超音波診断装置

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【発明の名称】	超音波診断装置
【発明者】	【氏名】▲高▼向博幸【住所又は居所】東京都千代田区内神田一丁目１番１４号株式会社日立メディコ内
【要約】	【課題】精度よい３次元画像情報を得て、これに基づく正確な画像を得ることのできる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波探触子から２次元画像の超音波断層像情報を該超音波探触子の位置に応じて順次取り込む画像メモリと、

【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子から２次元画像の超音波断層像情報を該超音波探触子の位置に応じて順次取り込む画像メモリと、
該超音波断層像情報ごとの前記超音波探触子の位置情報を検出し、この位置情報を格納する格納手段と、
検出された前記の各位置情報との関係で各超音波断層像情報に対応すべく位置情報を算出する補正手段と、
それぞれの超音波断層像情報に該補正手段によって得られた位置情報を対応させて３次元画像を構築する３次元画像構築手段とを備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波探触子から２次元画像の超音波断層像情報を該超音波探触子の位置に応じて順次取り込む画像メモリと、
超音波断層像情報ごとの前記超音波探触子の位置情報を検出し、この位置情報を格納する格納手段と、
ある超音波断層像情報のタイムコードをＴｄとし、このＴｄを間にして存在する各位置情報をそれぞれＰａ、Ｐｂとし、位置情報ＰａのタイムコードをＴｐａ、位置情報ＰｂのタイムコードをＴｐｂとした場合、下記（１）式を満たす位置情報Ｐ’を演算する補正手段と、
Ｐ’＝(Ｔｐｂ－Ｔｄ)／(Ｔｐｂ－Ｔｐａ)＊Ｐａ
＋(Ｔｄ－Ｔｐａ)／(Ｔｐｂ－Ｔｐａ)＊Ｐｂ ……(１)
それぞれの超音波断層像情報に該補正手段によって得られた位置情報Ｐ’を対応させて３次元画像を構築する３次元画像構築手段とを備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記タイムコードは、タイムコード発生手段からのパルスのカウント値からなることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に係り、得られた複数の２次元画像情報から３次元画像情報を作成し、その３次元画像情報を表示装置に表示するに好適な超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、複数の２次元画像からなる超音波画像情報から３次元画像情報を作成し、これにより、ある方向から見た斜視図として、あるいは一部を切り取った断層像としてモニタに表示するようにしている。これにより、たとえば、被検体にできている腫瘍等の大きさを極めて容易に把握できる等の効果を有するからである。この場合において、３次元画像情報は、一の超音波断層像（２次元画像情報）とこの一の超音波断層像と隣接配置される関係にある他の超音波断層像（２次元画像情報）との間の情報を補間により作成することによって得られるが、この際の演算において、前記一の超音波断層像の位置データおよび向きデータ（以下、説明の便宜上、これらを総称して位置情報と称する）および他の超音波断層像の位置情報が要求されるようになる。
【０００３】
そして、この位置情報の取得は、たとえば被検体を寝載するテーブルの任意の位置に固定され３軸直交系の磁場を発生する磁場発生コイル（発信器）が備えられ、超音波探触子に設けられ該３軸直交系の磁場を検出する検出コイル（受信器）からの出力情報を得ることによってなされるようになっている。
【０００４】
このようにして、３次元画像情報の作成に関する先行技術としてはたとえば下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１－２０２４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した３次元画像情報の作成にあって、一の超音波断層像に対するその位置情報と、他の超音波断層像に対するその位置情報とが、それぞれ時間的に精度よく対応したものであれば精度よい３次元画像情報が得られるようになるが、実際には一の超音波断層像に対する位置情報がタイミングよく、また、他の超音波断層像に対する位置情報がタイミングよく得られることに困難性を有していた。超音波断層像を得る媒体が音波であるのに対し位置情報を得る媒体が磁気であり、該磁気は音波よりもレスポンスが遅いことに基づくものである。そして、前記特許文献１はこのような事情を反映するものではないため、上記対策の解決が要望されていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、精度よい３次元画像情報を得て、これに基づく正確な画像を得ることのできる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００８】
（１）本発明による超音波診断装置は、たとえば、超音波探触子から２次元画像の超音波断層像情報を該超音波探触子の位置に応じて順次取り込む画像メモリと、
該超音波断層像情報ごとの前記超音波探触子の位置情報を検出し、この位置情報を格納する格納手段と、
各超音波断層像情報に対応すべく位置情報を、該位置情報を間にして存在するものであって検出された前記の各位置情報との関係で算出する補正手段と、
それぞれの超音波断層像情報に該補正手段によって得られた位置情報を対応させて３次元画像を構築する３次元画像構築手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
（２）本発明による超音波診断装置は、たとえば、超音波探触子から２次元画像の超音波断層像情報を該超音波探触子の位置に応じて順次取り込む画像メモリと、
超音波断層像情報ごとの前記超音波探触子の位置情報を検出し、この位置情報を格納する格納手段と、
ある超音波断層像情報のタイムコードをＴｄとし、このＴｄを間にして存在する各位置情報をそれぞれＰａ、Ｐｂとし、位置情報ＰａのタイムコードをＴｐａ、位置情報ＰｂのタイムコードをＴｐｂとした場合、下記（１）式を満たす位置情報Ｐ’を演算する補正手段と、
Ｐ’＝(Ｔｐｂ－Ｔｄ)／(Ｔｐｂ－Ｔｐａ)＊Ｐａ
＋(Ｔｄ－Ｔｐａ)／(Ｔｐｂ－Ｔｐａ)＊Ｐｂ ……(１)
それぞれの超音波断層像情報に該補正手段によって得られた位置情報Ｐ’を対応させて３次元画像を構築する３次元画像構築手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
（３）本発明による超音波診断装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記タイムコードは、タイムコード発生手段からのパルスのカウント値からなることを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による超音波診断装置の実施例を図面を用いて説明をする。
【００１３】
まず、図２は、本発明による超音波診断装置の構成の一実施例を示す簡易ブロック図である。
【００１４】
図２において、被検体に接触あるいは挿入して用いられる超音波探触子６があり、この超音波探触子６は、超音波送受信回路７によって超音波が発せらるとともに、そのエコー信号は該超音波送受信回路７を介して画像処理回路８に入力されるようになっている。前記超音波探触子６によって、まず一の超音波断層像情報を得る場合、定位置に定められた超音波探触子６から得られるエコー信号を画像処理回路８によって画像処理することより該超音波断層像情報を得、この情報は画像メモリ３に格納される。この場合、たとえば前記超音波探触子６に取り付けられた検出回路６ａが探触子位置情報検出回路９として該超音波探触子６の位置、すなわち前記一の超音波断層情報に対する位置情報を検出するようになる。なお、図示されていないが、たとえば被検体を寝載するテーブルの任意の位置には３軸直交系の磁場を発生する磁場発生コイルが備えられ、前記検出回路６ａは該３軸直交系の磁場を検出することにより、前記位置情報を得るようになっている。
【００１５】
上述した動作は、一の超音波断層像情報の取得の後、その後の他の超音波断層像情報を続けて複数取得する場合においても、それぞれ同様になされる。すなわち、それぞれ得られる超音波断層像情報にそれぞれ対応して該超音波断層像情報の位置情報が得れるようになっている。
【００１６】
３次元画像構築回路５には、前記画像メモリ３から各超音波断層像情報が順次入力され、それに伴い、対応する位置情報が探触子位置情報検出回路９から順次入力されるようになっており、該３次元画像構築回路５内で３次元画像情報が作成されるようになる。ここで、画像メモリ３から入力される超音波断層像情報と、探触子位置情報検出回路９から入力され該超音波断層像情報に対応する位置情報は、それらの媒体のレスポンスの相違から、それらの入力に際して時間的なずれが生じることは上述したとおりである。
【００１７】
図３（ａ）は、この状態を示したタイミング図を示したもので、その上側の図は前記位置情報が得られる時間的タイミングを、下側の図は前記超音波受信信号(超音波断層像情報と等価)が得られる時間的タイミングを示している。すなわち、各位置情報は、時間の経過とともに位置情報Ｐ０、位置情報Ｐ１、位置情報Ｐ２、……として３次元画像構築回路５に入力され、各超音波断層像情報は、超音波受信信号Ｆｎ、超音波受信信号Ｆｎ＋１、超音波受信信号Ｆｎ＋２、超音波受信信号Ｆｎ＋３、……として３次元画像構築回路５に入力されるようになっている。
【００１８】
位置情報の入力は超音波受信信号の入力に対して遅れが生じるため、各超音波受信信号に相応してそれらの位置情報が得られず、図３（ａ）に示されるように、（超音波受信信号Ｆｎ、位置情報Ｐ０）、（超音波受信信号Ｆｎ＋１、位置情報Ｐ１）、（超音波受信信号Ｆｎ＋２、位置情報Ｐ１）、（超音波受信信号Ｆｎ＋３、位置情報Ｐ２）、……というような対関係で３次元画像構築がなされることになる。
【００１９】
位置情報の入力と超音波受信信号の入力は、理想的には図３（ｂ）に示されるように、一方の入力に対する他方の入力に遅れがなく、（超音波受信信号Ｆｎ、位置情報Ｐ０）、（超音波受信信号Ｆｎ＋１、位置情報Ｐ１）、（超音波受信信号Ｆｎ＋２、位置情報Ｐ２）、（超音波受信信号Ｆｎ＋３、位置情報Ｐ３）、……というような対関係で３次元画像構築がなされることにある。
【００２０】
それ故、本実施例では、後述の補正手段（回路）をたとえば３次元画像構築回路５内に設けるようにし、この補正手段によって、一の超音波受信信号（超音波断層像情報）に対応すべく位置情報を、該位置情報を間にして存在するものであって検出された各位置情報との関係で算出するように構成したものとなっている。すなわち、図３（ｂ）に示したようにたとえば超音波受信信号Ｆｎに対応すべく位置情報Ｐ０（演算で算出する値であることから、以降この位置情報をＰ０’とする）を、図３（ａ）に示した位置情報であって、前記位置情報Ｐ０’を間にして存在する各位置情報Ｐ０、Ｐ１との関係で算出するように構成されている。図３（ｃ）は、この模様を示した図で、実際に検出された位置情報、たとえば位置情報Ｐ０と位置情報Ｐ１との間において補正した位置情報を算出することが可能であり、これらのうちから、位置情報Ｐ０’を算出するようになっている。この位置情報Ｐ０’は図３（ｂ）に示す位置情報Ｐ０に相当するものである。また、位置情報Ｐ１と位置情報Ｐ２との間、位置情報Ｐ２と位置情報Ｐ３との間においても同様の演算がなされるようになっている。
【００２１】
さらに詳述すると、まず、前記３次元画像構築回路５は、前記位置情報の入力の際に該位置情報のタイムコードと、超音波受信信号の入力の際に該超音波受信信号のタイムコードを入力するようになっている。ここで、タイムコードとは他の要素と関連づけられていない基準時間に相当するもので、位置情報のタイムコードは位置情報を検出した際のカウント値に相当し、超音波受信信号のタイムコードは超音波断層画像を作成した際のカウント値に相当するものとなっている。
【００２２】
そして、ある超音波受信信号（超音波断層像情報）のタイムコードをＴｄとし、このＴｄを間にして存在する各位置情報をそれぞれＰａ、Ｐｂとし、位置情報ＰａのタイムコードをＴｐａ、位置情報ＰｂのタイムコードをＴｐｂとした場合、下記（１）式を演算する。
【００２３】
Ｐ’＝(Ｔｐｂ－Ｔｄ)／(Ｔｐｂ－Ｔｐａ)＊Ｐａ
＋(Ｔｄ－Ｔｐａ)／(Ｔｐｂ－Ｔｐａ)＊Ｐｂ ……(１)
この（１）式によって算出されたＰ’の値は、図３（ｂ）のＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、……に相当する値である。
【００２４】
したがって、これら算出されたＰ’の値は、各超音波受信信号（超音波断層像情報）にそれぞれ対応すべく遅れのない位置情報となることから、これら位置情報を用いて作成される３次元画像は極めて精度よいものとして得ることができる。
【００２５】
図１は、上記補正手段を備えた３次元画像構築回路５の一実施例を示すブロック図である。従来の３次元画像構築回路に相当する回路は図中符号５’として示している。したがって、本発明は、従来の３次元画像構築回路の入力段の相当する箇所に前記補正手段（回路）を介在させたものとしても把握できることはいうまでもない。図1において、まず、位置情報は探触子位置情報格納手段２に格納されるようになっている。この場合、該探触子位置情報格納手段２にはタイムコード発生手段１からタイムコードが入力され、前記探触子位置情報格納手段２に位置情報が格納された際におけるカウント値がカウントされるようになっている。前記数式（１）のＴｐａ、Ｔｐｂに相当する値である。なお、前記タイムコード発生手段１は隣接する各パルスの時間幅がたとえば１μｓのパルス発生器で形成されたものとなっている。
【００２６】
探触子位置情報格納手段２に格納された前記位置情報とカウント値は、探触子位置情報補正手段４に入力されるようになっている。
【００２７】
一方、超音波受信信号は画像メモリ３に格納されるようになっている。この場合、該画像メモリ３には前記タイムコード発生手段１からタイムコードが入力され、前記画像メモリ３にて超音波断層像が作成された際におけるカウント値がカウントされるようになっている。前記数式（１）のＴｄに相当する値である。画像メモリ３に格納された前記超音波受信信号とカウント値は、前記探触子位置情報補正手段４に入力されるようになっている。
【００２８】
該探触子位置情報補正手段４では、上述の数式（１）に示す演算がなされることにより、Ｐ’の値を順次Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、……として求める。
【００２９】
これらＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、……の値は、３次元画像構築回路５’に入力され、また、この３次元画像構築回路５’には、前記画像メモリ３から前記Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、……のそれぞれに対応する超音波受信信号も入力されるようになっている。そして、この３次元画像構築回路５’では、図３（ｂ）に示すごとくタイミングで、すなわち、（超音波受信信号Ｆｎ、位置情報Ｐ０）、（超音波受信信号Ｆｎ＋１、位置情報Ｐ１）、（超音波受信信号Ｆｎ＋２、位置情報Ｐ２）、（超音波受信信号Ｆｎ＋３、位置情報Ｐ３）、……という対関係で３次元画像構築がなされるようになっている。したがって、このようにして作成された３次元画像は極めて精度のよいものとして得られることになる。
【００３０】
図４は、上述した超音波診断装置の動作を要部を抜き出して示したフロー図である。以下、各ステップごとに説明をする。
【００３１】
ステップＳＴ１：画像メモリより任意の超音波断層像を読み出す。当該超音波断層像に対応する位置情報を演算によって求めようとするからである。
【００３２】
ステップＳＴ２：当該超音波断層像のタイムコードＴｄを取得する。
【００３３】
ステップＳＴ３：探触子位置情報格納手段（バッファメモリ）からＮ個のデータを取得する。Ｎにおける数は任意であってよい。
【００３４】
ステップＳＴ４：前記探触子位置情報の各々のデータにおけるタイムコードＴｕを取得する。
【００３５】
ステップＳＴ５：前記タイムコードＴｄとＮ個の各タイムコードＴｕをそれぞれ比較し、時間軸においてタイムコードＴｄの前後における探触子位置情報をそれぞれＰａ、Ｐｂとし、それらのタイムコードＴｐａ、Ｔｐｂを設定する。
【００３６】
ステップＳＴ６：前記数式（１）に示す演算を行い、Ｐ’を前記超音波断層像の位置情報として用いる。
【００３７】
ステップＳＴ７：上記ステップＳＴ１からステップＳＴ６までの操作は最新の超音波受信信号の取得までなされ、これを続けることにより、各超音波断層像ごとにそれらに対応する位置情報を取得する。それ以降は、３次元画像構築作業がなされるようになる。
【００３８】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による超音波診断装置を示す構成図であって、それに備えられる３次元画像構築回路の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明による超音波診断装置の一実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明による超音波診断装置において探触子の位置情報を演算で求める方法を概念的に示す説明図である。
【図４】本発明による超音波診断装置の動作の要部を示したフロー図である。
【符号の説明】
【００４０】
１……タイムコード発生手段、２……探触子位置情報格納手段、３……画像メモリ、４……探触子位置情報補正手段、５、５’……３次元画像構築回路、６……探触子、７……超音波送受信回路、８……画像処理回路、９……探触子位置情報検出回路、１０……表示装置。

【出願人】	【識別番号】０００１５３４９８【氏名又は名称】株式会社日立メディコ【住所又は居所】東京都千代田区外神田四丁目１４番１号
【出願日】	平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【代理人】	【識別番号】１０００７５９５９【弁理士】【氏名又は名称】小林保【識別番号】１０００７４１８１【弁理士】【氏名又は名称】大塚明博【識別番号】１００１１５４６２【弁理士】【氏名又は名称】小島猛
【公開番号】	特開２００６－３１４５２０（Ｐ２００６－３１４５２０Ａ）
【公開日】	平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願番号】	特願２００５－１３９７３８（Ｐ２００５－１３９７３８）