(57)【要約】【課題】構成上費用のかからない３次元超音波画像の作成方法を提供する。【解決手段】患者（４）の呼吸運動によって位置変化する身体部位（２）の３次元超音波画像の作成方法において、超音波変換装置（６）により、呼吸運動に基づいて身体部位の種々のスライス平面に属する１つの位置固定の画像平面（ｚｙ）において時間的に連続する複数のＢ画像（Ｓ１〜Ｓ７）が作成され、これらのＢ画像が画像処理装置（１２）により次元正しく合成されて１つの３Ｄ画像を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（４）の呼吸運動によって位置変化する身体部位（２）の３次元超音波画像の作成方法において、超音波変換装置（６）により、呼吸運動に基づいて身体部位の種々のスライス平面に属する１つの位置固定の画像平面（ｚｙ）において時間的に連続する複数のＢ画像（Ｓ１〜Ｓ７）が作成され、これらのＢ画像が画像処理装置（１２）により次元正しく合成されて１つの３Ｄ画像を形成することを特徴とする３次元超音波画像の作成方法。
【請求項２】
超音波変換装置（６）として超音波変換器アレイを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
３Ｄ画像を１つ又は複数のＣ画像に変換することを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に砕石術における結石破砕の監視及び可視化の際に用いられる３次元超音波画像の作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
腎臓結石破砕時に、当該結石をできるだけ効率よくすなわちできるだけ僅かの衝撃パルスで患者をいたわるように破砕できることを保証するために、結石の連続的な破砕を石及びその周辺の３次元表示により可視化すると望ましい。
【０００３】
このような３次元可視化を可能にする公知の装置によれば、６４×６４個の変換要素からなる２次元超音波変換装置により変換要素の位相遅延駆動によって３次元画像が作成される（非特許文献１参照）。
【０００４】
３次元超音波画像は１次元超音波変換装置によっても作成することができる。この変換装置の変換要素は位相遅延駆動されかつ電子的揺動によりＢ画像を作成する（リニアフェーズドアレイ）。Ｂ画像平面に対して垂直な機械的揺動によってその都度の既知の揺動位置における一連の２次元画像（Ｂ画像）が作成される。その後、これらの一連のＢ画像が合成されて１つの３次元画像を形成する。
【０００５】
直線形超音波変換器アレイの移動時に時間的に連続して生じる多数のＢ画像から同様に３次元画像が合成されるような直線形超音波変換器アレイによる３次元超音波画像の作成方法は公知である（特許文献１）。時間的に連続するＢ画像の特殊な評価によって、移動が不規則に行なわれしかも例えば操作者によって手動で実行される場合にも、３次元超音波画像の次元正しい再生が可能である。相応の商業的なソフトウェアは、シーメンス社から商品名「３−Ｓｃａｐｅ」にて入手可能である。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８２８９４７号明細書
【非特許文献１】M.Bechtold, B.Granz, R.Oppelt, “2-D Array for Diagnostic Imaging”, IEEE Ultrasonics Symposium 1996, p1573-1576
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、構成上費用のかからない３次元超音波画像の作成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、本発明によれば、請求項１の特徴事項によって解決される。この特徴事項によれば、呼吸運動によって位置変化する身体部位の３次元超音波画像の作成方法において、超音波変換装置により、呼吸運動に基づいて身体部位の種々のスライス平面に属する１つの位置固定の画像平面において時間的に連続する複数のＢ画像が作成させられ、これらのB画像が画像処理装置により次元正しく合成されて１つの３Ｄ画像を形成する。
【０００８】
本発明は、１つの位置固定の画像平面において作成された一連のＢ画像により１つの３Ｄ画像を作成するために、呼吸運動によって生じる患者内部にある身体部位の位置の、位置固定のＢ画像平面に対する相対的な移動だけで十分であるという考えに基づいている。用語「位置固定」は、本発明における意味では、Ｂ走査平面（画像平面）が治療テーブルに対して位置固定に又は身体表面に対して相対的に位置固定に配置されていると理解すべきである。身体表面に対して相対的に位置固定に配置される場合にも、患者の身体部位は患者の呼吸運動に基づいて種々のスライス平面において捕捉される。なぜならば、呼吸運動によって、身体表面は法線に対して垂直方向に僅かしか動かず、一方内部にある器官は法線に対して直角方向に明らかに大きな行程（５ｃｍまで）で動かされるからである。
【０００９】
最大のボリュームを表示できるようにするために、超音波変換装置及びこれに付属した走査平面又は画像平面は呼吸運動によって引き起こされる当該身体部位の移動の方向に対してほぼ垂直に位置決めされ、この位置に保持されさえすればよい。
【００１０】
超音波変換装置としては、特に個別駆動可能な多数の変換要素を有する超音波変換器アレイが設けられ、この超音波変換器アレイは機械的な移動なしにＢ画像を純電子的に作成することを可能にする。例えば、直線状走査を行なうことができる直線形超音波変換器アレイ、又は電子的揺動を可能にする曲線形アレイ又は位相遅延駆動式の直線形超音波変換器アレイが好適である。
【００１１】
３Ｄ画像の作成のために超音波変換装置の移動がもはや必要でないことから、特に患者皮膚上へ直接に配置しても（身体表面に対して相対的に位置固定の画像平面）、同じ状態の超音波結合が保証されているので、個々のＢ画像における画質の変動が回避される。さらに、アレイの意図的でない傾きによって身体における間違った平面が表示されることが回避される。
【００１２】
本発明の他の好ましい実施態様では３Ｄ画像が１つ又は複数のＣ画像に変換される。これは、Ｘ線診断の場合には通常行われている表示様式で監視すべき身体部位の観察を可能にするので、Ｘ線画像と超音波画像とを直接に互いに比較することができる。この観察方法は非常に有効である。なぜならば、Ｘ線画像と超音波画像との診断内容が加え合わされるからである。
【００１３】
本発明による方法は、特に、砕石術における結石破砕の監視及び可視化に使用される。それにより、一方では破砕時における標的精度が高められ、つまり結石への衝撃波の焦点の正確な調整が行なわれる。他方では、結石の破砕の精密かつ一目瞭然の監視が可能であるので、破砕に必要な衝撃波パルスの個数も健全な組織領域の負担も最少に低減させることができる。この用途において、装置はとりわけ砕石器の組込み構成要素である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において図面に示す実施例を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明による方法を示す概略構成図である。
【００１５】
図１によれば、治療テーブル上で静止している患者４の検査すべき身体部位２の上方に超音波変換装置６が位置決めされている。超音波変換装置６は位置固定のｚｙ平面においてＢ画像を作成する。このために超音波変換装置６は、画像撮影中、空間固定されて（治療テーブルに対して相対的に位置固定されて）水封入部を介して患者４の皮膚表面から隔てられて患者４に音響的に結合されているとよい。
【００１６】
この実施例においては、超音波変換装置６として、位相遅延駆動される変換要素６１〜６９を有する直線形の超音波変換器アレイが設けられている。このアレイは、直接に（ゲルを介する結合にて）患者４の皮膚表面上に、すなわち患者の身体表面に対して相対的に位置固定されて配置されているとよい。このようなフェーズドアレイの使用の代替として、揺動もしくは線状走査を、変換要素の位相遅延駆動を必要とすることなしに行なうことができる曲線形アレイ又は直線形アレイを設けてもよい。原則的には、個別変換器の機械的移動、例えば機械的揺動によりＢ画像を作成する超音波変換装置も可能である。
【００１７】
身体部位２内にある検査対象物、例えば結石１０を有する腎臓８は、患者４の呼吸運動に基づいてｘ方向にほぼ直線状に往復運動する。全運動行程Δｘは５ｃｍの大きさである。
【００１８】
超音波変換装置６により、予め与えられた繰り返し速度、例えば２５Ｈｚで、静止している（位置固定の）画像平面ｚｙにおいて時間的に連続する複数のＢ画像すなわち２次元断層画像が、その都度超音波変換装置６の揺動範囲内にある身体部位２から作成される。
【００１９】
図１には、それぞれの最大の変位における腎臓８及び結石１０の位置が破線で示され、その中間位置が実線で示されている。１つの完全な呼吸運動中、多数のＢ画像Ｓ１〜Ｓ７が作成される（図の見易さの理由から７個のＢ画像だけが示されている）。Ｂ画像Ｓ１は腎臓８が破線で示された位置Ｉにある状態を表示する。この時点でｚｙ平面内にあるすなわち図１では結石１０の右側にある腎臓の範囲が超音波変換装置６によって捕捉される。腎臓８はｘ方向へ右に向かって移動するので、静止しているｚｙスライス平面が相前後して腎臓８の他の領域をスライスする。Ｂ画像Ｓ４の撮影の際には腎臓８は位置ＩＩにあり、結石１０はｚｙ平面にあるので、結石１０は超音波変換装置６によって捕捉される。Ｂ画像Ｓ７の撮影の際、ｚｙ平面において、結石１０の左側に位置する腎臓８の範囲が捕捉される（位置ＩＩＩ）。
【００２０】
連続するＢ画像Ｓ１〜Ｓ７が画像処理装置１２において次元正しく合成されて１つの３Ｄ画像を形成し、この３Ｄ画像はモニタ１４により該当身体部位の立体的観察を可能にする。個々のＢ画像Ｓ１〜Ｓ７の次元正しい合成は、例えば特許文献１に開示されているような方法によって行なわれる。Ｂ画像Ｓ１〜Ｓ７を側面正しく合成すると、結石１０の周りにおける身体部位２の直方体として概略的に表示されている部分の立体画像Ｂが生じる。
【００２１】
正確な３Ｄ再生を得るために、超音波変換装置６の走査平面ｚｙは身体部位２の呼吸運動によって引き起こされる直線移動に対してほぼ垂直方向に向けられなければならない。このために、例えばまずアレイ長手方向（走査平面）が呼吸運動の方向に向けられ、最大の変位方向が見つけ出される。それに応じてアレイはｚ軸の周りに９０°回転させられ、呼吸運動に対して正確に垂直になる。
【００２２】
画像処理装置１２により、さらにＣ画像の表示、すなわちｚ軸に対して垂直な、すなわちｘｙ平面に対して平行な１つ又は複数の投影平面における表示も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による方法を示す概略構成図
【符号の説明】
【００２４】
２              身体部位
４              患者
６              超音波変換装置
８              腎臓
１０              結石
１１              モニタ
６１−６９        変換要素
ｘ              方向
ｚ              軸
Δｘ              運動行程
ｚｙ              画像平面
Ｓ１−Ｓ２        Ｂ画像
Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ  位置
【図１】
2004243120.tif 000003