JPH10295691A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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JPH10295691A
JPH10295691A JP10897797A JP10897797A JPH10295691A JP H10295691 A JPH10295691 A JP H10295691A JP 10897797 A JP10897797 A JP 10897797A JP 10897797 A JP10897797 A JP 10897797A JP H10295691 A JPH10295691 A JP H10295691A
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ultrasonic
voxel
ultrasonic probe
scanning
magnetic field
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Mutsuhiro Akaha
睦弘 赤羽
Takeshi Mochizuki
剛 望月
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the motion of an ultrasonic probe when manual scan is made with ultrasonic probe and construct a three-dimensional image using the obtained information. SOLUTION: This ultrasonic diagnostic device includes an ultrasonic probe 30 and a magnetic field generation part 34 which generates a magnetic field having directionality, and the generated field is sensed by a sensing part 36 furnished in the probe 30. Thereby the three-dimensional coordinates and attitude of the probe 30 are sensed. Each time the probe 30 makes a certain amount of motion, a synchronizing pulse 206 is produced, and a three-dimensional image is constructed using the echo data of the scanning surface taken in at that time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に、超音波探触子の手動走査が行われる超音波診
断装置に関する。
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to an ultrasonic diagnostic apparatus in which an ultrasonic probe is manually scanned.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超音波診断装置における二次元断
層画像表示(いわゆるBモード表示)では、生体内の断
面が白黒の濃淡画像として表示される。しかし、観察し
たい組織の切断面のみしか表現されないため、画像上で
組織を立体的に認識・把握するのは困難である。その一
方、生体内の三次元領域に対して超音波の送受波を行
い、組織の三次元画像を形成する装置が実用化されつつ
ある。その三次元画像は、例えば、表面抽出を行って得
られた組織表面に対し、奥行き感をもたせるための濃淡
付けを行ったものであり、組織を立体的に表現すること
が可能である。なお、三次元領域を画像化する手法とし
ては、積算法や投影法なども知られているが、そのよう
な手法による画像は平面的で奥行き感のないものであ
る。
2. Description of the Related Art In a two-dimensional tomographic image display (so-called B-mode display) in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, a cross section in a living body is displayed as a black and white gray-scale image. However, since only the cut surface of the tissue to be observed is expressed, it is difficult to recognize and grasp the tissue three-dimensionally on the image. On the other hand, an apparatus that transmits and receives ultrasonic waves to and from a three-dimensional region in a living body to form a three-dimensional image of a tissue is being put into practical use. The three-dimensional image is obtained, for example, by shading the tissue surface obtained by performing surface extraction to give a sense of depth, and can express the tissue three-dimensionally. In addition, as a method of imaging a three-dimensional region, an integration method, a projection method, and the like are also known, but an image formed by such a method is planar and has no sense of depth.

【0003】上記従来の三次元画像処理においては、三
次元領域内で取り込まれたエコーデータのすべてをいっ
たん三次元エコーデータメモリに格納した上で、その後
に、各エコーデータをソフトウエア処理などにより再構
成する必要がある。このため、1枚の三次元画像を得る
ための演算に多くの時間を要し、リアルタイムで三次元
画像を表示することは到底困難であった。また、従来の
三次元画像は基本的に表面の濃淡付けを基本としている
ため、組織を透かしてその内部を空間的に表現すること
は基本的にできなかった。
In the above-described conventional three-dimensional image processing, all of the echo data captured in a three-dimensional area is temporarily stored in a three-dimensional echo data memory, and then each echo data is processed by software processing or the like. Need to be reconfigured. Therefore, it takes a lot of time to perform a calculation for obtaining one three-dimensional image, and it is extremely difficult to display a three-dimensional image in real time. Further, since the conventional three-dimensional image is basically based on shading of the surface, it has basically been impossible to spatially represent the inside of the tissue through the tissue.

【0004】そこで、本願出願人は、特願平8−185
781号において新しい画像処理法を提案している。そ
の原理については後に詳述するが、かかる画像処理法に
よれば組織を立体的又は透過的に表現でき、またユーザ
ーの好みに応じて、組織表面の立体的表現を強調した
り、あるいは組織内部の透過表現を強調したりすること
ができる。
Accordingly, the applicant of the present application has filed a Japanese Patent Application No. 8-185.
No. 781 proposes a new image processing method. Although the principle will be described in detail later, according to such an image processing method, a tissue can be expressed three-dimensionally or transparently, and according to the user's preference, the three-dimensional expression on the tissue surface can be emphasized or the internal tissue can be expressed Can be emphasized.

【0005】この画像処理法では、取り込まれた受信信
号の時系列順で、すなわち、超音波ビームに沿って存在
している各エコーデータごとにボクセル演算(後述)が
順次実行され、ここで、そのボクセル演算は所定の終了
条件が満たされるまで実行される。そして、その終了時
点でのボクセル演算値が画素値に対応付けられる。よっ
て、その終了条件を適宜設定すれば、組織表面近傍でボ
クセル演算を終了させて組織表現を強調した表示を行な
える。
In this image processing method, a voxel operation (described later) is sequentially performed in a time-series order of the received signal, that is, for each echo data existing along the ultrasonic beam. The voxel calculation is executed until a predetermined end condition is satisfied. Then, the voxel operation value at the end point is associated with the pixel value. Therefore, if the end condition is appropriately set, the voxel operation is terminated near the tissue surface, and a display in which the tissue expression is emphasized can be performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいて、上記のボクセル演算をベースにした三次元画像
や他の三次元画像を形成するためには、専用の三次元デ
ータ取り込み用超音波探触子を利用する必要がある。こ
の超音波探触子は、例えば、探触子内部で電子走査され
るアレイ振動子と、それを走査面と直交する方向に機械
的に走査する走査機構と、を備えるもので、汎用の超音
波探触子に比べ、重くかつ大きい。それゆえ、操作性が
低下するという面がある。
However, conventionally, in order to form a three-dimensional image or another three-dimensional image based on the above-described voxel operation, a dedicated ultrasonic probe for capturing three-dimensional data has been used. You need to use This ultrasonic probe includes, for example, an array transducer that is electronically scanned inside the probe, and a scanning mechanism that mechanically scans the array transducer in a direction orthogonal to a scanning plane. It is heavier and larger than an acoustic probe. Therefore, operability is reduced.

【0007】従来においては、各診断部位に応じて各種
の超音波探触子が用意されている。これと同様に、各診
断部位の三次元超音波画像を形成するためには、各診断
部位ごとに専用の三次元データ取り込み用超音波探触子
を用意する必要がある。しかし、これではコスト的に不
利である。換言すれば、既存の超音波探触子をそのまま
利用してあるいは既存の超音波探触子を若干改良するだ
けで、三次元の超音波診断を行えるようにすることが望
まれる。
[0007] Conventionally, various ultrasonic probes are prepared according to each diagnosis site. Similarly, in order to form a three-dimensional ultrasonic image of each diagnostic site, it is necessary to prepare a dedicated ultrasonic probe for capturing three-dimensional data for each diagnostic site. However, this is disadvantageous in terms of cost. In other words, it is desired that three-dimensional ultrasonic diagnosis can be performed by using the existing ultrasonic probe as it is or by only slightly improving the existing ultrasonic probe.

【0008】ちなみに、電子走査型の超音波探触子にロ
ーラーなどの移動量検出器を取り付けて、超音波探触子
の手動走査時にその位置を計測し、その計測結果を利用
して三次元画像を構築することも考えられる。しかし、
生体表面に対する超音波探触子の接触状態が良好でない
ような場合には、精度良く位置を検出することができな
い。よって、そのような接触型の位置検出によらずに、
非接触で超音波探触子の運動(位置及び姿勢)を計測す
ることが望まれている。
By the way, a moving amount detector such as a roller is attached to an electronic scanning type ultrasonic probe, the position is measured at the time of manual scanning of the ultrasonic probe, and three-dimensional is obtained by using the measurement result. It is also possible to construct an image. But,
If the ultrasonic probe is not in good contact with the surface of the living body, the position cannot be detected with high accuracy. Therefore, without relying on such contact-type position detection,
It is desired to measure the motion (position and posture) of the ultrasonic probe without contact.

【0009】また、超音波探触子の走査方式が異なれ
ば、それに対応して装置の動作条件、特に画像処理の条
件が異なってくるが、従来において、走査方式を自動判
別できる超音波診断装置は提供されていない。
Further, if the scanning method of the ultrasonic probe is different, the operating conditions of the apparatus, especially the conditions of image processing, are correspondingly different. Is not provided.

【0010】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、小型かつ軽量の超音波探触子
で三次元エコーデータの取り込みが行えるようにするこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to enable a small and lightweight ultrasonic probe to capture three-dimensional echo data.

【0011】本発明の他の目的は、既存の超音波探触子
をそのまま用いてあるいはそれに若干の改良を加えるだ
けで、三次元エコーデータの取り込みが行えるようにす
ることにある。
Another object of the present invention is to make it possible to capture three-dimensional echo data by using an existing ultrasonic probe as it is or by making a slight improvement thereto.

【0012】本発明の他の目的は、各エコーデータにつ
いての複雑な座標演算を必要とすることなく、三次元画
像を構築することにある。
Another object of the present invention is to construct a three-dimensional image without requiring complicated coordinate calculations for each echo data.

【0013】本発明の他の目的は、取り込みタイミング
の制御のみで必要な走査面を特定できるようにすること
にある。
It is another object of the present invention to specify a required scanning plane only by controlling the fetch timing.

【0014】本発明の他の目的は、手動走査の走査方式
を自動的に認識して適切な画像処理を実現することにあ
る。
Another object of the present invention is to realize a proper image processing by automatically recognizing a scanning method of manual scanning.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)上記目的を達成するために、本発明は、超音波ビ
ームを電子走査することにより走査面を形成する可搬型
の超音波探触子と、前記超音波探触子の手動走査による
運動を計測する運動計測手段と、前記超音波探触子の所
定の運動量ごとに、取り込みタイミング信号を順次生成
するタイミング信号生成手段と、前記取り込みタイミン
グ信号に同期した各走査面のエコーデータを用いて、被
検体内の三次元領域を画像化した超音波画像を形成する
画像処理手段と、を含むことを特徴とする。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a portable ultrasonic probe that forms a scanning surface by electronically scanning an ultrasonic beam, and movement of the ultrasonic probe by manual scanning. Motion measuring means for measuring the amount of movement, a timing signal generating means for sequentially generating a capture timing signal for each predetermined amount of movement of the ultrasonic probe, and using echo data of each scanning plane synchronized with the capture timing signal. And image processing means for forming an ultrasonic image obtained by imaging a three-dimensional region in the subject.

【0016】上記構成によれば、超音波探触子を手動走
査させると、超音波探触子の運動(平行運動、回転運動
など)が計測され、その計測結果に基づいて取り込みタ
イミング信号が順次生成される。そして、その取り込み
タイミング信号で特定される走査面のエコーデータが画
像処理で利用される。ここで、超音波ビームの電子走査
は、周期的に繰り返し実行させておくことができる。そ
のようにしても、取り込みタイミング信号に同期して必
要なデータのみを抽出できる。もちろん、取り込みタイ
ミング信号が生成された時点で電子走査を1回又は数回
行わせてデータを取り込んでもよい。
According to the above configuration, when the ultrasonic probe is manually scanned, the motion (parallel motion, rotational motion, etc.) of the ultrasonic probe is measured, and the fetch timing signal is sequentially determined based on the measurement result. Generated. Then, the echo data of the scanning plane specified by the capture timing signal is used in image processing. Here, the electronic scanning of the ultrasonic beam can be periodically and repeatedly executed. Even in such a case, only necessary data can be extracted in synchronization with the capture timing signal. Of course, the data may be captured by performing the electronic scanning once or several times at the time when the capture timing signal is generated.

【0017】以上のように、エコーデータを走査面単位
で抽出できるので、走査面単位で三次元画像処理を行う
場合に本発明は特に有利である。
As described above, since the echo data can be extracted for each scanning plane, the present invention is particularly advantageous when three-dimensional image processing is performed for each scanning plane.

【0018】本発明の好適な態様では、前記運動計測手
段は、被検体の近傍に配置された磁場発生器と、前記超
音波探触子に配置された磁場検出器と、前記磁場検出器
からの出力信号に基づいて前記超音波探触子の運動を演
算する演算手段と、を含むことを特徴とする。
[0018] In a preferred aspect of the present invention, the motion measuring means includes a magnetic field generator disposed near the subject, a magnetic field detector disposed on the ultrasonic probe, and a magnetic field detector. Computing means for computing the motion of the ultrasonic probe based on the output signal of the ultrasonic probe.

【0019】上記構成によれば、被検体の周囲に定常磁
場又は変動磁場が形成され、その磁場が超音波探触子に
配置された磁場検出器によって検出される。そして、そ
の検出結果に基づいて、超音波探触子の運動、すなわ
ち、その三次元位置や向き(姿勢)などが演算される。
磁場を利用するので、超音波探触子による超音波の送受
波に左右されない。運動の計測次元数に応じて、方向性
の異なる複数の磁場を設定・計測するのが望ましい。例
えば、三次元座標と各座標軸上での回転角度とを計測す
る場合には、例えば、互いに向きの異なる3つの磁場発
生コイル及び3つの磁場検出コイルが利用される。
According to the above configuration, a steady magnetic field or a fluctuating magnetic field is formed around the subject, and the magnetic field is detected by the magnetic field detector arranged on the ultrasonic probe. Then, based on the detection result, the motion of the ultrasonic probe, that is, its three-dimensional position and orientation (posture) are calculated.
Since the magnetic field is used, it is not affected by the transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic probe. It is desirable to set and measure a plurality of magnetic fields having different directions according to the number of measurement dimensions of the movement. For example, when measuring three-dimensional coordinates and a rotation angle on each coordinate axis, for example, three magnetic field generating coils and three magnetic field detecting coils having different directions are used.

【0020】磁場の検出を精度良く行うためには、磁場
発生器及び磁場検出器の周囲から磁性部材をできる限り
排除するのが望ましい。なお、上記構成とは逆に、磁場
発生器を超音波探触子に設け、磁場検出器を固定配置す
ることもできる。ただし、磁場発生器と磁場検出器を比
べると、一般に、磁場検出器の方が小型軽量であるの
で、それを超音波探触子に設けるのが望ましい。
In order to detect a magnetic field with high accuracy, it is desirable to remove the magnetic members from the magnetic field generator and the magnetic field detector as much as possible. Note that, contrary to the above configuration, a magnetic field generator may be provided on the ultrasonic probe, and the magnetic field detector may be fixedly arranged. However, when comparing the magnetic field generator with the magnetic field detector, the magnetic field detector is generally smaller and lighter, and therefore it is desirable to provide it in the ultrasonic probe.

【0021】本発明の好適な態様では、前記磁場検出器
を前記超音波探触子に着脱するための着脱部材を含むこ
とを特徴とする。このように、磁場検出器を着脱可能に
すれば、既存の超音波探触子を三次元データ取り込み用
超音波探触子として利用でき、専用の探触子が不要とな
る。
In a preferred aspect of the present invention, a detachable member for attaching and detaching the magnetic field detector to and from the ultrasonic probe is provided. As described above, if the magnetic field detector is detachable, the existing ultrasonic probe can be used as an ultrasonic probe for capturing three-dimensional data, and a dedicated probe is not required.

【0022】本発明の好適な態様では、前記磁場検出器
は前記超音波探触子に内蔵されたことを特徴とする。超
音波探触子の外側に磁場検出器を配置すると、それが探
触子の操作性を低下させる可能性があるが、磁場検出器
を探触子内部に設ければ、その問題を解消できる。この
場合、探触子ケースの一部又は全部を例えば非磁性材料
で構成するのが望ましい。
In a preferred aspect of the present invention, the magnetic field detector is built in the ultrasonic probe. Placing the magnetic field detector outside the ultrasonic probe may reduce the operability of the probe, but providing the magnetic field detector inside the probe can solve the problem . In this case, it is desirable that a part or the whole of the probe case is made of, for example, a non-magnetic material.

【0023】本発明の好適な態様では、前記超音波探触
子の運動に関する適正範囲を設定する適正範囲設定手段
と、前記超音波探触子の運動が前記適正範囲外であれば
前記画像処理を制限する処理制限手段と、を含むことを
特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, an appropriate range setting means for setting an appropriate range for the motion of the ultrasonic probe, and the image processing if the motion of the ultrasonic probe is out of the appropriate range. And processing restriction means for restricting

【0024】上記構成によれば、例えば、体表面から超
音波探触子を離したり、誤って超音波探触子が落下した
場合に、画像処理の実行を制限することができる。すな
わち、結果として、手動走査の適否を判定できる。
According to the above configuration, for example, when the ultrasonic probe is separated from the body surface or when the ultrasonic probe falls by mistake, execution of image processing can be limited. That is, as a result, the suitability of the manual scanning can be determined.

【0025】本発明の好適な態様では、前記適正範囲
は、前記超音波探触子の三次元座標、移動速度、回転角
及び回転角速度の中の少なくとも1つの運動情報に関し
て設定されることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the proper range is set with respect to at least one of three-dimensional coordinates, a moving speed, a rotation angle, and a rotation angular speed of the ultrasonic probe. And

【0026】本発明の好適な態様では、前記運動計測結
果に基づいて、前記超音波探触子の走査方式を判別する
走査方式判別手段を含み、前記走査方式に対応した制御
が行われることを特徴とする。走査方式が自動検出でき
れば、例えば1回目の手動走査と2回目の手動走査とで
異なる走査を行っても、ユーザーによる煩雑な走査条件
の変更入力などの操作が解消される。また、常に適切な
画像処理を期待できる。
In a preferred aspect of the present invention, the apparatus further includes a scanning mode discriminating means for discriminating a scanning mode of the ultrasonic probe based on the motion measurement result, and the control corresponding to the scanning mode is performed. Features. If the scanning method can be automatically detected, for example, even if different scanning is performed between the first manual scanning and the second manual scanning, a complicated operation such as a change input of a scanning condition by a user is eliminated. In addition, appropriate image processing can always be expected.

【0027】本発明の好適な態様では、前記走査方式判
別手段は、移動走査と回転走査を判別し、前記各走査方
式に対応した超音波画像が形成されることを特徴とす
る。
[0027] In a preferred aspect of the present invention, the scanning method discriminating means discriminates between moving scanning and rotating scanning, and an ultrasonic image corresponding to each scanning method is formed.

【0028】(2)本発明において、望ましくは、前記
画像処理手段は、各超音波ビームに沿ってエコーデータ
に対する所定のボクセル演算を順次実行することによ
り、前記超音波画像を構成する各画素の画素値を演算す
るボクセル演算手段を含む。
(2) In the present invention, preferably, the image processing means sequentially executes a predetermined voxel operation on the echo data along each ultrasonic beam, so that each pixel of the ultrasonic image is formed. Voxel operation means for calculating pixel values is included.

【0029】本発明の好適な態様では、前記ボクセル演
算手段は、エコーデータei に基づきボクセルi の不透
明度αi を演算する不透明度演算手段と、エコーデータ
iに基づきボクセルi の透明度βi を演算する透明度
演算手段と、エコーデータ値ei に不透明度αi を乗算
し、ボクセルi の発光量を演算する発光量演算手段と、
1つ前のボクセルi-1 の出力光量にボクセルi の透明度
βi を乗算し、ボクセルi の透過光量を演算する透過光
量演算手段と、前記発光量と前記透過光量とを加算し、
ボクセルi の出力光量を求める光量加算手段と、を含
み、終了ボクセルの出力光量を画素値に対応させて前記
立体的投影画像を形成することを特徴とする。
[0029] In a preferred embodiment of the present invention, the voxel calculation means, and opacity calculating means for calculating the opacity alpha i voxel i based on the echo data e i, the transparency of the voxels i based on the echo data e i beta and transparency calculating means for calculating a i, a light emission amount calculating means for multiplying the opacity alpha i in the echo data value e i, calculates the light emission amount of the voxel i,
Multiplying the output light quantity of the previous voxel i-1 by the transparency β i of the voxel i, and calculating the transmitted light quantity of the voxel i; adding the emitted light quantity and the transmitted light quantity;
And a light amount adding means for obtaining an output light amount of the voxel i, wherein the three-dimensional projection image is formed by making the output light amount of the end voxel correspond to a pixel value.

【0030】また、本発明の好適な態様では、前記ボク
セル演算手段は、エコーデータeiに基づきボクセルi
の不透明度αi を演算する不透明度演算手段と、前記エ
コーデータei 、前記不透明度αi 、及び、1つ前のボ
クセルi-1 の出力光量に相当する入力光量CINi に基づ
いて、ボクセルi の出力光量COUTiを演算する出力光量
演算手段と、を含み、終了ボクセルの出力光量を画素値
に対応させて前記立体的投影画像を形成することを特徴
とする。
[0030] In a preferred aspect of the present invention, the voxel calculation means includes a voxel i based on the echo data ei.
Opacity calculating means for calculating the opacity α i of the above, and the echo data e i , the opacity α i , and the input light amount C INi corresponding to the output light amount of the previous voxel i−1, Output light amount calculating means for calculating the output light amount C OUTi of the voxel i, wherein the three-dimensional projected image is formed by making the output light amount of the end voxel correspond to the pixel value.

【0031】上記構成によれば、超音波ビームに沿って
不透明度(オパシティ)などを利用したボクセル処理が
実行される。これにより、順次取り込まれるエコーデー
タを時系列順で逐次的にリアルタイム処理でき、また、
従来装置において必要であった三次元データメモリを不
要にすることができる。すなわち、取り込まれたエコー
データはその取り込み順序で処理され、三次元データメ
モリにいったんすべてのエコーデータを格納させなくて
も、データ処理を十分に行える。
According to the above configuration, the voxel processing using the opacity or the like is performed along the ultrasonic beam. As a result, the sequentially captured echo data can be sequentially processed in real time in real time,
The three-dimensional data memory required in the conventional device can be eliminated. That is, the captured echo data is processed in the capturing order, and data processing can be sufficiently performed without storing all the echo data in the three-dimensional data memory.

【0032】ちなみに、不透明度αi は、ボクセルi に
ついての周囲への超音波の拡散・散乱の度合いに関わる
もので、発光量は、ボクセルi の音源(光源)としての
強さを表すものと思われる。一方、透明度βi は、超音
波の透過率に関わるもので、透過光量は、ボクセルi を
伝達媒体として見た場合にその伝達率に相当するものと
思われる。このような発光量と透過光量とが加算されて
ボクセルi の出力光量が演算される。ここで、出力光量
はボクセルi の画素値への寄与度を表すものである。こ
の出力光量は、次のボクセルのボクセル処理(透過光量
の演算)に引き渡される。そして、ボクセル処理が最終
ボクセルに到達すると、その最終ボクセルの出力光量が
画素値に変換される。そして、各画素値が求まれば、そ
れらの画素値の集合として1枚の立体的投影画像が形成
される。
Incidentally, the opacity α i relates to the degree of diffusion and scattering of ultrasonic waves to the surroundings of the voxel i, and the light emission amount indicates the intensity of the voxel i as a sound source (light source). Seem. On the other hand, the transparency β i relates to the transmittance of ultrasonic waves, and the amount of transmitted light is considered to correspond to the transmittance when voxel i is viewed as a transmission medium. The light emission amount and the transmitted light amount are added to calculate the output light amount of the voxel i. Here, the output light amount indicates the degree of contribution of the voxel i to the pixel value. This output light amount is transferred to voxel processing (calculation of transmitted light amount) of the next voxel. Then, when the voxel processing reaches the final voxel, the output light amount of the final voxel is converted into a pixel value. Then, when each pixel value is obtained, one three-dimensional projection image is formed as a set of those pixel values.

【0033】この超音波画像は、投影画像としての性格
と立体画像としての性格とを併せて有することが実験に
より確認されている。すなわち、生体内の組織をレント
ゲン写真のように透かして表現でき、その一方、超音波
三次元画像のような奥行き感をもって表現できる。よっ
て、例えば胎児の表面と内部を同一の処理で画像化する
ことができ、疾病診断に当たって組織の三次元的な把握
を容易に行うことができる。
It has been confirmed by experiments that this ultrasonic image has both the characteristics as a projection image and the characteristics as a stereoscopic image. That is, a tissue in a living body can be expressed in a transparent manner like an X-ray photograph, while it can be expressed with a sense of depth like an ultrasonic three-dimensional image. Therefore, for example, the surface and the inside of a fetus can be imaged by the same processing, and three-dimensional grasp of a tissue can be easily performed in disease diagnosis.

【0034】もちろん、不透明度及び透明度の定義を変
化させることによって、所望の画質の超音波画像を構成
でき、例えば透明感を強調したり、または立体感を強調
したりすることができる。あるいは、組織表面を強調し
たり、または組織内部を強調することができる。
Of course, by changing the definitions of the opacity and the transparency, it is possible to construct an ultrasonic image having a desired image quality. For example, it is possible to enhance the transparency or the three-dimensional effect. Alternatively, the tissue surface can be enhanced or the interior of the tissue can be enhanced.

【0035】このような調整は、不透明度などの定義を
可変することにより行われ、具体的には、不透明度をパ
ラメータとする終了条件を適宜設定することにより行う
ことが可能である。この場合、逐次加算される各不透明
度αi の値が大きければ、比較的早い段階で処理が終了
することになり、例えば、組織の表面まで透視して画像
表現が終了することになる。逆に、各不透明度αi の値
が小さければ、比較的遅い段階で処理が終了することに
なり、例えば、組織の内部の深いところまで透視して画
像処理が終了することになる。
Such adjustment is performed by changing the definition of opacity and the like, and more specifically, can be performed by appropriately setting an end condition using opacity as a parameter. In this case, if the value of each opacity α i to be sequentially added is large, the processing ends at a relatively early stage. For example, the image expression ends by seeing through the surface of the tissue. Conversely, if the value of each opacity α i is small, the processing ends at a relatively late stage. For example, the image processing ends by seeing deep inside the tissue.

【0036】(3)また、上記目的を達成するために、
本発明は、可搬型の超音波探触子と、前記超音波探触子
の手動走査による運動を計測する運動計測手段と、前記
運動の計測結果に基づいて走査方式を判別する走査方式
判別手段と、前記判別された走査方式に基づいて制御を
実行する制御部と、を含むことを特徴とする。
(3) In order to achieve the above object,
The present invention provides a portable ultrasonic probe, motion measuring means for measuring the motion of the ultrasonic probe by manual scanning, and scanning method discriminating means for discriminating a scanning method based on the measurement result of the motion. And a control unit that performs control based on the determined scanning method.

【0037】本発明の好適な態様では、前記制御部は、
走査方式に対応した超音波画像を形成する制御を実行す
ることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the control section includes:
A control for forming an ultrasonic image corresponding to a scanning method is performed.

【0038】本発明の好適な態様では、前記運動計測手
段は磁場発生器及び磁場検出器を含み、それらの一方が
被検体の近傍に固定的に配置され、それらの他方が前記
超音波探触子に配置されることを特徴とする。
[0038] In a preferred aspect of the present invention, the motion measuring means includes a magnetic field generator and a magnetic field detector, one of which is fixedly disposed near the subject, and the other of which is the ultrasonic probe. It is characterized by being arranged in a child.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】まず、装置構成の説明に先立っ
て、実施形態に係る画像処理の原理について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the device configuration, the principle of image processing according to the embodiment will be described.

【0040】[画像形成原理の説明]本実施形態に係る
画像処理法は、公知のボリューム・レンダリング(Volum
e Rendering)法を基礎とし、リアルタイムの画像処理
(特に、超音波画像処理)にその手法を発展させたもの
である。その際には、特有の条件が加味されている。
[Explanation of Image Forming Principle] The image processing method according to the present embodiment employs a well-known volume rendering method.
e Rendering) based on real-time image processing (especially ultrasonic image processing). At that time, special conditions are taken into account.

【0041】図1(A)に示すように、Y方向に向く超
音波ビームがX方向に走査されると、走査面10が形成
される。この走査面10をZ方向に移動させると、周知
のように三次元エコーデータ取込み空間12が形成され
る。この三次元エコーデータ取込み空間12に対して、
各超音波ビームに沿って本実施形態に係るボクセル処理
を行い、投影面16上に三次元エコーデータ取込み空間
12を投影したものが、図1(B)の超音波画像100
である。超音波画像100では、そのX方向の1ライン
100aが1つの走査面10に相当する。換言すれば、
超音波ビーム(透視線)1本が超音波画像100内の1
画素に相当する。
As shown in FIG. 1A, when an ultrasonic beam directed in the Y direction is scanned in the X direction, a scanning surface 10 is formed. When the scanning surface 10 is moved in the Z direction, a three-dimensional echo data capturing space 12 is formed as is well known. For this three-dimensional echo data capture space 12,
The voxel processing according to the present embodiment is performed along each ultrasonic beam, and the three-dimensional echo data capturing space 12 is projected on the projection plane 16 to obtain an ultrasonic image 100 shown in FIG.
It is. In the ultrasonic image 100, one line 100a in the X direction corresponds to one scanning plane 10. In other words,
One ultrasonic beam (perspective line) is one in the ultrasonic image 100.
Corresponds to a pixel.

【0042】ここで、取り込まれたエコーデータの時系
列順でそのエコーデータに対して以下に詳述するボクセ
ル処理が行われるので、各エコーデータを三次元エコー
データメモリにいったん蓄積して画像形成に必要な順序
でエコーデータを読み出す必要はなく、データ取り込み
と同期したデータ処理が可能となる。
Here, voxel processing, which will be described in detail below, is performed on the fetched echo data in chronological order, so that each echo data is temporarily stored in a three-dimensional echo data memory to form an image. It is not necessary to read the echo data in the order necessary for the data processing, and the data processing synchronized with the data acquisition can be performed.

【0043】さて、図2及び図3には、ボクセル20の
概念が示されている。1つのボクセルは、受信信号をA
/D変換して得られた1つのエコーデータに相当し、換
言すれば、そのA/D変換レートの1周期に相当するボ
リューム(標本点)に相当するものである。すなわち、
超音波ビームは、多数のボクセルの集合体として仮定さ
れる。図2には各ボクセルがi−1からLLASTまで示さ
れている。最初のボクセルから順次処理を行って得られ
た値が超音波画像を構成する1画素の輝度値P(x,
y)に対応する。
FIGS. 2 and 3 show the concept of the voxel 20. FIG. One voxel converts the received signal to A
It corresponds to one echo data obtained by the / D conversion, in other words, it corresponds to a volume (sample point) corresponding to one cycle of the A / D conversion rate. That is,
An ultrasound beam is assumed as a collection of many voxels. FIG. 2 shows each voxel from i-1 to LLAST . The value obtained by performing the processing sequentially from the first voxel is the luminance value P (x, 1) of one pixel constituting the ultrasonic image.
y).

【0044】ここで、各ボクセルに対し、不透明度αと
透明度β[本実施形態ではβ=(1−α)]を定義する
ことにする。不透明度αは、図3に示すようにボクセル
の周囲への自発的な発光に相当するものである。透明度
(1−α)は1つ前のボクセルからの光に対する当該ボ
クセル中の透過度合いに相当するものである。不透明度
αは0≦α≦1の範囲に設定され、本実施形態におい
て、その不透明度はエコーデータ(エコー値)の関数と
して定義される。具体的には、例えば、
Here, opacity α and transparency β [β = (1−α) in this embodiment] are defined for each voxel. The opacity α corresponds to spontaneous light emission around the voxel as shown in FIG. The transparency (1−α) corresponds to the degree of transmission of light from the previous voxel in the voxel. The opacity α is set in a range of 0 ≦ α ≦ 1, and in the present embodiment, the opacity is defined as a function of the echo data (echo value). Specifically, for example,

【数1】 α=k1・ek2 …(1) として定義される。ここで、eはエコーデータの値であ
り、またk1は係数(パラメータ)であり、ユーザーによ
り可変設定される。k2としては望ましくは1よりも大き
い数値が代入され、例えばk2=2又は3である。すなわ
ち、エコーデータの値eに対してαは非線形に変化す
る。
Α = k1 · e k2 (1) Here, e is the value of the echo data, and k1 is a coefficient (parameter), which is variably set by the user. A numerical value larger than 1 is desirably substituted for k2, for example, k2 = 2 or 3. That is, α changes nonlinearly with respect to the value e of the echo data.

【0045】図2に示されるように、あるボクセルi に
は、入力光量CINi と出力光量COU Tiとが定義され、そ
の入力光量CINi は1つ前のボクセルi −1の出力光量
OU Ti-1に等しい。すなわち、
As shown in FIG. 2, for a certain voxel i, an input light amount C INi and an output light amount C OU Ti are defined, and the input light amount C INi is the output light amount C IN of the immediately preceding voxel i-1. Equivalent to OU Ti-1 . That is,

【数2】 CINi =COUTi-1 …(2) の関係がある。ただし、ボクセル処理が開始される開始
ボクセルにおいてはCIN i =0である。なお、開始ボク
セルは自動的に設定され又は人為的に設定される。
## EQU2 ## There is a relationship of C INi = C OUTi-1 (2). However, C IN i = 0 at the start voxel at which the voxel processing is started. Note that the start voxel is set automatically or artificially.

【0046】各ボクセルには、上記の不透明度αと透明
度(1−α)に基づいて、発光量と透過光量が定義され
る。すなわち、ボクセルi の発光量は、不透明度とエコ
ーデータの積として定義され、αi ・ei である。ボク
セルi の透過光量は透明度と入力光量の積として定義さ
れ、(1−αi )・CINi である。
For each voxel, a light emission amount and a transmission light amount are defined based on the opacity α and the transparency (1−α). That is, the light emission amount of voxel i is defined as the product of the opacity and the echo data, and is α i · e i . The transmitted light amount of voxel i is defined as the product of the transparency and the input light amount, and is (1−α i ) · C INi .

【0047】本実施形態において、図4に示すように、
その発光量と透過光量は以下のように加算され、当該ボ
クセルの出力光量COUTiが決定される。
In this embodiment, as shown in FIG.
The light emission amount and the transmitted light amount are added as follows, and the output light amount C OUTi of the voxel is determined.

【0048】[0048]

【数3】 COUTi=(1−αi )・CINi +αi ・ei …(3) ただし、上記第2式からCINi =COUTi-1である。すな
わち、1つ前のボクセルでの計算結果が次のボクセルの
計算に利用される。
C OUTi = (1−α i ) · C INi + α i · e i (3) where C INi = C OUTi−1 according to the above second equation. That is, the calculation result of the previous voxel is used for calculation of the next voxel.

【0049】上記の第3式を開始ボクセルから次のボク
セルへ、そして、その次のボクセルへと順次行っていく
間において、各ボクセルの不透明度αi を加算し、その
加算値Σαi が1に到達した時点で、処理を終了させる
(終了条件)。ただし、処理が最後(又は設定された深
さ)のボクセルLLASTとなった場合にも処理を終了させ
る(強制終了条件)。すなわち、処理が終了する条件
は、
While the above equation (3) is sequentially performed from the start voxel to the next voxel and then to the next voxel, the opacity α i of each voxel is added, and the added value Σα i becomes 1 At the time when the processing has reached (end condition). However, even when the processing is the last (or the set depth) voxel L LAST , the processing is terminated (forced termination condition). That is, the conditions under which the processing ends are as follows:

【数4】 Σαi =1 or i=LLAST …(4) である。Σαi =1での処理の終了は、不透明度の総和
が1に到達した時点で処理を停止させることを意味し、
もちろん、条件に応じて上記第4式の条件、特にαi
最大加算値(終了判定値)を変更させてもよい。
4α i = 1 or i = L LAST (4) The termination of the process when Σα i = 1 means that the process is stopped when the sum of the opacity reaches 1.
Of course, the condition of the fourth expression, in particular, the maximum addition value (end determination value) of α i may be changed according to the condition.

【0050】以上の終了判定がなされた時点でのボクセ
ル(最終ボクセル)の出力光量COU T が、対応する画素
の輝度P(x,y)として利用される。そして、このよ
うな超音波ビームごとの画素値演算がすべての超音波ビ
ームについて行われると、超音波画像を構成するすべて
の画素の画素値を得られる。すなわち、1枚の超音波画
像が形成される。
The output light-amount C OU T of [0050] or more voxels at the time the end determination is made (final voxel) is brightness P (x, y) of the corresponding pixel is used as a. Then, when such pixel value calculation for each ultrasonic beam is performed for all ultrasonic beams, pixel values of all pixels constituting the ultrasonic image can be obtained. That is, one ultrasonic image is formed.

【0051】上記第3式が示すように、画素の輝度値P
(x,y)には、開始ボクセルから終了ボクセルまでの
すべてのエコーデータの値が反映されている。しかし、
それは従来のように単なる単純積算でなく、各ボクセル
での超音波の散乱と吸収の両方を反映したものとなって
いる。よって、あたかも光源から光が出て、各ボクセル
での散乱及び吸収を経て透過した光によって形成される
像のような奥行き感(立体感)と透明感の両者の性質を
もった超音波画像を構成できる。
As shown by the above equation (3), the luminance value P of the pixel
(X, y) reflects the values of all echo data from the start voxel to the end voxel. But,
It reflects both scattering and absorption of ultrasonic waves at each voxel, not just simple integration as in the past. Therefore, an ultrasonic image having both the depth (three-dimensional) and transparent properties, such as an image formed by light transmitted from a light source and scattered and absorbed by each voxel, is obtained. Can be configured.

【0052】ところで、上記第3式においては、透明度
が(1−αi )で定義され、すなわち不透明度αi によ
って透明度を表すことができるので、演算式中から透明
度の概念を見掛け上消去することができる。よって、以
下のように第3式を式変形することにより、同じ原理に
基づいて、出力光量COUTiを演算できる。
In the above formula (3), the transparency is defined by (1−α i ), that is, the transparency can be represented by the opacity α i , so the concept of transparency is apparently deleted from the arithmetic expression. be able to. Therefore, the output light amount C OUTi can be calculated based on the same principle by modifying the third expression as follows.

【0053】[0053]

【数5】 COUTi=(1−αi )・CINi +αi ・ei …(3) =CINi +αi ・(ei −CINi ) …(5−1) =CINi +Δi …(5−2) (ここで、Δi =αi ・(ei −CINi )) 上記の第5−1式は第3式を書き換えたもので、その第
2項をΔi で置き換えると、第5−2式が得られる。す
なわち、ボクセルi の出力光量COUTiは、入力光量C
INi に修正光量Δi を加算したものとして定義できる。
この5−2式においても、上記の式変形の過程を見れば
明らかなように、透明度(1−αi )の概念は内包され
ており、原理上異ならない。
C OUTi = (1−α i ) · C INi + α i · e i (3) = C INi + α i · (e i −C INi ) (5-1) = C INi + Δ i ··· (5-2) (where Δ i = α i · (e i −C INi )) The above equation 5-1 is obtained by rewriting the third equation, and the second term is replaced with Δ i. , 5-2. That is, the output light amount C OUTi of voxel i is equal to the input light amount C OUTi.
It is defined as the sum of the corrected amount delta i in INi.
As is clear from the above equation transformation process, the concept of transparency (1−α i ) is also included in this equation 5-2, and there is no difference in principle.

【0054】[好適な実施形態]図5には、本発明に係
る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図
5は超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であ
る。
[Preferred Embodiment] FIG. 5 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus.

【0055】超音波探触子30は、例えば体表面に当接
して使用される超音波探触子である。もちろん、例えば
体腔内に挿入される超音波探触子にも本発明を適用でき
る。超音波探触子30には、複数の振動素子を整列配置
されてなるアレイ振動子が内蔵されている。このアレイ
振動子は、超音波送受信部44の制御によって電子走査
され、これによって超音波ビームが走査されて走査面が
形成される。これは従来の超音波探触子と同様である。
超音波探触子30は探触子ケーブル(図示せず)によっ
て装置本体に接続されている。
The ultrasonic probe 30 is, for example, an ultrasonic probe used in contact with the body surface. Of course, the present invention can be applied to, for example, an ultrasonic probe inserted into a body cavity. The ultrasonic probe 30 has a built-in array transducer in which a plurality of transducers are aligned. The array transducer is electronically scanned under the control of the ultrasound transmission / reception unit 44, whereby the ultrasound beam is scanned to form a scanning surface. This is similar to a conventional ultrasonic probe.
The ultrasonic probe 30 is connected to the apparatus main body by a probe cable (not shown).

【0056】本実施形態の超音波診断装置においては、
この超音波探触子30の位置や姿勢を計測する運動計測
部32が設けられている。この運動計測部32は、この
実施形態において、磁場発生部34と、発生された磁場
を検出する磁場検出部36と、その検出結果に基づいて
運動情報を演算する運動検出部38と、で構成されるも
のである。なお、図5に示す磁場発生部34、磁場検出
部36及び運動検出部38については公知のものを利用
することができる。磁場発生部34は例えば被検体を載
せるベッドなどに配置されるものであり、例えばXYZ
の各方位に磁場を発生させる3つの磁場発生コイルで構
成されるものである。この磁場発生部34には運動検出
部38から所定の磁場発生用駆動信号が供給されてい
る。磁場発生部34によって各方位の成分をもった変動
磁場が形成される。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment,
A motion measuring unit 32 for measuring the position and posture of the ultrasonic probe 30 is provided. In the present embodiment, the motion measuring unit 32 includes a magnetic field generating unit 34, a magnetic field detecting unit 36 for detecting a generated magnetic field, and a motion detecting unit 38 for calculating motion information based on the detection result. Is what is done. In addition, as the magnetic field generation unit 34, the magnetic field detection unit 36, and the motion detection unit 38 illustrated in FIG. 5, known ones can be used. The magnetic field generator 34 is arranged, for example, on a bed or the like on which a subject is placed.
And three magnetic field generating coils for generating a magnetic field in each direction. The magnetic field generator 34 is supplied with a predetermined magnetic field generation drive signal from the motion detector 38. A fluctuating magnetic field having components in each direction is formed by the magnetic field generator 34.

【0057】磁場検出部36は、例えば一辺が1cm程
度の立方体で構成されるものであり、磁場発生部34に
よって発生された磁場が検出される。磁場検出部36
は、例えば各方位の磁場を検出するための互いに直交す
る3つの磁場検出用コイルを含むものである。各コイル
によって検出された検出信号は運動検出部38に出力さ
れている。磁場検出部36は本実施形態において、超音
波探触子30に対して着脱自在に装着される。例えば、
後述するような装着ベルトによってこの磁場検出部36
が超音波探触子30に装着される。もちろん、後述する
ように、超音波探触子30の内部に磁場発生部34を内
蔵させてもよい。
The magnetic field detecting section 36 is formed of, for example, a cube having a side of about 1 cm, and detects a magnetic field generated by the magnetic field generating section 34. Magnetic field detector 36
Includes, for example, three mutually orthogonal magnetic field detecting coils for detecting magnetic fields in each direction. The detection signal detected by each coil is output to the motion detection unit 38. In the present embodiment, the magnetic field detector 36 is detachably attached to the ultrasonic probe 30. For example,
The magnetic field detecting unit 36 is attached by a mounting belt described later.
Is mounted on the ultrasonic probe 30. Of course, as described later, the magnetic field generator 34 may be built in the ultrasonic probe 30.

【0058】磁場発生部34と磁場検出部36を形態面
で比較した場合、磁場検出部36の方が一般にかなり小
さい。そこで、本実施形態では、磁場検出部36を超音
波探触子30に設けている。しかしながら、超音波探触
子30に磁場発生部34を取り付けて、一方、磁場検出
部36を例えばベッド等に固定配置することもできる。
原理的にはこのような構成によっても超音波探触子30
の運動を検出できる。
When the magnetic field generator 34 and the magnetic field detector 36 are compared in terms of form, the magnetic field detector 36 is generally much smaller. Therefore, in the present embodiment, the magnetic field detection unit 36 is provided in the ultrasonic probe 30. However, the magnetic field generator 34 may be attached to the ultrasonic probe 30 while the magnetic field detector 36 may be fixedly arranged on, for example, a bed.
In principle, even with such a configuration, the ultrasonic probe 30
Motion can be detected.

【0059】図6には、磁場発生部34及び磁場検出部
36の配置に関する具体例が示されている。図6におい
て、被検体200はベッド201上に載せられている。
ベッド201の下側には磁場発生部34が固定的に配置
されている。これによって磁場202が形成されてい
る。ちなみに、この磁場202は、定常磁場あるいは変
動磁場である。
FIG. 6 shows a specific example of the arrangement of the magnetic field generator 34 and the magnetic field detector 36. In FIG. 6, a subject 200 is placed on a bed 201.
A magnetic field generator 34 is fixedly arranged below the bed 201. Thus, a magnetic field 202 is formed. Incidentally, the magnetic field 202 is a stationary magnetic field or a fluctuating magnetic field.

【0060】超音波探触子30には装着ベルト64によ
って磁場検出部36が装着されている。具体的には、磁
場検出部36は装着ベルト64に固定されており、装着
ベルト64を超音波探触子30に取り付けることによっ
て、結果として磁場検出部36が超音波探触子30に装
着される。このような装着ベルト64によれば、各種の
大きさの超音波探触子30に対して磁場検出部36を装
着できるという利点がある。もちろん、例えば両面テー
プや係合機構等を利用して磁場検出部36を超音波探触
子30に装着してもよい。
The magnetic field detector 36 is mounted on the ultrasonic probe 30 by the mounting belt 64. Specifically, the magnetic field detecting unit 36 is fixed to the mounting belt 64, and by attaching the mounting belt 64 to the ultrasonic probe 30, as a result, the magnetic field detecting unit 36 is mounted on the ultrasonic probe 30. You. According to such a mounting belt 64, there is an advantage that the magnetic field detecting unit 36 can be mounted on the ultrasonic probes 30 of various sizes. Of course, the magnetic field detection unit 36 may be attached to the ultrasonic probe 30 using, for example, a double-sided tape or an engagement mechanism.

【0061】磁場検出部36から伸びる信号線62は例
えば超音波探触子30から出るケーブル60と共に装置
本体へ引き出されている。この場合、ケーブル60と信
号線62とを一体化するために所定間隔でクリップ止め
などを行うのが望ましい。
The signal line 62 extending from the magnetic field detecting section 36 is led to the apparatus main body together with the cable 60 coming out of the ultrasonic probe 30, for example. In this case, it is desirable to perform clipping at predetermined intervals in order to integrate the cable 60 and the signal line 62.

【0062】図6に示すような、計測環境において、被
検体200の例えば腹部の超音波診断を行う場合には、
超音波探触子30が操作者によって把持され、その状態
で例えばその超音波探触子30によって形成される走査
面と直交する方向、すなわち手動走査方向204に超音
波探触子30が手動で移動走査される。これによって被
検体200内に三次元データ取込み空間を構築できる。
In the measurement environment as shown in FIG. 6, when performing an ultrasonic diagnosis of, for example, the abdomen of the subject 200,
The ultrasonic probe 30 is gripped by the operator, and in this state, the ultrasonic probe 30 is manually operated in a direction perpendicular to a scanning plane formed by the ultrasonic probe 30, for example, in a manual scanning direction 204. It is moved and scanned. Thus, a three-dimensional data acquisition space can be constructed in the subject 200.

【0063】なお、図6に示す例では、磁場発生部34
がベッド201の裏側に固定されているが、必ずしもベ
ッド201に固定することなく、例えばベッド上の被検
体のわきや、被検体近傍の壁などに設けてもよい。
In the example shown in FIG. 6, the magnetic field generator 34
Is fixed to the back side of the bed 201, but may not necessarily be fixed to the bed 201, but may be provided, for example, on the side of the subject on the bed or on a wall near the subject.

【0064】図5に戻って、超音波送受信部44は、超
音波探触子30に対して従来同様に送信信号を供給する
と共に、超音波探触子30からの受信信号に対して所定
の信号処理を実行するものである。また、この超音波送
受信部44は、超音波ビームの電子走査を制御してい
る。超音波送受信部44から出力された受信信号(エコ
ーデータ)は次のデータ選択部46へ出力されている。
Returning to FIG. 5, the ultrasonic transmission / reception section 44 supplies a transmission signal to the ultrasonic probe 30 in the same manner as in the related art, and performs a predetermined operation on the reception signal from the ultrasonic probe 30. This executes signal processing. The ultrasonic transmission / reception unit 44 controls the electronic scanning of the ultrasonic beam. The received signal (echo data) output from the ultrasonic transmission / reception unit 44 is output to the next data selection unit 46.

【0065】運動計測部32における運動検出部38
は、磁場検出部36からの出力信号に基づいて超音波探
触子30の三次元座標X,Y,Zと超音波探触子30の
各座標軸上での回転角度θX,θY,θZを出力する。ち
なみに、手動走査が必ず並行移動によるものであれば回
転角度に関する情報は必ずしも必要とされない。また、
超音波探触子30が実質的にX−Y平面内で移動するの
であれば、Z方向の情報も不要となる。
The motion detecting section 38 in the motion measuring section 32
Are the three-dimensional coordinates X, Y, Z of the ultrasonic probe 30 and the rotation angles θ X , θ Y , θ of the ultrasonic probe 30 on each coordinate axis based on the output signal from the magnetic field detection unit 36. Outputs Z. Incidentally, if the manual scanning is always performed by the parallel movement, the information on the rotation angle is not necessarily required. Also,
If the ultrasonic probe 30 moves substantially within the XY plane, information in the Z direction is not required.

【0066】タイミング制御部40は、運動検出部38
から出力された各種の運動情報に基づいてエコーデータ
を取得する走査面を特定するためのタイミングを判定す
るものである。その具体的な構成は図7に示されてお
り、これについては後に詳述する。
The timing control unit 40 includes a motion detection unit 38
Is to determine the timing for specifying the scan plane from which the echo data is to be acquired, based on the various types of motion information output from. The specific configuration is shown in FIG. 7, which will be described later in detail.

【0067】パルス生成部42は、タイミング制御部4
0から出力されるタイミング信号に基づいて所定レベル
をもった同期パルス(データ取込み用信号)206を出
力するものである。その同期パルス206はデータ選択
部46及び後述する画像構成部52に出力されている。
The pulse generator 42 is provided with the timing controller 4
A synchronization pulse (data capture signal) 206 having a predetermined level is output based on a timing signal output from 0. The synchronization pulse 206 is output to the data selection unit 46 and the image construction unit 52 described later.

【0068】データ選択部46は、同期パルス206が
得られたタイミングで、特定される走査面のエコーデー
タのみを選択して出力する機能を有する。すなわち、本
実施形態では、超音波送受信部44の制御によって超音
波探触子30において常に超音波ビームの電子走査が行
われており、その結果、超音波送受信部44から何らか
のエコーデータが常に出力されているが、データ選択部
46は、そのようなデータの中から、必要な走査面内の
エコーデータのみを抽出している。これによって、走査
面単位でエコーデータの抽出を行うことができる。な
お、同期パルス206を超音波送受信部44に与え、そ
のタイミングで電子走査を行わせてエコーデータの取込
みを行ってもよい。この場合、その同期パルスの出力自
体がエコーデータの選択に相当することになる。
The data selecting section 46 has a function of selecting and outputting only the echo data of the specified scanning plane at the timing when the synchronization pulse 206 is obtained. That is, in the present embodiment, electronic scanning of the ultrasonic beam is always performed in the ultrasonic probe 30 under the control of the ultrasonic transmitting / receiving unit 44, and as a result, some echo data is always output from the ultrasonic transmitting / receiving unit 44. However, the data selection unit 46 extracts only necessary echo data in the scanning plane from such data. This makes it possible to extract echo data for each scanning plane. Note that the synchronization pulse 206 may be given to the ultrasonic transmission / reception unit 44 so that electronic scanning is performed at that timing to capture echo data. In this case, the output of the synchronization pulse itself corresponds to the selection of the echo data.

【0069】立体的投影画像形成部48は、ボクセル演
算部50及び画像構成部52で構成されるものであり、
上述した画像処理原理(特に、(3)式及び(4)式)
に基づいて立体的投影画像を形成するものである。ボク
セル演算部50は、超音波ビームに沿って各エコーデー
タごとに上述したボクセル演算を実行し、その超音波ビ
ームに対応する画素の画素値を決定するものである。そ
のボクセル演算で利用される不透明度のパラメータは、
不透明度設定部56によって設定されている。また、ボ
クセル演算の範囲すなわち演算終了点などについては演
算範囲設定部54によって設定されている。ボクセル演
算部50から出力された各超音波ビームに対応する画素
値は画像構成部52に送られ、ここで一画面分の立体的
投影画像が構成される。それと同時に各画素値が輝度変
換され、画像データとなって表示部58へ出力される。
The three-dimensional projected image forming section 48 includes a voxel calculating section 50 and an image forming section 52.
Image processing principle described above (especially, equations (3) and (4))
Is used to form a three-dimensional projected image. The voxel operation unit 50 executes the above-described voxel operation for each piece of echo data along the ultrasonic beam, and determines a pixel value of a pixel corresponding to the ultrasonic beam. The opacity parameter used in the voxel operation is
It is set by the opacity setting unit 56. The range of the voxel calculation, that is, the calculation end point, is set by the calculation range setting unit 54. The pixel values corresponding to each ultrasonic beam output from the voxel operation unit 50 are sent to the image forming unit 52, where a three-dimensional projected image for one screen is formed. At the same time, the brightness of each pixel value is converted and output as image data to the display unit 58.

【0070】図1に示したように、本実施形態に係る画
像処理では、1つの走査面に対して1ライン分の画像デ
ータが形成されており、換言すれば走査面単位で画像処
理が実行されている。これに対応して、データ選択部4
6では、同期パルスに同期した形で走査面ごとにエコー
データの抽出を行っている。
As shown in FIG. 1, in the image processing according to the present embodiment, one line of image data is formed for one scanning plane. In other words, the image processing is executed in units of scanning planes. Have been. Correspondingly, the data selection unit 4
In step 6, echo data is extracted for each scanning plane in synchronization with the synchronization pulse.

【0071】したがって、本実施形態によれば、従来の
ように三次元エコーデータメモリに全てのエコーデータ
を一旦格納してから三次元座標を考慮しつつデータの再
構成を行うといった煩雑な処理は不要であり、必要なデ
ータのみをその時系列順で順次処理することができる。
なお、手動走査が速く行われるような場合には結果とし
て早く1枚の立体的投影画像が形成されることになり、
手動走査が遅ければそれに応じた速度で一枚の立体的投
影画像が形成されることになる。
Therefore, according to the present embodiment, the complicated processing of storing all the echo data once in the three-dimensional echo data memory and reconstructing the data while taking the three-dimensional coordinates into consideration as in the prior art is not required. It is unnecessary, and only necessary data can be sequentially processed in the chronological order.
In the case where the manual scanning is performed quickly, one stereoscopic projection image is formed as a result as a result,
If the manual scanning is slow, one stereoscopic projected image will be formed at a speed corresponding to the slow manual scanning.

【0072】次に、図7を用いてタイミング制御部の具
体的な構成について説明する。
Next, a specific configuration of the timing control unit will be described with reference to FIG.

【0073】図7において、運動情報入力部70は、図
5に示した運動検出部38から出力される各運動情報が
入力されている。超音波探触子の手動走査を開始する直
前に原点リセットの操作がなされると、そのときの超音
波探触子30の位置及び姿勢が原点とされる。これによ
って、後述する仮想スケールの原点も定まることにな
る。原点リセット後における超音波探触子30の運動情
報は、移動情報と回転情報とに分けられて出力される。
ここで、移動情報はX座標、Y座標、Z座標であり、回
転情報はθX,θY,θZの角度情報である。
In FIG. 7, the exercise information input section 70 receives the respective exercise information output from the exercise detection section 38 shown in FIG. If the operation of resetting the origin is performed immediately before the manual scanning of the ultrasonic probe is started, the position and orientation of the ultrasonic probe 30 at that time are set as the origin. As a result, the origin of a virtual scale described later is also determined. The motion information of the ultrasonic probe 30 after the origin is reset is output after being divided into movement information and rotation information.
Here, the movement information is the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate, and the rotation information is the angle information of θ X , θ Y , and θ Z.

【0074】処理制限部72は、適正範囲設定部74に
よって設定された適正範囲内に各運動情報が入っていな
い場合には画像処理を中断させる制御を実行するもので
ある。例えば、超音波探触子が手から落下してしまった
りあるいは操作者が超音波探触子を被検体から離したり
した場合に、その状態におけるエコーデータを画像処理
から排除するためにこのような画像処理の制限がなされ
ている。ここで、管理される運動情報としては入力され
た各情報(三次元座標、回転角度)の他に、例えば移動
速度や回転角速度などが挙げられる。速度を管理するこ
とにより、例えば手動走査が極めて速く画像処理が適正
に行えないような場合に、操作者に対してアラームを出
すことができる。このため、処理制限部72において、
適正範囲外であると判定された場合には、図示されてい
ない制御部にアラームが出力されている。
The processing restricting section 72 executes control for interrupting the image processing when each exercise information does not fall within the proper range set by the proper range setting section 74. For example, when the ultrasonic probe falls from the hand or when the operator separates the ultrasonic probe from the subject, the echo data in that state is excluded from the image processing in order to eliminate such echo data. There are restrictions on image processing. Here, the exercise information to be managed includes, for example, a moving speed, a rotational angular speed, and the like, in addition to the input information (three-dimensional coordinates, rotation angle). By controlling the speed, an alarm can be issued to the operator when, for example, manual scanning is extremely fast and image processing cannot be performed properly. Therefore, in the processing restriction unit 72,
If it is determined that the value is outside the appropriate range, an alarm is output to a control unit (not shown).

【0075】処理制限部72において、適正範囲内であ
ると判定された場合には、運動情報入力部70から出力
された移動情報及び回転情報が走査方式判定部76に出
力される。走査方式判定部76では、本実施形態におい
て、手動走査が移動走査(平行移動走査)であるか、あ
るいは回転走査であるかを判定している。具体的には、
各運動情報について現在の値と1つ前の値との差分を演
算し、それらの差分値を参照することによって走査方式
を判定している。例えば、移動情報に関して差分値が大
きい場合には平行移動走査であると判定され、回転情報
に関して差分値が大きいような場合には回転走査である
と判定される。この場合、平行移動を行いながら回転移
動が行われるような複合走査が行われた場合には、適正
な画像を構築できない可能性があるため、図示されてい
ない制御部にエラー信号が出力される。なお、本実施形
態では、運動情報の差分を利用して走査方式を判定した
が、例えば、積算値や三次元ベクトルの演算などを行っ
て走査方式を判定してもよい。
If the processing limiter 72 determines that the movement is within the appropriate range, the movement information and the rotation information output from the movement information input unit 70 are output to the scanning method determination unit 76. In the present embodiment, the scanning method determination unit 76 determines whether the manual scanning is a moving scan (parallel movement scanning) or a rotational scanning. In particular,
The difference between the current value and the previous value is calculated for each piece of exercise information, and the scanning method is determined by referring to the difference value. For example, when the difference value is large with respect to the movement information, it is determined that the scan is a parallel movement scan. When the difference value is large with respect to the rotation information, it is determined that the scan is a rotation scan. In this case, if a composite scan in which the rotational movement is performed while performing the parallel movement is performed, an error signal may be output to a control unit (not shown) because an appropriate image may not be constructed. . In the present embodiment, the scanning method is determined using the difference of the motion information. However, the scanning method may be determined by, for example, calculating an integrated value or a three-dimensional vector.

【0076】走査方式判定部76において平行移動走査
であると判定された場合には、移動情報が移動ベクトル
算出部80に送られる。この移動ベクトル算出部80で
は、現在の三次元座標値と1つ前の三次元座標値の差分
を求めることによって、超音波探触子の移動に関わる移
動方向ベクトルVXYZを算出する。ただし、このベクト
ルの演算は、本実施形態では原点リセットがなされた後
に最初に得られる2つの運動情報の間においてのみ実行
され、それ以降においては移動方向ベクトルの算出が省
略されている。もちろん、常に移動方向ベクトルの算出
を行って、その算出結果を画像処理に利用してもよい。
When the scanning method determining section 76 determines that the scanning is the parallel movement scanning, the movement information is sent to the movement vector calculating section 80. The movement vector calculation unit 80 calculates a movement direction vector V XYZ relating to the movement of the ultrasonic probe by calculating the difference between the current three-dimensional coordinate value and the immediately preceding three-dimensional coordinate value. However, in the present embodiment, the calculation of this vector is executed only between two pieces of motion information obtained first after the origin is reset, and thereafter, the calculation of the movement direction vector is omitted. Of course, the moving direction vector may always be calculated, and the calculation result may be used for image processing.

【0077】以上のように移動方向ベクトルVXYZが求
まると、図8に示すように、三次元空間内に仮想的なス
ケール210が想定されることになる。すなわち、その
仮想スケール210の向きは移動方向ベクトルの方向に
向くものであり、その仮想スケール210の原点は原点
リセットされた時点の超音波探触子の位置である。
When the moving direction vector V XYZ is obtained as described above, a virtual scale 210 is assumed in a three-dimensional space as shown in FIG. That is, the direction of the virtual scale 210 is oriented in the direction of the movement direction vector, and the origin of the virtual scale 210 is the position of the ultrasonic probe at the time when the origin is reset.

【0078】間隔設定部84は、送受波条件に基づい
て、タイミング信号の出力間隔を設定するものであり、
概念的には、仮想スケール210における目盛の間隔を
設定するものである。ここで、その目盛はタイミング信
号の出力位置に相当するものである。
The interval setting section 84 sets the output interval of the timing signal based on the transmission / reception conditions.
Conceptually, the interval of the scale in the virtual scale 210 is set. Here, the scale corresponds to the output position of the timing signal.

【0079】移動位置比較部82は、走査方式判定部7
6を介して出力された移動情報に基づいて、超音波探触
子の現在の位置と仮想スケール210上に割り付けられ
た目盛とを比較し、超音波探触子がその目盛に一致ある
いはその目盛を通過する場合に、タイミング生成部86
に対してタイミング信号の発生指示を与えている。タイ
ミング生成部86は、その発生指示が入力されると、図
5に示したパルス生成部42に対してタイミング信号を
出力している。
The moving position comparing section 82 includes a scanning mode determining section 7
6, the current position of the ultrasonic probe is compared with the scale assigned on the virtual scale 210, and the ultrasonic probe matches the scale or the scale. , The timing generator 86
Is given an instruction to generate a timing signal. When the generation instruction is input, the timing generator 86 outputs a timing signal to the pulse generator 42 shown in FIG.

【0080】したがって、超音波探触子30の移動速度
によらずに、超音波探触子30が原点から一定間隔ずつ
移動するごとに同期パルス206が生成されることにな
り、その同期パルス206の出力に同期して取り込まれ
る走査面内のエコーデータが順次画像処理されることに
なる。
Therefore, regardless of the moving speed of the ultrasonic probe 30, the synchronization pulse 206 is generated every time the ultrasonic probe 30 moves at a constant interval from the origin, and the synchronization pulse 206 is generated. The echo data in the scanning plane, which is taken in synchronism with the output of, is sequentially image-processed.

【0081】図7において、走査方式判定部76におい
て回転走査であると判定された場合には、回転ベクトル
算出部88において回転情報に基づいて回転方向ベクト
ルVθXYZが算出される。本実施形態では、この回転方
向ベクトルの算出は原点リセット後に1回のみ実行され
ているが、もちろんそれ以降においても常に回転方向ベ
クトルの演算を行ってもよい。
In FIG. 7, when the scanning method determination section 76 determines that the scanning is the rotation scanning, the rotation vector calculation section 88 calculates the rotation direction vector Vθ XYZ based on the rotation information. In the present embodiment, the calculation of the rotation direction vector is performed only once after the origin is reset. However, the calculation of the rotation direction vector may be always performed thereafter.

【0082】このように算出された回転方向ベクトルに
基づいて、図9に示すように、円形の仮想スケール21
2を想定することができる。間隔設定部92は、送受波
条件に基づいて図9に示す円形のスケール212におけ
る目盛を割り付けるものである。そして、回転角比較部
90において、超音波探触子30の現在の回転角が仮想
スケール212上の目盛に合致するときにあるいはその
目盛を通過するときにタイミング生成部86に対して回
転角比較部90から発生指示が出力されている。これに
より、タイミング生成部86からタイミング信号がパル
ス生成部42に出力される。なお、回転ベクトル算出部
88では、現在の回転情報と1つ前の回転情報との差分
を演算することによって回転方向ベクトルを演算してい
る。
Based on the rotation direction vector calculated in this way, as shown in FIG.
2 can be assumed. The interval setting section 92 allocates the scales on the circular scale 212 shown in FIG. 9 based on the transmission and reception conditions. When the current rotation angle of the ultrasonic probe 30 matches the scale on the virtual scale 212 or passes through the scale, the rotation angle comparison unit 90 compares the rotation angle with the timing generation unit 86. The generation instruction is output from the unit 90. As a result, a timing signal is output from the timing generator 86 to the pulse generator 42. Note that the rotation vector calculation unit 88 calculates the rotation direction vector by calculating the difference between the current rotation information and the immediately preceding rotation information.

【0083】図10には、超音波探触子30の移動走査
とそれに構成される超音波画像との関係が示されてい
る。仮想スケール210上における目盛を超音波探触子
30が通過するごとに走査面単位でエコーデータが取り
込まれ、これに同期して走査面単位で画像データの処理
が実行される。具体的には、1走査面につき1ライン分
の画像10Aが構成される。したがって、移動走査操作
を所定範囲にわたって行うことにより、1枚の超音波画
像すなわち立体的投影画像を構成することができる。移
動走査における仮想スケール210は、超音波画像にお
ける所定方向の座標に相当するものであり、仮想スケー
ル上の目盛を細かくすれば超音波画像においても当該方
向における画素密度が向上することになる。なお、必要
であれば画像データ間の補間や平均化処理を実行しても
よい。
FIG. 10 shows the relationship between the moving scan of the ultrasonic probe 30 and the ultrasonic image formed thereby. Each time the ultrasonic probe 30 passes through the scale on the virtual scale 210, echo data is fetched for each scanning plane, and in synchronization with this, processing of image data is performed for each scanning plane. Specifically, an image 10A for one line is constituted for one scanning plane. Therefore, by performing the moving scanning operation over a predetermined range, one ultrasonic image, that is, a three-dimensional projected image can be formed. The virtual scale 210 in the moving scan corresponds to coordinates in a predetermined direction in the ultrasonic image, and if the scale on the virtual scale is made finer, the pixel density in the direction in the ultrasonic image is also improved. If necessary, interpolation or averaging between image data may be executed.

【0084】図10には超音波探触子30が平行移動走
査される場合についての処理が示されていたが、超音波
探触子が回転走査される場合にも上記同様の処理が実行
される。すなわち、超音波探触子30が所定角度回転す
るごとに超音波画像内における所定方位の1ライン分の
画像が形成される。すなわちラジアル走査が行われる。
FIG. 10 shows the processing in the case where the ultrasonic probe 30 is scanned in parallel. However, the same processing as described above is executed also in the case where the ultrasonic probe is rotated and scanned. You. That is, each time the ultrasonic probe 30 rotates by a predetermined angle, an image of one line in a predetermined direction in the ultrasonic image is formed. That is, radial scanning is performed.

【0085】次に、他の実施形態について説明する。Next, another embodiment will be described.

【0086】上記の実施形態では、超音波探触子30の
移動方向に仮想スケールを一致させて同期パルスの生成
を行ったが、例えば図11に示すように、超音波探触子
30の移動方向ベクトルを含む平面内に、直交する2つ
の仮想スケール、すなわち主軸仮想スケール300及び
副軸仮想スケール302を設定し、これらの仮想スケー
ルを利用して画像処理を行ってもよい。この場合、例え
ば主軸仮想スケール300の目盛を超音波探触子30が
横切るごとに主軸同期パルス304を発生させ、その主
軸同期パルス304を図5に示したデータ選択部46に
出力する。これと共に、副軸仮想スケール302におけ
る目盛を超音波探触子30が横切るごとに副軸同期パル
ス306を発生させ、それを副軸仮想スケール302方
向の超音波探触子30の座標として例えば画像構成部5
2へ出力してもよい。
In the above embodiment, the synchronization pulse is generated by making the virtual scale coincide with the moving direction of the ultrasonic probe 30. For example, as shown in FIG. Two orthogonal virtual scales, that is, a main axis virtual scale 300 and a sub axis virtual scale 302 may be set in a plane including the direction vector, and image processing may be performed using these virtual scales. In this case, for example, every time the ultrasonic probe 30 crosses the scale of the virtual spindle scale 300, a spindle synchronization pulse 304 is generated, and the spindle synchronization pulse 304 is output to the data selector 46 shown in FIG. At the same time, each time the ultrasonic probe 30 crosses the scale on the sub-axis virtual scale 302, a sub-axis synchronization pulse 306 is generated, and the pulse is used as the coordinates of the ultrasonic probe 30 in the direction of the sub-axis virtual scale 302. Component 5
2 may be output.

【0087】図12には、そのような処理が示されてお
り、超音波探触子30が斜め方向に平行移動した場合、
走査面に対応する1ライン分の画像10Aが順次斜め方
向に表示されることになる。すなわち、斜め走査と同じ
イメージで画像が構築されることになる。
FIG. 12 shows such a process. When the ultrasonic probe 30 is moved in parallel in an oblique direction,
One line of the image 10A corresponding to the scanning surface is sequentially displayed in an oblique direction. That is, an image is constructed with the same image as the oblique scanning.

【0088】上述した実施形態では、超音波探触子30
の外表面に磁場検出部36が装着されていたが、例えば
図13に示すように、超音波探触子400の本体ケース
402の内部に磁場検出部36を設置してもよい。探触
子の本体ケース402の内部には、複数の振動素子から
なるアレイ振動子406が内蔵されており、各振動素子
から伸びるケーブル群406Aは探触子ケーブル404
内に引き込まれている。これと同様に、磁場検出部36
から伸びる信号線群36Aも探触子ケーブル404内に
引き込むのが望ましい。
In the above-described embodiment, the ultrasonic probe 30
Although the magnetic field detecting unit 36 is mounted on the outer surface of the ultrasonic probe 400, the magnetic field detecting unit 36 may be installed inside the main body case 402 of the ultrasonic probe 400, for example, as shown in FIG. An array vibrator 406 composed of a plurality of vibrating elements is built in the probe body case 402, and a cable group 406A extending from each vibrating element is a probe cable 404.
Is drawn into. Similarly, the magnetic field detector 36
It is desirable that the signal line group 36A extending from the probe cable 404 also be drawn into the probe cable 404.

【0089】以上の実施形態によれば、ボクセル演算に
よる利点を損なうことなく、既存の超音波探触子などを
利用して簡単に三次元エコーデータの取込みを行うこと
ができるという利点がある。
According to the above-described embodiment, there is an advantage that three-dimensional echo data can be easily taken in using an existing ultrasonic probe or the like without impairing the advantage of the voxel operation.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、既存の
超音波探触子をそのまま用いてあるいはそれに若干の改
良を加えるだけで三次元エコーデータの取込みを行うこ
とができる。また、各エコーデータについての複雑な座
標演算を必要とすることなく三次元画像を構築できる。
また、取込みタイミングの制御のみで必要な走査面を特
定できる。さらに、手動走査の走査方式を自動的に認識
して適切な画像処理を実現できる。
As described above, according to the present invention, three-dimensional echo data can be acquired by using an existing ultrasonic probe as it is or by making a slight improvement thereto. Further, a three-dimensional image can be constructed without requiring a complicated coordinate operation for each echo data.
Further, a necessary scanning plane can be specified only by controlling the acquisition timing. Further, it is possible to automatically recognize the scanning method of the manual scanning and realize appropriate image processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 三次元データ取込み空間と投影画像の関係を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a three-dimensional data acquisition space and a projected image.

【図2】 各ボクセルの入力光量と出力光量との関係を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an input light amount and an output light amount of each voxel.

【図3】 各ボクセルの発光量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a light emission amount of each voxel.

【図4】 ボクセルの出力光量を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining an output light amount of a voxel.

【図5】 本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

【図6】 磁場発生部及び磁場検出部の具体例を示す模
式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a specific example of a magnetic field generation unit and a magnetic field detection unit.

【図7】 タイミング制御部の具体的な構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a specific configuration of a timing control unit.

【図8】 直線の仮想スケールと同期パルスとの関係を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a virtual scale of a straight line and a synchronization pulse.

【図9】 円形の仮想スケールと同期パルスとの関係を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a circular virtual scale and a synchronization pulse.

【図10】 平行移動走査による画像形成を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing image formation by parallel movement scanning.

【図11】 直交する2つの仮想スケールを示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing two orthogonal virtual scales.

【図12】 直交する2つの仮想スケールによる画像形
成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating image formation using two orthogonal virtual scales.

【図13】 超音波探触子の他の実施形態を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the ultrasonic probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 超音波探触子、32 運動計測部、34 磁場発
生部、36 磁場検出部、38 運動検出部、40 タ
イミング制御部、42 パルス生成部、46データ選択
部、48 立体的投影画像形成部、50 ボクセル演算
部、52 画像構成部。
30 ultrasonic probe, 32 motion measuring section, 34 magnetic field generating section, 36 magnetic field detecting section, 38 motion detecting section, 40 timing control section, 42 pulse generating section, 46 data selecting section, 48 stereoscopic projection image forming section, 50 Voxel operation unit, 52 Image composition unit.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波ビームを電子走査することにより
走査面を形成する可搬型の超音波探触子と、 前記超音波探触子の手動走査による運動を計測する運動
計測手段と、 前記超音波探触子の所定の運動量ごとに、取り込みタイ
ミング信号を順次生成するタイミング信号生成手段と、 前記取り込みタイミング信号に同期した各走査面のエコ
ーデータを用いて、被検体内の三次元領域を画像化した
超音波画像を形成する画像処理手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
1. A portable ultrasonic probe that forms a scanning surface by electronically scanning an ultrasonic beam, a motion measuring unit that measures the motion of the ultrasonic probe by manual scanning, For each predetermined momentum of the acoustic probe, a timing signal generating means for sequentially generating a capture timing signal, and using echo data of each scanning plane synchronized with the capture timing signal, an image of a three-dimensional region in the subject is formed. An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: image processing means for forming a converted ultrasonic image.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記運動計測手段は、 被検体の近傍に配置された磁場発生器と、 前記超音波探触子に配置された磁場検出器と、 前記磁場検出器からの出力信号に基づいて前記超音波探
触子の運動を演算する演算手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the motion measuring means includes: a magnetic field generator arranged near a subject; a magnetic field detector arranged on the ultrasonic probe; Calculating means for calculating the motion of the ultrasonic probe based on an output signal from a detector.
【請求項3】 請求項2記載の装置において、 前記磁場検出器を前記超音波探触子に着脱するための着
脱部材を含むことを特徴とする超音波診断装置。
3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, further comprising an attaching / detaching member for attaching / detaching the magnetic field detector to / from the ultrasonic probe.
【請求項4】 請求項2記載の装置において、 前記磁場検出器は前記超音波探触子に内蔵されたことを
特徴とする超音波診断装置。
4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the magnetic field detector is built in the ultrasonic probe.
【請求項5】 請求項1記載の装置において、 前記超音波探触子の運動に関する適正範囲を設定する適
正範囲設定手段と、 前記超音波探触子の運動が前記適正範囲外であれば前記
画像処理を制限する処理制限手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein an appropriate range setting means for setting an appropriate range for the motion of the ultrasonic probe, and wherein the motion of the ultrasonic probe is out of the appropriate range. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: processing restriction means for restricting image processing.
【請求項6】 請求項5記載の装置において、 前記適正範囲は、前記超音波探触子の三次元座標、移動
速度、回転角及び回転角速度の中の少なくとも1つの運
動情報に関して設定されることを特徴とする超音波診断
装置。
6. The apparatus according to claim 5, wherein the appropriate range is set with respect to at least one piece of motion information among three-dimensional coordinates, a moving speed, a rotation angle, and a rotation angular speed of the ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 請求項1記載の装置において、 前記運動計測結果に基づいて、前記超音波探触子の走査
方式を判別する走査方式判別手段を含み、 前記走査方式に対応した制御が行われることを特徴とす
る超音波診断装置。
7. The apparatus according to claim 1, further comprising: a scanning mode determination unit configured to determine a scanning mode of the ultrasonic probe based on the motion measurement result, wherein control corresponding to the scanning mode is performed. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 請求項7記載の装置において、 前記走査方式判別手段は、移動走査と回転走査を判別
し、 前記各走査方式に対応した超音波画像が形成されること
を特徴とする超音波診断装置。
8. An ultrasonic apparatus according to claim 7, wherein said scanning method discriminating means discriminates between moving scanning and rotating scanning, and an ultrasonic image corresponding to each of said scanning methods is formed. Diagnostic device.
【請求項9】 請求項1記載の装置において、 前記画像処理手段は、各超音波ビームに沿ってエコーデ
ータに対する所定のボクセル演算を順次実行することに
より、前記超音波画像を構成する各画素の画素値を演算
するボクセル演算手段を含むことを特徴とする超音波診
断装置。
9. The apparatus according to claim 1, wherein the image processing unit sequentially executes a predetermined voxel operation on echo data along each ultrasonic beam, thereby obtaining a pixel of each of the pixels constituting the ultrasonic image. An ultrasonic diagnostic apparatus including a voxel calculating means for calculating a pixel value.
【請求項10】 請求項9記載の装置において、 前記ボクセル演算手段は、 エコーデータei に基づきボクセルi の不透明度αi
演算する不透明度演算手段と、 エコーデータei に基づきボクセルi の透明度βi を演
算する透明度演算手段と、 エコーデータei に不透明度αi を乗算し、ボクセルi
の発光量を演算する発光量演算手段と、 1つ前のボクセルi-1 の出力光量にボクセルi の透明度
βi を乗算し、ボクセルi の透過光量を演算する透過光
量演算手段と、 前記発光量と前記透過光量とを加算し、ボクセルi の出
力光量を求める光量加算手段と、 を含み、 終了ボクセルの出力光量を画素値に対応させて前記超音
波画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。
10. A device according to claim 9, wherein the voxel calculation means, and opacity calculating means for calculating the opacity alpha i voxel i based on the echo data e i, of the voxel i based on the echo data e i Means for calculating transparency β i , and multiplying echo data e i by opacity α i to obtain voxel i
A light emission amount calculating means for calculating the light emission amount of the voxel i; a transmission light amount calculation means for calculating the transmitted light amount of the voxel i by multiplying the output light amount of the previous voxel i-1 by the transparency β i of the voxel i A light amount adding means for adding the amount of light and the amount of transmitted light to obtain the amount of light output from the voxel i, and forming the ultrasonic image in such a manner that the amount of light output from the end voxel corresponds to the pixel value. Ultrasound diagnostic device.
【請求項11】 請求項9記載の装置において、 前記ボクセル演算手段は、 エコーデータei に基づきボクセルi の不透明度αi
演算する不透明度演算手段と、 前記エコーデータei 、前記不透明度αi 、及び、1つ
前のボクセルi-1 の出力光量に相当する入力光量CINi
に基づいて、ボクセルi の出力光量COUTi を演算する
出力光量演算手段と、 を含み、 終了ボクセルの出力光量を画素値に対応させて前記超音
波画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。
11. The apparatus of claim 9, wherein the voxel calculation means, and opacity calculating means for calculating the opacity alpha i voxel i based on the echo data e i, the echo data e i, the opacity α i and the input light intensity C INi corresponding to the output light intensity of the previous voxel i-1
And an output light amount calculating means for calculating the output light amount C OUTi of the voxel i based on the ultrasonic diagnostic image, wherein the ultrasonic light image is formed in such a manner that the output light amount of the end voxel corresponds to the pixel value. apparatus.
【請求項12】 可搬型の超音波探触子と、 前記超音波探触子の手動走査による運動を計測する運動
計測手段と、 前記運動の計測結果に基づいて走査方式を判別する走査
方式判別手段と、 前記判別された走査方式に基づいて制御を実行する制御
部と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
12. A portable ultrasonic probe, motion measuring means for measuring motion of the ultrasonic probe by manual scanning, and scanning method discrimination for discriminating a scanning method based on a result of the measurement of the motion. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a control unit that performs control based on the determined scanning method.
【請求項13】 請求項12記載の装置において、 前記制御部は、走査方式に対応した超音波画像を形成す
る制御を実行することを特徴とする超音波診断装置。
13. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 12, wherein the control unit executes control for forming an ultrasonic image corresponding to a scanning method.
【請求項14】 請求項12又は13記載の装置におい
て、 前記運動計測手段は磁場発生器及び磁場検出器を含み、 それらの一方が被検体の近傍に固定的に配置され、それ
らの他方が前記超音波探触子に配置されることを特徴と
する超音波診断装置。
14. The apparatus according to claim 12, wherein the motion measuring means includes a magnetic field generator and a magnetic field detector, one of which is fixedly disposed near the subject, and the other of which is the magnetic field generator. An ultrasonic diagnostic apparatus which is arranged on an ultrasonic probe.
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