JP2010051691A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元画像を表示する機能を備えた超音波診断装置において、表示された３次元画像をできるだけ容易に回転させることのできる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】表示モニタ１９に表示された３次元画像を、当該３次元画像の３つの座標軸のうち少なくとも２つの座標軸のそれぞれを中心軸として回転させる３次元画像再構成部１７と、前記中心軸となる座標軸を設定する座標軸設定ボタン２２と、前記３次元画像再構成部１７による前記３次元画像の回転角度を設定する回転角度設定手段とを備える。前記回転角設定手段は、１個のロータリーエンコーダ４０と、このロータリーエンコーダの入力軸に連結された１個の回転つまみ２３とから成り、前記回転つまみ２３の回転操作により前記３次元画像の回転角度を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、３次元画像を構成・表示し、かつ表示された３次元画像をユーザーの指定に従い回転させて再構成・表示することのできる超音波診断装置に関する。

従来より、被検体内部の情報を３次元画像として表示する機能を備えた超音波診断装置が知られており、胎児の発育診断等に広く用いられている。このような超音波診断装置では、被検者の体表に当接させたプローブ（又は該プローブに内蔵された圧電素子）をスライス方向（超音波走査面に直交する方向）に移動させながら超音波走査を行うことにより、断面位置の異なる複数枚の２次元超音波画像データを連続的に収集し、該２次元画像デ
ータのセットから被検体内の３次元データを構築する（例えば、特許文献１を参照）。上記により取得された３次元データは、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリング等の手法によって画像化され、モニタ上に表示される。ボリュームレンダリングとは撮像対象物の表面情報及び内部情報をエコー信号の強度に対応した透明度を有する立方体（ボクセル）によって３次元的に表示するものであり、サーフェスレンダリングは、撮像対象物の表面情報のみを３次元的に表示するものである。

近年は、このようにして構成された３次元画像を、３つの座標軸を中心に回転して表示することのできる超音波診断装置も提案されている。かかる装置により様々な角度から３次元画像を観察することが可能となる。

特開平５−２２８１４５

上記のような３次元画像を任意に回転できる超音波診断装置では、通常３つの座標軸ごとに該座標軸周りの回転角度設定手段が設けられている。具体的には、３つの座標軸ごとに、ロータリーエンコーダと該ロータリーエンコーダの入力軸に連結された回転つまみが具備されており、ユーザーは所定の座標軸ごとに対応する回転つまみを回転させて該座標軸まわりの回転角度を指定し、回転操作を行う。かかる装置では、ユーザーが異なる座標軸を選択するたびに操作している手を該当する入力手段に移動する必要が生じる。超音波診断装置が迅速性の求められる医療の臨床現場で多く用いられることに鑑みると、かかる操作上の煩雑性は望ましいものとはいえない。

また、超音波診断装置では、使用条件に関し多くのパラメータの設定が必要であるため、操作卓上には既に多くの設定・入力手段が存在している。従って、３次元画像を回転させるために必要なパラメータの設定・入力手段が回転軸毎に必要となると、操作卓上はより複雑化する。さらに、回転軸や回転角度といった回転パラメータの入力のために複数の部品、特に複数のロータリーエンコーダが必要とすれば、装置の製造コストが上昇する。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、３次元画像を表示する機能を備えた超音波診断装置において、表示された３次元画像をできるだけ容易に回転させることのできる超音波診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る超音波診断装置は、被検体内の任意の領域に対して３次元的な超音波走査を行い、取得されるエコー信号から該被検体内部の３次元画像を構成し表示画面に表示する機能を備えた超音波診断装置において、
a)前記表示画面に表示された３次元画像を、当該３次元画像の３つの座標軸のうち少なくとも２つの座標軸のそれぞれを中心軸として回転させる画像回転処理手段と、
b)前記中心軸となる座標軸を設定する座標軸設定手段と、
c)前記画像回転処理手段による前記３次元画像の回転角度を設定する回転角度設定手段とを備え、
前記回転角設定手段は、１個のロータリーエンコーダと、このロータリーエンコーダの入力軸に連結された１個の回転つまみとから成り、前記回転つまみの回転操作により前記３次元画像の回転角度を設定することを特徴とする。

また、上記超音波診断装置において、前記回転つまみを押圧操作可能に構成し、前記座標軸設定手段は、前記回転つまみの押圧操作に応じて回転中心軸となる座標軸を設定するようにすると良い。

さらに、
d)前記座標軸設定手段により設定された座標軸を記憶する座標軸記憶手段と、
e)前記記憶手段に保存された座標軸情報を呼び出す座標軸読出手段とを備え、
前記画像回転処理手段は、前記座標軸読出手段が読み出した座標軸を中心軸として３次元画像を回転させる構成にするとよい。

以上の通り、本発明に係る超音波診断装置によれば、３次元画像を回転させる場合、複数の回転軸周りの画像回転角度を共通の回転角度設定手段で設定することが可能になる。すなわち、１個の回転つまみとそれに連結した１個のロータリーエンコーダによっていずれの回転軸周りの回転角度をも設定することができることになる。これにより、ユーザーが異なる回転軸を選択するたびに操作している手を該当する入力手段に移動する必要がなくなり、操作性が向上する。また、回転軸や回転角度といった回転情報を入力する部品、特にロータリーエンコーダの搭載数を少なくすることができるため、装置の製造コストの抑制にもつながる。さらに、操作卓面のシンプル化、ひいては卓内部の小型化を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明する。

本発明の第１の実施例に係る超音波診断装置の要部構成について図１のブロック図を用いて説明する。なお、本実施例では画像回転処理手段は３次元画像再構成部１７に、表示画面は表示モニタ１９に、座標軸設定手段は座標軸設定ボタン２２に、それぞれ相当する。

超音波プローブ１１は、超音波診断装置の本体の送受信部１２に接続されており、送受信部１２からの所定の駆動パルスに基づいて超音波ビームを発生させて被検体内に送信すると共に、生体内で反射した超音波を受信して電気信号に変換する。送受信部１２は、プローブから出力される電気信号を増幅して整相加算することにより走査線１本分に相当するビームデータを生成する。

２次元画像構成部１３は、送受信部１２から出力されるビームデータに検波処理や対数圧縮処理、及びデジタルスキャンコンバート処理などの所定の処理を施すことにより２次元画像を構成する。このようにして構成された２次元画像は２次元画像メモリ１４に格納される。

３次元画像構成部１５は、２次元画像構成部１３において構成され、２次元画像メモリ１４に格納された複数の２次元超音波画像を所定の位置間隔で並べ、画像間の間隙を補間して３次元画像データセットを構築し、３次元画像メモリ１６に格納する。更に、３次元画像構成部１５は、該３次元画像データセットに対して、ボリュームレンダリング処理やサーフェスレンダリング処理を行い、目的部位の３次元画像を構築する。構築された３次元画像は、画像表示制御手段１８を介して画像表示モニタ１９上に表示される。上記各部の動作は中央制御部２０によって制御される。中央制御部２０には操作卓２１からユーザーの指示が入力される。

図２は、本実施例における操作卓２１の平面図を示したものである。操作卓２１上には、各種データや指令信号を入力するため、座標軸設定ボタン２２、回転つまみ２３、キーボード２４、スライドスイッチ２５、各種専用操作キー２６、トラックボール２７、トラックボール関連ボタン２８等がある。回転つまみ２３は操作卓内部のロータリーエンコーダ４０の入力軸に連結されている。

以下、本実施例における超音波診断装置を用いた撮像手順について図１及び図２を用いて説明する。

まず、ユーザーは操作卓２１上の１個の座標軸設定ボタン２２により、３次元画像上の３つの座標軸のうち、画像回転の中心軸となる座標軸を選択する。前記座標軸設定ボタン２２は、その押下の回数により座標軸の選択が行われる。このようにして設定された座標軸情報は中央制御部２０に送信される。

操作卓２１面の座標軸設定ボタン２２の近傍には回転つまみ２３が設けられている。ユーザーは、座標軸設定ボタン２２で選択した座標軸ごとに、該座標軸周りの画像回転角度を回転つまみ２３で設定する。この回転つまみ２３は、操作卓内部にあるロータリーエンコーダ４０の入力軸に連結している。ユーザーが回転つまみ２３を回転させると、それに連結したロータリーエンコーダ４０が該回転つまみの回転量を検出し、回転角度信号として中央制御部２０に送信する。中央制御部２０は該回転角度信号と前述の座標軸情報とを併せて３次元画像再構成部１７に送信する。複数の座標軸周りに３次元画像を回転させる場合には、回転中心となる座標軸ごとに上記手順、即ち、回転中心となる座標軸の設定及び回転角度の入力が繰り返されることになる。

３次元画像再構成部１５は、３次元画像メモリ１６中に格納された３次元画像データセットに対して、中央制御部２０から入力された回転情報（回転中心軸情報及び回転角度情報）に基づいて回転変換処理を行い、回転された３次元画像を再構成する。再構成された３次元画像は、画像表示制御手段１８を介し、画像表示モニタ１９上に表示される。

以上のように、本実施例に係る超音波診断装置によれば、画像表示モニタ１９に表示された３次元画像をいずれの座標軸周りに回転表示させるときでも、共通の座標軸設置ボタン２２及び回転つまみ２３で回転軸の設定及び角度の設定を行うことができる。また、座標軸設定ボタン２２と回転つまみ２３を並べて配置したため、回転軸及び回転角度の設定操作の際に手を大きく移動させなくても済み、操作性の向上を図ることができる。更に、従来よりも少ない部材で３次元画像の回転パラメータを設定・入力することができるため、操作卓面のシンプル化、ひいては操作卓内部の小型化を実現することができる。搭載する部品の数も減らせるので、生産コストの抑制にもつながる。

本発明の第２の実施例に係る超音波診断装置の要部構成について図３のブロック図を用いて説明する。図１と同一又は対応する構成要素については同一符号を付し、特に要しない限り説明を省略する。

本実施例における超音波診断装置では、ユーザーは座標軸設定ボタン２２によって予め回転すべき座標軸を設定し、該回転座標軸を座標軸記憶手段２９に保存しておく。具体的には、例えばＸ軸が記憶されている場合には、ボタンを押下すると常にＸ軸が設定される。また、Ｘ軸とＹ軸が記憶されている場合には、ボタンを押下する毎に、Ｘ軸とＹ軸が交互に設定される。このような構成によれば、ボタンの押下回数を少なくすることができる。

このようにして設定された座標軸周りの画像回転角度を回転つまみ２３により設定する。設定された回転角度情報は図示しないロータリーエンコーダーを介して中央制御部２０に出力される。中央制御部２０は座標軸読出手段３０に対し、座標軸記憶手段２９内に保存された座標軸情報を読み出すよう指示を行う。座標軸読出手段３０によって読み出された座標軸情報は中央制御部２０に出力される。このようにして得られた座標軸及び回転角度情報は中央制御部２０から３次元画像再構成部１７に送信され、ここで３次元画像の回転処理が行われる。再構成された３次元画像は、画像表示制御手段１８を介し、画像表示モニタ１９上に表示される。

本発明の実施態様としては上記実施例の他、以下の態様がある。
3つの座標軸にそれぞれ対応する3個の座標軸設定ボタンを設けても良い。
座標軸設定ボタン２２に代えてパドルスイッチやタッチパネルとしても良い。パドルスイッチの場合、スイッチングの回数に応じて座標軸の選択を行う形式とする。タッチパネルを操作卓２１上ではなく画像表示モニタ１９上に設置する場合には、操作卓上に座標軸設定手段を備える必要がなくなり、操作卓面上をよりシンプルにすることができる。
また、回転つまみ２３を押圧操作可能なものとして構成しても良い。かかる構成によれば、１個の回転つまみのみで複数の回転軸を選択し、かつ、選択した軸周りの画像回転角度も設定することが可能になる。従って、回転軸及び回転角度の設定操作の際に手を全く移動させなくても済むため、操作性は飛躍的に向上する。また、座標軸設定ボタン２２を省略することができるので、操作卓面の入力手段を減らすことができる。

本発明の第１の実施例に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図 本発明の第１及び第２の実施例に係る超音波診断装置の操作卓の平面図 本発明の第２の実施例に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図

符号の説明

１１…プローブ
１２…送受信部
１３…２次元画像構成部
１４…２次元画像メモリ
１５…３次元画像構成部
１６…３次元画像メモリ
１７…３次元画像再構成部
１８…画像表示制御手段
１９…表示モニタ
２０…中央制御部
２１…操作卓
２２…座標軸設定ボタン
２３…回転つまみ
２４…キーボード
２５…スライドスイッチ
２６…各種専用操作キー
２７…トラックボール
２８…トラックボール関連ボタン
２９…座標軸記憶手段
３０…座標軸読出手段
４０…ロータリーエンコーダ

Claims (3)

1. 被検体内の任意の領域に対して３次元的な超音波走査を行い、取得されるエコー信号から該被検体内部の３次元画像を構成し表示画面に表示する機能を備えた超音波診断装置において、
   a)前記表示画面に表示された３次元画像を、当該３次元画像の３つの座標軸のうち少なくとも２つの座標軸のそれぞれを中心軸として回転させる画像回転処理手段と、
   b)前記中心軸となる座標軸を設定する座標軸設定手段と、
   c)前記画像回転処理手段による前記３次元画像の回転角度を設定する回転角度設定手段とを備え、
   前記回転角設定手段は、１個のロータリーエンコーダと、このロータリーエンコーダの入力軸に連結された１個の回転つまみとから成り、前記回転つまみの回転操作により前記３次元画像の回転角度を設定することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記回転つまみは、押圧操作可能に構成され、
   前記座標軸設定手段は、前記回転つまみの押圧操作に応じて回転中心軸となる座標軸を設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. d)前記座標軸設定手段により設定された座標軸を記憶する座標軸記憶手段と、
   e)前記記憶手段に保存された座標軸情報を呼び出す座標軸読出手段とを備え、
   前記画像回転処理手段は、前記座標軸読出手段が読み出した座標軸を中心軸として３次元画像を回転させることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の超音波診断装置。

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