JPH05300907A

JPH05300907A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH05300907A
Application number: JP4129886A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sato; 藤一弘佐
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1993-11-16
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JP3265511B2

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波診断装置において、表示された３次元
画像上で断層像を見たいとして設定した位置に探触子を
走査する際に、両者を対応付けしてその設定位置に容易
に合致させる。【構成】制御回路部１６に対してモニタ１５に表示さ
れた３次元画像上で断層像を見たい位置を設定する位置
設定器１７と、探触子１１からの機械的位置の情報を入
力して現在位置を検出する位置検出回路１８と、上記位
置設定器１７及び位置検出回路１８からの位置信号を入
力して両者間の誤差を求める誤差計算回路１９と、この
求めた誤差信号により位置設定器１７による設定位置と
探触子１１の現在位置との距離に応じた電圧信号を発生
する変調手段（２０，２１）と、この変調手段からの電
圧信号を入力して可変周波数の可聴音を発生する音発生
手段（２２，２３）とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して被検
体の診断部位について断層像を得ると共に時系列的に連
続する複数枚の断層像から３次元画像を構成して表示す
る超音波診断装置に関し、特に表示された３次元画像上
で断層像を見たいとして設定した位置に探触子を走査す
る際に、両者を対応付けしてその設定位置に容易に合致
させることができる超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元画像表示の超音波診断装置
は、被検体に超音波を送受信する探触子と、この探触子
で受信した反射波の信号を入力して増幅し診断部位の断
層像の再生処理を行う信号処理回路と、この信号処理回
路からの画像信号を表示のために処理する画像表示回路
と、上記信号処理回路からの時系列的に連続する画像信
号を入力して３次元画像の再生処理を行う３次元画像再
構成回路と、上記画像表示回路及び３次元画像再構成回
路からの画像信号を入力して診断部位の断層像又は３次
元画像を表示するモニタと、上記各構成要素を制御する
制御回路部とを有して成っていた。

【０００３】上記超音波診断装置における走査方式は、
例えばメカニカルセクタ走査方式、リニア電子走査方
式、コンベックス電子走査方式、フェーズドアレイセク
タ電子走査方式などがあるが、それぞれ探触子から扇形
又は矩形に超音波ビームを被検体内に向けて発射し、診
断部位からの反射波を計測して断層像を得ると共に、上
記扇形又は矩形の超音波ビームの面と直交する方向にそ
のビーム面を振ることにより複数の断層像を得て、これ
らの断層像を基にして３次元画像を再構成して表示す
る。

【０００４】すなわち、図６に示すように、超音波診断
装置１の探触子２を被検体３の診断部位の体表面に接触
させて、例えばＸ−Ｚ平面内で扇形の超音波ビーム４を
発射すると共に、上記探触子２をＸ−Ｚ平面に直交する
Ｙ−Ｚ平面内で振れ角が扇形５のようになるように動か
すことにより、複数の断層像を得る。そして、図６にお
いて振れ角がθ₁のとき、図７に示すような断層像Ｉ₁が
得られ、振れ角がθ₂のとき、図８に示すような断層像
Ｉ₂が得られるとする。このとき、断層像Ｉ₁にてドプラ
血流計測機能で血流像Ｂ₁が得られ、断層像Ｉ₂にて同じ
く血流像Ｂ₂が得られたとする。そして、このようにし
て各振れ角において得られた複数の断層像を用いて、Ｘ
線ＣＴ装置などで行われているボクセル法、ボリューム
レンダリング法などにより３次元画像を再構成する。そ
の結果、例えば図９に示すように、血管の３次元画像Ｉ
₃が得られる。

【０００５】上記のようにして得られた血管の３次元画
像Ｉ₃は、例えば超音波診断装置とは別個の３次元画像
処理装置のモニタに表示されるが、上記モニタに表示さ
れた３次元画像Ｉ₃を観察しながら、狭窄部位などの注
目すべき点の断層像を見ようとするときは、操作者は、
上記３次元画像Ｉ₃上で矢印や直線などのカーソルによ
り設定位置６を決め、探触子を被検体の体表面上で移動
しながら超音波診断装置のモニタに断層像を表示し、上
記設定位置６に該当する断層像を探すこととなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置においては、３次元画像Ｉ₃上で決
めた設定位置６と、操作者が探触子を移動して表示した
断層像との間には、何の対応付けもされておらず、操作
者は、上記３次元画像Ｉ₃上の設定位置６の血管の形状
と、断層像の血流像の形状とを比較しながら、主観的に
判断して該当するであろう断層像を決めていた。従っ
て、上記設定位置６に該当する断層像を探すのに、試行
錯誤的に何回も繰り返すことがあり操作性が悪いと共
に、探し出した断層像が実際には設定位置６に対応して
おらず正確さに欠けることがあった。

【０００７】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、表示された３次元画像上で断層像を見たいとして
設定した位置に探触子を走査する際に、両者を対応付け
してその設定位置に容易に合致させることができる超音
波診断装置を提供することを目的とする。

【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、本発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を
送受信する探触子と、この探触子で受信した反射波の信
号を入力して増幅し診断部位の断層像の再生処理を行う
信号処理回路と、この信号処理回路からの画像信号を表
示のために処理する画像表示回路と、上記信号処理回路
からの時系列的に連続する画像信号を入力して３次元画
像の再生処理を行う３次元画像再構成回路と、上記画像
表示回路及び３次元画像再構成回路からの画像信号を入
力して診断部位の断層像又は３次元画像を表示するモニ
タと、上記各構成要素を制御する制御回路部とを有する
超音波診断装置において、上記制御回路部に対してモニ
タに表示された３次元画像上で断層像を見たい位置を設
定する位置設定器と、上記探触子からの機械的位置の情
報を入力して現在位置を検出する位置検出回路と、上記
位置設定器及び位置検出回路からの位置信号を入力して
両者間の誤差を求める誤差計算回路と、この求めた誤差
信号により位置設定器による設定位置と探触子の現在位
置との距離に応じた電圧信号を発生する変調手段と、こ
の変調手段からの電圧信号を入力して可変周波数の可聴
音を発生する音発生手段とを備えたものである。

【０００９】

【作用】このように構成された超音波診断装置は、制御
回路部に接続された位置設定器によりモニタに表示され
た３次元画像上で断層像を見たい位置を設定し、探触子
に接続された位置検出回路で該探触子からの機械的位置
の情報を入力して現在位置を検出し、誤差計算回路によ
り上記位置設定器及び位置検出回路からの位置信号を入
力して両者間の誤差を求め、変調手段で上記求めた誤差
信号により位置設定器による設定位置と探触子の現在位
置との距離に応じた電圧信号を発生し、音発生手段によ
り上記変調手段からの電圧信号を入力して可変周波数の
可聴音を発生するように動作する。これにより、操作者
は、３次元画像上の設定位置に対する探触子の位置関係
を、可変周波数の可聴音を聞きながら判断することがで
き、断層像を見たいとして設定した位置に探触子を容易
に合致させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波診断装置の
実施例を示すブロック図である。この超音波診断装置
は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層像
を得ると共に時系列に連続する複数枚の断層像から３次
元画像を再構成して表示するもので、図に示すように、
探触子１１と、信号処理回路１２と、画像表示回路１３
と、３次元画像再構成回路１４と、モニタ１５と、制御
回路部１６とを有し、さらに位置設定器１７と、位置検
出回路１８と、誤差計算回路１９と、変調手段（２０，
２１）と、音発生手段（２２，２３）とを備えて成る。

【００１１】上記探触子１１は、機械的又は電子的にビ
ーム走査を行って被検体に超音波を送信及び受信するも
ので、図示省略したが、その中には超音波の発生源であ
ると共に反射エコーを受信する振動子が内蔵されてい
る。信号処理回路１２は、上記探触子１１で受信した反
射エコーの信号を入力して増幅し診断部位の断層像の再
生処理を行うもので、その内部には、探触子１１を駆動
して超音波を発生させるための送波パルスを生成する送
波回路と、上記探触子１１で受信した反射エコーの信号
について所定のゲインで増幅する受信回路と、受信信号
の位相を制御して一つの収束点に対して超音波ビームを
形成する整相回路と、この整相回路からの受信信号につ
いてゲイン補正、ログ圧縮、検波、フィルタ処理等を行
う信号処理部などを有している。そして、上記探触子１
１及び信号処理回路１２で超音波ビームを被検体の体内
で一定方向に走査させることにより、１枚の断層像を得
るようになっている。

【００１２】画像表示回路１３は、上記信号処理回路１
２から出力される画像信号を入力して表示のために処理
するもので、画像データを一時的に記憶する画像メモリ
や、この画像メモリから出力された画像データをアナロ
グビデオ信号に変換するＤ／Ａ変換器などを有してい
る。３次元画像再構成回路１４は、上記信号処理回路１
２からの時系列的に連続する画像信号を入力して３次元
画像の再生処理を行うもので、前述の従来例と同様に、
図６〜図９に示すような動作により、３次元画像Ｉ₃を
再構成するようになっている。そして、モニタ１５は、
上記画像表示回路１３及び３次元画像再構成回路１４か
ら出力される画像信号を入力して診断部位の断層像又は
３次元画像を表示するもので、例えばＣＲＴから成る。

【００１３】また、制御回路部１６は、上記各構成要素
の動作を制御するもので、例えばＣＰＵ（中央処理装
置）から成る。そして、この制御回路部１６には、装置
の操作指令等を入力する操作卓２４が接続されている。

【００１４】ここで、本発明においては、図１に示すよ
うに、上記制御回路部１６に位置設定器１７が接続され
ると共に、上記探触子１１には位置検出回路１８が接続
され、さらに誤差計算回路１９と、Ｄ／Ａ変換器２０
と、電圧制御発信器２１と、増幅器２２と、スピーカ２
３とが設けられている。

【００１５】上記位置設定器１７は、前記モニタ１５に
表示された３次元画像Ｉ₃（図９参照）上で断層像を見
たい位置を設定するもので、例えばトラックボールから
成り、このトラックボールを操作することによりモニタ
１５の画面上で設定位置６を示す矢印などのカーソルが
動き、その信号が制御回路部１６へ送られるようになっ
ている。また、位置検出回路１８は、前記探触子１１か
ら出力される機械的位置の情報を入力して該探触子１１
の現在位置を検出するもので、例えば上記探触子１１に
取り付けられた１関節結合の２本のアームから成る操作
用アームの各アームの長さ、及び各端部に取り付けられ
た回動角度検出器からの角度信号を入力して、上記操作
用アームの動きに応じて探触子１１の位置を計測し、デ
ィジタル信号で出力するようになっている。そして、誤
差計算回路１９は、上記位置設定器１７から制御回路部
１６を介して出力される設定位置６の位置信号Ｓ₁及び
位置検出回路１８から出力される探触子１１の位置信号
Ｓ₂を入力して、該両者間の位置の誤差を求めるもので
ある。

【００１６】Ｄ／Ａ変換器２０は、上記誤差計算回路１
９で求めた誤差信号Ｓ₃を入力してアナログ信号に変換
するものである。また、電圧制御発信器２１は、上記Ｄ
／Ａ変換器２０からのアナログ信号を入力してそのアナ
ログ信号の大きさに応じた電圧信号を発生するものであ
る。そして、このＤ／Ａ変換器２０と電圧制御発信器２
１とで、上記位置設定器１７による設定位置６と探触子
１１の現在位置との距離に応じた電圧信号を発生する変
調手段を構成している。

【００１７】増幅器２２は、上記電圧制御発信器２１か
ら出力される電圧信号を入力して適宜の増幅率で増幅す
るものである。また、スピーカ２３は、上記増幅器２２
からの電圧信号を入力してその電圧信号の大きさに応じ
た可変周波数の可聴音を発生するものである。そして、
この増幅器２２とスピーカ２３とで、音発生手段を構成
している。

【００１８】次に、このように構成された超音波診断装
置の動作について説明する。まず、操作者は、図１にお
いて探触子１１を被検体の体表面上で操作し、前述の図
６に示すと同様にして被検体の診断部位について超音波
ビーム４を走査し、図７及び図８に示すと同様に複数の
断層像Ｉ₁，Ｉ₂，…を計測する。このとき、各断層像Ｉ
₁，Ｉ₂，…にてドプラ血流計測機能により血流像Ｂ₁，
Ｂ₂，…が得られる。次に、このようにして得られた複
数の断層像を用いて、図１に示す３次元画像再構成回路
１４によりボクセル法又はボリュームレンダリング法な
どで、図９に示すように血管の３次元画像Ｉ₃を再構成
する。そして、この３次元画像Ｉ₃は、画像表示回路１
３を介してモニタ１５に表示される。

【００１９】この状態で操作者は、図１に示す位置設定
器１７を操作して、図９に示す３次元画像Ｉ₃上で血管
の狭窄部位などの注目すべき点の断層像を見るために、
矢印などのカーソルを移動して設定位置６を決める。こ
のとき、上記位置設定器１７からの信号は制御回路部１
６へ入力され、位置信号Ｓ₁として誤差計算回路１９へ
送出される。その後、操作卓２４からの操作指示によ
り、画像表示回路１３を断層像の表示モードに切り換え
る。

【００２０】次に、再度探触子１１を被検体の体表面上
で操作し、上記３次元画像Ｉ₃上で設定位置６により指
定した位置の断層像を得るべく、超音波ビームを走査す
る。このとき、刻々と変化する探触子１１の現在位置
は、位置検出回路１８で検出され、位置信号Ｓ₂として
誤差計算回路１９へ送出される。すると、この誤差計算
回路１９は、上記二つの位置信号Ｓ₁，Ｓ₂を入力して両
者間の誤差を求め、誤差信号Ｓ₃として出力する。そし
て、この誤差信号Ｓ₃は、次のＤ／Ａ変換器２０及び電
圧制御発信器２１を介して変調され、さらにスピーカ２
３から設定位置６と探触子１１の現在位置とのずれ量に
応じた可変周波数の可聴音が発生される。

【００２１】このとき、上記位置のずれ量と可聴音との
関係は、例えば図２に示すように設定しておく。すなわ
ち、上記３次元画像Ｉ₃上の設定位置６を横軸上のＰ点
で示すと共に、探触子１１の現在位置を同じくＱ点で示
し、探触子１１を体表面上で操作して移動させると、Ｑ
点は横軸上で左右方向に移動する。そして、上記スピー
カ２３から発生される可変周波数の可聴音の周波数特性
を、Ｐ点に谷を有する折れ線Ｌ₁のように設定しておく
と、可聴音の周波数は線形に変化し、Ｐ点より最も遠い
位置では例えば２ＫHzの高い音が発生し、Ｐ点に一致し
たときは例えば400Hzの低い音になる。従って、操作者
は、モニタ１５に表示される断層像を見ながら探触子１
１を操作し、可聴音の周波数が最も低くなる位置を探す
ことにより、図９に示すように決めた設定位置６に探触
子１１をセットすることができる。

【００２２】図３はスピーカ２３から発生される可聴音
の周波数特性の他の例を示すグラフである。この例で
は、周波数特性をＰ点に谷を有する曲線Ｌ₂のように設
定している。この場合は、Ｐ点に向けて可聴音の周波数
が非線形に変化するので、Ｐ点からのずれに対する周波
数の変化が大きくなり、設定位置６に対する探触子１１
のセットが容易となる。

【００２３】図４はスピーカ２３から発生される可聴音
の周波数特性の更に他の例を示すグラフである。この例
では、周波数特性をＰ点だけで音を発生し、他の領域で
は無音とする直線Ｌ₃のように設定している。この場合
は、Ｐ点に一致したときだけ例えば１ＫHzの可聴音が発
生するので、設定位置６との合致した状態が明確にな
る。ただし、それに至る間では、設定位置６とのずれ具
合が全くわからないという欠点を含んでいる。

【００２４】図５はスピーカ２３から発生される可聴音
の周波数特性の更に他の例を示すグラフである。この例
では、周波数特性を図２の場合と図４の場合とを組み合
わせた状態となるように、Ｐ点に谷を有する折れ線Ｌ₄
のように設定している。この場合は、Ｐ点に向けて可聴
音の周波数が線形に変化すると共に、Ｐ点との一致によ
り特定周波数（例えば１ＫHz）の音が発生するので、設
定位置６とのずれ具合がわかると共に、合致した状態が
明確にわかり、探触子１１のセットがより容易となる。

【００２５】以上のようにして、図９に示す３次元画像
Ｉ₃上で決められた設定位置６に対して探触子１１がセ
ットされると、その位置の断層像がモニタ１５の画面に
表示される。これにより、注目部位の断層像を詳細に観
察することができる。

【００２６】なお、図２，図３及び図５においては、Ｐ
点に谷を有するカーブの周波数特性としたが、本発明は
これに限らず、逆にＰ点に山を有するカーブの周波数特
性としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
制御回路部に接続された位置設定器によりモニタに表示
された３次元画像上で断層像を見たい位置を設定し、探
触子に接続された位置検出回路で該探触子からの機械的
位置の情報を入力して現在位置を検出し、誤差計算回路
により上記位置設定器及び位置検出回路からの位置信号
を入力して両者間の誤差を求め、変調手段で上記求めた
誤差信号により位置設定器による設定位置と探触子の現
在位置との距離に応じた電圧信号を発生し、音発生手段
により上記変調手段からの電圧信号を入力して可変周波
数の可聴音を発生させることができる。これにより、操
作者は、３次元画像上の設定位置に対する探触子の位置
関係を、可変周波数の可聴音を聞きながら判断すること
ができ、断層像を見たいとして設定した位置に探触子を
容易に合致させることができる。従って、従来のよう
に、試行錯誤的に何回も繰り返しながら該当するであろ
う断層像を主観的な判断により探すことなく、操作性を
向上できると共に、設定位置に該当する正しい断層像を
容易に得て観察することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図、

【図２】スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の一例を示すグラフ、

【図３】スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の他の例を示すグラフ、

【図４】スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の更に他の例を示すグラフ、

【図５】スピーカから発生される可聴音の周波数特性
の更に他の例を示すグラフ、

【図６】超音波診断装置において複数の断層像を得て
これらから３次元画像を再構成する状態を示す説明図、

【図７】図６において振れ角θ₁における断層像を示
す説明図、

【図８】図６において振れ角θ₂における断層像を示
す説明図、

【図９】複数の断層像から再構成した血管の３次元画
像を示す説明図。

【符号の説明】

６…３次元画像上の設定位置、１１…探触子、１２
…信号処理回路、１３…画像表示回路、１４…３次元
画像再構成回路、１５…モニタ、１６…制御回路
部、１７…位置設定器、１８…位置検出回路、１
９…誤差計算回路、２０…Ｄ／Ａ変換器、２１…電
圧制御発信器、２２…増幅器、２３…スピーカ、
Ｉ₁，Ｉ₂…断層像、Ｉ₃…血管の３次元画像、Ｓ₁，
Ｓ₂…位置信号、Ｓ₃…誤差信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に超音波を送受信する探触子と、
この探触子で受信した反射波の信号を入力して増幅し診
断部位の断層像の再生処理を行う信号処理回路と、この
信号処理回路からの画像信号を表示のために処理する画
像表示回路と、上記信号処理回路からの時系列的に連続
する画像信号を入力して３次元画像の再生処理を行う３
次元画像再構成回路と、上記画像表示回路及び３次元画
像再構成回路からの画像信号を入力して診断部位の断層
像又は３次元画像を表示するモニタと、上記各構成要素
を制御する制御回路部とを有する超音波診断装置におい
て、上記制御回路部に対してモニタに表示された３次元
画像上で断層像を見たい位置を設定する位置設定器と、
上記探触子からの機械的位置の情報を入力して現在位置
を検出する位置検出回路と、上記位置設定器及び位置検
出回路からの位置信号を入力して両者間の誤差を求める
誤差計算回路と、この求めた誤差信号により位置設定器
による設定位置と探触子の現在位置との距離に応じた電
圧信号を発生する変調手段と、この変調手段からの電圧
信号を入力して可変周波数の可聴音を発生する音発生手
段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。