JP2659664B2 - 超音波画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体内三次元領域のエ
コーデータ内の最大強度値を検出して表示する超音波画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体への超音波の送受波により生体内の
断層画像等を表示する超音波診断装置が知られている。
そして、近年では、生体内三次元領域のエコーデータを
用いて、空間的に把握可能な画像を表示できる超音波三
次元画像表示装置が提案され、実用化されつつある。例
えば、本出願人が先に提案した特願平２−２８６８２４
号公報では、前記三次元領域を互いに直交する３つの切
断面により切断し、各切断面を断層画像として相互に関
連付けながら並べて表示している。

【０００３】ところで、本出願人は、特願平２−１９８
３０９号公報で超音波エコー積算表示装置を提案してい
る。この装置は、前記三次元領域の外側に仮想の視点を
設定し、その視点から見た前記三次元領域の積算画像を
表示するものである。具体的にその概念を説明すると、
前記三次元領域を間において、視点と反対側にスクリー
ンを設け、前記視点から前記三次元領域に向けて出る各
視線に沿ってエコーデータを積算すると共にその積算値
を前記スクリーンに描画して、積算画像を形成するもの
である。

【０００４】この積算画像によれば、前記三次元領域内
に広がる組織情報を平面画像として投影できるので、組
織の輪郭等を明瞭に表示できるという利点がある。

【０００５】また、本出願人は、特願平４−４９７９６
号公報で超音波画像表示装置を提案している。この装置
は、先の特願平２−１９８３０９号公報に記載した前記
三次元領域の外側の視点が超音波ビーム上に設定された
ものであり、更に積算指定範囲を指定してその範囲でエ
コーデータを超音波ビームと平行の視線で積算して、所
望の臓器か組織を抽出して前記三次元領域の積算画像を
表示するものである。具体的には、図７に示されるよう
に、積算範囲内のエコーデータｄ１〜エコーデータｄｎ
までがビーム方向と平行に設定された視線４２に沿って
順次積算され、投影面（積算画像に相当）４４の対応す
る点Ｄに輝度値として表示される。そして、通常、エコ
ー値の大きい硬組織（例えば、骨）は高い輝度値で表示
される（画像では白く表示される）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平４−４９７９６号公報で提案された従来装置におい
て、エコーデータ積算範囲の指定領域を変化させると、
硬組織と軟組織の輝度値の差がぼけたり、又は硬組織と
軟組織の輝度値が逆転してしまうという問題があった。
すなわち、積算範囲を広く取った場合（図８（Ｃ）に示
す）には、硬組織と軟組織の輝度値の差がぼけてしま
い、画像から組織の読取り精度が劣化するという問題が
あった。これは、骨５２近傍の軟組織のエコーデータを
積算して求めた輝度値と、骨５２の大きなエコー値とシ
ャドウ５４の極めて小さいエコー値とを積算して求めた
輝度値とがほとんど相違しないことに起因する。

【０００７】また、積算範囲に骨５２を含めて狭く取っ
た場合（図８（Ａ）に示す）には、骨５２の輝度値は他
の軟組織に比べ高くなり、画像では白く表示されるが、
一方、積算範囲に骨５２を含めないで狭く取った場合
（図８（Ｂ）に示す）は、骨５２の輝度値は他の軟組織
に比べ低くなり、画像では黒く表示される。この場合、
積算範囲の設定を変えることによって、所望の画像を表
示できるという長所もあるが、硬組織のみを見たい場合
には、積算範囲設定を慎重に行う必要があり煩雑であっ
た。

【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、最良な視点位置から視線方向
に沿ってエコー最大強度値を検出し、エコー最大強度値
検出範囲の自在指定が行える超音波画像表示装置を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、生体内三次元領域に対して
超音波を送受波してエコーデータを取り込み、超音波画
像を形成し表示する超音波画像表示装置において、前記
三次元領域の外側に設定された視点から前記三次元領域
に向けて出る各視線に沿った処理経路を算出する視線方
向処理経路算出手段と、前記視線方向処理経路算出手段
によって算出された各処理経路内のエコーデータからエ
コー最大強度値を検出するエコー最大強度値検出手段
と、前記エコー最大強度値検出手段によって検出された
エコー最大強度値を投影させ画像化するエコー最大強度
画像形成手段と、を含むことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、生体内三次
元領域に対して超音波を送受波してエコーデータを取り
込み、超音波画像を形成し表示する超音波画像表示装置
において、超音波ビームに沿ったエコー最大強度値検出
範囲を指定するエコー最大強度値検出範囲指定手段と、
前記エコー最大強度値検出範囲内において前記超音波ビ
ームに沿って前記エコーデータからエコー最大強度値を
検出するエコー最大強度値検出手段と、前記エコー最大
強度値検出手段によって検出されたエコー最大強度値に
基づいて画像化するエコー最大強度画像形成手段と、を
含むことを特徴とする。

【００１１】更に、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の超音波画像表示装置において、前記エコー最大強度
画像に交差する２つの断層画像の位置を指定する位置指
定手段と、前記指定された位置の２つの断層画像を形成
する断層画像形成手段と、を含み、前記エコー最大強度
画像に伴って、前記２つの断層画像が表示されることを
特徴とする。

【００１２】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の超音波画像表示装置において、前記２つの断層画像
に前記エコー最大強度値検出範囲を示すカーソルを表示
する手段が設けられたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、画像におけ
る各投影点には視線方向処理経路上のエコー最大強度値
が集約される。従って、立体領域の情報を二次元的に観
測することができる。

【００１４】請求項１及び２記載の構成によれば、エコ
ー最大強度値検出手段によってエコー最大値を抽出する
ことができるので、シャドウの影響を受けることなく硬
組織と軟組織の輝度値の差を明確にして画像を鮮明にす
ることができる。特に、硬組織を検査する場合には、画
像に白く表示され、判定が容易である。

【００１５】請求項３記載の構成によれば、エコー最大
強度画像に直交する２つの断層画像が表示されるので、
観測される硬組織の空間的な把握が容易となる。この場
合、その２つの断層画像にエコー最大強度値検出範囲を
示すカーソルを表示すれば、画像相互関係がより把握し
やすい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１７】図１には、本発明に係る超音波画像表示装
置の全体構成が示されており、この超音波画像表示装置
２２は、超音波診断装置２４に接続されている。なお、
超音波診断装置２４内に本装置２２を組み込むこともも
ちろん可能である。

【００１８】超音波診断装置２４においては、三次元デ
ータ取込み用超音波探触子を用いて、生体内三次元領域
のエコーデータが取り込まれ、そのエコーデータは、Ａ
／Ｄ変換器２６によってデジタル化された後、三次元デ
ータメモリ２８に格納される。 すなわち、この三次元
データメモリ２８には、生体内三次元領域の各エコーデ
ータが書き込まれる。

【００１９】この三次元データメモリ２８は、バス３０
に接続され、そのバス３０には、中央制御ユニット３
２、最大エコー検出部３４、フレームバッファメモリ３
６が接続されている。

【００２０】最大エコー検出部３４は、超音波ビームに
沿ってエコーデータからエコー最大強度値を検出するも
のであり、そのエコー最大強度値検出範囲は後述するよ
うに操作者によって自在に設定される。

【００２１】中央制御ユニット３２は、最大エコー検出
部３４の検出結果を用いてエコー最大強度画像形成を行
うと共に、装置全体のコントロールを行っている。

【００２２】外部入力装置４０は、複数のダイヤルＡ〜
Ｄ及びスイッチＥを備えるものであり、中央制御ユニッ
ト３２に接続されている。なお、具体的なダイヤルの説
明は後述する。

【００２３】従って、三次元データメモリ２８から読み
出される超音波ビーム上の各エコーデータは、最大エコ
ー検出部３４でエコー最大強度値が検出された後、中央
制御ユニット３２に送られ、ここでエコー最大強度画像
が形成される。そして、形成されたエコー最大強度画像
は、バス３０を介してフレームバッファメモリ３６に一
旦格納された後、読み出されてＣＲＴ３８にて表示され
る。

【００２４】また、中央制御ユニット３２は、以下に詳
述するように、エコー最大強度画像のほか、そのエコー
最大強度画像に直交する２つの断層画像の形成も行って
おり、それらの断層画像もフレームバッファメモリ３６
に一旦格納された後、読み出されてＣＲＴ３８に表示さ
れる。

【００２５】図２には、生体内三次元領域１０の概念が
示されており図においてＺ方向がビーム方向である。す
なわち、図２において上方に超音波探触子が配置されて
いる。

【００２６】本実施例では、エコー最大強度画像形成に
当たって、エコーデータからのエコー最大強度値検索は
ビーム方向に沿って行われている。すなわち、エコー最
大強度画像形成のための視点は超音波探触子側（図にお
いて上方）に設定され、視線は、超音波ビームと平行に
設定されている。

【００２７】また、本実施例では、エコー最大強度値検
出範囲の指定を行うことが可能であり、図１に示した外
部入力装置４０のダイヤルＡ及びダイヤルＢによってエ
コー最大強度値検索の始点及び終点が設定される。

【００２８】本実施例においては、ビーム方向に沿った
処理経路内のエコーデータから検索されたエコー最大強
度値に基づいて形成されたエコー最大強度画像に対し
て、直交する２つの断層画像が形成される。その断層画
像の１つは正面から見た断層画像であり、もう１つは側
面から見た断層画像である。なお、図においては正面か
ら見た断層画像に対応する面が１２で示され、側面から
見た断層画像に対応する面が１４で示されている。ま
た、図において１８は、エコー最大強度値検出範囲の開
始面を示す上面を示している。

【００２９】図１において、上述したように、外部入力
装置４０におけるダイヤルＡ及びＢによってエコー最大
強度値検出範囲の始点及び終点が指定される。また、ダ
イヤルＣによって正面からの断層画像の位置が指定さ
れ、ダイヤルＤによって側面からの断層画像の位置が指
定される。そして、スイッチＥは、上面から見た画像を
断層画像にするかあるいはエコー最大強度画像にするか
を選択するためのスイッチである。

【００３０】以上のように形成されたエコー最大強度画
像及び２つの断層画像の表示例が図３に示されている。

【００３１】図３において、左上には、上面から見たエ
コー最大強度画像１００（本実施例において、胎児のエ
コー最大強度画像）が示され、右上には、正面から見た
断層画像１０１が示され、更に右下には側面から見た断
層画像１０２が示されている。

【００３２】そして、本実施例では、画面内の左下に生
体内三次元領域の立体概念像１０３が模式的に表示され
ている。この概念像１０３には、エコー最大強度値検出
範囲を示すワイヤ状カーソル６０，６２が表示され、更
に正面から見た断層画像の位置を示すワイヤ状のカーソ
ル６４及び側面から見た断層画像の位置を示すワイヤ状
のカーソル６６が表示されている。

【００３３】また、概念像１０３に限られず、エコー最
大強度画像１００（図中に示すビーム最大値表示１０
０）及び断層画像１０１，１０２においてもそれぞれの
カーソルが表示され、エコー最大強度値検出範囲あるい
は切断面の位置が容易に把握できるように構成されてい
る。

【００３４】もちろん、これらのカーソル６０〜６６
は、上述した外部入力装置４０の各ダイヤルＡ〜Ｄに連
動しており、いずれかのダイヤルを移動させると、それ
に伴ってカーソルが移動する。なお、スイッチＥの操作
により、エコー最大強度画像１００を従来同様の断層画
像に切り換えることもできる。

【００３５】図４には、超音波画像表示装置の動作につ
いてのフローダイアグラムが示されている。この図４の
フローチャートを用いて、上述した外部入力装置４０の
各ダイヤルＡ〜Ｄ及びスイッチＥを用いて、中央制御ユ
ニット３２により画像表示を行うことについて説明す
る。

【００３６】まず、上述の三次元データメモリ２８に超
音波診断装置からの測定信号が格納される（ステップ２
０１）。次に、カーソル６０、６２を任意の位置に設定
して（ステップ２０２）、ワイヤーフレームである三次
元領域の立体概念像１０３を形成する（ステップ２０
３）。この立体概念像１０３を観察しながら、所望のエ
コー最大強度画像１００を得るために、ダイヤルＡを変
化させ（ステップ２０４）、カーソル６０を移動させて
所望の位置に設定する（ステップ２０５）。同様に、ダ
イヤルＢを変化させ（ステップ２０６）、カーソル６２
を移動させ所望の位置に設定する（ステップ２０７）。
次に、ダイヤルＣを変化させてカーソル６４を移動させ
（ステップ２０８）、正面から見たＦＲＯＮＴ断層像１
０１を形成する（ステップ２０９）。更に、ダイヤルＤ
を変化させてカーソル６６を移動させ（ステップ２１
０）、側面から見たＳＩＤＥ断層像１０２を形成する
（ステップ２１１）。

【００３７】このように処理されたデータ（図４中の
に示す）は、の各ビーム方向のエコーデータからエコー
最大強度値を検出するために、最大エコー検出部３４に
送られる。この時、スイッチＥがＯＮされて（ステップ
２２０）、最大エコー検出部３４においてエコー最大強
度値を検出するされることとなる（ステップ２２１）。
そして、各ビーム方向のエコー最大強度値からビーム最
大値画像１００を形成し、ＣＲＴ３８にこの画像も表示
する（ステップ２２２）。画像表示されたビーム最大値
画像１００が所望の画像であれば、この時点で観測を終
了する（ステップ２２３）。一方、更に画像を観測する
場合には、ステップ２２３で終了させることなく、図中
のに相当するステップ２０１の後の処理に移行して、
各ダイヤルによって各対応するカーソルを移動させ、前
述と同様の操作が行われる。

【００３８】図５には、上述の最大エコー検出部３４に
おけるエコー最大強度値検出のフローチャトが示されて
いる。図２に示した生体内三次元領域１０のＸＹＺ方向
の各所定の位置に対応するエコーデータが、三次元デー
タメモリ２８に格納されている。従って、本実施例の場
合は、前述のステップ２０５、２０７においてカーソル
６０、６２が設定されると、上面からＺ方向に沿ってＺ
＝０からＺ＝ＥＺまでのエコーデータが検索される（ス
テップ３０３）。また、Ｚ方向のある所定の位置におい
て、Ｘ方向に沿ってＸ＝０からＸ＝ＥＸまでエコーデー
タが検索される（ステップ３０４）。従って、Ｚ＝０に
おいて、Ｘ＝０からＸ＝ＥＸまでエコーデータが検索さ
れると、Ｚ＝１において、先と同様にＸ＝０からＸ＝Ｅ
Ｘまでエコーデータが検索され、Ｚ＝ＥＺまでエコーデ
ータが順次検索される（図中のに示す）。

【００３９】具体的に説明すると、生体内三次元領域１
０の上面のＺ＝０において、まずＸ＝０からＸ＝ＥＸま
でエコーデータが検索される。最大エコー検出部３４の
ｍａｘ値を０に設定しておく（ステップ３０５）。そし
て、カーソル６０とカーソル６２で仕切られた範囲内
で、Ｚ＝０，Ｘ＝０におけるＹ方向のエコーデータ内を
検索する（ステップ３０６）。Ｙ＝Ｌ1 （カーソル６０
の値）からＹ＝Ｌ2 （カーソル６２の値）までのエコー
データが、随時ｍａｘ［Ｘ］［Ｙ］［Ｚ］値（この場合
は、ｍａｘ［０］［Ｙ］［０］値）と比較され（ステッ
プ３０７）、この比較されるＹ方向のエコーデータがｍ
ａｘ［Ｘ］［Ｙ］［Ｚ］値よりも大きい時のみ、ｍａｘ
［Ｘ］［Ｙ］［Ｚ］値がそのエコーデータに書き換えら
れる（ステップ３０８）。そして、Ｙ＝Ｌ2 までエコー
データを検索し終えると、Ｚ＝０，Ｘ＝０におけるｍａ
ｘ［Ｘ］［Ｙ］［Ｚ］値（すなわち、Ｚ＝０，Ｘ＝０に
おけるエコー最大強度値）をｍｍ［Ｚ］［Ｘ］値（この
場合は、ｍｍ［０］［０］値）に書き込む（ステップ３
０８、図中のに示す）。次に、Ｘの値をインクリメン
トして、Ｚ＝０，Ｘ＝１において前述同様の操作を行い
（図中のに示す）、Ｚ＝０，Ｘ＝１におけるｍａｘ
［Ｘ］［Ｙ］［Ｚ］値（すなわち、Ｚ＝０，Ｘ＝１にお
けるエコー最大強度値）をｍｍ［Ｚ］［Ｘ］値（この場
合は、ｍｍ［０］［１］値）に書き込む。

【００４０】更に同様にして、Ｚ＝０において、Ｘ＝０
からＸ＝ＥＸまでｍａｘ［Ｘ］［Ｙ］［Ｚ］値（エコー
最大強度値）を検出し、この操作をＺ＝０からＺ＝ＥＺ
まで行い、エコー最大強度値検出を終了する（図中に
示す）。これによって、ＺＸ面におけるエコー最大強度
値が求められ、図３におけるエコー最大強度画像１００
が形成される。

【００４１】以上、超音波ビームに沿ってエコーデータ
からエコー最大強度値を検出する超音波画像表示装置の
実施例を述べたが、三次元領域の外側に設定された視点
から三次元領域に向けて出る各視線に沿った処理経路の
エコーデータからエコー最大強度値を検出する超音波画
像表示装置の他の実施例について、以下に述べる。

【００４２】図６には、三次元領域の外側に視点を設け
た場合の本発明に係る超音波画像表示装置が示されてい
る。図６において、概念的に示されるエコー情報領域７
０は、被検体内でデータが収集される三次元領域と同じ
であり、このエコー情報領域７０は、複数個のボクセル
７０ａから形成されている。ボクセル７０ａは、この三
次元領域内の各位置でのエコー情報に対応している。こ
の場合のエコー最大強度値の検出方法は、エコー情報領
域７０を所定の視点Ｐからスクリーン７２へ先の実施例
と同様に視線方向におけるエコーデータからエコー最大
強度値を検出し投影し、表示を行うものである。例を挙
げれば、視点Ｐとスクリーン７２上の投影点Ｓとを結ぶ
視線経路８０に沿ってボクセル７０ａの情報を検索し
て、エコー最大強度値を検出し、このエコー最大強度値
に応じて投影点Ｓでの輝度値を変化させるものである。

【００４３】従って、視点Ｐを図に示すＺ方向に移動さ
せることにより、スクリーン７２へエコー最大強度値を
投影させる視線経路が広がりを持つように変化させるこ
ともでき、所望の投影像を得ることができる。なお、視
点Ｐを無限遠まで移動させることにより、正投影と同じ
Ｚ軸方向に沿ってエコー情報領域７０内の視線方向にお
けるエコー最大強度値の投影像を得ることができる。こ
こで、スクリーン７２及び視点Ｐの位置は、図６におい
ては、Ｚ軸の方向にエコー情報領域７０を挟んで示され
ているが、これに限られるものではなく、Ｘ軸あるいは
Ｙ軸、更には斜め方向からのエコー情報領域７０の視線
方向におけるエコー最大強度値の投影像を得ることがで
きる。

【００４４】以上のように、本実施例の超音波画像表示
装置によれば、シャドウの影響を受けることなく硬組織
と軟組織の輝度値の差を明確にして画像を鮮明にするこ
とができる。特に、硬組織を検査する場合には、画像に
白く表示され、判定が容易に行える。

【００４５】なお、エコーデータからエコー最大強度値
を検出する際に、ノイズが適法にカットされることは当
業者には容易に理解されることである。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャドウの影響を受けることなく、硬組織の観測が容易
となる。また、画像における各投影点には視線方向に処
理経路上のエコー最大強度値が集約されるので、立体領
域の情報を二次元的に観測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波画像表示装置の全体構成を
示すブロック図である。

【図２】エコー最大強度値検出範囲と２つの断層画像と
の位置関係を示す概念図である。

【図３】エコー最大強度値検出画像及び２つの断層画像
の表示例を示す説明図である。

【図４】中央制御ユニット３２による画像表示のフロー
ダイアグラムである。

【図５】最大エコー検出部３４におけるエコー最大強度
値検出のフローチャトである。

【図６】三次元領域の外側に視点を設けた場合の画像表
示方法の概念を示す説明図である。

【図７】従来の超音波画像表示装置の積算画像の形成原
理を示す説明図である。

【図８】従来の超音波画像表示装置における積算範囲指
定と画像表示の関係を説明する図である。

【符号の説明】

２２ 超音波画像表示装置 ２４ 超音波診断装置 ２８ 三次元データメモリ ３０ バス ３２ 中央制御ユニット ３４ 最大エコー検出部 ３６ フレームバッファメモリ ３８ ＣＲＴ ４０ 外部入力装置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体内三次元領域に対して超音波を送受
   波してエコーデータを取り込み、超音波画像を形成し表
   示する超音波画像表示装置において、 前記三次元領域の外側に設定された視点から前記三次元
   領域に向けて出る各視線に沿った処理経路を算出する視
   線方向処理経路算出手段と、 前記視線方向処理経路算出手段によって算出された各処
   理経路内のエコーデータからエコー最大強度値を検出す
   るエコー最大強度値検出手段と、 前記エコー最大強度値検出手段によって検出されたエコ
   ー最大強度値を投影させ画像化するエコー最大強度画像
   形成手段と、 を含むことを特徴とする超音波画像表示装置。
2. 【請求項２】 生体内三次元領域に対して超音波を送受
   波してエコーデータを取り込み、超音波画像を形成し表
   示する超音波画像表示装置において、 超音波ビームに沿ったエコー最大強度値検出範囲を指定
   するエコー最大強度値検出範囲指定手段と、 前記エコー最大強度値検出範囲内において前記超音波ビ
   ームに沿って前記エコーデータからエコー最大強度値を
   検出するエコー最大強度値検出手段と、 前記エコー最大強度値検出手段によって検出されたエコ
   ー最大強度値に基づいて画像化するエコー最大強度画像
   形成手段と、 を含むことを特徴とする超音波画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の超音波画像表示装置にお
   いて、 前記エコー最大強度画像に交差する２つの断層画像の位
   置を指定する位置指定手段と、 前記指定された位置の２つの断層画像を形成する断層画
   像形成手段と、 を含み、 前記エコー最大強度画像に伴って、前記２つの断層画像
   が表示されることを特徴とする超音波画像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の超音波画像表示装置にお
   いて、 前記２つの断層画像に前記エコー最大強度値検出範囲を
   示すカーソルを表示する手段が設けられたことを特徴と
   する超音波画像表示装置。