(57)【要約】　　　（修正有）【課題】３次元画像表示のために、エコーデータ空間から有効領域を指定する時の操作性の改善を行い、簡単に領域指定ができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】領域指定手段１０がスライドボリューム、ＤＧＣスライドボリュームおよび表示部７の前面に設けられた接触検知手段のいずれか一つを有し、それを領域指定ポイントの調整に使用する。【選択図】　図１
2004033658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元エコーデータ内の有効領域を投影処理することにより画像を生成する画像生成手段と、前記投影処理に用いる前記有効領域を指定する有効領域指定手段とを備え、
前記有効領域指定手段が、２次元画像と３次元画像との表示モードの切り替えを行う表示モード切り替え手段と、前記有効領域を指定するための領域指定枠の位置、大きさおよび形状を可変できる領域指定枠可変手段と、前記領域指定枠上に設定可能な領域指定ポイントを一つまたは複数個同時に可変することができる領域指定ポイント可変手段とを有することを特徴とする３次元超音波診断装置。
【請求項２】
前記領域指定ポイント可変手段は、直線型可変抵抗器を有することを特徴とする請求項１記載の３次元超音波診断装置。
【請求項３】
前記領域指定ポイント可変手段は、エコー信号の利得を制御するエコー信号利得制御用可変抵抗器を有することを特徴とする請求項１記載の３次元超音波診断装置。
【請求項４】
前記領域指定ポイント可変手段は、接触検知手段を有することを特徴とする請求項１記載の３次元超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元画像の生成表示を行う３次元超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３次元超音波診断装置において、複数の超音波断層画像で構成されるエコーデータ空間領域から、３次元画像化のために、診断対象部位の領域指定を行う装置としては、特開平１１−２２１２２０号公報に記載されているものがある。この装置は、モデリングされたデータを光源や視点、ディスプレイ面を設定し可視化するレンダリング処理に積算処理を用い、積算範囲の領域指定に２次曲線を使用し、診断対象とする臓器データを取り出した後、３次元化処理を行うことにより、隣接した他の臓器と混合することなく、明瞭に診断対象臓器の３次元画像の表示を行うというものである。
【０００３】
図６に従来の３次元超音波診断装置のブロック図を示す。以下、図６を用いて従来の３次元超音波診断装置の例を説明する。送受信部１は、プローブ２を介して超音波パルスを生体内に送受信し、超音波エコーデータを出力する。この超音波エコーデータは、Ａ／Ｄ変換部３によりディジタル信号に変換される。３次元データメモリ４には、プローブ２を走査させながら移動することにより３次元データが蓄積されると同時に、ディジタルスキャンコンバータ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｃａｎ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ以下、ＤＳＣという）５によりリアルタイムの断層像が生成される。ＤＳＣ５で生成された画像は、Ｄ／Ａ変換部６によりアナログビデオ信号に変換され、表示部７により表示される。ここで、プローブ２は、手動走査または機械走査により、生体内の３次元領域での超音波走査を行う。
【０００４】
また、バス８を介して、３次元データメモリ４、中央処理ユニット（以下ＣＰＵという）６１、レンダリング演算部９、ＤＳＣ５が互いに接続されている。ＣＰＵ６１は、スイッチ群６２および移動量入力装置群６３からのデータによりレンダリング処理に用いる視線方向および有効データ領域を決定する。有効領域指定手段６０は、ＣＰＵ６１、スイッチ群６２および移動量入力装置群６３により構成される。ＣＰＵ６１は図６中の各構成要素の動作の制御も行う。移動量入力装置群６３は、方向の正負、及び移動量を検出できるデバイスであり、ロータリエンコーダやトラックボールが該当する。
【０００５】
レンダリング演算部９は、有効データ領域内の３次元データを用い、レンダリング処理により３次元画像を生成し、ＤＳＣ５を介して３次元画像を表示部７に表示する。なお、領域指定手段６０は、ＣＰＵ６１とスイッチ群６２と移動量入力装置群６３とを有し、有効領域指定のために２次曲線を使用し、スイッチ群６２および移動量入力装置群６３を使用して方向の正負と移動量を入力する。これにより２次曲線を有効領域のみを含むように調整している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の３次元超音波診断装置においては、２次曲線を利用して３次元化領域の指定を行うため、２次曲線の回転、平行移動、曲率の変更時に装置の使用者はロータリーエンコーダやトラックボールを利用することになるが、使用機能選定のために多くのメニュー画面を利用する必要があり、キー操作手順が複雑となりやすいこと、および領域指定の調整の際には、これらのキーはトラックボール等の回転量に対する調整ポイントの移動量が大きい粗調整とトラックボール等の回転量に対する調整ポイントの移動量が小さい微調整が１回の調整にて行えず、操作性が悪い、使いづらいことという問題があった。
【０００７】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、３次元化領域指定の際に、操作手順を簡単にでき、かつ粗調整と微調整を同時に行うことができる３次元超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の３次元超音波診断装置は、３次元エコーデータ内の有効領域を投影処理することにより画像を生成する画像生成手段と、前記投影処理に用いる前記有効領域を指定する有効領域指定手段とを備え、
前記有効領域指定手段が、２次元画像と３次元画像との表示モードの切り替えを行う表示モード切り替え手段と、前記有効領域を指定するための領域指定枠の位置、大きさおよび形状を可変できる領域指定枠可変手段と、前記領域指定枠上に設定可能な領域指定ポイントを一つまたは複数個同時に可変することができる領域指定ポイント可変手段とを備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、多くのメニュー画面を利用することなく、領域指定ポイントの調整が可能となる。さらに、領域指定ポイントのダイレクト調整および複数の領域指定ポイントを同時に調整することも可能となる。
【００１０】
また、本発明の３次元超音波診断装置は、領域指定ポイント可変手段が、直線型可変抵抗器を備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、領域指定ポイントの粗調整と微調整を１回の調整にて行うことが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明の３次元超音波診断装置は、領域指定ポイント可変手段が、エコー信号の利得を制御するエコー信号利得制御用可変抵抗器を備えた構成を有している。
【００１３】
この構成により、通常はエコー信号の利得を制御している可変抵抗器を領域指定手段と兼用させるため、新規に領域指定ポイント可変用のスライドボリュームを設けることなく、領域指定ポイントの粗調整と微調整を１回の調整にて行うことが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の３次元超音波診断装置は、領域指定ポイント可変手段が、接触検知手段を備えた構成を有している。
【００１５】
この構成により、例えば表示手段前面部に配置されたタッチパネル等を操作することで、領域指定ポイントを画面を見ながら直接調整することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態の３次元超音波診断装置を図１に示す。
【００１８】
図１において、本発明の３次元超音波診断装置は、送受信部１、プローブ２、Ａ／Ｄ変換部３、３次元データメモリ４、ＤＳＣ５、Ｄ／Ａ変換部６、表示部７、バス８、レンダリング演算部９、有効領域指定部１０およびＣＰＵ１１を有している。
【００１９】
有効領域指定部１０は、２次元画像と３次元画像との表示モードの切り替えを行う表示モード切り替え部１２と、有効領域を指定するための領域指定枠の位置、大きさおよび形状を可変できる領域指定枠可変部１３と、領域指定枠上に設定可能である領域指定ポイントを一つまたは複数個同時に可変することができる領域指定ポイント可変部１４とから構成される。具体的には、表示モード切り替え部１２は、トグル形式のスイッチまたはＬＣＤパネルによるＬＣＤメニュー選択キーを利用する。また、領域指定枠可変部１３は、トラックボールと数種類のキーを利用し、領域指定ポイント可変部１４は、直線型可変抵抗器（以下、スライドボリュームと記す）を使用する。
【００２０】
ここで、ＣＰＵ１１は、従来例のＣＰＵ６１とは異なる制御を行うため、別番号を付しているが、これ以外の従来技術と同一の構成要素については、同一の符号を付しているため説明を省略する。
【００２１】
以上のように構成された３次元超音波診断装置について、図２〜図３を用いてその動作を説明する。
【００２２】
まず、表示モード切り替え部１２のトグル形式のスイッチまたはＬＣＤメニュー選択キーを押すことにより、表示画像を２次元画像表示モードから図２（Ｂ）に示された３次元画像表示モードへと変更する。３次元画像表示モードから２次元画像表示モードへの切り替えも表示モード切り替え部１２によって行う。３次元画像表示モード画面２０には、領域指定画面２１と３次元画像表示画面２２が表示され、領域指定画面２１には、Ｂモード画像とデフォルトの位置と大きさと形状とを有する領域指定枠２４が表示される。領域指定枠可変部１３は、領域指定枠２４の位置、大きさおよび形状をトラックボールと数種類のキーを使用することにより調整する。ここで、領域指定枠２４の大きさと位置は、Ｂモード画像２３内であれば任意に設定可能であり、Ｂモード画像２３内の診断対象部位画像２７を視線方向（図２（Ｂ）の例では、視線方向は上方向から見た場合を示している）から見たときの診断対象部位画像２７の表面部を覆うように設定する。領域指定枠２４の形状は、四角形または表示されているＢモード画像２３と相似の形状のどちらかから選択できる。
【００２３】
領域指定ポイント可変部１４は、図２（Ａ）のスライドボリューム２８ａ〜２８ｅを使用し、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅの動きと図２（Ｂ）で示される３次元画像化の範囲を指定するための領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの動きを連動させることにより、領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅを可変できる。また、隣り合う２点間　（２５ａと２５ｂ間等）については、例えば直線補間、スプライン補間、ベジェ補間等の補間方法により領域指定枠２４を決める。
【００２４】
図２では領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの調整点数を５点としているが、調整点数の最大値は、装置に実装されるスライドボリュームの総個数まで任意に設定できる。
【００２５】
診断対象部位の中心部または診断対象部位の特に詳細に診断しようとする部分の３次元画像を得るため、プローブ２の位置の調整またはデータメモリ４内のデータの選択等を行う。この調整または選択を行う際には、領域指定画面２１に、Ｂモード断層画像を表示させながら、または、図１に示す３次元データメモリ４内に記憶されたＢモード蓄積画像を表示させながら、または、３次元画像化を行いたい視線方向から見たときの診断対象部位画像２７の断層画像をＣＰＵ１１にて計算によって求め１枚ずつ表示させながら実施する。
【００２６】
その後、領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅに対応するスライドボリューム２８ａ〜２８ｅを上下にスライドさせ、各領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅが診断対象部位２７の輪郭に沿う形となるように、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅの位置の調整を行う。調整後の領域指定枠は、図２（Ｂ）の調整後の領域指定枠２６で示されている。
【００２７】
なお、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅを上下させる時に、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅが最上部に位置する時には、領域指定画面２１上の領域指定枠２４の最上部に位置し、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅが最下部に位置する時には、領域指定枠２４の最下部に位置するものとする。
【００２８】
図２（Ａ）において、領域指定ポイント２５ｂと２５ｄを同時に調整する場合には、スライドボリューム２８ｂと２８ｄを同時に移動することにより複数の領域指定ポイントを同時に調整できる。
【００２９】
図２（Ｂ）に示す領域指定画面２１内では、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅは上下に移動する構成としているが、スライドボリュームの移動方向と領域指定画面２１上の領域指定ポイントの移動方向が一致するように、調整したい領域指定枠２４の一辺を決めると、その一辺が領域指定画面２１において上部に表示されるようにＢモード画像２３そのものを回転させて対応する。ここで、領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅは領域指定枠２４の任意の一辺上に設定が可能なものとする。
【００３０】
例えば、図２（Ａ）の領域指定枠２４と診断対象部位画像２７の位置関係が図３（Ａ）に示すような関係の場合、領域指定ポイント３１は、領域指定枠３４の右辺に設定し、領域指定枠３４と診断対象部位画像３０を含むＢモード画像２３を反時計方向に９０度回転すると、図３（Ｂ）に示す表示になり、スライドボリューム２８ａ〜２８ｅの動きと領域指定ポイント３１の画面上での動きの方向を一致させることができる。なお、図３において黒い四角印は調整前、白い四角印は調整後の領域指定ポイント３１の位置を示している。
【００３１】
また、画像を回転させることなく、画面上の領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの移動方向がスライドボリューム２８ａ〜２８ｅの移動方向と合うようにスライドボリューム２８ａ〜２８ｅそのものを回転させてもよい。
【００３２】
調整後の領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅを含む領域指定枠２４により得られる調整後の領域指定枠（診断対象部位画像２７を含む側の平面を考える）を、画像の面に対して垂直な方向（正負両方向が考えられるが両方向を対象とする）に動かした時に得られるエコー空間のデータを用いて、レンダリング演算部９がボリュームレンダリングのための積算処理を行うことにより、診断対象部位画像２７の３次元画像が生成され、３次元画像表示画面２２に表示される。
【００３３】
このようにして、診断対象部位画像２７が明瞭に表示された３次元画像が得られる。この場合、医者または患者にとってより見やすく、また診断が容易となるように、表示部７の３次元画像表示モード画面２０全面に３次元画像表示画面２２を拡大表示できるものとする。
【００３４】
このように本発明の実施の形態によれば、３次元画像生成のためのデータエリアの領域指定手段１０が、表示モード切り替え部１２と領域指定枠可変部１３と領域指定ポイント可変部１４とを備えた構成であることにより、領域指定ポイントの粗調整と微調整を１回の調整にて行うことが可能となる。また、設定を行いたい領域指定ポイントをダイレクトに調整することが可能となる。さらにスライドボリュームは複数個のボリュームを同時に操作することが可能なため、複数の領域指定ポイントを同時に調整することも可能となる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態の３次元超音波診断装置を図４と図５を用いて説明する。第２の実施の形態では、図４に示す如く第１の実施の形態における領域指定手段４０がＣＰＵ１１と表示モード切り替え部１２と領域指定枠可変部１３と領域指定ポイント可変部１４とに加え、メモリ４１とセレクタ４２とディジタルゲインコントローラ（以下ＤＧＣと略す）のためのエコー信号利得制御用可変抵抗器、すなわちＤＧＣ可変部４３とを有している。
【００３６】
ＤＧＣスライドボリューム部５２は、プローブに近い部分から遠い部分まで、プローブからの距離に応じて受信エコーのゲインを調整するものであり、スライドボリュームの位置によってアナログ的に可変される定電圧をディジタル値に変換し、ディジタル値に応じたゲイン調整を行う。本実施の形態では、ＤＧＣスライドボリューム部５２は、３次元画像表示モード以外の時には、受信エコーのゲインを調整するＤＧＣ可変部４３として動作するが、３次元画像表示モードの時には、領域指定ポイント可変部１４として、動作する。これらの機能は、セレクタ４２により２次元または３次元の画像表示モードに応じて切り替える。
【００３７】
本実施例では、操作パネル５０上に配設されたＤＧＣスライドボリューム部５２の個数は８ヶとしており、この中５ヶのＤＧＣスライドボリューム５３ａ〜５３ｅを利用しそれらの動きと、図２における領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの動きを連動させることで、領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの位置を調整する。また、２次元表示モードと３次元表示モードの表示モード切り替えに、ＬＣＤメニュー選択キー５４とＬＣＤパネル５５を利用し、領域指定枠の大きさ、位置および形状の変更にトラックボール５１を利用する。
【００３８】
本実施例においても第１の実施の形態と同じく、ＤＧＣスライドボリューム５３ａ〜５３ｅの移動方向と領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの移動方向が合うようにＢモード画像２３または、ＤＧＣスライドボリューム５３ａ〜５３ｅを含むＤＧＣスライドボリューム部５２を回転させる。
【００３９】
さて、ＤＧＣスライドボリューム５３ａ〜５３ｅを領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの調整に使用する場合には、ＤＧＣ機能は、操作パネル５０上の予め定められた特定のキーを押すこと、またはソフトメニュー選択、例えばＬＣＤパネル５５上に表示される予め定められたＬＣＤメニュー選択キー５４を押すことにより、停止させておく。こうして、ＤＧＣスライドボリューム部５２は領域指定ポイントの調整のみに使用する。この時、現在のＤＧＣの設定値は、操作パネル３０上のＣＰＵ１１内またはＣＰＵ１１の周辺メモリ４１に保存しておき、表示部７に表示される画像もこの保存されたＤＧＣの設定値に基づいて表示される。３次元画像表示モード終了後、ＤＧＣスライドボリューム部５２を操作するまでは、ＤＧＣの設定値は、３次元画像表示モード切り替え前の状態を保持しておき、ＤＧＣスライドボリューム部５２を一つでも変化させるとその時のＤＧＣスライドボリューム部５２の位置による受信ゲイン制御を行った画像表示を行うものとする。
【００４０】
また、本実施の形態の場合、第１の実施の形態のように予めＤＧＣスライドボリュームの位置を最上端等に設定しておくことが出来ないが、この場合はその時の各ＤＧＣスライドボリューム５３ａ〜５３ｅの位置に従って領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅを表示させる。この後、診断対象部位画像２７の輪郭に沿った領域指定を行えばよい。図２では領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅの設定点数を５点としているが、ＤＧＣスライドボリューム部５２の総個数以下であれば、任意の数を設定できる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によればＤＧＣスライドボリューム部５２は複数個のボリュームを同時に操作することが可能なため、第１の実施の形態と同じく、複数の領域指定ポイントを同時に可変できる。また、既存のＤＧＣスライドボリューム部５２にＤＧＣ機能と領域指定ポイント調整機能を兼ねさせることにより、新たにスライドボリュームを設ける必要がないため、操作パネル５０の小型化を図ることができる。
【００４２】
最後に、本発明の第３の実施の形態の３次元超音波診断装置を説明する。
【００４３】
第３の実施の形態の３次元超音波診断装置は、表示部７の前面に領域指定ポイント可変用のために、接触検知手段としてのタッチパネルを有している。本実施の形態では、図２で示した画面例が図１の表示部７に表示され、表示部７の前面にタッチパネルが配置され、タッチパネル上の領域指定ポイント２５ａ〜２５ｅを指等で選択後に上下させることにより、領域指定ポイントの調整を行うことができる。また、領域指定枠２４の形状、位置および大きさもタッチパネルにて変更可能である。以上のように、本実施の形態では、表示画像を見ながら領域指定ポイントを直接操作することが可能となる。
【００４４】
なお、以上の説明では、領域指定ポイント可変部が、新規に設けるスライドボリューム、ＤＧＣスライドボリュームおよび表示部前面に設けられたタッチパネルを備えた構成について説明したが、操作パネル部４０が遠隔操作可能なリモコンその他のワイヤレス通信手段による制御が可能な場合にも、リモコン等にスライドボリューム等を実装することにより、同様に実現可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明の３次元超音波診断装置は、３次元画像生成のための有効領域を指定する領域指定ポイント可変手段を設けることにより、複雑な操作を行うことなく、領域指定ポイントの調整が可能となる。また、領域指定ポイントのダイレクト調整を行うこと、および粗調整ならびに微調整を同時に行うこと、および複数の領域指定ポイントの調整を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波画像診断装置のブロック図
【図２】（Ａ）スライドボリュームと領域指定ポイントとの関係を示す図
（Ｂ）３次元画像表示モードの画面構成例を示す図
【図３】（Ａ）回転前の診断対象部位画像および領域指定枠を示す図
（Ｂ）回転後の診断対象部位画像および領域指定枠を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態における超音波画像診断装置のブロック図
【図５】操作パネル構成の一例を示す図
【図６】従来の超音波画像診断装置のブロック図
【符号の説明】
１　送受信部
２　プローブ
３　Ａ／Ｄ変換部
４　３次元データメモリ
５　ＤＳＣ
６　Ｄ／Ａ変換部
７　表示部
８　バス
９　レンダリング演算部
１０　有効領域指定部
１１　ＣＰＵ
１２　表示モード切り替え部
１３　領域指定枠可変部
１４　領域指定ポイント可変部
２０　３次元画像表示モード画面
２１　領域指定画面
２２　３次元画像表示画面
２４　領域指定枠
２５ａ〜２５ｅ　領域指定ポイント
２７　診断対象部位画像
２８　スライドボリューム
２９　スライドボリューム部
３０　診断対象部位画像
３１　領域指定ポイント
３４　領域指定枠
４０　有効領域指定部
４１　メモリ
４２　セレクタ
４３　ＤＧＣ可変部
５０　操作パネル
５２　ＤＧＣスライドボリューム部
５３ａ〜５３ｅ　ＤＧＣスライドボリューム
６０　有効領域指定手段
６１　ＣＰＵ
６２　スイッチ群
６３　移動量入力装置群
【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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