JPH0744932B2

JPH0744932B2 - 超音波画像表示装置

Info

Publication number: JPH0744932B2
Application number: JP2286824A
Authority: JP
Inventors: 昌紀広瀬; 剛望月
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH04158855A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、超音波画像表示装置、特に被検体内部三次元
領域を互いに直交する３つの切断面で表示する超音波画
像表示装置に関する。

［従来の技術］超音波を用いた超音波診断装置が周知であり、医療にお
いて生体内の診断等に広く用いられている。

この超音波診断装置は、超音波を生体内に送波し、生体
内からの反射波の強度（エコー強度）に基づいて被検体
内断層画像を形成するものであり、例えばそのエコー強
度に輝度を対応させ二次元表示するＢモード表示を用い
て断層画像を表示するものである。

近年、被検体内部三次元領域の超音波エコー情報を取り
込むために、例えば特願平１−324957号で三次元データ
取り込み用超音波探触子が提案されており、また、この
ような三次元データ取り込み用超音波探触子からの超音
波のエコー情報を三次元的に表示する超音波三次元画像
表示装置が提案されている。

この超音波三次元画像装置は、取り込まれた被検体内部
三次元領域の超音波エコー情報を、例えば濃淡表示を用
いて、立体的に表現するものであり、従来の二次元表示
を行う超音波診断装置では形成できない患部等の立体的
表示が可能である。

従って、このような超音波三次元画像表示装置によれ
ば、患部等を三次元的に把握可能であり、医療における
その診断精度を向上させるものとしてその実現化が望ま
れている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述の超音波三次元画像表示装置では、
現在のところ、その三次元画像形成に多大なる処理時間
を要し、このため生体内の患部等を迅速に表示するたこ
とが困難であるという問題を有していた。

すなわち、超音波三次元画像表示装置では、被検体内部
三次元領域の超音波エコー情報を、取り込まれたデータ
配列から三次元画像のデータ配列に再構築する必要があ
り、このような複雑な三次元座標変換に基づくハードウ
ェアの処理時間遅延がデータ取り込みから画像表示まで
の間の時間の短縮化の妨げとなっていた。

そして、従来の超音波診断装置では、被検体内部を二次
元断層画像で表示するため処理時間が短く、ほぼリアル
タイムに表示が可能であるが、一方、被検体内部を三次
元的に把握することは困難であり、このようなことか
ら、被検体内部を三次元的に把握することができ、更に
迅速に画像形成・表示を行える超音波画像表示装置が要
望されていた。

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、被検体内部を三次元的に、かつ迅速に表示
することのできる超音波画像表示装置を提供することに
ある。

［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、扇状のデータ取
り込み領域を形成するアレイ振動子を電子走査方向と直
交する方向に運動させて、上面及び底面が球面をなす台
形状の三次元データ取り込み領域を形成する超音波探触
子と、前記超音波探触子によって取り込まれた超音波エ
コー情報を格納する三次元データメモリと、前記三次元
データ取り込み領域を切断する３つの直交面である平面
状正切断面、平面状側切断面、及び球面状上切断面の各
位置を個別に設定するための切断面位置設定手段と、前
記位置設定された各切断面の超音波エコー情報を前記三
次元データメモリから読み出し、各切断面毎に超音波断
層画像を形成する断層画像形成手段と、前記形成された
各超音波断層画像を同時に表示する表示手段と、前記表
示手段にて表示される個々の切断面の超音波断層画像上
に、それ以外の切断面の位置を直線又は曲線でライン表
示する切断面位置表示手段と、を有することを特徴とす
る。

［作用］上記構成によれば、被検体内部三次元領域は、直交する
３つの切断面、すなわち正切断面，側切断面及び上切断
面として画像表示されることになる。

従って、各切断面の超音波断層画像は、従来の装置での
表示（Ｂモード表示）と同じであるが、例えば患部等の
中心に３つの面の直交点を合わせることにより、その患
部等を三次元的に把握することが可能となる。

つまり、その患部等の大きさや容積、更には他の臓器と
の位置関係を空間的に認識可能である。

ここで、各切断面の超音波断層画像の形成においては、
超音波三次元画像表示装置における三次元座標変換等を
必要とされないため、迅速な各画像の形成が可能であ
る。

また、切断面位置表示手段を設けることにより、表示さ
れる３つの切断面の画像において、それ以外の切断面の
画像との位置関係を認識させることができる。

［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。

第１図には、本発明に係る超音波画像表示装置の好適な
実施例が示されており、本実施例において、本発明に係
る超音波画像処理装置10は、超音波のエコーデータを取
り込む超音波診断装置20に接続されている。勿論、この
超音波診断装置20の中に組み入れることも可能である。

第１図において、超音波診断装置20に設けられた超音波
探触子22は、本実施例において三次元データ取り込み用
超音波探触子が用いられている。

この三次元データ取り込み用超音波探触子は、直線上に
配列された複数の超音波振動素子から成るアレイ振動子
を有しており、更にこのアレイ振動子の電子走査方向
（超音波振動素子の配列方向）と直交する方向にそのア
レイ振動子を運動させる機械走査機構を有している。ま
た、その機械走査位置を特定するために、位置検出器が
設けられている。

つまり、この三次元データ取り込み用超音波探触子によ
れば、被検体内部の三次元領域内のエコーデータをその
データの三次元座標位置も含めて取り込むことが可能で
ある。

超音波探触子22には、送信回路24から送信信号が供給さ
れており、また超音波探触子22からの受信信号は、受信
回路26に送出されている。

また、超音波探触子22には、探触子走査部28から所定の
電子走査信号及び機械走査信号が供給されている。

前記受信回路26の出力は、本発明に係る超音波画像表示
装置10内に設けられたA/D変換器32に入力され、ここでA
/D変換が行われた後、三次元データメモリ34に書き込ま
れている。

この三次元データメモリ34は、超音波診断装置20で取り
込まれた被検体内三次元領域のエコーデータを記憶する
ものであり、その各エコーデータの書込みは、書込みア
ドレス演算部36にて制御されている。

つまり、この書込みアドレス演算部36は、各エコーデー
タのその三次元座標位置に対応してメモリアドレス指定
を行っている。

なお、この書込みアドレス演算部36には、前記探触子走
査部28から上述した走査制御信号が供給されており、こ
の走査制御信号により各エコーデータの三次元座標位置
が特定されている。

超音波画像表示装置10に設けられた読出しアドレス演算
部38は、上述の三次元データメモリ34へ読出しアドレス
信号を供給するものである。

また、中央制御ユニット40は、前記読出しアドレス演算
部38をコントロールすると共に、後述する以下のデバイ
スの制御を行っている。

図において、切断面位置コントローラ41は、本実施例に
おいて３つのダイヤルを有するコントローラで構成さ
れ、後述する切断面表示画像のその切断面位置を設定可
能としている。つまり、操作者が、この切断面位置コン
トローラ41に設けられた３つダイヤルX,Y,Zを回転させ
ることにより、被検体内部三次元領域の所望の切断面を
表示可能としている。

図において、フレームバッファメモリ42は、表示される
画像の１画面分の画像データを一時的に格納するもので
ある。本実施例において、表示される画像はカラー表示
されるため、このフレームバッファメモリ42には、各画
像のカラーデータも記憶される。

そして、フレームバッファメモリ42から出力された画像
信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれD/A変換器44、46、48に入
力され、D/A変換された後、表示器50にてカラー表示さ
れる。

本実施例の超音波画像表示装置は、以上の構成から成
り、以下にその表示原理及び動作について説明する。

第２図には、超音波診断装置20にて取り込まれる被検体
内部三次元領域の概念が示されている。ここにおいて、
その三次元領域はデータ取り込み領域Ｖとして図示され
ている。

本実施例において、このデータ取り込み領域Ｖは、ほぼ
台形の形状をなしており、この他にも超音波探触子22の
走査方式により例えば立方体、三角錐等の形状が考えら
れる。

上述した超音波三次元画像表示装置では、このデータ取
り込み領域Ｖをそのままのイメージで白黒濃淡表示する
ものであるが、本発明においては、このデータ取り込み
領域Ｖを３つの直交する切断面で切断し、各切断面のエ
コー情報をＢモード表示するものである。

ここで、正面（Ｘ方向）から見た切断面（II）を正切断
面とし、側面（Ｙ方向）から見た切断面（III）を側切
断面とし、図において上方（Ｚ方向）から見た切断
（Ｉ）を上切断面とする。

そして、各切断面のその座標位置は、それぞれ切断面位
置コントローラ41にて所望の位置に設定可能である。

つまり、切断面位置コントローラ41のＸつまみを回すこ
とにより、切断面の位置を前方又は後方に可変させるこ
とができ、所望のＸ座標の切断面を指定することが可能
である。また、このことは、側切断面及び上切断面につ
いても同様である。

第３図には、第２図で示したデータ取り込み領域Ｖを三
次元データメモリ34に格納したときの概念であるメモリ
空間Ｑが示されている。ここで、各エコーデータは、メ
モリ空間Ｑにおける三次元アドレス（X,Y,Z）で指定さ
れる。

このメモリ空間Ｑから正切断面のエコーデータを抽出す
る場合には、（Ａ）に示すように、Ｘ座標を特定し、そ
の特定されたＸ座標を通る切断面内のエコーデータをア
ドレス指定することにより行われる。すなわち、Ｘ座標
を固定し、その他のＹ座標及びＺ座標をスキャンしてそ
の面内のエコーデータを取り出す。

また、（Ｂ）に示すように、側切断面のエコーデータを
抽出する場合には、メモリ空間ＱにおけるＹ座標を特定
し、その特定されたＹ座標を通る切断面のエコーデータ
を取り出す。

そして、（Ｃ）に示すように、上切断面のエコーデータ
を取り出す場合には、Ｚ座標を特定し、そのＺ座標を通
る球面形状の上切断面上のエコーデータを取り出す。こ
こで、本実施例において、このＺ座標は、超音波ビーム
の受信時刻と相関関係にある。

以上のように、三次元データメモリ34からの各切断面の
エコーデータの読出しは、メモリ空間ＱにおけるX,Y,Z
のうち１つの座標を特定し、その特定された座標を通る
切断面のエコーデータを抽出すればよいので、簡便な処
理が可能である。

そして、表示される各切断面の超音波断層画像は、三次
元データメモリ34から読み出された各エコーデータを輝
度情報に変換して、そのままのデータ配列で表示できる
ため、上述した三次元座標変換処理等の複雑な処理を必
要とせず、迅速かつ簡便にデータ読出し及び画像形成を
行うことができる。

第４図には、本発明に係る超音波画像表示装置における
表示例が示されている。本実施例において、各切断面の
断層画像は、同一画面中に表示されており、更にその各
切断面の位置を空間的に認識させるために切断位置表示
像（IV）が表示されている。

第４図において、（Ｉ）は、上切断面画像であり、ここ
には、その他の正切断面及び側切断面の位置を示すため
の互いに直交する切断ラインL_x,L_yが同じ画像中に表示
されている。

また、（II）には、正切断面画像が示されており、ここ
においても前記上切断面同様に切断ラインL_y,L_zが表示
されている。

更に、（III）は、側切断面画像であり、上記同様に切
断ラインL_x,L_zが表示されている。

つまり、各切断面内に切断ラインＬを表示することによ
り、互いの相互関係を認識することができ、例えば、患
部位置等を空間的に把握することが可能である。

また、上述したように、表示画面中には、切断位置表示
像（IV）が示され、本実施例において、この切断位置表
示像は、データ取り込み領域Ｖの枠（フレーム）を表示
し、そのフレームと共に、上述同様に、切断ラインL_x,L
_y,L_zを三次元表示している。

従って、このような表示によれば、データ取り込み領域
Ｖ内の特定部位を直交する３つの方向から切断した切断
面表示で確認することができる。特に、これは患部等の
大きや容積、加えて他の臓器等との位置関係を空間的に
確認できるという利点を有する。

次に、第５図を用いて、本発明に係る超音波画像表示装
置の動作について説明する。

第５図において、ステップ101では、超音波診断装置20
を用いて被検体内部三次元領域のエコーデータを取り込
み、三次元データメモリ34に格納する。

ステップ102では、切断面位置コントローラ41を用い
て、取り込まれ三次元領域における各切断面の位置を設
定する。

ステップ103では、第４図で示した切断位置表示像（I
V）を形成し、フレームバファメモリ42に格納する。こ
こで、切断位置表示像における切断ラインもそれぞれ形
成され格納される。

なお、本実施例において、切断位置表示像（IV）のワイ
ヤフレーム200は、白色で表示され、また、L_xは黄色
で、L_yは青色で、L_zは緑色で表示される。

ステップ104では、ステップ102で設定したX,Y,Zがそれ
ぞれ変化があったか否かが判断されている。つまり、第
４図で示した表示例において、X,Y,Zはそれぞれ独立に
変化させることができるので、例えばＸのみを変化させ
れば、正切断面の断層画像（II）のみを可変させること
ができる。

このステップ104でＸが変化したと判断されるか、ある
いは初期画像形成の場合には、ステップ105に移行す
る。

このステップ105では、第３図（Ａ）で説明したよう
に、設定されたＸ座標を通る切断面のエコーデータを三
次元データメモリから読み出し、フレームバッファメモ
リ42に格納する。

ここで、三次元データメモリ34に格納された各エコーデ
ータは、エコー強度情報を有しているため、本実施例に
おいては、三次元データメモリ34から直接フレームバッ
ファメモリ42にエコーデータを転送する。

ちなみに、このフレームバッファメモリ42においては、
そのアドレスが表示される画像の各画素に対応してお
り、更にカラー情報も同時に格納される。

ステップ106では、Ｙに変化があったか否かが判断され
おり、Ｙに変化があった場合、あるいは初期画像形成の
場合には、ステップ107に移行する。

このステップ107では、第３図（Ｂ）で示したように、
三次元データメモリ34から側切断面の各エコーデータが
読み出され、ステップ105と同様にフレームバッファメ
モリ42格納される。

また、上述同様に、ステップ108及びステップ109では、
Ｚに変化があったか否かが判断された後に、上切断面画
像が形成されている。

そして、ステップ110では、フレームバッファメモリ42
から格納された画像情報を読み出し、表示器50にて表示
を行う。ここで、その表示例は第４図に示したものであ
る。

ステップ111では、超音波画像表示を続行するか否かが
判断され、終了しない場合は、ステップ102からの各工
程が順次繰り返されることになる。

つまり、切断面位置コントローラ41の各ダイヤルを回す
ことにより、データ取り込み領域Ｖ内の所望の位置の切
断面画像を得ることが可能である。

以上のように、本発明に係る超音波画像表示装置は、取
り込まれた被検体内部三次元領域の超音波エコーデータ
を立体的に表現するのではなく、直交する３つの切断面
として表示することにより、迅速な処理を行いつつ、表
示される３つの切断面画像から例えば患部等の形状位置
を三次元的に把握させる情報を提供することが可能であ
る。

特に、各切断面画像には、同時に切断ラインが表示され
るため、各切断面画像を対応付けて確認することもで
き、患部等の空間的認識を向上できるという効果を有す
る。

なお、本実施例においては、上切断面は、反射波の受信
時刻に合わせてアドレス（Ｚ）を設定したために球面形
状であるが、更に補正回路を設け、平面画像に再構成し
てもよく、この場合には画像処理時間が長くなる反面、
歪みのない上切断面画像を得ることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る超音波画像表示装置
によれば、被検体内部三次元領域を互いに直交する３つ
の切断面として表示できるので、三次元座標変換等の複
雑な演算処理を必要とせず迅速に画像形成ができ、同時
に三次元的な把握を可能とする画像情報を提供できる。

特に、従来では、二次元断層画像のみであったため、患
部等のその大きさや形状を認識することができなかった
が、本発明に係る超音波画像表示装置では、その患部等
の奥行や高さあるいは幅等を三次元的なイメージで認識
することが可能である。

また、切断面位置表示手段を設けることにより、表示さ
れる各切断面画像の相互の位置関係を容易に確認するこ
とができ、より一層三次元的な把握を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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、第２図は、データ取り込み領域の概念を示す概念図、第３図は、メモリ空間の概念を示す概念図、第４図は、表示例を示す説明図、第５図は、超音波画像形成の工程を示すフローチャート
である。 10……超音波画像表示装置 34……三次元データメモリ 36……書込みアドレス演算部 38……読出しアドレス演算部 40……中央制御ユニット 41……切断面位置コントローラ 42……フレームバッファメモリ 50……表示器Ｖ……データ取り込み領域Ｑ……メモリ空間Ｉ……上切断面 II……正切断面 III……側切断面 IV……切断位置表示像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】扇状のデータ取り込み領域を形成するアレ
イ振動子を電子走査方向と直交する方向に運動させて、
上面及び底面が球面をなす台形状の三次元データ取り込
み領域を形成する超音波探触子と、前記超音波探触子によって取り込まれた超音波エコー情
報を格納する三次元データメモリと、前記三次元データ取り込み領域を切断する３つの直交面
である平面状正切断面、平面状側切断面、及び球面状上
切断面の各位置を個別に設定するための切断面位置設定
手段と、前記位置設定された各切断面の超音波エコー情報を前記
三次元データメモリから読み出し、各切断面毎に超音波
断層画像を形成する断層画像形成手段と、前記形成された各超音波断層画像を同時に表示する表示
手段と、前記表示手段にて表示される個々の切断面の超音波断層
画像上に、それ以外の切断面の位置を直線又は曲線でラ
イン表示する切断面位置表示手段と、を有することを特徴とする超音波画像表示装置。