(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に送信する超音波信号のスキャン面を該スキャン面に交わる方向にスイングして取得される複数の弾性フレームデータを収集して弾性ボリュームデータを生成する弾性ボリュームデータ生成部と、該弾性ボリュームデータ生成部により生成された前記弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を構築する3次元弾性画像構成部を備えた超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、スイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理して合成弾性フレームデータを作成し、前記合成弾性フレームデータに基づいて前記弾性ボリュームデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記合成弾性フレームデータは、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを加算平均したものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、前記弾性フレームデータのそれぞれについて画質の良否を判定し、前記画質が否と判定された前記弾性フレームデータを取り除いて、前記合成弾性フレームデータを合成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、前記弾性フレームデータのそれぞれについて画質の良否を判定し、前記画質が否と判定された前記弾性フレームデータを当該弾性フレームデータに隣接する2つの弾性フレームデータのいずれか一方又は加算平均に置き換えて、前記合成弾性フレームデータを合成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
被検体に送信する超音波信号のスキャン面を該スキャン面に交わる方向にスイングして取得される複数の弾性フレームデータを収集して弾性ボリュームデータを生成する弾性ボリュームデータ生成部と、該弾性ボリュームデータ生成部により生成された前記弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を構築する3次元弾性画像構成部を備えた超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、前記弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の前記弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項5に記載の超音波診断装置において、
前記合成弾性フレームデータは、対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータを加算平均したものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項5に記載の超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータの画質を比較し、該比較結果に基づいて該複数の前記弾性フレームデータの中から一の弾性フレームデータを選択し、該選択した弾性フレームデータを用いて前記合成弾性フレームデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、前記弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の前記弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の前記合成弾性フレームデータに基づいて新たな合成弾性フレームデータを生成し、該新たな合成弾性フレームデータに基づいて新たな弾性ボリュームデータを生成し、前記3次元弾性画像構成部は、前記新たな弾性ボリュームデータに基づいて前記3次元弾性画像を構築することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項8に記載の超音波診断装置において、
前記新たな合成弾性フレームデータは、対応するスイング角度位置における複数の前記
合成弾性フレームデータを加算平均したものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項8に記載の超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータの画質を比較し、該比較結果に基づいて該複数の前記弾性フレームデータの中から一の弾性フレームデータを選択し、該選択した弾性フレームデータを用いて前記新たな合成弾性フレームデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記弾性ボリュームデータ生成部は、前記弾性ボリュームデータを構成する前記各弾性フレームデータについて、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理して合成弾性フレームデータを作成し、前記各弾性フレームデータを前記合成弾性フレームデータに置き換えた弾性ボリュームデータを生成する第1の合成部と、前記弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の前記弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成する第2の合成部と、前記弾性ボリュームデータを構成する複数の前記弾性フレームデータの前記スイング方向のピッチを検出し、検出ピッチが設定値未満のときは前記第1の合成部で前記弾性ボリュームデータを生成し、前記検出ピッチが前記設定値以上のときは前記第2の合成部で前記弾性ボリュームデータを生成する合成方法切替部とを備えてなり、  前記3次元弾性画像構成部は、前記弾性ボリュームデータ生成部で生成された前記弾性ボリュームデータに基づいて前記3次元弾性画像を構築することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項11に記載の超音波診断装置において、
前記第1の合成部は、前記弾性フレームデータのそれぞれについて画質の良否を判定し、前記画質が否と判定された前記弾性フレームデータを取り除いて、前記合成弾性フレームデータを合成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項11に記載の超音波診断装置において、
前記第2の合成部は、前記弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の前記弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
被検体について取得される複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータに基づいて、ボリュームレンダリングにより3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像生成方法において、
前記弾性ボリュームデータを構成する前記弾性フレームデータについて、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理し、合成された複数の弾性フレームデータにより弾性ボリュームデータを生成することを特徴とする3次元弾性画像生成方法。
【請求項１５】
被検体について取得される複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータに基づいて、ボリュームレンダリングにより3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像生成方法において、
前記弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の前記弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成することを特徴とする3次元弾性画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して被検体の生体組織の硬さ又は軟らかさを示す3次元弾性画像を表示する3次元弾性画像生成方法及びその方法を実施する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波探触子により被検体に超音波を送信し、被検体内部の生体組織から還ってくる反射エコー信号を受信し、その受信信号に基づいて3次元断層画像、3次元弾性画像などの超音波画像を生成してモニタに表示して診断に供することができる。
一方で、診断精度の向上のため、画像の分解能の向上、ノイズの低減、等々、超音波画像の画質を改善することが要請されている。【０００３】
例えば、特許文献1には、連続的に取得した複数の2次元弾性フレームデータから、圧迫量(変位)が同じ2次元弾性フレームを抽出して弾性ボリュームデータを構成し、その弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして高画質の3次元弾性画像を構築することが提案されている。また、同文献には、変位もしくは圧力に代えて、相関係数が高い2次元弾性フレームのみで弾性ボリュームデータを合成して、高画質の3次元弾性画像を構築することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-259555号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献1によれば、一定の高画質の3次元弾性画像を構築することはできるが、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの並び方向(以下、短軸方向という。)の画質の連続性について考慮されていないことから、3次元弾性画像にノイズが発生する可能性がある。また、高画質の3次元弾性画像をリアルタイムで構築することについても考慮されていない。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上し、高画質の3次元弾性画像を安定して生成することができる3次元弾性画像生成方法を確立することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、被検体について取得される複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータに基づいて、ボリュームレンダリングにより3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像生成方法において、前記弾性ボリュームデータを構成する前記各弾性フレームデータについて、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理し、合成された複数の弾性フレームデータにより弾性ボリュームデータを生成し、前記弾性ボリュームデータをボリュームレンダリングして前記3次元弾性画像を生成することを特徴とする。【０００８】
本発明は、弾性ボリュームデータの生成法に特徴を有する。すなわち、弾性ボリュームデータを構成するそれぞれの弾性フレームデータを、隣接する複数の弾性フレームデータと合成した合成弾性フレームデータに置き換えて、弾性ボリュームデータを生成する。これにより、弾性ボリュームデータを構成する合成弾性フレームデータは、隣接する複数枚の弾性フレームデータの平均的なデータになる。しかも、隣接する複数の弾性フレームデータもそれぞれ同様に隣接する複数枚の弾性フレームデータの平均的なデータになるから、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上することができる。例えば、1枚の弾性フレームデータにノイズが含まれていても、隣接する良質の複数枚の弾性フレームデータと合成されることにより、ノイズの影響を抑えることが可能になる。言い換えれば、ボリュームデータ作成時にノイズフレームの影響で、短軸方向の連続性が失われるようなケースにおいても、ノイズの影響を除去して連続性の高いボリュームデータを構築可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上することができ、高画質の3次元弾性画像を安定して生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の超音波診断装置の全体構成のブロック図
【図２】図1の一実施形態の特徴部であるノイズフレーム補間部の詳細構成を示すブロック図
【図３】本発明のノイズフレーム補間部の実施例1の処理手順を示す図
【図４】本発明のノイズフレーム補間部の実施例2の処理手順を示す図
【図５】本発明のノイズフレーム補間部の実施例3の処理手順を示す図
【図６】本発明のノイズフレーム補間部の実施例4の処理手順を示す図
【図７】本発明のノイズフレーム補間部の実施例5の処理手順を示す図
【図８】本発明のノイズフレーム補間部の実施例6の処理手順を示す図
【図９】本発明のノイズフレーム補間部の実施例7の処理手順を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図1を参照して、本発明の3次元弾性画像生成方法を適用してなる一実施形態の超音波診断装置の構成を説明する。図1に示すように、超音波診断装置100には、被検体101に当接させて用いる超音波探触子102と、超音波探触子102を介して被検体101に一定の時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信する送信部105と、被検体101から反射した反射エコー信号を受信する受信部106と、送信部105と受信部106を制御する送受信制御部107と、受信部106で受信された反射エコーを整相加算する整相加算部108とが備えられている。
【００１２】
超音波探触子102は、複数の振動子を配列して形成されており、被検体101に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。超音波探触子102は、矩形又は扇形を成して配列された複数の振動子からなり、複数の振動子の配列方向(長軸方向)と直交する方向(短軸方向)に振動子を機械的にスイングし、超音波を3次元に送受信することができる。なお、超音波探触子102は、複数の振動子が2次元配列され、超音波の送受信を電子的に制御するものでもよい。
【００１３】
送信部105は、超音波探触子102の振動子を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成する。送信部105は、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。また、受信部106は、超音波探触子102で受信した反射エコー信号について所定のゲインで増幅してRF信号すなわち受信信号を生成する。超音波の送受信制御部107は、送信部105や受信部106を制御するものである。整相加算部108は、受信部106で増幅されたRF信号の位相を制御し、1点又は複数の収束点に対し超音波の受波ビームを形成してRF信号フレームデータ(生データに相当)を生成する。
【００１４】
超音波診断装置100には、整相加算部108で生成されたRF信号フレームデータを記憶するデータ記憶部109と、データ記憶部109に記憶されたRF信号フレームデータに基づいて2次元断層画像を構成する2次元断層画像構成部113が設けられている。
【００１５】
また、2次元断層画像構成部113で構成された2次元断層画像の取得位置に基づいて3次元座標変換を行ない、断層ボリュームデータを生成する断層ボリュームデータ生成部114が設けられている。そして、断層ボリュームデータの輝度と不透明度に基づいてボリュームレンダリングを行ない、3次元断層画像を構成する3次元断層画像構成部115が備えられている。
【００１６】
さらに、2次元弾性画像構成部116は、データ記憶部109に記憶された複数のRF信号フレームデータに基づいて2次元弾性画像を構成するようになっている。弾性ボリュームデータ生成部117は、2次元弾性画像構成部116で構成される2次元弾性画像の取得位置に基づいて3次元座標変換を行ない、弾性ボリュームデータを生成する。3次元弾性画像構成部118は、弾性ボリュームデータ生成部117で生成された弾性ボリュームデータの弾性値と不透明度に基づいて、ボリュームレンダリングを行って3次元弾性画像を構成するようになっている。3次元断層画像構成部115及び3次元弾性画像構成部118は、MPR(Multiple Planar Reformat)やマルチスライス等の複数断面で、3次元的に表示することを含んでいる。
【００１７】
合成処理部119は、制御部103からの指令に応じて、2次元断層画像と2次元弾性画像とを合成したり、3次元断層画像と3次元弾性画像とを合成し、合成した合成画像あるいは2次元断層画像等を表示部120に表示させるようになっている。また、超音波診断装置100には、上述した各構成要素を制御する制御部103と、制御部103に各種入力を行なう操作部104を備えている。操作部104は、キーボードやトラックボール等を備えている。
【００１８】
2次元断層画像構成部113は、制御部103により設定される設定条件に基づいて、データ記憶部109から出力されるRF信号フレームデータを入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行ない、2次元断層画像を構成する。
【００１９】
超音波探触子102は、超音波の送受信と同時に送受信方向(θ、φ)を計測することができる。ここで、θはスキャン面に沿った超音波ビームのビーム角度、φは短軸方向のスイング角度である。断層ボリュームデータ生成部114は、2次元断層画像の取得位置に相当する送受信方向(θ、φ)に基づいて、複数の2次元断層画像について3次元変換を行ない、断層ボリュームデータを生成する。3次元断層画像構成部115は、断層ボリュームデータから3次元断層画像を構成する次式(1)〜(3)を用いてボリュームレンダリングを行なう。
【００２０】
Cout(i)=Cout(i-1)＋(1−Aout(i-1))・A(i)・C(i)・S(i)  −(1)
Aout(i)=Aout(i-1)＋(1−Aout(i-1))・A(i)              −(2)
A(i)=Opacity[C(i)]                                   −(3)
ここで、C(i)は作成される2次元投影面上のある点から3次元断層画像を見た場合、視線上i番目に存在するボクセルの輝度値である。Cout(i)は、出力されるピクセル値である。例えば、視線上にNボクセルの輝度値が並んだとき、i =0〜N-1までを積算した輝度値Cout(N-1)が最終的に出力されるピクセル値となる。Cout(i-1)はi-1番目までの積算値を示す。
【００２１】
また、A(i)は視線上i番目に存在する輝度値の不透明度であり、式(3)に示すとおり、0〜1.0の値をとる断層不透明度テーブル(断層オパシティテーブル)である。断層不透明度テーブルは、輝度値から不透明度を参照することによって、出力する2次元投影面(3次元断層画像)上への寄与率を決定する。
【００２２】
S(i)は、輝度C(i)とその周辺の画素値より求めた勾配より算定される陰影付けのための重み成分で、たとえば、光源とボクセルiを中心とした面の法線が一致する場合、もっとも強く反射するため1.0が与えられ、光源と法線が直交する場合には0.0が与えられるなどの強調効果を指し示す。
【００２３】
Cout(i)とAout(i)は、共に0を初期値としている。式(2)に示されるように、Aout(i)はボクセルを通過するたびに積算され1.0に収束される。よって、式(1)に示されるようにi-1番目までの不透明度の積算値Aout(i-1)が約1.0となった場合、i番目以降の輝度値C(i)は出力画像に反映されない。
【００２４】
2次元弾性画像構成部116は、データ記憶部109に記憶された複数のRF信号フレームデータから変位を計測する。そして、2次元弾性画像構成部116は、計測した変位に基づいて弾性値を演算し、2次元弾性画像を構成する。弾性値とは、歪み、弾性率、変位、粘性、歪み比等の弾性情報のいずれかである。弾性ボリュームデータ生成部117は、2次元弾性画像の取得位置に相当する送受信方向(θ、φ)に基づいて、複数の2次元弾性画像について3次元変換を行ない、弾性ボリュームデータを生成する。3次元弾性画像構成部118は、弾性値に基づいて弾性ボリュームデータについてボリュームレンダリングを行ない、3次元弾性画像を構成する。
【００２５】
ここで、本実施形態の特徴部の構成について説明する。図1に示すように、本実施形態では、弾性ボリュームデータ生成部117に関連付けて、ノイズフレーム補間部121が設けられている。また、図示していないが、超音波探触子102を短軸方向にスイングさせるスイング装置が超音波探触子102に装着されている。そのスイング装置を介して、超音波探触子102のスキャン面のスイング角度φを制御するスイング制御部110が備えられている。スイング制御部110からは、超音波探触子102のスイング角度φが制御部103に入力されている。
【００２６】
ノイズフレーム補間部121は、図2に示すブロック図のように構成されている。すなわち、弾性ボリュームデータ生成部117により順次生成される弾性ボリュームデータは、ボリューム保持部122のボリューム保持部V1、V2、V3、・・・に、短軸方向に連続した複数の弾性フレームデータとして蓄積される。ノイズフレーム補間部121は、ボリューム保持部122から弾性フレームデータを順次読み出し、弾性フレームデータの画質の良否を判定するフレーム判定部124と、フレーム判定部124の判定結果を考慮して弾性フレームデータを合成するフレーム合成部126と、フレーム合成部126で合成された合成弾性フレームデータを用いて生成された弾性ボリュームデータを生成するボリューム合成部128を含んで構成されている。
【００２７】
ここで、ノイズフレームについて説明する。ノイズフレームとは、圧迫が粗く、変位検出範囲を超えたために弾性値を取得できなかった弾性フレーム、弾性値の演算方向(例えば、深度方向ひずみ)に対して圧縮と伸張が混在する弾性フレーム、等のように適切な硬さの情報を反映できていない弾性フレームをいう。このようなノイズフレームが弾性ボリュームデータに含まれると、3次元弾性画像にノイズが発生して、診断の妨げとなる可能性がある。そこで、本実施形態では、ノイズフレーム補間部121を設けて、ノイズフレームの影響を排除して高画質の3次元弾性画像を生成可能にすることを特徴とする。以下、ノイズフレーム補間部121の処理手順について、実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図3を参照して、実施例1のノイズフレーム補間方法について説明する。図3(a)に示すように、超音波探触子を短軸方向にスイングして複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを取得して、ボリューム保持部122に格納する。図3(b)に示すように、フレーム合成部126において、取得される弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータを合成し、さらにボリューム合成部128において、合成された複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを生成する。合成された弾性フレームデータ(合成弾性フレームデータ)は、例えば、図3(c)に示すように、連続する3つの弾性フレームデータ(φ1、φ2、φ3)301を加算平均により合成して合成弾性フレームデータ302(φ2)とする。同様に、連続する3つの弾性フレームデータ(φ2、φ3、φ4)301を加算平均により合成して、合成弾性フレームデータ303(φ3)とする。【００２９】
図3(c)の合成に用いる平均化手法は、FIRフィルタ(有限インパルス応答フィルタ)、IIRフィルタ(無限インパルス応答フィルタ)どちらを用いることも可能である。メモリ領域の容量に応じてFIRフィルタ段数(5枚のフィルタを適応した場合：約1[mm]の精度)や、IIRフィルタを調整可能である。図3(c)のフレームの合成処理の繰り返しにより、弾性ボリュームデータを作成する。【００３０】
本実施例1によれば、弾性ボリュームデータを構成するそれぞれの弾性フレームデータを、隣接する複数の弾性フレームデータと合成した合成弾性フレームデータに置き換えて、弾性ボリュームデータを生成することから、弾性ボリュームデータを構成する合成弾性フレームデータは、隣接する複数枚の弾性フレームデータの平均的なデータになる。しかも、隣接する複数の弾性フレームデータもそれぞれ同様に隣接する複数枚の弾性フレームデータの平均的なデータになるから、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上することができる。【００３１】
なお、本実施例1によれば、例えば、1枚の弾性フレームデータにノイズが含まれていても、隣接する良質の複数枚の弾性フレームデータと合成され、良好な画像との平滑化によりノイズの影響を抑えることが可能になる。言い換えれば、ボリュームデータ作成時にノイズフレームの影響で、短軸方向の連続性が失われるようなケースにおいても、ノイズの影響を除去して連続性の高い弾性ボリュームデータを構築可能である。その結果、安定した3次元弾性画像を得ることができる。
【実施例２】
【００３２】
図4を参照して、実施例2のノイズフレーム補間方法について説明する。図4(a)に示すように、超音波探触子を短軸方向にスイングして複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを取得して、ボリューム保持部122に格納する。本実施例2が実施例1と異なる点は、図4(c)に示すように、ボリューム保持部122に順次格納される弾性フレームデータ(φ1、φ2、・・・)401について、それぞれの画質の良悪をフレーム判定部124にて判定する。フレーム判定部124の判定の結果、弾性フレームデータ(φ1、φ3、φ5)403の画質は良で、弾性フレームデータ(φ2、φ4)406の画質は良くない、つまりノイズフレームと判定されたとする。この場合、本実施例のフレーム合成部126は、ノイズフレームと判定された弾性フレームデータ(φ2、φ4)406を除外し、残りの3つの弾性フレームデータ(φ1、φ3、φ5)404を加算平均して、合成弾性フレームデータ(φ3)405として、ボリューム合成部128に出力する。【００３３】
フレーム判定部124のアルゴリズムについて説明する。一つの弾性フレームデータの画質が良いか悪いかの判定方法には周知の方法を適用することができる。例えば、画像の一致度を示す相関係数、弾性フレーム(変位、歪み、歪み比、弾性率)の平均、偏差又はS/N(ノイズ比率)、などを評価値として設定し、その評価値が判定閾値を満足するか否かで判定する。歪みの偏差SDを算出する式(4)を下記に示す。つまり、ノイズが多いフレームは、平均に対するばらつきが大きくなるため、画像の良悪を判定することが可能である。
0005890311.tif 000002
したがって、本実施例2によれば、ノイズフレームを除外して複数の弾性フレームデータを合成していることから、実施例1に比べて一層、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上することができる。
【実施例３】
【００３４】
図5を参照して、実施例3のノイズフレーム補間方法について説明する。図5(a)に示すように、超音波探触子を短軸方向にスイングして複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを取得して、ボリューム保持部122に格納する。本実施例3が実施例2と異なる点は、ノイズフレームとして除外された弾性フレームデータ(φ2、φ4)406に代えて、それらの弾性フレームデータ(φ2、φ4)406に続く弾性フレームデータ(φ3、φ5)のコピーで補完することにある。これにより、本実施例3によれば、5つの弾性フレームデータ(φ1、φ3、φ3、φ5、φ5)504を加算平均して、合成弾性フレームデータ(φ3)505として、ボリューム合成部128に出力する。
【００３５】
本実施例3によれば、実施例2に対して、合成処理に係る弾性フレームデータのフレーム数を常に固定して合成フレームを作成できることにある。
【実施例４】
【００３６】
図6を参照して、実施例4のノイズフレーム補間方法について説明する。実施例1〜3では、1つの弾性ボリュームデータの内で、連続した安定な弾性フレームデータを作成することに重点を置き、連続する隣接した複数の弾性フレームデータを用いて1つの合成弾性フレームデータを作成するものであった。【００３７】
これに対し、本実施例4では、図6(a)に示すように、超音波探触子を短軸方向にスイングして複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを取得して、ボリューム保持部122に格納する操作を繰り返し行い、複数(図示例では3つ)の弾性ボリュームデータをボリューム保持部122に格納する。【００３８】
そして、図6(b)に示すように、本実施例では、フレーム合成部126において、時間的に異なった複数回のボリュームスキャンにより得られた複数の弾性ボリュームデータから、スイング角度位置が対応する複数の弾性フレームデータを取出して加算平均処理し、そのスイング角度位置(短軸位置)における合成弾性フレームデータを生成する。つまり、本実施例は、フレーム合成部126にて、それぞれの弾性ボリュームデータの同一の短軸位置に対応した複数の弾性フレームデータが合成される。合成された合成弾性フレームデータは、弾性ボリュームデータにおける対応した短軸位置の合成弾性フレームデータとされる。このように、弾性フレームデータの合成処理を各弾性ボリュームデータについて短軸方向のフレーム分繰り返すことにより、1つの弾性ボリュームデータを作成することができる。【００３９】
ここで、各弾性ボリュームデータの同一のスイング角度位置における弾性フレームデータを位置ずれなく合成するため、スイング制御部110において超音波探触子102のスイング角度φを検出し、検出したスイング角度φを制御部103に出力する。制御部103は、スイング角度φに基づいて送受信制御部107を介して、超音波探触子102の超音波送受信の制御を行う。また、データ記憶部109でRFフレームデータとスイング角度φを同時に記憶する。これにより、弾性ボリュームデータ生成部117で収集される弾性フレームデータにスイング角度φが付与され、複数の弾性ボリュームデータのスイング角度φの対応をとれるようになっている。【００４０】
実施例1〜3と比較して、本実施例によれば、各弾性ボリュームデータの同一のスイング角度φに対応する位置の弾性フレームデータを合成するから、短軸方向の位置ズレを考慮する必要がない。しかし、実施例1〜3と比較して、複数の弾性ボリュームデータを収集するために時間遅れが発生することから、リアルタイム性を向上しようとすると、画質を落とす必要があるという欠点がある。
【実施例５】
【００４１】
図7を参照して、実施例5のノイズフレーム補間方法について説明する。複数の弾性ボリュームデータを収集してから、連続的に安定した高画質の弾性ボリュームデータを生成する点に関しては、実施例4と同じである。本実施例が実施例4と相違する点は、図7に示すように、例えば3つの弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置の弾性フレームデータの画質を比較して、最良の画質の弾性フレームデータを選択し、スイング角度ごとの最良の画質の弾性フレームデータを組み合わせて、弾性ボリュームデータを形成する点にある。【００４２】
つまり、ボリューム保持部122に3つの弾性ボリュームデータが保持され、この保持されたそれぞれの弾性ボリュームデータの対応するスイング角度の弾性フレームデータの画質の良悪をフレーム判定部124で行う。その判定結果に基づいて、フレーム合成部126にて対応するスイング角度の弾性フレームデータのうちで、最良画質の弾性フレームデータが選択される。そして、ボリューム合成部128にて、図7(b)に示すように、各スイング角度位置における最良画質の弾性フレームデータを集合した弾性ボリュームデータが生成される。
【実施例６】
【００４３】
図8を参照して、実施例6のノイズフレーム補間方法について説明する。本実施例は、実施例1〜3に示した1つの弾性ボリュームデータ内における弾性フレームデータの合成処理と、実施例4、5で示した複数の弾性ボリュームデータ間における弾性フレームデータの合成処理とを組み合わせたものである。これにより、さらに安定した高画質の弾性ボリュームデータを生成することができる。【００４４】
すなわち、図8(a)に示すように、超音波探触子を短軸方向にスイングして複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを複数取得して、ボリューム保持部122に順次格納する。フレーム合成部126は、図8(b)に示すように、取得された複数の弾性ボリュームデータごとに、隣接する複数の弾性フレームデータ同士で合成処理して、合成弾性フレームデータを集合した複数の弾性ボリュームデータを生成する。これらの複数の弾性ボリュームデータは、ボリュームデータ保持部122に再度保持される。【００４５】
さらに、ボリューム合成部128において、図8(c)に示すように、複数の弾性ボリュームデータの中から、例えば、同一スイング位置の合成弾性フレームデータを加算平均して、又は最良の画質の合成弾性フレームデータを選択して、新たな合成弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータを生成する。このように、本実施例によれば、ボリューム保持部122に1ボリュームずつスライドして保持することで、動画像としても連続的に表示することが可能となり、その効果を更に高めることが可能である。複数の弾性フレームデータの合成処理時に、フレーム判定、つまり画質の良否判定を行って合成すること、あるいは弾性ボリュームデータの合成処理時に、フレーム判定を行って合成することを組み合わせることができる。
【実施例７】
【００４６】
図9を参照して、実施例7のノイズフレーム補間方法について説明する。超音波装置において高画質な超音波画像を得るためには、一般に、長軸方向の超音波ビームピッチを細かくスキャンすることで実現する。また、3次元画像においても高画質な超音波像を得るためには、短軸方向のフレームピッチを細かくスイングすることで実現する。しかし、画質とリアルタイム性はトレードオフの関係にあることから、高精細3次元モードではフレームピッチを細かくし、リアルタイム3次元モードではフレームピッチを粗くすることになる。【００４７】
図9(a)に示すように、高精細3次元モードの場合は短軸方向のフレームピッチが細かいので、実施例1〜3に示した1つの弾性ボリュームデータ内で、隣り合う複数の弾性フレームデータ間で合成処理を行うことが適している。つまり、隣り合う複数の弾性フレームデータのスイング角度位置は略同じとして扱えるからである。一方、図9(b)に示すようなリアルタイム3次元モードの場合には、フレームピッチが粗いため、実施例1〜3のように、隣り合う複数の弾性フレームデータ間で合成処理を行うと、隣り合う複数の弾性フレームデータのスイング角度位置のずれが大きいため、合成した弾性フレームデータの画質の改善効果が小さい。そこで、リアルタイム3次元モードの場合には、実施例4、5等に示した複数の弾性ボリュームデータ間で、同一のスイング角度位置にある複数の弾性フレームデータを用いて合成処理することにより、画質の悪い弾性フレームデータを補完することが望ましい。【００４８】
そこで、本実施例では、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータのスイング角度のピッチを検出し、検出ピッチに応じて、高精細3次元モードとリアルタイム3次元モードを切り替える合成方法切替部を設けている。すなわち、合成方法切替部は、スイング角度の検出ピッチが設定値未満のときは、図9(a)の高精細3次元モードで弾性ボリュームデータを生成する。そして、スイング角度の検出ピッチが設定値以上のときは、図9(b)のリアルタイム3次元モードで、弾性ボリュームデータを生成する。合成方法を切り替えるスイング角度の検出ピッチが設定値は、例えば、スイング角度ピッチに対応するフレームピッチが0.05［mm］の場合には、高精細3次元モードの合成方法とし、1［mm］の場合には、リアルタイム3次元モードの合成方法とする。【００４９】
なお、高精細3次元モードとリアルタイム3次元モードの切り替えに合わせて、ノイズフレーム補間部121又は制御部103から送受信制御部107にモード切替え指令を出力するようにすることができる。これに合わせて、送受信制御部107は、長軸方向の超音波ビームピッチの密度を高精細3次元モードのときは密に、リアルタイム3次元モードのときは粗に制御するようにすることができる。【００５０】
本実施例によれば、高精細3次元モードとリアルタイム3次元モードに応じて、自動的にノイズフレームの補完処理が行われることから、使い勝手を向上することができる。
以上、本発明の第1の態様は、被検体101について取得される複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータに基づいて、ボリュームレンダリングにより3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像生成方法において、弾性ボリュームデータを構成する弾性フレームデータについて、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理し、合成された複数の弾性フレームデータにより弾性ボリュームデータを生成する。【００５１】
また、被検体101に送信する超音波信号のスキャン面を該スキャン面に交わる方向にスイングして取得される複数の弾性フレームデータを収集して弾性ボリュームデータを生成する弾性ボリュームデータ生成部117と、弾性ボリュームデータ生成部117により生成された弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を構築する3次元弾性画像構成部118を備えた超音波診断装置において、弾性ボリュームデータ生成部117は、スイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理して合成弾性フレームデータを作成し、合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成する。【００５２】
具体的には、弾性ボリュームデータの生成法に特徴を有する。すなわち、弾性ボリュームデータを構成するそれぞれの弾性フレームデータを、隣接する複数の弾性フレームデータと合成した合成弾性フレームデータに置き換えて、弾性ボリュームデータを生成する。これにより、弾性ボリュームデータを構成する合成弾性フレームデータは、隣接する複数枚の弾性フレームデータの平均的なデータになる。しかも、隣接する複数の弾性フレームデータもそれぞれ同様に隣接する複数枚の弾性フレームデータの平均的なデータになるから、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上することができる。例えば、1枚の弾性フレームデータにノイズが含まれていても、隣接する良質の複数枚の弾性フレームデータと合成されることにより、ノイズの影響を抑えることが可能になる。言い換えれば、ボリュームデータ作成時にノイズフレームの影響で、短軸方向の連続性が失われるようなケースにおいても、ノイズの影響を除去して連続性の高いボリュームデータを構築可能である。【００５３】
この場合において、合成弾性フレームデータを生成する合成処理は、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを加算平均する処理にすることができる。また、これに代えて、弾性フレームデータのそれぞれについて画質の良否を判定し、画質が否と判定された弾性フレームデータを取り除いて、合成弾性フレームデータを生成するようにすることができる。さらに、弾性フレームデータのそれぞれについて画質の良否を判定し、画質が否と判定された弾性フレームデータを当該弾性フレームデータに隣接する2つの弾性フレームデータのいずれか一方又は加算平均に置き換えて、合成弾性フレームデータを合成することができる。【００５４】
また、上記の課題を解決するため、本発明の第2の態様は、被検体について取得される複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータに基づいて、ボリュームレンダリングにより3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像生成方法において、前記弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の前記弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の前記弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成する。【００５５】
また、被検体101に送信する超音波信号のスキャン面を該スキャン面に交わる方向にスイングして取得される複数の弾性フレームデータを収集して弾性ボリュームデータを生成する弾性ボリュームデータ生成部117と、弾性ボリュームデータ生成部117により生成された弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を構築する3次元弾性画像構成部118を備えた超音波診断装置において、弾性ボリュームデータ生成部117は、弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成する。【００５６】
すなわち、第1の態様では、一つの弾性ボリュームデータのうちの連続する複数の弾性フレームデータを合成処理し、かつ、合成処理する複数の弾性フレームデータを1つずつずらして、それぞれの合成弾性フレームデータを生成するようにしている。これに対して、第2の態様では、被検体の同一部位について取得した複数の弾性ボリュームデータを記憶しておき、その複数の弾性ボリュームデータのうち、短軸方向のスイング角度位置が対応する複数の弾性フレームデータを合成処理して、弾性ボリュームデータを生成することが相違する。これによれば、第1の態様と同様に、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータの短軸方向の画質の連続性を向上することができる。特に、第2の態様によれば、複数の弾性フレームデータの短軸方向のピッチが粗い場合に有効である。逆に、第1の態様の場合は、スイング角度位置が異なる複数の弾性フレームデータを合成処理するため、短軸方向のピッチが密の方が画質向上の効果がある。【００５７】
この場合において、合成弾性フレームデータを生成する合成処理は、対応するスイング角度位置における複数の弾性フレームデータを加算平均する処理とすることができる。また、合成弾性フレームデータを生成する合成処理は、対応するスイング角度位置における複数の弾性フレームデータのうちで最も画質が良いものを合成弾性フレームデータとする処理でもよい。【００５８】
さらに、これらの合成処理を組み合わせて、弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の合成弾性フレームデータに基づいて新たな合成弾性フレームデータを生成し、該新たな合成弾性フレームデータに基づいて新たな弾性ボリュームデータを生成し、新たな弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を生成することができる。【００５９】
この場合において、新たな合成弾性フレームデータの合成処理は、対応するスイング角度位置における複数の合成弾性フレームデータを加算平均する処理とすることができる。また、新たな合成弾性フレームデータの合成処理は、対応するスイング角度位置における複数の合成弾性フレームデータのうちで最も画質が良いものを新たな合成弾性フレームデータとすることができる。【００６０】
さらに、本発明の第3の態様は、被検体について取得される複数の弾性フレームデータからなる弾性ボリュームデータに基づいて、ボリュームレンダリングにより3次元弾性画像を生成する3次元弾性画像生成方法において、弾性ボリュームデータを構成する各弾性フレームデータについて、当該弾性フレームデータを含むスイング方向に隣接する複数の弾性フレームデータを合成処理して合成弾性フレームデータを作成し、各弾性フレームデータを合成弾性フレームデータに置き換えた弾性ボリュームデータを生成する第1の合成処理と、弾性ボリュームデータを複数記憶し、記憶した複数の弾性ボリュームデータの対応するスイング角度位置における複数の弾性フレームデータに基づいて合成弾性フレームデータを生成し、該合成弾性フレームデータに基づいて弾性ボリュームデータを生成する第2の合成処理と、弾性ボリュームデータを構成する複数の弾性フレームデータのスイング方向のピッチを検出し、検出ピッチが設定値未満のときは第1の合成処理で弾性ボリュームデータを生成し、検出ピッチが設定値以上のときは第2の合成処理で弾性ボリュームデータを生成し、弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を生成することを特徴とする。【００６１】
すなわち、本発明の第3の態様は、第1と第2の態様の良い点を組み合わせた発明である。前述したように、複数の弾性フレームデータの短軸方向のピッチが密な場合(例えば、高精細3次元モード)は、同一の弾性ボリュームデータの隣接する複数の弾性フレームデータを用いて合成しても、短軸方向のスイング角度のずれは無視し得るから、高画質の弾性ボリュームデータを生成することができる。一方、複数の弾性フレームデータの短軸方向のピッチが粗い場合(例えば、リアルタイム3次元モード)は、短軸方向のスイング角度のずれを無視できないから、複数の弾性ボリュームデータ間でスイング角度位置が対応する複数の弾性フレームデータを合成処理することが好ましいのである。【００６２】
第3の態様において、第1の合成処理と第2の合成処理は、それぞれ第1の態様と第2の態様の合成処理を適用することができる。【００６３】
上述した第1〜第3の態様の3次元弾性画像生成方法を実施する本発明の超音波診断装置は、被検体に送信する超音波信号のスキャン面を該スキャン面に交わる方向にスイングして取得される複数の弾性フレームデータを収集して弾性ボリュームデータを生成する弾性ボリュームデータ生成部と、該弾性ボリュームデータ生成部により生成された弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を構築する3次元弾性画像構成部を備えた超音波診断装置に適用して実現できる。つまり、弾性ボリュームデータ生成部に、本発明の3次元弾性画像生成方法の第1〜第3の態様を適用し、3次元弾性画像構成部は、弾性ボリュームデータ生成部で生成された弾性ボリュームデータに基づいて3次元弾性画像を構築することにより実現できる。
【符号の説明】
【００６４】
100  超音波診断装置、102  超音波探触子、103  制御部、104  操作部、107  送受信制御部、108  整相加算部、109  データ記憶部、110  スイング制御部、116  2次元弾性画像構成部、117  弾性ボリュームデータ生成部、118  3次元弾性画像構成部、119  合成処理部、120  表示部、121  ノイズフレーム補間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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