JPH11267121A - 超音波撮像方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トモグラフィ画像とオルソグラフィ画像の識
別が容易な超音波撮像方法および装置を実現する。 【解決手段】 被検体に超音波を送波しエコーに基づい
てトモグラフィおよびオルソグラフィの両様式で撮像を
行なう場合、撮像した画像の表示画面１６に撮像様式を
象徴する図形１６２を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波撮像方法お
よび装置に関し、特に、トモグラフィ(tomography)およ
びオルソグラフィ(orthography) を行なう超音波撮像方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体の内部を超音波ビーム(beam)で掃
引し、そのエコー(echo)から、超音波ビームで掃引した
２次元領域（断面）の像すなわちトモグラフィ画像を生
成することが行なわれる。トモグラフィ画像はＢモード
(mode)画像と呼ばれる。

【０００３】また、超音波ビームで掃引した２次元領域
を順次移動させて３次元領域を掃引し、レンジゲート(r
ange gate)により抽出した所望の深さからのエコーか
ら、超音波ビームに垂直な断面の像すなわちオルソグラ
フィ画像を生成することが行なわれる。オルソグラフィ
画像はＣモード画像と呼ばれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】トモグラフィとオルソ
グラフィのどちらでも行なえる超音波撮像装置において
は、撮像した画像を表示したとき、どちらも断面の画像
なので画像を見ただけでは、トモグラフィ画像（Ｂモー
ド画像）かオルソグラフィ画像（Ｃモード画像）かを一
目で識別することは困難であるという問題があった。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、トモグラフィ画像とオルソ
グラフィ画像の識別が容易な超音波撮像方法および装置
を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する第１の発明は、被検体に超音波を送波しエコーに基
づいてトモグラフィおよびオルソグラフィの両様式の撮
像を行なう超音波撮像方法であって、撮像した画像の表
示画面に撮像様式を象徴する図形を表示する、ことを特
徴とする超音波撮像方法である。

【０００７】（２）上記の課題を解決する第２の発明
は、被検体に超音波を送波しエコーに基づいてトモグラ
フィおよびオルソグラフィの両様式の撮像を行なう超音
波撮像装置であって、撮像した画像の表示画面に撮像様
式を象徴する図形を表示する表示手段、を具備すること
を特徴とする超音波撮像装置である。

【０００８】第１の発明または第２の発明において、前
記撮像様式を象徴する図形は、超音波プローブと撮像断
面を図案化したものであることが、撮像様式の直観的理
解が容易な点で好ましい。

【０００９】その場合、前記撮像様式を象徴する図形
は、さらに被検体との関係を含めて図案化したものであ
ることが、撮像様式の直観的理解が容易な点で好まし
い。 （作用）本発明では、撮像した画像の表示画面に撮像様
式を象徴する図形を表示することにより、トモグラフィ
画像とオルソグラフィ画像の識別を容易にする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。

【００１１】図１に、超音波撮像装置のブロック(bloc
k) 図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の一例で
ある。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実
施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本
発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。

【００１２】本装置の構成を説明する。図１に示すよう
に、本装置は、超音波プローブ(probe) ２を有する。超
音波プローブ２は、被検体４に当接されて超音波の送波
および受波に使用される。超音波プローブ２は、図２に
示すような超音波トランスデューサ(transducer)５３０
の２次元アレイ５３２を備えている。

【００１３】２次元アレイ５３２は例えば１２８×１２
８個の超音波トランスデューサ５３０のマトリクス(mat
rix)によって構成される。マトリクスの１つの辺の方向
をｘ、他の辺の方向をｙとする。個々の超音波トランス
デューサ５３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン(Zr)酸チタ
ン(Ti)酸鉛）セラミックス(ceramics)等の圧電材料によ
って構成される。

【００１４】超音波プローブ２は送受信部６に接続され
ている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を
与えて、被検体４内に超音波を送波させるようになって
いる。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波し
た被検体４からのエコーを受信するようになっている。

【００１５】送受信部６のブロック図を図３に示す。同
図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２
は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビーム
フォーマ(beamformer)６０４に入力するようになってい
る。

【００１６】送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミ
ング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beamfor
ming) 信号、すなわち、超音波トランスデューサのアレ
イ中の複数の超音波トランスデューサを時間差をもって
駆動する複数の駆動信号を発生し、送受切換回路６０６
に入力するようになっている。

【００１７】送受切換回路６０６は、複数の駆動信号を
セレクタ(selector)６０８に入力するようになってい
る。セレクタ６０８は、超音波トランスデューサのアレ
イの中から送波アパーチャ(aperture)を形成する複数の
超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動
信号をそれぞれ与えるようになっている。

【００１８】複数の超音波トランスデューサは、複数の
駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波
をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって
超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波の方位
は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって
定まる。

【００１９】超音波ビームの送波は、送波タイミング発
生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、所
定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波
の方位は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換え
ることにより順次変更される。それによって、被検体４
の内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査さ
れる。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査され
る。

【００２０】セレクタ６０８は、また、超音波トランス
デューサのアレイの中から受波アパーチャを形成する複
数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波ト
ランスデューサが受波した複数のエコー信号を送受切換
回路６０６に入力するようになっている。

【００２１】送受切換回路６０６は、複数のエコー信号
を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになってい
る。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー信号に
時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して
受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上のエ
コー受信信号を形成するようになっている。セレクタ６
０８により、受波の音線も送波に合わせて走査される。

【００２２】以上の、送波タイミング発生回路６０２乃
至受波ビームフォーマ６１０は、後述の制御部１８によ
って制御されるようになっている。超音波プローブ２お
よび送受信部６によって、例えば図４に示すような走査
が行われる。すなわち、同図に示すように、放射点２０
０からｚ方向に発する音線２０２が直線２０４上を移動
することにより、矩形状の２次元領域２０６が、ｘ方向
に走査（ｘ走査）され、いわゆるリニアスキャン(linea
r scan) が行われる。

【００２３】ｘ走査は、送受波のアパーチャを２次元ア
レイ５３２のｘ方向に順次移動させることにより行なわ
れる。なお、その間、２次元アレイ５３２のｙ方向では
送受波のアパーチャは一定に保たれる。１つの２次元領
域２０６の走査を終えるたびに、送受波のアパーチャを
ｙ方向に１ステップ(step)ずつ移動させて同様なｘ走査
を繰り返す。これにより、２次元領域２０６がｙ方向に
順次移動し、３次元領域の走査が行なわれる。

【００２４】送受信部６はデータ(data)処理部１０に接
続され、音線毎のエコー受信信号をディジタル信号とし
てデータ処理部１０に入力するようになっている。デー
タ処理部１０は、図５に示すように、データ処理プロセ
ッサ(processor) ５５０、エコーメモリ(echo memory)
５５２、データメモリ５５４および画像メモリ５５６を
備えている。データ処理プロセッサ５５０、エコーメモ
リ５５２、データメモリ５５４および画像メモリ５５６
はバス(bus) ５５８によって接続されている。送受信部
６から入力されたディジタルデータは、エコーメモリ５
５２に記憶される。これによって、エコーメモリ５５２
にはエコーデータが音線ごとに記憶される。

【００２５】データ処理プロセッサ５５０は、エコーメ
モリ５５２、データメモリ５５４および画像メモリ５５
６のデータについて所定のデータ処理を行うものであ
る。このデータ処理により、エコーメモリ５５２に記憶
されたエコーデータに基づいて、Ｂモード画像およびＣ
モード画像の生成が行なわれる。なお、これらの画像の
生成については、後にあらためて説明する。

【００２６】データ処理部１０には表示部１６が接続さ
れている。表示部１６にはデータ処理部１０から表示用
の情報が入力される。表示部１６は、それに基づいて可
視像を表示する。データ処理部１０および表示部１６
は、本発明における表示手段の実施の形態の一例であ
る。表示用の情報には、Ｂモード画像データ、Ｃモード
画像データが含まれる。また、Ｂモード画像と一緒に表
示するＢモードマーク(mode mark) 、および、Ｃモード
画像と一緒に表示するＢモードマークに関する画像デー
タも含まれる。ＢモードマークおよびＣモードマーク
は、本発明における撮像様式を象徴する図形の実施の形
態の一例である。

【００２７】以上の送受信部６、データ処理部１０およ
び表示部１６は制御部１８に接続されている。制御部１
８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御す
るようになっている。また、制御部１８には、被制御の
各部から各種の報知信号が入力されるようになってい
る。

【００２８】制御部１８には操作部２０が接続されてい
る。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８
に所望の指令や情報等を入力するようになっている。操
作部２０は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操
作具を備えた操作パネル(panel) で構成される。

【００２９】本装置の動作を説明する。操作者は、超音
波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、操作部
２０を操作して撮像を行なう。撮像は制御部１８による
制御の下で遂行される。

【００３０】送受信部６は、音線順次で３次元領域につ
いてのリニアスキャンを行ない、各音線上のエコー信号
を受信する。各音線上のエコー信号は、ディジタルデー
タとしてデータ処理部１０のエコーメモリ５５２に記憶
される。データ処理プロセッサ５５０は、エコーメモリ
５５２に記憶されたエコーデータに基づいて、３次元領
域内の各２次元領域２０６についての断層像すなわちト
モグラフィ画像（Ｂモード画像）をそれぞれ生成し、画
像メモリ５５６に記憶する。

【００３１】それらの画像の中から、操作者は所望の断
面のＢモード画像を選び、表示部１６に表示させる。こ
れによって、例えば図６に示すようにＢモード画像１６
０が表示される。このとき、画面の一部にはＢモードマ
ーク１６２が同時に表示されるようになっている。Ｂモ
ードマーク１６２は、例えば超音波プローブとそれによ
るスキャン面を図案化したものとなっている。したがっ
て、表示画像の観察者は、このマークに基づいて直観的
に、画面に表示されている画像がＢモード画像であるこ
とを理解することができる。

【００３２】また、例えば図７に示すように、被検体を
図案化したマーク（被検体マーク）１６４をＢモードマ
ーク１６２に組み合わせて表示するようにしても良い。
これにより、被検体とスキャン面との関係を示すことが
できる。被検体マーク１６４は、例えば図８に示すよう
に、被検体のスキャン方向に応じて変更される。また、
スキャン方向に応じて、被検体マーク１６４の向きは、
それぞれ図７および図８に示したものの逆、あるいは斜
めとする。

【００３３】Ｂモードマークおよび被検体マークは図示
のものに限るものではなく、超音波プローブ、撮像断面
および被検体を適宜に図案化したものであって良い。あ
るいは、「Ｂ ｍｏｄｅ」という文字を特別な色で表示
するようにしても良く、さらには点滅表示を行なうよう
にしても良い。

【００３４】操作者がＢモード画像１６０の観察の結
果、所望の深さ位置でのＣモード画像を見たいときは、
操作部２０を操作して深さを設定し、Ｃモード画像の表
示を指令する。この指令の従い、データ処理プロセッサ
５５０は、レンジゲート処理により、エコーメモリ５５
２から指定された深さすなわちｚ方向の距離に対応する
アドレス(address) にあるエコーデータを各音線ごとに
抽出し、それらエコーデータによりＣモード画像を生成
する。

【００３５】このＣモード画像が表示部１６により、例
えば図９に示すように表示される。すなわち、表示部１
６の画面にはＣモード画像１７０が表示され、それと同
時にＣモードマーク１７２が表示される。Ｃモードマー
ク１７２は、超音波プローブとそれに正対する撮像断面
を図案化したものとなっている。したがって、表示画像
の観察者は、このマークに基づいて直観的に、画面に表
示されている画像がＣモード画像であることを認識する
ことができる。

【００３６】また、例えば図１０に示すように、被検体
を図案化したマーク（被検体マーク）１７４をＣモード
マーク１７２に組み合わせて表示するようにしても良
い。これにより、被検体とスキャン面との関係を示すこ
とができる。被検体マーク１７４は、例えば図１１に示
すように、被検体のスキャン方向に応じて変更される。
また、スキャン方向に応じて、被検体マーク１７４の向
きは、それぞれ図１０および図１１に示したものの逆、
あるいは斜めとする。

【００３７】Ｃモードマークおよび被検体マークは図示
のものに限るものではなく、超音波プローブ、撮像断面
および被検体を適宜に図案化したものであって良い。あ
るいは、「Ｃ ｍｏｄｅ」という文字をＢモードの場合
とは別な特別な色で表示するようにしても良く、さらに
は点滅表示と行なうようにしても良い。

【００３８】以上は、リニアスキャンによってＢモード
撮像およびＣモード撮像を行なう例であるが、２次元ア
レイ５３２を超音波送波方向に張り出した球面に沿って
形成することにより、コンベックススキャン(convex sc
an) によるＢモード撮像およびＣモード撮像を行なうこ
とができる。

【００３９】すなわち、そのような２次元アレイによ
り、リニアスキャンと同様な音線走査を行なうと、例え
ば図１２に示すように、音線２０２の放射点２００が円
弧２０４上を移動することにより、図４におけるｘ，ｙ
に相当する方向がそれぞれθ，φ方向となり、３次元領
域のコンベックススキャンを行なうことができる。そし
て、このような走査によって得られたエコーデータを上
記と同様に処理することにより、それぞれＢモード画像
およびＣモード画像を得ることができる。

【００４０】さらに、セクタスキャン(sector scan)に
よってＢモード撮像およびＣモード撮像を行なうことも
できる。セクタスキャンの場合は２次元アレイ５３２の
面は平面であって良い。そのような２次元アレイ５３２
を用い、送受信部６の次のような動作によりセクタスキ
ャンが行なわれる。

【００４１】送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミ
ング信号に基づいて、送波ビームフォーミング信号、す
なわち、超音波トランスデューサのアレイ中の複数の超
音波トランスデューサを時間差をもって駆動する複数の
駆動信号を発生し、送受切換回路６０６に入力する。

【００４２】送受切換回路６０６は、複数の駆動信号を
セレクタ６０８に入力する。セレクタ６０８は、超音波
トランスデューサのアレイの中から送波アパーチャを形
成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それら
に複数の駆動信号をそれぞれ与える。送波アパーチャに
は、２次元アレイ５３２の全ての超音波トランデューサ
５３０を参加させて良い。

【００４３】複数の超音波トランスデューサは、複数の
駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波
をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって
超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向は
合成波面の進行方向によって定まる。

【００４４】超音波ビームの送波は、送波タイミング発
生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、所
定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波
方向は、複数の駆動信号の時間差を切り換えることによ
り順次変更される。それによって、被検体４の内部が、
超音波ビームが形成する音線によって走査される。すな
わち被検体４の内部が音線順次で走査される。

【００４５】セレクタ６０８は、超音波トランスデュー
サのアレイの中から受波アパーチャを形成する複数の超
音波トランスデューサを選択し、それら超音波トランス
デューサが受波した複数のエコー信号を送受切換回路６
０６に入力する。

【００４６】送受切換回路６０６は、複数のエコー信号
を受波ビームフォーマ６１０に入力する。受波ビームフ
ォーマ６１０は、複数のエコー信号に時間差を付与して
位相を調整し、次いでそれら加算して受波のビームフォ
ーミング、すなわち、受波音線上のエコー受信信号を形
成する。複数のエコー信号に付与する時間差を切り換え
ることにより、受波の音線も送波に合わせて走査され
る。

【００４７】このような動作によって、例えば図１３に
示すような走査が行われる。すなわち、同図に示すよう
に、放射点２００からｚ方向に発する音線２０２が扇状
の２次元領域２０６をθ方向に走査し、セクタススキャ
ンが行われる。

【００４８】θ方向の走査は、例えば２次元アレイ５３
２のｘ方向におけるビームフォーミングを順次切り換え
ることにより行なわれる。その間、２次元アレイ５３２
におけるｙ方向のビームフォーミングは一定に保たれ
る。１つの２次元領域２０６の走査を終えるたびに、ｙ
方向のビームフォーミングを１ステップずつ変更して同
様なθ走査を繰り返す。これにより、２次元領域２０６
がφ方向に順次移動し、３次元領域の走査が行なわれ
る。このような走査によって得られたエコーデータを前
述と同様に処理することによりＢモード画像およびＣモ
ード画像をそれぞれ得ることができる。

【００４９】なお、セクタスキャンは、２次元アレイに
代えて１次元アレイを用い、θ走査をビームフォーミン
グによる電子セクタスキャンにより行ない、φ走査を機
械的な首振り運動によるメカニカル・セクタスキャン(m
echanical sector scan)で行なうようにして良い。これ
は、３次元走査のための走査装置を簡素化する点で好ま
しい。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、トモグラフィ画像とオルソグラフィ画像の識別が
容易な超音波撮像方法および装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置における超音
波プローブの超音波トランスデューサアレイの模式図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置における送受
信部のブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例の装置による音線走
査の概念図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の装置におけるデー
タ処理部のブロック図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の装置における表示
部の表示画像の模式図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の装置における表示
部の表示画像の模式図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置における表示
部の表示画像の模式図である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の装置における表示
部の表示画像の模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置における表
示部の表示画像の模式図である。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置における表
示部の表示画像の模式図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置による音線
走査の概念図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置による音線
走査の概念図である。

【符号の説明】

２ 超音波プローブ ４ 被検体 ６ 送受信部 １０ データ処理部 １６ 表示部 １８ 制御部 ２０ 操作部 ５３０ 超音波トランスデューサ ５３２ ２次元アレイ ６０２ 送波タイミング発生回路 ６０４ 送波ビームフォーマ ６０６ 送受切換回路 ６０８ セレクタ ６１０ 受波ビームフォーマ ５５０ データ処理プロセッサ ５５２ エコーメモリ ５５４ データメモリ ５５６ 画像メモリ １６２ Ｂモードマーク １６４ 被検体マーク １７２ Ｃモードマーク １７４ 被検体マーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に超音波を送波しエコーに基づい
   てトモグラフィおよびオルソグラフィの両様式の撮像を
   行なう超音波撮像方法であって、 撮像した画像の表示画面に撮像様式を象徴する図形を表
   示する、ことを特徴とする超音波撮像方法。
2. 【請求項２】 被検体に超音波を送波しエコーに基づい
   てトモグラフィおよびオルソグラフィの両様式の撮像を
   行なう超音波撮像装置であって、 撮像した画像の表示画面に撮像様式を象徴する図形を表
   示する表示手段、を具備することを特徴とする超音波撮
   像装置。