(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元超音波イメージングシステムがユーザとインターフェースをとるための方法であって：
超音波対象物のマルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成する段階であって、前記マルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像は複数のマルチカラー三次元画像合成機能を用いることによって操作可能であるところの、段階；
前記マルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御するための複数のマルチカラー三次元超音波画像制御部をユーザに与える段階；
前記三次元超音波画像制御部の操作から複数の三次元画像応答をユーザに与える段階
前記三次元画像応答が二次元超音波イメージングシステムの画像応答をシミュレートするようにするために選択された三次元超音波画像制御部を自動的に変更する段階；及び
前記超音波対象物の前記マルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像を操作するための前記の複数のマルチカラー三次元画像合成機能を制御するために前記の複数のマルチカラー三次元超音波画像制御部を関連付ける段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記の自動的に変更される三次元超音波画像制御部の一として関連付けられるウォールフィルタ制御を自動的に変更する手順を更に有する、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記の自動的に変更される三次元超音波画像制御部の一として関連付けられるスムージング制御を自動的に変更する手順を更に有する、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記の自動的に変更される三次元超音波画像制御部の一として関連付けられる色合成ゲイン制御を自動的に変更する手順を更に有する、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
三次元超音波イメージングシステムがユーザとインターフェースをとるためのシステムであって：
超音波対象物のマルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成するための手段であって、前記マルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像は複数のマルチカラー三次元画像合成機能を用いることによって操作可能であるところの、手段；
前記マルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御するための複数のマルチカラー三次元超音波画像制御部をユーザに与えるための手段；
前記三次元超音波画像制御部の操作から複数の三次元画像応答をユーザに与えるための手段；
前記三次元画像応答が二次元超音波イメージングシステムの画像応答をシミュレートするようにするために選択された三次元超音波画像制御部を自動的に変更するための手段；及び
前記超音波対象物の前記マルチカラー三次元ボリュームレンダリング超音波画像を操作するための前記の複数のマルチカラー三次元画像合成機能を制御するために前記の複数のマルチカラー三次元超音波画像制御部を関連付けるための手段；
を有することを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記の自動的に変更される三次元超音波画像制御部の一として関連付けられるウォールフィルタ制御を自動的に変更するための命令を更に有する、ことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、前記の自動的に変更される三次元超音波画像制御部の一として関連付けられるスムージング制御を自動的に変更するための命令を更に有する、ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項５に記載のシステムであって、前記の自動的に変更される三次元超音波画像制御部の一として関連付けられる色合成ゲイン制御を自動的に変更するための命令を更に有する、ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法を、コンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波イメージングシステム及びその操作方法に関し、特に、三次元超音波イメージングシステムカラーユーザインタフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、人間の身体に音声エネルギーを送信し、心臓、肝臓、腎臓等のような器官又は組織から反射する信号を受信する。血流パターンは、血液細胞の動きのために時間領域相互相関機能におけるシフト又はドップラーシフトから得られる。それらは反射された音声波形を生成し、一般に、カラー流れイメージング又はカラー速度イメージングとして知られている二次元フォーマットにおいて表示されることが可能である。超音波イメージングシステムは、複数の経路に対してパルスを発し、複数の経路における対象物から受信されるエコーを、超音波データから超音波画像を表示することができる超音波データを生成するために用いられる電気信号に変換する。生データから超音波データが生成される生データを得るプロセスは、典型的には、“走査”、“掃引”又は“ビームのステアリング”である。一般に、心臓又は血管壁のような構造に対する反射成分の振幅は、より小さい絶対速度を有し、血管細胞に対する反射成分の振幅より２０ｄＢ乃至４０ｄＢ（１０乃至１００倍）大きい。
【０００３】
リアルタイムソノグラフィーは、走査がなされるとき、速い順次フォーマットにおいて超音波画像の表示を参照する。走査は、機械的（物理的に振動する１つ又はそれ以上のトランスジューサ要素による）か又は電気的のどちらかで実行される。現代の超音波システムにおいて群を抜いて最も一般的な種類の走査は電気的走査であって、ライン上に配列されたトランスジューサ要素（“アレイ”という）の群は電気パルスの集合により励起され、要素毎に１つのパルスが掃引動作を構成するようにタイミング調節されている。
【０００４】
多くの現在用いられている三次元超音波イメージング方法及びシステムは、人間の身体を通る断層データスライス又は一連のデータの二次元平面を取得するために超音波プローブを用いている。関連イメージング電極は、二次元プローブに関係する位置情報を有するそれらの断層データスライスにタグを付ける。それらのタグが付けられたスライスは、映像グラバの使用のような種々の取得技術の１つを用いて、取得される。映像グラバは、例えば、二次元超音波装置におけるディスプレイから超音波画像を取り込む。それらの画像は、次いで、後続のボリューム再構成用のオフラインの装置に送信されることが可能である。
【０００５】
以上の及び他の超音波イメージング技術を全体的に用いる場合の問題点は、身体における連続して動いている構造、特に、心臓の画像を取得するために時間分解（ｔｉｍｅ  ｇａｔｉｎｇ）技術を用いることの困難性に関連している。特に、三次元オフラインプログラムにそれらの二次元データスライスの移植と関連する操作上の複雑さ及びプログラミングの複雑さの両方が存在している。特に、オフラインコンピュータプログラムを用いるときに、このようなデータを操作し、視覚化するために必要な時間は過度に多い。更に、それらのデータは、しばしば、用いて解釈するには困難である。
【０００６】
当業者が三次元超音波イメージングシステムを操作する場合でさえ、重大な問題点が、既知の超音波イメージングシステムのデータ操作制御と共に存在する。例えば、従来、カラー三次元イメージングシステムのための制御は三次元システム特有の制御である。それらの制御は習得するには困難であるばかりでなく、それらの制御は、二次元超音波画像を走査且つ評価することにおいてトレーニングを受ける者にとっては非直観的である。これは、特に、カラードップラー情報を表示するそれらのシステムについて真実である。関連ボリュームレンダリングプログラムを用いる複雑さと共に三次元データを理解且つ使用することにおける複雑さのために、ほんのわずかな臨床医及び研究者のみしか三次元超音波システムを習得していない。これは、三次元ボリュームレンダリング超音波イメージングシステムの実際の使用及び関連する有利点を著しく制限してきた。
【０００７】
技術レベルにおいて、特定の機能制限が又、三次元ボリュームレンダリング超音波データにおいて存在する。例えば、既知のインタフェースは、一般に、解剖学上の黒色及び白色（ＢＷ）情報に関連してカラードップラー（例えば、血液速度情報）を表示する。この結果、ＢＷとカラー制御との間の相互作用が得られる。本質的には、これは、人間の心臓のような超音波対象物の同一の空間−時間位置に関連するＢＷボクセルとカラーボクセルの両方がユーザにより視覚化されるように、互いに対して競争する状況をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、三次元ボリュームレンダリングカラー超音波イメージングデータを視覚化するためのシステム制御における品質改善に対する要請が存在している。
【０００９】
更なる要請は、ユーザであって、特に、高度に直感的制御でもなく且つそれらの制御への即座に理解可能な応答でもないソノグラフィーに熟達したユーザに、既知の三次元超音波イメージングシステムが与えることができない問題点に対処することである。
【００１０】
更に、三次元ボリュームレンダリング超音波データを生成し、分析するとき、システム制御間の相互作用の可能性のある悪影響を低減させるための要請が存在する。そのような相互作用は、例えば、カラーデータ及びＢＷの生成及び使用において生じ得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従って、従来の超音波画像システムディスプレイ及びインタフェースシステムに関連する問題点及び欠点を実質的に削除又は低減される、リアルタイムで、三次元のボリュームレンダリング超音波イメージングシステムを用いるための改善された三次元超音波イメージングシステムカラーユーザインタフェースを提供する。
【００１２】
本発明の一側面に従って、三次元超音波イメージングシステムをユーザと結び付けるための方法を提供する。その方法は、超音波対象物の三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成する段階を有する。三次元ボリュームレンダリング超音波画像は、複数の三次元画像合成機能を用いて操作される。その方法は、更に、三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御するための複数の三次元画像制御をユーザに提供する。三次元画像制御は、二次元超音波画像を制御するための二次元画像制御に対して操作上の類似性を有する。更に、その方法は、超音波対象物の三次元ボリュームレンダリング超音波画像を操作するための複数の三次元画像合成機能に対する複数の三次元超音波画像制御に関連する段階を有する。
【００１３】
このような本発明の側面の更なる特徴は、先ず、前記三次元超音波画像制御の操作からの複数の三次元画像応答を表す段階を有する。それらの画像応答は、二次元超音波イメージングシステムの画像応答に類似している。この特徴は、三次元合成機能を用いて、三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御する段階を更に有する。
【００１４】
本発明の他の側面に従って、超音波対象物に関連する流体流の三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成することから開始する、三次元超音波イメージングシステムのユーザとの結合のための方法をここで提供する。三次元ボリュームレンダリング超音波画像は、複数の三次元画像合成機能を用いて操作することが可能である。その方法は、複数の三次元画像合成機能を用いて、三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御可能であるように操作するための三次元カラー画像制御をユーザに提供する。三次元画像合成機能はそのような機能の群から選択される。それらの合成機能の群は、（１）前記超音波対象物に関連する流体流をマッピングするためのカラー流れマッピング機能と、（２）前記超音波対象物に関連する流体流の方向をマッピングするためのカラー流れ重畳機能と、（３）前記超音波対象物に関連する流体流の深さをマッピングするための深さに基づく速度視覚化カラーマッピング機能と、（４）前記超音波対象物に関連する流体流の絶対速度をマッピングするための絶対速度表現機能と、を本質的に有する。
【００１５】
種々の更なる特徴は、このような本発明の側面に関連している。例えば、１つの他の特徴は、順方向流れと逆方向流れとを重畳する重畳機能として前記超音波対象に関連する流体流の方向をマッピングするためのカラー流れ重畳機能をユーザに提供する段階を有する。この特徴は、重畳機能から生じるリアルタイムの色混合を生成する。他の特徴は、所定の観測ポイントに対して物理的に近い速度を示すための明るい色と、前記観測ポイントから遠い、物理的に更に速い速度に関連する暗い色とを用いて、深さに基づく速度視覚化カラーマッピング機能をユーザに提供する段階を有する。この特徴の他の特徴は、前記超音波対象物に関連する流れの病変についての構造、サイズ及び位置を表す絶対速度を用いて、絶対速度表現機能をユーザに提供する段階を有する。
【００１６】
本発明の技術的有利点は、三次元超音波イメージングシステムにより支援される操作及び分析のための二次元カラードップラー制御の使用を非常に容易にすることに関連している。本発明は、複雑な三次元合成機能を制御するための有効な方法を、それらの挙動が、二次元カラーイメージングシステムにおいて分析情報をそのようなユーザが一般にどのように生成且つ操作するかに全く類似するように、提供する。
【００１７】
本発明のもう１つの技術的有利点は、三次元ボリュームレンダリング超音波データを生成且つ分析するとき、システム制御間の相互作用の悪影響を低減することである。本発明は、ＢＷとカラーデータとの間の相互作用を選択的に抑制又は削除するための能力を提供する。本発明の方法及びシステムは、それらの可能性のある不利な技術的相互作用を効果的に操作し、検討するユーザインタフェースを提供する。
【００１８】
本発明の更なる技術的有利点は、三次元複合機能の集合と超音波測定の使用及び視覚化を実質的に改善するための能力とを単一制御に結合することができるシステムを提供することである。好適な実施形態においては、この制御は“Ｃビジョン”と呼ばれ、４つの別個の三次元超音波イメージングモードを有する。例えば、本発明は、“フライ−バイ−ワイヤ”能力を提供すると考えられ、それにより、ユーザは、単一且つ単純なインタフェースによって、三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成する多くの複雑なパラメータ及びアルゴリズムに効果を挙げることが可能である。本発明において、それらの複数の画像合成関数を獲得する固有の複雑さをユーザに対して隠すことは、この技術的有利点に対して特に重要である。結果として、二次元超音波システムの使用においてトレーニングを受けた者及び新しいユーザは、リアルタイムで、三次元の、ボリュームレンダリング超音波画像に非常に速くアクセスできることを認識するであろう。
【００１９】
本発明の他の技術的有利点については、当業者は以下の図面、詳細説明及び特許請求の範囲から容易に理解することができるであろう。
【００２０】
本発明及び本発明の有利点の十分な理解のために、同様な参照番号は同様な要素を表している添付図面を参照して、以下、詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の好適な実施形態に従って提供される概念を用いた超音波イメージングシステムの簡略化したブロック図である。図１に示すような超音波イメージングシステム１０と以下に詳述するそのシステムの操作はそのようなシステムを一般的に表すように意図されているが、何れの特定のシステムは、図１に示すシステムであって、特に、そのシステムの操作及び構成の詳細において非常に異なっていることを、当業者は理解するであろう。従って、超音波イメージングシステム１０は説明のために役立つ例示とみなされ、ここで説明する本発明又は同時提出の特許請求の範囲に関して制限するものではない。
【００２２】
この明細書において、表現“システム”は、一般に、１つの要素又は装置を有する並びに複数の要素及び／又は装置を有することとして理解されるべきものである。又、この明細書において、表現“モード”は、一般に、実行される操作、実行する操作並びに／若しくは全体的な超音波システムの又は何れの一部の超音波システムの設定の機能として理解されるべきものである。それ故、以下の例示としての実施形態の説明は、説明目的であって、制限的なものではない。
【００２３】
特定の環境下で、ハードウェアが特定の特徴を有することが所望されるとき、それらの特徴については以下で十分に説明される。種々のそれらの装置についての要求される構造については、以下の説明において明らかになる。本発明に従って修正されることが可能である装置は、ＰＨＩＬＩＰＳ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ、ＧＥ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ及びＳＩＥＭＥＮＳ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ及び他の超音波装置メーカのような企業により製造された装置を含む。
【００２４】
図１において、超音波イメージングシステム１０は、一般に、超音波ユニット１２と接続されたトランスジューサ１４とを有する。トランスジューサ１４は受信器１６を有する。超音波ユニット１２は、その中に、送信器１８と関連制御器２０とを有する。制御器２０は、タイミング及び制御機能を与えることによりシステムの全体的な制御を行う。下で詳細に説明するように、制御ルーチンは、ライブのリアルタイム画像、予め記録された画像若しくは観察及び分析のための一時停止又はフリーズ画像としてボリューム超音波画像を生成するために受信器１６の操作を修正する種々のルーチンを有する。
【００２５】
超音波ユニット１２は又、超音波の送受信を制御するためのイメージングユニット２２と、モニタ上に表示を生成するための画像処理ユニット２４とを備えている（図２参照）。画像処理ユニット２４は三次元画像をレンダリングするためのルーチンを有する。
【００２６】
フリーハンド画像化中、ユーザは、制御された動きで対象２５に対してトランスジューサ１４を動かす。超音波ユニット１２は、イメージングユニット２２により生成された画像データを、モニタ上にレンダリングするために適切なデータのマトリクスを生成するために制御器２０により生成された位置データと結合する（図２参照）。超音波イメージングシステム１０は、汎用プロセッサ及びＰＣのようなアーキテクチャを用いて画像処理機能と画像レンダリング処理とを統合する。他方、ステッチング及びレンダリングを実行するためにＡＳＩＣを使用することが可能である。
【００２７】
図２は、本発明の好適な実施形態に従った超音波システムのブロック図である。図２に示している超音波イメージングシステムはパルス発生回路の使用のために構成されているが、任意の波形操作に対して同様に構成されることが可能である。超音波イメージングシステム１０は標準的なパーソナルコンピュータ（“ＰＣ”）タイプの構成要素の結合に対して適切な集中アーキテクチャを使用し、既知の方式で、ある角度で、送信器１８からの信号に基づいて超音波ビームを走査するトランスジューサ１４を有する。後方散乱信号、即ち、エコーはトランスジューサ１４により検知され、受信／送信スイッチ３２を介してシグナルコンディショナ３４及びビームフォーマ３６に順に供給される。トランスジューサ１４は、好適には、電気的に操縦可能な二次元アレイとして構成された要素を有する。シグナルコンディショナ３４は後方散乱超音波信号を受信し、増幅によりそれらの信号を適当な状態にし、それらのビームフォーマ３６への供給に先立って回路構成を形成する。ビームフォーマ３６内では、超音波信号はディジタル値に変換され、超音波ビームの方位角に沿った点から後方散乱信号の振幅に従ったディジタルデータ値の“ライン”に構成される。
【００２８】
ビームフォーマ３６は、モニタ４０に供給する映像表示に対して更に導電性の大きい形にディジタル値を変換するために必要な主処理モジュールを組み込んだ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）３８にディジタル値を供給する。フロントエンドデータ制御器４２はビームフォーマ３６からディジタルデータ値のラインを受信し、バッファ４４の領域において、受信に応じて各々のラインをバッファリングする。ディジタルデータ値のラインを蓄積した後、フロントエンドデータ制御器４２は、ＭＯＴＯＲＯＬＡ社製のＰｏｗｅｒＰＣであることが可能である共有ＣＰＹ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４８にバス４６を介して割り込み信号を発する。ＣＰＵ４８は、ＡＳＩＣ３８内の処理モジュールの各々の個々の非同期操作を可能にするように操作可能である手順を有する制御手順５０を実行する。特に、割り込み信号の受信においては、ＣＰＵ４８は、統合された共有メモリを有するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４における記憶についてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）制御器５２に存在するディジタルデータ値のラインを供給する。ＲＡＭ５４は又、ＲＡＭ制御器５２の制御下で全て、ＡＳＩＣ３８における個々のモジュール間で転送されるデータ及びディジタルデータ値のラインを有するＣＰＵ４８のためのデータ及び命令を記憶する。
【００２９】
トランスジューサ１４は、上記のように、位置情報を生成するために送信器１８との接続状態で操作する受信器１６を組み込んでいる。位置情報は、既知の方式で位置データを出力する制御器２０に（より生成され、又は）供給される。位置データは、他のディジタルデータ値の記憶と共に、ＲＡＭ５４に（ＣＰＵ２４の制御下で）記憶される。
【００３０】
制御手順５０は、ＡＳＩＣ３８内のモジュールの動作とそれらの動作を同期するために、送信器２８、シグナルコンディショナ３４、ビームフォーマ３６及び制御器２０にタイミング信号を出力するためにフロントエンドタイミング制御器４５を制御する。フロントエンドタイミング制御器４５は、バス４６の操作及びＡＳＩＣ３８内の種々の他の機能を制御するタイミング信号を更に発する。
【００３１】
上記のように、制御手順５０は、フロントエンドデータ制御器４４がＲＡＭ制御器５２に位置データ及びディジタルデータ値のラインを移動することを可能にするＣＰＵ４８を設定し、ここで、それらのデータ及びデータ値のラインはＲＡＭ５４に記憶される。ＣＰＵ４８はディジタルデータ値のラインの転送を制御するため、全体の画像フレームがＲＡＭ５４に記憶されたときを検知する。この時点で、ＣＰＵ４８は制御手順５０により設定され、データが走査変換器５８による操作のために利用可能であることを認識する。この時点で、それ故、ＣＰＵ４８は、処理のためにＲＡＭ５４からデータのフレームにアクセスすることができることを走査変換器５８に知らせる。
【００３２】
ＲＡＭ５４内のデータにアクセスする（ＲＡＭ制御器５２により）ために、走査変換器５８はＣＰＵ２４に割り込み、ＲＡＭ５４からのデータフレームのラインを要求する。そのようなデータは、次いで、操作変換器５８のバッファ６０に転送され、Ｘ−Ｙ座標系に基づくデータに変換される。このデータが制御器２０からの位置データと結合されるとき、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系におけるデータのマトリクスが結果として得られる。四次元マトリクスを、４−Ｄ（Ｘ−Ｙ−Ｚ−時間）データについて使用することが可能である。この処理は、ＲＡＭ５４からの画像フレームの後続ディジタルデータ値に対して繰り返される。結果として得られた処理データは、表示データとしてＲＡＭ５４にＲＡＭ制御器により戻される。表示データは、ビームフォーマ３６により生成されたデータから分離されて記憶される。ＣＰＵ２４及び制御手順５０は、上記の割り込み手順により、操作変換器５８の操作の完了を検知する。ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ  ＶＯＬＵＭＥＰＲＯシリーズのカードのような映像プロセッサ６４は、バッファ６２にＲＡＭ５４からの映像データのラインを供給することにより応答するＣＰＵ２４に割り込み、そのバッファ６２は映像プロセッサ６４と関連付けられている。映像プロセッサ６４は、モニタ４０における二次元画像として三次元ボリュームレンダリング超音波画像をレンダリングするために映像データを用いる。四次元心臓データの処理の更なる詳細については、米国特許第５，９９３，３９０号明細書に記載されている。
【００３３】
図３は、超音波伝播から始まり、コンピュータモニタ４０におけるボリューム超音波画像の表示に繋がる、本発明の超音波イメージング処理の概念について示している。図３に示す実施例においては、１つの頂点６８に結合されているスライス６６があるが、又、それらは分離されている。スライス６６における走査ラインの各々は、他のスライスにおけるマッチング（又は、“インデックス付き”）走査ラインを有する。好適には、同じ横の位置を有する走査ライン７０はスライスの集合に対してマッチングされる。これを達成するための１つの方法は、順にそれらを番号付けすることによりスライスにおける走査ラインの各々を指数付けすることである。それ故、同じ指数値を有する走査ライン７０は容易にマッチングされることができる。
【００３４】
ボリューム三次元画像をレンダリングするために、マッチングされた走査ライン７０の集合の各々におけるデータポイントは、付加ルーチンを用いて線形結合される。換言すれば、スライスの集合における各々のスライスは、後続表示に対して総スライスを生成するために仰角方向に集められている。好適には、各々のスライスにおけるデータポイントは、例えば、乗法及び累積ルーチン（又は、“ＭＡＣルーチン”としても知られている）を用いて、ライン毎に基づいて、重み付けされるが、これは必ずしも必要ではない。
【００３５】
図３は、本発明が特に有利であるアプリケーションである超音波処理を用いて、例えば、人間の超音波データの処理を示している。一実施形態においては、本発明は、データのボクセルマトリクス７４を生成するためにトランスジューサ１４の使用によりもたらされるスライス６６からのデータを瞬時に処理するライブの三次元超音波アーキテクチャを伴う特に有利な使用を有する。ボクセルマトリクス７４は、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＯＮＯＳ  ７５００のアーキテクチャのような強力なスーパーコンピュータのアーキテクチャを使用することにより、名目上、５０ｍｓｅｃの短い時間内で、三次元超音波データのストリーミングを処理される。このように処理された超音波データは、次いで、ボリュームレンダリング超音波対象物７６をリアルタイムに示すように、モニタスクリーン４０に現されることが可能である。
【００３６】
本発明において操作されるＳＯＮＯＳ  ７５００のような三次元システムは、３０００個の要素のアレイを有するトランスジューサと先端技術ではあるがＰＣに基づくコンピューティングプラットホームとを用いてデータを処理する関連マイクロプロセッサ並びにインタラクティブな画像操作が可能である特定ソフトウェア及び取り扱いが簡単なオペレータインタフェースを用いる。３０００個の要素のアレイは、ボリュームとして、心臓のような超音波対象物に関するデータを捕捉する。トランスジューサ要素を効率的にトリガするマイクロプロセッサ回路と必要な結晶数を有するようにエッチングされたトランスジューサ結晶を結合することにより、本発明において操作される超音波イメージングシステムは、１５０個のコンピュータボードより大きいコンピューティングパワーを活用することができる。そのようなアレイ及びマイクロプロセッサの更なる詳細については、米国特許第５，９９７，４７９号明細書及び米国特許第６，１２６，６０２号明細書に記載されている。
【００３７】
処理アーキテクチャは、ボリュームデータのリアルタイムの生成を可能にするハードウェア及びソフトウェアの両方を有する。このようなＰＣに基づく技術は三次元画像の瞬時の表示を支援する。この技術を用いて、超音波イメージングシステムは、リアルタイムに走査するためにＳＯＮＯＳ  ７５００メインフレームビームフォーマに３０００個のチャネルを適用する。三次元走査変換器５８（図２）は、ボクセルマトリクス７４から画像７６を生成するために１秒当たり０．３ギガボクセル以上の速度で処理する。
【００３８】
本発明の実施形態を、それ故、既知の超音波心臓検査法の分析及び診断を改善するために、三次元ライブ超音波イメージング及びディスプレイにおいて用いることが可能である。本発明において操作されるシステムは、データが取得される瞬間の鼓動している心臓の三次元画像を生成し、表示する能力を有する。しかしながら、本発明は又、三次元超音波表示としてそれを再構築するための付加時間とデータを取得するために数秒とを必要とする他の略リアルタイムの三次元システムを操作することが可能である。そのようなシステムにおいては、心臓の三次元超音波画像に繋がるデータ取得は、心電図並びに呼吸分析及び診断に対して門を開くことができる。
【００３９】
本発明において、好適に操作されるシステムは、オペレータが幾つかの視野から心臓を観測することを可能にするために回転することができる心臓の全ボリュームビューを供給する。画像は又、心臓弁のような複雑な解剖学的特徴の断面ピクチャを得るためにクロッピングされることができる。本発明を用いるための好適な超音波システムは又、患者の心臓の大きさ、形状及び解剖学的関係についての情報を提供することができる。そのようなシステムは、地元の病院及び大学のエコー（ｅｃｈｏ）実験室から個人医院までの医療環境の広い範囲に亘って関心をもたれている。そのようなシステムの三次元能力は、心臓の血管、心室及び弁の間の相関関係のよりよい評価を可能にする。
【００４０】
本発明において好的に操作されるライブのボリューム超音波システムは、特に小児科における複雑な解剖学的特徴の改善された視覚化を提供する。典型的には、小児科の心臓内科医が、種々の二次元平面を観察し、心臓の１つの部分から他の部分に結合するようにするには、かなりの時間を要する。本発明のシステムのようなシステムによるボリュームレンダリングは、改善されたより速い小児科の心臓の評価に繋がり、そのため、医者は心臓及び周囲の構造をより良好に視覚化することができる。
【００４１】
図４は、本発明に従った教示を適用するための三次元ボリュームレンダリング超音波画像システムコンソール１２を等角図法で描いたものである。図４においては、超音波イメージングコンソール１２は、ユーザが患者２５の超音波診断において操作する三次元ボリュームレンダリング超音波画像７６を表示するモニタ４０を有する。超音波イメージングシステムコンソール１２は、光ディスクドライブ８２、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ８４、ＶＣＲ８６、タッチパネル８８（下で記載する左側タッチパネル１０２及び右側タッチパネル１０４を有する）及びキーボードコンソール９０を有することが可能である。超音波イメージングシステムコンソール１２に関連する電気接続は、トランスジューサ接続９２、コンソール１２の後ろ側の回路遮断器９４及び主電源スイッチ９６を有する。本発明の目的のために、ここで更に説明するように、超音波イメージングシステムコンソール１２はオプションの周辺スロット９８を備え、三次元ボリュームレンダリング超音波イメージングモジュール１２０を収容している。ホイールロック１０１は、ユーザが超音波測定を行うとき、所定位置に超音波イメージングシステムコンソール１２を適切に保持する。以下の説明は、イメージングシステムコンソール１２を有するインタフェースにより超音波イメージングシステム１０のようなシステムを制御するためのタッチパネルスクリーン、レバー及び種々のスイッチを有する制御システムの説明に繋がる。
【００４２】
図５に示すように、超音波イメージングシステムコンソール１２は、モニタ４０上の三次元ボリュームレンダリング超音波画像７６の制御のためのキーボード制御器９０とタッチパネル８８とを有する。それらは、一次タッチパネル１０２、二次タッチパネル１０４、ボリューム制御スイッチ１０４及び英数字のキーボード１０６を有する。更に、コンソール９０は、画像調節制御器１１０と、測定及びトラックボール制御器１１２と、超音波画像７６を更に操作するためのハードコピー及びループ制御器１１０とを有する。実施形態においては、ユーザインタフェースは、タッチスクリーンによりアクティブ要素の何れへのランダムアクセスを与える。片手操作においては、ユーザは、タッチするために親指又は何れの他の指を使用することができ、スクリーン要素の何れを活性化することができる。その操作は、ユーザがアクセスし、本発明のシステム及びプロセスを用いるタッチパネル１０２及び１０４によるため、それらについては、以下の図において更に説明することとする。
【００４３】
モニタ４０はグラフィックユーザインタフェースを表示し、そのインタフェースは、固定フォーマットのビューを有することが可能である及び／又は所望の何れの方式でウィンドウを再配置又は再び並べて表示するためのオプションをユーザに与えることが可能である。キーボード１０６のキー及び／又はボタンはインテリジェント及びインタラクティブであることが可能であり、前後関係、履歴及び／又はコンソール１２の状態に従ってそれらの機能を変更することが可能である。更に、キーボード１０６並びにタッチパネル１０２及び１０４に加えて、本発明は、制御インタフェースの何れの一部又は全てのボイスアクチべーションのためのマイクロホンを用いることが可能である。
【００４４】
本質的に、本発明は、超音波対象物の三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成するために必要なハードウェア及びソフトウェアをユーザに提供する三次元ボリュームレンダリング超音波イメージングシステムのためのインタフェースを提供する。本発明による三次元ボリュームレンダリング超音波画像は、下で非常に詳細に説明する複数の三次元画像合成機能を用いて操作可能である。本発明のシステム及び方法は、二次元超音波画像を制御するための二次元画像制御器に対する視覚的及び操作的類似性を有する三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御するための三次元画像制御器をユーザに提供する。ここでの有利点は、既知の二次元システム及びプロセスに精通しているユーザが新しい三次元超音波イメージングシステムをより容易に使用することができることである。本発明は、超音波対象物の三次元ボリュームレンダリング超音波画像を操作するための三次元画像合成機能に三次元超音波画像制御器を更に関連付ける。更に、本発明は、三次元超音波画像制御器の操作からの三次元画像応答をユーザに与える。画像応答は、二次元超音波イメージングシステムの画像応答に類似し、三次元合成機能を用いて、三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御する。
【００４５】
本発明の他の実施形態においては、ユーザと三次元超音波イメージングシステムとのためのインタフェースを備えている。特定の実施形態は、超音波対象物に関連する流体流の三次元ボリュームレンダリング超音波画像を生成し、前記三次元ボリュームレンダリング超音波画像は複数の三次元画像合成機能を用いて操作可能である。その方法及びシステムは、前記の複数の三次元画像合成機能を用いて、前記三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御可能であるように操作するための三次元カラー画像制御器をユーザに与える。三次元画像合成機能はそのような機能の群から選択される。そのような機能の群は、本質的に、（１）前記超音波対象物に関連する流体流をマッピングするためのカラー流れマッピング機能と、（２）前記超音波対象物に関連する流体流の方向をマッピングするためのカラー流れ重畳機能と、（３）前記超音波対象物に関連する流体流の深さをマッピングするための深さに基づく速度視覚化カラーマッピング機能と、（４）前記超音波対象物に関連する流体流の絶対速度をマッピングするための絶対速度表現機能とを有する。
【００４６】
本発明の方法及びシステムは、順方向流れと逆方向流れとを重畳する重畳機能として前記超音波対象物に関連する流体流の方向をマッピングし、それにより、前記重畳からもたらされるリアルタイムの色混合を生成するためのカラー流れ重畳機能をユーザに提供する。更に、本発明は、前記超音波対象物に関連する流体流の深さをマッピングするための深さに基づく速度視覚化カラーマッピング機能をユーザに提供することが可能である。この機能においては、明るい色は所定の観測ポイントに関連する物理的に近い速度に関連付けられ、暗い色は所定の観測ポイントに関連する物理的に遠い速度に関連付けられる。更に、本発明は、前記超音波対象物に関連する流体流の絶対速度をマッピングするための前記絶対速度表現機能をユーザに提供することが可能であり、絶対速度表現機能は、前記超音波対象物と関連付けられる流体の病理学的構造、大きさ及び位置を表すために絶対速度を用いる。
【００４７】
図６は、一次タッチパネル１０２と、二次タッチパネル１０４とモニタ４０とを更に詳細に示している。モニタ４０のディスプレイは周波数フュージョンアイコン１０３と、操作状態表示領域１０５と、カラーバー及びベースライン表示部１０７とを有する。操作状態表示領域１０５は、例えば、前処理操作、カラー長持ち特性及び後処理操作のような操作の表示を含むことが可能である。更に、操作状態表示領域１０５は、パケットサイズ及びフィルタ並びに使用中の特定のカラーマップに関連する特性を示すことが可能である。カラーバー及びベースライン表示部１０７は、トランスジューサに向かう方向への及びそれから離れる方向への平均最大速度並びにトランスジューサ１４の操作に関連する他の情報を示す。
【００４８】
一次タッチパネル１０２はシステムに特有の制御を有する。二次タッチパネル１０４は、モード特有の制御及び使用頻度の低いシステム特有の制御を有する。プリセット、ツール、物理療法（ｐｈｙｓｉｏ）及びプローブのようなシステム制御部はタッチパネル１０２上に位置付けられている。２ｄ、モード、カラー、パルス化波形、連続波形及び血管のようなイメージングモダリティは右側の一次タッチパネル１０２に現れる。タッチパネルは、制御を表示するためにそれぞれの制御が活性であることをハイライトする制御部を与える。活性である（ハイライトされた）制御部をオフにするために、ユーザはタッチパネルに触れる。選択されたモダリティに関係がある付加タッチ及び回転制御部は又、右側の一次タッチパネル１０４に現れる。
【００４９】
図６は、回転制御部の上にあるタッチパネル内に現れた種々の制御部の調節を可能にする回転制御部１０９を更に示している。回転制御部１０９を用いて、本実施形態は、右又は左への制御に回すことにより関連付けられる値を変化させることを可能にする。それらの表示及び関連制御部については、ネットワーク上で又はＰｈｉｌｉｐｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｓｙｓｔｅｍｓ社によるＳＯＮＯＳ  ５５００及び７５００のための利用可能なマニュアル及び他のメーカによる類似するシステムのマニュアルに詳細に説明されている。それは、タッチパネル１０２及び１０４であって、特に、本発明の制御部が存在する二次タッチパネル１０４であるため、下で更に詳細に説明することとする。
【００５０】
図７、８及び９は、超音波対象物の画像の三次元ボリュームレンダリングに関連付けられたデータの合成を制御するための、本発明の特徴を更に詳細に示している。図７においては、一次の三次元カラープリビュー制御部を与える二次タッチスクリーン１０４を示している。それらの制御部は、２Ｄ制御部１２０とカラー制御部１２２とを有する。バイプレーン制御アイコン１３２、カラー抑制制御１３６及びベースライン制御１３８は三次元画像制御に影響を与えないが、二次元画像制御のみのために用いられる。ベースライン制御部は、他の方向に流れる速度に対する色指定を低くすることにより１つの方向に流れる速度を速く示すようにエイリアシング信号をアンラップ処理する。３Ｄカラー制御部１２４は三次元色操作をキャンセルする。取得制御部１２６は、活性化されるとき、本発明の処理を用いて、三次元カラー取得により処理される。
【００５１】
図７の三次元プリビュー制御の下部においては、ゲイン制御部１４４は二次元カラーゲインばかりでなく、操作の三次元モードにおける三次元カラーゲインにも影響する。ゲイン制御部１４４は受信されたカラー流れ信号に対してシステム感度を調節する。カラーゲインの増加は表示される色の量を増加させる。ゲイン制御部１４４は、信号対ノイズ比及びデータ対ノイズ比の両方に影響を与えるため、三次元画像分析において特に重要である。フュージョン制御部１４６は、三次元ＢＷフュージョンを有するＢＷフュージョンに影響する。フュージョンは、透過、テクスチャ又は分解能についての周波数を最適化する。フュージョンにより、制御の変化は周波数フュージョンアイコンにおいて反映される。焦点制御部１４０についての制御は、色及びＢＷ操作の両方において、二次元及び三次元操作の両方で送信フォーカスに影響する。
【００５２】
スケール制御部１４２は、二次元及び三次元操作の両方においてパルス繰り返し周波数に影響する。低速度感度及びフレームレートの制御は、スケール制御部１４２を用いて行われる。エイリアシング制御は又、スケール制御部１４２を用いることにより達成される。スケール制御部１４２はカラー流れ速度の範囲を変える。ユーザは、遅い流れを見るために倍率を低くし、より速い速度を見るために倍率を高くする。フィルタ制御部１２８は、三次元操作のために重要なドップラーウォールフィルタに影響する。フィルタ制御部１２８は、低レベル信号を除去し、画像におけるノイズを低減させる。フィルタ制御部１２８によるフィルタモードは、ユーザがデータ捕捉中及び／又はデータ閲覧中に種々のフィルタを適用することを可能にする。例えば、データをスムージングするフィルタとして、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ及びノッチフィルタは、対象外のデータ又はノイズをフィルタリングにより除くために用いられることが可能である。フォーカス制御部１４０は、色焦点領域の音響深度を位置付けし直す。適応した流れが得られるとき、そのフォーカスは最適な色周波数を選択する。
【００５３】
図８は、ユーザが本発明のシステム及び処理を操作する二次の三次元カラープリビュー制御部を示している。図７と同様に、二次の三次元カラープリビュー制御部は２Ｄ制御部１２０とカラー制御部１２２とを有する。二次制御部は、二次制御制御部１５８とＥＣＧトリガ制御部１５４とを更に有する。二次制御制御部１５８は、ユーザが一次タッチパネルと二次タッチパネルとの間でスイッチングできるようにする。その制御部がハイライトされるとき、二次制御部は活性状態になる。二次元カラーに影響するそれらの制御部はマップ反転制御部１６０と、スムージング制御部１６２と、マップ制御部１６５とのみを有する。全サイクル制御部１５６は、超音波画像についてのフレーム数に対して取得時間（例えば、心拍数）のトレードオフを行う。パケット制御部は集合長さ感度対画像フレームレートに影響する。高密度制御部１４８はデータ補正の感度及び分解能に関連してボリュームサイズに影響する。アジャイル（ａｇｉｌｅ）制御部１５０は２．５乃至３．２ＭＨｚの範囲内のＲＦカラー周波数の選択を可能にする。最終的に、パワー制御部１５２は感度に影響し、０．０ｄＢに設定される必要がある。
【００５４】
図９は、ユーザがループ表示機能にアクセスすることができる三次元カラー制御部を示している。図９において、２Ｄ制御部１２０及びマップ変換制御部１６０は二次元操作に関連している。スムージング制御部１６２は、操作の三次元カラーモードにおけるスムージングのみに影響する。ループ表示制御部１６８は、ループ表示及び三次元カラー操作をオフにする。フィルタ制御部１２８はドップラーウォールフィルタを制御し、フラッシュ操作と低速度操作との間のトレードオフを制御する。カラー制御制御部１７０は、ユーザが操作の“シネループ表示”モードにおいて一次と二次との間で切り換えることを可能にする。ベースライン制御部１３８は、下で説明するＣビジョン制御部１７４のモードの第１モードにおいて最適に機能する。
【００５５】
三次元カラー操作中、カラー不透明度に影響するゲイン制御部１４４は、三次元ＢＷゲインを制御する場合と同じようには重要でない。カラー抑制制御部１３６は、ユーザが損ねることがない三次元ＢＷゲインのみを見ることを可能にする。代替として、ＢＷ抑制制御部１７２は、ユーザがＢＷ信号からの影響なく三次元カラー画像のみを見ることを可能にする。ＢＷ抑制制御部１７２は、カラー画像の外側に現れる白黒画像を抑制し、それ故、フレームレートを増加させる。更に、Ｃビジョン制御部に対して、図９は、Ｃビジョン制御部１４５と圧縮制御部１４７とを示している。
【００５６】
カラーイメージングは、カラー流れとしての血流か又はドップラー信号としての組織のどちらかの平均速度及び方向を表す色を用いるカラーモードを有する。規定されたカラースペクトルにおける色の異なる濃淡は、選択された色領域内の異なる血液の速度又は方向若しくは組織の動きを表す。カラー流れは、通常、身体の血管又は心臓における病理学的穴又は弁を通る血流を検査するために用いられる。従って、本発明のＣビジョン制御部１７４は、４つの異なるカラービジョンから選択する有用なオプションを与え、それらのオプションの各々は三次元ボリュームレンダリング超音波画像の非常に異なるビューを与える。それらは、本実施形態において、カラービジョン１、カラービジョン２、カラービジョン３及びカラービジョン４を有する。カラービジョン１は血流方向及び速度を表すために従来のカラー流れマッピングを有する。カラービジョン２は順方向流れ及び逆方向流れを重畳することにより流れ方向の視覚化の改善を与える。従って、カラービジョン２においては、カラーバーにおいて可視的である色を生成することができる。カラービジョン３は速度を示し、デプスキュー（ｄｅｐｔｈ  ｃｕｅ）のより良好な視覚化のために改善されたカラーマッピングを用いる。カラービジョン３においては、例えば、改善された明るい色は近い速度を表す一方、より暗い色はより離れた速度を表す。
【００５７】
最終的に、カラービジョン４は、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製のＳＯＮＯＳ  ７５００  Ｓｙｓｔｅｍの二次元パワーアンギオ機能に類似している。パワーアンギオは、戻る超音波エコーの大きさを１つの色の濃淡に変換する“振幅のみ”のモードである。それは、超音波が作用する造影剤のマイクロバブルの反応に対して高感度であるため、コントラストイメージングと共に大抵用いられる。従って、カラービジョン４は、流れの病理学的構造、大きさ及び位置を表すために絶対速度を用いる。特に、カラービジョン４は、流れ方向が重要でないときに最も良好に用いられる。それ故、単一のＣビジョン制御部１７４の操作により、本発明は、三次元ボリュームレンダリング超音波画像データを理解し且つ用いることを容易にする、ロバストな色制御の集合を与える。
【００５８】
好的な実施形態においては、Ｃビジョン制御部１７４は色合成アルゴリズムに影響する。４つのＣビジョンの設定の各々に対して、本発明は、４つの異なる合成アルゴリズムを用いる。カラービジョン１は従来の設定を用い、ここで、色合成処理は、一実施形態においては、ドップラー又はカラー流れ情報を処理する当業者が精通しているエイリアシングされた信号処理を用いて、ボクセル毎に１つのスカラー値のみを合成する。カラービジョン２は吹き管フレームによく似たビューを得る処理を用い、そのビューにおいて、より温度の低い外側の赤色のフレーム内に取り囲まれたより温度の高い内側の青色のフレームを見ることができる。それ故、各々のカラーボクセルは２つのスカラー値であって、順方向値又は逆方向値により表される。それらはＲＧＢ空間において合成画像を生成するために個別に合成される。それ故、青色の逆方向流れは、吹き管フレームの外観に類似する外観を得るために赤色の順方向流れに重畳することが可能である。
【００５９】
カラービジョン３は、ビューアから流れ速度ボクセルまでの距離に依存する速度の色相を変化させる能力を与える。カラービジョン２と同様に、カラービジョン３は２つの個別の合成チャネルを有する。ビューアに近い速度信号は第１合成チャネルに合成され、ビューアから遠い速度信号は第２合成チャネルに合成される。２つの合成されたチャネルにおける信号の比を比較することにより、表示アルゴリズムは、ビューアからの流れ速度信号の平均距離を推測することができ、それ故、その距離を表示するために表示画像における色相を変化させることができる。カラービジョン４は、速度の絶対値を合成することによりアンギオのような表示を生成し、ＢＷ合成のような符号なしの値を扱うようにそれらを扱う。
【００６０】
本発明のＣビジョン制御部１７４の重要な特徴はその合成機能に関連している。その合成機能は、三次元データマトリクスを見るユーザの三次元認識に基づく二次元画像の生成又は投影に関連する。本発明は、ボクセルが合成されるべきであるものを決定する閾値機能を有する。その閾値より小さい値はトランスペアレントであるようにし、結果としての画像に対して寄与しないこととなる。本発明においては、不透明度は、閾値より大きいそれらの値の重み付け勾配に関連する。
【００６１】
大きい不透明度（又は、勾配）は双安定性画像を結果としてもたらし、ここで、ボクセルは全体的に透明であるか又は全体的に不透明である。これは、ビューアの透視図からの光線投出ラインに沿って見られる不透明なボクセルの背後の何れのボクセルをユーザが見ることができない効果を有する。代替として、低い不透明度又は勾配は、柔らかなゴーストのような画像を結果としてもたらし、ここで、閾値以上の全てのボクセルは、それらが平均化された場合のような、合成された光線投出と同程度の寄与を与える。そのような画像は、例えば、Ｘ線と似ている。
【００６２】
図１０は、グラフィカルなユーザインタフェースパネル１７６を示していて、本発明のライブの三次元カラーシステムのアプリケーション開発者はそれにアクセスすることが可能であるが、一般ユーザはそれにアクセスすることができない。複雑且つ複数の制御部が三次元カラー流れを制御するために必要であることに留意されたい。本発明の操作に対しては、“＋”符号で示される制御部は図９の単一のＣビジョン制御部１７４内に折り畳まれることができる。
【００６３】
本発明はカラーマップを利用し、典型的には−１２８乃至１２７である速度インデックスは速度を表す。このマッピングを用いると、インデックスは、２５６個の速度の集合の各々に対して、一意のＲＧＢ値がモニタにおいて認識される色をもたらすように確立されることが可能である。一実施形態においては、本発明は、表示輝度制御部を更に備えている。これは、１つの速度インデックスに関連付けられるＲＧＢ値と認識される輝度を更に改善するためにカラーマッピング機能を無効にする能力をユーザに与える。
【００６４】
本発明の他の実施形態は、合成の重要な特徴としての役割を果たすボクセル書き込み優先順位機能を有する。この機能を用いる場合、各々のボクセル（色であろうとＢＷであろうと）は、ビューアの透視図から背後にあるボクセルに光が達しないようにブロックする能力を有する。ボリュームレンダリングを用いる場合、各々の空間ボクセルはＢＷ解剖学的値及びカラー速度機能値の両方を有する。単純な一スキームにおいては、値（ＢＷか又は色のどちらか）はボクセルを獲得する。これは、結果として超音波画像７６をもたらす。この決定は各々のボクセルの種類の値に基づき、このような制御により変えられる。カラー流れへの大きい重み付けは、より多いカラー情報が白黒を犠牲にして認識されることを意味する。本発明は、所望に応じて、この重み付けを変えるようにすることができる。
【００６５】
更に、本発明の他の特徴はマップ書き込み優先順位及び付加マッピング機能を有する。その結果、２つの種類のボクセルデータ（色及びＢＷ）が個々の二次元プレーンに合成される。それらの２つのプレーンは表示のために単一のＲＧＢ画像を形成するために結合される。一方法はＲＧＢ値を単純に加算するようにする。この方法は、ときどき、加算マッピングと呼ばれる。他の方法は選択マッピングを用い、ここでは、一種類（ＢＷ又は色）のみが画素を獲得する。本発明は、それ故、個々の画素値（ＢＷ及び色）の加算において、どのプレーンを個々のボクセルが用いるかを決定することが可能であるマップ書き込み優先順位を与える。
【００６６】
本発明は又、他の利用可能なユーザ制御部を調節する。例えば、用いる特定の色合成アルゴリズムに依存して、異なるＣビジョン制御部１７２に対してスイッチングするときに、他の制御部を調節する必要がないような方法で、ウォールフィルタ及びスムージング制御部のような他の利用可能ユーザ制御部に影響を及ぼすことは好ましい。これを達成するために、本発明は、それらのユーザ制御部がユーザの認識を伴うことなく調節されることが可能であるように、“オフセット”を与える。それらのオフセットは、例えば、（１）ウォールフィルタ制御部１２８のオフセット、（２）スムージング制御部１６２のオフセット、（３）色合成ゲイン制御部１４５のオフセットを有することが可能である。
【００６７】
本発明の更なる特徴は、三次元超音波イメージングのための二次元カラードップラー制御部の使用を有する。二次元超音波イメージングにおけるカラードップラーゲイン制御部は血液細胞（又は、身体内の他の動いている構造体）から受信されるドップラーエコーのフロントエンドゲインに影響する。この制御は、小さい振幅のドップラーエコーに対してランダムカラー画素として認識されることが可能であるノイズをトレードオフすることを可能にする。三次元イメージングにおいて、本発明は、三次元ボクセルの不透明度及び三次元表示輝度の両方に対してカラードップラーゲイン制御をマッピングする。その制御を修正することにより、ユーザは三次元の不透明度に影響を与えるが、直接的な調節を実行する必要はない。低いボクセル重み付けは不透明度で調節され、薄暗い輝度の低い画像を結果として得る。大きいゲインは流れを改善するために支援し、重み付けの増加が白黒の透過に対して与えられる。本発明により、それ故、二次元カラー超音波イメージングにおいてなされるように、制御が作用する錯視を与えるように三次元カラーゲイン制御により４つの異なる内部パラメータを調節することができる。
【００６８】
本発明の他の特徴は、二次元超音波イメージングのために一般に用いられる制御であるウォールフィルタの使用を含む。二次元超音波イメージングにおいては、フィルタ制御１２８はハイパスフィルタに影響する。ドップラー方程式に従って、低速度は低ドップラーシフト周波数に対応し、高速度は高ドップラーシフト周波数に対応する。それ故、動いている血液のエコーからもたらされる大きいゆっくりした、動いているエコーを削除するためにカラー流れイメージングに対してハイパスフィルタが必要とされる。そのようにフィルタを可変にすることにより、ユーザは、ゆっくりした速度の赤色の血液細胞から動きを検出する能力と瞬間的抑制（ゆっくり動いている組織からのエコー）との間で最適に選択することが可能である。本発明は、合成閾値を修正することにより三次元イメージングにおけるウォールフィルタ制御の出現及び効果を得ることができる。従って、本発明を用いることにより、低速度信号は、三次元フィルタ制御部１２８を変えるユーザによりボリューム合成画像において拒否される（又は、受け入れられる）ことができる。これは、異なるプログラミング及びソフトウェアモジュールインタフェースを必要とするが、本発明は、二次元超音波イメージングにおいて認識される結果に類似する結果を得ることができる。
【００６９】
それ故、本発明は、三次元ボリュームレンダリング超音波画像を制御し、表示するための電力処理を与えるグラフィックインタフェースをユーザに与えるための複数の方法を提供する。それらの処理は、しかしながら、認識のみにおける場合、ユーザが精通している処理に基づく。これは、表示の表現が二次元ソノグラフィーにおける当業者が精通している表現に関連していることによるものである。従って、本発明は、従来の場合に比べて、三次元ソノグラフィーを、リアルタイムで、予め記録することができ、非常に実際的にすることができる。
【００７０】
それらの成果を例示するために、図１１乃至１５は、本発明の種々の機能及び能力についてのモニタ表示を示している。ここで、図１１は、従来のカラー流れマッピングが血流方向及び速度を表す非常に古臭いビューとしてのカラー領域５５を有する超音波画像７６を表す、上記のようなカラービジョン１の出力に対するモニタ４０表示を示している。図１２及び１３は、カラービジョン２の流れ方向の視覚化の改善が図１２における順方向のカラー流れを及び図１３における逆方向のカラー流れを表す、カラー領域５５を有する超音波画像７６を示している。図１４Ａ乃至１４Ｃは、上記のように、カラー領域５５を有する超音波画像７６におけるカラービジョン３の影響を示し、図１４Ａにおいては、近い速度測定を示し、図１４Ｂにおいては、遠い速度測定を示し、そして図１４Ｃにおいては、図１４Ａと図１４Ｂからの画像の合成を示している。図１５は、上記のカラービジョン４の機能からのカラー領域５５を有する超音波画像７６を示し、ここで、絶対速度は血流の病理学的構造、大きさ及び位置を表している。図１１乃至１５全ては同じ超音波対象物についてのものであるということから明らかであるように、本発明は、有効な超音波画像表示電位の広い多様性を与える。
【００７１】
本発明について、特定の実施形態を参照して詳述したが、当業者は、真の本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、本発明の要素に対して種々の変形及び同等なものを置き換えることが可能であることを理解することができるであろう。従って、上記のような発明の実施形態は本発明の原理の適用のための単なる例示であることが理解される必要がある。例示としての実施形態についての詳細の参照は、本発明に対して本質的であるとみなされる特徴を列挙している特許請求の範囲における範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明を使用することが可能である超音波診断システムの使用を示す図である。
【図２】本発明の好的な実施形態に従った超音波システムのブロック図である。
【図３】本発明の処理を概念的に示す図であり、超音波伝播から始まり、コンピュータモニタにおけるボリューム超音波画像の表示を継続することを示す図である。
【図４】本発明の教示に従った三次元ボリュームレンダリング超音波イメージングシステムのビューを示す図である。
【図５】図４の超音波イメージングシステムのための制御パネルを示す図である。
【図６】超音波イメージングシステムを用いる本発明を実施するための制御タッチパネルを示す図である。
【図７】本発明の種々の特徴を達成するためのタッチスクリーン構成を示す図である。
【図８】本発明の種々の特徴を達成するためのタッチスクリーン構成を示す図である。
【図９】本発明の種々の特徴を達成するためのタッチスクリーン構成を示す図である。
【図１０】本発明の使用によりユーザに対してトランスペアレントとされ、隠されている複数の複合制御部を示す図である。
【図１１】本発明の種々の機能及び能力を示すためのモニタ表示を示す図である。
【図１２】本発明の種々の機能及び能力を示すためのモニタ表示を示す図である。
【図１３】本発明の種々の機能及び能力を示すためのモニタ表示を示す図である。
【図１４】本発明の種々の機能及び能力を示すためのモニタ表示を示す図である。
【図１５】本発明の種々の機能及び能力を示すためのモニタ表示を示す図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ−Ｃ】
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【図１５】
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