WO2012017827A1 - 超音波画像装置と超音波画像を用いた三次元画像表示方法 - Google Patents

超音波画像装置と超音波画像を用いた三次元画像表示方法 Download PDF

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安喰　直子
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株式会社 日立メディコ
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus that images an inspection object using an ultrasonic probe, and in particular, an ultrasonic imaging apparatus and an ultrasonic image that are excellent in operability and can display an image requested by an operator as it is.
  • the present invention relates to a method for displaying a three-dimensional image using.
  • the ultrasonic imaging apparatus is an apparatus for imaging the inside of an inspection object using a transducer that transmits and receives ultrasonic waves as an ultrasonic probe, and is often used for diagnosis as a noninvasive inspection apparatus.
  • the ultrasonic probe generally has a structure in which a plurality of vibration elements are arranged in one direction, and sequentially drives the plurality of vibration elements while being in contact with the surface of the inspection object.
  • the ultrasonic imaging apparatus sequentially drives a plurality of ultrasonic vibration elements to send an ultrasonic beam to the inside of the inspection target and measure a reflected echo signal from the inside of the inspection target.
  • the ultrasonic imaging apparatus obtains information (tomographic image) of a cross section including the element array and substantially orthogonal to the surface of the inspection object by measuring a reflected echo signal from the inside of the inspection object.
  • the tomographic image acquired by the ultrasonic imaging apparatus is information from the ultrasonic probe that is manually moved by the operator, the position information is relative. Therefore, a means for recording the position information of the ultrasonic probe and notifying the operator is required.
  • the tomographic image displayed on the monitor is recognized from the front or back surface of the ultrasonic probe from which element arrangement of the ultrasonic probe.
  • the ultrasonic probe is provided with direction markers such as protrusions and grooves, and an orientation mark corresponding to the direction marker is displayed on the display screen so as to overlap the image.
  • the orientation mark is taken from the operator's side when the ultrasonic probe's direction marker is on the right side when viewed from the operator with the surface on which the ultrasonic probe's direction marker is provided as the surface.
  • the line-of-sight direction is set to display the viewed tomographic image, it is displayed on the right side of the tomographic image (the same right side as the direction marker).
  • the orientation mark is operated when the ultrasonic probe direction marker is photographed so that it is on the right side when viewed from the operator, with the surface on which the ultrasonic probe direction marker is not provided on the back side.
  • the line-of-sight direction is set so that a tomographic image viewed from the person side is displayed, it is displayed on the left side of the tomographic image (the left side opposite to the direction marker).
  • switching from the front surface to the back surface of the ultrasonic probe or from the back surface to the front surface has the same meaning as switching the line-of-sight direction.
  • the operator sees whether the placement of the ultrasound direction marker and the orientation mark on the screen are the same, the operator sees the tomogram from which side, ie, the direction of the line of sight Can be known, and the direction of the line of sight can be switched.
  • the position information sensor is used to detect the position of the ultrasonic probe in real space and automatically display the body mark according to the posture of the subject and the position and direction of the probe mark.
  • An image device has also been proposed (Patent Document 1).
  • Patent Document 2 There are roughly two methods for acquiring three-dimensional images such as Patent Document 2.
  • One of the three-dimensional image acquisition methods is a method of swinging around the element array (ultrasound transmission source) of the ultrasonic probe as a central axis.
  • Another method for acquiring a three-dimensional image is a method in which the ultrasonic probe is translated by an actuator or manually in a direction orthogonal to the element array.
  • 3D images Another way to acquire 3D images is to acquire a 3D image.
  • the operator sets the region of interest on the 2D image (tomographic image) and determines the size and direction of the tomographic plane (XY plane).
  • image data is collected by determining the size in the Z direction by setting the collection distance, collection time, collection pitch, and the like in the Z direction.
  • the Z direction that is, the direction in which the ultrasonic probe is moved, has two directions (+ Z direction and ⁇ Z direction) on the scanning plane of the ultrasonic probe with respect to the XY plane.
  • the direction of the scanning surface of the ultrasonic probe is fixed in one direction, or one of two directions determined based on the position of the direction marker of the ultrasonic probe is selected.
  • the direction to move from the front to the back is determined as the + Z direction, and the direction to move from the back to the front is determined as the -Z direction. Yes.
  • the operator performs shooting while moving the ultrasonic probe in the set direction.
  • a tomogram is acquired at each position in the direction of movement of the ultrasonic probe.
  • the ultrasonic imaging apparatus stores these tomographic images in a memory of a two-dimensional image frame in accordance with the moving direction, and constructs a three-dimensional image (stereoscopic image).
  • the constructed 3D image is displayed on the display screen together with the tomographic image.
  • JP 2004-57379 A JP 2000-333952 JP
  • the operator when acquiring the data for 3D images by moving the ultrasound probe, the operator (1) confirms the direction mark of the ultrasound probe, that is, sets the line-of-sight direction, and (2) moves. It is necessary to set (define) the direction.
  • the method of applying and holding the ultrasonic probe may be changed along with the change in the posture of the subject or the movement of the region of interest.
  • the definition of the gaze direction and the moving direction may be reversed.
  • the moving direction in the state where the ultrasonic probe is held so that the direction marker is on the left side and the line-of-sight direction is on the right side is reversed.
  • the ultrasonic imaging apparatus collects tomographic images for 3D images according to the set moving direction. Is displayed as a mirror image. If the operator misidentifies the mirrored display as a real image, there is a risk of misdiagnosis of the display image.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic imaging apparatus capable of preventing misdirection of a display image operator.
  • the ultrasonic imaging apparatus of the present invention has a function of setting an ultrasonic probe moving direction based on an image displayed on a screen, and a three-dimensional image construction and a three-dimensional image according to the direction. It has a display function.
  • the ultrasonic imaging apparatus of the present invention includes an ultrasonic probe, a transmission / reception circuit that causes the inspection target to transmit and receive an ultrasonic signal via the ultrasonic probe, and an inspection target using the received ultrasonic signal.
  • An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image forming unit that constitutes an ultrasonic tomogram of the image; a display unit that displays the ultrasonic image; and a control unit that controls the image forming unit and the display unit, A three-dimensional image constructing unit that constructs a three-dimensional image using a plurality of ultrasonic tomographic images acquired when the ultrasonic probe is moved in a direction intersecting the ultrasonic tomographic image; and Using the ultrasonic tomogram displayed on the screen as a reference, set the ultrasonic probe movement direction in either the first direction that intersects it or the second direction opposite to the first direction.
  • An acoustic probe moving direction setting unit, and the control unit The arrangement order of multiple ultrasonic tomographic images in the 3D image constructed in the 3D image construction unit is controlled according to the movement direction of the ultrasound probe set by the wave probe movement direction setting unit It is characterized by doing.
  • the three-dimensional image display method using an ultrasonic image of the present invention includes a step of transmitting and receiving an ultrasonic signal to an inspection object via an ultrasonic probe, and an ultrasonic wave of the inspection object using the received ultrasonic signal.
  • a three-dimensional image display method using an ultrasonic image including a step of constructing an ultrasonic tomographic image and a step of displaying the ultrasonic image, wherein the ultrasonic probe intersects the ultrasonic tomographic image.
  • a step of constructing a three-dimensional image using a plurality of ultrasonic tomographic images acquired when moving in a direction to move, and a first direction intersecting with the ultrasonic tomographic image displayed on the screen as a reference A step of setting the moving direction of the ultrasonic probe in any one of the second directions opposite to the first direction, and the construction according to the set moving direction of the ultrasonic probe.
  • Multiple ultrasonic tomograms in a 3D image Including a step of controlling an arrangement order, and a step of controlling an arrangement order of a plurality of ultrasonic tomographic images in the constructed three-dimensional image according to the set moving direction of the ultrasonic probe.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall outline of an ultrasonic imaging apparatus according to a first embodiment.
  • Perspective view showing the appearance of the ultrasound probe 1 is a flowchart showing the operation of the ultrasonic imaging apparatus according to the first embodiment. It is a diagram explaining the relationship between the direction of the ultrasound probe and the line-of-sight direction.
  • A is when the ultrasound probe direction marker is on the right side when viewed from the operator, and
  • B is the ultrasound probe. The case where the child direction marker is on the left side when viewed from the operator is shown.
  • FIG. 1 An overall outline of the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment is shown in FIG.
  • This ultrasonic imaging apparatus transmits an ultrasonic signal to an ultrasonic probe 1 that transmits an ultrasonic beam to an inspection target (not shown) and receives a reflected echo from a specimen target, and an ultrasonic probe 1 And an ultrasonic transmission / reception circuit 2 that receives a reflected echo signal from the ultrasonic probe 1, an ultrasonic signal converter 3 that reconstructs the reflected echo signal into an ultrasonic image, and an ultrasonic signal converter 3.
  • An image display unit 4 for displaying the ultrasonic image, and a control unit 5 for controlling each part of the apparatus including the ultrasonic transmission / reception circuit 2 and the ultrasonic signal conversion unit 3.
  • the control unit 5 includes, as the input unit 6, an operation panel including keys and a trackball for receiving input from an operator, and a display unit that displays a GUI necessary for input.
  • the display unit of the input unit 6 can also serve as the image display unit 4.
  • this ultrasonic imaging apparatus is provided with a graphic display unit 7 (image storage unit) for storing an orientation image displayed together with the ultrasonic image, and when the orientation image of the graphic display unit 7 is displayed on the image display unit 4.
  • Display system controller 8 that controls the position and orientation of the image on the screen, and 3D image constructing unit that constructs a 3D image using the ultrasound image (tomographic image) created by the ultrasound signal converter 3 9 and an image memory 10 for accumulating tomographic images for 3D image construction.
  • the tomographic image reconstructed by the ultrasonic signal conversion unit 3, the 3D image constructed by the 3D image construction unit 9, and the orientation image of the graphic display unit 7 are synthesized by the synthesis unit 11 and displayed on the image display unit 4.
  • the ultrasonic signal conversion unit 3 has the function of an image construction unit, and the 3D image construction unit 9 is shown as a separate element from the image construction unit, but the 3D image construction unit 9 It is also possible to have a function of the image configuration unit.
  • the ultrasonic probe 1 has various forms depending on the region to be inspected, the shape, the purpose of the inspection, etc., and the type thereof is not limited, but in general, a plurality of vibration elements are arranged in a straight line or an arc shape. It has a structure and is configured to be driven with a time difference of a constant interval from one end to the other end of the row. As shown in FIG. 2, the ultrasound probe 1 has a protrusion 15 as a marker 15 for recognizing the front and back of the surface (scanning surface) determined by the scanning direction of the ultrasonic beam (the direction indicated by the arrow in the figure). And grooves are provided.
  • a direction mark corresponding to the marker 15 is displayed on the tomographic image displayed on the image display unit 4, and this direction mark allows the operator to display the tomographic image displayed on either side of the scanning plane. Can know.
  • the direction in which this tomographic image is viewed is called the gaze direction.
  • the ultrasonic probe 1 may include a plurality of element arrays, and the ultrasonic imaging apparatus according to the present invention may employ such a plurality of lines.
  • the configuration of the ultrasonic transmission / reception circuit 2 and the ultrasonic signal converter 3 is the same as that of a conventional ultrasonic imaging apparatus, a pulse generation circuit for transmitting an ultrasonic signal, a video amplifier for amplifying an echo signal, and an A mode.
  • a DSC Digital Scan Converter
  • a Doppler circuit including a frequency analysis unit may be provided.
  • the control unit 5 controls the operations of the ultrasonic transmission / reception circuit 2 and the ultrasonic signal conversion unit 3 described above, and also provides the conditions for three-dimensional imaging input via the input unit 6, specifically the ultrasonic search.
  • the operation of the image memory 10 storing the tomographic image and the three-dimensional image constructing unit 9 is also controlled in accordance with the setting of the moving direction of the touch element 1.
  • the input unit 6 has a function of an ultrasonic probe moving direction setting unit. The control by the control unit 5 will be described in detail together with the operation of the ultrasonic imaging apparatus.
  • the input unit 6 can employ various input devices such as a touch panel, a remote control, and a foot switch in addition to the keys and trackballs provided on the operation panel.
  • the graphic display unit 7 displays, along with the tomographic image displayed on the image display unit 4, an orientation image serving as an operator's index, specifically, an orientation mark corresponding to the direction marker of the ultrasonic probe, and an examination site.
  • a body mark that schematically shows the body part to be included, a probe mark that indicates an ultrasonic probe (probe), and the like are stored.
  • various marks are prepared and stored corresponding to various body parts and corresponding to the types of probes.
  • the type of body mark and probe mark to be displayed is selected by the operator via the input unit 6.
  • the display system control unit 8 controls the display of the orientation image displayed on the image display unit 4. Specifically, the probe mark is arranged at a position corresponding to the position (scanning surface) where the ultrasonic probe is applied to the subject with respect to the selected body mark. The arrangement of the probe marks is set by the operator via the input unit 6. In the figure, the display system control unit 8 is described as a separate element from the control unit 5, but the control unit 5 may have the function of the display system control unit 8.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the operation in the case of three-dimensional imaging.
  • the ultrasonic probe 1 is applied to a desired position to be inspected, for example, the surface of the site to be observed, and the ultrasonic probe 1 is moved in a direction substantially perpendicular to the beam scanning plane. Then, continuous imaging is performed to obtain a plurality of tomographic images. Therefore, first, the control unit 5 acquires a tomographic image in a state where the ultrasonic probe 1 is placed at the movement start position, and displays it on the image display unit 4 (step 301). The operator checks whether the line-of-sight direction of the tomographic image displayed on the screen of the image display unit 4 is a desired direction, and then sets a region of interest (ROI) on the tomographic image, and sets the ultrasound probe. Using the tomographic image displaying 1 as a reference, whether to observe the front side from the reference or the back side from the reference, that is, determine the moving direction of the ultrasonic probe of the ultrasonic probe 1 is determined.
  • ROI region of interest
  • the line-of-sight direction is the direction of viewing the scanning surface, which is a two-dimensional section, from either the front or back, and is configured so that the operator can arbitrarily switch.
  • the beam scanning plane is operated when the ultrasonic probe 1 is photographed so that the direction marker 15 of the ultrasonic probe 1 is on the right side when viewed from the operator.
  • the line-of-sight direction 402 is switched, the tomographic image 401 viewed from the person side is switched to a tomographic image viewed from the opposite side of the beam scanning plane.
  • the gaze direction is opposite to the subjective gaze direction of the operator.
  • the operator switches the line-of-sight direction even when the directional marker 15 of the ultrasonic probe 1 is switched to the left side when viewed from the operator and photographed.
  • a tomographic image 403 obtained by viewing the beam scanning surface from the operator side can be displayed.
  • the mark 405 corresponding to the direction marker 15 is displayed on the right side of the tomographic image 401
  • the tomographic image 403 is displayed ( In FIG. 4 (b))
  • a mark 405 corresponding to the direction marker 15 is displayed on the left side of the tomographic image 403.
  • the operator can confirm the line-of-sight direction only by confirming that the direction marker 15 of the ultrasonic probe 1 and the mark 405 displayed on the screen are the same right side or left side.
  • Direction or forward movement (opposite direction of the line of sight) is set in the input unit 6 (step 302).
  • the same direction as the line-of-sight direction is defined as + z direction
  • the direction opposite to the line-of-sight direction is defined as -z direction.
  • the controller 5 performs imaging while moving the ultrasonic probe 1 (step 303).
  • the ultrasound probe 1 performs beam scanning at a predetermined speed, and the ultrasound signal conversion unit 3 creates tomographic image data of the beam scanning surface using echo signals obtained by one beam scanning.
  • the moving range is set by setting a moving distance, a collecting time, a collecting pitch, and the like via the input unit 6.
  • the number of tomographic images is collected as the number of collection times ⁇ frame rate (number of tomographic images acquired per second).
  • a plurality of pieces of tomographic image data collected while moving the ultrasonic probe are sequentially stored in the image memory 10 (step 304).
  • the 3D image construction unit 9 takes in a plurality of tomographic images stored from the image memory 10 and constructs a 3D image.
  • Steps 305 and 306 when the moving direction of the ultrasound probe is set to [+ z direction] in step 302, the order of the tomographic images read from the image memory 10 is the tomographic image stored in the image memory 10. Is the same as the storage order (step 305).
  • the moving direction of the ultrasound probe is set to [ ⁇ z direction]
  • the order of tomographic images read from the image memory 10 is the same as the storage order of tomographic images stored in the image memory 10. Are reversed (step 306).
  • FIG. 5 shows the case where the moving direction 501 of the ultrasonic probe is set to [+ z direction], that is, the same as the line-of-sight direction 502, and the lower part shows the moving direction 501 ′ of the ultrasonic probe [ ⁇ z direction], that is, the direction opposite to the line-of-sight direction 502 is shown.
  • the relationship between the moving direction 501 and the line-of-sight direction 502 of the ultrasonic probe 1 with respect to the inspection object 500 is shown at the left end of each.
  • the order in which a plurality of tomographic images are stored in the image memories 503 and 503 ′ is the tomographic image acquisition order.
  • the moving direction of the ultrasound probe is [+ z direction].
  • the order in which the 3D image construction unit 9 reads from the image memories 503 and 503 ' is opposite between the case of [+ z direction] and the case of [-z direction]. That is, regardless of the order in which tomographic images are acquired, in the three-dimensional image spaces 504 and 504 ′ constructed by the three-dimensional image construction unit 9, cross sections are always arranged from the near side to the far side in the line-of-sight direction.
  • the three-dimensional image constructed in this way is displayed on the image display unit 4 (step 307).
  • the 3D images 505 and 505 ′ constructed by the 3D image construction unit 9 are displayed as they are, so that the operator can see the direction regardless of which direction the ultrasonic probe 1 is moved.
  • the image on the near side is displayed in the foreground of the 3D image.
  • the operator repeats the above steps 301 to 307 as necessary. At that time, even if the operator changes the ultrasonic probe 1, the operator only needs to set the moving direction of the ultrasonic probe 1 with reference to the image displayed on the screen, and thereby always It is possible to display a three-dimensional image in which an image from a direction is displayed.
  • the present embodiment uses an ultrasonic probe, a transmission / reception circuit that transmits / receives an ultrasonic signal to the inspection target via the ultrasonic probe, and a received ultrasonic signal.
  • An ultrasound imaging apparatus comprising: an image configuration unit that configures an ultrasonic tomographic image to be examined; a display unit that displays the ultrasound image; and a control unit that controls the image configuration unit and the display unit.
  • a three-dimensional image constructing unit that constructs a three-dimensional image using a plurality of ultrasonic tomographic images acquired when the ultrasonic probe is moved in a direction intersecting the ultrasonic tomographic image, and the display Using the ultrasonic tomogram displayed on the screen of the unit as a reference, set the ultrasonic probe movement direction in either the first direction that intersects it or the second direction opposite to the first direction.
  • An ultrasonic probe moving direction setting unit that performs the control, The arrangement order of a plurality of ultrasonic tomographic images in the three-dimensional image constructed by the three-dimensional image construction unit is controlled according to the ultrasonic probe movement direction set by the ultrasonic probe movement direction setting unit. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic imaging apparatus capable of preventing misdirection of the operator of the display image.
  • the control unit causes the display unit to display the three-dimensional image constructed by the three-dimensional image construction unit, and displays the three-dimensional image displayed according to the set ultrasonic probe moving direction. It is possible to provide an ultrasonic imaging apparatus that can prevent misperception of the operator of the displayed image even if the direction of the image is controlled.
  • an input unit for inputting the moving direction of the ultrasonic probe is provided as the moving direction setting unit of the ultrasonic probe, it is possible to prevent misdirection of the operator of the display image.
  • An ultrasonic imaging apparatus can be provided.
  • the control unit may include a plurality of ultrasonic waves acquired along with the movement of the ultrasonic probe when the moving direction of the ultrasonic probe is the same as the line-of-sight direction with respect to the screen of the display unit.
  • Tomographic images are stored in the three-dimensional image space in time series order to construct a three-dimensional image, and when the moving direction is opposite to the line-of-sight direction with respect to the screen of the display unit, Even if a plurality of ultrasonic tomographic images acquired with movement are stored in the 3D image space in the reverse order of the time series, a 3D image can be constructed to prevent misrecognition of the operator of the displayed image. It is possible to provide an ultrasonic imaging apparatus capable of doing so.
  • a three-dimensional image display method using an ultrasonic image including a plurality of ultrasonic tomographic images acquired when the ultrasonic probe is moved in a direction intersecting the ultrasonic tomographic image A step of constructing a three-dimensional image using the image, a first direction intersecting with the ultrasonic tomogram displayed on the screen as a reference, and a second direction opposite to the first direction.
  • a step of setting the ultrasonic probe movement direction, and a plurality of ultrasonic tomograms in the three-dimensional image constructed in the three-dimensional image construction unit according to the set ultrasonic probe movement direction Controlling the order of image placement
  • the method includes a step of controlling the arrangement order of a plurality of ultrasonic tomographic images in the three-dimensional image constructed in the three-dimensional image construction unit according to the set ultrasonic probe movement direction. It is possible to provide a three-dimensional image display method using an ultrasonic image capable of preventing misdirection of the operator of the display image.
  • the moving direction of the ultrasonic probe is not defined with respect to the physical scanning plane of the ultrasonic probe, but the moving direction is set with respect to the tomographic image displayed on the screen. Since the definition and the corresponding 3D image are constructed, there is very little possibility of incorrect setting of the moving direction regardless of the orientation of the ultrasound probe, and a mirror image is displayed accordingly. Problems and misdiagnosis can be prevented.
  • the unique effect of this embodiment is that the operator can perform 3D imaging while looking only at the screen, and can always display an image in which the line-of-sight direction matches the image display direction. is there.
  • the setting of the ultrasonic probe movement direction can be set based on the displayed image, that is, the visual line direction with respect to the image. Since the matching images can be displayed, it is possible to prevent erroneous designation of the moving direction due to misunderstanding of the operator and display of the mirror image due to the misdirection.
  • the present embodiment it is possible to guide the operator's ultrasonic probe moving operation by displaying the orientation image indicating the moving direction, and the operator can view the image without worrying about the hand. It is possible to grasp the positional relationship by confirming only the screen of the display unit.
  • the configuration of the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but in this embodiment, in addition to the body mark and the probe mark, the graphic display unit 7 has a three-dimensional structure.
  • a moving direction mark indicating the moving direction of the ultrasound probe 1 set via the input unit 6 is displayed. Therefore, the graphic display unit 7 has two moving directions (+ z direction). And two types of movement direction marks corresponding to (-z direction) are stored.
  • FIG. 6 shows an example of the direction mark and how it is displayed on the screen together with the tomographic image.
  • the procedure of 3D imaging is the same as that of the first embodiment, but when the moving direction of the ultrasound probe 1 is set in step 302 of FIG. 3, as shown in FIG.
  • direction marks 605 or 605 ′ indicating the moving directions 601, 601 ′ are displayed.
  • the moving direction is the same as the viewing direction 602 [+ z direction] (upper stage)
  • a direction mark 605 on which a tapered arrow toward the back side of the tomographic plane is drawn is displayed
  • the moving direction is the viewing direction 602.
  • the opposite [ ⁇ z direction] lower stage
  • a direction mark 605 ′ on which a thick arrow heading toward the front side of the tomographic plane is drawn is displayed. Note that the moving direction can be changed from the input unit 6, and the direction mark displayed following the moving direction is also updated.
  • the image storage unit stores an orientation image to be displayed on the display unit, and the image storage unit displays a movement direction mark indicating a movement direction of the ultrasonic probe as the orientation image.
  • An image, and the control unit displays the moving direction mark image together with the ultrasonic tomographic image displayed on the screen of the display unit. Since the operator can be urged by the direction mark indicating the relationship, the operator can be guided in the movement method, and recognition of the line-of-sight direction becomes easier and intuitive.
  • an ultrasonic imaging apparatus for diagnosis particularly an apparatus that performs real-time diagnosis
  • the operator's line of sight is not deviated from the screen and is displayed on a two-dimensional image (tomographic image).
  • a request can be made by displaying an orientation image indicating the moving direction. realizable.
  • the ultrasonic imaging apparatus includes a position information sensor 12 that detects the position of the ultrasonic probe 1 in the real space and the control unit 5 is connected to the position information sensor 12.
  • the graphic display unit 7 stores a movement direction mark indicating the movement direction.
  • the position information sensor 12 may employ a known three-dimensional position detector such as a magnetic type, an optical type, or a mechanical type.
  • the control unit 5 includes a coordinate conversion unit 51 that converts the position information in the real space sent from the position information center 12 into the position information in the image space of the orientation image stored in the graphic display unit 7.
  • the position information of the coordinate conversion unit 51 is given to the display system control unit 8.
  • the display system control unit 8 uses the position information from the coordinate conversion unit 51 to adjust the position of the probe mark and the position and angle of the movement direction mark.
  • a cross-sectional tomographic image that is the start position of 3D imaging is captured and displayed, as in the first embodiment.
  • an orientation image 805 including a body mark is displayed on the screen of the image display unit 4 as shown in FIG.
  • the body mark is selected by the operator from the orientation image stored in the graphic display unit 7 and is displayed according to the examination site. In the illustrated example, a body mark indicating a person's abdomen is displayed.
  • the position information sensor 12 detects the position of the ultrasonic probe 1 placed in the examination site in the real space and sends it to the control unit.
  • the position information for example, the three-dimensional coordinates of the ultrasonic probe 1 after the movement can be calculated by multiplying a matrix parameter including rotation and translation information with a predetermined position in the real space as the origin.
  • the coordinate conversion unit 51 performs such coordinate conversion between the ultrasonic probe coordinates and the real space coordinates, and coordinate conversion between the real space coordinates and the image space coordinates of the body mark, and the position of the ultrasonic probe 1 And the direction information are calculated and passed to the display system control unit 8.
  • the display system control unit 8 draws a mark (probe mark) 806 indicating the position of the ultrasonic probe on the body mark in accordance with the position information from the coordinate conversion unit 51.
  • a mark probe mark
  • the positional relationship between the subject and the body mark can be related by placing the subject (patient) at a predetermined position on the bed.
  • the position of the part having physical characteristics can be measured by the position information sensor 12 and associated with the corresponding position of the body mark.
  • a moving direction mark 807 indicating the moving direction 801 is displayed on the body mark.
  • 8 shows a case where the ultrasonic probe 1 is moved in the same direction as the line-of-sight direction 802, and a lower stage shows a case where the ultrasonic probe 1 is moved in the direction opposite to the line-of-sight direction 802. .
  • a moving direction mark 807 in which the difference in direction is represented by an arrow is displayed.
  • the operator can perform three-dimensional imaging while confirming the direction in which the ultrasonic probe 1 is moved while looking at the screen. Since the movement mark displayed on the body mark is a mark that refers to the movement direction from above, recognition is easier than the display mark indicating the depth direction.
  • the procedure after the start of 3D imaging is the same as steps 303 to 307 described in the flow of FIG. 3 in the first embodiment. That is, the tomographic images are stored in the image memory 10 in the order of imaging, and the reading order from the image memory 10 is changed depending on whether the moving direction of the ultrasound probe 1 is the + z direction or the ⁇ z direction. Build a 3D image so that the image in the foreground direction is in front.
  • the control unit is arranged on an orientation image representing an inspection object based on the position information from the position sensor.
  • the position and orientation of the ultrasonic probe and the set ultrasonic probe moving direction are displayed, the moving direction of the ultrasonic probe relative to the subject can be displayed.
  • improved operability can be provided.
  • control unit displays a movement mark indicating the range and / or direction of movement of the ultrasonic probe on the orientation image based on the position information from the position sensor.
  • the ultrasonic imaging apparatus uses the positional information of the ultrasonic probe 1 to display a trajectory that the ultrasonic probe 1 has actually moved or to display a moving range. It is also possible.
  • Figure 9 shows an example of the display.
  • a movement mark that indicates the direction in which the ultrasonic probe has actually moved.
  • 908 is displayed on the body mark 905.
  • the operator can confirm whether or not the ultrasonic probe has been moved in a direction different from the intended direction, and can determine whether or not to re-photograph.
  • the deviation from the initial setting is large, it is possible to alert the operator by changing the color of the movement mark or by highlighting it by blinking. If the set movement direction and the actual movement direction are reversed, the display is reversed.
  • the moving range of the ultrasonic probe may be expressed by the length of an arrow, or a mark indicating the range may be displayed at the end of the movement.
  • orientation images such as body marks and probe marks not only serve as indices for shooting, but are recorded together with the displayed tomographic images to refer to cross-sectional positions that are difficult to understand with only tomographic images.
  • Useful As described above, by displaying the information of the actually moved ultrasonic probe 1 as an orientation image, it is possible to easily recognize the three-dimensional imaging conditions such as the range and direction of the moving region.
  • the present invention it is possible to improve the operability of the operator in three-dimensional imaging using an ultrasonic imaging apparatus, and to perform a series of operations from diagnosis to image display while viewing the screen. In addition, it is possible to prevent a display such as a reverse display that leads to a wrong diagnosis.
  • 1 ultrasonic probe 1 ultrasonic probe, 2 ultrasonic transmission / reception circuit, 3 ultrasonic signal conversion unit, 4 image display unit, 5 control unit, 6 input unit, 7 graphic display unit, 8 display system control unit, 9 3D image construction unit , 10 Image memory, 11 Compositing unit, 12 Position information sensor, 15 Direction marker

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Abstract

　本発明の超音波画像装置は、超音波探触子と、検査対象に超音波探触子を介して超音波信号を送受信させる送受信回路と、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成する画像構成部と、超音波画像を表示する表示部と、画像構成部および表示部を制御する制御部とを備えた超音波画像装置であって、超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築する3次元画像構築部と、表示部の画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子の移動方向を設定する超音波探触子移動方向設定部と、を備え、制御部は、超音波探触子の移動方向設定部によって設定された超音波探触子の移動方向に応じて、3次元画像構築部において構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御する。

Description

超音波画像装置と超音波画像を用いた三次元画像表示方法
　本発明は、超音波探触子を用いて検査対象を画像化する超音波画像装置に係り、特に、操作性に優れ、操作者が求める画像をそのまま表示可能な超音波画像装置と超音波画像を用いた三次元画像表示方法に関する。
　超音波画像装置は、超音波を発信するとともに受信するトランスデューサを超音波探触子として用い検査対象の内部を画像化するものであって、非侵襲的な検査装置として診断に多用されている。超音波探触子は、一般的に複数の振動素子を一方向に配列させた構造を有し、検査対象の表面に接触させた状態でこれら複数の振動素子を順次駆動する。超音波画像装置は、複数の超音波振動素子が順次駆動されることによって、超音波ビームを検査対象の内部に送り、検査対象の内部からの反射エコー信号を計測する。超音波画像装置は、検査対象の内部からの反射エコー信号を計測することにより、素子配列を含み検査対象表面とほぼ直交する断面の情報(断層像)を得る。
　超音波画像装置で取得された断層像は、操作者が手動で動かす超音波探触子からの情報であるため、その位置情報は相対的なものである。従って超音波探触子の位置情報を記録し、また操作者に知らせる手段が必要となる。
　従来の超音波画像装置では、モニターに表示される断層像が超音波探触子の表面、裏面の何れかから、超音波探触子のどの素子配列から得られた断層像であるかを認識できるようにするため、超音波探触子には突起や溝等の方向マーカが設けられると共に、表示画面には方向マーカに対応するオリエンテーションマークが画像に重ねて表示される。
　オリエンテーションマークは、超音波探触子の方向マーカが設けられる面を表面として、超音波探触子の方向マーカを、操作者から見て右側となるように持って撮影した場合、操作者側から見た断層像を表示させるように視線方向を設定すると、断層像の右側(方向マーカと同じ右側)に表示される。
　一方、オリエンテーションマークは、超音波探触子の方向マーカが設けられない面を裏面として、超音波探触子の方向マーカを、操作者から見て右側となるように持って撮影した場合、操作者側から見た断層像を表示させるように視線方向を設定すると、断層像の左側(方向マーカと反対の左側)に表示される。
　結局、超音波探触子の表面から裏面へ、あるいは裏面から表面への切替は視線方向を切り替えることと同じ意味となる。
　操作者は、超音波探触子の方向マーカの配置と、画面上のオリエンテーションマークの配置が同じであるか否かを見れば、断層像がどちらから見た断層像か、つまり視線方向の向きを知ることができ、また視線方向の切り替えが可能である。
　また、画面上に、被検者の検査部位や姿勢を示すボディマークを表示するとともに、超音波探触子の位置及び方向を表すプローブマークをボディマーク上に表示することが一般的に行われている。
　さらに、位置情報センサを用いて、実空間における超音波探触子の位置を検出し、自動的に被検者の体勢に合わせたボディマークの表示、プローブマークの位置及び方向表示を行う超音波画像装置も提案されている(特許文献1)。
　一方、3次元画像を取得する機能を備えた超音波画像装置が実用化されている(例えば、特許文献2)。
　特許文献2等の3次元画像の取得手法には、大きく分けて二つある。3次元画像の取得手法の一つは、超音波探触子の素子配列(超音波の発信源)を中心軸として揺動させる方法である。3次元画像の取得手法の他の一つは、超音波探触子を素子配列と直交する方向にアクチュエータ或いは手動で平行移動させる方法である。
　3次元画像の取得手法他の一つは、3次元画像を取得する場合、操作者は2次元画像(断層像)上で関心領域を設定し、断層面(XY面)のサイズと方向を決め、Z方向の収集距離、収集時間、収集ピッチ等を設定することでZ方向のサイズを決め画像データの収集をすることが一般的である。
　Z方向すなわち超音波探触子を移動する方向は、超音波探触子の走査面をXY面に対し正負2つの向き(＋Z方向と－Z方向)がある。超音波探触子の走査面の向きは一方の向きに固定されているか、超音波探触子の方向マーカの位置を基準に決められる2つの向きのいずれかを選択するようになっている。
　例えば、操作者が、超音波探触子の方向マーカを右側になるように持ったとき、手前から奥へ移動させる方向が＋Z方向、奥から手前へ移動させる方向が－Z方向と決められている。操作者はこのような設定を行った後、設定した方向に超音波探触子を移動させながら撮影を行う。
　断層像は超音波探触子の移動の方向の各位置で取得される。超音波画像装置は移動方向に合わせて、これら断層像を2次元画像フレームのメモリに格納し、3次元画像(立体画像)を構築する。構築された3次元画像は断層像とともに表示画面に表示される。
特開2004-57379号公報 特開2000-333952号公報
　上述したように超音波探触子を移動させて3次元画像用のデータを取得する場合、操作者は(1)超音波探触子の方向マークの確認すなわち視線方向の設定、(2)移動方向の設定(定義)、を行う必要がある。
　しかしながら、操作者が診断を行っている最中には、被検者の体勢変更や関心領域の移動等に伴い超音波探触子の当て方や持ち方を変更する場合があり、その場合、視線方向と移動方向の定義が逆になる可能性がある。
　また、操作者が超音波探触子を被検者の体内に挿入する検査等の場合には、視線方向の設定自体が困難な場合もある。操作者の意図する視線方向と構築された3次元画像の表示の向きとが逆になる可能性がある。
　例えば、図10に示す位置関係が定義されている場合、超音波探触子を方向マーカが左側となるように持ち、視線方向が右側に持った場合と逆になっている状態で、移動方向の設定(＋Z方向或いは－Z方向の設定)をした場合、超音波画像装置は、設定された移動方向に従って3次元画像用の断層像を収集するため、構築された3次元画像は操作者からは鏡像となって表示される。操作者は鏡像となった表示を実像と誤認すれば、表示画像の誤診断につながるおそれがある。
　本発明は、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本発明の超音波画像装置は、画面に表示された画像を基準とする超音波探触子移動方向の設定機能及び、その方向に合わせた3次元画像構築および3次元画像表示機能を備えたものである。
　すなわち、本発明の超音波画像装置は、超音波探触子と、検査対象に前記超音波探触子を介して超音波信号を送受信させる送受信回路と、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、前記画像構成部および前記表示部を制御する制御部とを備えた超音波画像装置であって、前記超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築する3次元画像構築部と、前記表示部の画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子移動方向を設定する超音波探触子移動方向設定部と、を備え、前記制御部は、前記超音波探触子移動方向設定部によって設定された超音波探触子の移動方向に応じて、前記3次元画像構築部において構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御することを特徴とする。
　また、本発明の超音波画像を用いた三次元画像表示方法は、検査対象に超音波探触子を介して超音波信号を送受信させるステップと、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成するステップと、前記超音波画像を表示するステップと、を含む超音波画像を用いた三次元画像表示方法であって、前記超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築するステップと、画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子の移動方向を設定するステップと、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、前記構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するステップと、前記設定された超音波探触子の移動方向に応じて、前記構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するステップを含むことを特徴とする。
　本発明によれば、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像装置を提供することができるという効果を奏する。
第1の実施形態の超音波画像装置の全体概要を示すブロック図 超音波探触子の外観を示す斜視図 第1の実施形態の超音波画像装置の動作を示すフローチャート 超音波探触子の向きと視線方向との関係を説明する図で、(a)は超音波探触子の方向マーカが操作者から見て右側にある場合、(b)は超音波探触子の方向マーカが操作者から見て左側にある場合を示す。 3次元画像構築部における画像の構築と画像表示の向きを説明する図 第2の実施形態の超音波画像装置の画面表示例を説明する図 第3の実施形態の超音波画像装置の全体概要を示すブロック図 第3の実施形態の超音波画像装置の画面表示例を説明する図 第3の実施形態の超音波画像装置の画面表示の他の例を示す図 超音波画像装置における超音波探触子の移動方向の定義方法を説明する図
　以下、本発明の超音波画像装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　＜第1の実施形態＞
　本実施の形態の超音波画像装置の全体概要を図1に示す。この超音波画像装置は、検査対象(図示省略)に超音波ビームを送り出すとともに検体対象からの反射エコーを受信する超音波探触子1と、超音波探触子1に超音波信号を送信するとともに超音波探触子1からの反射エコー信号を受信する超音波送受信回路2と、反射エコー信号を超音波画像に再構成する超音波信号変換部3と、超音波信号変換部3で作成された超音波画像を表示する画像表示部4と、超音波送受信回路2および超音波信号変換部3を含む装置の各部を制御する制御部5とを備えている。制御部5は、入力部6として、操作者からの入力を受け付けるためのキーやトラックボールなどを備えた操作パネル及び入力に必要なGUIなどを表示する表示部が備えられている。入力部6の表示部は、画像表示部4が兼ねることも可能である。
　さらにこの超音波画像装置は、超音波画像とともに表示されるオリエンテーション画像を収納するグラフィック表示部7(画像記憶部)と、グラフィック表示部7のオリエンテーション画像を画像表示部4に表示させる際に、オリエンテーション画像の画面上の位置や向きなどを制御する表示系制御部8と、超音波信号変換部3で作成された超音波画像(断層像)を用いて3次元画像を構築する3次元画像構築部9と、3次元画像構築のために、断層像を蓄積する画像メモリ10が備えられている。超音波信号変換部3で再構成された断層像、3次元画像構築部9で構築された3次元画像およびグラフィック表示部7のオリエンテーション画像は合成部11により合成されて画像表示部4に表示される。なお図1では、超音波信号変換部3に画像構成部の機能を持たせ、3次元画像構築部9は、画像構成部とは別の要素として示しているが、3次元画像構築部9は画像構成部の一機能とすることも可能である。
　超音波探触子1は、検査対象の部位、形状、検査の目的等により種々の形態のものがあり、その種類は限定されないが、一般に複数の振動素子を直線状や円弧状に配列させた構造を有し、列の一端から他端まで一定間隔の時間差で駆動するように構成されている。超音波探触子1には、図2に示すように、超音波ビームの走査方向(図中、矢印で示す方向)で決まる面(走査面)の表裏を認識させるためのマーカ15として、突起や溝が設けられている。画像表示部4に表示される断層像には、マーカ15に対応する方向マークが表示され、この方向マークにより、操作者は表示されている断層像が走査面のどちら側から見た断層像なのかを知ることができる。この断層像を見る方向を視線方向という。
　なお超音波探触子1には、素子配列が複数列のものもあり、本発明の超音波画像装置はこのような複数列のものも採用できる。
　超音波送受信回路2および超音波信号変換部3の構成は、従来の超音波画像装置と同様であり、超音波信号発信のためのパルス発生回路、エコー信号を増幅するためのビデオ増幅器、Aモード信号をデジタル量として記憶しテレビ映像信号とするDSC(ディジタルスキャンコンバータ)などを備えている。また周波数分析部を備えたドプラ回路などを備えていてもよい。
　制御部5は、上述した超音波送受信回路2および超音波信号変換部3の動作を制御する他、入力部6を介して入力された3次元撮影の際の条件、具体的には超音波探触子1の移動方向の設定に従い、断層像を格納する画像メモリ10や3次元画像構築部9の動作も制御する。入力部6は超音波探触子移動方向設定部の機能を有している。制御部5による制御については、超音波画像装置の動作とともに詳述する。
　入力部6は、操作パネルに備えられたキーやトラックボールのほか、タッチパネル、リモコン、フットスイッチなど種々の入力装置が採用できる。
　グラフィック表示部7は、画像表示部4に表示される断層像とともに、操作者の指標となるオリエンテーション画像、具体的には、超音波探触子の方向マーカに対応するオリエンテーションマークや、検査部位を含む体の部分を模式的に示すボディマークや、超音波探触子(プローブ)を示すプローブマーク等を格納している。これらオリエンテーション画像は、種々の体の部分に対応して、またプローブの種類に対応して、種々のマークが用意され格納されている。表示させるボディマークおよびプローブマークの種類は、操作者が入力部6を介して選択する。
　表示系制御部8は、画像表示部4に表示させるオリエンテーション画像の表示を制御する。具体的には、選択されたボディマークに対して、被検体に超音波探触子を当てる位置(走査面)に対応する位置にプローブマークを配置する。このプローブマークの配置は入力部6を介して操作者が設定する。なお図では、表示系制御部8は、制御部5と別な要素として記載されているが、制御部5が表示系制御部8の機能を持つことも可能である。
　次に上記構成の超音波画像装置の動作を説明する。断層像の撮影は、従来の超音波画像装置の動作と同様であり、ここでは3次元撮影の手順を中心に説明する。図3に、3次元撮影の場合の動作のフローチャートを示す。
　3次元撮影は、超音波探触子1を検査対象の所望の位置、例えば観察しようとする部位の表面に当てて、ビーム走査面とほぼ直交する方向に超音波探触子1を移動させながら、連続して撮影を行い、複数枚の断層像を取得する。このため、まず制御部5は、超音波探触子1を移動の開始位置に当てた状態で断層像を取得し、画像表示部4に表示する(ステップ301)。操作者は、画像表示部4の画面に表示された断層像の視線方向が所望の方向であるかどうかを確認した後、断層像上に関心領域(ROI)を設定し、超音波探触子1を表示された断層像を基準として、基準より手前側を観察するのか、基準より奥側を観察するのか、すなわち超音波探触子1の超音波探触子移動方向を決める。
　視線方向とは、二次元断面である走査面を表裏いずれの方から見るかという方向であり、操作者が任意に切り替えることができるように構成されている。例えば図4(a)に示すように、超音波探触子1の方向マーカ15を操作者から見て右側となるように超音波探触子1を持って撮影したときにビーム走査面を操作者側から見た断層像401は、視線方向402を切り替えた場合、ビーム走査面を反対側から見た断層像と切り替えられる。この場合、視線方向は、操作者の主観的な視線方向とは逆である。一方、図4(b)に示すように、操作者は、超音波探触子1の方向マーカ15を操作者から見て左側となるようにして持ち替えて撮影したときにも、視線方向を切り替えることにより、ビーム走査面を操作者側から見た断層像403を表示させることができる。ここで、断層像401が表示される場合には(図4(a))、断層像401の右側に方向マーカ15に対応するマーク405が表示され、断層像403が表示される場合には(図4(b))、断層像403の左側に方向マーカ15に対応するマーク405が表示される。操作者は、超音波探触子1の方向マーカ15と画面に表示されるマーク405が同じ右側或いは左側であることを確認するだけで、視線方向を確認することができる。
　このように、操作者は視線方向を確認した後、超音波探触子1の超音波探触子移動方向を入力部6に入力する。
具体的には、操作者は超音波探触子移動方向として、画面に表示された断層像の面(ｘｙ面)の位置をz＝0とし、手前から奥側への移動(視線方向と同じ方向)か、手前側への移動(視線方向と逆方向)かを入力部6に設定する(ステップ302)。ここでは視線方向と同じ方向を＋z方向、視線方向と逆方向を－z方向と定義する。
　次いで操作者は超音波探触子1を移動させながら、制御部5は撮影を行う(ステップ303)。超音波探触子1は所定の速度でビーム走査を行い、1回のビーム走査で得られたエコー信号を用いて超音波信号変換部3がビーム走査面の断層像データを作成する。撮影範囲の設定には種々の方法があるが、通常、入力部6を介して、移動距離、収集時間、収集ピッチなどを設定することにより移動範囲を設定する。断層像は収集時間×フレームレート(1秒あたりの断層像の取得枚数)の数を収集する。超音波探触子を移動させながら収集した複数枚の断層像データは、順次画像メモリ10内に収納される(ステップ304)。
　操作者は超音波探触子1を停止させて制御部5は撮影を終了すると、3次元画像構築部9は、画像メモリ10から格納された複数枚の断層像を取り込み、3次元画像を構築する(ステップ305、306)。ここで、ステップ302において、超音波探触子の移動方向が［＋z方向］に設定されている場合には、画像メモリ10から読み出す断層像の順序は画像メモリ10内に格納されている断層像の格納順序と同じにする(ステップ305)。一方、超音波探触子の移動方向が［－z方向］に設定されている場合には、画像メモリ10から読み出す断層像の順序を画像メモリ10内に格納されている断層像の格納順序とは逆にする(ステップ306)。
　この様子を図5に示す。図5の上段は超音波探触子の移動方向501が［＋z方向］に設定されている場合すなわち視線方向502と同じ場合を示し、下段は超音波探触子の移動方向501’が［－z方向］に設定されている場合すなわち視線方向502と逆方向の場合を示す。
　それぞれの左端に、検査対象500に対する超音波探触子1の移動方向501と視線方向502との関係が示されている。
　図5に示すように、複数枚の断層像が画像メモリ503、503’に収納される順番が、断層像の取得順序であることは、超音波探触子の移動方向が［＋z方向］の場合も［－z方向］の場合も同じである。一方、3次元画像構築部9が画像メモリ503、503’から読み出す順序は、［＋z方向］の場合と［－z方向］の場合では逆である。つまり断層像の取得順序に拘わらず、3次元画像構築部9で構築される3次元画像空間504、504’では、常に視線方向の手前から奥側に断面が並ぶことになる。
　こうして構築された3次元画像は、画像表示部4に表示される(ステップ307)。表示の向きは、3次元画像構築部9で構築された3次元画像505、505’がそのまま表示されるので、超音波探触子1をどちら方向に移動した場合にも、操作者から見て手前側にある画像が3次元画像の最前面に表示される。
　操作者は必要に応じて、上述したステップ301～307を繰り返す。その際、操作者が超音波探触子1を持ち替えた場合でも、操作者は、画面に表示された画像を基準として超音波探触子1の移動方向を設定すればよく、それによって常に視線方向からの画像が表示された3次元画像を表示させることができる。
　以上、説明したように、本実施の形態は、超音波探触子と、検査対象に前記超音波探触子を介して超音波信号を送受信させる送受信回路と、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、前記画像構成部および前記表示部を制御する制御部とを備えた超音波画像装置であって、前記超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築する3次元画像構築部と、前記表示部の画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子移動方向を設定する超音波探触子移動方向設定部と、を備え、前記制御部は、前記超音波探触子移動方向設定部によって設定された超音波探触子移動方向に応じて、前記3次元画像構築部において構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するので、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像装置を提供することができる。
　また、前記制御部は、前記3次元画像構築部で構築された3次元画像を前記表示部に表示させるとともに、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、表示される3次元画像の方向を制御しても、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像装置を提供することができる。
　また、前記超音波探触子移動方向設定部として、前記超音波探触子の移動方向を入力するための入力部を備えても、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像装置を提供することができる。
　また、前記制御部は、前記超音波探触子移動方向が、前記表示部の画面に対する視線方向と同方向であるときに、前記超音波探触子の移動に伴い取得される複数の超音波断層像を時系列順に前記3次元画像空間に格納して3次元画像を構築し、前記移動方向が、前記表示部の画面に対する視線方向と逆方向であるときに、前記超音波探触子の移動に伴い取得される複数の超音波断層像を時系列とは逆の順序で前記3次元画像空間に格納して3次元画像を構築しても、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像装置を提供することができる。
　また、検査対象に超音波探触子を介して超音波信号を送受信させるステップと、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成するステップと、前記超音波画像を表示するステップと、を含む超音波画像を用いた三次元画像表示方法であって、前記超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築するステップと、画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子移動方向を設定するステップと、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、前記3次元画像構築部において構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するステップと、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、前記3次元画像構築部において構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するステップを含んでいるので、表示画像の操作者の方向誤認等を防止することが可能な超音波画像を用いた三次元画像表示方法を提供することができる。
　本実施の形態によれば、超音波探触子の物理的な走査面に対して超音波探触子の移動方向を定義するのではなく、画面に表示された断層像に対して移動方向を定義し、それに対応して3次元画像を構築するので、超音波探触子がどのような向きになっていても、移動方向の誤設定する可能性が極めて少なく、それによって鏡像が表示されるという問題や誤診断を防止できる。
　また、本実施の形態の特有の効果は、操作者が画面のみを見ながら3次元撮影を行うことができ、また、視線方向と画像の表示方向が一致した画像を常に表示させることができることである。
　また、3次元撮影機能を備えた超音波画像装置において、超音波探触子移動方向の設定を表示されている画像すなわち画像に対する視線方向を基準に設定することができ、その際、視線方向に一致する画像を表示することができるので、操作者の勘違いによる移動方向の誤指定やそれによる鏡像画像の表示などを防止することができる。
　また、本実施の形態によれば、移動方向を示すオリエンテーション画像を表示させることにより、操作者の超音波探触子移動動作を誘導することができ、操作者は手元を気にすることなく画像表示部の画面のみを確認して位置関係を把握することができる。
　＜第2の実施の形態＞
　本実施の形態の超音波画像装置も、装置の構成は図1に示したものと同様であるが、本実施の形態では、グラフィック表示部7に、ボディマークやプローブマークのほかに、3次元撮影において、入力部6を介して設定された超音波探触子1の移動方向を示す移動方向マークを表示させることが特徴であり、そのためグラフィック表示部7には、二つの移動方向(＋z方向と－z方向)に対応する2種類の移動方向マークが格納されている。図6に、方向マークの一例と、それが断層像とともに画面に表示された様子を示す。
　本実施の形態も3次元撮影の手順は第1の実施の形態と同様であるが、図3のステップ302において超音波探触子1の移動方向が設定されると、図6に示すように、断層像601を表示した画面600にその移動方向601、601’を示す方向マーク605或いは605’が表示される。図示する例では、移動方向が視線方向602と同じ［＋z方向］の場合(上段)、断層面の奥側に向かう先細りの矢印が描画された方向マーク605が表示され、移動方向が視線方向602と逆の［－z方向］の場合(下段)、断層面の手前側に向かう先太りの矢印が描画された方向マーク605’が表示される。なお移動方向は入力部6から設定変更も可能であり、それに追従して表示される方向マークも更新される。
　その他の構成は、第1の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
　本実施形態によれば、前記表示部に表示させるオリエンテーション画像を記憶する画像記憶部を有し、　前記画像記憶部は、前記オリエンテーション画像として、前記超音波探触子の移動方向を示す移動方向マーク画像を備え、前記制御部は、前記表示部の画面に表示された超音波断層像とともに前記移動方向マーク画像を表示させるので、画面に表示される画像に対しての移動を、奥行き方向の位置関係を表す方向マークによって、操作者に促すことができるので、操作者の移動方法の誘導が可能となり、視線方向に対する認識がより容易且つ直感的になる。
　また、診断用の超音波画像装置、特にリアルタイム診断を行う装置では、検査、診断を効率的に行うために操作者の視線を画面から外れさせない状態で、2次元画像(断層像)上での関心領域の抽出、3次元画像構築、3次元画像診断まで一連の動作を行うことが好ましいが、本実施の形態によれば、移動方向を示すオリエンテーション画像を表示させることにより、このような要請を実現できる。
　＜第3の実施の形態＞
　本実施の形態の超音波画像装置の全体概要を、図7に示す。図7において、図1の超音波画像装置と同じ符号で示す要素は、図1の超音波画像装置と同様の機能を有する。
本実施の形態の超音波画像装置は、図7に示すように、超音波探触子1の実空間における位置を検出する位置情報センサ12を備える点および制御部5が位置情報センサ12からの位置情報を用いて検査対象の表面とほぼ平行な面すなわち超音波探触子1のビーム走査面と直交する面における超音波探触子1の位置と移動方向とを表示部に表示させる機能を有する点が異なる。グラフィック表示部7には、ボディマークやプローブマークのほかに、その移動方向を示す移動方向マークが収納されている。
　以下、図1の超音波画像装置と異なる要素を中心に、本実施の形態を説明する。
　位置情報センサ12は、公知の磁気式、光学式或いは機械式などの3次元位置検出器を採用することができる。
　制御部5は、位置情報センタ12から送られてくる実空間における位置情報を、グラフィック表示部7に収納されたオリエンテーション画像の画像空間の位置情報に変換する座標変換部51を備えている。座標変換部51の位置情報は、表示系制御部8に与えられる。表示系制御部8は、座標変換部51からの位置情報を用いて、プローブマークの位置の調整と移動方向マークの位置や角度の調整を行う。
　本実施の形態の超音波画像装置にて3次元撮影する場合の動作を説明する。撮影の開始にあたり、3次元撮影の開始位置である断面の断層像を撮像し、表示させることは第一の実施形態と同様である。この際、画像表示部4の画面には、図8に示すように、ボディマークを含むオリエーテンション画像805を表示させる。ボディマークは、グラフィック表示部7に格納されているオリエンテーション画像から検査部位に合ったものを操作者が選択し、表示させる。図示する例では、人の腹部を示すボディマークが表示されている。
　一方、位置情報センサ12は、検査部位に置かれた超音波探触子1の実空間における位置を検出し、制御部に送る。位置情報は、例えば、実空間の所定位置を原点とし、回転および平行移動情報を含む行列パラメータを掛け合わせることにより、移動後の超音波探触子1の3次元座標を計算することができる。座標変換部51は、このような超音波探触子座標と実空間座標との座標変換および実空間座標とボディマークの画像空間の座標との座標変換を行い、超音波探触子1の位置と向きの情報を算出して表示系制御部8に渡す。表示系制御部8は、座標変換部51からの位置情報に従い、ボディマーク上に超音波探触子の位置を示すマーク(プローブマーク)806を描出させる。なお被検体とボディマークとの位置関係は、被検体(患者)を寝台の所定の位置に寝かせることにより、関連性をつけておくことができる。被検体についても、身体的な特徴のある部位の位置を位置情報センサ12で計測し、ボディマークの該当位置と関連付けておくことも可能である。
　次いで、入力部6から超音波探触子1の超音波探触子移動方向が設定されると、その移動方向801を示す移動方向マーク807をボディマーク上に表示する。図8の上段は、超音波探触子1を視線方向802と同じ方向に移動する場合を示し、下段は、超音波探触子1を視線方向802の逆方向に移動する場合を示している。画面には、この方向の違いを矢印で表わされた移動方向マーク807が表示される。これにより操作者は、画面を見て超音波探触子1を移動させる方向を確認しながら、3次元撮影を行うことができる。ボディマーク上に表示された移動マークは、移動方向を上から参照したマークであるため、奥行き方向を示す表示マークに比べ、認識がより容易になる。
　3次元撮影が開始された後の手順は、第1の実施形態において図3のフローで説明したステップ303～307と同様である。すなわち、断層像を撮像順に画像メモリ10に格納するとともに、超音波探触子1の移動方向が＋z方向か－z方向かに応じて、画像メモリ10から読み出す順序を異ならせて3次元画像の構築を行い、視線方向手前の画像が手前になるように3次元画像を表示させる。
　本実施形態によれば、超音波探触子の実空間における位置情報を検出する位置センサを備え、前記制御部は、前記位置センサからの位置情報をもとに、検査対象を表すオリエンテーション画像上に、前記超音波探触子の位置及び向き並びに前記設定された超音波探触子移動方向を表示させるので、被検体に対する超音波探触子の移動方向を表示することができるため、第1および第2の実施形態と同様の効果に加えて、より向上した操作性を提供できる。
　また、前記制御部は、前記位置センサからの位置情報をもとに、前記超音波探触子が移動した範囲及び／又は方向を示す移動マークを前記オリエンテーション画像上に表示させても、第1および第2の実施形態と同様の効果に加えて、より向上した操作性を提供できる。
　また、本実施形態の超音波画像装置は、超音波探触子1の位置情報を利用して、超音波探触子1が実際に移動した軌跡を表示させたり、移動範囲を表示させたりすることも可能である。
　表示の一例を図9に示す。図示する例では、最初に超音波探触子の移動方向を設定したときにプローブマーク906とともに表示される移動方向マーク907とは別に、実際に超音波探触子が移動した方向を示す移動マーク908がボディマーク905上に表示される。これによって、操作者は意図した方向と異なる方向に超音波探触子を移動したかどうかを確認でき、再撮影するかどうかを判断することができる。最初の設定からのずれが大きい場合には、移動マークの色を変えたり、点滅表示にするなど強調することにより、操作者に注意を促すことも可能である。また設定した移動方向と実際の移動方向とが逆の場合には、表示が逆方向になるので、その旨を上述のような警告とともに或いはそれに代えて文字列909等で表示することも可能である。その他、表示の手法については種々の手法を採用することができる。また超音波探触子の移動範囲についても、矢印の長さで表現してもよいし、移動終了の時点で範囲を示すマークを表示させることも可能である。
　また、一般にボディマークやプローブマーク等のオリエンテーション画像は、撮影の際の指標となるのみでなく、表示された断層像とともに記録することにより、断層像だけではわかりにくい断面位置などを参照するのに役立つ。上述のように、実際に移動した超音波探触子1の情報をオリエンテーション画像として表示することにより、移動領域の範囲や方向等の3次元撮影条件を容易に認識することが可能となる。
　本発明によれば、超音波画像装置による3次元撮影において、操作者の操作性を向上することができ、画面を見ながら診断から画像表示までの一連の動作を行うことができる。また逆方向表示など誤診断につながる表示を防止できる。
　1　超音波探触子、2　超音波送受信回路、3　超音波信号変換部、4　画像表示部、5　制御部、6　入力部、7　グラフィック表示部、8　表示系制御部、9　3次元画像構築部、10　画像メモリ、11　合成部、12　位置情報センサ、15　方向マーカ

Claims (14)

  1. 　超音波探触子と、検査対象に前記超音波探触子を介して超音波信号を送受信させる送受信回路と、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、前記画像構成部および前記表示部を制御する制御部とを備えた超音波画像装置であって、
    　前記超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築する3次元画像構築部と、
    前記表示部の画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子の移動方向を設定する超音波探触子移動方向設定部と、を備え
    　前記制御部は、前記超音波探触子移動方向設定部によって設定された超音波探触子の移動方向に応じて、前記3次元画像構築部において構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御することを特徴とする超音波画像装置。
  2. 　前記制御部は、前記3次元画像構築部で構築された3次元画像を前記表示部に表示させるとともに、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、表示される3次元画像の方向を制御することを特徴とする請求項1に記載の超音波画像装置。
  3. 　前記超音波探触子移動方向設定部として、前記超音波探触子の移動方向を入力するための入力部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の超音波画像装置。
  4. 　前記制御部は、前記超音波探触子移動方向が、前記表示部の画面に対する視線方向と同方向であるときに、前記超音波探触子の移動に伴い取得される複数の超音波断層像を時系列順に3次元画像空間に格納して3次元画像を構築し、前記移動方向が、前記表示部の画面に対する視線方向と逆方向であるときに、前記超音波探触子の移動に伴い取得される複数の超音波断層像を時系列とは逆の順序で前記3次元画像空間に格納して3次元画像を構築することを特徴とする請求項1に記載の超音波画像装置。
  5. 　前記表示部に表示させるオリエンテーション画像を記憶する画像記憶部を有し、
    　前記画像記憶部は、前記オリエンテーション画像として、前記超音波探触子の移動方向を示す移動方向マーク画像を備え、
    　前記制御部は、前記表示部の画面に表示された超音波断層像とともに前記移動方向マーク画像を表示させることを特徴とする請求項1に記載の超音波画像装置。
  6. 　前記超音波探触子の実空間における位置情報を検出する位置センサを備え、
    　前記制御部は、前記位置センサからの位置情報をもとに、検査対象を表すオリエンテーション画像上に、前記超音波探触子の位置及び向き並びに前記設定された超音波探触子の移動方向を表示させることを特徴とする請求項5に記載の超音波画像装置。
  7. 　前記制御部は、前記位置センサからの位置情報をもとに、前記超音波探触子が移動した範囲及び／又は方向を示す移動マークを前記オリエンテーション画像上に表示させることを特徴とする請求項6に記載の超音波画像装置。
  8. 　検査対象に超音波探触子を介して超音波信号を送受信させるステップと、受信した超音波信号を用いて検査対象の超音波断層像を構成するステップと、前記超音波画像を表示するステップと、を含む超音波画像を用いた三次元画像表示方法であって、前記超音波探触子を前記超音波断層像と交差する方向に移動したときに取得される複数枚の超音波断層像を用いて3次元画像を構築するステップと、画面に表示された超音波断層像を基準として、それと交差する第1の方向と、当該第1の方向と反対向きの第2の方向のいずれかの超音波探触子の移動方向を設定するステップと、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、前記構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するステップと、前記設定された超音波探触子の移動方向に応じて、前記構築される3次元画像における複数枚の超音波断層像の配置順序を制御するステップを含むことを特徴とする超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
  9. 　前記構築された3次元画像を表示し、前記設定された超音波探触子移動方向に応じて、表示される3次元画像の方向を制御するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載の超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
  10. 　前記超音波探触子の移動方向を入力するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載の超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
  11. 　前記超音波探触子移動方向が、前記表示部の画面に対する視線方向と同方向であるときに、前記超音波探触子の移動に伴い取得される複数の超音波断層像を時系列順に3次元画像空間に格納して3次元画像を構築し、前記移動方向が、前記画面に対する視線方向と逆方向であるときに、前記超音波探触子の移動に伴い取得される複数の超音波断層像を時系列とは逆の順序で前記3次元画像空間に格納して3次元画像を構築するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載の超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
  12. 　前記超音波探触子の移動方向を示す移動方向マーク画像をオリエンテーション画像として記憶するステップと、
    　前記超音波断層像とともに前記オリエンテーション画像を表示するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載の超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
  13. 　前記超音波探触子の実空間における位置情報を検出するステップと、
    　前記位置情報をもとに、検査対象を表すオリエンテーション画像上に、前記超音波探触子の位置及び向き並びに前記設定された超音波探触子移動方向を表示させるステップと、を含むことを特徴とする請求項12に記載の超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
  14. 　前記位置情報をもとに、前記超音波探触子が移動した範囲及び／又は方向を示す移動マークを前記オリエンテーション画像上に表示させることを特徴とする請求項13に記載の超音波画像を用いた三次元画像表示方法。
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