(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンすることが可能な探触子と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像を構成する画像処理部と、該構成された断層像を表示する表示装置とを備え、上記表示装置に上記直交二断面の断層像を三次元的に表示させる超音波診断装置において、
上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段と、上記表示装置の画面の一部に、上記二つの断層面が直交する軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像上に上記入力手段で入力された視野方向を示すマーカを表示させる手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンすることが可能な探触子と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像を構成する画像処理部と、該構成された断層像を表示する表示装置とを備え、上記表示装置に上記直交二断面の断層像を三次元的に表示させる超音波診断装置において、
上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段と、上記表示装置の画面の一部に、上記二つの断層面が直交する軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像上に上記入力手段で入力された視野方向を示すマーカを表示させる手段と、上記入力された視野方向の角度の値に応じて、三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として上記直交二断面のうちどの面の断層像を表示するか選択する手段と、該選択された画像同士を上記視野方向から見た単一画像として変換して表示させる手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
上記三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として上記直交二断面のうちどの面の断層像を表示するかの選択は、上記入力された視野方向の角度αの値が、
α＝０°，
０°＜α＜９０°，
α＝９０°，
９０°＜α＜１８０°，
α＝１８０°，
１８０°＜α＜２７０°，
α＝２７０°，
２７０°＜α＜３６０°，
のどの範囲にあるかに応じて、上記二つの断層面が直交する軸を境にして隣り合う面の断層像をそれぞれ選択することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンすることが可能な探触子と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像を構成する画像処理部と、該構成された断層像を表示する表示装置とを備え、上記表示装置に上記直交二断面の断層像を三次元的に表示させる超音波診断装置において、
上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段と、上記表示装置の画面の一部に、上記二つの断層面が直交する軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像上にて直交二断面のうち隣り合う断面間で、上記入力手段で入力された異なる２方向の視野方向を示すマーカを表示させる手段とを備え、それぞれの視野方向から見た異なる三次元的画像を同一又は異なる表示装置の画面に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンして直交二断面の断層像を構成し、表示する超音波診断装置に関し、特に上記直交二断面の断層像に対して任意の視野方向から見た三次元的画像としてリアルタイムに表示することができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、探触子から被検体内の診断部位に向けて超音波を送受信し、この受信した反射エコー信号について画像処理を行い、上記診断部位の断層像を構成して、この断層像を表示装置に表示するようになっていた。そして、このような超音波診断装置において直交二断面の断層像を表示するには、図１に示すと同様に、探触子１から診断部位２に対して超音波を送受信し同一軸３上で直交した二つの断層面Ｌ，Ｒをスキャンし、図８に示すように、上記スキャンにより得られた直交二断面Ｌ，Ｒの断層像Ｉ1，Ｉ2を表示装置４の同一画面上に並べてリアルタイムで表示していた。この場合、上記表示装置４の画面に表示された一方の断層面Ｌの断層像Ｉ1は、他方の断層面Ｒの面方向から見た二次元平面の画像であり、他方の断層面Ｒの断層像Ｉ2は、上記一方の断層面Ｌの面方向から見た二次元平面の画像である。なお、図８において、符号３′は図１に示す直交二断面Ｌ，Ｒの交線を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波診断装置における直交二断面の断層像の表示においては、探触子１による診断部位２に対する超音波ビームのスキャンは、直交二断面Ｌ，Ｒについて行っており三次元的に断層像データを収集しているにもかかわらず、図８に示すように表示装置４には上記直交二断面Ｌ，Ｒの独立した断層像Ｉ1，Ｉ2としてそれぞれ二次元平面として表示しているに過ぎなかったので、上記三次元的に収集した断層像データは全く生かされていなかった。従って、診断に役立つ良好な画像が得られないものであった。このことから、診断画像の読影者は、上記二つの二次元的な断層像Ｉ1，Ｉ2の組合せ（斜線部参照）から三次元的な画像を想定するなどして診断していた。これでは、読影に時間を要すると共に熟練を要するものであり、正確な診断が容易に行えないことがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンして得られる直交二断面の断層像に対して任意の視野方向から見た三次元的な画像としてリアルタイムに表示することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンすることが可能な探触子と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像を構成する画像処理部と、該構成された断層像を表示する表示装置とを備え、上記表示装置に上記直交二断面の断層像を三次元的に表示させる超音波診断装置において、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段と、上記表示装置の画面の一部に、上記二つの断層面が直交する軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像上に上記入力手段で入力された視野方向を示すマーカを表示させる手段と、を備えたものである。
【０００６】
また、他の手段による超音波診断装置は、被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンすることが可能な探触子と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像を構成する画像処理部と、該構成された断層像を表示する表示装置とを備え、上記表示装置に上記直交二断面の断層像を三次元的に表示させる超音波診断装置において、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段と、上記表示装置の画面の一部に、上記二つの断層面が直交する軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像上に上記入力手段で入力された視野方向を示すマーカを表示させる手段と、上記入力された視野方向の角度の値に応じて、三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として上記直交二断面のうちどの面の断層像を表示するか選択する手段と、該選択された画像同士を上記視野方向から見た単一画像として変換して表示させる手段と、を備えたものである。
この場合、上記三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として上記直交二断面のうちどの面の断層像を表示するかの選択は、上記入力された視野方向の角度αの値が、
α＝０°，
０°＜α＜９０°，
α＝９０°，
９０°＜α＜１８０°，
α＝１８０°，
１８０°＜α＜２７０°，
α＝２７０°，
２７０°＜α＜３６０°，
のどの範囲にあるかに応じて、上記二つの断層面が直交する軸を境にして隣り合う面の断層像をそれぞれ選択するものとしてもよい。
【０００７】
さらに、他の手段による超音波診断装置は、被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンすることが可能な探触子と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像を構成する画像処理部と、該構成された断層像を表示する表示装置とを備え、上記表示装置に上記直交二断面の断層像を三次元的に表示させる超音波診断装置において、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段と、上記表示装置の画面の一部に、上記二つの断層面が直交する軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像上にて直交二断面のうち隣り合う断面間で、上記入力手段で入力された異なる２方向の視野方向を示すマーカを表示させる手段とを備え、それぞれの視野方向から見た異なる三次元的画像を同一又は異なる表示装置の画面に表示するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による超音波診断装置において被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンする状態を示す斜視説明図であり、図２は上記超音波診断装置において表示装置の画面に直交二断面の断層像をそれぞれ表示した状態を示す説明図である。この超音波診断装置は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンして直交二断面の断層像を構成し、該直交二断面の断層像を三次元的に表示させるもので、被検体内の診断部位２に対して超音波を送受信し同一軸３上で直交した二つの断層面Ｌ，Ｒをスキャンすることが可能な探触子１と、該スキャンされた直交二断面について受信した反射エコー信号について画像処理を行ってその直交二断面の断層像Ｉ1，Ｉ2を構成する画像処理部と、該構成された断層像Ｉ1，Ｉ2を表示する表示装置４と、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段としての入力装置と、上記表示装置４の画面の一部に、上記二つの断層面Ｌ，Ｒが直交する軸３を真上から見た状態の視野方向入力用の画像Ｉ3を表示させる手段と、この視野方向入力用の画像Ｉ3上に上記入力装置で入力された視野方向を示すマーカとしての矢印を表示させる手段と、を備えて構成されている。
【０００９】
このような超音波診断装置における直交二断面の断層像の表示について、図１及び図２、並びに図３に示すフローチャート、更に図４を参照して説明する。まず、図１に示すように、探触子１から被検体内の診断部位２に対して超音波を送受信し同一軸３上で直交した二つの断層面Ｌ，Ｒをスキャンする（図３のステップ▲１▼）。これにより、上記二つの断層面Ｌ，Ｒの断層像がそれぞれ得られる。次に、上記直交二断面Ｌ，Ｒの断層像を表示すると共に、視野方向入力用の画像を表示する（ステップ▲２▼）。すなわち、図２において、表示装置４の画面に直交二断面Ｌ，Ｒの断層像Ｉ1，Ｉ2をそれぞれ表示し、これらの断層像Ｉ1，Ｉ2において上記直交二断面Ｌ，Ｒの交線３′を境にして、断層像Ｉ1をａ面とｂ面に分割し、断層像Ｉ2をｃ面とｄ面に分割する。そして、図１に示す二つの断層面ＬとＲが直交する軸３を真上から見た状態の視野方向入力用の画像Ｉ3を上記表示装置４の画面の一部に同時に表示する。
【００１０】
次に、上記視野方向入力用の画像Ｉ3に対し、入力装置で任意の視野方向を入力する（ステップ▲３▼）。すなわち、図２に示すように、視野方向入力用の画像Ｉ3上に視野方向を示す矢印Ｐを表示させ、この矢印Ｐを例えばキーボードに設けられたエンコーダキー又はトラックボール等の入力装置を操作して交線３′の周りに回転し、所望の視野方向の角度にセットする。これにより、任意の視野方向のパラメータが例えば角度αとして入力される。
【００１１】
次に、上記入力された視野方向のパラメータαを用いてアフィン変換（座標変換）パラメータを演算する（ステップ▲４▼）。すなわち、上記視野方向のパラメータαは、画像処理部内の例えばＣＰＵなどから成るアフィン変換パラメータ演算手段に入力され、図２に示す断層像Ｉ1（ａ面とｂ面）についてのアフィン変換パラメータＡ1，Ｂ1，Ｃ1，Ｄ1，Ｍ1，Ｎ1及び断層像Ｉ2（ｃ面とｄ面）についてのアフィン変換パラメータＡ2，Ｂ2，Ｃ2，Ｄ2，Ｍ2，Ｎ2を次のようにソフト的に演算する。
断層像Ｉ1に対する視野角度αi＝−α
断層像Ｉ2に対する視野角度αi＝−α＋90°
−90°≦αi＜90°ならばＡ1＝１，Ｃ1＝tanαi
−270°≦αi＜−90°ならばＡ2＝−１，Ｃ2＝−tanαi
Ｂ1＝Ｂ2＝０
Ｄ1＝Ｄ2＝１
Ｍ1＝Ｍ2＝０
Ｎ1＝Ｎ2＝０
【００１２】
次に、図２に示す直交二断面Ｌ，Ｒのうちどの面ａ，ｂ，ｃ，ｄの断層像を表示するか選択する（ステップ▲５▼）。これは、視野方向入力用の画像Ｉ3上において、視野方向の角度αの値によって三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として次のように選択すればよい。
0003691895.tif 000002
ここでは、例えばα＝300°として、ａ面とｃ面とを選択するとする。
【００１３】
次に、前記アフィン変換パラメータＡ1，Ｂ1，Ｃ1，Ｄ1，Ｍ1，Ｎ1及びＡ2，Ｂ2，Ｃ2，Ｄ2，Ｍ2，Ｎ2を用いて断層像Ｉ1，Ｉ2の座標をそれぞれアフィン変換し、上記断層像Ｉ1，Ｉ2を変形する（ステップ▲６▼）。すなわち、図４において、アフィン変換は、変換前の座標を（ｘ，ｙ）とし、変換後の座標を（ｕ，ｖ）とすると、断層像Ｉ1については、次の式（１）のように表され、
ｕ＝Ａ1ｘ＋Ｂ1ｙ＋Ｍ1
ｖ＝Ｃ1ｘ＋Ｄ1ｙ＋Ｎ1  …（１）
断層像Ｉ2については、次の式（２）のように表される。
ｕ＝Ａ2ｘ＋Ｂ2ｙ＋Ｍ2
ｖ＝Ｃ2ｘ＋Ｄ2ｙ＋Ｎ2  …（２）
この演算は、画像処理部内の専用ハードウェア又はディジタル・シグナル・プロセッサなどから成るアフィン変換部にて行われる。この結果、上記断層像Ｉ1は（ｕ，ｖ）座標上で断層像Ｉ1′のように変形され、断層像Ｉ2は（ｕ，ｖ）座標上で断層像Ｉ2′のように変形される。
【００１４】
次に、上記ステップ▲５▼で選択された面の断層像を表示する（ステップ▲７▼）。すなわち、ステップ▲５▼では、断層像Ｉ1，Ｉ2について、左側画像としてａ面を選択し、右側画像としてｃ面を選択したので、図４においてアフィン変換による変形後の断層像Ｉ1′から面ａ′を取り出し、同じく変形後の断層像Ｉ2′から面ｃ′を取り出し、両者をｖ軸上で結合した断層像Ｉ4を表示する。この断層像Ｉ4は、図１に示す直交二断面Ｌ，Ｒに対して直交軸３を挟んで隣り合う二平面ａ，ｃをその間の任意の視野方向Ｐ（図２参照）から同時に見た三次元的画像としてリアルタイムに表示される。
【００１５】
なお、上述の処理により表示される三次元的画像は、視野方向のパラメータαの値により視点が上下に変化するようにみえるが、透視透影法によりアフィン変換パラメータＡ1，Ｂ1，Ｃ1，Ｄ1，Ｍ1，Ｎ1及びＡ2，Ｂ2，Ｃ2，Ｄ2，Ｍ2，Ｎ2を補正することにより、より適当な視点位置にすることは可能である。
【００１６】
ここで、視野方向のパラメータα＝300°とした場合のアフィン変換パラメータ及びアフィン変換式の具体例について説明する。まず、図１に示す断層面Ｌの断層像Ｉ1（図２参照）についてのアフィン変換パラメータは、
αi＝−300°，Ａ1＝１，Ｂ1＝０
Ｃ1＝tan(−300°)≒1.73，Ｄ1＝１，Ｍ1＝０，Ｎ1＝０
となる。これを前述の式（１）に代入して、アフィン変換式は、次の式（３）のようになる。
ｕ＝ｘ
ｖ＝1.73ｘ＋ｙ  …（３）
次に、図１に示す断層面Ｒの断層像Ｉ2（図２参照）についてのアフィン変換パラメータは、
αi＝−300°＋90°＝−210°，Ａ2＝−１，Ｂ2＝０
Ｃ2＝−tan(−210°)≒0.57，Ｄ2＝１，Ｍ2＝０，Ｎ2＝０
となる。これを前述の式（２）に代入して、アフィン変換式は、次の式（４）のようになる。
ｕ＝−ｘ
ｖ＝0.57ｘ＋ｙ  …（４）
これらの式（３）及び式（４）のアフィン変換式を用いて、断層像Ｉ1及び断層像Ｉ2の座標をアフィン変換すると、前述の図４に示すように断層像が変形される。
【００１７】
図５は本発明の超音波診断装置における直交二断面の断層像の他の表示例を示す説明図である。この表示例は、前述の視野方向のパラメータαにより直交二断面Ｌ，Ｒのうちどの面の断層像を表示するかの選択を、例えば図２に示すように入力された視野方向Ｐに対して、上記直交二断面Ｌ，Ｒの交線３′の手前側に位置する二面ａ，ｃの断層像及び上記交線３′の奥側に位置する二面ｂ，ｄの断層像の両方を選択するものである。この場合は、交線３′の手前側に位置する二面ａ，ｃについては、図４に示すようにアフィン変換すると共に断層像を変形し、この変形後の面ａ′及びｃ′を取り出して断層像Ｉ4として表示する。また、交線３′の奥側に位置する二面ｂ，ｄについては、図４において上記と同様にアフィン変換すると共に断層像を変形し、この変形後の面ｂ′及びｄ′を取り出し、図５に示すように両者をｖ軸上で結合して断層像Ｉ5として表示する。このとき、図４に示す断層像Ｉ4と図５に示す断層像Ｉ5とを、表示装置４の同一画面上に並べて表示すると、図１に示す診断部位２について多方向からの観察ができる。
【００１８】
図６は本発明の超音波診断装置における直交二断面の断層像の更に他の表示例を示す説明図である。この表示例は、図２に示す視野方向入力用の画像Ｉ3に対して入力装置で任意の視野方向Ｐを入力するのを、直交二断面Ｌ，Ｒのうち隣り合う二つの断面間で異なる２方向を入力するものである。すなわち、図６において、直交二断面Ｌ，Ｒの交線３′を中心として例えばａ面とｃ面との間で視野方向ＰとＰ′の２方向を入力し、視野方向のパラメータとして角度α1とα2とを用いてアフィン変換パラメータを演算すると共に、このアフィン変換パラメータを用いて断層像の座標をアフィン変換する。この結果、図７に示すように、視野方向Ｐから見た三次元的画像Ｉ4′と、視野方向Ｐ′から見た三次元的画像Ｉ4″とが同時に得られ、これらの画像を異なる表示装置４，４′の画面又は同一表示装置の画面に表示すればよい。この場合は、診断部位２について異なる二方向からの観察をすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、断層像を表示する表示装置の画面の一部に、同一軸上で直交した二つの断層面の直交軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示し、この視野方向入力用の画像上に、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段で入力された視野方向を示すマーカを表示させることができる。したがって、上記直交二断面に対する視野方向を所望の角度方向にセットすることができる。
また、請求項２及び３に係る発明によれば、断層像を表示する表示装置の画面の一部に、同一軸上で直交した二つの断層面の直交軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示し、この視野方向入力用の画像上に、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段で入力された視野方向を示すマーカを表示させ、上記入力された視野方向の角度の値に応じて、三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として上記直交二断面のうちどの面の断層像を表示するか選択し、該選択された画像同士を上記視野方向から見た単一画像として変換して表示させることができる。また、上記三次元的画像として表示される左側画像、右側画像として上記直交二断面のうちどの面の断層像を表示するかの選択は、上記入力された視野方向の角度αの値が０°〜３６０°のどの範囲にあるかに応じて、上記二つの断層面が直交する軸を境にして隣り合う面の断層像をそれぞれ選択することができる。
そして、上記選択された面の断層像を表示することにより、上記直交二断面に対して任意の視野方向から見た三次元的画像としてリアルタイムに表示することができる。すなわち、直交二断面に対して直交軸を挟んで隣り合う二平面をその間の任意の視野方向から同時に見た三次元的画像としてリアルタイムに表示することができる。従って、従来のように診断画像の読影者が二つの二次元的な断層像から三次元的な画像を想定することを要さず、直接診断に役立つ良好な画像を得ることができる。このことから、読影時間を短縮することができると共に熟練を要さず、正確な診断を容易に行うことができる。
さらに、請求項４に係る発明によれば、断層像を表示する表示装置の画面の一部に、同一軸上で直交した二つの断層面の直交軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示し、この視野方向入力用の画像上にて直交二断面のうち隣り合う断面間で、上記直交二断面に対する視野方向を入力する入力手段で入力された異なる２方向の視野方向を示すマーカを表示させ、それぞれの視野方向から見た異なる三次元的画像を同一又は異なる表示装置の画面に表示することができる。したがって、診断部位について異なる２方向からの観察をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による超音波診断装置において被検体内の診断部位に対して超音波を送受信し同一軸上で直交した二つの断層面をスキャンする状態を示す斜視説明図である。
【図２】  上記超音波診断装置において表示装置の画面に直交二断面の断層像をそれぞれ表示すると共にその直交軸を真上から見た状態の視野方向入力用の画像を表示した状態を示す説明図である。
【図３】  上記超音波診断装置における直交二断面の断層像の表示の手順を示すフローチャートである。
【図４】  直交二断面の断層像の座標をアフィン変換しその断層像を変形し、さらに選択された画像を三次元的画像として表示する状態を示す説明図である。
【図５】  本発明の超音波診断装置における直交二断面の断層像の他の表示例を示す説明図である。
【図６】  本発明の超音波診断装置における直交二断面の断層像の更に他の表示例を示す説明図である。
【図７】  図６に示す表示例によって三次元的画像を表示した場合の画像を示す説明図である。
【図８】  従来の超音波診断装置における直交二断面の断層像の表示例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…探触子
２…診断部位
３…軸（直交軸）
３′…交線
４…表示装置
Ｌ，Ｒ…断層面
Ｉ1，Ｉ2…断層像
Ｉ3…視野方向入力用の画像
Ｉ4，Ｉ5…三次元的画像としての断層像
Ｐ，Ｐ′…視野方向
【図１】
0003691895.tif 000003
【図２】
0003691895.tif 000004
【図３】
0003691895.tif 000005
【図４】
0003691895.tif 000006
【図５】
0003691895.tif 000007
【図６】
0003691895.tif 000008
【図７】
0003691895.tif 000009
【図８】
0003691895.tif 000010