JP4290805B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4290805B2 JP4290805B2 JP06554899A JP6554899A JP4290805B2 JP 4290805 B2 JP4290805 B2 JP 4290805B2 JP 06554899 A JP06554899 A JP 06554899A JP 6554899 A JP6554899 A JP 6554899A JP 4290805 B2 JP4290805 B2 JP 4290805B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- dimensional
- pixel
- scanning
- ultrasonic transducer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置、更に詳しくは３次元超音波画像の画素の補間部分に特徴のある超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波振動子を有する超音波内視鏡を体腔内に挿入して、上記超音波振動子から超音波を送受波し、そのエコー信号から体内の状態を描画することによって診断を行なう超音波画像診断装置が一般的に使用されている。
【０００３】
このような超音波画像診断装置における超音波内視鏡は、通常、フレキシブルシャフトの先端に超音波振動子を設け、その外周を円筒状のシースで覆うように構成されている。
【０００４】
そして、フレキシブルシャフトを介して超音波振動を回転させることによって、放射方向に超音波を照射するようにしたラジアルスキャン方式のものや、フレキシブルシャフト及び超音波振動子を挿入軸方向に移動させることで、フレキシブルシャフトの軸方向と直交する方向に超音波を照射するようにしたリニアスキャン方式のもの、上述のラジアルスキャン方式のものとリニアスキャン方式のものを組み合わせたスパイラルスキャン方式（三次元方式）のもの等が種々提案されている。
【０００５】
上記スパイラルスキャン方式のものは、ラジアルスキャンを行ないながら同時にリニアスキャンを行なうようにしたものであるので、連続した複数の超音波断層像を得ることができるようになっている。そして、これによって得られるエコーデータ（画像データ）に対して何らかの処理を施して三次元画像データを得るようにしている。
【０００６】
この種の超音波画像診断装置は、通常、被検部位のエコーデータを連続した複数の二次元画像の超音波断層像として取り込み、この取り込まれたエコーデータから被検部位の三次元画像を構築し表示するようにしている。
【０００７】
ところが、三次元画像を構築する上記超音波画像診断装置においては、一般に、リニアスキャンは、術者の手による超音波内視鏡の挿抜によって行われるため、リニアスキャンにおける先端部の位置が不正確となり、正確な三次元画像を構築することができないといった問題がある。
【０００８】
そこで、例えば特開平９−２０１３５８号公報のように超音波振動子の近傍に位置センサを設けたり、例えば特開平６−２６１９００号公報のように先端部にコイルからなる磁気ソースを設け、この磁気ソースからの磁場を外部に設けた磁気センサにて検出し、リニアスキャンおける超音波振動子の軸方向の位置及びラジアルスキャンおけるスキャン面の向きを算出することで、正確な三次元画像を構築することのできる超音波画像診断装置が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、湾曲した体腔内においてラジアルスキャン面の間隔に密な部分と疎な部分ができデータ密度の小さい領域が発生するといった問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、データ密度の小さい領域の発生を防止することのできる超音波診断装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、体腔内に挿入する挿入部の先端に配設した超音波振動子より超音波をラジアル方向に送受しながらリニア走査して生体組織内部の３次元の超音波エコー信号を得る超音波内視鏡と、前記超音波内視鏡の先端部おける前記超音波振動子の３次元位置を検出する３次元位置検出手段と、前記３次元の超音波エコー信号により前記３次元位置検出手段が検出した前記超音波内視鏡の先端部における前記超音波振動子の位置に基づく３次元空間上の３次元超音波画像を生成する３次元超音波画像生成手段と、を備えた超音波診断装置において、前記超音波内視鏡の前記超音波エコー信号の送受波特性に基づき、体腔内での前記挿入部が複数回走査する毎に、前記３次元の超音波エコー信号を補間することにより前記３次元空間上の任意の平面上の各画素の輝度を求めると共に、当該各画素と前記挿入部における前記超音波振動子との距離に応じた各画素の重み付け量を求めることにより各画素の輝度値を決定する画素輝度値決定手段を備え、前記画素輝度値決定手段は、前記挿入部の当該複数回の走査において最も前記重み付け量が大きい走査回における輝度値を当該画素の輝度値と決定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１５】
図１ないし図１５は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は超音波内視鏡の先端の構成を示す断面図、図２は図１の超音波内視鏡を備えた超音波診断装置の構成を示す構成図、図３は図２の超音波診断装置の作用を説明する第１の説明図、図４は図２の超音波診断装置の作用を説明する第２の説明図、図５は図２の超音波診断装置の作用を説明する第３の説明図、図６は図２の超音波診断装置による３次元エコーデータの取り込み手順を示すフローチャート、図７は図６の手順により第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図、図８は図６の手順により第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図、図９は図７の第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図、図１０は図８の第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図、図１１は図２のパソコンによりＢモード超音波画像の画素の補正の流れを示すフローチャート、図１２は図９及び図１０における画素と超音波振動子の位置関係を示す図、図１３は図１２におけるＡ点の画素の重み付け量を説明する説明図、図１４は図１２におけるＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図、図１５は図１１のＢモード超音波画像の画素の補正の変形例の流れを示すフローチャートである。
【００１６】
（構成）
超音波送受手段である超音波内視鏡１は、図１に示すように、挿入部２の先端に硬性な硬性部３を有し、この硬性部３の先端には一体的に連設されたシース４が設けられている。そして、このシース４には超音波振動子５が挿入部２及び硬性部３を挿通しているフレキシブルシャフト６に回転自在に連結され状態で配置され、シース４の内部には超音波伝達媒体７が充填されている。また、硬性部３には例えば直交する２つの軸方向に磁場を発生する磁気ソース８が内蔵されている。
【００１７】
本実施の形態の超音波診断装置１１は、図２に示すように、挿入部２の基端側に操作部２ａを備えた上記超音波内視鏡１と、この超音波内視鏡１の超音波振動子５及びフレキシブルシャフト６を駆動すると共に超音波振動子５からのエコーデータを処理し補間して３次元の超音波データを形成する超音波画像処理装置１２と、超音波内視鏡１の挿入部２が体腔内に挿入される患者１４が横になるベッド１５に設けられた超音波内視鏡１の硬性部３の磁気ソース８が発生した磁場を検出する複数、例えば１６個のコイルからなる磁気センサ１６と、磁気ソース８に電流を供給し磁場を発生させると共に磁気センサ１６からの磁場検出信号を入力し磁気ソース８の位置と向きを算出する位置検出装置１７と、超音波画像処理装置１２より３次元超音波データを入力し位置検出装置１７により得られた磁気ソース８の位置と配向に基づいて３次元の絶対座標の超音波画像をモニタ１８に表示するパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと記す）２０とを備えて構成され、パソコン２０は複数のリニア走査軸に沿った３次元の超音波データにより各画素の輝度を補正し３次元の絶対座標の超音波画像を生成する。
【００１８】
（作用）
このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００１９】
図３に示すように、直線的な体腔内においてのラジアルスキャン面は等間隔となるが、湾曲した体腔内においてのラジアルスキャン面の間隔には湾曲径の内側は密となり外側が疎となりデータ密度が小さい領域ができてしまう。このため、本実施の形態では、以下の方法により、データ密度が小さい領域のデータを補正し、より一様なデータ密度を有する３次元超音波画像を生成する。
【００２０】
すなわち、ラジアルスキャンしながらリニア走査を複数回行い、この複数の３次元走査によりデータ密度が小さい領域を補正して、より一様なデータ密度を有する３次元超音波画像を生成する。つまり、ユーザによるリニア走査では、図４に示すような第１のリニア走査の走査軸に対して、同一の走査軸ではなく、図５に示すように第２のリニア走査では走査軸が異なった状態で行われるため、同じ３次元空間をリニア走査してもデータ密度が異なる３次元走査データが得られる。そこで、複数回の３次元走査によりデータを補正する。
【００２１】
詳細には、図６に示すように、ステップＳ１で超音波内視鏡１の操作部２ａに設けられている図示しない走査開始スイッチを押すことで１回目のリニア走査を開始し、ステップＳ２でこのリニア走査によるラジアル方向の複数のエコーデータを各エコーデータでの磁気ソース８の位置と配向データと共にパソコン２０に保存する。そして、ステップＳ３で操作部２ａに設けられている図示しない走査終了スイッチを押すことで１回目のリニア走査を終了し、ステップＳ４でユーザが必要と考えている所望回数が終わったかどうかをユーザ自身が判断し、所望回数に満たない場合はステップＳ１に戻り処理を繰り返し、所望回数と判断した場合は処理を終了する。このステップＳ１〜Ｓ４の処理により少なくとも２回以上のリニア走査による３次元エコーデータが磁気ソース８の位置と配向データと共にパソコン２０に保存される。
【００２２】
この結果、パソコン２０内には、磁気ソース８の位置と配向データにより絶対座標上で、第１回目のリニア走査により図７に示すようなリニア軸に沿った複数のラジアルスキャンエコーデータが保存され、また、第２回目のリニア走査により図８に示すようなリニア軸に沿った複数のラジアルスキャンエコーデータが保存される。同様に第３回目以降のデータも保存される。
【００２３】
以下、説明の簡略化のために、各走査軸が同一平面上にある場合を例に説明するが、これはあくまでも説明の簡略化のためであり、走査軸が同一平面上に無くても、以下の説明は同様に成り立つ。
【００２４】
得られたリニア軸に沿った複数のラジアルスキャンエコーデータによりＢモードの断層像をデータ補間して作成すると、図９に示すように、第１回目のリニア走査により得られた３次元画像のリニア軸を含むある平面上の２点をＡ点及びＢ点とした場合、第２回目のリニア走査により得られた３次元画像のリニア軸を含む同一平面は、図１０に示すような画像となる。
【００２５】
このとき、図９と図１０の画像は絶対座標が分かっているので、本来ならば同一画像となっているはずであるが、走査軸が異なるために超音波振動子５からの距離により輝度が異なり超音波振動子５に近ければ画像は鮮明となりまた遠ければぼやけ、またラジアルスキャン面が等間隔になっていないのでそれぞれが異なるデータで画像補間を行うため、異なった画質となっている。なお、走査軸の近傍は多重エコーのため画像データは得られない。
【００２６】
このように得られた２つのＢモード画像を以下の方法により補正する。すなわち、図１１に示すように、ステップＳ２１で、ユーザがキーボード（図示せず）等によりパソコン２０に対して所望の断面（以下、図９及び図１０に示した断面とする）を指定する。
【００２７】
これによりパソコン２０は、ステップＳ２２で指定された断面の超音波画像を構成する画素の位置（絶対座標）を求める。そして、ステップＳ２３で第１回目の走査での１回の３次元走査のエコーデータを補間し、各画素での輝度を求める。また、ステップＳ２４で画素と、その位置のエコーを得た際の超音波振動子５との距離を求める。
【００２８】
ステップＳ２１で指定した断面が、図９及び図１０に示した断面の場合、図１２に示すように、ステップＳ２４での処理によりＡ点の画素の第１回目の走査での超音波振動子５との距離はＬとなる。
【００２９】
図１１に戻り、次に、ステップＳ２５では、超音波振動子５との距離から重み付け量を求める。対象物とそのエコーデータとの間の相関関係が超音波振動子５により決定付けられているので、超音波振動子５による画像をファントムを用いた分解能、感度等に基づいて予め決定し、図１３に示すような重み付け量として予め算出している。これによりＡ点の画素の第１回目の走査での超音波振動子５との距離Ｌに対する重み付け量が求められる。なお、多重エコーのため画像データのため走査軸の近傍のデータが無視されるように重み付け量が設定されている。
【００３０】
そして、ステップＳ２６で走査を行った全ての３次元走査に対して上記画素に対するステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行ったかどうか判断する。この場合第１回目の走査に対してのみなので、ステップＳ２６からステップＳ２３に戻り、第２回目の走査に対するステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行う。つまり、ステップＳ２３で第２回目の走査での１回の３次元走査のエコーデータを補間し、各画素での輝度を求め、例えば第２回目の走査でのステップＳ２４の処理によるＡ点の画素の超音波振動子５との距離はＭとなる。そして、ステップＳ２５でＡ点の画素の第２回目の走査での超音波振動子５との距離Ｍに対する重み付け量が求められる（図１３参照）。
【００３１】
そして、再びステップＳ２６で、走査を行った全ての３次元走査に対して上記画素に対するステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行ったかどうか判断するが、説明の簡略化のため２回の走査のみが行われたとすると、ステップＳ２６からステップＳ２７に処理が移行する。なお３回以上走査が行われた場合は、その回数分だけステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返す。
【００３２】
ステップＳ２７では、最も重み付け量が大きい３次元走査の際の輝度を、その画素の輝度として補正する。例えば、図１３に示すように、Ａ点の画素においては、第１回目の走査の際の重み付け量の方が第２回目の走査の際の重み付け量より大きいので、Ａ点の画素の輝度は第１回目の３次元走査の際の輝度となる。
【００３３】
そして、ステップＳ２８で全ての画素の輝度を決定したかどうか判断する。この場合は、まだ他の画素の輝度を決定していないので、ステップＳ２２に戻り、ステップＳ２２〜Ｓ２７の処理を繰り返す。
【００３４】
この繰り返し処理において、例えばＢ点の画素については、ステップＳ２４で、第１回目の走査での超音波振動子５との距離はＮとなり、第２回目の走査でのＢ点の画素の超音波振動子５との距離はＯとなる（図１２参照）。そして、ステップＳ２５で図１４に示すように、Ｂ点の画素の第１回目及び第２回目の走査での超音波振動子５との距離Ｎ、Ｏに対する重み付け量が求められる。これによりステップＳ２７でＢ点の画素においては、第２回目の走査の際の重み付け量の方が第１回目の走査の際の重み付け量より大きいので、Ｂ点の画素の輝度は第２回目の３次元走査の際の輝度となる。
【００３５】
そして、ステップＳ２８で全ての画素の輝度を決定したと判断すると、ステップＳ２９で決定された輝度の画素の表示を行う。最後にステップＳ３０で、上記処理が終了したかどうか判断し、他の断面に対しても上記処理を行う場合にはステップＳ２１に戻り終了した判断すると処理を終了する。
【００３６】
（効果）
このように本実施の形態では、湾曲した体腔内においてのラジアルスキャン面の間隔には湾曲径の内側は密となり外側が疎となりデータ密度が小さい領域ができてしまうが、複数回の異なるリニア走査軸に沿った３次元走査を行うので、複数回の３次元走査により得られた絶対座標系上でのエコーデータによりデータ密度が小さい領域のデータを補正し、より一様なデータ密度を有する３次元超音波画像を生成することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では湾曲した体腔内だけでなく、湾曲していない直線的な体腔内であっても、複数回の異なるリニア走査軸に沿った３次元走査を行うことで、例えば１回目の走査での遠い位置の画素に対して、２回目の走査では前記画素位置に近い走査軸により走査させ本実施の形態の補正処理を行うことで、より鮮明な次元超音波画像を生成することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、ユーザが指定した断面毎に補正処理を行うとしたが、パソコンの処理レベルによっては、図１５に示すように、ステップＳ２１に代わるステップＳ４１で、断面の指定ではなく３次元画像構築範囲をユーザより指定することで、指定された３次元画像の各画素に対して上記補正処理を行うようにしてもよく、このように３次元画像の各画素に対して上記補正処理を行うことで、見たい断面を指定すれば瞬時に補正された鮮明な画像が表示できる。
【００３９】
さらに、重み付け量の大きさによっては、各回の３次元走査か得た画素の輝度を、以下のように比例配分により重畳しても良い。
【００４０】
画素の輝度＝１回目の走査で得た輝度×Ｓ＋２回目の走査で得た輝度×Ｔ
Ｓ＝ａ／（ａ＋ｂ）
Ｔ＝ｂ／（ａ＋ｂ）
但し、ａ＝１回目でのその画素の重み付け量、ｂ＝２回目でのその画素の重み付け量である。
【００４１】
このように比例配分することで画像のつなぎめが滑らかとなり、読みとりやすい画像が表示できる。
【００４２】
図１６ないし図１９は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１６は超音波振動子の構成を示す構成図、図１７は図１６の第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の重み付け量を説明する説明図、図１８は図１６の超音波振動子によるＡ点及びＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図、図１９は図１６の超音波振動子の変形例の構成を示す構成図である。
【００４３】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４４】
（構成）
図１６に示すように、本実施の形態の超音波振動子５ａは、例えば１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１と、例えば７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２を一体的に形成した複合超音波振動子であって、１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１は近距離では分解能が高いが減衰が大きいため遠方が見えにくいという特性を有し、逆に７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２は遠方まで届くが分解能が低いという特性を有している。比較的遠方の組織に対して解像度が良好である。そのため重み付け量は、１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１に対しては図１７（ａ）のようになり、７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２に対しては図１７（ｂ）のようになる。
【００４５】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４６】
（作用）
本実施の形態では、図１８に示すように、第１の超音波振動子３１及び第２の超音波振動子３２に応じた２つの重み付け量が予め算出されている。第１回目の走査は１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１を用いて行い、第２回目の走査は７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２を用いて行う。
【００４７】
そこで、図１１のステップＳ２５では第１の実施の形態で説明したＡ点（図１２参照）までの第１回目の走査における距離Ｌに関する重み付け量は第１の超音波振動子３１による重み付け量により求められ、第２回目の走査における距離Ｍに関する重み付け量は第２の超音波振動子３２による重み付け量により求められる（図１８（ａ）参照）。
【００４８】
そして、図１１のステップＳ２７でこの距離Ｌに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量と、距離Ｍに関しての第２の超音波振動子３２の重み付け量を比較し、距離Ｌに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量が大きいので、第１回目の走査時の輝度をその画素の輝度とする。
【００４９】
同様に、第１の実施の形態で説明したＢ点（図１２参照）までの第１回目の走査における距離Ｎに関する重み付け量は第１の超音波振動子３１による重み付け量により求められ、第２回目の走査における距離Ｏに関する重み付け量は第２の超音波振動子３２による重み付け量により求められる（図１８（ｂ）参照）。
【００５０】
そして、図１１のステップＳ２７でこの距離Ｎに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量と、距離Ｏに関しての第２の超音波振動子３２の重み付け量を比較し、距離Ｎに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量が大きいので、この場合も第１回目の走査時の輝度をその画素の輝度とする。
【００５１】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００５２】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、食道等、３次元走査を行うリニア軸に再現性の期待できる部位で使用すると、食道壁から遠方の周辺臓器までの広い範囲にわたって高い分解能の画像を得ることができる。
【００５３】
なお、同一周波数で、幾何学的焦点距離の異なる複数の振動子を組み合わせても良い。
【００５４】
また、図１９に示すように、２種類以上、例えば４種類の異なる駆動周波数（２０ＭＨｚ：１０ｍｍ、１２ＭＨｚ：１５ｍｍ、１２ＭＨｚ：３０ｍｍ、７．５ＭＨｚ；３０ｍｍ）の超音波振動子を組み合わせても良い。
【００５５】
さらに、上記各実施の形態では、超音波送受手段として超音波内視鏡を例に説明したが、これに限らず、図２０に示すように、体表面に接触させて体外より体内組織の３次元超音波エコーを得ることのできる体外式超音波プローブ４１の先端内に磁気コイル（図示せず）を設けることことで、上記各実施の形態と同様に、体外式超音波診断装置においても、複数回、走査軸を変更して走査を行うことで、より鮮明な画像を構築させることが可能である。
【００５６】
ところで、例えば図２で説明した超音波診断装置１１においては、３次元走査によるラジアルスキャン面の取り込みは、例えば１秒間に１０枚というフレームレート（１０ｒｐｓ）で取り込まれる。一方、磁気ソース８（すなわち、超音波振動子５）の位置と向きの算出の上記フレームレートに同期して行われる。
【００５７】
しかしながら、上記フレームレートに同期して位置検出を行うと、例えば拍動ある組織での位置検出や、リニア走査速度が早い場合は位置情報がばらつき確定できず、絶対座標系での３次元画像構築に支障があるといった問題がある。
【００５８】
そこで、以下に絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることのできる超音波診断装置について説明する。
【００５９】
図２１ないし図２３は絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることのできる超音波診断装置に係わり、図２１は位置検出装置の要部の構成を示す構成図、図２２は図２１の回数指示部に対して加算回数を入力する超音波内視鏡の操作部に設けられた入力ボタンを説明する説明図、図２３は図２１の位置検出装置の変形例の構成を示す構成図である。
【００６０】
本実施の形態は、図１ないし図１５で説明した第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明する。
【００６１】
本実施の形態では、図２１に示すように、位置検出装置１７には、磁気センサ１６により磁気ソース８（すなわち、超音波振動子５）の位置と向きの算出する位置算出部６１と、位置算出部６１が算出した位置と向きのデータを加算平均する加算平均部６２と、加算平均部６２が加算平均する回数を指示する回数指示部６３を有している。
【００６２】
また、図２２に示すように、超音波内視鏡１の操作部２ａには回数指示部６３に対して加算回数を入力する入力ボタンが６４、６５が設けられている。この２つの入力ボタン６４、６５には例えば「２」、「５」といった刻印が施されており、入力ボタン６４を押下することで加算回数が２回、入力ボタン６５を押下することで加算回数が５回といった内容を回数指示部６３に入力できるとうになっている。
【００６３】
回数指示部６３では、入力ボタンが６４、６５からのいずれかの加算回数入力を受けると加算平均部６２に対して加算平均する回数を指示する。そして、加算平均部６２では、例えばフレームレートが５０ＲＰＳの場合は、入力ボタン６４が押下されると加算回数を２回として、２回の位置情報を加算平均し１秒間に２５回のレートで位置情報をパソコン２０に出力する。また、入力ボタン６５が押下されると加算回数を５回として、２回の位置情報を加算平均し１秒間に１０回のレートで位置情報をパソコン２０に出力する。
【００６４】
なお、上記の加算回数は一例であってこれに限るものではない。
【００６５】
このように構成することで、位置情報が加算平均化されてパソコン２０に入力されるので、絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることができる。また、操作部２ａに加算回数を設定するための入力ボタンが６４、６５を設けたので、走査速度等に応じたレートで位置情報を設定できるため、より適正な３次元画像を得ることができる。
【００６６】
なお、入力ボタンが６４、６５に例えば「２」、「５」といった加算平均回数を刻印するとしたが、これに限らず、パソコン２０に転送される位置情報の転送レートを刻印してもよく、加算平均回数「２」に対応する入力ボタンが６４には「２５」、加算平均回数「５」に対応する入力ボタンが６４には「１０」を刻印してもいい。
【００６７】
また、入力ボタンが６４、６５に位置精度情報を加算平均回数の代わりに刻印しても良い。
【００６８】
さらに、図２２に示すように、位置検出装置１７に設けられているキーボード等の回数変更部６６により回数指示部６３に対して加算回数の変更を指示できるようにしてもよく、この場合は入力ボタンが６４、６５には「Ａ」、「Ｂ」といった刻印あるいは異なる色表示を行うことで、入力ボタンが６４、６５が押されることで回数変更部６６が設定した加算回数を実行するようにしても良い。これにより部位に応じた加算平均が行える。
【００６９】
（付記項１） 体腔内に挿入する挿入部の先端より超音波をラジアル方向に送受しながらリニア走査して生体組織内部の３次元の超音波エコー信号を得る超音波内視鏡と、
前記超音波内視鏡の先端部の３次元位置を検出する３次元位置検出手段と、
前記３次元の超音波エコー信号により前記３次元位置検出手段が検出した前記超音波内視鏡の先端部の位置に基づく３次元空間上の３次元超音波画像を生成する３次元超音波画像生成手段と
を備えた超音波診断装置において、
前記挿入部の基端側に設けられた操作部に、前記３次元位置検出手段における位置情報の計算時間を制御する制御手段を設けた
ことを特徴とする超音波診断装置。
【００７０】
（付記項２） 前記制御手段は、前記３次元位置検出手段に対して位置情報の計算時間を加算平均させ制御する
ことを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００７１】
（付記項３） 前記制御手段は、前記３次元位置検出手段に対して加算回数を指定して位置情報の計算時間を加算平均させ制御する
ことを特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
【００７２】
（付記項４） 前記制御手段は、前記加算回数を明記している
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波診断装置。
【００７３】
（付記項５） 前記制御手段は、前記計算時間を明記している
ことを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００７４】
（付記項６） 前記制御手段に対して加算回数を設定する回数設定手段を有する
ことを特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、データ密度の小さい領域の発生を防止することできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波内視鏡の先端の構成を示す断面図
【図２】図１の超音波内視鏡を備えた超音波診断装置の構成を示す構成図
【図３】図２の超音波診断装置の作用を説明する第１の説明図
【図４】図２の超音波診断装置の作用を説明する第２の説明図
【図５】図２の超音波診断装置の作用を説明する第３の説明図
【図６】図２の超音波診断装置による３次元エコーデータの取り込み手順を示すフローチャート
【図７】図６の手順により第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図
【図８】図６の手順により第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図
【図９】図７の第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図
【図１０】図８の第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図
【図１１】図２のパソコンによりＢモード超音波画像の画素の補正の流れを示すフローチャート
【図１２】図９及び図１０における画素と超音波振動子の位置関係を示す図
【図１３】図１２におけるＡ点の画素の重み付け量を説明する説明図
【図１４】図１２におけるＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図
【図１５】図１１のＢモード超音波画像の画素の補正の変形例の流れを示すフローチャート
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る超音波振動子の構成を示す構成図
【図１７】図１６の第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の重み付け量を説明する説明図
【図１８】図１６の超音波振動子によるＡ点及びＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図
【図１９】図１６の超音波振動子の変形例の構成を示す構成図
【図２０】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る体外式超音波プローブを備えた超音波診断装置の構成を示す構成図
【図２１】絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることのできる超音波診断装置に係る位置検出装置の要部の構成を示す構成図
【図２２】図２１の回数指示部に対して加算回数を入力する超音波内視鏡の操作部に設けられた入力ボタンを説明する説明図
【図２３】図２１の位置検出装置の変形例の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…超音波内視鏡
２…挿入部
２ａ…操作部
３…硬性部
４…シース
５…超音波振動子
６…フレキシブルシャフト
７…超音波伝達媒体
８…磁気ソース
１１…超音波診断装置
１２…超音波画像処理装置
１６…磁気センサ
１７…位置検出装置
１８…モニタ
２０…パソコン
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置、更に詳しくは３次元超音波画像の画素の補間部分に特徴のある超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波振動子を有する超音波内視鏡を体腔内に挿入して、上記超音波振動子から超音波を送受波し、そのエコー信号から体内の状態を描画することによって診断を行なう超音波画像診断装置が一般的に使用されている。
【０００３】
このような超音波画像診断装置における超音波内視鏡は、通常、フレキシブルシャフトの先端に超音波振動子を設け、その外周を円筒状のシースで覆うように構成されている。
【０００４】
そして、フレキシブルシャフトを介して超音波振動を回転させることによって、放射方向に超音波を照射するようにしたラジアルスキャン方式のものや、フレキシブルシャフト及び超音波振動子を挿入軸方向に移動させることで、フレキシブルシャフトの軸方向と直交する方向に超音波を照射するようにしたリニアスキャン方式のもの、上述のラジアルスキャン方式のものとリニアスキャン方式のものを組み合わせたスパイラルスキャン方式（三次元方式）のもの等が種々提案されている。
【０００５】
上記スパイラルスキャン方式のものは、ラジアルスキャンを行ないながら同時にリニアスキャンを行なうようにしたものであるので、連続した複数の超音波断層像を得ることができるようになっている。そして、これによって得られるエコーデータ（画像データ）に対して何らかの処理を施して三次元画像データを得るようにしている。
【０００６】
この種の超音波画像診断装置は、通常、被検部位のエコーデータを連続した複数の二次元画像の超音波断層像として取り込み、この取り込まれたエコーデータから被検部位の三次元画像を構築し表示するようにしている。
【０００７】
ところが、三次元画像を構築する上記超音波画像診断装置においては、一般に、リニアスキャンは、術者の手による超音波内視鏡の挿抜によって行われるため、リニアスキャンにおける先端部の位置が不正確となり、正確な三次元画像を構築することができないといった問題がある。
【０００８】
そこで、例えば特開平９−２０１３５８号公報のように超音波振動子の近傍に位置センサを設けたり、例えば特開平６−２６１９００号公報のように先端部にコイルからなる磁気ソースを設け、この磁気ソースからの磁場を外部に設けた磁気センサにて検出し、リニアスキャンおける超音波振動子の軸方向の位置及びラジアルスキャンおけるスキャン面の向きを算出することで、正確な三次元画像を構築することのできる超音波画像診断装置が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、湾曲した体腔内においてラジアルスキャン面の間隔に密な部分と疎な部分ができデータ密度の小さい領域が発生するといった問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、データ密度の小さい領域の発生を防止することのできる超音波診断装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、体腔内に挿入する挿入部の先端に配設した超音波振動子より超音波をラジアル方向に送受しながらリニア走査して生体組織内部の３次元の超音波エコー信号を得る超音波内視鏡と、前記超音波内視鏡の先端部おける前記超音波振動子の３次元位置を検出する３次元位置検出手段と、前記３次元の超音波エコー信号により前記３次元位置検出手段が検出した前記超音波内視鏡の先端部における前記超音波振動子の位置に基づく３次元空間上の３次元超音波画像を生成する３次元超音波画像生成手段と、を備えた超音波診断装置において、前記超音波内視鏡の前記超音波エコー信号の送受波特性に基づき、体腔内での前記挿入部が複数回走査する毎に、前記３次元の超音波エコー信号を補間することにより前記３次元空間上の任意の平面上の各画素の輝度を求めると共に、当該各画素と前記挿入部における前記超音波振動子との距離に応じた各画素の重み付け量を求めることにより各画素の輝度値を決定する画素輝度値決定手段を備え、前記画素輝度値決定手段は、前記挿入部の当該複数回の走査において最も前記重み付け量が大きい走査回における輝度値を当該画素の輝度値と決定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１５】
図１ないし図１５は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は超音波内視鏡の先端の構成を示す断面図、図２は図１の超音波内視鏡を備えた超音波診断装置の構成を示す構成図、図３は図２の超音波診断装置の作用を説明する第１の説明図、図４は図２の超音波診断装置の作用を説明する第２の説明図、図５は図２の超音波診断装置の作用を説明する第３の説明図、図６は図２の超音波診断装置による３次元エコーデータの取り込み手順を示すフローチャート、図７は図６の手順により第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図、図８は図６の手順により第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図、図９は図７の第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図、図１０は図８の第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図、図１１は図２のパソコンによりＢモード超音波画像の画素の補正の流れを示すフローチャート、図１２は図９及び図１０における画素と超音波振動子の位置関係を示す図、図１３は図１２におけるＡ点の画素の重み付け量を説明する説明図、図１４は図１２におけるＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図、図１５は図１１のＢモード超音波画像の画素の補正の変形例の流れを示すフローチャートである。
【００１６】
（構成）
超音波送受手段である超音波内視鏡１は、図１に示すように、挿入部２の先端に硬性な硬性部３を有し、この硬性部３の先端には一体的に連設されたシース４が設けられている。そして、このシース４には超音波振動子５が挿入部２及び硬性部３を挿通しているフレキシブルシャフト６に回転自在に連結され状態で配置され、シース４の内部には超音波伝達媒体７が充填されている。また、硬性部３には例えば直交する２つの軸方向に磁場を発生する磁気ソース８が内蔵されている。
【００１７】
本実施の形態の超音波診断装置１１は、図２に示すように、挿入部２の基端側に操作部２ａを備えた上記超音波内視鏡１と、この超音波内視鏡１の超音波振動子５及びフレキシブルシャフト６を駆動すると共に超音波振動子５からのエコーデータを処理し補間して３次元の超音波データを形成する超音波画像処理装置１２と、超音波内視鏡１の挿入部２が体腔内に挿入される患者１４が横になるベッド１５に設けられた超音波内視鏡１の硬性部３の磁気ソース８が発生した磁場を検出する複数、例えば１６個のコイルからなる磁気センサ１６と、磁気ソース８に電流を供給し磁場を発生させると共に磁気センサ１６からの磁場検出信号を入力し磁気ソース８の位置と向きを算出する位置検出装置１７と、超音波画像処理装置１２より３次元超音波データを入力し位置検出装置１７により得られた磁気ソース８の位置と配向に基づいて３次元の絶対座標の超音波画像をモニタ１８に表示するパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと記す）２０とを備えて構成され、パソコン２０は複数のリニア走査軸に沿った３次元の超音波データにより各画素の輝度を補正し３次元の絶対座標の超音波画像を生成する。
【００１８】
（作用）
このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００１９】
図３に示すように、直線的な体腔内においてのラジアルスキャン面は等間隔となるが、湾曲した体腔内においてのラジアルスキャン面の間隔には湾曲径の内側は密となり外側が疎となりデータ密度が小さい領域ができてしまう。このため、本実施の形態では、以下の方法により、データ密度が小さい領域のデータを補正し、より一様なデータ密度を有する３次元超音波画像を生成する。
【００２０】
すなわち、ラジアルスキャンしながらリニア走査を複数回行い、この複数の３次元走査によりデータ密度が小さい領域を補正して、より一様なデータ密度を有する３次元超音波画像を生成する。つまり、ユーザによるリニア走査では、図４に示すような第１のリニア走査の走査軸に対して、同一の走査軸ではなく、図５に示すように第２のリニア走査では走査軸が異なった状態で行われるため、同じ３次元空間をリニア走査してもデータ密度が異なる３次元走査データが得られる。そこで、複数回の３次元走査によりデータを補正する。
【００２１】
詳細には、図６に示すように、ステップＳ１で超音波内視鏡１の操作部２ａに設けられている図示しない走査開始スイッチを押すことで１回目のリニア走査を開始し、ステップＳ２でこのリニア走査によるラジアル方向の複数のエコーデータを各エコーデータでの磁気ソース８の位置と配向データと共にパソコン２０に保存する。そして、ステップＳ３で操作部２ａに設けられている図示しない走査終了スイッチを押すことで１回目のリニア走査を終了し、ステップＳ４でユーザが必要と考えている所望回数が終わったかどうかをユーザ自身が判断し、所望回数に満たない場合はステップＳ１に戻り処理を繰り返し、所望回数と判断した場合は処理を終了する。このステップＳ１〜Ｓ４の処理により少なくとも２回以上のリニア走査による３次元エコーデータが磁気ソース８の位置と配向データと共にパソコン２０に保存される。
【００２２】
この結果、パソコン２０内には、磁気ソース８の位置と配向データにより絶対座標上で、第１回目のリニア走査により図７に示すようなリニア軸に沿った複数のラジアルスキャンエコーデータが保存され、また、第２回目のリニア走査により図８に示すようなリニア軸に沿った複数のラジアルスキャンエコーデータが保存される。同様に第３回目以降のデータも保存される。
【００２３】
以下、説明の簡略化のために、各走査軸が同一平面上にある場合を例に説明するが、これはあくまでも説明の簡略化のためであり、走査軸が同一平面上に無くても、以下の説明は同様に成り立つ。
【００２４】
得られたリニア軸に沿った複数のラジアルスキャンエコーデータによりＢモードの断層像をデータ補間して作成すると、図９に示すように、第１回目のリニア走査により得られた３次元画像のリニア軸を含むある平面上の２点をＡ点及びＢ点とした場合、第２回目のリニア走査により得られた３次元画像のリニア軸を含む同一平面は、図１０に示すような画像となる。
【００２５】
このとき、図９と図１０の画像は絶対座標が分かっているので、本来ならば同一画像となっているはずであるが、走査軸が異なるために超音波振動子５からの距離により輝度が異なり超音波振動子５に近ければ画像は鮮明となりまた遠ければぼやけ、またラジアルスキャン面が等間隔になっていないのでそれぞれが異なるデータで画像補間を行うため、異なった画質となっている。なお、走査軸の近傍は多重エコーのため画像データは得られない。
【００２６】
このように得られた２つのＢモード画像を以下の方法により補正する。すなわち、図１１に示すように、ステップＳ２１で、ユーザがキーボード（図示せず）等によりパソコン２０に対して所望の断面（以下、図９及び図１０に示した断面とする）を指定する。
【００２７】
これによりパソコン２０は、ステップＳ２２で指定された断面の超音波画像を構成する画素の位置（絶対座標）を求める。そして、ステップＳ２３で第１回目の走査での１回の３次元走査のエコーデータを補間し、各画素での輝度を求める。また、ステップＳ２４で画素と、その位置のエコーを得た際の超音波振動子５との距離を求める。
【００２８】
ステップＳ２１で指定した断面が、図９及び図１０に示した断面の場合、図１２に示すように、ステップＳ２４での処理によりＡ点の画素の第１回目の走査での超音波振動子５との距離はＬとなる。
【００２９】
図１１に戻り、次に、ステップＳ２５では、超音波振動子５との距離から重み付け量を求める。対象物とそのエコーデータとの間の相関関係が超音波振動子５により決定付けられているので、超音波振動子５による画像をファントムを用いた分解能、感度等に基づいて予め決定し、図１３に示すような重み付け量として予め算出している。これによりＡ点の画素の第１回目の走査での超音波振動子５との距離Ｌに対する重み付け量が求められる。なお、多重エコーのため画像データのため走査軸の近傍のデータが無視されるように重み付け量が設定されている。
【００３０】
そして、ステップＳ２６で走査を行った全ての３次元走査に対して上記画素に対するステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行ったかどうか判断する。この場合第１回目の走査に対してのみなので、ステップＳ２６からステップＳ２３に戻り、第２回目の走査に対するステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行う。つまり、ステップＳ２３で第２回目の走査での１回の３次元走査のエコーデータを補間し、各画素での輝度を求め、例えば第２回目の走査でのステップＳ２４の処理によるＡ点の画素の超音波振動子５との距離はＭとなる。そして、ステップＳ２５でＡ点の画素の第２回目の走査での超音波振動子５との距離Ｍに対する重み付け量が求められる（図１３参照）。
【００３１】
そして、再びステップＳ２６で、走査を行った全ての３次元走査に対して上記画素に対するステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を行ったかどうか判断するが、説明の簡略化のため２回の走査のみが行われたとすると、ステップＳ２６からステップＳ２７に処理が移行する。なお３回以上走査が行われた場合は、その回数分だけステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返す。
【００３２】
ステップＳ２７では、最も重み付け量が大きい３次元走査の際の輝度を、その画素の輝度として補正する。例えば、図１３に示すように、Ａ点の画素においては、第１回目の走査の際の重み付け量の方が第２回目の走査の際の重み付け量より大きいので、Ａ点の画素の輝度は第１回目の３次元走査の際の輝度となる。
【００３３】
そして、ステップＳ２８で全ての画素の輝度を決定したかどうか判断する。この場合は、まだ他の画素の輝度を決定していないので、ステップＳ２２に戻り、ステップＳ２２〜Ｓ２７の処理を繰り返す。
【００３４】
この繰り返し処理において、例えばＢ点の画素については、ステップＳ２４で、第１回目の走査での超音波振動子５との距離はＮとなり、第２回目の走査でのＢ点の画素の超音波振動子５との距離はＯとなる（図１２参照）。そして、ステップＳ２５で図１４に示すように、Ｂ点の画素の第１回目及び第２回目の走査での超音波振動子５との距離Ｎ、Ｏに対する重み付け量が求められる。これによりステップＳ２７でＢ点の画素においては、第２回目の走査の際の重み付け量の方が第１回目の走査の際の重み付け量より大きいので、Ｂ点の画素の輝度は第２回目の３次元走査の際の輝度となる。
【００３５】
そして、ステップＳ２８で全ての画素の輝度を決定したと判断すると、ステップＳ２９で決定された輝度の画素の表示を行う。最後にステップＳ３０で、上記処理が終了したかどうか判断し、他の断面に対しても上記処理を行う場合にはステップＳ２１に戻り終了した判断すると処理を終了する。
【００３６】
（効果）
このように本実施の形態では、湾曲した体腔内においてのラジアルスキャン面の間隔には湾曲径の内側は密となり外側が疎となりデータ密度が小さい領域ができてしまうが、複数回の異なるリニア走査軸に沿った３次元走査を行うので、複数回の３次元走査により得られた絶対座標系上でのエコーデータによりデータ密度が小さい領域のデータを補正し、より一様なデータ密度を有する３次元超音波画像を生成することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では湾曲した体腔内だけでなく、湾曲していない直線的な体腔内であっても、複数回の異なるリニア走査軸に沿った３次元走査を行うことで、例えば１回目の走査での遠い位置の画素に対して、２回目の走査では前記画素位置に近い走査軸により走査させ本実施の形態の補正処理を行うことで、より鮮明な次元超音波画像を生成することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、ユーザが指定した断面毎に補正処理を行うとしたが、パソコンの処理レベルによっては、図１５に示すように、ステップＳ２１に代わるステップＳ４１で、断面の指定ではなく３次元画像構築範囲をユーザより指定することで、指定された３次元画像の各画素に対して上記補正処理を行うようにしてもよく、このように３次元画像の各画素に対して上記補正処理を行うことで、見たい断面を指定すれば瞬時に補正された鮮明な画像が表示できる。
【００３９】
さらに、重み付け量の大きさによっては、各回の３次元走査か得た画素の輝度を、以下のように比例配分により重畳しても良い。
【００４０】
画素の輝度＝１回目の走査で得た輝度×Ｓ＋２回目の走査で得た輝度×Ｔ
Ｓ＝ａ／（ａ＋ｂ）
Ｔ＝ｂ／（ａ＋ｂ）
但し、ａ＝１回目でのその画素の重み付け量、ｂ＝２回目でのその画素の重み付け量である。
【００４１】
このように比例配分することで画像のつなぎめが滑らかとなり、読みとりやすい画像が表示できる。
【００４２】
図１６ないし図１９は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１６は超音波振動子の構成を示す構成図、図１７は図１６の第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の重み付け量を説明する説明図、図１８は図１６の超音波振動子によるＡ点及びＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図、図１９は図１６の超音波振動子の変形例の構成を示す構成図である。
【００４３】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４４】
（構成）
図１６に示すように、本実施の形態の超音波振動子５ａは、例えば１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１と、例えば７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２を一体的に形成した複合超音波振動子であって、１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１は近距離では分解能が高いが減衰が大きいため遠方が見えにくいという特性を有し、逆に７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２は遠方まで届くが分解能が低いという特性を有している。比較的遠方の組織に対して解像度が良好である。そのため重み付け量は、１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１に対しては図１７（ａ）のようになり、７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２に対しては図１７（ｂ）のようになる。
【００４５】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４６】
（作用）
本実施の形態では、図１８に示すように、第１の超音波振動子３１及び第２の超音波振動子３２に応じた２つの重み付け量が予め算出されている。第１回目の走査は１２ＭＨｚで駆動される第１の超音波振動子３１を用いて行い、第２回目の走査は７．５ＭＨｚで駆動される第２の超音波振動子３２を用いて行う。
【００４７】
そこで、図１１のステップＳ２５では第１の実施の形態で説明したＡ点（図１２参照）までの第１回目の走査における距離Ｌに関する重み付け量は第１の超音波振動子３１による重み付け量により求められ、第２回目の走査における距離Ｍに関する重み付け量は第２の超音波振動子３２による重み付け量により求められる（図１８（ａ）参照）。
【００４８】
そして、図１１のステップＳ２７でこの距離Ｌに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量と、距離Ｍに関しての第２の超音波振動子３２の重み付け量を比較し、距離Ｌに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量が大きいので、第１回目の走査時の輝度をその画素の輝度とする。
【００４９】
同様に、第１の実施の形態で説明したＢ点（図１２参照）までの第１回目の走査における距離Ｎに関する重み付け量は第１の超音波振動子３１による重み付け量により求められ、第２回目の走査における距離Ｏに関する重み付け量は第２の超音波振動子３２による重み付け量により求められる（図１８（ｂ）参照）。
【００５０】
そして、図１１のステップＳ２７でこの距離Ｎに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量と、距離Ｏに関しての第２の超音波振動子３２の重み付け量を比較し、距離Ｎに関しての第１の超音波振動子３１の重み付け量が大きいので、この場合も第１回目の走査時の輝度をその画素の輝度とする。
【００５１】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００５２】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、食道等、３次元走査を行うリニア軸に再現性の期待できる部位で使用すると、食道壁から遠方の周辺臓器までの広い範囲にわたって高い分解能の画像を得ることができる。
【００５３】
なお、同一周波数で、幾何学的焦点距離の異なる複数の振動子を組み合わせても良い。
【００５４】
また、図１９に示すように、２種類以上、例えば４種類の異なる駆動周波数（２０ＭＨｚ：１０ｍｍ、１２ＭＨｚ：１５ｍｍ、１２ＭＨｚ：３０ｍｍ、７．５ＭＨｚ；３０ｍｍ）の超音波振動子を組み合わせても良い。
【００５５】
さらに、上記各実施の形態では、超音波送受手段として超音波内視鏡を例に説明したが、これに限らず、図２０に示すように、体表面に接触させて体外より体内組織の３次元超音波エコーを得ることのできる体外式超音波プローブ４１の先端内に磁気コイル（図示せず）を設けることことで、上記各実施の形態と同様に、体外式超音波診断装置においても、複数回、走査軸を変更して走査を行うことで、より鮮明な画像を構築させることが可能である。
【００５６】
ところで、例えば図２で説明した超音波診断装置１１においては、３次元走査によるラジアルスキャン面の取り込みは、例えば１秒間に１０枚というフレームレート（１０ｒｐｓ）で取り込まれる。一方、磁気ソース８（すなわち、超音波振動子５）の位置と向きの算出の上記フレームレートに同期して行われる。
【００５７】
しかしながら、上記フレームレートに同期して位置検出を行うと、例えば拍動ある組織での位置検出や、リニア走査速度が早い場合は位置情報がばらつき確定できず、絶対座標系での３次元画像構築に支障があるといった問題がある。
【００５８】
そこで、以下に絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることのできる超音波診断装置について説明する。
【００５９】
図２１ないし図２３は絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることのできる超音波診断装置に係わり、図２１は位置検出装置の要部の構成を示す構成図、図２２は図２１の回数指示部に対して加算回数を入力する超音波内視鏡の操作部に設けられた入力ボタンを説明する説明図、図２３は図２１の位置検出装置の変形例の構成を示す構成図である。
【００６０】
本実施の形態は、図１ないし図１５で説明した第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明する。
【００６１】
本実施の形態では、図２１に示すように、位置検出装置１７には、磁気センサ１６により磁気ソース８（すなわち、超音波振動子５）の位置と向きの算出する位置算出部６１と、位置算出部６１が算出した位置と向きのデータを加算平均する加算平均部６２と、加算平均部６２が加算平均する回数を指示する回数指示部６３を有している。
【００６２】
また、図２２に示すように、超音波内視鏡１の操作部２ａには回数指示部６３に対して加算回数を入力する入力ボタンが６４、６５が設けられている。この２つの入力ボタン６４、６５には例えば「２」、「５」といった刻印が施されており、入力ボタン６４を押下することで加算回数が２回、入力ボタン６５を押下することで加算回数が５回といった内容を回数指示部６３に入力できるとうになっている。
【００６３】
回数指示部６３では、入力ボタンが６４、６５からのいずれかの加算回数入力を受けると加算平均部６２に対して加算平均する回数を指示する。そして、加算平均部６２では、例えばフレームレートが５０ＲＰＳの場合は、入力ボタン６４が押下されると加算回数を２回として、２回の位置情報を加算平均し１秒間に２５回のレートで位置情報をパソコン２０に出力する。また、入力ボタン６５が押下されると加算回数を５回として、２回の位置情報を加算平均し１秒間に１０回のレートで位置情報をパソコン２０に出力する。
【００６４】
なお、上記の加算回数は一例であってこれに限るものではない。
【００６５】
このように構成することで、位置情報が加算平均化されてパソコン２０に入力されるので、絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることができる。また、操作部２ａに加算回数を設定するための入力ボタンが６４、６５を設けたので、走査速度等に応じたレートで位置情報を設定できるため、より適正な３次元画像を得ることができる。
【００６６】
なお、入力ボタンが６４、６５に例えば「２」、「５」といった加算平均回数を刻印するとしたが、これに限らず、パソコン２０に転送される位置情報の転送レートを刻印してもよく、加算平均回数「２」に対応する入力ボタンが６４には「２５」、加算平均回数「５」に対応する入力ボタンが６４には「１０」を刻印してもいい。
【００６７】
また、入力ボタンが６４、６５に位置精度情報を加算平均回数の代わりに刻印しても良い。
【００６８】
さらに、図２２に示すように、位置検出装置１７に設けられているキーボード等の回数変更部６６により回数指示部６３に対して加算回数の変更を指示できるようにしてもよく、この場合は入力ボタンが６４、６５には「Ａ」、「Ｂ」といった刻印あるいは異なる色表示を行うことで、入力ボタンが６４、６５が押されることで回数変更部６６が設定した加算回数を実行するようにしても良い。これにより部位に応じた加算平均が行える。
【００６９】
（付記項１） 体腔内に挿入する挿入部の先端より超音波をラジアル方向に送受しながらリニア走査して生体組織内部の３次元の超音波エコー信号を得る超音波内視鏡と、
前記超音波内視鏡の先端部の３次元位置を検出する３次元位置検出手段と、
前記３次元の超音波エコー信号により前記３次元位置検出手段が検出した前記超音波内視鏡の先端部の位置に基づく３次元空間上の３次元超音波画像を生成する３次元超音波画像生成手段と
を備えた超音波診断装置において、
前記挿入部の基端側に設けられた操作部に、前記３次元位置検出手段における位置情報の計算時間を制御する制御手段を設けた
ことを特徴とする超音波診断装置。
【００７０】
（付記項２） 前記制御手段は、前記３次元位置検出手段に対して位置情報の計算時間を加算平均させ制御する
ことを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００７１】
（付記項３） 前記制御手段は、前記３次元位置検出手段に対して加算回数を指定して位置情報の計算時間を加算平均させ制御する
ことを特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
【００７２】
（付記項４） 前記制御手段は、前記加算回数を明記している
ことを特徴とする付記項３に記載の超音波診断装置。
【００７３】
（付記項５） 前記制御手段は、前記計算時間を明記している
ことを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００７４】
（付記項６） 前記制御手段に対して加算回数を設定する回数設定手段を有する
ことを特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、データ密度の小さい領域の発生を防止することできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波内視鏡の先端の構成を示す断面図
【図２】図１の超音波内視鏡を備えた超音波診断装置の構成を示す構成図
【図３】図２の超音波診断装置の作用を説明する第１の説明図
【図４】図２の超音波診断装置の作用を説明する第２の説明図
【図５】図２の超音波診断装置の作用を説明する第３の説明図
【図６】図２の超音波診断装置による３次元エコーデータの取り込み手順を示すフローチャート
【図７】図６の手順により第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図
【図８】図６の手順により第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータを説明する説明図
【図９】図７の第１の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図
【図１０】図８の第２の走査軸に沿って取り込まれた３次元エコーデータによるＢモード超音波画像を示す図
【図１１】図２のパソコンによりＢモード超音波画像の画素の補正の流れを示すフローチャート
【図１２】図９及び図１０における画素と超音波振動子の位置関係を示す図
【図１３】図１２におけるＡ点の画素の重み付け量を説明する説明図
【図１４】図１２におけるＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図
【図１５】図１１のＢモード超音波画像の画素の補正の変形例の流れを示すフローチャート
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る超音波振動子の構成を示す構成図
【図１７】図１６の第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の重み付け量を説明する説明図
【図１８】図１６の超音波振動子によるＡ点及びＢ点の画素の重み付け量を説明する説明図
【図１９】図１６の超音波振動子の変形例の構成を示す構成図
【図２０】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る体外式超音波プローブを備えた超音波診断装置の構成を示す構成図
【図２１】絶対座標系での３次元画像構築に適した位置検出情報を得ることのできる超音波診断装置に係る位置検出装置の要部の構成を示す構成図
【図２２】図２１の回数指示部に対して加算回数を入力する超音波内視鏡の操作部に設けられた入力ボタンを説明する説明図
【図２３】図２１の位置検出装置の変形例の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…超音波内視鏡
２…挿入部
２ａ…操作部
３…硬性部
４…シース
５…超音波振動子
６…フレキシブルシャフト
７…超音波伝達媒体
８…磁気ソース
１１…超音波診断装置
１２…超音波画像処理装置
１６…磁気センサ
１７…位置検出装置
１８…モニタ
２０…パソコン
Claims (1)
- 体腔内に挿入する挿入部の先端に配設した超音波振動子より超音波をラジアル方向に送受しながらリニア走査して生体組織内部の３次元の超音波エコー信号を得る超音波内視鏡と、
前記超音波内視鏡の先端部おける前記超音波振動子の３次元位置を検出する３次元位置検出手段と、
前記３次元の超音波エコー信号により前記３次元位置検出手段が検出した前記超音波内視鏡の先端部における前記超音波振動子の位置に基づく３次元空間上の３次元超音波画像を生成する３次元超音波画像生成手段と、
を備えた超音波診断装置において、
前記超音波内視鏡の前記超音波エコー信号の送受波特性に基づき、体腔内での前記挿入部が複数回走査する毎に、前記３次元の超音波エコー信号を補間することにより前記３次元空間上の任意の平面上の各画素の輝度を求めると共に、当該各画素と前記挿入部における前記超音波振動子との距離に応じた各画素の重み付け量を求めることにより各画素の輝度値を決定する画素輝度値決定手段を備え、
前記画素輝度値決定手段は、前記挿入部の当該複数回の走査において最も前記重み付け量が大きい走査回における輝度値を当該画素の輝度値と決定する
ことを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06554899A JP4290805B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06554899A JP4290805B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000254129A JP2000254129A (ja) | 2000-09-19 |
| JP4290805B2 true JP4290805B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=13290189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06554899A Expired - Fee Related JP4290805B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4290805B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1018864C2 (nl) * | 2001-08-31 | 2003-03-03 | Technologiestichting Stw | Inrichting en werkwijze voor het genereren van driedimensionale beelden met hardheidsinformatie van weefsel. |
| JP4309702B2 (ja) * | 2003-06-02 | 2009-08-05 | オリンパス株式会社 | 超音波診断装置 |
| US7632229B2 (en) * | 2004-08-09 | 2009-12-15 | General Electric Company | Range dependent weighting for spatial compound imaging |
| JP2019098005A (ja) * | 2017-12-06 | 2019-06-24 | 国立大学法人千葉大学 | 内視鏡画像処理プログラム、内視鏡システム及び内視鏡画像処理方法 |
| JP7280711B2 (ja) * | 2019-02-26 | 2023-05-24 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 超音波診断装置、医用画像処理装置、及び位置情報補正処理プログラム |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP06554899A patent/JP4290805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000254129A (ja) | 2000-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6685644B2 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus | |
| JP3934080B2 (ja) | 側面距離相関関数を利用した３次元超音波映像形成装置 | |
| KR101140525B1 (ko) | 촬상 영역 확장 방법 | |
| JP3354619B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| US10335118B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus, medical image processing apparatus, and medical image parallel display method | |
| WO2007114375A1 (ja) | 超音波診断装置及び超音波診断装置制御方法 | |
| JPWO2006059668A1 (ja) | 超音波装置、超音波撮像プログラム及び超音波撮像方法 | |
| US9427212B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| US10226233B2 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus | |
| KR100740378B1 (ko) | 초음파 진단 장치 | |
| JPH05111488A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2006255083A (ja) | 超音波画像生成方法および超音波診断装置 | |
| JP2001299756A (ja) | カテーテルまたは細径プローブの位置を検出可能な超音波診断装置 | |
| JP2003260056A (ja) | 超音波診断装置 | |
| US20110015523A1 (en) | Ultrasound observation apparatus | |
| JPH10248844A (ja) | 超音波画像診断装置 | |
| JP4290805B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2007268148A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2008229097A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2013118998A (ja) | 医用画像診断装置、超音波診断装置及びプログラム | |
| JP2018192246A (ja) | 超音波診断装置および超音波診断支援プログラム | |
| JP4536419B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2009261520A (ja) | 超音波撮像装置 | |
| JP4197993B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP5355923B2 (ja) | 超音波撮像装置および画像処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060120 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081118 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090119 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090310 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090402 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140410 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |