JPH09122126A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、３次元血流画像で血流情報の
相違を表現することの可能な超音波診断装置を提供する
ことである。 【解決手段】本発明による超音波診断装置は、被検体の
３次元領域内で断面の異なる複数フレームの血流画像に
基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化とし
て表現される３次元血流画像を生成する超音波診断装置
において、３次元血流画像を血流情報に応じて輝度と色
相の他方が変化するように処理する３Ｄ−ＤＳＣユニッ
ト４を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の３次元領
域内で断面の異なる複数フレームの血流画像に基づい
て、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化として表現
される３次元血流画像を生成する超音波診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セクタやリニア等のスキャンにより、被
検体内部の２次元領域（スライス）に関する血流画像が
得られる。血流画像とは血流情報の２次元分布のことを
いい、さらに血流情報とは平均速度、速度分散、パワー
のいずれか、又は任意に組み合された情報をいう。この
ような２次元のスキャンを繰り返しながら、スライスに
直交する方向（Ｚ軸方向）に超音波プローブを移動させ
ることにより、スライス位置（Ｚ位置）が少しずつ異な
る複数フレームの血流画像が奥から手前に向かって順番
に得られる。これら複数フレームの血流画像から、最も
手前に存在する血流を抽出し、その方向情報と、その血
流の奥行き情報（Ｚ位置）とをピクセル毎に与えること
により、３次元血流画像が生成される。方向情報として
は、例えば、プローブに向かう順流に対しては＋が与え
られ、プローブから離れる逆流に対しては−が与えられ
る。奥行き情報としては、簡易的に、例えば、フレーム
数を６４とすると、手前から奥に向かって、１〜６４の
いずれかの値で与えられる。勿論、奥から手前にかけて
血流の一切存在しないピクセルでは、方向情報及び奥行
き情報はデータ無し又は０が与えられる。血流が存在し
ないことは、血流画像のピクセル値、つまり血流が０又
はノイズレベル等を考慮した閾値以下のものとして判定
される。

【０００３】こうして生成された３次元血流画像はカラ
ープロセッサを介してモニタに表示される。カラープロ
セッサでは、血流方向が色相の相違で表現されるよう
に、例えば順流に対しては赤情報を与え、逆流に対して
は青情報を与える。また、奥行きは、手前ほど明るく、
奥ほど暗くなるように、輝度勾配（明暗）で表現され
る。したがって、順流であれば、手前ほど明るい赤で表
示され、奥ほど暗い赤で表示され、逆流であれば、手前
ほど明るい青で表示され、奥ほど暗い青で表示される。
これにより観察者は血流の走行状態を奥行き感をもって
認識することができる。

【０００４】このような３次元血流画像表示には次のよ
うな問題がある。 （１）３次元血流画像表示では、血流の有無及びその血
流の奥行きのみ表現されており、血流情報の中の例えば
血流速度の相違は表現されていないので、３次元血流画
像と速度画像とを適宜、切り替えながら表示する必要が
ある。 （２）血流方向に応じて異なる色相が与えられているの
で、湾曲した１本の血管であっても、異なる色相で表現
されることがある。この場合、赤と青の異なる色の間で
輝度の相違を識別することは困難であり、１本の血管で
あるのか、奥行きの違う別々の血管が１本の血管の如く
見えているのかという判断が曖昧にならざるを得ない。 （３）観察者による奥行きの認識は、輝度の状態から主
観的に判断するしか無く、非常に曖昧にならざるを得な
い。 （４）３次元血流画像の生成後に、血流画像の枚数及び
奥行きの範囲を変更するすることができない。 （５）３次元血流画像の生成に用いる血流画像の枚数
は、スキャン前にオペレータが任意に変えられるように
なっているが、最も理想的なのは、被検体内部の所望の
検査範囲に対して、当該枚数の画像が等間隔で得られる
ことである。しかし、どの程度のスピードでプローブを
スライドさせればよいのか不明であり、したがって理想
的な画像収集が困難であった。 （６）手前の血流の後方に存在する血流が観察できな
い。また、これを解決するには、スライドの方向を変更
するか、又は複数フレームの奥行き画像をボリュームデ
ータ化して視点を変えるという対処法が考えられるが、
いずれも好ましくない。 （７）テレビの走査線に対して超音波ビームの走査線
（ラスタ）の密度は粗く、したがって実測データの脱落
しているピクセルを補間する処理が必要になる。この補
間処理としては、隣り合う実測データを結ぶ直線方程式
から補間値を両者の中間値として求めるいわゆるリニア
補間が一般的である。このリニア補間を３次元血流画像
に対して適用すると、補間値は、中間の奥行き情報とし
て与えられてしまう。したがって、実在する血流の周囲
が若干暗く縁取られた状態で表示されるという現象が生
じてしまい、あたかも実在する血流の奥に別の血流が存
在するかのように見えてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、３次元血流画像で血流情報の相違を表現することの
可能な超音波診断装置を提供することである。本発明の
第２の目的は、順流と逆流とが混在する湾曲した１本の
血流を、１本の血流として明確に判断できるように３次
元血流画像を生成できる超音波診断装置を提供すること
である。

【０００６】本発明の第３の目的は、観察者が血流の奥
行きを正確に把握できる超音波診断装置を提供すること
である。本発明の第４の目的は、３次元血流画像の生成
後に、それを構成する血流画像の枚数及び奥行きの範囲
を変更することができる超音波診断装置を提供すること
である。

【０００７】本発明の第５の目的は、オペレータがプロ
ーブのスライド等のスピードを認識し易くなる超音波診
断装置を提供することである。本発明の第６の目的は、
手前の血流の後方に存在する血流の観察を可能にする超
音波診断装置を提供することである。

【０００８】本発明の第７の目的は、補間によって、実
在しない血流が中間の奥行きに存在するかのように見え
てしまうという問題を解決できる超音波診断装置を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による超音波診断
装置は、被検体の３次元領域内で断面の異なる複数フレ
ームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度と色相
の一方の変化として表現される３次元血流画像を生成す
る超音波診断装置において、前記３次元血流画像を血流
情報に応じて輝度と色相の他方が変化するように処理す
る手段を有する。

【００１０】本発明によれば、３次元血流画像で血流の
奥行きと共に、血流情報の相違を表現することができ
る。本発明による超音波診断装置は、被検体の３次元領
域内で断面の異なる複数フレームの血流画像に基づい
て、血流の奥行きが輝度変化として表現される３次元血
流画像を生成する超音波診断装置において、前記３次元
血流画像を血流方向に応じて色相が変化するように表示
する第１のモードと、前記３次元血流画像を血流方向の
相違に関わらず一定の色相で表示する第２のモードとを
切り替える手段を有する。

【００１１】本発明によれば、第２のモードでは、順流
と逆流とが混在する湾曲した１本の血流は、第１のモー
ドと相違して、同じ色相で表示されるので、１本の血流
として明確に判断できるようになる。さらに、必要に応
じて、第１のモードに切り変替えて、順流と逆流を区別
して表示させることもできる。

【００１２】本発明による超音波診断装置は、被検体の
３次元領域内で断面の異なる複数フレームの血流画像に
基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化とし
て表現される３次元血流画像を生成する超音波診断装置
において、前記血流の奥行きの変化をグラフとして表示
し、または前記血流の奥行きを数値として表示する手段
を有する。

【００１３】本発明によれば、血流の奥行きがグラフ又
は数値として表示されるので、観察者は血流の奥行きを
定量的に正確に把握できる。本発明による超音波診断装
置は、被検体の３次元領域内で断面の異なる複数フレー
ムの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の
一方の変化として表現される３次元血流画像を生成する
超音波診断装置において、前記３次元血流画像に反映さ
れる前記血流画像のフレーム数を変更する手段を有す
る。

【００１４】本発明による超音波診断装置は、超音波プ
ローブを移動、回転又は起倒しながら被検体の３次元領
域内で断面の異なる複数フレームの血流画像を得、得ら
れた前記複数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥
行きが輝度と色相の一方の変化として表現される３次元
血流画像を生成する超音波診断装置において、前記超音
波プローブを所定距離移動し、所定角度回転し又は所定
角度起倒させるのに要する時間を入力するための手段
と、前記時間に基づいて、前記３次元血流画像の生成に
用いる前記血流画像のフレーム数を決定する手段とを具
備する。

【００１５】本発明によれば、所望の距離又は角度範囲
を、指定した時間をかけてプローブを動かせばよいの
で、オペレータがプローブのスライド等のスピードを認
識し易易くなる。

【００１６】本発明による超音波診断装置は、被検体の
３次元領域内で断面の異なる複数フレームの血流画像を
フレーム間加算することにより、血流の奥行きが輝度と
色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を生
成する生成手段を有する超音波診断装置において、前記
生成手段は前記複数フレームの血流画像をフレーム毎に
位置をずらしながら加算することを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、手前の血流の後方に存在
する血流が少しづつずれて表示されるので、手前の血流
の後方に存在する血流を観察できる。本発明による超音
波診断装置は、被検体の３次元領域内で断面の異なる複
数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
と色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を
生成する超音波診断装置において、前記３次元血流画像
のピクセル間の被補間ピクセルのピクセル値に、前記被
補間ピクセルの近隣ピクセルのピクセル値を与える補間
手段を有する。

【００１８】本発明によれば、例えば血流と背景の境界
部分において、当該部分の補間値が当該血流の奥行きの
値又は背景値のいずれかの値として与えられるので、リ
ニア補間による補間値が当該血流の奥行きの値と背景値
との中間値としてあたえられることによる実在する血流
の周囲が若干暗く縁取られ、あたかも実在する血流の奥
に別の血流が存在するかのように見えてしまうという問
題を解決できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は第１の実施の形態による超
音波診断装置のブロック図である。ここでは、セクタ電
子走査方式で説明するが、機械式であってもよいし、ま
たリニアやコンベックス等の他の走査方式であってもよ
い。超音波プローブ１は、その先端に振動子アレイが装
備される。送受信（Ｔ／Ｒ）ユニット２は、送信系と受
信系とを有する。送信系は、クロック発生器、レートパ
ルス発生器、送信遅延回路、パルサを有する。クロック
発生器は、クロックパルスを発生する。レートパルス発
生器は、クロックパルスを分周し、例えば５ＫＨｚのレ
ートパルスを発生する。このレートパルスはチャンネル
数分に分配され、送信遅延回路で超音波をビーム状に集
束し、且つ超音波ビームを予定の方向に振るために必要
な遅延時間がチャンネル毎に与えられ、パルサに送り込
まれる。パルサは、レートパルスを受けたタイミングで
高周波の電圧パルスをチャンネル毎に出力する。この電
圧パルスは超音波プローブ１の振動子アレイの各チャン
ネルに供給される。これにより、超音波プローブ１から
超音波ビームが被検体内に送信される。送信された超音
波は、音響インピーダンスの境界で反射し、プローブ１
の振動子アレイで受信され、電気信号に変換される。

【００２０】受信系は、プリアンプ、受信遅延回路、加
算器を有する。プローブ１からの信号は、プリアンプを
介してチャンネル毎に受信遅延回路に送り込まれる。受
信遅延回路は、各信号に遅延時間を与える。遅延時間を
与えられた信号は、加算器で加算される。これにより特
定の方向からの反射成分が強調された受信信号は得られ
る。

【００２１】この受信信号は、移動体の移動速度の２次
元分布を検出するためのＭＴＩユニット３に取り込まれ
る。ＭＴＩユニット３は、直交位相検波回路、アナログ
ディジタルコンバータ、ＭＴＩフィルタ、演算部を有す
る。直交位相検波回路は、受信信号を直交位相検波し、
ドプラ効果により偏移された周波数（偏移周波数）の情
報を有するドプラ信号を抽出する。このドプラ信号はア
ナログディジタルコンバータを介して、ＭＴＩフィルタ
に供給される。ＭＴＩフィルタは、実時間で、ドプラ信
号から心筋等の比較的運動速度の遅い反射体からのクラ
ッタ成分を除き、且つ測定対象としての血流成分だけを
抽出するためのハイパスフィルタとして作用する。演算
部は、血流成分の偏移周波数に基づいて、血流の平均速
度、速度分散、パワーを演算する。

【００２２】これら平均速度、速度分散、パワーのいず
れか１つ、又は任意の組み合わせから得られる情報を、
以下、血流情報と称する。なお、血流情報としては、平
均速度、又は平均速度を含んでいることが好適な例とし
て代表される。こうして得られた血流情報の２次元分布
（以下単に血流画像という）は、３Ｄ−ＤＳＣユニット
４に供給される。

【００２３】３Ｄ−ＤＳＣユニット４は、奥行き情報処
理部８と、血流情報処理部９とを有する。奥行き情報処
理部８は、血流画像に基づいて３次元血流画像を生成す
る。３次元血流画像は次のように生成される。オペレー
タは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、３次元スキャ
ンのために、超音波プローブ１を起倒させ、又は位置方
向にスライドさせる。超音波プローブ１が起倒されてい
る間、又はスライドされている間、２次元のセクタスキ
ャンが繰り返される。これにより、図３（ａ）に示すよ
うにスライス位置（Ｚ位置）が少しずつ異なる複数フレ
ームの血流画像Ｉv1，Ｉv2．…Ｉv64 が奥から手前に向
かって順番に得られる。図３（ｂ）に示すように、これ
ら複数フレームの血流画像は、奥行き画像Ｉd1，Ｉd2…
Ｉd64 に変換される。奥行き画像の各ピクセルには、方
向情報と、奥行き情報とが与えられる。奥行き情報とし
ては、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、血流の存在し
ないピクセルにはピクセル値“０”が与えられ、血流の
存在するピクセルにはピクセル値としてその奥行きに応
じた値、例えば１フレームの３次元血流画像を生成する
のに必要とされるフレーム数を６４とすると、奥から手
前に向かって、１〜６４のいずれかの値が与えられる。
奥行き情報としては、この他に、シリアルなフレーム番
号や時相（スキャン時刻）であってもよい。方向情報と
しては、例えば、超音波プローブ１に向かう順流に対し
ては（＋）情報が与えられ、超音波プローブ１から離れ
る逆流に対しては（−）情報が与えられる。なお、血流
が存在しないことは、血流画像のピクセル値、つまり血
流情報が０又はノイズレベル等を考慮した閾値以下のも
のとして判定される。

【００２４】図３（ｃ）に示すように、３次元血流画像
は、奥行き画像Ｉd1，Ｉd2…Ｉd64から生成される。奥
行き画像Ｉd1，Ｉd2…Ｉd64 の中で同じ位置のピクセル
の奥行き情報を比較し、最も手前の血流に相当する最も
大きい値が、当該ピクセルの奥行き情報として保存され
ることにより生成される。つまり、これら複数フレーム
の血流画像から最も手前に存在する血流だけが抽出さ
れ、その方向情報と、その血流の奥行き情報とが３次元
血流画像の対応ピクセルに与えられる。この３次元血流
画像のデータは、フレームメモリ５に一時的に記憶され
る。

【００２５】血流情報処理部９は、３次元血流画像に対
応する３次元血流情報画像を生成する。複数フレームの
血流画像上の同じピクセルのピクセル値（血流情報）の
中から、１つのピクセル値が抽出され、３次元血流情報
画像の当該ピクセルのピクセル値として与えられる。抽
出されるピクセル値としては、３次元血流画像と同じピ
クセルの奥行き情報に応じたフレームの血流画像の血流
情報である。これにより、３次元血流画像で奥行き情報
として表現された血流情報からなる３次元血流情報画像
が生成される。３次元血流情報画像のデータは、フレー
ムメモリ５に一時的に記憶される。３次元血流画像のデ
ータと、３次元血流情報画像のデータとが、フレームメ
モリ５から読み出され、カラー表示変換ユニット６に供
給される。

【００２６】カラー表示変換ユニット６は、第１のカラ
ーバーと、第２のカラーバーとを有する。第１のモード
では第１のカラーバーが用いられ、第２のモードでは第
２のカラーバーが用いられる。モードの切り替えは、図
示しないコンソール上のモード切り替えスイッチをオペ
レータが操作することにより行われる。

【００２７】図５（ａ）に第１のカラーバーを示し、同
図（ｂ）に第２のカラーバーを示す。第１のカラーバー
によると、血流の方向に応じて色相が区別される。順流
は、赤系で表現され、逆流は青系で表現される。また、
第１のカラーバーによると、奥行きに応じて、輝度が変
化される。奥行き情報が大きい手前は明るく、奥行き情
報が小さくなるほど、つまり奥ほど暗く表現される。さ
らに、第１のカラーバーによると、血流情報に応じて、
色相が変化される。例えば血流情報が平均速度であると
すれば、血流が遅いほど、赤又は青で表現され、血流が
速いほど黄色が混入されて黄色又は緑色に近くなる。つ
まり、第１のカラーバーでは、奥行き、血流情報、血流
の方向の３つの情報を表現できるようになっている。

【００２８】第２のカラーバーによると、奥行きに応じ
て、輝度が変化される。奥行き情報が大きい手前は明る
く、奥行き情報が小さくなるほど、つまり奥ほど暗く表
現される。さらに、第２のカラーバーによると、血流情
報に応じて、色相が変化される。例えば、血流情報が平
均速度であるとすると、血流が遅いほど、赤又は青で表
現され、血流が速いほど黄色が混入されて黄色又は緑色
に近くなる。つまり、第２のカラーバーでは、奥行き、
血流情報の２つの情報を表現できるようになっている
が、第１のカラーバーと比較して、血流の方向の情報が
表現されず、血流の方向の順逆流に関わらず同じ特定の
赤の色相で表現されるようになっている。

【００２９】第１のモード又は第２のモードでカラー処
理された３次元血流画像はＴＶモニタ６に送られ、ビジ
ュアルにカラー表示される。このように本実施の形態に
よると、従来表現されていなかった血流情報を表現する
ことができる。また、従来では、血流方向に応じて異な
る色相が与えられているので、湾曲した１本の血管であ
っても、図６（ａ）に示すように、異なる色相で表現さ
れ、赤と青の異なる色の間で輝度の相違を識別すること
は困難であり、１本の血管であるのか、奥行きの違う別
々の血管が１本の血管の如く見えているのか等の判断が
曖昧にならざるを得なかったが、第２のモードでは血流
の方向によらず、図６（ｂ）に示すように、同じ特定の
赤の色相で表現されるので、この従来の問題は解消され
る。

【００３０】なお、血流情報が不要であり、上記問題を
解決するのみであれば、図７に示すようなカラーバーを
採用してもよい。図７のカラーバーによると、奥行きに
応じて、輝度が変化される。奥行き情報が大きい手前は
明るく、奥行き情報が小さくなるほど、つまり奥ほど暗
く表現される。このカラーバーでは、奥行きの１つの情
報を表現できるようになっているが、第１のカラーバー
と比較して、血流の方向及び血流情報が表現されず、血
流の方向の順逆流及び血流情報の相違に関わらず同じ特
定の赤の色相で、表現されるようになっている。 （第２の実施の形態）図８は第２の実施の形態による超
音波診断装置のブロック図である。図８において図１と
同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。フレー
ムメモリ（ＦＭ）５からの３次元血流画像のデータは、
カラー表示変換ユニット６と共に、計測ユニット１１に
も供給される。計測ユニット１１は、３次元血流画像の
奥行き情報に基づいて、図示しないコンソールのマウス
等のＲＯＩ設定手段を使って図１０（ａ），（ｂ）に示
すようにＴＶモニタ７の画面上に設定された線ＲＯＩ
（Ａ−Ｂ，Ｃ−Ｄ）上の血流の奥行きの変化を、図９に
示すような横軸が線ＲＯＩ上の位置の変化、縦軸が奥行
きの変化に対応するグラフとして作成し、または画面上
の指定点の奥行きの数値を計算する。奥行きは、最も手
前のフレームから、指定点上の血流のフレームまでのフ
レーム数と、実際のフレーム間隔とに基づいて計算され
る。実際のフレーム間隔は、スライド長と、フレーム数
とに基づいて計算してもよいし、他の任意の方法により
計算するようにしてもよい。

【００３１】このように本実施の形態によると、観察者
は奥行きを客観的に正確に知ることができる。 （第３の実施の形態）図１１は第３の実施の形態による
超音波診断装置のブロック図である。図１１において図
１と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。カ
ラー表示変換ユニット６には、表示断面指定部１３が接
続される。表示断面指定部１３には、キーボードやマウ
ス等の表示範囲指定手段が装備される。オペレータによ
る表示範囲指定手段の操作により、奥行きの範囲が指定
される。この指定された奥行きの範囲内の奥行き情報だ
けが輝度変化として表現され、指定された奥行きの範囲
以外の奥行き情報に関しては最大輝度又は最小輝度で輝
度変化無く表現されるように、図１２（ａ）に示すよう
に、カラー表示変換ユニット６のカラーバーの輝度と奥
行き情報との対応が表示断面指定部１３により変更され
る。

【００３２】このようなカラーバーの変更により、図１
２（ｂ）に示すように、指定された奥行きの範囲内のピ
クセル値を有するピクセルのみ輝度変化として表現され
る。このように本実施の形態によると、３次元血流画像
を生成後に、表示させたい奥行の範囲、つまり３次元血
流画像の構成枚数及びスライド長を任意に変更すること
ができる。 （第４の実施の形態）図１３は第４の実施の形態による
超音波診断装置のブロック図である。図１３において図
１と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。オ
ペレータが３Ｄスキャン時間を入力するためのコンソー
ル１５と、この３Ｄスキャン時間及び既定のフレームレ
ートとに基づいて３次元血流画像を生成するための血流
画像のフレーム数を求め、このフレーム数で３次元血流
画像を生成するように奥行き情報処理部８を制御するコ
ントローラ１６とが、図１の装置に追加される。３次元
血流画像を生成するための血流画像のフレーム数は、例
えばフレームレートが毎秒３０フレームであり、３Ｄス
キャン時間が１０秒として入力されていれば、３０×１
０＝３００として計算される。

【００３３】３Ｄスキャン時間とは、３次元血流画像と
して画像化したい３次元領域を１回スキャンするのに要
する時間、つまり図２（ａ）に示したように初期位置か
ら予定角度倒すのに要する時間、または図２（ｂ）に示
したように初期位置から予定の長さスライドするのに要
する時間として定義される。

【００３４】本実施の形態によると、オペレータが自分
で入力した３Ｄスキャン時間の時間をかけて超音波プロ
ーブ１を倒し又はスライドすれば、その時間に応じたフ
レーム数の血流画像から３次元血流画像が生成される。
したがって、超音波プローブ１を倒す又はスライドのス
ピードを容易に認識することができる。なお、従来で
は、フレーム枚数をオペレータが入力するようになって
おり、入力したフレーム枚数×１／ｆｒ（ｆｒはフレー
ムレート）の時間で、所望の領域を正確にスキャンする
ように、超音波プローブ１を倒す又はスライドのスピー
ドを調整することは非常に困難であった。 （第５の実施の形態）図１４は第５の実施の形態による
超音波診断装置のブロック図である。図１４において図
１と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。Ｍ
ＴＩユニット３からの血流画像データは、ＣＰデータ演
算部２１，２２に送られる。ＣＰデータ演算部２１とフ
レームメモリ２３とは、ＣＰデータ演算部２１で現在作
成した奥行き画像と、１フレーム前に生成した完成途上
の３次元血流画像とからピクセル毎に手前に相当する奥
行き情報の大きい方を選択して当該ピクセル値とする処
理を所定のフレーム枚数分繰り返すように、フィードバ
ックループを構成し、第１の３次元血流画像を生成す
る。同様に、ＣＰデータ演算部２２とフレームメモリ２
４とは、ＣＰデータ演算部２１で現在作成した奥行き画
像と、１フレーム前に生成した完成途上の３次元血流画
像とからピクセル毎に手前に相当する奥行き情報の大き
い方を選択して当該ピクセル値とする処理を所定のフレ
ーム枚数分繰り返すように、フィードバックループを構
成し、第２の３次元血流画像を生成する。

【００３５】フレームメモリ２３には、書き込み位置や
読み出し位置の制御のために、書き込みコントローラ
（WR-CONT ）２５、読み出しコントローラ（RD-CONT ）
２７とが接続される。同様に、フレームメモリ２４に
は、書き込み位置や読み出し位置の制御のために、書き
込みコントローラ（WR-CONT ）２６、読み出しコントロ
ーラ（RD-CONT ）２８とが接続される。

【００３６】書き込みコントローラ２５には、送受信ユ
ニット２から２次元スキャンの更新タイミングを表すフ
レーム毎信号が供給される。書き込みコントローラ２
５，２６は、図１７（ａ）に書き込みアドレス制御の処
理フローを示すように、ロードされた最初のフレームの
血流画像の書き込み位置に対して、フレーム毎信号が供
給される毎にオフセット値△ｘを加える。書き込みコン
トローラ２６には、送受信ユニット２から２次元スキャ
ンの更新タイミングを表すフレーム毎信号が供給され
る。書き込みコントローラ２６は、ロードされた最初の
フレームの血流画像の書き込み位置に対して、フレーム
毎信号が供給される毎にオフセット値△ｘを減ずる。こ
のオフセット値△ｘは、フレーム毎信号が繰り返し供給
される毎に累積される。図１６に示すように、書き込み
位置にオフセット値△ｘを加える、又は減ずること、さ
らにオフセット値をフレーム毎に増加させていくとは、
フレーム毎に書き込み位置を少しずつずらしていくこと
を意味する。さらに、フレーム毎に書き込み位置を少し
ずつずらしていくことは、図１５（ａ）に示すような血
流が奥に向かって流れているような場合を想定すると、
同図（ｃ），（ｄ）に示すように、ボリュームデータに
対してあたかも視点を移動して再投影するように、当該
血流が左右にずれて観測できるようになり、当該血流の
後方の様子を表現することができる。なお、従来のよう
に、フレーム間で書き込み位置を固定する場合、同図
（ｂ）に示すような最も手前の血流の断面のみ表示さ
れ、後方の様子を表現することはできなかった。同様
に、読み出しコントローラ２７，２８は、図１７（ｂ）
に読み出しアドレス制御の処理フローを示すように動作
し、フレーム毎信号が供給される毎に、読み出し位置を
少しずつずらしていく。図１５（ｃ）には第１の３次元
血流画像の一例を示し、図１５（ｄ）には第２の３次元
血流画像の一例を示す。

【００３７】所定フレーム数の処理が終了した時、フレ
ームメモリ２３には第１の３次元血流画像が完成し、フ
レームメモリ２４には第２の３次元血流画像が完成す
る。オペレータによる図示しないコンソールの操作によ
り、フレームメモリ２３，２４から読み出された第１又
は第２の３次元血流画像のデータが、マルチプレクサ
（ＭＵＸ）２９を介して選択的にカラー表示変換ユニッ
ト６に供給され、さらにＴＶモニタ７に表示される。

【００３８】このように本実施の形態によると、手前の
血流の後方に存在する血流の様子を観察することができ
る。しかも、スライドの方向を変更するという時間及び
手間のかかる作業や、複数フレームの奥行き画像をボリ
ュームデータ化して視点を変えるという装置規模を拡大
させるような処理が不要である。 （第６の実施の形態）図１８は第６の実施の形態による
超音波診断装置のブロック図である。図１８において図
１と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する。図
１９は図１８のフレームメモリ４２の構成図である。Ｍ
ＴＩユニット３からの血流画像データは、入力バッファ
（ＩＢ）４１を介して、フレームメモリユニット４２に
供給され、書き込み制御部４３の制御により、１フレー
ムの３次元血流画像を生成するのに必要とされる血流画
像のフレーム数分、フレームメモリユニット４２に用意
された複数のフレームメモリ５０に順番に書き込まれ
る。各フレームメモリ５０から同期して読み出された同
じ位置の各ピクセルの血流情報は、それぞれ対応する乗
算器５１でそれぞれの奥行きに応じた重み係数を乗ぜら
れて加算回路５２で加算される。全位置に関して同様の
乗算及び加算が繰り返されることにより、３次元血流画
像データが生成される。

【００３９】ここで、超音波走査のピクセル密度は、モ
ニタ７のピクセル密度に比べて非常に粗い。したがっ
て、実測データの存在しないピクセルがモニタ７への画
像データ上に存在する。このピクセルを穴ピクセルとい
う。この穴ピクセルに奥行き情報及び方向情報を与える
ことをここでは補間として定義される。なお、３次元血
流画像の場合、実測データとは、実測された血流情報に
基づいて与えられた奥行き情報及び方向情報という。

【００４０】フレームメモリユニット４２の出力側に
は、リニア補間の読出補間部４４と読出しホールド部４
５とが接続される。読出補間部４４と読出しホールド部
４５との出力側は、マルチプレクサ４７を介して選択的
にカラー表示変換ユニット４８に接続される。通常の２
次元の血流画像を表示する場合には、読出補間部４４と
カラー表示変換ユニット４８とがマルチプレクサ４７を
介して接続される。３次元血流画像を表示する場合に
は、読出しホールド部４５とカラー表示変換ユニット４
８とがマルチプレクサ４７を介して接続される。マルチ
プレクサ４７による接続の切り替えは、コントローラ３
１により表示モードの状態に応じて制御される。

【００４１】フレームメモリユニット４２からのピクセ
ルデータの読み出し動作、読出しホールド部４５による
ピクセルデータのホールド及び出力動作は読出し制御部
４６により制御される。この制御により、３次元血流画
像に関する適当な補間がなされて、穴ピクセルに奥行き
情報及び方向情報が与えられる。図２０（ａ）に示すよ
うに従来のリニア補間（図２２（ｂ）参照）では血流と
背景との境界部分の血管壁付近では、背景と血流の奥行
きとの間の奥行き情報が補間値として与えられて、結果
的に図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、あたかも当該
補間部分に当該血流の奥に他の血流が存在するような擬
態で表示されてしまうが、上記適当な補間とは図２０
（ｂ）に示すような当該擬態を解消するような補間をい
い、ここでは図２２（ａ）に示す穴ピクセルに、図２２
（ｃ）に示すように当該穴ピクセルに対して水平走査線
上で隣のピクセルの実測データを補間データとして与え
る補間処理が行われる。

【００４２】読出し制御部４６の制御により、テレビ走
査の手順にしたがってフレームメモリユニット４２から
ピクセルデータ（実測データ）が順番に、読出しホール
ド部４５へ読み出される。読出し制御部４６の制御によ
り、読出しホールド部４５からはテレビ走査のサンプリ
ング周期で実測データまたは補間データが出力される。
補間データとは、穴ピクセルのデータとして出力される
ものをいい、読出しホールド部４５でホールドされてい
る実測データが補間データとして出力される。ある出力
タイミングが穴ピクセルに相当するとき、読出しホール
ド部４５からは、当該穴ピクセルに水平走査線上で隣の
ピクセルに関するホールドしている実測データが出力さ
れる。複数の穴ピクセルが水平走査線に沿って連続して
いる場合、ホールドされている同じ実測データは繰り返
し出力される。

【００４３】このような補間では、穴ピクセルには隣の
実測データとしての奥行き情報と方向情報とが与えられ
る。これを表示上で考えると、血流は水平走査線方向に
若干拡張して表現されることになるが、拡張部分は実測
された血流と同じ奥行き及び同じ方向に応じた輝度及び
色相で表現される。

【００４４】したがって、図２１（ａ）〜（ｃ）に示し
たようなあたかも穴ピクセル部分に当該血流の奥に他の
血流が存在するような擬態が表現されることは解消され
る。本発明は上述した実施の形態に限定されることはな
く、種々変形して実施可能である。例えば、上述した実
施の形態では、奥行きを輝度変化で表現し、血流情報を
色相変化で表現すると説明したが、奥行きを色相変化で
表現し、血流情報を輝度変化で表現してもよく、つまり
奥行きを輝度と色相との一方の変化で表現し、血流情報
を輝度と色相都の他方の変化で表現するようにしてもよ
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明による超音波診断装置は、被検体
の３次元領域内で断面の異なる複数フレームの血流画像
に基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化と
して表現される３次元血流画像を生成する超音波診断装
置において、前記３次元血流画像を血流情報に応じて輝
度と色相の他方が変化するように処理する手段を有す
る。

【００４６】本発明によれば、３次元血流画像で血流の
奥行きと共に、血流情報の相違を表現することができ
る。本発明による超音波診断装置は、被検体の３次元領
域内で断面の異なる複数フレームの血流画像に基づい
て、血流の奥行きが輝度変化として表現される３次元血
流画像を生成する超音波診断装置において、前記３次元
血流画像を血流方向に応じて色相が変化するように表示
する第１のモードと、前記３次元血流画像を血流方向の
相違に関わらず一定の色相で表示する第２のモードとを
切り替える手段を有する。

【００４７】本発明によれば、第２のモードでは、順流
と逆流とが混在する湾曲した１本の血流は、第１のモー
ドと相違して、同じ色相で表示されるので、１本の血流
として明確に判断できるようになる。さらに、必要に応
じて、第１のモードに切り変替えて、順流と逆流を区別
して表示させることもできる。

【００４８】本発明による超音波診断装置は、被検体の
３次元領域内で断面の異なる複数フレームの血流画像に
基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化とし
て表現される３次元血流画像を生成する超音波診断装置
において、前記血流の奥行きの変化をグラフとして表示
し、または前記血流の奥行きを数値として表示する手段
を有する。

【００４９】本発明によれば、血流の奥行きがグラフ又
は数値として表示されるので、観察者は血流の奥行きを
定量的に正確に把握できる。本発明による超音波診断装
置は、被検体の３次元領域内で断面の異なる複数フレー
ムの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の
一方の変化として表現される３次元血流画像を生成する
超音波診断装置において、前記３次元血流画像に反映さ
れる前記血流画像のフレーム数を変更する手段を有す
る。

【００５０】本発明による超音波診断装置は、超音波プ
ローブを移動、回転又は起倒しながら被検体の３次元領
域内で断面の異なる複数フレームの血流画像を得、得ら
れた前記複数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥
行きが輝度と色相の一方の変化として表現される３次元
血流画像を生成する超音波診断装置において、前記超音
波プローブを所定距離移動し、所定角度回転し又は所定
角度起倒させるのに要する時間を入力するための手段
と、前記時間に基づいて、前記３次元血流画像の生成に
用いる前記血流画像のフレーム数を決定する手段とを具
備する。

【００５１】本発明によれば、所望の距離又は角度範囲
を、指定した時間をかけてプローブを動かせばよいの
で、オペレータがプローブのスライド等のスピードを認
識し易易くなる。

【００５２】本発明による超音波診断装置は、被検体の
３次元領域内で断面の異なる複数フレームの血流画像を
フレーム間加算することにより、血流の奥行きが輝度と
色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を生
成する生成手段を有する超音波診断装置において、前記
生成手段は前記複数フレームの血流画像をフレーム毎に
位置をずらしながら加算することを特徴とする。

【００５３】本発明によれば、手前の血流の後方に存在
する血流が少しづつずれて表示されるので、手前の血流
の後方に存在する血流を観察できる。本発明による超音
波診断装置は、被検体の３次元領域内で断面の異なる複
数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
と色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を
生成する超音波診断装置において、前記３次元血流画像
のピクセル間の被補間ピクセルのピクセル値に、前記被
補間ピクセルの近隣ピクセルのピクセル値を与える補間
手段を有する。

【００５４】本発明によれば、例えば血流と背景の境界
部分において、当該部分の補間値が当該血流の奥行きの
値又は背景値のいずれかの値として与えられるので、リ
ニア補間による補間値が当該血流の奥行きの値と背景値
との中間値としてあたえられることによる実在する血流
の周囲が若干暗く縁取られ、あたかも実在する血流の奥
に別の血流が存在するかのように見えてしまうという問
題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態に係る超音波診
断装置の構成を示すブロック図。

【図２】被検体の３次元領域に対する超音波走査面の移
動の様子を示す図。

【図３】３次元血流画像の生成手順の説明図。

【図４】血流画像から奥行き画像の生成の説明図。

【図５】図１のカラー表示変換ユニットの２種のカラー
バーを示す図。

【図６】第１の実施の形態の効果説明図。

【図７】第１の実施の形態の変形例によるカラーバーを
示す図。

【図８】第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成
を示すブロック図。

【図９】図８の計測ユニットにより作成される画像上の
空間的位置の変化に応じた奥行きの変化を表すグラフを
示す図。

【図１０】図９のグラフの表示例を示す図。

【図１１】第３の実施の形態に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図。

【図１２】図１１の表示断面指定部により指定された奥
行き範囲に応じて変更されたカラー表示変換ユニットの
カラーバーを示す図。

【図１３】第４の実施の形態に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図。

【図１４】第５の実施の形態に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図。

【図１５】図１４の書き込みコントローラ及び読み出し
コントローラのアドレスシフトにより生成される３次元
血流画像を示す図。

【図１６】アドレスシフトの説明図。

【図１７】書き込み及び読み出し手順のフローチャー
ト。

【図１８】第６の実施の形態に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図。

【図１９】図１８のフレームメモリユニットの構成図。

【図２０】図１８の読出しホールド部による補間の画像
表示上での効果説明図。

【図２１】図２０の補足説明図。

【図２２】図１８の読出しホールド部による補間処理説
明図。

【符号の説明】

１…超音波プローブ、 ２…送受信ユニット、 ３…ＭＴＩユニット、 ４…３Ｄ−ＤＳＣユニット、 ５…フレームメモリ、 ６…カラー表示変換ユニット、 ７…ＴＶモニタ、 ８…奥行き情報処理部、 ９…血流情報処理部。

フロントページの続き (72)発明者 横山 行信 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 小笠原 達雄 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の３次元領域内で断面の異なる複
   数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
   と色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を
   生成する超音波診断装置において、 前記３次元血流画像を血流情報に応じて輝度と色相の他
   方が変化するように処理する手段を有することを特徴と
   する超音波診断装置。
2. 【請求項２】 被検体の３次元領域内で断面の異なる複
   数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
   変化として表現される３次元血流画像を生成する超音波
   診断装置において、 前記３次元血流画像を血流方向に応じて色相が変化する
   ように表示する第１のモードと、前記３次元血流画像を
   血流方向の相違に関わらず一定の色相で表示する第２の
   モードとを切り替える手段を有することを特徴とする超
   音波診断装置。
3. 【請求項３】 被検体の３次元領域内で断面の異なる複
   数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
   と色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を
   生成する超音波診断装置において、 前記血流の奥行きの変化をグラフとして表示し、または
   前記血流の奥行きを数値として表示する手段を有するこ
   とを特徴とする超音波診断装置。
4. 【請求項４】 被検体の３次元領域内で断面の異なる複
   数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
   と色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を
   生成する超音波診断装置において、 前記３次元血流画像に反映される前記血流画像のフレー
   ム数を変更する手段を有することを特徴とする超音波診
   断装置。
5. 【請求項５】 超音波プローブを移動、回転又は起倒し
   ながら被検体の３次元領域内で断面の異なる複数フレー
   ムの血流画像を得、得られた前記複数フレームの血流画
   像に基づいて、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化
   として表現される３次元血流画像を生成する超音波診断
   装置において、 前記超音波プローブを所定距離移動し、所定角度回転し
   又は所定角度起倒させるのに要する時間を入力するため
   の手段と、 前記時間に基づいて、前記３次元血流画像の生成に用い
   る前記血流画像のフレーム数を決定する手段とを具備す
   ることを特徴とする超音波診断装置。
6. 【請求項６】 被検体の３次元領域内で断面の異なる複
   数フレームの血流画像をフレーム間加算することによ
   り、血流の奥行きが輝度と色相の一方の変化として表現
   される３次元血流画像を生成する生成手段を有する超音
   波診断装置において、 前記生成手段は前記複数フレームの血流画像をフレーム
   毎に位置をずらしながら加算することを特徴とする超音
   波診断装置。
7. 【請求項７】 被検体の３次元領域内で断面の異なる複
   数フレームの血流画像に基づいて、血流の奥行きが輝度
   と色相の一方の変化として表現される３次元血流画像を
   生成する超音波診断装置において、 前記３次元血流画像のピクセル間の被補間ピクセルのピ
   クセル値に、前記被補間ピクセルの近隣ピクセルのピク
   セル値を与える補間手段を有することを特徴とする超音
   波診断装置。