JP4588498B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は２次元断層像を基に３次元走査領域を設定する超音波診断装置に関するものである。

従来の超音波診断装置としては、３次元領域内の各点のエコー信号をボクセルデータ化した情報（以下、単にエコー情報ともいう）に基づき、視線方向に沿ってボリュウムレンダリング演算を実行することにより、３次元画像を形成するボリュウムレンダリング手段と、３次元領域内の各点のエコー情報に基づき、３次元領域の３つの直交断面の各々の超音波断層像を形成する直交プレーン断層像形成手段と、３次元画像と前記各直交断面の超音波断層像とを同時表示する表示手段と、を備え、視線方向に対応する３次元画像と３つの直交断面の超音波断層像とを同時に表示するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

この種の装置では、３次元画像により組織の空間的把握ができると共に、３つの直交断面の超音波断層像により、組織内部の注目部位の状態を３方向から把握でき、組織の多面的な観察ができるようになっている。
特開２００３−３２５５１２号公報（第３頁段落［００１０］〜［００１１］）

しかしながら、従来の超音波診断装置においては、直交断面の超音波断層像の範囲を広くすると、３次元画像を取得するのに時間を要し、ボリュウムレートが低下するという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、直交断面の超音波断層像の範囲を広くしつつ、３次元画像の領域を限定することにより、２次元画像により組織内部の注目部位の状態を広範に把握することができると共に、３次元画像により主要な部位の組織の空間的把握ができる超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明の超音波診断装置は、少なくとも２次元に配列された振動子による３次元空間の走査を行い、前記３次元空間の走査は２断面走査モードと３次元走査モードからなり、前記２断面走査モードにおける第１の断層像に第２の断層面の交差位置が第１の交差線として表示されることで、前記第１の断層像は前記第１の交差線により第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域には第１の境界線が、前記第２の領域には第２の境界線がそれぞれ表示される一方、前記２断面走査モードにおける第２の断層像に第１の断層面の交差位置が第２の交差線として表示されることで、前記第２の断層像は前記第２の交差線により第３の領域と第４の領域に分割され、前記第３の領域には第３の境界線が、前記第４の領域には第４の境界線がそれぞれ表示され、前記第１の境界線、前記第２の境界線、前記第３の境界線および前記第４の境界線にそれぞれ対応する３次元空間の形成線から形成される錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とした構成を有している。

この構成により、交差する断層像の画像の中から領域を限定して３次元走査を行い、３次元画像を得ることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、前記３次元空間において、前記第１の断層像の前記第１の境界線に垂直な平面に対応する平面と、前記第２の境界線に垂直な平面に対応する平面と、前記第２の断層像の前記第３の境界線に垂直な平面に対応する平面と、前記第４の境界線に垂直な平面に対応する平面とにより構成される４角錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とした構成を有している。

この構成により、交差する断層像の画像の中から領域を効果的に限定して３次元走査を行い、所望の３次元画像を得ることができる。

さらに、本発明の超音波診断装置は、前記２断面走査モードにおいて、前記第１の境界線と前記第２の境界線の位置変更に対して、前記第３の境界線と前記第４の境界線の位置が従属的に決定される構成を有している。

この構成により、第３の境界線と第４の境界線の位置が容易に設定でき、交差する断層像の画像の中から領域を効率的に限定して３次元走査を行い、３次元画像を迅速に得ることができる。

さらに、本発明の超音波診断装置は、前記３次元走査モードにおけるボリュウムレートが一定となる条件で、前記第３の境界線と前記第４の境界線の位置が従属的に決定される構成を有している。

この構成により、交差する断層像の画像の中からボリュウムレート一定条件下で領域を限定して３次元走査を行い、処理負荷を安定させることができる。

さらに、本発明の超音波診断装置は、前記第２の交差線に対して、前記第３の境界線と前記第４の境界線の間隔が一定の比率で維持されるように、前記第３の境界線と前記第４の境界線の位置が従属的に決定されるとした構成を有している。

この構成により、交差する断層像の画像の中から領域を安定的に限定して３次元走査を行い、操作領域に関わらず安定した３次元画像を得ることができる。

さらに、本発明の超音波診断装置は、少なくとも２次元に配列された振動子による３次元空間の走査を行い、前記３次元空間の走査は２断面走査モード、３次元走査モードおよび混合走査モードからなり、前記２断面走査モードにおける第１の断層像に第２の断層面の交差位置が第１の交差線として表示されることで、前記第１の断層像は前記第１の交差線により第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域には第１の境界線が、前記第２の領域には第２の境界線がそれぞれ表示される一方、前記２断面走査モードにおける第２の断層像に第１の断層面の交差位置が第２の交差線として表示されることで、前記第２の断層像は前記第２の交差線により第３の領域と第４の領域に分割され、前記第３の領域には第３の境界線が、前記第４の領域には第４の境界線がそれぞれ表示され、前記第１の境界線、前記第２の境界線、前記第３の境界線および前記第４の境界線にそれぞれ対応する３次元空間の形成線から形成される錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とし、前記混合走査モードにおいては前記２次元走査モードと前記３次元走査モードを同時に行う構成を有している。

この構成により、交差する断層像の画像の中から領域を限定して３次元走査を行い、３次元画像を得ることができる。

本発明は、少なくとも２次元に配列された振動子による３次元空間の走査を行い、前記３次元空間の走査は２断面走査モードと３次元走査モードからなり、前記２断面走査モードにおける第１の断層像に第２の断層面の交差位置が第１の交差線として表示されることで、前記第１の断層像は前記第１の交差線により第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域には第１の境界線が、前記第２の領域には第２の境界線がそれぞれ表示される一方、前記２断面走査モードにおける第２の断層像に第１の断層面の交差位置が第２の交差線として表示されることで、前記第２の断層像は前記第２の交差線により第３の領域と第４の領域に分割され、前記第３の領域には第３の境界線が、前記第４の領域には第４の境界線がそれぞれ表示され、前記第１の境界線、前記第２の境界線、前記第３の境界線および前記第４の境界線にそれぞれ対応する３次元空間の形成線から形成される錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とすることにより、交差する断層像の画像の中から領域を限定して３次元走査を行い、３次元画像を得ることができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができるものである。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第1の実施の形態）

図１は、本発明に係る超音波診断装置の第１の実施の形態を示すそのブロックであり、図２は、その２断面走査モード時の画像の配置を示している。

まず、構成について説明する。

図１において、２次元配列振動子１は、プローブハンドル２により支持され、３次元空間３を走査するようになっている。この２次元配列振動子１は、ビームフォーマ４と結合されており、ビームフォーマ４の出力は信号処理部５で処理されて画像信号となる。

ビームフォーマ４および信号処理部５は、それぞれ制御部６で制御される。そして、信号処理部５の出力により表示部７での画像表示がなされる。

図２に示すように、表示部７には、扇形の第１の断層像６１と第２の断層像６２とがそれぞれ表示される。これら断層像６１と断層像６２は、図１に示した３次元空間３において互いに交差しており、断層像６１と断層像６２が交差する位置は、断層像６１においては第１の交差線６３で示され、断層像６２においては第２の交差線６４で示される。

ここで、第１の断層像６１は、第１の交差線６３によって第１の領域７１と第２の領域７２に分割され、断層像６２は、第２の交差線６４によって第３の領域７３と第４の領域７４に分割される。また、第１の領域７１には第１の境界線８１が、第２の領域７２には第２の境界線８２が、第３の領域７３には第３の境界線８３が、第４の領域７４には第４の境界線８４がそれぞれ示される。

次に、その動作について説明する。

以上のように構成された超音波診断装置においては、まず、２断面走査モードでの走査を行い、第１の領域７１においては第１の境界線８１の位置を設定し、第２の領域７２においては第２の境界線８２の位置を設定し、更に、第３の領域７３においては第３の境界線８３の位置を設定し、第４の領域７４においては第４の境界線８４の位置を設定する。

次に、３次元走査モードで、第１、第２、第３および第４の境界線８１、８２、８３、８４で指定される３次元空間内において、３次元走査モードで走査領域を３次元走査する。この走査時における第１の境界線８１、第２の境界線８２、第３の境界線８３および第４の境界線８４（以下、第１〜第４の境界線８１〜８４という）で指定される走査領域の１例としては、断層像６１における境界線８１に垂直な第１の面、断層像６１における境界線８２に垂直な第２の面、断層像６２における境界線８３に垂直な第３の面、および、断層像６２における境界線８４に垂直な第４の面、の４つの面からなる４角錐体があげられる。

３次元走査モードで取得された受信信号は、信号処理部５においてボリュウムレンダリング演算され、表示部７に３次元画像として表示される。

このような本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置によれば、２断面走査モードにおいて第１〜第４の境界線８１〜８４をそれぞれ設定し、３次元走査モードの走査領域を設けることにより、２断面走査モードの超音波断層像の範囲を広くしつつ、３次元画像の領域を限定することにより、２次元画像により組織内部の注目部位の状態を広範に把握することができると共に、３次元画像により主要な部位の組織の空間的把握ができ、かつ２断面走査モードが走査する領域全体を３次元走査する場合に比べ３次元画像のボリュウムレート（ボクセルデータを構成するラインデータを捕捉する速さ）を高めることができる。

（第２の実施の形態）

図３は、本発明に係る超音波診断装置の第２の実施の形態を示している。

なお、図３において、第１の実施の形態で参照した図２と同じ構成および機能を有する部分については同一の符号または記号を付してその詳細な説明を省略する。

図３において、第２の断層像６２の第２の交差線６４と第３の境界線８３は角度θをなし、第２の交差線６４と第４の境界線８４は角度φをなしている。

上述のように構成された超音波診断装置では、まず、第１の断層像６１において、第１の境界線８１および第２の境界線８２が移動、すなわち位置変更されたとすると、その場合、第２の断層像６２の第３の境界線８３と第４の境界線８４の位置が、３次元走査モードのボリュウムレート、すなわち、ボクセルデータ化されたエコー情報からラインデータを取り込む速さが一定に保たれるよう、これに従属的に変化する。

すなわち、ここで、第２の交差線６４と第３の境界線８３のなす角度をθ、第２の交差線６４と第４の境界線８４のなす角度をφとし、第３の境界線８３の位置の変化をΔθ、第４の境界線８４の位置の変化をΔφとすると、定数Ｃを用いて、Δθ、Δφは次式で表される。
Δθ＝Ｃ＊θ ・・・（１）
Δφ＝Ｃ＊φ ・・・（２）
このようにして、第２の交差線６４に対して、第３の境界線８３と第４の境界線８４の間隔が一定の比率で維持される。

以上のように、本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置によれば、第１の境界線８１と第２の境界線８２の位置変更に対して、第３の境界線８３と第４の境界線８４の位置を３次元走査モードのボリュウムレートが一定の条件で、かつ第２の交差線６４に対して、第３の境界線８３と第４の境界線８４の間隔が一定の比率で維持されるように、第３の境界線８３と第４の境界線８４の位置を従属的に決定する。その結果、第３の境界線８３と第４の境界線８４の位置が容易に設定できる。

（第３の実施の形態）

図４は、本発明に係る超音波診断装置の第３の実施の形態を示している。

なお、図４において、第１の実施の形態で参照した図２と同じ構成および機能を有する部分については同一の符号または記号を付してその詳細な説明を省略する。

図４において、画像９１は、第１の断層像９２、３次元画像９３および第２の断層像９４で構成される。画像９１の左側には境界線８０、右側には境界線８５がある。

このように構成された超音波診断装置では、最初（図中左端）の境界線８０から第１の境界線８１までの間を２次元走査モードで走査し、２次元断層像を表示する。そして、第１の境界線８１に到達すると、そこから第２の境界線８２までの間を３次元走査モードで走査し、３次元画像を表示する。次いで、第２の境界線８２から最後（図中右端）の境界線８５までの間を２次元走査モードで走査し、２次元断層像を表示する。

このように構成された超音波診断装置では、画像９１は、第１の断層像９２、３次元画像９３、第２の断層像９４で構成されることになる。したがって、超音波断層像の範囲を広くしつつ、３次元画像の領域を限定することにより、２次元画像により組織内部の注目部位の状態を広範に把握することができると共に、３次元画像により主要な部位の組織の空間的把握ができ、かつ２断面走査モード全体を３次元走査する場合に比べ３次元画像のボリュウムレートを高めることができる。

以上説明したように、本発明にかかる超音波診断装置は、少なくとも２次元に配列された振動子による３次元空間の走査を行い、前記３次元空間の走査は２断面走査モードと３次元走査モードからなり、前記２断面走査モードにおける第１の断層像に第２の断層面の交差位置が第１の交差線として表示されることで、前記第１の断層像は前記第１の交差線により第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域には第１の境界線が、前記第２の領域には第２の境界線がそれぞれ表示される一方、前記２断面走査モードにおける第２の断層像に第１の断層面の交差位置が第２の交差線として表示されることで、前記第２の断層像は前記第２の交差線により第３の領域と第４の領域に分割され、前記第３の領域には第３の境界線が、前記第４の領域には第４の境界線がそれぞれ表示され、前記第１の境界線、前記第２の境界線、前記第３の境界線および前記第４の境界線にそれぞれ対応する３次元空間の形成線から形成される錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とすることにより、交差する断層像の画像の中から領域を限定して３次元走査を行い、３次元画像を得ることができるという効果を奏するものであり、２次元断層像を基に３次元走査領域を設定する超音波診断装置等の全般に有用である。

本発明に係る超音波診断装置の第１の実施の形態を示すそのブロック図 本発明に係る超音波診断装置の第１の実施の形態における表示部の画像配置の説明図 本発明に係る超音波診断装置の第２の実施の形態における表示部の画像配置の説明図 本発明に係る超音波診断装置の第３の実施の形態における表示部の画像配置の説明図

符号の説明

１ ２次元配列振動子
２ プローブハンドル
３ ３次元空間
４ ビームフォーマ
５ 信号処理部
６ 制御部
７ 表示部

Claims (6)

1. 少なくとも２次元に配列された振動子による３次元空間の走査を行い、前記３次元空間の走査は２断面走査モードと３次元走査モードからなり、
   前記２断面走査モードにおける第１の断層像に第２の断層面の交差位置が第１の交差線として表示されることで、前記第１の断層像は前記第１の交差線により第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域には第１の境界線が、前記第２の領域には第２の境界線がそれぞれ表示される一方、
   前記２断面走査モードにおける第２の断層像に第１の断層面の交差位置が第２の交差線として表示されることで、前記第２の断層像は前記第２の交差線により第３の領域と第４の領域に分割され、前記第３の領域には第３の境界線が、前記第４の領域には第４の境界線がそれぞれ表示され、
   前記第１の境界線、前記第２の境界線、前記第３の境界線および前記第４の境界線にそれぞれ対応する３次元空間の形成線から形成される錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とする超音波診断装置。
2. 前記３次元空間において、前記第１の断層像の第１の境界線に垂直な平面に対応する平面と、前記第２の境界線に垂直な平面に対応する平面と、前記第２の断層像の前記第３の境界線に垂直な平面に対応する平面と、前記第４の境界線に垂直な平面に対応する平面とにより構成される４角錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とすることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記２断面走査モードにおける前記第１の境界線と前記第２の境界線の位置変更に対して、前記第３の境界線と前記第４の境界線の位置が従属的に決定されることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記３次元走査モードにおけるボリュウムレートが一定となる条件で、前記第３の境界線と前記第４の境界線の位置が従属的に決定されることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記第２の交差線に対して、前記第３の境界線と前記第４の境界線の間隔が一定の比率で維持されるように、前記第３の境界線と前記第４の境界線の位置が従属的に決定されることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
6. 少なくとも２次元に配列された振動子による３次元空間の走査を行い、前記３次元空間の走査は２断面走査モード、３次元走査モードおよび混合走査モードからなり、
   前記２断面走査モードにおける第１の断層像に第２の断層面の交差位置が第１の交差線として表示されることで、前記第１の断層像は前記第１の交差線により第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域には第１の境界線が、前記第２の領域には第２の境界線がそれぞれ表示される一方、
   前記２断面走査モードにおける第２の断層像に第１の断層面の交差位置が第２の交差線として表示されることで、前記第２の断層像は前記第２の交差線により第３の領域と第４の領域に分割され、前記第３の領域には第３の境界線が、前記第４の領域には第４の境界線がそれぞれ表示され、
   前記第１の境界線、前記第２の境界線、前記第３の境界線および前記第４の境界線にそれぞれ対応する３次元空間の形成線から形成される錐体を、前記３次元走査モードにおける走査領域とし、前記混合走査モードにおいては前記２次元走査モードと前記３次元走査モードを同時に行う超音波診断装置。

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