点位置頻度配列の配列要素（の頻度カウント数）に 1を加算し、次のステップ S 7に進む。一方、ステップ S 5の両条件を満たさない音線データの場合にはステップ S 8に示すように iに 1を加算してステップ S 2に戻り、次の音線データに対して同様の処理を行う。

次のステップ S 7では、 iが最後の音線の番号より大きいか、つまり i > 5 1 2であるかの判断を行い、これに該当しない場合にはステップ S 8を経てステツプ S 2に戻り、次の音線で同様の処理を繰り返す。

そして、ステップ S 7により最後の音線 i = 5 1 2まで、同様の処理を行ったら、ステップ S 9に移り、頂点位置頻度配列を対象として、全音線中で、第 2 ( 2 番目）の頂点として最も頻度が高い位置の配列要素 A mを、全配列要素に格納された頻度カウント数が最大のものを検出することにより算出する。

そして、ステップ S 1 0に示すようにこの最も頻度が高い位置の配列要素 A m に対応する第 2 ( 2番目）の頂点位置 P 2に所定係数 Cを乗算した位置を多重工コー境界位置 P bとして算出する。

なお、この第 2の頂点位置 P 2は超音波振動子 7の超音波放射面の位置を 0に設定しているので、この超音波振動子 7の超音波放射面の位置から第 2の頂点位置 P 2までの距離を表すことになる。即ち、この第 2の頂点位置 P 2は、超音波を送受信する位置から第 2の頂点位置 P 2までの距離である。

この所定係数 Cは第 2の頂点の位置 P 2を持つェコ一波形の終端部分の位置を決定するものであり、従ってこの所定係数 Cを乗算して多重エコー境界位置 P b を決定する代わりに第 2の項点の位置 P 2を持つエコー波形の終端部分の位置を直接算出することによって多重エコー境界位置 p bを決定するようにしても良い。

この場合、所定係数 Cとして、本実施の形態では C = 2 . 6を採用しているが、この値に限定されるものでなく、例えば 2 . 0く Cく 3 . 0にしても良い。

このようにして、多重エコー境界位置 P bを算出することにより、この多重ェコ一境界位置 P bを以後に取得されるフレーム全てに適用することにより、簡単に多重エコーを除去でき、従って 2次元の複数フレームの超音波データから多重工コーを除去した 3次元画像の構築を迅速に行うことができ、従ってその 3次元画像の表示を迅速に行うことができる。

図 7は図 6の処理の説明図を示す。図 7では下方部分に最初に得たフレームのラジアル画像を示し、その場合の例えば横方向のラインで示すようにその方向に走査した場合に得た音線データ（エコーデータ）の波形をその上に示す。この場合、横軸は距離或いは時間を示し、縦軸は輝度を示している。

この音線データでは、超音波プローブ 2のシース部分等による反射で多重工コ一が発生し、図 7に示すように通常は第 1 ( 1番目）の頂点に続いて第 2 ( 2番目）の頂点が現れる場合が一般的である。

本実施の形態では、上述した図 6に示した処理を行うことにより、第 1及び第 2の頂点（ピーク位置）を検出することができる。そして、第 2の頂点の位置 P 2から所定係数 Cを乗算することにより、第 2の頂点を形成するエコー波形の終端位置を多重エコー境界位置 P bとして検出することができる。なお、図 6ではある 1つの音線データに対する波形を示し、図 6の処理では全音線に対して行つてその最大の頻度を有するものから多重エコー境界位置 P bを算出する。

そして、多重エコー境界位置 P bより超音波の送受信側となるエコーデータ（音線データ）を全てを除去（該当するデータの値を例えば全て 0に）することにより多重エコーが除去されたエコーデータ（音線データ）が得られることになる。また、図 6のフローチャートでは、簡単化のため、ステップ S 5の条件を満たす音線データがあると、最も頻度が高い配列要素 Amを自動的に算出するようにしているが、ステップ S 5の条件を満たす音線データの数或いは全音線データ数に対する割合等により制限するようにしても良い。また、ステップ S 5の条件を満たす音線データの割合が少ないような場合には検出エラーの表示を行って処理を終了するようにしても良レ、。

次に、上記多重エコー境界位置 P bの検出を利用して、迅速に 3次元画像を描画（表示）する処理を図 8のフローチャートを参照して説明する。

最初となるステップ S 1 1で 3次元画像を表示する場合の内壁面表示部分等の初期設定を行うと共に、フレーム番号を示すパラメータ nを 1に設定する。

そして次のステップ S 1 2で、第 n番目（この場合、第 1 ) の 1フレーム分の音線データの取得を行い、次のステップ S 1 3で図 6により説明したように多重エコー境界位置 P bを算出する処理を行う。

次のステップ S 1 4でこのフレームの全音線データから多重エコー境界位置 P bより超音波送受側となる部分を除去して多重エコー部分を除去して 3次元画像描画の処理を開始する。

次のステップ S 1 5でパラメータ nを 1インクリメントして、次のステップ S 1 6で第 n番目のフレームの音線デタの取得処理を行い、そのフレームの音線データを取得する。

そして、次のステップ S 1 7で、（ステップ S 1 3により得た）多重エコー境界位置 P bを適用して、その第 nフレームでの多重エコー部分を除去する。さらに、その多重エコー部分が除去された第 nフレームの音線データを用いて 3次元画像の描画に使用する。

次のステップ S 1 8で、，最終フレーム数まで行ったか（つまり、最終フレームの番号以上か）の判断を行い、最終フレーム番号までの場合にはステップ S 1 5 に戻り、同様の処理を繰り返す。

この繰り返しにより、リエア走査（移動）によるフレーム画像の取得と共に、 3次元画像の描画が逐次に進む。

このようにして、設定されたリユア範囲を超音波プローブ 2で走査を行う場合、最初のフレームの音線データにより多重エコー境界位置 P bを算出し、この多重エコー境界位置 P bを算出すると、そのフレームでの多重エコー部分を除去して、 3次元画像の描画処理を開始する。以後は順次フレームの音線データが得られるとそのフレームの音線データから多重工コ一部分を除去して 3次元画像構築に利用するので、フレームの順次取得と共に、 3次元画像の描画が順次進む。

そして、所定のリユア走査範囲に対する走査を終了すると、その 3次元画像の描画処理も殆ど同じ時刻に完了し、その 3次元画像描画の処理を終了することになる。

また、本実施の形態では C P U 1 3は上述のように 3次元画像を描画するが、その 3次元画像の描画は以下の図 9に示すような処理で生成し、ユーザによるトラックポール 2 1等の画像操作入力手段による操作入力をトリガとして、その入力操作に対応して壁面の移動、回転、スクロール等の処理を行い、表示状態が異なる 3次元画像の再構築を殆どリアルタイムで行う。

以下、図 9を参照して 3次元画像の描画処理を説明する。

3次元画像の描画のために、ステップ S 2 1に示すようにこの 3次元画像における壁面部分の壁面座標データが作成される。この壁面座標データは、体腔内壁の場合には略円筒状の面を表すデータとなる。そして、ステップ S 2 2に示すようにこの壁面座標データに対して現在の状態に対応して、壁面座標データを変換し、移動及ぴ回転等の処理が行われる。

そして、次のステップ S 2 3において、変換処理後の壁面座標データにより、 3次元表示する立方体部分との交差部分を抽出し、その交差部分のデータを基に壁面を描画する。

さらに次のステップ S 2 4において、立方体の各面について、変換処理後の壁面座標データと交差する部分を除去し、残りの領域には各面に対応した超音波断層像を描画する。

そして、ステップ S 2 5に示す 3次元画像が描画される。この 3次元画像の描画例は例えば図 1 O Aであり、壁面が例えば肌色に着色された状態で表示される。そして、次のステップ S 2 6により、ユーザによる（本画像処理装置に設けられている）トラックポール 2 1等による画像操作入力手段の有無が判断される。この画像操作入力手段が操作されない場合には、ステップ S 2 5に戻り、変化しない状態で 3次元画像の表示が維持される。

一方、画像操作入力手段が操作されると、その操作入力を受付けてステップ S 2 2に戻り、リアルタイムにその操作に対応する処理を行う。

例えば画像操作入力手段としてのトラックボール 2 1により回転操作や断面移動やスクロール操作等が行われると、各操作による微小な操作量を検出するとそれをトリガとして、その微小な操作量と殆ど同時にステップ S 2 2から S 2 5までの処理を行い、さらに続くステップ S 2 6で回転操作等の操作入力の有無を判断し、引き続いて回転操作等がされると、その微小な回転操作等に連動して再びステップ S 2 2に戻り同様の処理を行う。なお、回転、断面移動及ぴスクロールの操作を行う場合、関心領域をマーキングし、そのマーキングを目印として回転、断面移動及ぴスクロールを行っても良い。

このため、ユーザが壁面等の関心領域に対して回転操作等を行うと、回転操作等に連動して表示される 3次元画像も回転移動することになり、ユーザが画像操作入力手段による操作入力を行うとその操作入力と殆どリアルタイムで対応する 3次元画像が表示されることになる。

図 1 0 A及び図 1 0 Bは回転操作前後の 3次元画像例を示す。つまり、図 1 0 Aに示す 3次元画像はトラックポール 2 1による回転操作の操作入力により回転移動され、図 1 0 Bに示すように回転操作された 3次元画像が表示される。

つまり、超音波を放射状に送受信する中心軸の回りで図 1 0 Aに示す 3次元画像を回転した場合に相当する 3次元画像を表示する。この場合、回転操作により、表示が指定された壁面データ（内壁面データ）は更新されると共に、その周囲の縦横の断面の断層像のデータも更新される。

このように、本実施形態における回転操作による 3次元画像は超音波振動子 7 のリユア移動の軸の回りでの回転操作に相当するものであり、従って 2次元のラジアル画像における中心軸の周りの回転操作に対応する。

また、断面移動の操作の場合には、断面移動の操作前の 3次元画像が図 1 1 A であると、トラックボール 2 1により基準面として縦断面や横断面を指定して移動操作を行うと図 1 1 Bや図 1 1 Cに示すように縦断面や横断面が移動した 3次元画像となる。

また、トラックポール 2 1によりスクロール操作を行うと、スクロール操作前の図 1 2 Aに示す 3次元画像は、スクロール操作後には図 1 2 Bに示す 3次元画像となる。

このスクロール操作の場合には、ラジアル画像の中心軸がスクロール操作の方向に移動（スクロール）されることになる。

このように、本実施の形態によれば、体腔内の壁面等の関心領域を 3次元画像で表示できるようにすると共に、トラックポール 2 1等のポインティングデバイスにより、 3次元画像や関心領域を指定等して回転、断面移動やスクロール等の操作を行うことにより、その操作に対してリアルタイムに表示状態を更新され、ユーザは所望とする 3次元画像を観察することができ、診断し易い超音波画像を提供できる環境を実現できる。

また、本実施の形態では回転、断面移動及びスクロール操作は 2次元の断層像の場合において、実現されているものを 3次元画像において拡張したものであり、従って、ユーザは 2次元画像において従来通りに回転等の操作を行って対応する 2次元画像の表示状態を変更できると共に、さらに 3次元画像においても同様に回転等の操作を行うことにより、 2次元画像の場合と同様に 3次元画像の表示状態を変更できる。

なお、画像操作入力手段はトラックポール 2 1に限らず、上述したマウスゃスクロールパー等、他の操作入力手段でも良い。

本発明においては、広い範囲において異なる実施形態が、発明の精神及ぴ範囲から逸脱することなく、本発明に基づいて、構成できることは明白である。本発明は、添付のクレームによって限定される以外は、その特定の実施態様によって制約されない。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明に係る超音波画像処理装置よれば、画像操作入力手段による簡単な操作で 3次元画像の表示状態を変更する、例えば超音波画像の回転、断面移動及びスクロールなどをして 3次元画像の表示状態を簡単に変更することができ、特に体腔内で得られた超音波画像に適用すると、関心領域の表示状態を容易に変更することができ、体腔内の観察に有用であり、さらに工業用分野においても有用である。関連出願のクロスリファレンス

本出願は、 200 3年 5月 1 6日に日本国に出願された特願 2003 - 1 3 9 5 1 8号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものである。

Claims

請求の範囲

1 . 3次元領域のェコ一デ一夕を用いて検査対象物の超音波画像を表示可能とする超音波画像処理装置において、

前記構築された · 3次元画像の表示状態を変更するよう操作する画像操作入力手段と、

前記画像操作入力手段により入力された入力情報に基づいて前記構築された 3 次元画像の表示状態を変更する画像表示状態変更手段と、

を備えることを特徴とする超音波画像処理装置。

2 . 3次元領域のェコ一デ一夕を用いて検査対象物の超音波画像を表示可能とする超音波画像処理装置において、

前記検査対象物に対して 3次元領域を走査するように超音波を送受信して検査対象物のェコ一データを得る 3次元領域超音波走査手段と、 ' 前記ェコーデ一夕に基づき 3次元画像を構築する画像構築手段と、

を備えることを特徴とする超音波画像処理装置。

3 . 請求項 2に記載の超音波画像処理装置であって、

前記 3次元領域超音波走査手段は、プローブ先端部に配置した超音波振動子と、この超音波振動子を放射方向に走査する走査手段と、前記超音波振動子を軸方向に走査する走査手段とを有し、前記放射方向走査手段と軸方向走査手段とを同時に駆動して前記超音波振動子から超音波を出射して 3次元領域を走査し、軸方向の座標位置が少しずつ異なるエコーデ一夕.を得ることを特徴とする。

4 . 請求項 3に記載の超音波画像処理装置であって、

前記超音波振動子を放射方向に操作する走査手段及び軸方向に走査する走査手段は、前記プローブの後部に配置した第 1のモ一夕及び第 2のモー夕であることを特徴とする。

5 . 請求項 1又は 2に記載の超音波画像処理装置であって、

前記画像構築手段は、最初のフレームにおける全エコーデタに対してエコーデータの最大強度を検出する最大強度検出手段と、この検出された最大強度に対応して設定された基準強度を算出する基準強度算出手段と、超音波を送受信する位置からエコーデータが基準強度以上となる位置までの距離を算出し、その距離に設定された係数を乗算して境界位置を算出する境界位置算出手段と、を備えていることを特徴とする。

6 . 請求項 5に記載の超音波画像処理装置であって、

前記画像構築手段は、さらに超音波を送受信する位置から前記境界位置間におけるエコーデータを消去するエコーデータ消去手段を有し、前記ェコーデータ消去手段により算出された境界位置より前記超音波振動子側となるェコーデータを消去したエコーデータを用いて、多重エコーを除去した 3次元画像を表示可能としたことを特徴とする。

7 . 請求項 6に記載の超音波画像処理装置であって、

前記エコーデータ消去手段は、最初に取得された最初のフレームのデジタル音線データを対象として多重エコー境界位置を検出するステップと、この検出結果により検出された多重エコー境界位置のデータにより以後のフレーム全てに対して適用して多重エコー境界位置を算出するステップと、この算出結果を他のフレ一ムの音線データに利用することにより多重エコーの影響を排除するステップとを有することを特徴とする。

8 . 請求項 1又は 2に記載の超音波画像処理装置であって、

前記画像構築手段により構築される 3次元画像は、前記表示状態変更手段によつてリアルタイムに更新可能であることを特徴とする。

9 . 請求項 8に記載の超音波画像処理装置であって、

前記 3次元画像状態の更新は、前記表示状態変更手段により任意に設定された基準位置に対する超音波画像のスクロールを含むことを特徴とする。

1 0 . 請求項 8に記載の超音波画像処理装置であって、

前記 3次元画像状態の更新は、前記表示状態変更手段により任意に設定された基準平面に対する超音波画像の断面移動を含むことを特徴とする。

1 1 . 請求項 8に記載の超音波画像処理装置であって、

前記 3次元画像状態の更新は、前記表示状態変更手段により任意に設定された軸に対する超音波画像の回転からなることを特徴とする。

1 2 . 請求項 1又は 2に記載の超音波画像処理装置であって、

前記画像表示状態変更手段は、前記エコーデータにより 3次元画像の壁面座標データを作成するステップと、この作成した壁面座標データに対して現在の状態に対応して、前記画像操作入力手段により移動、回転などの変換を施すステップと、この変換処理後の前記壁面座標データにより、 3次元表示する立方体部分との交差部分を抽出し、この交差部分のデータを基に壁面を描画するステツプと、立方体の各面について、変換処理後の壁面座標データと交差する部分を除去して残りの領域には各面に対応した超音波断層像を描写するステップと、前記 3次元画像を描写するステップと、を有することを特徴とする。

1 3 . 請求項 1 2に記載の超音波画像処理装置であって、

前記画像表示状態変更手段は、さらに前記画像操作入力手段による入力の有無を判断し、この画像操作入力手段による入力がないときには、変化しない状態で 3次元画像の表示を維持し、前記画像操作入力手段による入力があるときには、現在の状態に対応して、前記画像操作入力手段により移動、回転などの変換を施すステップに戻るステップを有することを特徴とする。