JPH04279156A - 超音波三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体内部三次元領域
の超音波エコー情報を三次元的に表示する超音波三次元
画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波を被検体に送波して、被検体内か
ら反射された反射波を受波し被検体内の断層画像を表示
する超音波診断装置が知られており、医療の分野におい
て活用されている。

【０００３】ところで、近年、被検体内の三次元領域に
超音波を送受波してエコーデータを取り込み、この取り
込まれたエコーデータを濃淡画像に形成して表示する超
音波三次元画像表示装置が提案されている。

【０００４】そして、この超音波三次元画像表示装置で
は、被検体内部の三次元領域内における任意物体を空間
的（立体的）に表現するために、一般的にオペレータか
ら見て物体の手前側の輝度を高くし、また、物体の奥側
にいくに従って輝度を低くする白黒の濃淡表示が用いら
れている。

【０００５】従って、このような超音波三次元画像表示
装置によれば、従来の超音波診断装置では提供できなか
った空間的情報を提供でき、医療におけるその実用化が
要望されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た超音波三次元画像表示装置において、被検体内部の物
体を白黒濃淡表示する場合においては、その物体の表面
は濃淡画像で立体的に認識することが可能であるが、一
方、物体の断面を見たい場合には、その断面自体も白黒
濃淡表示が行われるため、断面領域内の輝度がほぼ同一
となり明瞭な表示が行えないという問題があった。従っ
て、従来の超音波診断装置のように、断面画像をＢモー
ド表示で明確に観察したいという要望があった。

【０００７】発明の目的 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、表示される物体の表面は濃淡表示を行って
立体的に表現し、物体の断面はＢモード表示を行って鮮
明な画像を形成することのできる超音波三次元画像表示
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波の送受波により取り込まれた被検
体内部三次元領域のエコーデータを格納する三次元デー
タメモリと、前記三次元領域に含まれる表示すべき物体
の断面の位置を設定する断面位置設定手段と、前記三次
元データメモリから前記設定された断面のエコーデータ
を抽出する断面抽出手段と、前記三次元データメモリか
ら前記物体の表面のエコーデータを抽出する表面抽出手
段と、前記抽出された断面のエコーデータをＢモード断
層画像に形成する断面画像形成手段と、前記抽出された
前記物体表面のエコーデータに従って、前記物体表面を
立体的白黒濃淡画像に形成する表面画像形成手段と、前
記形成された断面画像及び表面画像を合成して表示する
表示手段と、を含むことを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、所定の第一の閾値を設定
する第一閾値設定手段と、所定の第二の閾値を設定する
第二閾値設定手段と、を含み、前記断面抽出手段は、前
記断面のエコーデータのうち前記第一閾値を超えるエコ
ーデータを抽出し、前記表面抽出手段は、前記三次元領
域のエコーデータのうち前記第二閾値を超えるエコーデ
ータを抽出することを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、断面抽出手段及び表面抽出
手段によって、三次元データメモリの中から断面及び表
面に対応するエコーデータが抽出され、更に断面画像形
成手段及び表面画像形成手段によって、それぞれ抽出さ
れたエコーデータに基づいて、Ｂモード断層画像と立体
的な白黒濃淡画像とが形成されることになる。

【００１１】従って、例えば被検体内の特定臓器の全体
像を表示しながら、その臓器の任意断面を表示すること
などが可能であり、全体像と断面像との位置関係が容易
に認識できると共に、物体を実際に切断したイメージに
非常に近い表示となり、現実感が増し三次元的な把握が
可能となる。

【００１２】また、第一閾値設定手段及び第二閾値設定
手段を設けることにより、被検体内の三次元領域におけ
る組織の状態に応じて、又は表示すべき物体の状態に応
じて、適切な断面画像及び表面画像を形成することが可
能となる。

【００１３】

【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。図１には、本発明に係る超音波三次元画像
表示装置の好適な実施例が示されている。

【００１４】図において、超音波診断装置１０は、被検
体内の三次元領域に超音波を送波して、被検体内からの
反射波を受波し、その受信信号（エコーデータ）を出力
するものである。

【００１５】ここで、超音波診断装置１０におけるデー
タ取込みは、三次元データ取込み用超音波探触子が用い
られており、その探触子に設けられた角度検出器により
超音波ビームの方向や角度が検出可能となっている。

【００１６】この超音波診断装置１０からの受信信号、
すなわち超音波のエコーデータは周辺制御部１２を介し
て、更にバス１４を介して三次元データメモリ１６に格
納される。ここで、三次元データメモリ１６へのデータ
書込みは、取り込まれた各エコー情報のその三次元位置
に応じて、三次元データメモリ１６の対応アドレスに格
納される。すなわち、被検体内の三次元領域の各アドレ
スがこの三次元データメモリ１６の各アドレスに対応し
ている。

【００１７】図において、１８は中央制御ユニットであ
り、前記周辺制御部１２及び前記三次元データメモリ１
６や後述する各デバイスを制御している。バス１４に接
続された高速演算プロセッサ２０は、前記中央制御ユニ
ット１８にて制御され、後述する物体の断面・表面の抽
出や断面画像及び表面画像の形成などの演算処理を行う
ものである。

【００１８】また、バス１４には、断面位置設定部２５
及び閾値β，γ設定部２７がそれぞれ接続されている。 断面位置設定部２５は、表示すべき物体の断面の位置を
設定するものであり、本実施例においては、ダイヤルに
よって任意に自在に可変できるように構成されている。 また、閾値β，γ設定部２７は、後述する閾値βと閾値
γとの設定を行うものであり、本実施例においては、ダ
イヤルで構成され、自在にその値を可変できるように構
成されている。

【００１９】図において、バス１４に接続された奥行情
報メモリ２４は、後述するように、表面画像を形成する
際のその奥行情報を一時的に格納するものである。

【００２０】そして、バス１４に接続されたフレームバ
ッファメモリ２６は、前記高速演算プロセッサ２０にて
形成された表示される物体の画像情報、すなわち輝度情
報を格納するものであり、このフレームバッファメモリ
２６には、表示される物体の表面画像及び断面画像の両
方の輝度情報が格納される。

【００２１】フレームバッファメモリ２６の出力Ｒ，Ｇ
，Ｂは、それぞれＤ／Ａ変換部２８，３０，３２に入力
されている。そして、Ｄ／Ａ変換された各データは、Ｃ
ＲＴ３４にて表示される。

【００２２】次に、図２を用いて、三次元表示される物
体Ｑの表面抽出原理について説明する。図２において、
Ｐは物体Ｑを三次元表示するための仮想的な視点であり
、この視点Ｐから物体Ｑを透視した線が視線Ｌである。 このような場合の超音波のエコーデータが図２に５０で
示されている。この超音波のエコーデータ５０から理解
されるように、物体Ｑ内の範囲ではエコーデータ５０の
レベルが高く、適切な閾値βを設定することにより、β
値以上のエコーデータ５０から、物体Ｑの存在及びその
表面位置を抽出することが可能である。次に、図３を用
いて、物体Ｑの表面・断面判定原理について説明する。 図３において、Ｗは、外部から入力指定された物体Ｑの
断面位置を示しており、このＷの位置は任意指定が可能
である。

【００２３】表面・断面判定原理について説明すると、
まず、視線Ｌ１と断面Ｗとの交点であるＡ点のエコーデ
ータを読み取り、このＡ点のエコーデータが設定された
閾値βより大きいか否かを判断する。つまり、Ａ点のエ
コーデータが閾値βより大きい場合には物体Ｑの断面位
置のデータと判断する。

【００２４】また、図３の視線Ｌ２で示すように、断面
Ｗと視線Ｌ２との交点であるＢ点が物体Ｑの外部である
場合、すなわちエコーデータが閾値βより小さい場合に
は、視線Ｌ２に沿ってその判断対象となる点を順次移動
させ、その移動毎にエコーデータと閾値βとを比較し、
物体Ｑの表面判定を行う。つまり、点Ｃでは、エコーデ
ータが閾値βを超えるため、物体Ｑの表面位置の判定を
行うことが可能である。　　このように、視線Ｌと断面
Ｗとの交点に位置するエコーデータの値を閾値βと比較
し、また、エコーデータが閾値βより小さい場合にはそ
の視線Ｌに沿って順次エコーデータの比較を行うことに
より、物体Ｑの表面及び断面の位置が判定可能である。

【００２５】ここで、以上の説明では、エコーデータが
閾値βより小さい場合に、視線Ｌに沿って、視点Ｐと反
対側方向に判定点を移動したが、視点Ｐの手前側に移動
させてもよく、断面の位置や物体Ｑの形状に合わせて適
宜に適用し得る。

【００２６】ところで、閾値βのみにより断面抽出を行
うと、比較的エコー強度の弱いエコーデータが排除され
てしまい、精度の良い断層画像を形成できないという問
題がある。つまり、閾値βは取り込まれた三次元領域の
全てにわたって一義的に設定されるため、本来エコー強
度の弱いエコーデータを表示したい断層画像においても
そのようなエコーデータが排除され、この結果精度の良
い断層画像を形成することができない。そこで、本実施
例においては、もう一つの閾値として断面Ｗ上でのみ有
効な、換言すれば断層画像形成においてのみ有効な閾値
γが設定されている。そして、物体Ｑの断面画像形成時
には、その断面Ｗ面内におけるエコーデータが閾値γと
比較され、その閾値γ以上のエコーデータによって断層
画像（Ｂモード断層画像）が形成されるのである。この
ように、二つの閾値をもってエコーデータの抽出を行う
ことにより、おおまかな物体の表示画像と微細な断層像
とを合成して同時に提供することが可能となる。

【００２７】次に、図５を用いて、本発明に係る超音波
三次元画像表示装置の表示画像の形成工程について説明
する。

【００２８】図５において、ステップ１０１では、超音
波診断装置１０を用いて被検体内部に超音波を送波し、
被検体内部からの反射波を受波し、超音波のエコーデー
タを取り込む。そして、これとほぼ同時に、ステップ１
０２では、ステップ１０１で取り込まれたエコーデータ
を三次元データメモリ１６に書き込む。

【００２９】ステップ１０３では、断面位置設定部２５
を用いて、表示すべき物体の断面の位置を入力指定する
とともに、閾値β，γ設定部２７を用いて、二つの閾値
β，γの指定が行われている。この閾値の設定は、診断
すべき組織に応じて適宜に定めることが好適である。

【００３０】ステップ１０４では、図３で説明した断面
・表面の判定が行われ、その判定結果に従って、三次元
データメモリ１６からそれぞれ断面及び表面に対応する
エコーデータが抽出される。そして、ステップ１０５で
、前記ステップ１０４で抽出されたデータが断面のもの
であればステップ１０６に移行し、一方、前記抽出され
たデータが表面のものであればステップ１０７に移行す
る。

【００３１】ステップ１０６では、抽出されたデータか
ら断面画像（Ｂモード表示画像）が形成される。すなわ
ち、その断面内のエコーデータの大きさに輝度を対応さ
せて断面画像を形成する。

【００３２】一方、ステップ１０７では、抽出されたエ
コーデータから表面画像、すなわち視点Ｐからの距離に
依存した濃淡画像処理が行われる。つまり、表示される
物体に対してオペレータから見て手前側で輝度が高く（
明るく）、奥側で輝度が低く（暗く）なるように物体の
表面が濃淡画像に処理される。

【００３３】そして、ステップ１０８で、それぞれステ
ップ１０６及びステップ１０７で形成された画像がフレ
ームバッファメモリ２６に格納される。

【００３４】ステップ１０９では、前記フレームバッフ
ァメモリ２６に格納された画像データが、ＣＲＴ３４に
表示される。図７には、参考として、ＣＲＴ３４にて表
示される物体Ｑの表示例が示されている。ここにおいて
、物体Ｑの断面はＢモード表示（グレースケール表示）
で表示されており、物体Ｑの表面は、オペレータからの
遠近に合せて濃淡表示が行われている。

【００３５】次に、図６を用いて、図５で説明したステ
ップ１０４〜ステップ１０８（図５にＡで示す）の具体
的な処理例について説明する。

【００３６】図６において、まず、ステップ２０１では
、図３で説明した視線Ｌと断面Ｗとの交点の位置が計算
される。

【００３７】ステップ２０２では、ステップ２０１で求
められた交点のエコーデータが三次元データメモリ１６
から読み出される。

【００３８】そして、ステップ２０３では、前記ステッ
プ２０２で読み出されたデータＸが図４で説明した閾値
γより大きいか否かが判断されている。ここで、エコー
データＸが閾値γより大きい場合、すなわち断面のエコ
ーデータであると判断された場合には、ステップ２０４
に移行する。

【００３９】このステップ２０４では、前記エコーデー
タＸをフレームバッファメモリ２６に書き込むために輝
度データに変換する。なお、三次元データメモリ１６に
おいて、その格納されている各エコーデータがそのまま
輝度データとして用いることができる場合であれば、こ
のステップ２０４の工程は行わなくてもよい。ステップ
２０５では、ステップ２０４で変換された輝度データが
フレームバッファメモリ２６に格納される。

【００４０】そして、ステップ２０６では、物体Ｑに対
して全ての断面・表面画像処理が終了したか否かが判断
され、終了していない場合はステップ２１３で視線Ｌを
１つ隣りに移動させ、上述したステップ２０１からの工
程が繰り返される。

【００４１】一方、ステップ２０３で、エコーデータＸ
が閾値γより小さい、すなわち物体Ｑの範囲外であると
判断された場合には、ステップ２０７に移行する。

【００４２】このステップ２０７では、視線Ｌ上の次の
エコーデータＸが三次元データメモリ１６から読み出さ
れる。つまり、図３で説明したように、物体の表面位置
を求めるためである。そして、ステップ２０８では、ス
テップ２０７で読み出されたエコーデータＸが閾値βよ
り小さいか否かが判断されている。ここで、エコーデー
タＸが閾値βより小さい場合には、物体Ｑの表面のエコ
ーデータではないので、ステップ２０７に移行し次のデ
ータが読み出される。

【００４３】一方、ステップ２０８でエコーデータＸが
閾値βより大きいと判断された場合、すなわち物体Ｑの
表面のエコーデータであると判断された場合にはステッ
プ２０９に移行する。

【００４４】ステップ２０９では、後述するステップ２
１１で視点Ｂからの距離に合わせて各エコーデータを輝
度データに変換するために、視点ＰとエコーデータＸの
位置との距離（奥行）の情報が奥行情報を格納する奥行
情報メモリ２４に格納される。ここで、奥行情報メモリ
２４へのデータの格納は、実際に表示される画像の各画
素の位置に対応したアドレスへ奥行情報を書き込むこと
により行われる。

【００４５】そして、ステップ２１０では、物体Ｑに対
して全ての表面・断面判定が行われたか否かが判断され
、判定が終了していない場合には、ステップ２１４で視
線Ｌを１つ隣に移動し、ステップ２０１からの工程が再
び繰り返される。

【００４６】そして、ステップ２１０で物体Ｑの全ての
表面に対応する奥行データが奥行情報メモリ２４に格納
されたと判断されると、ステップ２１１に移行する。

【００４７】このステップ２１１では、奥行情報メモリ
２４から格納された各奥行データが読み出され、その奥
行情報の大きさ、すなわち視点Ｐからの距離に従って輝
度データに変換される。

【００４８】そして、ステップ２１２では、ステップ２
１１で処理された各輝度データがフレームバッファメモ
リ２６に格納される。

【００４９】従って、ステップ２０６及びステップ２１
２が終了した際には、フレームバッファメモリ２６には
、表示される画像全域の輝度情報が格納されることにな
る。以上のように、この超音波三次元画像表示装置によ
れば、被検体内部の所望の物体の表面像と断面像とを同
時に表示することができるので、例えば患部の位置や大
きさなどを空間的に容易に認識でき、その診断精度を向
上させることが可能である。

【００５０】そして、更に表示される物体における断面
位置を順次移動させて表示を行うことや、例えば物体の
表面を着色して色相変化により遠近感を表現し、更には
逆にＢモード断層画像に着色して、いかにも切開したか
のように表示することなど多様な表示形態を取り得るこ
とが可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超音
波診断三次元画像表示装置によれば、三次元的に表示さ
れる物体の表面を濃淡表示し、物体の断面をＢモード表
示することができるので、物体全体とその断面との位置
関係を容易に認識させることができる。

【００５２】また、表示される物体が、その物体を実際
に切断して見たイメージに近い表示となり、現実感が増
し、例えば物体内部の腫瘍などの三次元的な認識を向上
させることができるという効果を有する。

【００５３】更に、第一閾値設定手段及び第二閾値設定
手段を設けることにより、断面画像のエコーデータと表
面画像のエコーデータとをそれぞれ独立したレベル条件
で抽出できるので、診断部位に応じた適切な画像形成を
行えるという効果を有する。特に、断面画像における精
度が要求される場合には、表面画像を保存したままで、
断面画像におけるエコーデータの輝度を増減できるので
、適切な患部の把握が行えるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波三次元画像表示装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】表示される物体の表面の抽出原理を示す説明図
である。

【図３】表面・断面の判定原理を示す説明図である。

【図４】断面Ｗ内におけるエコーデータの抽出を示す説
明図である。

【図５】画像形成のフローチャート図である。

【図６】図５に示す工程範囲Ａの具体的処理工程例を示
すフローチャート図である。

【図７】表示例を示す概念図である。

【符号の説明】

１０　　超音波診断装置 １６　　三次元データメモリ ２０　　高速演算プロセッサ ２４　　奥行情報メモリ ２５　　断面位置設定部 ２６　　フレームバッファメモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波の送受波により取り込まれた被検体
   内部三次元領域のエコーデータを格納する三次元データ
   メモリと、前記三次元領域に含まれる表示すべき物体の
   断面の位置を設定する断面位置設定手段と、前記三次元
   データメモリから前記設定された断面のエコーデータを
   抽出する断面抽出手段と、前記三次元データメモリから
   前記物体の表面のエコーデータを抽出する表面抽出手段
   と、前記抽出された断面のエコーデータをＢモード断層
   画像に形成する断面画像形成手段と、前記抽出された前
   記物体表面のエコーデータに従って、前記物体表面を立
   体的白黒濃淡画像に形成する表面画像形成手段と、前記
   形成された断面画像及び表面画像を合成して表示する表
   示手段と、を含むことを特徴とする超音波三次元画像表
   示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の超音波三次元画像表示装置
   において、所定の第一の閾値を設定する第一閾値設定手
   段と、所定の第二の閾値を設定する第二閾値設定手段と
   、を含み、前記断面抽出手段は、前記断面のエコーデー
   タのうち前記第一閾値を超えるエコーデータを抽出し、
   前記表面抽出手段は、前記三次元領域のエコーデータの
   うち前記第二閾値を超えるエコーデータを抽出すること
   を特徴とする超音波三次元画像表示装置。