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JP3750972B2 - 3D ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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JP3750972B2
JP3750972B2 JP31658498A JP31658498A JP3750972B2 JP 3750972 B2 JP3750972 B2 JP 3750972B2 JP 31658498 A JP31658498 A JP 31658498A JP 31658498 A JP31658498 A JP 31658498A JP 3750972 B2 JP3750972 B2 JP 3750972B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波素子を2次元的に配列してなる2次元アレイプローブを用いて3次元情報を得る3次元超音波診断装置に関し、特に、微少な超音波素子を多数用いて構成される2次元アレイプローブの駆動時の負担を軽減し、又は安全性の範囲内で3次元のボリューム像を得ると共に、リアルタイムで2次元断層像を得ることを可能とした3次元超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、一般的に超音波ビームを1つの面内で走査し、断面画像を表示するシステムとなっている。近年、超音波診断装置の超音波送受信部である超音波プローブを移動させながら診断画像を収集し、3次元情報を得る試みが盛んに行われており、超音波診断装置における3次元ボリューム像の表示により、新たな診断の可能性が期待されている。実際には、腹部用のコンベックスプローブやリニアアレイプローブを手動又は機械的に移動させることで3次元ボリューム像を得る研究や、電子セクタプローブを回転させる機構を持った経食道用マルチプレーンプローブにより3次元ボリューム像を得る研究が進められている。
【0003】
しかし、3次元ボリューム像を再構成するには、従来の断面画像走査に比べてかなりの時間を要するため、心臓等の動きの早い部位を撮影対象とする場合は、動きが捉えきれないという問題を生ずる。このため、超音波素子を2次元的に配列してなる2次元アレイプローブを用い、30フレーム/秒の実時間(リアルタイム)に近いフレームレートで超音波ビームを立体的に走査することで3次元ボリューム像を取り込んで表示する3次元超音波診断装置の開発が研究途上にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、このような3次元超音波診断装置では、3次元ボリューム像を表示した場合でも、所定の断面(注目する断面)については従来の2次元断面像と略々同一のフレームレートで画像の観測をする場合が多くなると考えられるが、2次元アレイプローブを常時3次元ボリューム走査して従来の2次元断層像と同じ画質の3次元ボリューム像を得ようとすると、2次元アレイプローブに対して従来以上の超音波エネルギーを与える必要があり、2次元アレイプローブが破損し3次元超音波診断装置の安全性に問題を生ずる虞がある。
【0005】
すなわち、2次元アレイプローブは、微少な超音波素子を2次元的に多数配列して形成されている。このため、従来の2次元断層像と同じ画質の3次元ボリューム像を得ようとして、従来以上の超音波エネルギーを長時間に亘って各超音波素子に与えると、微少な超音波素子が従来以上の超音波エネルギーにより駆動されるため、2次元アレイプローブが破損し3次元超音波診断装置の安全性に問題を生ずる虞がある。
【0006】
また、超音波放射エネルギーを2次元アレイプローブの破損限界内、又は被検者体内温度上昇の安全範囲で3次元ボリューム像を得ようとする場合は、放射エネルギーを従来よりも低下せざるを得ず、画質が低下する問題を生ずる。
【0007】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、2次元アレイプローブを破損させることなく、安全性の範囲内の超音波エネルギーを用いて画質を低下させることなく、必要な画質の3次元ボリューム像を表示すると共に、2次元断面像のリアルタイム表示を可能とすることができるような3次元超音波診断装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る3次元超音波診断装置は、上述の課題を解決するための手段として、複数の超音波素子を2次元的に配列して形成された2次元アレイプローブと、対象物の3次元走査を間欠的に行うように前記2次元アレイプローブを駆動制御すると共に、前記間欠的に行われる各3次元走査の間、該3次元走査時の走査レート以上の走査レートで2次元走査を行うように前記2次元アレイプローブを駆動制御する制御手段と、前記間欠的に行われる3次元走査により得られた超音波情報に基づいて3次元画像を形成し、前記各3次元走査の間に行われる2次元走査により得られた超音波情報に基づいて2次元画像を形成する画像形成手段とを有する。
【0009】
このような3次元超音波診断装置は、3次元画像を2次元画像の観察のための参照画像として考え、2次元アレイプローブを、参照画像に十分な走査レートで間欠的に走査して3次元画像を得ると共に、間欠的に行われる各3次元走査の間、該3次元走査時の走査レート以上の走査レートで2次元走査して2次元画像を得る。
【0010】
これにより、2次元アレイプローブの3次元走査を間欠的に行うことができるため、2次元アレイプローブに対して安全性が問題となるまで長時間超音波エネルギーを与えることなく、参照画像に十分な走査レートで間欠的に3次元画像を得ることができる。また、2次元画像を得る際には、2次元アレイプローブを3次元走査時の走査レート以上の高い走査レートで走査するようになっているため、従来と略々同一の走査レート(リアルタイム)で2次元画像を得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る3次元超音波診断装置に好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、図1は、本発明の実施の形態となる3次元超音波診断装置のブロック図である。
【0012】
この図1において、当該実施の形態の3次元超音波診断装置は、多数の微少な超音波素子が2次元的に配列され形成された2次元アレイプローブ1と、2次元アレイプローブ1で2次元的或いは3次元的に取り込まれたエコー信号に基づいて、3次元のボリューム像、或いは2次元断層像を形成する画像収集処理部2と、当該3次元超音波診断装置全体の制御を司るコントローラ7と、マウス装置、トラックボール装置或いはキーボード等のポインティングデバイス8と、画像収集処理部2で形成された3次元のボリューム像或いは2次元断層像を、陰極線管(CRT)や液晶表示部(LCD)等の表示部10に表示制御するスキャンコンバータ9とを有している。
【0013】
画像収集処理部2は、各トランスデューサ・エレメントにBモード画像等の2次元断層面音場が形成されるように遅延時間を調整する2次元ビームフォーマ4と、3次元のボリューム音場が形成されるように遅延時間を調整する3次元ビームフォーマ3と、超音波の送信パルスにより2次元アレイプローブ1の各超音波振動子を駆動し、これにより生体組織の音響インピーダンスの差により生じる反射波であるエコー信号を受信する送受信部5と、Bモード等の2次元断層画像、あるいは3次元的なエコー信号から生体組織等の3次元構造を再構成し、ボリュームレンダリング等の3次元表示手法により3次元画像の処理を行う画像処理部6とを有している。
【0014】
なお、この図1では、2次元ビームフォーマ4及び3次元ビームフォーマ3は別ブロックとして図示しているが、これは説明上分かり易くするために機能的に分けたもので、ハードウェア上は同一のブロックになっていてもよい。
【0015】
次に、このような構成を有する当該実施の形態の3次元超音波診断装置の動作説明をする。
【0016】
まず、図2,図3にそれぞれセクタ方式、リニア方式の3次元/2次元断層音場のモデルを示す。3次元音場は、2次元アレイプローブ1にて全てのエレメントにて同時受信ができる場合のもので、2次元アレイプローブ1の全体の送受信領域を、例えば該送受信領域の中心で直交する2本の直線で4等分割し、この分割した各領域毎に超音波の送受信を行うような分割受信の場合は、その受信エレメント群の対応する分割された3次元音場となる。また、図2、図3に斜線で示す2次元断層音場の場合は、2次元アレイプローブ1のx方向の1列のエレメント、あるいはレンズ方向の音場の広がりを少なくするために複数列のエレメントを用いて2次元ビームフォーミングを行う。
【0017】
なお、2次元断層音場は、x方向に平行の場合であるが、y方向に平行な場合はy方向の1列、あるいは複数列のエレメントを用いることになる。
【0018】
次に、図4に当該3次元超音波診断装置の2次元スキャン及び3次元スキャンの時系列的なタイミングチャートを示す。当該3次元超音波診断装置においては、図4(a)のスキャン系列(送受信系列)に示すように3次元スキャンはn番目、(n+1)番目、(n+2)番目・・・等のように間欠的なフレームレートで行うように、また、2次元スキャンは、1s,2s,3s,4s,5s・・・等のように高フレームレートで(連続的に)行うように、コントローラ2が画像収集処理部2の送受信部5を介して2次元アレイプローブ1を駆動制御する。
【0019】
画像収集処理部2の画像処理部6は、図4(b)に示すようにn番目、(n+1)番目、(n+2)番目・・・等の3次元スキャン終了後に収集された各非等方的な3次元画像データを、それぞれ3次元表示処理を行うための等方的な3次元データに再構成(リサンプリング)し、この再構成データに対して例えばボリュームレンダリング処理や、MIP処理等の3次元画像処理を施すことで3次元ボリューム像を形成し、これをスキャンコンバータ9に供給する。スキャンコンバータ9は、この3次元ボリューム像に所定の表示処理を施し、これを表示部10に供給する。また、画像処理部6は、2次元スキャン後は、この2次元画像データに対して従来の超音波診断装置で行われているBモード処理等を施すことで瞬時に(リアルタイムに)2次元断層像を形成し、これをスキャンコンバータ9を介して表示部10に供給する。
【0020】
これにより、表示部10には、図4(c)に示すようにn番目の3次元スキャンと、(n+1)番目の3次元スキャンとの間に行われた2次元スキャンによる2次元断層像が、(n−1)番目の3次元スキャンによる3次元ボリューム像と重ね合わされて表示部10に表示されることとなる。また、図4(a)に示すように3次元データ中における2次元断層面、すなわち、例えば(n+1)番目の3次元スキャンにより得られた3次元ボリューム像には、2次元断層像5sと2次元断層像7sとの間の2次元断層像6sの断層面が含まれているので、この断層面も同図(c)に示すように2次元断層像6dとして表示する。
【0021】
このような重ね合わせ表示を行うことにより、表示されている3次元ボリューム像とそれに重ねて表示される2次元断層像の時間のずれが大きいが、2次元断層像のリアルタイム性を確保することができる。
【0022】
なお、リアルタイム性はある程度犠牲にしても、この時間のずれを補正する必要があれば、例えば図5(a)〜(c)に示すように2次元断層像を所定時間分ずらして表示するようにすればよい。
【0023】
次に、3次元ボリューム像に重ね合わせて表示する2次元断層像の断層面は、以下に説明する断層位置の断層面を表示することが考えられる。
【0024】
第1に、図2或いは図3に斜線で示すように、従来の1次元プローブと同様にプローブ面の中心ラインに垂直な断層面、すなわち、3次元ボリューム像の中心断面の2次元断層像を常に表示する。
【0025】
次に、図6(a)に示すように、例えば3次元ボリューム像上で肝細胞ガンを固定表示し、その中の断面のみを図6(b)に示すように任意の方向に平行移動、或いは図6(c)に示すように回転、傾けて表示して観察したいという臨床ニーズがある。なお、通常、ガン細胞は球形であるが、説明を分かり易くするために図6(a)〜(c)には立方体と仮定して示している。
【0026】
このため、第2に、肝細胞ガンを観察可能な位置で2次元アレイプローブ1を固定したうえで、2次元アレイプローブ1を押さえていない手でポインティングデバイス8が操作された際に、この操作により指定された断層面の2次元断層像を表示する。実際には、2次元断層面の指定の自由度が大きくなると、従来の1次元プローブの操作感との違和感が大きくなるので、例えば図2或いは図3に示すy方向の煽り及びシフトのみに限定した方が画像の解釈(読影)がし易いと考えられる。
【0027】
次に、このような2次元断層面の移動は、図6(a)、(b)に示すように正面方向でシフトする場合は問題ないのであるが、同図(c)に示すように2次元断層面が回転移動した場合は、断層面を斜め視線方向から見ることになるため、回転角度が深くなると見難い場合がある。そこで、第3に、図7(a)に示すように断層面を斜め視線方向から見ることになる場合には、同図(b)に示すようにその断層面を正面から見るかたちに、3次元ボリューム像の視線方向を変更して表示する。これにより、観察する断層面を回転操作した場合でも、断層面を常に正面から見たように表示することができる。
【0028】
以上の説明から明らかなように、当該実施の形態の3次元超音波診断装置は、2次元アレイプローブ1を間欠的に駆動して所定の間欠的なフレームレートで3次元ボリューム像を得ると共に、この3次元ボリューム像を得る際のフレームレート以上の高いフレームレートで2次元アレイプローブ1を部分的に駆動してリアルタイムで2次元断層像を得る。これにより、2次元アレイプローブ1に対して安全性が問題となるまで長時間超音波エネルギーを与えることなく、間欠的に3次元のボリューム像を得ることができるうえ、従来と略々同一のフレームレート(リアルタイム)で2次元断層像を得ることができる。従って、2次元アレイプローブ1を破損させることなく、また、安全性の範囲内の超音波エネルギーを用いて画質を低下させることなく、必要な3次元ボリューム像を表示すると共に、リアルタイムで2次元断面像を表示することができる。
【0029】
最後に、上述の実施の形態は、本発明の一例である。このため、本発明はこの実施の形態に限定されることはない。例えば、上述の実施の形態の説明では、3次元ボリューム像と2次元断層像を重ね合わせて表示することとしたが、これは、表示部10の表示領域を分割し、3次元ボリューム像と2次元断層像とを別々に表示するようにしてもよく、この他、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【0030】
【発明の効果】
本発明に係る3次元超音波診断装置は、安全性が問題となるレベルまでの超音波エネルギーを与えることなく破損を防止したうえで、また、安全性の範囲内の超音波エネルギーを用いて画質を低下させることなく、必要な3次元ボリューム走査/表示を行うことができ、また、精査が必要となる対象疾患部位においては、従来と略々同一のフレームレートでリアルタイム表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の3次元超音波診断装置のブロック図である。
【図2】前記実施の形態の3次元超音波診断装置に、セクタスキャン方式の2次元アレイプローブが設けられている場合の3次元/2次元スキャン対象領域を示す図である。
【図3】前記実施の形態の3次元超音波診断装置に、リニアスキャン方式の2次元アレイプローブが設けられている場合の3次元/2次元スキャン対象領域を示す図である。
【図4】前記実施の形態の3次元超音波診断装置の3次元ボリューム像及び2次元断層像の処理/表示タイミングを説明するための図である。
【図5】前記実施の形態の3次元超音波診断装置の3次元ボリューム像及び2次元断層像の、他の処理/表示タイミングを説明するための図である。
【図6】前記実施の形態の3次元超音波診断装置における3次元ボリューム像と2次元断層像との重ね合わせ表示及び断層面の移動操作を説明するための図である。
【図7】前記断層面の移動操作により、断層面が回転操作された際の問題点、及び回転操作された断層面を正面表示する表示形態を説明するための図である。
【符号の説明】
1…2次元アレイプローブ、2…画像収集処理部、3…3次元ビームフォーマ、4…2次元ビームフォーマ、5…送受信部、6…画像処理部、7…コントローラ、8…ポインティングデバイス、9…スキャンコンバータ、10…表示部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus that obtains three-dimensional information using a two-dimensional array probe formed by two-dimensionally arranging ultrasonic elements, and in particular, is configured using a large number of minute ultrasonic elements. The present invention relates to a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus capable of reducing a burden during driving of a two-dimensional array probe or obtaining a three-dimensional volume image within a safe range and obtaining a two-dimensional tomographic image in real time.
[0002]
[Prior art]
Conventional ultrasonic diagnostic apparatuses are generally systems that display a cross-sectional image by scanning an ultrasonic beam in one plane. In recent years, many attempts have been made to collect diagnostic images while moving an ultrasonic probe that is an ultrasonic transmission / reception unit of an ultrasonic diagnostic apparatus to obtain three-dimensional information. The possibility of a new diagnosis is expected from the display. Actually, research to obtain a three-dimensional volume image by manually or mechanically moving a convex probe or a linear array probe for the abdomen, or a multi-plane probe for transesophagus with a mechanism for rotating an electronic sector probe. Research to obtain a three-dimensional volume image is underway.
[0003]
However, since it takes a considerable amount of time to reconstruct a three-dimensional volume image, compared to conventional cross-sectional image scanning, there is a problem that the movement cannot be captured when imaging a fast-moving part such as the heart. Is produced. For this reason, a two-dimensional array probe formed by two-dimensionally arranging ultrasonic elements is used to three-dimensionally scan an ultrasonic beam at a frame rate close to the real time (real time) of 30 frames / second. Development of a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus that captures and displays a volume image is under research.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in such a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus, even when a three-dimensional volume image is displayed, an image of a predetermined cross section (a cross section of interest) is displayed at substantially the same frame rate as a conventional two-dimensional cross section image. Although it is considered that there are many cases of observation, if a two-dimensional array probe is constantly scanned with a three-dimensional volume to obtain a three-dimensional volume image having the same image quality as a conventional two-dimensional tomogram, It is necessary to apply ultrasonic energy that is higher than that in the past, and the two-dimensional array probe may be damaged, causing a problem in the safety of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus.
[0005]
That is, the two-dimensional array probe is formed by two-dimensionally arranging a number of minute ultrasonic elements. For this reason, when trying to obtain a three-dimensional volume image having the same image quality as a conventional two-dimensional tomographic image and applying ultrasonic energy higher than conventional to each ultrasonic element over a long period of time, minute ultrasonic elements are more than conventional. Therefore, the two-dimensional array probe may be damaged, causing a problem in the safety of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus.
[0006]
In addition, when the three-dimensional volume image is to be obtained within the safe range of the ultrasonic radiation energy within the damage limit of the two-dimensional array probe or within the subject's internal temperature rise, the radiation energy must be reduced as compared with the conventional technique. Therefore, there arises a problem that the image quality is deteriorated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the required image quality 3 is achieved without damaging the two-dimensional array probe and without degrading the image quality using ultrasonic energy within the range of safety. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus capable of displaying a two-dimensional cross-sectional image while displaying a three-dimensional volume image.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a two-dimensional array probe formed by two-dimensionally arranging a plurality of ultrasonic elements, and a three-dimensional object. The two-dimensional array probe is driven and controlled to perform scanning intermittently, and two-dimensional scanning is performed at a scanning rate higher than the scanning rate at the time of the three-dimensional scanning during each of the three-dimensional scanning performed intermittently. As described above, a three-dimensional image is formed on the basis of ultrasonic information obtained by the control means for driving and controlling the two-dimensional array probe and the three-dimensional scanning performed intermittently. Image forming means for forming a two-dimensional image based on ultrasonic information obtained by two-dimensional scanning.
[0009]
Such a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus considers a three-dimensional image as a reference image for observing a two-dimensional image, and intermittently scans the reference image at a sufficient scanning rate with a three-dimensional image. In addition to obtaining an image, during each intermittent three-dimensional scanning, a two-dimensional image is obtained by two-dimensional scanning at a scanning rate equal to or higher than the scanning rate at the time of the three-dimensional scanning.
[0010]
As a result, three-dimensional scanning of the two-dimensional array probe can be performed intermittently, so that it is sufficient for the reference image without giving ultrasonic energy for a long time until safety becomes a problem for the two-dimensional array probe. A three-dimensional image can be obtained intermittently at the scanning rate. Also, when obtaining a two-dimensional image, the two-dimensional array probe is scanned at a scanning rate higher than the scanning rate at the time of three-dimensional scanning. A two-dimensional image can be obtained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0012]
In FIG. 1, the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a two-dimensional array probe 1 in which a number of minute ultrasonic elements are two-dimensionally arranged and a two-dimensional array probe 1. An image acquisition processing unit 2 that forms a three-dimensional volume image or a two-dimensional tomographic image based on an echo signal that is taken in three-dimensionally or three-dimensionally, and a controller 7 that controls the entire three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus. A three-dimensional volume image or two-dimensional tomographic image formed by a pointing device 8 such as a mouse device, a trackball device or a keyboard, and an image acquisition processing unit 2, and a cathode ray tube (CRT) or a liquid crystal display unit (LCD) And a scan converter 9 that controls display on the display unit 10.
[0013]
The image acquisition processing unit 2 includes a two-dimensional beamformer 4 that adjusts a delay time so that a two-dimensional tomographic sound field such as a B-mode image is formed on each transducer element, and a three-dimensional volume sound field. In this way, the three-dimensional beamformer 3 that adjusts the delay time and the ultrasonic transducers of the two-dimensional array probe 1 are driven by ultrasonic transmission pulses, and the reflected waves generated by the difference in the acoustic impedance of the living tissue A transmission / reception unit 5 that receives an echo signal, a two-dimensional tomographic image such as a B mode, or a three-dimensional structure such as a living tissue is reconstructed from a three-dimensional echo signal, and a three-dimensional display technique such as volume rendering is used. An image processing unit 6 for processing a three-dimensional image.
[0014]
In FIG. 1, the two-dimensional beamformer 4 and the three-dimensional beamformer 3 are illustrated as separate blocks. However, these are functionally separated for the sake of explanation, and are the same on the hardware. It may be a block.
[0015]
Next, the operation of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment having such a configuration will be described.
[0016]
First, FIG. 2 and FIG. 3 show sector type and linear type 3D / 2D tomographic sound field models, respectively. The three-dimensional sound field is one in which all elements can be received simultaneously by the two-dimensional array probe 1, and the two transmission / reception areas of the two-dimensional array probe 1 are orthogonal to each other at the center of the transmission / reception area, for example. Is divided into four equal parts, and divided reception is performed such that ultrasonic waves are transmitted and received for each of the divided areas, the corresponding three-dimensional sound field of the reception element group is obtained. In the case of the two-dimensional tomographic sound field indicated by oblique lines in FIGS. 2 and 3, a plurality of columns of elements are arranged in order to reduce the expansion of the sound field in the x direction of the two-dimensional array probe 1 or in the lens direction. Two-dimensional beam forming is performed using elements.
[0017]
Note that the two-dimensional tomographic sound field is parallel to the x direction, but if it is parallel to the y direction, one or more elements in the y direction are used.
[0018]
Next, FIG. 4 shows a time-series timing chart of the two-dimensional scan and the three-dimensional scan of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus. In the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus, as shown in the scan sequence (transmission / reception sequence) in FIG. 4A, the three-dimensional scan is intermittent such as nth, (n + 1) th, (n + 2) th, etc. The controller 2 collects images so that the two-dimensional scan is performed at a high frame rate (continuously) such as 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, 5 s... The two-dimensional array probe 1 is driven and controlled via the transmission / reception unit 5 of the processing unit 2.
[0019]
As shown in FIG. 4 (b), the image processing unit 6 of the image collection processing unit 2 collects each anisotropy collected after the end of the three-dimensional scan of the nth, (n + 1) th, (n + 2) th, etc. 3D image data is reconstructed (resampled) into isotropic 3D data for performing 3D display processing, and volume reconstruction processing, MIP processing, etc. are performed on the reconstructed data. By performing the three-dimensional image processing, a three-dimensional volume image is formed and supplied to the scan converter 9. The scan converter 9 performs a predetermined display process on the three-dimensional volume image and supplies it to the display unit 10. In addition, after the two-dimensional scan, the image processing unit 6 performs a two-dimensional tomography instantaneously (in real time) by performing a B-mode process or the like performed by a conventional ultrasonic diagnostic apparatus on the two-dimensional image data. An image is formed and supplied to the display unit 10 via the scan converter 9.
[0020]
As a result, a two-dimensional tomographic image obtained by a two-dimensional scan performed between the n-th three-dimensional scan and the (n + 1) -th three-dimensional scan is displayed on the display unit 10 as shown in FIG. , The (n−1) -th three-dimensional scan and the three-dimensional volume image are superimposed and displayed on the display unit 10. Further, as shown in FIG. 4A, a two-dimensional tomographic plane in three-dimensional data, that is, a three-dimensional volume image obtained by, for example, the (n + 1) th three-dimensional scan, Since the tomographic plane of the two-dimensional tomographic image 6s between the two-dimensional tomographic image 7s is included, this tomographic plane is also displayed as a two-dimensional tomographic image 6d as shown in FIG.
[0021]
By performing such superposition display, the time difference between the displayed three-dimensional volume image and the two-dimensional tomographic image displayed on the three-dimensional volume image is large, but the real-time property of the two-dimensional tomographic image can be ensured. it can.
[0022]
Note that, even if the real-time property is sacrificed to some extent, if it is necessary to correct this time lag, for example, as shown in FIGS. You can do it.
[0023]
Next, it is conceivable that the tomographic plane of the two-dimensional tomographic image to be displayed superimposed on the three-dimensional volume image displays a tomographic plane at the tomographic position described below.
[0024]
First, as indicated by hatching in FIG. 2 or FIG. 3, a tomographic plane perpendicular to the center line of the probe surface, that is, a two-dimensional tomographic image of the central cross section of the three-dimensional volume image, as in the conventional one-dimensional probe. Always display.
[0025]
Next, as shown in FIG. 6 (a), for example, a hepatocellular carcinoma is fixedly displayed on a three-dimensional volume image, and only the cross-section in that is translated in an arbitrary direction as shown in FIG. 6 (b). Alternatively, as shown in FIG. 6C, there is a clinical need to rotate and tilt the image for observation. Normally, cancer cells are spherical, but in order to make the explanation easy to understand, FIGS. 6A to 6C are assumed to be cubes.
[0026]
Therefore, secondly, when the two-dimensional array probe 1 is fixed at a position where hepatocellular carcinoma can be observed, and the pointing device 8 is operated by a hand not holding the two-dimensional array probe 1, this operation is performed. A two-dimensional tomographic image of the tomographic plane specified by is displayed. Actually, when the degree of freedom of designation of the two-dimensional tomographic plane increases, the feeling of discomfort with the operation feeling of the conventional one-dimensional probe increases, so that it is limited to, for example, turning and shifting in the y direction shown in FIG. 2 or FIG. It is considered that the interpretation (interpretation) of the image is easier.
[0027]
Next, such movement of the two-dimensional tomographic plane is not a problem when shifting in the front direction as shown in FIGS. 6A and 6B, but as shown in FIG. When the three-dimensional tomographic plane is rotated, the tomographic plane is viewed from an oblique line of sight, so it may be difficult to see if the rotation angle is deep. Therefore, thirdly, when the tomographic plane is viewed from an oblique line of sight as shown in FIG. 7A, the tomographic plane is viewed from the front as shown in FIG. Change the viewing direction of the three-dimensional volume image. As a result, even when the tomographic plane to be observed is rotated, the tomographic plane can always be displayed as viewed from the front.
[0028]
As is apparent from the above description, the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment intermittently drives the two-dimensional array probe 1 to obtain a three-dimensional volume image at a predetermined intermittent frame rate, A two-dimensional tomographic image is obtained in real time by partially driving the two-dimensional array probe 1 at a frame rate higher than the frame rate for obtaining this three-dimensional volume image. As a result, a three-dimensional volume image can be intermittently obtained without applying ultrasonic energy for a long time until safety becomes a problem with respect to the two-dimensional array probe 1, and substantially the same frame as the conventional one. A two-dimensional tomographic image can be obtained at a rate (real time). Therefore, the necessary three-dimensional volume image is displayed without damaging the two-dimensional array probe 1 and without degrading the image quality using ultrasonic energy within the range of safety, and the two-dimensional cross section in real time. An image can be displayed.
[0029]
Finally, the above-described embodiment is an example of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the description of the above-described embodiment, the three-dimensional volume image and the two-dimensional tomographic image are displayed so as to overlap each other. The two-dimensional tomographic image may be displayed separately. In addition to this, it is a matter of course that various modifications can be made according to the design or the like as long as they do not depart from the technical idea according to the present invention.
[0030]
【The invention's effect】
The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention prevents damage without giving ultrasonic energy up to a level where safety is a problem, and also uses ultrasonic energy within the range of safety to improve image quality. The necessary three-dimensional volume scanning / display can be performed without lowering the image quality, and real-time display can be performed at substantially the same frame rate as that in the conventional case at the target disease site that requires detailed examination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional / two-dimensional scan target area when a sector scan type two-dimensional array probe is provided in the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a three-dimensional / two-dimensional scan target region in the case where a linear scan type two-dimensional array probe is provided in the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining processing / display timing of a three-dimensional volume image and a two-dimensional tomographic image of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining other processing / display timings of a three-dimensional volume image and a two-dimensional tomographic image of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining an overlay display of a three-dimensional volume image and a two-dimensional tomographic image and a tomographic plane moving operation in the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus of the embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining a problem when the tomographic plane is rotated by the operation of moving the tomographic plane and a display form for displaying the rotated tomographic plane in front.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Two-dimensional array probe, 2 ... Image acquisition process part, 3 ... Three-dimensional beam former, 4 ... Two-dimensional beam former, 5 ... Transmission / reception part, 6 ... Image processing part, 7 ... Controller, 8 ... Pointing device, 9 ... Scan converter, 10 ... display section

Claims (6)

複数の超音波素子を2次元的に配列して形成された2次元アレイプローブと、
対象物の3次元走査を間欠的に行うように前記2次元アレイプローブを駆動制御すると共に、前記間欠的に行われる各3次元走査の間、該3次元走査時の走査レート以上の走査レートで2次元走査を行うように前記2次元アレイプローブを駆動制御する制御手段と、
前記間欠的に行われる3次元走査により得られた超音波情報に基づいて3次元画像を形成し、前記各3次元走査の間に行われる2次元走査により得られた超音波情報に基づいて2次元画像を形成する画像形成手段と
を有することを特徴とする3次元超音波診断装置。
A two-dimensional array probe formed by two-dimensionally arranging a plurality of ultrasonic elements;
The two-dimensional array probe is driven and controlled so as to intermittently perform three-dimensional scanning of an object, and during each three-dimensional scanning performed intermittently, at a scanning rate equal to or higher than the scanning rate at the time of the three-dimensional scanning. Control means for driving and controlling the two-dimensional array probe to perform two-dimensional scanning;
A three-dimensional image is formed based on the ultrasonic information obtained by the three-dimensional scanning performed intermittently, and 2 based on the ultrasonic information obtained by the two-dimensional scanning performed between the three-dimensional scanning. A three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus comprising image forming means for forming a three-dimensional image.
前記画像形成手段は、前記間欠的に行われる3次元走査により得られた超音波情報に基づいて3次元画像を形成すると共に、この3次元走査により得られた超音波情報に基づいて、当該走査タイミングの2次元画像を形成することを特徴とする請求項1記載の3次元超音波診断装置。The image forming unit forms a three-dimensional image based on the ultrasonic information obtained by the intermittent three-dimensional scanning, and performs the scanning based on the ultrasonic information obtained by the three-dimensional scanning. The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a two-dimensional image of timing is formed. 前記画像形成手段で形成された3次元画像に、2次元画像を重ね合わせて表示手段に表示する重畳表示手段を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の3次元超音波診断装置。3. The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a superimposed display unit that superimposes the two-dimensional image on the three-dimensional image formed by the image forming unit and displays the superimposed image on the display unit. . 前記重畳表示手段は、3次元画像の中心断面に相当する2次元画像を重ね合わせて表示手段に表示することを特徴とする請求項3記載の3次元超音波診断装置。4. The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the superimposing display unit superimposes and displays a two-dimensional image corresponding to a central section of the three-dimensional image on the display unit. 2次元アレイプローブの超音波探触子面に対して相対的な2次元画像の断面を指定するための断面指定手段を有し、
前記重畳表示手段は、前記断面指定手段で指定された断面の2次元画像を、3次元画像と重ね合わせて表示手段に表示することを特徴とする請求項3記載の3次元超音波診断装置。
A cross-section specifying means for specifying a cross-section of a two-dimensional image relative to the ultrasonic probe surface of the two-dimensional array probe;
4. The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the superimposing display unit displays the two-dimensional image of the cross section designated by the cross section designating unit on the display unit so as to overlap the three-dimensional image.
前記重畳表示手段は、前記断面指定手段で指定された断面の2次元画像が常に正面に位置するように前記表示手段に表示することを特徴とする請求項5記載の3次元超音波診断装置。6. The three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, wherein the superimposed display means displays on the display means so that a two-dimensional image of the cross section designated by the cross section designation means is always located in front.
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