JPH10277034A - 診断的に受容できる三次元超音波イメージデータ記録を捕獲する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体の体積または検査されるべき三次元の空
間について、超音波変換器の自由手動ガイダンスによっ
て、三次元データ記録によって断層レントゲン撮影を行
うことができる装置を提供する。 【解決手段】 診断的に使用できる三次元超音波イメー
ジデータを生成する方法および装置。超音波装置からの
超音波イメージがイメージ処理システムに供給され、こ
のシステムは位置センサシステムを使って各次元の超音
波イメージの空間的場所を決定する。生データは、関連
するイメージまたはグレイ値を備えた多数のボクセルを
有する三次元データセットに変換され、前記イメージま
たはグレイ値は予め割り当てられたアルゴリズムにした
がって各ボクセルについて形成され、各ばあいについて
ユニットイメージまたはそれのイメージ面の現在のボク
セルに最も近い所にあり、そしてその現在のボクセルか
らの距離が予め割り当てられた最大の許容される距離を
こえないイメージ点をイメージまたはグレイ値から知
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、検査するべき量の
複数の一連の超音波イメージを発生させる自由に動かせ
る超音波ヘッドをもった超音波ユニットを用い、発生さ
せた一連の超音波イメージが供給される超音波ユニット
に接続された映像処理システムを用い、超音波ヘッドの
位置および方向を決定する位置センサシステムを用い、
こうして各ばあいに発生させられる超音波のイメージ面
の空間的位置、特定的には並進および回転の三段階の自
由度に関して、センサシステムのこれらの位置および向
きのデータも同様にイメージ処理システムへ転送され、
当該処理システムが、超音波イメージのイメージデー
タ、ならびにび位置および向きのデータからの検査した
量を断層レントゲン撮影で捕獲する三次元データ記録を
発生させる、診断的に受容できる三次元超音波イメージ
データ記録を発生させる方法およびそのような診断的に
受容できる三次元イメージデータ記録を発生させる装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】その
ような方法および装置は原則としてよく知られている
（米国特許第４，１００，９１６号明細書）。この公知
の方法では、個々の超音波イメージは超音波によって作
用するセンサシステムによって決定される位置および向
きのデータを考慮してそれらの空間（space）中の位置
に関して定義される。検査されるべきボリューム（volu
me）の断層レントゲン撮影イメージを捕らえることがで
きる三次元診断的に受容ないし使用できるデータ記録は
発生されない。

【０００３】本発明の目的は、全体の体積または検査さ
れるべき三次元の空間について、超音波変換器の自由手
動ガイダンスによって、三次元データ記録によって断層
レントゲン撮影を行うことができる装置を提供すること
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１の特徴部分にしたがって方法を実施し、請
求項１３の特徴部分にしたがって装置を設計した。

【０００５】本発明では、断層レントゲン撮影イメージ
捕獲（tomographic image capture）のため検査される
べきボリュームに沿って超音波変換器を自由にガイドす
ると、断層レントゲン撮影イメージ捕獲にしたがって検
査されるべき全体のボリュームをカバーし、そしてその
代わり複数のイメージの値（image value）で構成され
る、複数の個々のイメージからなる三次元データ記録が
発生させられる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明を、図面を参照して実施例
によって以下詳細に説明する。

【０００７】図１は検査されるべきボリュームの断層レ
ントゲン撮影イメージを捕獲するため診断的に受容でき
る三次元データ記録を発生させる本発明の装置の一実施
の形態の模式図である。

【０００８】図２はイメージ処理システムに保存されて
いる個々のイメージの模式図、ならびに患者のＥＣＧサ
イクルおよび呼吸サイクルのグラフである。

【０００９】図３〜５は本発明の装置の作動のフローチ
ャートである。

【００１０】図６は生のデータを受容できる三次元デー
タ記録に転換することを模式的に表す図である。

【００１１】図７は生のデータを三次元データ記録に転
換することを説明するための模式図である。

【００１２】図１において、参照符号１はコンピュータ
２と、それに接続された周辺機器、たとえばキーボート
３、デイスプレイスクリーン４、マウスコントロール５
などとからなるイメージ処理システムである。

【００１３】イメージ処理システムに加えられるのは： ＊超音波ヘッド７を備えた超音波ユニット６、 ＊電磁式場所もしくは位置検知装置または送信機９を備
えた電磁式センサ８、および電磁コイルで形成された受
信機１０、 ＊関連の電極１２を備えた心電計１１、 ＊関連の探針１４を備えた呼吸位置（呼吸サイクル）を
記録するための装置１３、である。

【００１４】身体または身体の部位が検査されるべきボ
リュームを形成する患者は１５で示される。患者１５は
寝台１６に載せられる。

【００１５】超音波ヘッド７を備えた超音波ユニット６
は当業者にはよく知られた装置であって、自由にガイド
される超音波ヘッド７のイメージ面に位置する、検査さ
れるべきボリュームのそれぞれの領域を作り出す超音波
イメージを生成する医学診断に用いられる。検査する人
（医者）によって手動で自由にガイドされる超音波ヘッ
ド７の上には、センサシステム８の受信機１０が選択的
に配置されたホルダー１７が設けられるのが好ましい。

【００１６】受信機１０またはそこのコイルによって検
出される、送信機９によって放射された磁場のために、
システムはセンサデータ（生の位置および回転データ）
をその出力時に供給し、それによって受信機１０のスペ
ースの位置および向きは、Ｘ、ＹおよびＺ軸の並進デー
タ（translation data）によって、これらの軸の周りの
回転データと共に、具体的にかつ精密に規定される。

【００１７】そのような電磁センサシステムは当業者に
とってはよく知られており、具体的にはたとえばブイテ
ィー ０５４４６、コルチェスター、ピー オー ボッ
クス５６０、ワン ヘルクレス ドライブのポルヘマス
社のＩＳＯＴＲＡＫ ＩＩがある。

【００１８】心電計１１は医学施術および診断に精通す
る者にとってはよく知られており、それは出力時にＥＣ
Ｇサイクルの関数（function）として種々の電圧を出
し、それは図２の診断で再生されて、典型的な正と負と
のＲ波をもち、その各々のあいだにＲの間隔が作られ
る。装置１３も同様に精通する者にとってはよく知られ
ており、それは呼吸のサイクルを記録するため医学施術
および診断に用いられ、そしてこの呼吸のサイクルの関
数としてその出力時に種々の電圧を出し、それは図２の
図ｂで再生される。

【００１９】また図２に示したように、各々の個々のイ
メージに対しては、イメージの内容に加えて、追加の情
報を含んだ総合イメージヘッダー、たとえばイメージに
関する一般的情報、ＥＣＧサイクルのイメージのそれぞ
れのフェーズないし相（phase）の位置を決定する測定
値、呼吸サイクルにおいてそれぞれのイメージのフェー
ズの位置を決定する測定値、およびスペース中の各々の
個々のイメージのイメージ面の場所を決定する位置およ
び方向のデータ、のいずれかがイメージ処理システム１
にデジタル形式で保存される。

【００２０】各々のイメージ面の規定された場所または
位置関係をうるためには、電磁センサシステム８を用い
るが、少なくとも１つの受信コイルをもった当該システ
ムの受信機１０が、自由にガイドされる音声変換器また
は超音波ヘッド７のホルダー１７に設けられ、具体的に
は、この音声変換器のイメージ面または能動的な部分に
対する所定の空間的関係で設けられる。

【００２１】位置および方向のデータ（Ｘ、Ｙ、および
Ｚ軸の並進データならびにこれらの軸の周りの回転デー
タ）を発生させるためには、超音波ヘッド７のイメージ
面とセンサシステムの受信機との空間の関係を目盛測定
（calibration）によって、すなわち、特別な目盛測定
パラメータを用いて計算する。これによって、とりわけ
種々の超音波ヘッドに受信機１０を備えたホルダー１７
を用いること、そして個別化した目盛測定によって、ま
たはセンサシステムの受信機によって供給される生の位
置データの変換によって、これらを各事例について考慮
に入れることが別にできるようになる。

【００２２】こうして、目盛測定は、受信機と、超音波
ヘッド７の能動的な部分（クリスタル）の向きまたは超
音波ヘッド７によって生成されたイメージが存在する面
（イメージ面）の向きとの幾何学的な位置関係を考慮に
入れる。

【００２３】イメージの捕獲（capture）のためには空
間中のそれぞれのイメージ面の実際の位置は問題になら
ない。断層レントゲン撮影のイメージ捕獲のためには、
相互に関係して個々のイメージ面の位置を捕獲すれば充
分である。したがって、センサシステム８の送信機９は
装置の周りのフィールドに適宜配置してよい。

【００２４】こうして、センサシステム８は位置および
向きの値（value）−並進（Ｘ、Ｙ、およびＺ軸）の３
段階の自由度によって規定されるものおよび回転の３段
階の自由度によって規定されるもの−を計算してイメー
ジ処理システム中でこれらのデータを確立し、それは目
盛り測定によってこれらの生の位置および向きのデータ
から真の位置および向きのデータを計算し、そこで真の
データはそれぞれのイメージ内容に割り当てられる。

【００２５】個々のイメージは、超音波システム６によ
って、アナログまたはデジタルのイメージまたはビデオ
の順序として所定の年代順（順序）で、下流に位置した
イメージ処理システム１の入力へ供給される。このシス
テムが起動して働くようになると、たとえば半イメージ
（half-images）または全イメージ（full images）であ
るイメージは、イメージ処理システム１（アナログビデ
オ順序）でデジタル化されるか、またはデジタル様式で
（デジタルビデオ順序）で引き受けられて、関連のイメ
ージヘッダーまたはヘッダーデータで、イメージ処理シ
ステム１のメモリにデジタルで保存される（イメージ入
力）。

【００２６】イメージ処理システム１へのイメージ入力
は装置のユーザーによって、たとえば、フロントスイッ
チを入れることによって、始動させられる。同様に、イ
メージの入力は、各場合に関連のヘッダーをもった複数
の個々のイメージによって形成された三次元データ記録
が所定の大きさに達したとき、たとえばユーザーによっ
て、または自動的にイメージ処理システム１によって、
終了させられる。

【００２７】もし、たとえば、この所定の大きさが３０
メガバイトであるとすると、このことは、２５６×２５
６ピクセルの個々のイメージの大きさで、かつ８ビット
のグレースケールで、ならびに１秒につき５０の半イメ
ージの入力で、約８秒後にそして４５７の個々のイメー
ジの入力後に、メモリボリュームが一杯になり、イメー
ジ処理装置によってイメージ入力が自動的に終了させら
れる。イメージマスキングを使用すると、個々のイメー
ジ当たりのメモリ要求（memory requirements）を減少
させることによって、より大きいイメージ量の入力がで
きるようになる。

【００２８】個々のイメージのイメージ面は超音波ヘッ
ドの自由なガイダンスによって空間を非常に変化できる
ように方向付けされるので、保存中、すなわち、データ
捕獲または取得のフェーズでは、個々の生のイメージデ
ータの保存は最初は生データ記録１８として行なう（図
６）。イメージ入力が終わったのち、特別のプログラム
を用いて、これらの生のデータの共通の参照ないし基準
システム（referencesystem）、たとえば、軸Ｘ′、
Ｙ′、およびＺ′をもったデカルトの座標（cartesian
coordinates）（図６）のシステムへの転換がイメージ
処理システム１で行なわれる。こうして、後から検査さ
れた量に関する受容できる三次元のデータ記録１９をう
ることができるようになる。

【００２９】このデータ記録１９が共通の参照システム
（Ｘ′、Ｙ′、およびＺ′軸）に関して所定の場所をも
った複数の個々の量エレメント２０（ｖｏｘｅｌｓ）を
有するように、原則として、当該三次元のデータ記録１
９は作られている。この変換では、生のデータ１８を形
成しているイメージの各イメージ点２０′はこの三次元
のデータ記録の相当するボクセル（voxel）２０におい
てその正当な位置に入れられる。もし検査されるべき量
の特定の部位がイメージ捕獲で捕獲されなかったばあい
は、イメージ価は転換でも相当するボクセル２０に割り
当てられない、すなわち、三次元のデータ記録１９は空
隙を含むことになる、ただしこれは補間法によって埋め
ることができる。

【００３０】しかし、検査されるべき量の特定の領域は
イメージ捕獲をすると多重に走査されてしまって、特定
のイメージ値２０′が余剰になる、という可能性もあ
る。このばあいは、余剰のイメージ値の平均値の形成が
イメージ処理システム１で起こるか、あるいは選択ルー
チンにしたがって１つだけのイメージ値が引き続き用い
られるかの、いずれかになる。

【００３１】本発明の装置は、作用している器官の、と
くにその作用が心臓の鼓動（たとえば、心臓血管）に直
接関係しているばあいの、具体的には超音波変換器の自
由なガイダンスによって、断層レントゲン撮影による捕
獲にとくに有利な方法で適している。

【００３２】原則として、ここではそのような組織の静
的三次元データ記録を生成させ、それによって運動、た
とえば心臓の活動から生じる幾何学的なひずみを防止す
るという可能性がある。このばあい、イメージ処理シス
テム１によるイメージの入力が、心臓のサイクルと同期
して、または検査される人の心臓のサイクルの正もしく
は負のＲ波と同期して起こる。心臓のサイクルおよびＲ
波は患者１５につけた探針１２が接続された心電計１１
によって測定される。トリガー（trigger）が生じる
と、心臓のサイクル内で正確に規定された時間ウインド
ウで各イメージの入力が行われる、すなわち、トリガー
に用いられたＥＣＧサイクルでそれぞれのＲ波が出現し
たのちに規定された時間間隔（フェーズ位置）で各イメ
ージ入力が行われる。このことは、イメージ処理システ
ム１に保存されて生のデータを形成しているすべての個
々のイメージはフェーズにおいて心臓のサイクルと同期
しているので、これらの個々のイメージはそれまたはそ
の個々のボクセル２０が幾何学的な歪みをもたない三次
元静止データ記録１９に変換することができるのであ
る。

【００３３】トリガーＲ波（triggering R wave）につ
いてイメージ入力のための時間ウインドウのフェーズの
位置を変えることによって、検査された量の三次元断層
レントゲン撮影データ記録１９を生成させることがで
き、各ばあいのその記録はＥＣＧサイクルで可変の時期
にその量を再生する。

【００３４】更に、検査された量、すなわち、動いてい
る器官など、のダイナミック三次元データ記録１９も、
同じように本発明の装置で作ることができる。このばあ
いは、イメージ処理システムによるイメージの入力は心
臓のサイクルと同期しては起こらないで、これから独立
して起こる。ここでも、ＥＣＧサイクルのフェーズの位
置を決定する測定値は再び各個々のイメージ２１のイメ
ージヘッダーに保存される。

【００３５】生のデータ１８を共通の参照システムに転
換することによってえられる三次元ダイナミックデータ
記録１９は、たとえば、複数の部分的データ記録１９か
らなり、その各々が検査されるべき合計量を捕獲し、そ
れ自体が複数の量エレメント２０で構成されており、部
分的データ記録１９′は検査された量を再生するが、各
ばあいにＥＣＧサイクルの異なった回数で再生する。

【００３６】ダイナミック三次元データ記録１９は、た
とえば、完全なＥＣＧサイクルまたはそのようなサイク
ルの一部分だけについて行なわれ、種々のＥＣＧサイク
ルにおけるイメージまたはイメージ値はこのデータ記録
１９の生成に用いられているので、具体的には、生のデ
ータ１８が変換されたとき、またはされたのちに、種々
のＥＣＧサイクルに存在するすべてのイメージ値は、各
場合について、それらのフェーズ位置に相当する部分的
データ記録１９′のボクセル２０の正しい位置に並べら
れるようになる。

【００３７】もし検査された量の領域がイメージ捕獲器
で捕獲されないために部分的データ記録１９′が発生し
たときイメージ値が欠如しているならば、そのような空
隙は補間法によってイメージ処理システムによって再び
埋めることができる。もし一定のボクセル２０に複数の
イメージ値が存在していれば、この一致は平均値の生成
によって、あるいは一定のイメージ値の除去によって、
または二つの方法の組合わせによって再び除去される。

【００３８】三次元のデータ記録１９は、受動の動作、
たとえば、呼吸をすることによって器官または身体の部
分の静的または動的なデータ記録として生成させること
ができる。このために、患者の呼吸位置または呼吸サイ
クルを捕獲する装置１３をイメージ処理システム１に接
続する。図２の図表ｂに再生した呼吸サイクルは、各ば
あいに呼気フェーズ（吐気フェーズ）と吸気フェーズ
（吸入フェーズ）とからなる。受動の動作によって歪み
が出ていない静的三次元データ記録１９を発生させるに
はイメージ処理システム１を再度この呼吸サイクル、具
体的には、たとえば、この呼吸サイクルによってトリガ
ーさせるまたはこれと同期させればよく、呼吸サイクル
の所定のウインドウ（window）中だけに各ばあいのイメ
ージ入力が生じるようにする。原則として、呼吸位置が
活性化されないばあいにのみ、すなわち、呼吸信号がな
いばあいにのみイメージ入力が起こるように制限されば
よい。

【００３９】原則として、ダイナミック三次元データ記
録は別法では呼吸位置を考慮に入れて生成させられ、そ
のときは呼吸サイクルをダイナミックデータ記録１９の
生成のＥＣＧサイクルについて前述した方法で用いる。

【００４０】図３〜５に示すフローチャートにより、本
発明の装置の操作を一層詳細に示す。

【００４１】図３はイメージの捕獲（データ取得）より
前の、とくにイメージ処理システム１の最初の設定に関
する。とくにシステムにまだ用いられていなかった新し
い超音波ヘッド７を使用するので、最初に、参照システ
ム、すなわち、超音波ヘッド７を使用するために、超音
波ヘッド７のイメージ面と受信機１０とのあいだの空間
の整合性を再目盛り測定しなければならないかどうかを
決める。

【００４２】もし新規な参照システムが必要であれば、
適当な目盛り測定が行われる。もし公知の参照システム
を用いることができるならば、それまたはその目盛り測
定を用いてもよい。次の段階は可能性のある選択基準の
定義である。もし心臓の活動を考慮してダイナミックデ
ータ捕獲が行われるならば、Ｒ−Ｒ間隔の大きさに関す
る閾値を設定する。ダイナミックデータ捕獲を望まない
ばあいはこの設定は不要である。つぎに、呼吸位置を考
慮に入れるかどうかについての決定をする。そのばあい
は、たとえば呼吸サイクルの間隔の最大および最小の閾
値を設定することによって、呼吸位置に関する閾値が定
義される。呼吸位置を考慮に入れないばあいは閾値の定
義は除外される。

【００４３】そのような予備設定ののちに、図４に従う
データ捕獲または取得が行われる。先ず、超音波ヘッド
７によって供給された超音波イメージがデジタル化され
る。つぎにダイナミックデータ捕獲のためにＥＣＧサイ
クルのフェーズ位置および／または呼吸サイクルのフェ
ーズ位置が決定される。ダイナミックデータ取得または
呼吸位置を考慮したデータ取得を望まないときはこの決
定を省く。

【００４４】どのばあいでも、各イメージ入力の際に位
置の認識を行う。補足されたイメージデータは追加のデ
ータと共に生のデータ記録１８として保存されるが、追
加のデータ（ＥＣＧサイクルのフェーズ位置の測定値、
呼吸サイクルのフェーズ位置の測定値および位置デー
タ）はイメージヘッダーに保存される。

【００４５】つぎに図３のステップに示されている選択
基準によってデータの検査が行われる。これらの選択基
準に合わないデータは排除され除去される。

【００４６】検査されるべき断層レントゲン撮影量が終
わるとデータ取得が終わる。これは時間基準にしたがっ
てイメージ処理システムによって自動的に、またはユー
ザーによって設定される。

【００４７】もし断層レントゲン撮影量が終わらなけれ
ば、図４のステップを新たに実行する。

【００４８】図５〜７は生のデータ１８をデータセット
１９に変換することを説明している。既に説明したよう
に、第１の個々のイメージ、すなわち異なったイメージ
面の二次元の個々のイメージ２１（そのときのセンサ１
７の位置づけによる）が生成される。個々のイメージ２
１は、それぞれ異なったイメージ、グレイ（gray）値を
もった多数のイメージ点２０′から構成されている。個
々のイメージ２１からの三次元データセット１９の形成
においては、数個のイメージデータ２０、またはグレイ
値の、たとえばデカルトの座標システムのような新参照
システムへの変換または転換（正しい位置に仕分けする
こと）が達成される。同時に、補挿法によって間隙が埋
められる。この転換については図７を参照して以下に一
層詳細に説明する。これらの方法の段階はキャリブレー
ションデータ（calibration data）を用いて行われる。

【００４９】もしダイナミックデータ捕獲または取得を
行うならば、時間間隔の補挿法が、とくにまた異なった
ＥＣＧサイクルからのイメージデータも用いて行われ
る。ダイナミック取得がないばあいは、このステップは
省略される。

【００５０】つぎに、呼吸状況が考慮に入れられるべき
かどうかについての決定がある。後者のばあいはたとえ
ば呼吸活動が予め割り当てた閾値をこえるばあいはその
ようなデータは除去して廃棄する。

【００５１】えられるデータは、最終的に、二次元およ
び／または三次元の表示ならびに二次元および／または
三次元の量定のために用いられるように配置される。

【００５２】簡略化した模式図である図７は、検査され
るべき量で生成された種々の二次元のイメージ２１およ
びＢＥ４に対するそれらのイメージ面ＢＥ１を示す。表
示の簡素化のために、これらのイメージ面の各々は図７
の紙面に垂直になっているものと仮定する。また、転換
された三次元データセット１９を形成するすべての他の
ボクセルのように生成さされたボクセル２０も表示す
る。生のデータ１８のデータセット１９への形成、すな
わちイメージ処理システム１のボクセル２０の形成にお
いて、先ず、たとえば予め割り当てたプログラムルーチ
ンに従って、ボクセル２０またはそのデータセット１９
内の位置（コーデイネート）を選択し、次に予め割り当
てられた関数または予め割り当てられたアルゴリズムに
従って、すなわち各ばあいについてイメージ面ＢＥ１か
らＢＥ４のボクセル２０に最も近いところにあり、そし
てその特定のボクセル２０からの距離が図７でＣによっ
て予め割り当てられた距離をこえないイメージ点２０′
のグレイ値から、このボクセルに対してイメージまたは
グレイ値が形成される。Ｃの値もシステム自体によって
固定的に予め割り当てられているか、または少なくとも
一定の限度内でシステムのユーザーによって設定されて
もよい。好ましくは、イメージの形成または各ばあいに
ついて形成されるべきボクセル２０のグレイ値は「荷重
合計」または「荷重平均」によって達成される。

【００５３】そうするには、説明したように、選択した
各ケースにおいて、特定のボクセル２０に最も近い所に
あり、そのボクセル２０からの距離が最大の距離Ｃをこ
えない各イメージ面ＢＥ１ないしＢＥ４のイメージ点を
考慮に入れる。これらのイメージ点は図７においてＢＰ
１（イメージ面ＢＥ１上で）、ＢＰ２（イメージ面ＢＥ
２上で）、ＢＰ３（イメージ面ＢＥ３上で）、およびＢ
Ｐ４（イメージ面ＢＥ４上で）と指定される。ボクセル
２０と特定のイメージ点ＢＰ１からＢＰ４までとの距離
はそれぞれＸ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４と指定される。
この最大許容距離Ｃと距離Ｘ１ないしＸ４とを考慮にい
れると、イメージとイメージ点ＢＰ１からＢＰ４までの
グレイ値を決定するのに下記のウエイトが生じる。

【００５４】Ｗ１＝Ｃ−Ｘ１ Ｗ２＝Ｃ−Ｘ２ Ｗ３＝Ｃ−Ｘ３ Ｗ４＝Ｃ−Ｘ４ イメージあるいはイメージ点ＢＰ１からＢＰ４までのグ
レイ値はそれぞれイメージ点ＢＰ１に対してＢＰ１、イ
メージ点ＢＰ２に対してＧ２、などとなる。

【００５５】現在のボクセルのグレイ値ＧＶに対しては
次式のようになる。

【００５６】ＣＶ＝（Ｇ１′Ｗ１＋Ｇ２′Ｗ２＋Ｇ３′
Ｗ３＋Ｇ４′Ｗ４）／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４） 「Ｇ１′Ｗ１とは、Ｇ１にＷ１を掛けたもの、Ｇ２′Ｗ
２とは、Ｇ２にＷ２を掛けたもの、等々」 現在のイメージあるいはグレイ値ＧＢは何か他の算術関
数または何か他のアルゴリズムに従って測定されてもよ
い。たとえば一定のボクセル２０に対してイメージ点Ｂ
Ｐがイメージ面ＢＥに存在し、また所定の最小値よりも
小さい距離ｆｓが存在するならば、イメージ点そのもの
のグレイ値は前述の方法で重量平均の形成を経ることな
くグレイ値ＧＶとして引き続き用いられる。

【００５７】更に、すべての値ＧＶの形成がすべてのボ
クセル２０に対して起こり、完全な、三次元のデータセ
ット１９を生成するような方法で知るということが理解
されよう。

【００５８】

【発明の効果】本発明の装置および方法によれば、全体
の体積または検査されるべき三次元の空間について、超
音波変換器の自由手動ガイダンスによって、三次元デー
タ記録によって断層レントゲン撮影を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】検査されるべきボリュームの断層レントゲン撮
影イメージを捕獲するため診断的に受容できる三次元デ
ータ記録を発生させる本発明の装置の一実施の形態の模
式図である。

【図２】イメージ処理システムに保存されている個々の
イメージの模式図、ならびに患者のＥＣＧサイクルおよ
び呼吸サイクルのグラフである。

【図３】本発明の装置の作動のフローチャートである。

【図４】本発明の装置の作動のフローチャートである。

【図５】本発明の装置の作動のフローチャートである。

【図６】生のデータを受容できる三次元データ記録に転
換することを模式的に表す図である。

【図７】生のデータを三次元データ記録に転換すること
を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ イメージ処理システム ６ 超音波装置 ７ 超音波ヘッド ９ 送信機 １０ 受信機 １５ 患者 １８ 生データ １９ データセット ２０ ボクセル

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自由に動かせる超音波ヘッド（７）をも
   った超音波装置（６）を用いて一連の多数の超音波ユニ
   ットイメージを、検査されるべき量の異なったイメージ
   面（ＢＥ１、ＢＥ２、ＢＥ３、ＢＥ４）で生成させ、発
   生させられるべき一連の超音波イメージが供給されかつ
   超音波装置（６）に接続されたイメージ処理システム
   （１）を用い、超音波ヘッド（７）の位置および方向、
   そして各ばあいの超音波のイメージ面の空間的位置を決
   定する位置センサシステム（８）を用いて並進および回
   転の三段階の自由度に関連して知り、センサシステムの
   これらの位置および向きのデータも同様にイメージ処理
   システム（１）へ転送され、該イメージ処理システム
   （１）は、超音波イメージのイメージデータおよび位置
   および向きのデータから検査されている量を断層レント
   ゲン撮影で捕獲して三次元データセット（１９）を発生
   させ、当該データセットは、それぞれが関連したイメー
   ジ、またはグレイ値をもつ多数のボクセル（２０）から
   なり、そしてその中でボクセル（２０）の場所が共通の
   参照システム、好ましくはデカルトの座標システムをも
   ち、検査されるべき量の三次元断層レントゲン撮影捕獲
   に用いられるセンサシステム（８）はその受信機（１
   ０）が超音波ヘッド（７）に設けられている電磁システ
   ムであり、超音波ユニットのイメージが、イメージ形成
   処理システムの生のデータとして、各場合について少な
   くとも位置および方向のデータを含むイメージ「ヘッダ
   ー」と共に、データ取得を形成するフェーズで最初に示
   され、イメージ処理システム（１）は生のデータセット
   （１８）を三次元データセット（１９）へ転換する、診
   断的に使用できる三次元イメージデータセット（１９）
   を発生させる方法であって、生データ（１８）をデータ
   セット（１９）へ転換するに当たり、相当するイメージ
   またはグレイ値が予め割り当てられたアルゴリズムにし
   たがって各ボクセル（２０）に対して形成され、各ばあ
   いについてユニットイメージまたはそれらのイメージ面
   （Ｂ１〜Ｂ４）の現在のボクセル（２０）に最も近い所
   にあり、そしてその現在のボクセル（２０）からの距離
   が予め割り当てられた最大の許容される距離（Ｃ）をこ
   えないイメージ点（２０′）をイメージまたはグレイ値
   から知ることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 転換に当たって、先ず現在のボクセル
   （２０）またはその位置（座標）が予め割り当てられた
   プログラムルーチンにしたがって選択され、つぎにボク
   セル（２０）のイメージまたはグレイ値が形成されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 最大許容距離の値（Ｃ）が固定的に予め
   割り当てられていることを特徴とする請求項１または２
   記載の方法。
4. 【請求項４】 最大許容距離の値（Ｃ）が調節可能であ
   る請求項１、２または３記載の方法。
5. 【請求項５】 現在のボクセル（２０）のイメージまた
   はグレイ値が重量合計または「荷重平均」の形成によっ
   て形成されて、好ましくは以下の式にしたがって知られ
   ることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方
   法。 ＧＶ＝（Ｇ１×［Ｃ−Ｘ１］＋Ｇ２×［Ｃ−Ｘ２］
   ＋．．．＋Ｇｎ×［Ｃ−Ｘｎ］１／（［Ｃ−Ｘ１］＋
   ［Ｃ−Ｘ２］＋．．．＋［Ｃ−Ｘｎ］） 式中、ＧＶは現在のボクセル（２０）のイメージまたは
   グレイ値、Ｇ１．．．Ｇｎは現在のボクセル（２０）に
   最も近い、隣接したユニットイメージのイメージ点のイ
   メージまたははグレイ値、Ｘ１、Ｘ２、．．．は現在の
   ボクセル（２０）からの、ユニットイメージのこれらの
   イメージ点のそれぞれの距離、そしてＣは最大許容距離
   である。
6. 【請求項６】 センサシステムの受信機または受信機コ
   イルが超音波ヘッド（７）に、または超音波ヘッドに取
   り付けられたホルダー（１７）に設けられており、かつ
   イメージ捕獲システム（１）はセンサシステムの受信機
   （１１）と空間内のその方向と超音波ヘッド（７）のイ
   メージ面の場所との空間関係を考慮に入れたパラメータ
   を用いてセンサシステムによって供給された位置および
   方向のデータを測定することを特徴とする請求項１記載
   の方法。
7. 【請求項７】 位置および方向のデータの測定をデータ
   取得フェーズに続くその後の処理フェーズで行うことを
   特徴とする請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 位置および方向のデータの測定をデータ
   取得フェーズの間に行い、かつ測定した位置および方向
   のデータを、好ましくはそれぞれのイメージヘッダーに
   保存することを特徴とする請求項２記載の方法。
9. 【請求項９】 ＥＣＧサイクル、とくにＥＣＧサイクル
   のＲ波を表す信号を発生させるイメージ処理システム
   （１）に接続された心電計においてイメージ処理システ
   ム（１）はＥＣＧサイクルの時間の定められた時点、た
   とえばＲ波と、イメージ処理システム中の個々の超音波
   イメージの入力とのあいだのフェーズ位置を表す値をイ
   メージヘッダーに保存する手段をもつことを特徴とする
   請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 三次元静的データ記録を発生させるた
    め、イメージ処理システム（１）の超音波イメージの入
    力が各ばあいにこのサイクルの所定の時間窓にＥＣＧサ
    イクルと同期して起こることを特徴とする請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
11. 【請求項１１】三次元動的データ記録（１９、１９′）
    を発生させるため、イメージ処理システム（１）への個
    々の超音波イメージの入力が連続して起こり、またイメ
    ージ処理システムは各ばあいに心臓サイクルのフェーズ
    位置にしたがって三次元動的データ記録（１９、１
    ９′）にイメージ値を保存する手段をもつことを特徴と
    する請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または
    １０記載の方法。
12. 【請求項１２】呼吸サイクルを捕獲する装置（１３）を
    用い、かつ呼吸サイクルにおいてフェーズ位置を決定す
    る測定値をイメージヘッダーに保存することを特徴とす
    る請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０ま
    たは１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 自由に動かせる超音波ヘッド（７）を
    もった超音波装置（６）を用いて一連の多数の超音波ユ
    ニットイメージを、検査されるべき量の異なったイメー
    ジ面（ＢＥ１、ＢＥ２、ＢＥ３、ＢＥ４）で生成させ、
    発生させた一連の超音波イメージが供給されかつ、超音
    波装置（６）に接続されたイメージ処理システム（１）
    を用い、超音波ヘッド（７）の位置および方向、そして
    各ばあいの超音波のイメージ面の空間的位置を決定する
    位置センサシステム（８）を用いて並進および回転の三
    段階の自由度に関連して知り、センサシステムのこれら
    の位置および向きのデータも同様にイメージ処理システ
    ム（１）へ転送され、該イメージ処理システム（１）
    は、超音波イメージのイメージデータおよび位置および
    向きのデータから、検査されている量を断層レントゲン
    撮影で捕獲して三次元データセット（１９）を発生さ
    せ、診断的に使用できる三次元イメージデータセット
    （１９）を発生させ、当該データセットは、それぞれが
    関連したイメージ、またはグレイ、値をもつ多数のボク
    セル（２０）からなり、そしてその中でボクセル（２
    ０）の場所が共通の参照システム、好ましくはデカルト
    の座標システムをもち、検査されるべき量の三次元断層
    レントゲン撮影捕獲に用いられるセンサシステム（８）
    はその受信機（１０）が超音波ヘッド（７）に設けられ
    ている電磁システムであり、超音波ユニットのイメージ
    が、イメージ形成処理システムの生のデータとして、各
    場合について少なくとも位置および方向のデータを含む
    イメージ「ヘッダー」と共に、データ取得を形成するフ
    ェーズで最初に示され、イメージ処理システム（１）は
    生のデータセット（１８）を三次元データセット（１
    ９）へ転換する、装置であって、生データ（１８）をデ
    ータセット（１９）へ転換するに当たり、相当するイメ
    ージまたはグレイ値が予め割り当てられたアルゴリズム
    にしたがって各ボクセル（２０）に対して形成され、各
    ばあいについてユニットイメージまたはそれらのイメー
    ジ面（Ｂ１〜Ｂ４）の現在のボクセル（２０）に最も近
    い所にあり、そしてその現在のボクセル（２０）からの
    距離が予め割り当てられた最大の許容される距離（Ｃ）
    をこえないイメージ点（２０′）をイメージまたはグレ
    イ値から知ることを特徴とする、診断的に使用できる三
    次元イメージデータセット（１９）を発生させる装置。
14. 【請求項１４】 転換に当たって、先ず現在のボクセル
    （２０）またはその位置（座標）が予め割り当てられた
    プログラムルーチンにしたがって選択され、つぎにボク
    セル（２０）のイメージまたはグレイ値が形成されるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. 【請求項１５】 最大許容距離の値（Ｃ）が固定的に予
    め割り当てられていることを特徴とする請求項１３また
    は１４記載の装置。
16. 【請求項１６】 最大許容距離の値（Ｃ）が調節可能で
    ある請求項１３、１４または１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 現在のボクセル（２０）のイメージま
    たはグレイ値が重量合計または「荷重平均」の形成によ
    って形成されて、好ましくは以下の式にしたがって知ら
    れることを特徴とする請求項１３、１４または１５記載
    の装置。 ＧＶ＝（Ｇ１×［Ｃ−Ｘ１］＋Ｇ２×［Ｃ−Ｘ２］
    ＋．．．＋Ｇｎ×［Ｃ−Ｘｎ］１／（［Ｃ−Ｘ１］＋
    ［Ｃ−Ｘ２］＋．．．＋［Ｃ−Ｘｎ］） 式中、ＧＶは現在のボクセル（２０）のイメージまたは
    グレイ値、Ｇ１．．．Ｇｎは現在のボクセル（２０）に
    最も近い、隣接したユニットイメージのイメージ点のイ
    メージまたはグレイ値、Ｘ１、Ｘ２、．．．は現在のボ
    クセル（２０）からの、ユニットイメージのこれらのイ
    メージ点のそれぞれの距離、そしてＣは最大許容距離で
    ある。
18. 【請求項１８】 センサシステムの受信機または受信機
    コイルが超音波ヘッド（７）に、または超音波ヘッドに
    取り付けられたホルダー（１７）に設けられており、か
    つイメージ捕獲システム（１）はセンサシステムの受信
    機（１１）と空間内のその方向と超音波ヘッド（７）の
    イメージ面の場所との空間関係を考慮に入れたパラメー
    タを用いてセンサシステムによって供給された位置およ
    び方向のデータを測定することを特徴とする請求項１３
    記載の装置。
19. 【請求項１９】 位置および方向のデータの測定をデー
    タ取得フェーズに続くその後の処理フェーズで行うこと
    を特徴とする請求項１３記載の装置。
20. 【請求項２０】 位置および方向のデータの測定をデー
    タ取得フェーズの間に行い、かつ測定した位置および方
    向のデータを、好ましくはそれぞれのイメージヘッダー
    に保存することを特徴とする請求項１４記載の装置。
21. 【請求項２１】 ＥＣＧサイクル、とくにＥＣＧサイク
    ルのＲ波を表す信号を発生させるイメージ処理システム
    （１）に接続された心電計、においてイメージ処理シス
    テム（１）はＥＣＧサイクルの時間の定められた時点、
    たとえばＲ波と、イメージ処理システム中の個々の超音
    波イメージの入力とのあいだのフェーズ位置を表す値を
    イメージヘッダーに保存する手段をもつことを特徴とす
    る請求項１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９ま
    たは２０記載の装置。
22. 【請求項２２】 三次元静的データ記録を発生させるた
    め、イメージ処理システム（１）の超音波イメージの入
    力が各ばあいにこのサイクルの所定の時間窓にＥＣＧサ
    イクルと同期して起こることを特徴とする請求項１３、
    １４、１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１
    記載の装置。
23. 【請求項２３】 三次元動的データ記録（１９、１
    ９′）を発生させるため、イメージ処理システム（１）
    への個々の超音波イメージの入力が連続して起こり、ま
    たイメージ処理システムは各ばあいに心臓サイクルのフ
    ェーズ位置にしたがって三次元動的データ記録（１９、
    １９′）にイメージ値を保存する手段をもつことを特徴
    とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
    ０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１
    ８、１９、２０、２１または２２記載の装置。
24. 【請求項２４】 呼吸サイクルを捕獲する装置（１３）
    を用い、かつ呼吸サイクルにおいてフェーズ位置を決定
    する測定値をイメージヘッダーに保存することを特徴と
    する請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
    ０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１
    ８、１９、２０、２１、２２または２３記載の装置。