JPH1043182A - 走査ガイドを有する医療用超音波診断画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 体内組織からの超音波エコ−情報を取得
する超音波プロ−ブ、該エコ−情報から得た信号の記憶
装置、該エコ−情報を処理し、該体内組織の三次元超音
波表示を形成する装置、該エコ−情報の取得中、該プロ
−ブの走査のための情報を与える可視および／または可
聴走査ガイド、からなる医療用超音波診断画像処理装
置。 【効果】本ガイドは、好ましい掃引(sweep)速度の指標
を与え、また一つのガイドで走査速度と３次元画像デ−
タ量の両方の情報を同時に表示可能である。またこの走
査ガイドは、希望の走査速度に対応した視覚的又は聴覚
的な表示が可能であり、得られた３次元画像デ−タ量を
光または音声で表示する。本ガイドは、走査練習機器と
しても使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用超音波診断
画像処理装置に関し、特に、身体の３次元的超音波走査
を容易にする走査補助装置(scanning aid)に関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５，４７４，０７３号（以下
「０７３特許」という）は、全て集積された３次元画像
処理能力を有する最初の商業的超音波装置であるＨＤＩ
３０００超音波診断画像処理装置に使用されている３
次元画像処理技術について開示する。この０７３特許が
開示する技術の一つの特徴は、３次元画像デ−タを、フ
リ−ハンド(freehand)で、即ち通常の超音波走査ヘッド
により、収集できることにある。先行技術には、３次元
走査用の走査ヘッドに付属する、または該ヘッドを有す
る複雑で使いにくく高価な機械が多数含まれている。こ
のような機器は、時により正確な飛行機間距離測定さえ
も可能であるが、それらの大きさ、複雑さ、不便さ及び
高価さは、通常全てとは言わないがほとんどの目的意識
の強い研究者の意欲を減退させてきた。医師が希望する
のは、過剰な機器なしで３次元超音波走査ができる装置
である。ＨＤＩ ３０００画像処理装置は、まさにその
ような装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この０７３特許が開示
するように、正確な３次元画像再構成用の画像フレ−ム
を採取するのには通常十分フリ−ハンド走査で足りる。
しかしながら、体内の立体(volume)の走査は、平面と異
なり、まだ多くの医師にとって未経験である。希望する
画像デ−タを集めるために、どのように走査ヘッド（プ
ロ−ブ）を身体表面上で動かさなければならないか、知
識のない者にはすぐには判断できない。一旦医師がフリ
−ハンド走査技術を習熟してしまうと、注意深い均一な
走査により、解剖学的により正確な３次元表示が形成で
きることが分かる。従って、初めて３次元走査を経験す
る医師に走査への信頼感を植え付け、得られた３次元表
示の質を早く改良できるようにすることが望まれる。

【０００４】一旦医師が３次元（３Ｄ）画像を再構成し
てしまうと、医師はしばしば、医師が診察しようとして
いる解剖学的構造のみを与える画像を特別に構成できる
ことを望む。診察する生理組織を明瞭に観察し、同時に
迅速な３次元再構成処理を可能とするためには、観察領
域の周囲の器官や組織の像を消去できるとよい。さらに
医師は、３Ｄ画像再構成の完成に向かって円滑に進行し
ていることを確認したい。さらに、医師が３次元表示を
観察後、より改良された３次元画像表示に画像を修正で
きることが望まれる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明により、医師の３
次元画像処理用の身体超音波走査を補助する可視および
／または可聴走査ガイドが提供される。このガイドは、
医師の身体の走査を、好ましい掃引(sweep)速度になる
ように調整する。また、得られた画像デ−タ量に関する
情報を知らせる。さらに、医師に３次元再構成に十分な
量の画像デ−タが集められたかを知らせることが可能で
ある。好ましい具体例では、走査速度の指標と、得られ
た３次元画像デ−タ量の両方を同じガイドで同時に得る
ことができる。実際の例では、この走査ガイドは、希望
する走査速度に応じて視覚的にまたは聴覚的に変化し、
そして得られた３次元画像デ−タ量を光または音声で表
現する可視および／または可聴指示装置(indicator)で
ある。

【０００６】本発明のさらなる特徴は、この走査ガイド
を、走査練習機器として使用することができることであ
る。このガイドは、その調整(modulation)範囲を連続的
に往復し、医師が走査の速度と時間を直ちに判断するこ
とを可能とする。本発明のさらなる特徴は、この走査ガ
イドが、３次元再構成用に必要な量の画像デ−タが得ら
れた時点の指示装置にもなることである。実際例では、
この指示装置は、超音波装置の３次元画像デ−タのバッ
ファ−(buffer)の占有率に関する情報を与える。

【０００７】本発明のさらなる特徴は、得られた画像デ
−タの組(set)の視覚的表示を医師に与え、そして画像
デ−タの組の中で、次の３次元超音波画像再構成から除
去したい一部分あるいはいくつかの部分を指定できるこ
とである。これが、診察対象と生理的関係のない組織構
造や血流の画像を除去し、体内の目的とする領域に限定
した３次元画像の再構成を医師に可能とする。例えば、
医師が、腎臓の３次元画像の検査をするとき、肝臓によ
り囲まれている一端から小腸に囲まれている他端に腎臓
を走査すると仮定する。医師は、プロ−ブが腎臓からの
画像平面の採取を始める前に、３次元画像中でやむを得
ず走査された肝臓領域により腎臓が不明瞭にされている
ことに気づく。本発明により医師は、肝臓の妨害を除い
た３次元画像構成用の一連の画像を形成するために、画
像平面中の不要な肝臓の画像平面を除去することが可能
となる。もしも医師が、修正した３次元表示に満足しな
いならば、最初のデ−タの組は超音波装置内に保持され
ているので、医師は、その診断に最も有用な３次元超音
波画像を得るために、別の視点からその画像デ−タの組
の修正ができる。また３次元超音波画像再構成の進行の
実時間表示装置が、医師に提供される。

【０００８】図１は、本発明により構成された医療用超
音波診断画像処理装置をブロックダイヤグラム形式で説
明している。図２は、本発明による３次元超音波画像情
報を収集し処理する手順を説明するフロ−チャ−トであ
る。図３は、本発明の視覚的走査ガイドを示す超音波画
像の画面表示を示している。図４は、３次元画像の獲
得、処理および表示のメニュ−を有する超音波画像の画
面表示を説明している。図５は、３次元画像再構成の進
行状態を、使用者に知らせる超音波画像の画面表示を示
している。図６は、３次元再構成に使用される一連の画
像平面から、不要な画像平面の除去を補助するガイドを
有する超音波画像の画面表示を示している。図７は、３
次元再構成から不要な画像の除去を補助するガイドを有
する超音波画像の画面表示を示している。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に、本発明により構成された
医療用超音波診断画像処理装置のブロックダイヤグラム
を示す。超音波プロ−ブ１０は、ビ−ム形成器１６の制
御下に予定された走査線方向に超音波エネルギ−のビ−
ムを発信し、そして受信する変換器アレ−１２を有す
る。変換器アレ−の素子が受信した超音波エコ−は、ビ
−ム形成器により各走査線に沿った位相のそろった(coh
erent)エコ−に整形される。

【００１０】走査線エコ−は、ディジタル信号処理装置
（ＤＳＰ）２２により処理される。ＤＳＰ２２は、ＤＳ
Ｐブロック２０上に描かれた区画に示されるように、い
くつかの異なる方法で受信走査線を処理することができ
る。ＤＳＰ２２には、Ｂモ−ド処理装置２２が含まれ、
それはＢモ−ド画像形成のため、エコ−情報をろ過し、
検知する。またＤＳＰ２２には、ドップラ−処理装置２
４も含まれ、それは走査線の集合(ensembles)をろ過し
処理し、流れ速度、自由度(variance)、ドップラ−パワ
−などの、ドップラ−信号情報を形成する。０７３特許
が指摘するように、ドップラ−パワ−画像により優れた
３次元超音波画像透視図(rendering)が得られることが
見いだされている。

【００１１】Ｂモ−ドまたはドップラ−走査線は、共に
メモリ−制御器３６により制御される、画像フレ−ムメ
モリ−３２と３Ｄメモリ−３４の二つに区画分けされた
画像メモリ−３０に転送される。メモリ−制御器３６
は、画像フレ−ムを形成する一連の走査線の開始、終了
などの情報を該制御器に伝えるＤＳＰ２２からの制御信
号を、制御線２６を通じ、受信する。ＤＳＰから受信し
た走査線は、画像フレ−ムメモリ−３２中に一時的に記
憶されるか、または直ちにデ−タバス１４を通じて走査
変換器４０に転送される。走査変換器４０は、画素間隔
(pixel space)処理器（ＰＳＰ）４２と画素変換モジュ
−ル（ＰＣＭ）４４と呼ばれる二つの区画を有する。Ｐ
ＳＰ４２は、走査線デ−タの内挿(interpolation)およ
び座標変換(coordinate transformation)によって希望
する方式(format)と線密度の超音波画像に超音波画像デ
−タを処理する。このＰＣＭは、フレ−ムカウンタと、
深さマ−カ−、カ−ソル、テキスト、その他の画像情報
などのグラフィック情報を提供する超音波画像用グラフ
ィック用オ−バ−レイ(graphic overlay)を作成するグ
ラフィック処理器を有する。次いで超音波画像とグラフ
ィック情報を含む結合画像を、画像表示装置５０に表示
することができる。

【００１２】図１の超音波装置が二次元（２Ｄ）Ｂモ−
ドで操作されたとき、グレ−スケ−ル走査線が、画像フ
レ−ムメモリ−３２を通過し、直ちにＰＳＰにより走査
変換され、実時間表示される。超音波装置制御パネル９
０上の「フリ−ズ(Freeze)」ボタンを押すことにより、
その時に表示５０上に表示されている画像は、実時間表
示に戻すために再度ボタンが押されるまでそのまま表示
される。また使用者は、画像フレ−ムメモリ−３２に一
連の画像フレ−ムを記憶するために制御パネル上の「ル
−プ(Loop)」ボタンを押す。フレ−ムは、フリ−ズボタ
ンを使用者が押すまで画像フレ−ムメモリ−に連続的に
記憶され、この時画像フレ−ムメモリ−のその時々の内
容が保持される。次いで使用者はメモリ−の中から自由
に選択し、連続的に各フレ−ムを表示することができ、
または保持したフレ−ムをスロ−モ−ションで再表示し
たり、実時間シネル−プ(Cineloop)（商標）表示するこ
とができる。

【００１３】同様の処理と表示技術を、超音波装置を２
Ｄドップラ−モ−ドで操作するときに採用することがで
きる。動きや流れのドップラ−画像は、画像フレ−ムメ
モリ−に入力され、走査変換され実時間で表示される。
通常、体内の流れ状態のドップラ−画像は、Ｂモ−ド画
像と結合、重ねられ、流れが存在する組織または器官の
構造が表示される。Ｂモ−ド情報はしばしば得られる３
Ｄ表示を乱すので、３次元画像処理用の効果的な技術
は、Ｂモ−ド情報なしでパワ−ドップラ−画像を使用す
ることである。

【００１４】図１の超音波装置は、本発明による３次元
超音波画像を形成する。具体例では、３次元超音波画像
形成の準備をしている医師は、３次元画像処理をしよう
と望んでいる領域（ＲＯＩ）を特定するために患者の予
備的走査を実施する。これが図２のフロ−チャ−ト中の
最初のステップ７１である。医師がＲＯＩを特定する
と、医師は、超音波表示上の２Ｄ画像中にＲＯＩの境界
を確認し、ＲＯＩの一端から他端まで、ＲＯＩ全体をプ
ロ−ブの画像平面が走査するように、患者の身体上でプ
ロ−ブが進行する道筋を決定する。

【００１５】次のステップは、患者の身体をプロ−ブ１
０をずらしながら動かしてＲＯＩ全体を走査することで
あり、ＲＯＩの一端から他端までの一連の実質的に平行
な超音波画像平面が得られる。もしも医師が、３Ｄ超音
波走査に習熟していなかったり、走査の実習を望んだ
り、最大数の画像平面、もしくはＲＯＩの切片(slice
s)、が得られる走査速度の測定を望む場合には、３Ｄ再
構成のための一連の画像切片を得る前に、本発明の走査
ガイドを使用すればよい。

【００１６】本発明の具体例では、超音波装置の制御パ
ネル９０上に多数の制御ボタンがある。これらの制御ボ
タンは超音波装置の中央処理ユニット（ＣＰＵ）に接続
し、該制御ボタンにより指示された命令を実行する装置
の構成部分に該制御信号を発する。例えば、「ル−プ」
ボタンは、画像フレ−ムメモリ−３２のデ−タをクリア
(clear)し、メモリ−中の連続した場所に画像フレ−ム
の記憶を開始するようメモリ−制御器３６に命令を発す
る。メモリ−は、メモリ−３２のアドレスポインタ−を
メモリ−の初期状態にリセットすることでクリアされ
る。ル−プボタンが押された後、画像フレ−ムメモリ−
は、全部が占有されるまで連続的に受信画像フレ−ムを
記憶し、そして初期アドレスに戻り、メモリ−は受信画
像フレ−ムで常に占有された状態となる。「フリ−ズ」
ボタンを医師が押して、メモリ−３２を停止させ、その
ときの記憶内容を保持する命令を、ＣＰＵがメモリ−制
御器３６に発生させるまで、メモリ−３２はこの一連の
動作を続ける。

【００１７】このように動作する画像フレ−ムメモリ−
は、シネル−プメモリ−としての使用に理想的である。
シネル−プメモリ−は、使用者の指示で、一連の実時間
２Ｄ画像を記憶し、それを呼び出すことで、後の詳細な
調査を可能とする。シネル−プの内容は、その実時間速
度、スロ−モ−ション、または実時間では検知困難な、
心臓弁の挙動など、組織の微妙な動きを観察するために
一連のフレ−ムを適宜再現することができる

【００１８】本発明によると、画像フレ−ムメモリ−３
２は、３次元超音波画像の形成のために再構成される一
連の２Ｄ画像切片を記憶する。画像切片を取得し、それ
らをメモリ−３２に記憶する医師を補助するため、メモ
リ−３２が占有状態であることを表示する可視ガイドが
画面上に表示される。図３は、本発明の具体例である超
音波表示装置を示している。図３には、超音波画像６０
の下の表示スクリ−ン下部に、ボックス１００が示され
ている。この例において、超音波画像６０は、血流ネッ
トワ−ク７０の一連のパワ−ドップラ−画像の中の一つ
である。色またはグレ−スケ−ルバ−６４は、画像の左
にあり、深さ表示(depth graphics)は画像の右に示され
ている。ボックス１００は、画像フレ−ムメモリ−３２
の容量を表示するウィンドウ１０４を有する。メモリ−
３２がクリアされると、ウィンドウの右側に示すように
ウィンドウは完全に黒くなる。画像フレ−ムの最後の走
査線がＤＳＰ２２からメモリ−３２に送られると、ＤＳ
Ｐは配線２６を通じ、現在のフレ−ムが完了したことを
メモリ−制御器３６と走査変換器４０に伝える信号を発
する。この信号に応答して、走査変換器４０は、ＰＣＭ
４４中のフレ−ムカウンタを加算させる。フレ−ムカウ
ンタの値は、表示スクリ−ン上に表示されるＰＣＭのグ
ラフィック処理器によりウィンドウ１０４中の白いバ−
１０２に変換される。従って、白バ−１０２は、画像フ
レ−ムメモリ−３２が画像フレ−ムでどの程度占有され
ているかに対応してウィンドウ１０４中で左から右に移
動する。画像フレ−ムメモリ−３２が画像フレ−ムで完
全に占有されたとき、ウィンドウ１０４は完全に白いバ
−だけになる。

【００１９】もしフリ−ズボタンが押されないと、メモ
リ−３２は完全に占有された状態で最初のアドレスから
再度入力が始まる。この完全占有された状態を示すため
に、ウィンドウ１０４中に該白いバ−が残存するが、そ
れは、ウィンドウ中左から右へ動く明るい灰色のバ−に
より上書きされる。従って、もしも医師が、メモリ−を
フリ−ズし、ウィンドウ中のバ−の動きを止めると、ウ
ィンドウ中のバ−の色もしくは陰影が使用者にメモリ−
内の最初のパスにいるのかそれに続くパスにいるのかを
知らせる。もしもウィンドウが白と黒の両方であるなら
ば、医師は、フレ−ム記憶装置が、最初に完全に占有さ
れる前にメモリ−が停止したことが分かる。しかしもし
もウィンドウが灰色と白の両方であるならば、メモリ−
は、はじめに記憶されたフレ−ムで完全に占有された
後、新フレ−ムで上書きされていることが分かる。

【００２０】今述べたように、白バ−１０２は画像フレ
−ムメモリ−が画像フレ−ムで占有されるのと同じ速度
でウィンドウ１０２を満たしていく。それに要する時間
は、勿論、メモリ−容量に依存し； より大きなフレ−
ムメモリ−はより小さなメモリ−よりも満たすのに長い
時間を要する。またメモリ−の使用量は、フレ−ム速
度、走査線密度など、フレ−ムそれ自身の特性の関数で
もある。もしも医師が、例えばゆっくりとメモリ−３２
が占有されるのを希望する場合は、フレ−ム速度をゆっ
くりするか、より少ない走査線本数のプロ−ブまたはプ
ロ−ブ開口を使用すればよい。フレ−ム特性の一つであ
るパルス速度周波数（ＰＲＦ）は、例えば図３の上のス
クリ−ン上に表示される。ドップラ−ボックスサイズま
たは走査深さなどの、ＰＲＦに影響する超音波装置の変
数を調整することにより、医師はＰＲＦを変化させ、こ
れにより画像フレ−ムメモリ−が占有される速度とフレ
−ム速度を変化させることができる。白バ−１０２がウ
ィンドウ１０４を満たしていく速度は、それに対応して
変化する。

【００２１】図２のステップ７２に示すように、医師
は、３Ｄ画像取得に最も適した走査速度に医師自身を慣
らすためにガイドバ−１０２を使用することができる。
例えば医師は、制御パネル上のル−プボタンを押し、画
像フレ−ムメモリ−を満たし完全占有状態を続けてもよ
い。次に医師は、ウィンドウを満たす白と灰色バ−の交
代に要する時間を調整することができる。一度医師がメ
モリ−を満たす時間を調整すると、医師は移動するバ−
１０２と同期して、プロ−ブを移動させることにより患
者の体内のＲＯＩを診断することができる。もしも医師
が、急速にバ−が移動して、許容時間が短かいのが不満
なときは、医師は上記したように、フレ−ム速度とサイ
ズに影響する一つの係数を調整すればよい。バ−１０２
がウィンドウ１０４を横切るのに要する時間内に、ＲＯ
Ｉを横切ってプロ−ブを走査する単純操作を医師が習得
したとき、医師は３次元再構成用の画像平面を得る準備
ができたこととなる。

【００２２】図２に戻ると、ステップ７３で、医師は患
者のＲＯＩの身体上の一端にプロ−ブを置く。これが最
初の画像平面が得られる走査の開始位置となり、そして
医師が患者の身体上のプロ−ブの滑動、即ち掃引を開始
する位置となる。ステップ７４で、医師はル−プボタン
を押し、画像フレ−ムメモリ−、フレ−ムカウンタそし
てガイドウィンドウをクリア(clear)する。超音波装置
は、プロ−ブからの画像フレ−ムが画像フレ−ムメモリ
−３２を満たし始めることにより応答し、白バ−１０２
は、ウィンドウ１０４の中を動き始め、医師がＲＯＩ内
をプロ−ブで掃引することにより走査を開始する。

【００２３】医師が走査の終点に達し走査終了したと
き、医師はステップ７６に示すように、メモリ−３２の
現在の内容を保持するためにフリ−ズボタンを押す。走
査が適正に同期されている場合には、プロ−ブの画像平
面は、ウィンドウ内のその経路の終点に白バ−がほぼ達
する時にＲＯＩの他端まで掃引される。即ち走査掃引
は、メモリ−がほぼ完全に占有されたときに終了する。
これはＲＯＩの掃引により可能な最大数のフレ−ムが得
られることを意味する。もしも医師が走査に満足できな
いならば、医師は、ステップ７３から始まる操作を繰り
返せばよい。

【００２４】医師が一連の画像フレ−ムを取得し保存し
た後、医師は３次元超音波画像の作成に進むことができ
る。これは図２のステップ７８および図４に示すよう
に、トラックボ−ルと制御パネル９０上の「選択(Selec
t)」ボタンを操作し、画像フレ−ムメモリ−メニュ−６
６をプルダウンして実行する。このメニュ−６６はＰＣ
Ｍ４４のグラフィック処理器により画面上に表示され
る。医師は図２中ステップ８２に示すように、平面画像
切片の３Ｄ処理内容を決める多数の再構成係数を設定す
る。図４の例では、超音波装置は、米国特許第５，４８
５，８４２号に記載されているように、異なる一連の視
角について一続きの３次元投影画像が得られるように制
御されている。投影画像が連続的に実時間で再現される
と、ＲＯＩの３次元透視図が観察者の前に現れ、回転す
る。具体例では、３次元表示は、±５０゜の角度範囲で
回転する。

【００２５】メニュ−６６で医師が設定する一つのパラ
メ−タ−は、投影画像の数である。具体例では、使用者
は、７、１１、または１５投影画像数のいずれかを選択
することができる。投影画像の保存が可能な容量の範囲
内で、他の投影画像数も、選択可能である。もしも投影
画像が直ちに表示され、保存しない場合には、このよう
な制限はない。採用される画像数は、１００゜の回転角
に均一に割り当てられる。従って、もしも１１の画像数
が選択されると、これらの各投影画像は、一つの投影画
像から次の画像へと９゜毎に変化する観察角を有する。
図４に示すように、医師はトラックボ−ルを使用して、
「画像」メニュ−の押しボタンに、表示装置中のカ−ソ
ル（矢印で示されている）を移動する。医師は、制御パ
ネル上の「選択」ボタンを押し、「画像」押しボタンの
右の数字を回転させて７、１１、１５の投影画像数にす
る。図４では、投影画像数は１５に設定されている。

【００２６】図４で設定される第二の変数は、切片の厚
さである。この切片の厚さとは、切片平面間の距離であ
る。もしもプロ−ブがＲＯＩをゆっくりと走査する場合
には、切片の厚さは薄くなる。もしもプロ−ブがＲＯＩ
を速く走査する場合には、切片の厚さは厚くなる。メニ
ュ−６６における第三の選択は、中間の切片厚さ(mediu
m slice thickness)である。これらの本質的な選択によ
り、非常に高度な表現の３次元画像の作成が可能とな
る。もしも医師が選択された厚さに満足できないなら
ば、医師は、異なる厚さの切片の選択により再度３次元
表示を再構成することができる。

【００２７】他の透視図作成変数をメニュ−に含ませる
ことができる。例えば、使用者は、１９９６年３月２２
日出願の米国特許出願第６０／０１３，９５１号に記載
されているように、透明図または表面図作成の選択を加
えることができる。使用者はＲＯＩを前からまたは後か
ら観察する図作成を選択することができる。この変更
は、平面画像切片を逆順に、そして各々の切片について
Ｘ軸について反対にする処理によりなされる。第三の変
数は、３次元表示用の明暗(contrast)の選択である。

【００２８】希望に沿って設定された再構成変数によ
り、医師は、メニュ−上の「３Ｄ生成」押しボタンを選
択することにより、図２中のステップ８４に示される、
３Ｄ再構成が開始される。メニュ−６６が消え、図５中
画像３６０で示すように、表示画面上に投影画像が形成
され始める。３Ｄ再構成が始まると画像の下にボックス
１１０が表示される。ボックス１１０は、３Ｄ再構成の
進行についての情報を医師に与え、再構成を止めるとき
に医師が選択する押しボタンが表示される。投影画像の
数と現在再構成中の画像が、ボックスの右側に示され
る。投影画像が進行するにつれて、フレ−ムカウンタに
対応する灰色のバ−１１４は、対応する区分に従って、
ウィンドウ１１２の中を移動する：もし７つの投影画像
がある場合は７分の１、もし１１投影画像ある場合には
１１分の１等である。図５の例において、灰色バ−１１
４は、ウィンドウ１１２の長さの１１分の１の距離を移
動し、１１個の投影画像の内、第一の画像が完成したこ
とを表示する。

【００２９】米国特許第５，４８５，８４２号および米
国特許出願第６０／０１３，９５１号に記載されている
ように、３Ｄ再構成は、画像フレ−ムメモリ−３２に記
憶されている一連の画像平面を使用して、走査変換器４
０により実施される。一つの投影画像が完成すると、フ
レ−ムカウンタが段階的に増加し、投影画像はバス１４
を通じて３Ｄメモリ−３４に転送され、記憶される。３
Ｄ再構成が完了すると、その各々が順次前の画像とある
異なる視角をとる一連の投影画像として３Ｄメモリ−３
４に記憶される。

【００３０】３Ｄ再構成が終了すると、形成され自動的
に３Ｄメモリ−３４に記憶された一連の３Ｄ画像表示が
順次はじまり、図２中ステップ８６に示されるように、
ＲＯＩの３次元画像がスクリ−ン上に現われ、そして±
５０゜の回転角の中で回転を始める。医師は、「＋速
度」および「−速度」押しボタンを選択することによ
り、３次元ＲＯＩの回転を早めまたは遅くすることがで
きる。

【００３１】医師は、ＲＯＩを越えて走査したことを、
３次元ＲＯＩの観察から、おそらくは希望するＲＯＩの
切片の前または後の不要な組織または流れのフレ−ムが
表示されることで見いだす。これらの不要な切片は、医
師が検討したいと思っているＲＯＩの部分を不明瞭にす
る。この不要な切片は、メニュ−６６をプルダウンし、
図６および図２のステップ８８に示すように「トリム(T
rim)」押しボタン選択１２８を選択することにより再構
成画像から除去することができる。トリムが選択される
と、トリムボックス１２０が、スクリ−ンに現われる。
このトリムボックス１２０は、フレ−ムカウンタの取得
数から、取得され３Ｄ再構成に使用される一連の切片を
表わすウィンドウ１２６を有する。最初にトリムボック
スが現われると、ウィンドウ１２６の両端に二つのポイ
ンタ−１２２と１２４が表示される。これらは一連の切
片の最初と最後を示している。一連画像の最初及び／又
は最後の不要な切片は、図６に示すように、一連の切片
の最初または最後にポインタ−を移動させることにより
取り去る（３Ｄ再構成から除去する）ことができる。こ
の例において、一連画像の始点と終点の両方からトラッ
クボ−ルにより該ポインタ−を移動し、切片を除去す
る。該選択ボタンを押して二つのポインタ−を適宜交換
することができ、該選択されたポインタ−が、トラック
ボ−ル制御の操作により移動可能となる。ウィンドウ１
２６は、単に客観的に一連のフレ−ムを表示する色彩ま
たは陰影で表示してもよく、また医師が一連画像中の特
定フレ−ムを切り取るためにポインタ−を動かすことが
できる一連の数字で満たしてもよい。

【００３２】切片が切り取られた後、ポインタ−１２２
と１２４の間の画像フレ−ムを使用して３Ｄ画像を再構
成する３Ｄ生成押しボタンを再度選択することにより３
Ｄ再構成が繰り返される。もしも医師が新たな透視図に
満足できなかったとき、医師はポインタ−をリセットし
た後、再構成を繰り返すことができ、または上述した最
初の再構成の場合のように、再度全ての取得画像フレ−
ムを使用して３次元画像を再構成してもよい。

【００３３】一連のフレ−ムの最初と最後からフレ−ム
を切り取ることができることに加えて、一連画像中の特
定のフレ−ムを３次元再構成から除去することも可能で
ある。例えば、フラッシュ虚像を含む一連の画像フレ−
ムから３次元ドップラ−画像を再構成するときに、これ
は有効である。「フラッシュ」は、必要とする血流の動
きや組織の動きではなく、呼吸、プロ−ブと身体間の種
々の相対運動など、不要な原因による動きを検知するこ
とにより発生する。公知のフラッシュ抑制技術では、通
常不要なフラッシュを含むフレ−ムを削除することはで
きるが、フラッシュ虚像フレ−ムが処理され、画像フレ
−ムメモリ−３２に記憶される場合も生じる。このフレ
−ムは、３次元再構成中に不要な虚像を導入してしまう
ので、３次元画像再構成からこのフレ−ムを除くことが
望まれるのである。

【００３４】本発明のさらなる特徴は、図７中に示すよ
うに、「編集(Edit)」押しボタン１３０の使用により３
次元再構成から特定フレ−ムを除去できることである。
編集押しボタンが選択されると、トリムボックス１２０
が、ウィンドウ１２６中の「Ｘ」と共に現われる。編集
モ−ドでは、フレ−ムカウンタのその時の値で特定され
る画像フレ−ムメモリ−中の画像フレ−ムに対応する位
置に「Ｘ」が現われる。医師がトラックボ−ルを左また
は右に回転すると、フレ−ムカウンタは減算、または加
算し、カウンタの値に対応する画像フレ−ム６０がトリ
ムボックス１２０の上の画面上に表示される。それと対
応して、ウィンドウ１２６中の「Ｘ」は、左または右に
移動し、一連の画像フレ−ムの中で、現在表示されてい
る画像の位置を表示する。３次元再構成中に、医師が望
まないフラッシュその他の特徴を有する表示画像と遭遇
したとき、医師は選択ボタンを押し、それによりウィン
ドウ１２６中の「Ｘ」が停止し、この選択されたフレ−
ムを、３次元再構成から除去する画像として標識する。
選択ボタンを再度押すと、選択が解除され、他のフレ−
ムの選択のために「Ｘ」が移動可能となる。編集押しボ
タンを再度選択すると、第二の「Ｘ」が表示され、トラ
ックボ−ルと共に移動するにつれて画像フレ−ムが順次
表示され、他のフレ−ムを選択し３次元再構成から除去
することが可能となる。

【００３５】医師が３次元再構成からの除去を希望する
全ての画像フレ−ムを選択した後、医師は、エディット
モ−ドを終了するために終了(Close)押しボタンを選択
する。もしも選択しなかった「Ｘ」がウィンドウ１２６
中に残っているならば、それはウィンドウから消去され
る。次いで医師は、編集したフレ−ムが除去された３次
元画像を再構成するために３Ｄ生成押しボタンを選択す
る。もし医師が、３次元再構成の結果に満足できないな
らば、医師は、さらにフレ−ムを除去するために編集モ
−ドに再び入るか、または次の３次元再構成に先に削除
した画像フレ−ムを含ませるために再度表示「Ｘ」を選
択することができる。

【００３６】上記した例は、視覚的走査ガイドの使用に
ついて説明したが、その他の型のガイドも使用すること
ができることは言うまでもない。例えば、図１は、ＰＣ
Ｍ４４のフレ−ムカウンタの計数の受信用に接続された
音声調節器５２を示す。該音声調節器は、可聴音を発す
るスピ−カ−５４を駆動する。音声周波数は、画像フレ
−ムメモリ−３２の占有率に対応して低音から高音に調
節される。選択によりまたはそれに加えて、音声の長さ
を、フレ−ムメモリ−が占有される時間に対応させるこ
とができる。従って、使用者は、選択によりまたは同時
に、音声走査ガイドを聞くことができる。可聴ガイド
は、表示装置に視点を分散させる必要をなくし、医師
は、プロ−ブと患者の体表面でのプロ−ブの動きに注意
を集中させることができる。

【００３７】ＲＯＩのなかの実質的に平行な一組の画像
平面を取得するためのプロ−ブの動きをこれまでの例で
は説明したが、他のプロ−ブの動きの態様も使用するこ
とができる。例えば、プロ−ブを、プロ−ブの中心軸に
関して回転させ、それにより共通軸で交差する一連の角
度をもって配置された画像平面を得て、それを３Ｄ透視
画像の形成に使用することができる。他の選択枝は、患
者の体に対してプロ−ブを揺動させ、これにより３次元
楔型(wedge shape)ＲＯＩに再構成する扇型画像平面で
ＲＯＩを掃引することである。これらのプロ−ブの動き
は、フリ−ハンドで、または種々の機械的プロ−ブまた
は変換器ア−ム、揺動装置(rocker)、または回転装置の
助けを借りて実施することができる。それぞれの場合、
本発明のガイドは、一連の画像平面の取得時間と速度
を、医師がモニタ−しまたは制御するのを補助するため
に使用される。

【００３８】本発明を要約すると、本発明は、患者の三
次元超音波走査を実施する使用者を補助する走査ガイド
を有する超音波診断画像処理装置に関する。このガイド
は可視、可聴またはその両方であって、医者に三次元超
音波走査の速度と時間の測定の実時間指示を与える。具
体例ではこの走査ガイドは、三次元処理用に画像フレ−
ムを記憶するシネメモリ−に接続するカウンタに従って
動く。シネメモリ−が超音波画像フレ−ムでその全容量
を占有されるまで、走査ガイドはメモリ−の使用量に対
応して動く。メモリ−中の一連の超音波フレ−ムの可視
指示装置も提供され、使用者は、一連のフレ−ムの最初
からまたは最後から標識を動かしてその中の不要なフレ
−ムを、三次元再構成から除去することができる。

【００３９】

【発明の効果】本ガイドは、好ましい掃引(sweep)速度
の指標を与え、また一つのガイドで走査速度と３次元画
像デ−タ量の両方の情報を同時に与える。この走査ガイ
ドは、希望の走査速度に対応した視覚的又は聴覚的動き
が可能であり、得られた３次元画像デ−タ量を光または
音声により表示する。本ガイドは、走査練習機器として
も使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の超音波診断画像処理装置のブロック
ダイヤグラムである。

【図２】 ３次元超音波画像情報を獲得し処理する手順
のフロ−チャ−トである。

【図３】 本発明の視覚的走査ガイドを示す超音波画像
表示の説明図である。

【図４】 画像の獲得、処理と表示のメニュ−を有する
画像表示の説明図である。

【図５】 画像再構成の進行状態を使用者に知らせる画
像表示の説明図である。

【図６】 一連の画像平面中の不要平面の除去用ガイド
を有する画像表示である。

【図７】 画像再構成から不要画像の除去を補助するガ
イドを有する画像表示である。

【符号の説明】

１０・・・・超音波プロ−ブ、１２・・・・変換器アレ−、１６
・・・・ビ−ム形成器、２２・・・・ディジタル信号処理装置、
２６・・・・制御線、３２・・・・画像フレ−ムメモリ−、３４
・・・・３Ｄメモリ−、３６・・・・メモリ−制御器、４０・・・・
走査変換器、４２・・・・画素間隔処理器（ＰＳＰ）、４４
・・・・画素変換モジュ−ル、５０・・・・画像表示装置、５２
・・・・音声調節器、６４・・・・グレ−スケ−ルバ−、６６・・
・・画像フレ−ムメモリ−メニュ−、９０・・・・超音波装置
制御パネル、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レベッカ・エル・ガンジ−ニ アメリカ合衆国98029ワシントン州、イサ カ、第231アベニュ− サウス イ−スト 3839番 (72)発明者 デルフィン・エム・カツア−ノ アメリカ合衆国98122ワシントン州、シア トル、第19アベニュ− 341番 (72)発明者 ジェンス・ウルリッヒ・クイストガ−ド アメリカ合衆国98155ワシントン州、シア トル、第187プレ−ス ノ−ス イ−スト 4716番 (72)発明者 リサ・エム・バトラ− アメリカ合衆国98115ワシントン州、シア トル、第25アベニュ− ノ−ス イ−スト 8627番

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 身体構造領域内の超音波エコ−情報を取
   得し、三次元表示方式で表示する医療用超音波診断画像
   処理装置であって：身体構造領域からの超音波エコ−情
   報を取得するために身体を走査する超音波プロ−ブ；該
   超音波エコ−情報から得られた信号を記憶する記憶装
   置；該超音波エコ−情報を処理して、該構造領域の三次
   元超音波表示を形成する処理装置；身体構造領域からの
   エコ−情報を取得する間、使用者のプロ−ブによる患者
   の走査を補助する使用者に感知可能な走査ガイド、 からなる医療用超音波診断画像処理装置。
2. 【請求項２】 該走査ガイドが、使用者が該構造領域を
   走査する時間の長さを決定するのを補助する手段からな
   る請求項１に記載の医療用超音波診断画像処理装置。
3. 【請求項３】 該走査ガイドが、該プロ−ブが該構造領
   域上を走査する速度を使用者が決定するのを補助する手
   段を有する、請求項１に記載の医療用超音波診断画像処
   理装置
4. 【請求項４】 該走査ガイドが、該構造領域を走査する
   間に得られた超音波エコ−情報の、量に関する情報を使
   用者に提供する手段を有する、請求項１に記載の医療用
   超音波診断画像処理装置
5. 【請求項５】 該走査ガイドが、該構造領域走査の間に
   希望する量の超音波エコ−情報がいつ得られたかを使用
   者に伝える手段を有する、請求項１に記載の医療用超音
   波診断画像処理装置
6. 【請求項６】 さらに該記憶装置を該走査ガイドに接続
   する回路を有し、これにより該超音波エコ−情報に基く
   信号の該記憶装置中の占有率に対応して該走査ガイドが
   動作する、請求項１医療用超音波診断画像処理装置。
7. 【請求項７】 該回路が、該超音波エコ−情報に基く信
   号が占有する記憶単位数を数えるカウンタを有する、請
   求項６に記載の医療用超音波診断画像処理装置。
8. 【請求項８】 該超音波プロ−ブが、身体のある構造領
   域からの超音波エコ−情報を取得し、画像フレームを形
   成する手段を有し、ここに該記憶単位が画像フレ−ム(i
   mage frame)であることを特徴とする、請求項７に記載
   の医療用超音波診断画像処理装置。
9. 【請求項９】 さらに表示装置を有し、そしてここに該
   走査ガイドが視覚的な指示装置である、請求項１から８
   までのいずれか１項に記載の医療用超音波診断画像処理
   装置。
10. 【請求項１０】 該視覚的指示装置が動く視覚的指示装
    置である、請求項９に記載の医療用超音波診断画像処理
    装置。
11. 【請求項１１】 該動く視覚的指示装置がバ−(a bar)
    からなる、請求項１０に記載の医療用超音波診断画像処
    理装置。
12. 【請求項１２】 さらに音声スピ−カ−を有し、ここに
    該走査ガイドが可聴音からなる、請求項１から８までの
    いずれか１項に記載の医療用超音波診断画像処理装置。
13. 【請求項１３】 さらに該構造領域の所望の走査に対応
    して音の大きさ、周波数または長さを調節した音声を発
    する、該音声スピ−カ−に接続する、変調装置(modulat
    or)を有する請求項１２に記載の医療用超音波診断画像
    処理装置。
14. 【請求項１４】 身体構造領域の超音波エコ−情報を取
    得して、三次元表示方式により表示する医療用超音波診
    断画像処理装置であって、身体構造領域からの超音波エ
    コ−情報を取得する超音波プロ−ブ；該超音波エコ−情
    報に基く超音波画像フレ−ムを記憶する記憶装置；該記
    憶装置に記憶された画像フレ−ム量を視覚的に示す該記
    憶装置に接続する表示装置；および三次元表示中に表示
    された該記憶された画像フレ−ムの部分を示すために該
    表示装置上に表示される使用者調整可能指示装置、から
    なる医療用超音波診断画像処理装置。
15. 【請求項１５】 さらに該指示装置により指示された該
    記憶された画像フレ−ムの部分から三次元画像を形成す
    る、該使用者調整可能指示装置に応答する三次元超音波
    画像処理装置を有する、請求項１４に記載の医療用超音
    波診断画像処理装置。
16. 【請求項１６】 該記憶装置が、画像フレ−ムを記憶
    し、該構造領域に関して該画像フレ−ムの相対空間位置
    を維持する手段を有し、ここに該表示装置が、該画像フ
    レ−ムの該相対空間位置を視覚的に示し、ここに、該使
    用者調整可能指示装置が、三次元画像処理から、該構造
    領域の終端との空間的関係をもって、フレ−ムを除去す
    るための使用者が調整可能な請求項１５に記載の医療用
    超音波診断画像処理装置。
17. 【請求項１７】 該使用者調整可能指示装置が、該指示
    装置の調整により三次元画像処理から、先に除去したフ
    レ−ムを三次元画像処理に包含するように、使用者が再
    調整可能な、請求項１６に記載の医療用超音波診断画像
    処理装置。
18. 【請求項１８】 該記憶装置がさらにシネメモリ−とし
    て、二次元画像処理の間使用可能な記憶装置からなる、
    請求項１に記載の医療用超音波診断画像処理装置。
19. 【請求項１９】 身体構造領域の超音波エコ−情報を取
    得して、三次元表示方式により表示する医療用超音波診
    断画像処理装置であって、身体構造領域からの超音波エ
    コ−情報を取得する超音波プロ−ブ；該超音波エコ−情
    報に基く超音波画像フレ−ムを記憶する記憶装置；該構
    造領域の三次元超音波表示を形成するために、該超音波
    画像フレ−ムを処理する処理装置；および三次元処理か
    ら除去する、該記憶された多数の画像フレ−ム中のある
    画像フレ−ムを指示する使用者調整可能指示装置、から
    なる医療用超音波診断画像処理装置。
20. 【請求項２０】 該指示装置が、該記憶装置中に記憶さ
    れた画像フレ−ムの全ての組(set)を指示する手段と、
    該画像フレ−ムの組の中の、三次元処理から除去しよう
    とする画像フレ−ムの位置を示す視覚的標識を有する、
    請求項１９に記載の医療用超音波診断画像処理装置。
21. 【請求項２１】 該指示装置が、三次元処理から除去す
    るために選択された、該記憶された画像フレ−ム中のあ
    る画像フレ−ムを表示するための画像表示装置を有す
    る、請求項１９に記載の医療用超音波診断画像処理装
    置。
22. 【請求項２２】 該視覚的標識の位置を、該全組表示手
    段と関連して使用者が調整可能である、請求項２０に記
    載の医療用超音波診断画像処理装置。
23. 【請求項２３】 さらに、該記憶装置に接続する、該記
    憶された超音波画像フレ−ムの中のある画像フレ−ムの
    位置を表示するためのカウンタを有し、ここに該指示装
    置が該カウンタの計数に応答する、請求項２０に記載の
    医療用超音波診断画像処理装置。
24. 【請求項２４】 該指示装置がさらに、該記憶された画
    像フレ−ム中の三次元処理から除去しようとする複数の
    画像フレ−ムを指示する手段を有する、請求項１９に記
    載の医療用超音波診断画像処理装置。
25. 【請求項２５】 身体構造領域の超音波エコ−情報を取
    得して、三次元表示方式により表示する医療用超音波診
    断画像処理装置であって、 身体構造領域からの超音波エコ−情報を取得する超音波
    プロ−ブ；該超音波エコ−情報に基く超音波画像フレ−
    ムを記憶する記憶装置；該構造領域の三次元超音波表示
    を形成するために、該超音波画像フレ−ムを処理する処
    理装置；三次元処理から除去する、該記憶された多数の
    画像フレ−ム中のある画像フレ−ムを選択するための使
    用者調整可能指示装置；および三次元処理から除去する
    画像選択を無効にし、これにより前に除去した画像フレ
    −ムを、再度三次元処理中に包含させることができる使
    用者調整可能無効化回路、からなる医療用超音波診断画
    像処理装置。
26. 【請求項２６】 該使用者調整可能指示装置が、三次元
    処理から除去するために選択された、該記憶された超音
    波画像フレ−ム中のある超音波画像を表示する画像表示
    装置を有する、請求項２５に記載の医療用超音波診断画
    像処理装置。
27. 【請求項２７】 身体構造領域の超音波エコ−情報を取
    得して、三次元表示方式により表示する医療用超音波診
    断画像処理装置であって、 身体構造領域からの超音波エコ−情報を取得する超音波
    プロ−ブ；該超音波エコ−情報に基く一連の超音波画像
    フレ−ムを記憶する記憶装置；該構造領域の三次元超音
    波表示を形成するために、該超音波画像フレ−ムを処理
    する処理装置；三次元処理から除去しようとする、該記
    憶された一連の画像フレ−ム中のある画像フレ−ムを選
    択するための使用者調整可能手段；および該使用者調整
    可能手段により選択する可能性のある、該一連の記憶し
    た画像フレ−ム中の画像フレ−ムを表示する表示装置、
    からなる医療用超音波診断画像処理装置。