JPH10248844A - 超音波画像診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、超音波断層像の視野を狭めることな
く、画像ずれが生じても画像が回転してしまうことなく
画像データを得ることで、三次元画像の歪みを除去し正
確な画像を表示できる超音波画像診断装置を提供する。 【解決手段】連続した複数の超音波断層像からなる三次
元画像データを得る超音波プローブ１を有する超音波画
像診断装置において、複数の超音波断層像のうち、第１
の超音波断層像に回転処理を施す回転手段（極座標変換
部２７）と、この回転手段により回転処理が施された第
１の超音波断層像と複数の超音波断層像のうちの第２の
超音波断層像との相関演算を行って、相関値を出力する
相関演算手段（相関演算部２８）とを設け、回転手段は
相関演算手段によって演算された相関値の最も高い角度
で第１の超音波断層像に対して再び回転処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波画像診断
装置、詳しくは生体に対する超音波の送受波によって連
続した複数の超音波断層像からなる三次元画像データ
（エコーデータ）を得る超音波プローブを有する超音波
画像診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波振動子を有する超音波プロ
ーブを体腔内に挿入して、上記超音波振動子から超音波
を送受波し、そのエコー信号から体内の状態を描画する
ことによって診断を行なう超音波画像診断装置が一般的
に使用されている。

【０００３】このような超音波画像診断装置における超
音波プローブ１０１は、図１１〜図１３に示すように、
通常、フレキシブルシャフト１０２の先端に超音波振動
子１０３を設け、その外周を円筒状のプローブシース１
０４で覆うように構成されている。

【０００４】そして、図１１に示すように、フレキシブ
ルシャフト１０２を介して超音波振動子１０３を回転さ
せることによって、放射方向に超音波を照射するように
したラジアルスキャン方式のものや、図１２に示すよう
に、フレキシブルシャフト１０２および超音波振動子１
０３を軸方向（矢印Ｘ方向）に移動させることで、フレ
キシブルシャフト１０２の軸方向と直交する方向に超音
波を照射するようにしたリニアスキャン方式のもの、図
１３に示すように、上述のラジアルスキャン方式のもの
とリニアスキャン方式のものを組み合わせたスパイラル
スキャン方式（三次元方式）のもの等が種々提案されて
いる。

【０００５】上記スパイラルスキャン方式のものは、ラ
ジアルスキャンを行ないながら同時にリニアスキャンを
行なうようにしたものであるので、連続した複数の超音
波断層像を得ることができるようになっている。そし
て、これによって得られるエコーデータ（画像データ）
に対して何らかの処理を施して三次元画像データを得る
ようにしている。このようなスパイラルスキャン方式の
超音波画像診断装置としては、例えば特開平６−３０９
３７号公報等によって種々提案されている。

【０００６】上記特開平６−３０９３７号公報で開示さ
れている超音波診断装置は、体腔内へ超音波を送受波す
る超音波振動子等からなる超音波プローブを有するもの
であって、上述のようにラジアルスキャン方式とリニア
スキャン方式とを組み合わせたスパイラルスキャン方式
の三次元スキャンを行なうようにしたものである。

【０００７】この種の超音波画像診断装置は、通常、被
検部位のエコーデータを図１４に示すように連続した複
数の二次元画像の超音波断層像として取り込み、この取
り込まれたエコーデータから被検部位の三次元画像を構
築し表示するようにしている。

【０００８】そして容易に三次元画像を得ることができ
ると共に、構築された三次元画像については任意の視線
方向からの観察を行なうことができるようになってい
る。したがって、体腔内の病変部、即ち腫瘍の位置やそ
の広がり具合等の被検体の立体的な情報を把握すること
ができるというものである。

【０００９】また、特公平７−３８８５４号公報で開示
されている画像表示装置は、表示画面上に三次元画像と
同時に視線方向を表現する視線カーソルを表示させ、こ
の視線カーソルを確認しながら所望の視線方向を設定す
るように構成されている。これにより、操作者は任意に
所望の視線方向を設定し、イメージ通りの画像表示を行
なうことができるというものである。

【００１０】ところで、通常の超音波プローブにおい
て、超音波振動子の回転を検出するためのロータリーエ
ンコーダ等からなる回転検出手段は、操作部側の駆動ユ
ニット内に設けられている。そして、この回転検出手段
と超音波振動子とは、フレキシブルシャフト等の回転部
材によって連結されている。

【００１１】しかし、フレキシブルシャフトによって連
結した場合には、回転むらが生じ易いという問題があ
り、駆動ユニット内の回転検出手段による超音波振動子
の回転の検出精度は、必ずしも正確なものではなかっ
た。

【００１２】これに起因して、回転検出手段が出力する
超音波断層像の書き出し開始位置信号と本来の書き出し
位置の位置関係が変化する（ずれが生じる）ことによっ
て、結果的に超音波断層像が回転してしまうという現象
が起きることがあり、これにより構築される三次元画像
に歪みが生じてしまうという問題点があった。

【００１３】そこで、このような問題点を解決するため
に、上記特開平６−３０９３７号公報等によって開示さ
れている装置では、超音波プローブのプローブシース
に、プローブシースの他の部分とは音響インピーダンス
が異なる異種材料からなる部分を設け、この部分から反
射される超音波エコー信号を検知するようにしている。

【００１４】このように構成することにより、超音波振
動子の物理的な回転位置を正確に検出することができ、
よって超音波断層像が回転することによる画像歪みを防
止している。

【００１５】ところが、上記特開平６−３０９３７号公
報に開示されている手段によれば、異種材料からなる部
分からの信号を検知する信号検出回路が別に必要となっ
てしまうので、構成部材が増加することによる大型化の
問題や、制御回路が複雑化してしまう等の問題がある。
また、上記異種材料からなる部分の配置によっては、こ
れが観察時において邪魔になり、超音波の照射範囲を狭
め、得られる超音波断層像の視野を狭くしてしまうとい
う問題点もある。

【００１６】また、三次元スキャンを行なう通常の超音
波プローブにおいては、撮影中に被検体の呼吸・拍動等
の影響によって、連続する複数の超音波断層像の間にず
れが生じてしまう場合もあり、このようにして得られた
エコーデータに基づいて構築される三次元画像にも歪み
が生じてしまうという問題点もある。

【００１７】このような問題を解決するための手段とし
ては、例えば心電と同期をとり、ずれの大きくなる時相
では超音波断層像を取り込まないように超音波プローブ
の制御を行なったり、あるいは連続する複数の超音波断
層像を取り込んだ後、ずれの大きくなる時相の超音波断
層像を三次元画像を構築する際に取り除き、隣接するず
れのない超音波断層像によって補間するといった手段が
考えられる。

【００１８】しかし、このような手段では、ずれの大き
い時相での超音波断層像が三次元画像を構築する際の基
本データから欠落してしまうので、構築される三次元画
像としての超音波断層像は、不正確なものになってしま
うという問題がある。

【００１９】そこで、このような場合において、ずれの
生じた超音波断層像を修正する手段について、例えば特
開平５−２２０１１４号公報等によって種々の提案がな
されている。

【００２０】上記特開平５−２２０１１４号公報に開示
されている画像表示装置は、連続した複数の超音波断層
像のうちの隣接する超音波断層像間の二次元相互相関関
数を計算して、その計算結果に基づいて位置ずれ量を動
きベクトルとして検知し、これによって超音波断層像の
ずれを修正するようにしている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
５−２２０１１４号公報に開示されている手段では、呼
吸・拍動等の影響によって生じる超音波断層像間の平行
ずれを修正することはできるが、フレキシブルシャフト
の回転むらに起因し画像が回転してしまうといった問題
については完全には解決することができない。

【００２２】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、超音波断層像の
視野を狭めることなく、また画像ずれが生じても画像が
回転してしまうことなく画像データを得ることができ、
これによって構築される三次元画像は歪みの生じない正
確な画像とすることができる超音波画像診断装置を提供
することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波画像診断装置は、連続した複数
の超音波断層像からなる三次元画像データを得る超音波
プローブを有する超音波画像診断装置において、上記複
数の超音波断層像のうち、第１の超音波断層像に回転処
理を施す回転手段と、この回転手段により回転処理が施
された上記第１の超音波断層像と上記複数の超音波断層
像のうちの第２の超音波断層像との相関演算を行って、
相関値を出力する相関演算手段とを設け、上記回転手段
は、上記相関演算手段によって演算された相関値の最も
高い角度で上記第１の超音波断層像に対して再び回転処
理を施すことを特徴とする。

【００２４】したがって本発明による超音波画像診断装
置は、回転手段が複数の超音波断層像のうち第１の超音
波断層像に回転処理を施し、相関演算手段が回転手段に
より回転処理が施された第１の超音波断層像と、複数の
超音波断層像のうちの第２の超音波断層像との相関演算
を行って相関値を出力する。そして、上記回転手段は、
上記相関演算手段による相関値の最も高い角度で第１の
超音波断層像に対して再び回転処理を施す。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態によって
本発明を説明する。図１は、本発明の一実施形態の超音
波画像診断装置の超音波プローブ先端部の構成を示す概
略斜視図である。

【００２６】超音波プローブ１は、プローブシース４に
挿通されたフレキシブルシャフト２と、このフレキシブ
ルシャフト２の先端に連結された超音波振動子３とによ
って構成されている。

【００２７】上記フレキシブルシャフト２と超音波振動
子３とは、プローブシース４によってその外周が覆われ
ていて、このプローブシース４内には、例えば水等の流
動媒体５が充填されている。この流動媒体５は、潤滑剤
・超音波伝達媒体として機能するものである。そして、
上記フレキシブルシャフト２の端部が駆動部６に連結さ
れている。

【００２８】図２は、上記超音波プローブ１を駆動する
駆動部６の構成を示す。上記駆動部６は、ＤＣモータ７
等によって構成されるラジアル回転部１０と、ステッピ
ングモータ１３等からなるリニア駆動部１１等によって
構成されている。

【００２９】上記ラジアル回転部１０は、ＤＣモータ７
と、上記超音波振動子３の回転位置信号を出力するロー
タリーエンコーダ９と、上記ＤＣモータ７の回転軸に取
り付けられたピニオンギアー７ａ及び上記ロータリーエ
ンコーダ９の回転軸に取り付けられたピニオンギアー９
ａのそれぞれに噛合して、ＤＣモータ７の回転駆動力を
ロータリーエンコーダ９に伝達するギアー８とによって
構成されており、これらの各構成部材が筐体部１０ａ内
にそれぞれ配置されている。

【００３０】なお、上記ＤＣモータ７の回転駆動力は、
上述のようにギアー８を介してロータリーエンコーダ９
に伝達されるようになっているが、この場合において上
記ギアー８は、例えば１対１のギア比に設定されてい
る。

【００３１】また、リニア駆動部１１は、ステッピング
モータ１３と、このステッピングモータ１３の回転軸に
接続されたボールネジ軸１２と、このボールネジ軸１２
に嵌合された駆動力伝達部材１１ａとによって構成され
ており、この駆動力伝達部材１１ａは、上記ラジアル回
転部１０の筐体部１０ａに結合されている。

【００３２】そして、上記ＤＣモータ７の回転軸に上記
フレキシブルシャフト２の端部が接続されており、これ
を介して上記超音波プローブ１内の超音波振動子３と上
記駆動部６とが連結されている。したがって、上記ＤＣ
モータ７の回転駆動力は、フレキシブルシャフト２を介
して超音波振動子３に伝達され、この超音波振動子３を
回転させる。これと同時に、同駆動力はギアー８を介し
てロータリーエンコーダ９側にも伝達され、このロータ
リーエンコーダ９により超音波振動子３の回転位置が検
出され、回転位置信号が出力されるようになっている。

【００３３】また、ステッピングモータ１３の回転駆動
力によって上記ボールネジ軸１２が回転すると、駆動力
伝達部材１１ａはボールネジ軸１２に沿って軸方向（矢
印Ｘ方向）に移動し、これに伴って、上記ラジアル回転
部１０も同方向に移動することとなる。

【００３４】次に、この超音波画像診断装置の制御系に
ついて、以下に説明する。図３は、上記一実施形態の超
音波画像診断装置における制御系を構成する超音波観測
部及び画像処理部を示すブロック構成図である。

【００３５】この超音波画像診断装置における超音波観
測部１４は、超音波の送受波及び取得したエコー画像
（超音波観測画像）をリアルタイムで表示するものであ
り、また画像処理部１５は、上記超音波観測部１４によ
って得られたエコーデータに基づいて画像処理を行なっ
て三次元画像データの構築を行なうものである。

【００３６】上記超音波観測部１４は、超音波プローブ
１の超音波振動子３（図１参照）が被検体に超音波を送
受信するよう駆動部６を介して超音波振動子３に対して
電気的なパルスを送受波する送受信部１６と、この送受
信部１６によって取り込まれたアナログのエコー信号を
デジタルのエコーデータに変換するＡ／Ｄコンバータ１
７と、このＡ／Ｄコンバータ１７によって変換されたエ
コーデータを記憶するフレームメモリ１８と、このフレ
ームメモリ１８に格納されたエコーデータを所望のテレ
ビジョン方式の画像データに変換するデジタルスキャン
コンバータ（以下、ＤＳＣという）１９と、このＤＳＣ
１９からの出力信号、即ちデジタル画像信号をアナログ
信号に変換するＤ／Ａコンバータ２０と、このＤ／Ａコ
ンバータ２０からの出力画像信号を受けてエコー画像
（超音波観察画像）のリアルタイム表示を行なう表示手
段であるモニタ２１と、上記駆動部６・送受信部１６・
Ａ／Ｄコンバータ１７・フレームメモリ１８等の制御を
行なうシステムコントローラ２２とによって構成されて
いる。

【００３７】上記画像処理部１５は、この画像処理部１
５全体を制御するＣＰＵ２３と、画像処理結果のデータ
等を記憶する主記憶装置２４と、上記システムコントロ
ーラ２２との間で命令の授受を行なう制御部２５と、上
記超音波観測部１４から連続した音線データ（デジタル
信号のデータ）を記憶する音線データ記憶装置２６を内
蔵し、この音線データ記憶装置２６に記憶された音線デ
ータを連続した複数の二次元画像データに変換し、この
二次元画像データに回転処理等を施す回転手段である極
座標変換部２７と、この極座標変換部２７によって回転
処理が施された画像データのうち隣接する二次元画像デ
ータ同士の相関演算を行なう相関演算手段である相関演
算部２８と、表面位置抽出・陰影付加・合成・座標変換
等の各種画像処理を高速に行なわしめる画像処理プロセ
ッサ２９と、処理プログラムやバックアップデータ等の
情報を記憶するハードディスクドライブ等からなる第１
外部記録装置３０と、この第１外部記録装置３０に記憶
されたデータ等のバックアップを行なう光磁気ディスク
等からなる第２外部記録装置３１と、各種操作命令を入
力するキーボード等からなる操作用端末３２と、画像処
理後のデータを一時的に記憶するフレームバッファ３３
と、このフレームバッファ３３からのデジタルの出力画
像信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３４
と、このＤ／Ａコンバータ３４からの出力画像信号（ア
ナログ）が入力され、画像処理が施された後の三次元画
像の表示を行なう三次元画像処理用モニタ３５とによっ
て構成されている。

【００３８】なお、上記画像処理部１５の各構成部材
は、データ転送バス３６を介してそれぞれ接続されてお
り、これにより、確実な画像データ等の授受がなされる
ようになっている。

【００３９】次に、このように構成された上記一実施形
態の超音波画像診断装置における作用を、以下に説明す
る。

【００４０】超音波観測が行なわれる際には、まず超音
波プローブ１を体腔内に挿入し、システムコントローラ
２２の制御によってＤＣモータ７を回転させる。これに
より、まず超音波振動子３がラジアルスキャンを行な
う。

【００４１】即ち、上記ＤＣモータ７の回転に連動して
フレキシブルシャフト２の先端部に取り付けられた超音
波振動子３も回転駆動を開始する。ここで上記システム
コントローラ２２を制御することによって超音波振動子
３が駆動されると、超音波プローブ１の軸方向と直交す
る方向に放射状に超音波が送波され、これにより生じる
エコー信号、即ち体腔内の病変部等によって音響インピ
ーダンスが変化する部分で反射された反射超音波である
エコー信号が、同超音波振動子３によって受信される。
このようにして、超音波振動子３によるラジアル方向の
スキャンが行なわれる。

【００４２】また同時に、システムコントローラ２２の
制御によりステッピングモータ１３が回転駆動されるこ
とによって、上記ＤＣモータ７の駆動による超音波振動
子３の回転に同期して一定の角度ずつボールネジ軸１２
が回転する。すると駆動力伝達部材１１ａは、ボールネ
ジ軸１２の微小ピッチ分ずつ軸方向に移動し、これに伴
って上記ラジアル回転部１０が同方向に移動するので、
これによりフレキシブルシャフト２を介して超音波振動
子３も同方向に移動する。このようにして、超音波振動
子３によるリニア方向のスキャンも行なわれる。

【００４３】そして、上記システムコントローラ２２が
ＤＣモータ７及びステッピングモータ１３をそれぞれ同
時に制御することによって、ラジアルスキャン動作とリ
ニアスキャン動作とを組み合わせたスパイラルスキャン
が行なわれ、これにより被検体の三次元領域に対するエ
コー信号が得られ、さらにこのエコー信号を、Ａ／Ｄコ
ンバータ１７によってデジタル信号に変換することでエ
コーデータが得られることとなる。

【００４４】次に、上記超音波画像診断装置の制御系、
即ち超音波観測部１４及び画像処理部１５における作用
を説明する。

【００４５】超音波断層像の一画像分を構成するために
必要なエコーデータは、上述したような手段によって超
音波プローブ１を用いて取得され、デジタルデータとし
てフレームメモリ１８に格納される。このフレームメモ
リ１８に格納されたエコーデータは、ＤＳＣ１９によっ
て所望のテレビジョン方式の画像データに変換された
後、Ｄ／Ａコンバータ２０に出力される。このＤ／Ａコ
ンバータ２０において、デジタル信号からアナログ信号
に変換されてモニタ２１に出力され、このモニタ２１
に、リアルタイムのエコー画像（超音波観測画像）とし
て表示される。

【００４６】また、これと同時にＡ／Ｄコンバータ１７
より出力されたデジタル信号は、連続した二次元のエコ
ーデータ（音線データ）の形で画像処理部１５側へ送ら
れる。このとき同時に、二次元画像データの画像サイズ
や各画像間の距離等の付帯データも画像処理部１５側へ
送られている。

【００４７】上記画像処理部１５側へ送られた上記音線
データは、極座標変換部２７において、三次元画像処理
用モニタ３５のラスタースキャンに応じた読み出し可能
な形態、即ち二次元画像データに座標変換（以下、極座
標変換という）され、この極座標変換部２７内の音線デ
ータ記憶装置２６に記憶される。

【００４８】このようにして、超音波断層像の一画像分
を構成するエコーデータが生成され、この一連の処理が
順次繰り返されることによって、図１４に示すような連
続した複数の二次元画像データが生成されることとな
る。

【００４９】なお、これらの各二次元画像データ間に
は、フレキシブルシャフト２の回転むらによって生ずる
ずれが含まれているが、この回転方向のずれは、ＣＰＵ
２３に制御された相関演算部２８によって実行される隣
接する二次元画像データ間の相関演算と、同様にＣＰＵ
２３に制御された極座標変換部２７によって実行される
画像処理により修正されることとなる。なお、このずれ
修正に関する処理についての詳細は後述する。

【００５０】極座標変換が施され、ずれが修正された二
次元画像データは、第１外部記録装置３０に記録され
る。

【００５１】次いで、ＣＰＵ２３によって制御された画
像処理プロセッサ２９は、第１外部記録装置３０に記録
された画像データに基づく各種画像処理、即ち表面位置
抽出・陰影付加・合成・座標変換等の画像処理を行なっ
て三次元画像を構築する。

【００５２】この画像処理が施された画像データは、フ
レームバッファ３３へ送られて一時的に記憶されると共
に、Ｄ／Ａコンバータ３４によってアナログ信号に変換
されて、三次元画像処理用モニタ３５へ出力され、この
三次元画像処理用モニタ３５において、エコーデータに
基づいた三次元画像として表示がなされる。

【００５３】ここで、上述のずれ修正に関する処理、即
ちフレキシブルシャフト２の回転むらによって生じる二
次元画像データ間のずれを、極座標変換部２７及び相関
演算部２８によって修正するずれ修正処理について、以
下に説明する。

【００５４】図４は、上記極座標変換部２７によって実
行される画像処理の流れを示すフローチャートである。

【００５５】まずステップＳ１において、超音波断層像
の一画像分を構成するのに必要な音線データを音線デー
タ記憶装置２６から読み出し、次のステップＳ２の処理
において、上記音線データを第１の二次元画像データ
（画像番号［ｎ］）に極座標変換する。

【００５６】ステップＳ３において、極座標変換された
第１の二次元画像データ［ｎ］は相関演算部２８に出力
され、相関演算部２８によって相関値の算出が行なわ
れ、ステップＳ４において、相関演算部２８からの相関
値が極座標変換部２７に入力される。

【００５７】なお、この時点においては、相関演算部２
８に内蔵されているメモリ（図示せず）に、このとき入
力されるべき第１の二次元画像データ［ｎ］の直前の
（隣接する）画像データである第２の二次元画像データ
（画像番号［ｎ−１］）が記憶されている状態にある。

【００５８】つまり、図１４に示すように、連続した複
数の二次元画像データについて生成された順にそれぞれ
画像番号を付して示すものとすると、新しく極座標変換
された第１の二次元画像データの画像番号は［ｎ］と、
相関演算部２８内のメモリにすでに格納されている直前
の第２の二次元画像データの画像番号は［ｎ−１］であ
る。

【００５９】この第１、第２の二次元画像データ
［ｎ］，［ｎ−１］の関係を図５に図示し、以下に説明
する。

【００６０】上述のステップＳ３において、上記相関演
算部２８が行なう処理は、連続した２つの二次元画像デ
ータ間の輝度値の差分を演算して、その差分結果から全
ての画素に対して画素の輝度値を積分する処理である。

【００６１】即ち、図５に示すように、連続した２つの
二次元画像データ［ｎ］及び［ｎ−１］を相関演算部２
８によって演算すると、図５で示す２つの二次元画像デ
ータ［ｎ］及び［ｎ−１］のそれぞれの高輝度部分（ハ
ッチングで示す範囲）の差分結果は、差分データの高輝
度部分（ハッチングで示す範囲）として示すことができ
る。

【００６２】上記ボールネジ軸１２による移動ピッチは
極めて微小に設定されており、連続した複数の二次元画
像データ間の距離は小さい。したがって本来ならば、連
続した２つの二次元画像データ間には、フレキシブルシ
ャフト２の回転むらによって生ずるずれ以外には、ほと
んど相違がないはずである。

【００６３】これによって、フレキシブルシャフト２の
回転むらによるずれが少なければ、差分データを構成す
る画素は０に近い輝度値を示すこととなり、また高輝度
値を示す画素は少なくなるはずである。つまり、ずれが
少ないほど相関値は０に近くなる。

【００６４】再び図４に戻って、ステップＳ５におい
て、二次元画像データ［ｎ］を所定の角度φだけ回転さ
せる。ここで、一枚分の超音波断層像を構成するために
必要な音線データを形成する画素は、画像中心からの距
離ｒと、書き出し方向（図５参照）からの角度θをアド
レスとした構造によって上記音線データ記憶装置２６の
メモリに記憶されている（図６参照）。

【００６５】したがって、上述のステップＳ５におい
て、二次元画像データｎを所定の角度φだけ回転させる
ためには、図６に示すように数本の音線データをまとめ
てθの大きい側にシフトさせた後、音線データ全体をθ
の小さい側にシフトさせるような処理が施される。

【００６６】ステップＳ６において、二次元画像データ
［ｎ］が一回転したかどうかの判別がなされる。つま
り、上記極座標変換部２７は上述のステップＳ５におい
て施される処理、即ち所定の角度φの回転処理の回数を
監視（カウント）しており、このカウント結果によっ
て、二次元画像データ［ｎ］が一回転したと判断される
と、ステップＳ７の処理に進む。

【００６７】一方、上述のステップＳ６において、二次
元画像データ［ｎ］が一回転していない場合には、上述
のステップＳ１の処理に戻り、このステップＳ１で、上
述のステップＳ５において所定角度φだけ回転された音
線データを音線データ記憶装置２６から再度読み出し
て、ステップＳ２以降の一連の処理を繰り返す。

【００６８】このようにステップＳ１からステップＳ６
までの一連の処理が繰り返されることによって、二次元
画像データ［ｎ］が所定角度φだけ回転する毎に二次元
画像データ［ｎ−１］との相関値が極座標変換部２７に
入力されることとなる。

【００６９】そして、二次元画像データ［ｎ］が一回転
すると、次のステップＳ７の処理において、上記極座標
変換部２７に入力された相関値の内の最大となるときの
二次元画像データ［ｎ］に対応する絶対角度ψによっ
て、二次元画像データ［ｎ］に回転処理を施す。

【００７０】ここで行なわれる回転処理は、上記音線デ
ータ記憶装置２６内の音線データをまず初期状態に初期
化して、上述のステップＳ４の処理と同様に、音線デー
タ記憶装置２６内の音線データを絶対角度ψでシフトさ
せる処理である。

【００７１】なお、上記絶対角度ψとは、初期状態から
の回転角度によって定義されるものであって、所定の角
度φの回転処理の上記カウント値に対して角度φを乗ず
ることにより容易に求めることができるものである。

【００７２】即ちステップＳ７においては、上述のステ
ップＳ１〜Ｓ６の一連の処理における最後に得られた絶
対角度分だけ音線データ記憶装置２６内の音線データ
を、これまでとは逆にシフトさせて初期状態に初期化
し、その後上記絶対角度ψ分だけシフトさせることとな
る。

【００７３】ステップＳ８において、ステップＳ７の処
理で絶対角度ψで回転処理を施した音線データの極座標
変換処理を行なう。

【００７４】ステップＳ９において、ステップＳ８の処
理で極座標変換された二次元画像データ［ｎ］を相関演
算部２８内のメモリと第１外部記録装置３０に対して出
力する。このとき、上記相関演算部２８は、内蔵メモリ
に既に記憶されている二次元画像データ［ｎ−１］を廃
棄して、新たに二次元画像データ［ｎ］を記憶する。即
ち、ステップＳ１０に示すようにメモリ内のデータの更
新を行なって一連のシーケンスを終了する。

【００７５】以上説明したように図４に示す一連の処理
（ステップＳ１〜Ｓ１０）を、図１４に示されるような
連続した複数の二次元画像データに対して順次適用する
ことによって、フレキシブルシャフト２の回転むらによ
って生ずる連続した複数の二次元画像データ間のずれを
修正し、このずれが修正された二次元画像データが順次
第１外部記録装置３０に記録されることとなる。

【００７６】なお、画像番号０の二次元画像データに対
しては相関演算を行なうべき画像が存在しないので、回
転処理を施さないまま相関演算部２８内のメモリ及び第
１外部記録装置３０に入力されるようになっている。

【００７７】一方、この一実施形態の超音波画像診断装
置では、上記画像処理プロセッサ２９によって構築さ
れ、三次元画像処理用モニタ３５に表示される三次元画
像の視線角度を、以下のように任意に変更することが可
能となっている。

【００７８】即ち、上記三次元画像処理用モニタ３５
は、図７、図９に示すように、画像を表示するモニタ管
３７と、このモニタ管３７を保持する筐体部３５ａと、
この筐体部３５ａを下側から支持する支持台であるチル
ト台３８とによって構成されている。

【００７９】上記チルト台３８は、筐体部３５ａを下側
の支持部を軸中心として、上下左右に回動可能に取り付
けられており、これによってモニタ管３７の管面（表示
画面）を任意の方向に傾かせることができるようになっ
ている。そして、このチルト台３８には、モニタ管３７
の傾き角度を検出する角度検出器（図示せず）が具備さ
れている。

【００８０】したがって、上記画像処理プロセッサ２９
は、上記連続した複数の二次元画像データ及び上記角度
検出器によって検出された傾き角度信号に基づいて、チ
ルト台３８の支持軸を基準として想定される固定座標系
ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸によって三次元画像が構築されること
となる。

【００８１】なお、ここでは、上記モニタ管３７上に表
示される三次元画像の座標系としては、チルト台３８の
支持軸に対してモニタ管３７の管面が直立しかつ正面を
向いた状態において、図８、図１０に示すように、モニ
タ管３７の管面の水平方向の基準軸をｘ軸と、垂直方向
の基準軸（チルト台３８の支持軸と同軸）をｙ軸と、ｘ
軸及びｙ軸の両軸に互いに直交する方向（モニタ管３７
の管面と直交する方向）の基準軸をｚ軸と想定する。

【００８２】この場合において、例えばモニタ管３７の
管面が操作者に対して右上方に向いている状態（図７参
照）では、モニタ管３７上に表示される三次元画像は図
８に示すように左下向きの画像表示となる。

【００８３】また、モニタ管３７が操作者に対して右下
方を向いている状態（図９参照）では、モニタ管３７上
に表示される三次元画像は図１０に示すように左上向き
の画像表示となる。

【００８４】このようにして、操作者は、モニタ管３７
を任意の方向に傾かせることによって三次元画像の視線
角度を容易に変更することができることとなる。

【００８５】以上説明したように上記一実施形態によれ
ば、極座標変換部２７が超音波断層像を構成する連続し
た複数の二次元画像データのうちの一枚分の二次元画像
データ［ｎ］に対して回転処理を施し、これに隣接する
二次元画像データ［ｎ−１］との相関演算を相関演算部
２８が行ない、この相関値が最大となるときの二次元画
像データ［ｎ］に対応する絶対角度ψに基づいて、極座
標変換部２７による二次元画像データ［ｎ］に回転処理
を施すように、一連のシーケンス制御がなされている。
これによって、超音波断層像の視野を狭くすることな
く、画像データの回転を修正すると共に、これらの画像
データに基づいて構築される三次元画像が歪んでしまう
ことなく正確に表示することができる。

【００８６】また、三次元画像処理用モニタ３５のチル
ト台３８にモニタ管３７の傾き角度を検出する角度検出
器を備え、上記チルト台３８の支持軸を基準として想定
される固定座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）によって三次元
画像を表示するようしたので、視線方向の変更後に表示
される三次元画像の視線方向が直接的にわかりやすくな
り、操作性の向上に寄与することができる。

【００８７】なお、上記一実施形態においては、隣接す
る二次元画像データの相関についての演算を行なうよう
にしているが、これは、近傍の画像データ同士であれば
よく、例えば画像番号２つおき、即ち画像データ［ｎ］
及び［ｎ−２］の相関演算を行なうようにしたり、画像
番号３つおき、即ち画像データ［ｎ］及び［ｎ−３］の
相関演算を行なうようにしても良い。

【００８８】また、上記一実施形態では、最大の相関値
を探策するために二次元画像データ［ｎ］を１回転させ
るようにしているが、二次元画像データ間のずれが大き
くないと予想される場合には、限定された角度範囲内で
回転させ、この範囲内における最大の相関値を探索する
ようにしても良い。この場合には処理速度の高速化を実
現することが容易にできる。

【００８９】そして、上記一実施形態では、一枚分の超
音波断層像の二次元画像データを形成するために必要な
音線データを音線データ記憶装置２６に記憶するように
しているが、三次元画像データの全部または一部を構成
する複数枚分の超音波断層像に必要な音線データを記憶
させた後に、ずれを修正するように制御しても同様の効
果が得られる。

【００９０】さらに、上記一実施形態では、相関演算部
２８による相関演算処理の度に極座標変換部２７による
極座標変換を行なうようにしているが、極座標変換前の
音線データ同士によって相関演算を行って、最大の相関
値が得られるときの絶対角度ψで回転させた後、極座標
変換処理を行なうようにしても良い。この場合には、図
４における上述のステップＳ１〜Ｓ６の処理内で、その
都度極座標変換処理が施されることがないので処理速度
の高速化を図ることができる。

【００９１】また、上述の一実施形態における画像処理
については、以下のような変形例も考えられる。

【００９２】即ち、上記相関演算部２８によって施され
る処理として、相関演算部２８が二次元画像データ
［ｎ］及び［ｎ−１］を二値化した後、その差分を演算
し、この差分結果を構成する画素のうちの高輝度領域の
画素数をカウントし、このカウント値を相関値として出
力するようなシーケンスとしても良い。

【００９３】この場合においては、二次元画像データ
［ｎ］及び［ｎ−１］の二値化処理後の高輝度領域とし
ては、上述の一実施形態において行なわれる差分処理後
と同様に、図５の［差分データ］画面におけるハッチン
グで示す範囲となる。

【００９４】このような画像処理シーケンスとすること
によっても、上述の一実施形態と全く同様の効果を得る
ことができる。

【００９５】［付記］上記発明の実施形態により、以下
のような構成の発明を得ることができる。

【００９６】（１） 連続した複数の超音波断層像から
なる三次元エコーデータを得る超音波プローブを設けた
超音波画像診断装置において、上記複数の超音波断層像
のうち、第１の超音波断層像に回転処理を施す回転手段
と、この回転手段により回転処理を施された上記第１の
超音波断層像と、上記複数の超音波断層像のうちの第２
の超音波断層像との相関演算を行い、相関値を出力する
相関演算手段と、を設け、上記回転手段は、上記相関値
が最も高い角度で上記第１の超音波断層像に再び回転処
理を施すようにした超音波画像診断装置。

【００９７】このように構成された超音波画像診断装置
によれば、超音波プローブは、連続した複数の超音波断
層像からなる三次元エコーデータを得る。このとき回転
手段は、複数の超音波断層像のうち、第１の超音波断層
像に回転処理を施し、相関演算手段は、回転手段により
回転処理を施された第１の超音波断層像と、複数の超音
波断層像のうちの第２の超音波断層像との相関演算を行
って相関値を出力する。これを受けて回転手段は、相関
値が最も高い角度で第１の超音波断層像に再び回転処理
を施す。

【００９８】（２） 付記１に記載の超音波画像診断装
置において、上記相関演算手段と上記回転手段が、相関
演算と回転処理とを連続した複数の超音波断層像に対し
て順次施すようにした超音波画像診断装置。

【００９９】これによれば、相関演算手段と回転手段
は、連続した複数の超音波断層像に対して回転処理と相
関演算を順次施す。

【０１００】（３） 付記２に記載の超音波画像診断装
置において、上記回転手段による回転処理と上記相関演
算手段による相関演算が、順次施された連続した複数の
超音波断層像に基づいて三次元画像を構築する三次元画
像構築手段を、さらに設けた超音波画像診断装置。

【０１０１】これによれば、三次元画像構築手段は、回
転処理と相関演算を順次施された連続した複数の超音波
断層像をもとに三次元画像を構築する。

【０１０２】（４） 付記１，２，３に記載の超音波画
像診断装置において、連続した複数の超音波断層像のう
ち、上記第１の超音波断層像と上記第２の超音波断層像
は、互いに隣接している。

【０１０３】これによれば、回転手段が複数の超音波断
層像のうち第１の超音波断層像に回転処理を施し、相関
演算手段が回転手段により回転処理を施された第１の超
音波断層像と、それに隣接した第２の超音波断層像との
相関演算を行って相関値を出力する。これに基づき回転
手段は、相関値が最も高い角度で第１の超音波断層像に
再び回転処理を施す。

【０１０４】（５） 付記１，２，３，４に記載の超音
波画像診断装置において、上記相関演算手段による相関
値は、上記第１の超音波断層像と上記第２の超音波断層
像との間で差分した後の輝度値の積算値である。

【０１０５】これによれば、相関演算手段は、回転手段
により回転処理を施された第１の超音波断層像と複数の
超音波断層像のうちの第２の超音波断層像との間で差分
して、輝度値の積算値を相関値として出力する。

【０１０６】（６） 付記１，２，３，４，５に記載の
超音波画像診断装置において、上記相関演算手段が相関
演算を行なう前に、上記第１の超音波断層像と上記第２
の超音波断層像に二値化処理を施すようにした超音波画
像診断装置。

【０１０７】これによれば、相関演算手段は、回転手段
により回転処理を施された第１の超音波断層像と複数の
超音波断層像のうちの第２の超音波断層像に二値化処理
を施した後、相関演算を行って相関値を出力する。

【０１０８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、超音
波断層像の視野を狭めることなく、また画像ずれが生じ
ても画像が回転してしまうことなく画像データを得るこ
とができ、これによって構築される三次元画像は歪みの
生じない正確な画像とすることができる超音波画像診断
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の超音波画像診断装置にお
ける超音波プローブ先端部の構成を示す概略斜視図。

【図２】図１の超音波画像診断装置の超音波プローブを
駆動する駆動部の構成図。

【図３】図１の超音波画像診断装置の制御系を構成する
超音波観測部及び画像処理部を示すブロック構成図。

【図４】図１の超音波画像診断装置において実行される
画像処理の流れを示すフローチャート。

【図５】図４のフローチャート中において実行される第
１、第２の二次元画像データの関係を示す説明図。

【図６】図１の超音波画像診断装置における音線データ
記憶装置内に記憶されるデータ構造を示す概念図。

【図７】図１の超音波画像診断装置における三次元画像
処理用モニタを示す概略斜視図。

【図８】図７の状態にある三次元画像処理用モニタに表
示される三次元画像及びこれに対応する座標系を示す概
念図。

【図９】図１の超音波画像診断装置における三次元画像
処理用モニタを示す概略斜視図。

【図１０】図９の状態にある三次元画像処理用モニタに
表示される三次元画像及びこれに対応する座標系を示す
概念図。

【図１１】従来のラジアルスキャン方式の超音波画像診
断装置における超音波プローブを示す概略図。

【図１２】従来のリニアスキャン方式の超音波画像診断
装置における超音波プローブを示す概略図。

【図１３】従来のスパイラルスキャン方式の超音波画像
診断装置における超音波プローブを示す概略図。

【図１４】従来の超音波画像診断装置において取り込ま
れる連続した複数の二次元画像の超音波断層像の概念
図。

【符号の説明】

１……超音波プローブ ２……フレキシブルシャフト ３……超音波振動子 ４……プローブシース ５……流動媒体 ６……駆動部 １０……ラジアル回転部 １１……リニア駆動部 １４……超音波観測部 １５……画像処理部 ２７……極座標変換部（回転手段） ２８……相関演算部（相関演算手段） ３５……三次元画像処理用モニタ ３７……モニタ管 ３８……チルト台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続した複数の超音波断層像からなる
   三次元画像データを得る超音波プローブを有する超音波
   画像診断装置において、 上記複数の超音波断層像のうち、第１の超音波断層像に
   回転処理を施す回転手段と、 この回転手段により回転処理が施された上記第１の超音
   波断層像と上記複数の超音波断層像のうちの第２の超音
   波断層像との相関演算を行って、相関値を出力する相関
   演算手段と、 を設け、 上記回転手段は、上記相関演算手段によって演算された
   相関値の最も高い角度で上記第１の超音波断層像に対し
   て再び回転処理を施すことを特徴とする超音波画像診断
   装置。