【手続補正書】
【提出日】平成15年12月25日(2003.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】超音波診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】探触子と、被検体内の診断部位に対して超音波を送受信して断層面を扇状に走査させる超音波送受信手段と、該走査によって得られた断層像に対して直交座標系−極座標系変換及び空間補間演算を行う演算手段と、極座標系の画像データを直交座標系の画像データに変換して表示させる表示装置とを備える超音波診断装置において、
前記演算手段で、前記直交座標系−極座標系変換の所望座標位置の周囲の４点の画像データに前記所望座標位置と該４点との距離に応じた重み付けをして演算する前記空間補間演算を行い、走査変換された超音波断層像のデータを円形に表示させ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、断層面を扇状に走査して得た極座標系の断層像を直交座標系−極座標系変換及び空間補間演算を行って表示装置に表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波診断装置は、探触子から被検体内の診断部位に対して超音波を送受信して断層面を扇状に走査し、該走査によって得られた断層像を表示装置に表示するようになっている。この場合、断層像は、角度と深さを座標軸とする極座標系のデータとして得られることになるため、ＣＲＴ等の表示装置に断層像を表示させるには、表示装置の直交座標系における座標に対応する前記極座標系の座標を求める直交座標系−極座標系変換を行って、画像データの割りつけを行う必要があった。
【０００３】
更に、前記直交座標系−極座標系変換で得られる座標（深さＲ，角度θ）は、一般的に整数値にならないので、座標（Ｒ，θ）の周囲４点（Ｒｉ，θｉ），（Ｒｉ＋１，θｉ），（Ｒｉ，θｉ＋１），（Ｒｉ＋１，θｉ＋１）の画像データＰと（Ｒ，θ）の少数部（Ｒｆ，θｆ）とを用い、前記４点の画像データの重み付けを決める空間補間係数によって空間補間演算を行い、表示装置上の座標位置に対応した画像データＱを算出するようにしており、具体的には、下式に示すようにして空間補間演算を行っていた。
Ｑ＝Ａ・Ｐ（Ｒｉ，θｉ）＋Ｂ・Ｐ（Ｒｉ＋１，θｉ）＋Ｃ・Ｐ（Ｒｉ，θｉ＋１）＋Ｄ・Ｐ（Ｒｉ＋１，θｉ＋１）
【０００４】
上記Ａ〜Ｄは前記４点それぞれに対応する空間補間係数（重み付け）であり、下式によって算出していた。
Ａ＝（１−Ｒｆ）・（１−θｆ）
Ｂ＝Ｒｆ・（１−θｆ）
Ｃ＝（１−Ｒｆ）・θｆ
Ｄ＝Ｒｆ・θｆ
【０００５】
【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では、ある１点のオリジナル画像データの影響が同心円状に広がる構成ではないため、表示装置に表示される断層像に歪みが生じるという問題があった。
【０００６】
即ち、上記従来の超音波診断装置では、ある１点のオリジナル画像データは周囲８点内の画像データに影響を及ぼすことになるが、前記演算式で演算される空間補間係数による補間演算では、図６に示すように、その影響範囲がオリジナル画像データＰ（Ｒｉ，θｉ）の大きさに応じてひし型から円形、更には四角へと形状を変える特性を持ってしまう。
【０００７】
一般に、超音波データは円形と考えられているのに、上記従来の超音波診断装置によると、超音波データが必ずしも円形に表示されるとは限らず歪みを生じることがあったものであり、特に、超音波診断装置で得られるデータ数は、一般画像のデータ数に対して少ないため、空間補間での歪みが表示装置に表示される画像に顕著に現れてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、走査変換された超音波断層像の個々のデータを歪みなく常に円形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。
【０００９】
【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、探触子と、被検体内の診断部位に対して超音波を送受信して断層面を扇状に走査させる超音波送受信手段と、該走査によって得られた断層像に対して直交座標系−極座標系変換及び空間補間演算を行う演算手段と、極座標系の画像データを直交座標系の画像データに変換して表示させる表示装置とを備える超音波診断装置において、
前記演算手段で、前記直交座標系−極座標系変換の所望座標位置の周囲の４点の画像データに前記所望座標位置と該４点との距離に応じた重み付けをして演算する前記空間補間演算を行い、走査変換された超音波断層像のデータを円形に表示させた。
【００１０】
【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は本発明による空間補間方法の実施に使用する超音波診断装置を示すブロック図である。この超音波診断装置は、探触子から被検体内の診断部位に対して超音波を送受信して断層面を扇状に走査し、該走査によって得られた断層像に対して直交座標系−極座標系変換及び空間補間演算を行うことにより、極座標系の画像データを表示装置の直交座標系の画像データに変換して表示装置に表示させるものである。
【００１１】
前記図１において、送受信部１により探触子２を駆動し、該探触子２から被検体内の診断部位に向けて超音波を送受信して断層面を扇状に走査し、該走査によって得られた反射エコー信号について処理回路３で整相，検波，圧縮などの各種処理を施した後、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換して画像データを画像メモリ５に一旦蓄える。そして、走査変換部６において直交座標系−極座標系変換及び空間補間演算を行い、変換結果をＤ／Ａ変換器７でアナログ信号に戻して表示装置８に断層像を表示させる。
【００１２】
前記走査変換部６は、図２に示すように構成され、アドレスカウンタ１１により表示装置８上の座標を示すアドレス（Ｘ，Ｙ）を走査していき、画像の拡大縮小，回転などを行うアフィン変換部１２及び直交座標系−極座標系変換部１３での変換処理によって、前記アドレス（Ｘ，Ｙ）それぞれに対応する注目座標位置としての画像メモリ５上のアドレス（Ｒ，θ）を求める。そして、前記アドレス（Ｒ，θ）（注目座標位置）に対応する画像データＱを空間補間演算部１５における空間補間演算により演算し、該画像データＱをそのときのアドレス（Ｘ，Ｙ）に対応する画像データとして表示装置８に出力する。
【００１３】
前記空間補間演算部15における空間補間演算のために、前記アドレス（Ｒ，θ）（注目座標位置）の周囲４点（Ｒｉ，θｉ），（Ｒｉ＋１，θｉ），（Ｒｉ，θｉ＋１），（Ｒｉ＋１，θｉ＋１）の画像データＰが、前記直交座標系−極座標系変換部１３からのアドレス（Ｒ，θ）（注目座標位置）の指定によって前記画像メモリ５から読み出されるようになっていると共に、前記直交座標系−極座標系変換部１３からのアドレス（Ｒ，θ）（注目座標位置）の指定により、空間補間係数演算部１４で前記周囲４点それぞれに対する重み付けを示す空間補間係数Ａ〜Ｄが後述する式によって演算される。
【００１４】
そして、空間補間演算部15では、前記画像メモリ５から読み出された周囲４点の画像データＰ（Ｒｉ，θｉ），Ｐ（Ｒｉ＋１，θｉ），Ｐ（Ｒｉ，θｉ＋１），Ｐ（Ｒｉ＋１，θｉ＋１）と前記空間補間係数Ａ〜Ｄとによって前記アドレス（Ｒ，θ）（注目座標位置）に対応する画像データＱを以下のようにして演算する。
Ｑ＝Ａ・Ｐ（Ｒｉ，θｉ）＋Ｂ・Ｐ（Ｒｉ＋１，θｉ）＋Ｃ・Ｐ（Ｒｉ，θｉ＋１）＋Ｄ・Ｐ（Ｒｉ＋１，θｉ＋１）
【００１５】
また、上記空間補間係数Ａ〜Ｄは、空間補間係数演算部１４において下式に従って演算される。尚、（Ｒｆ，θｆ）は、アドレス（Ｒ，θ）の少数部を示す。
Ａ＝１−（Ｒｆ 2 ＋θｆ 2 ） 1 ／ 2
Ｂ＝１−｛（１−Ｒｆ） 2 ＋θｆ 2 ｝ 1 ／ 2
Ｃ＝１−｛Ｒｆ 2 ＋（１−θｆ） 2 ｝ 1 ／ 2
Ｄ＝１−｛（１−Ｒｆ） 2 ＋（１−θｆ） 2 ｝ 1 ／ 2
【００１６】
上記空間補間係数Ａ〜Ｄの演算式において、（Ｒｆ 2 ＋θｆ 2 ） 1 ／ 2 ，｛（１−Ｒｆ）2 ＋θｆ 2 ｝ 1 ／ 2 ，｛Ｒｆ 2 ＋（１−θｆ） 2 ｝ 1 ／ 2 ，｛（１−Ｒｆ）2 ＋（１−θｆ） 2 ｝ 1 ／ 2 は、前記４点からアドレス（Ｒ，θ）までの距離に相当することになり、これにより前記距離が大きいときほど空間補間係数が小さな値に設定され重み付けが小さくなる。
【００１７】
上記のようにして演算される空間補間係数を用いる構成とすれば、重み付けが距離の増大に応じて減少することから、ある１点のデータが周囲８点内のデータに影響を与えるときの特性が、図３に示すように、ある１点の画像データＰ（Ｒｉ，θｉ）の大きさに応じて同心円状に広がる特性を示すことになり、走査変換された超音波断層像の個々のデータを常に円形に表示させることが可能となる。
【００１８】
ところで、前記空間補間係数の演算式によると、アドレス（Ｒ，θ）までの距離を１から引いた値を空間補間係数とする構成であるから、距離が１を越えてアンダーフローを生じる場合がある。例えば、図４に示すように、アドレス（Ｒ，θ）を囲む１点（Ｒｉ，θｉ）に対応する空間補間係数Ａを求めるときに、アドレス（Ｒ，θ）が図に斜線で示す点（Ｒｉ，θｉ）からの距離が１を越える範囲に位置する場合には、空間補間係数Ａとしてマイナスの値が算出されることになるものである。
【００１９】
そこで、上記アンダーフローの発生を防止するために、下式に示す演算を行わせることが好ましい。
Ａ＜０ならば、Ａ＝０
Ｂ＜０ならば、Ｂ＝０
Ｃ＜０ならば、Ｃ＝０
Ｄ＜０ならば、Ｄ＝０
【００２０】
また、上記の空間補間係数Ａ〜Ｄは、それぞれ独立した係数をもつので、Ａ〜Ｄの総和が図５に示す斜線部の領域で１を越え、オーバーフローを起こすことになる。そこで、上記のオーバーフローを防止するために、下式に示す演算を行わせることが好ましい。
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＞１ならば、
Ａ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｂ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｃ＝Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｄ＝Ｄ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
【００２１】
尚、上記の超音波診断装置は、専用のハードウェアで行わせることができる他、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）やＲＯＭ（又はＲＡＭ）によるテーブル変換によっても行わせることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、注目座標位置に対応すべき画像データを、周囲の４点の画像データに基づく空間補間演算により求めるときに、前記４点それぞれから注目座標位置までの距離に応じて重み付けが決定されることにより、走査変換された超音波断層像の個々のデータを歪みなく常に円形に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】前記超音波診断装置の走査変換部の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における空間補間演算での影響範囲を示す線図である。
【図４】本発明の実施の形態における空間補間演算のアンダーフロー領域を示す線図である。
【図５】本発明の実施の形態における空間補間演算のオーバーフロー領域を示す線図である。
【図６】従来の超音波診断装置の空間補間演算での影響範囲を示す線図である。
【符号の説明】
１ 送受信部
２ 探触子
３ 処理回路
４ Ａ／Ｄ変換器
５ 画像メモリ
６ 走査変換部
７ Ｄ／Ａ変換器
８ 表示装置
１１ アドレスカウンタ
１２ アフィン変換部
１３ 直交座標系−極座標系変換部
１４ 空間補間係数演算部
１５ 空間補間演算部