超音波３次元画像表示装置
【課題】 超音波により生体内の３次元データを取得し表示する超音波３次元画像表示装置において、目的とする体内臓器のみを他の臓器に隠されることなく表示する。
【解決手段】 ３次元データ内の断層像３１を表示し、２次曲線による有効領域境界３４を設定することで、目的とする臓器３５のみを含むデータ領域を有効領域として抽出し、有効領域のみを使用して３次元画像を構成する。
【解決手段】 ３次元データ内の断層像３１を表示し、２次曲線による有効領域境界３４を設定することで、目的とする臓器３５のみを含むデータ領域を有効領域として抽出し、有効領域のみを使用して３次元画像を構成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を走査して求めた被検体の３次元データを、画像データに変換して画像表示を行う超音波３次元画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波３次元画像表示装置は、被検体への超音波パルスの送受信を３次元空間内で行い、被検体内の３次元データを取得し、投影法などのレンダリング処理をにより３次元データを２次元画像に変換しモニタ画面上に表示する。
【０００３】従来の超音波３次元画像表示装置における３次元データの２次元画像へのレンダリング処理方法として、特公平５ー２４５１４６号公報に記載されているものがある。この装置は、レンダリング処理に積算処理を用い、積算範囲の開始位置、終了位置を設定することで所望の範囲のみの３次元データを可視化する。この場合、開始位置、終了位置は、積算画像に平行、すなわち視線方向に垂直な平面である。従来例での積算範囲の開始位置、終了位置の設定方法を図８に示す。視線方向に平行な断層像８０を表示し、断層像８０上に開始位置直線８１、終了位置直線８２を表示し、断層像８０を参照しながら、子宮壁８３を含まず、胎児８４のみを含むように開始位置直線８１、終了位置直線８２を決定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例には以下のような課題がある。体内臓器、特に子宮内の胎児のみを３次元表示する場合、胎児の外形形状はおおよそ楕円体であり、従来例のようにレンダリング開始位置を超音波ビーム方向に垂直な平面で指定したのでは、図９に示すように、レンダリングされた画像９０に子宮壁８３等の不要な体内組織も表示され、明瞭に胎児８４のみの画像を表示することは困難となる。
【０００５】本発明は、上記従来の課題を解決するもので、おおよそ楕円体に近い形状をした体内臓器の３次元画像を、隣接した他の臓器と混合することなく、明瞭に表示することのできる超音波３次元画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波３次元画像表示装置は、投影処理に用いる３次元エコーデータの有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの断面画像を表示し、上記断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記有効領域境界を上記断面画像に対し平行移動させて形成される空間領域を有効領域としたものである。この発明によれば、隣接した不要な臓器と混合することなく、目的とする臓器のみを明瞭に表示可能な超音波３次元画像表示装置が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの断面画像を１つ表示し、上記断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記有効領域境界を上記断面画像に対し平行移動させて形成される空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置であり、外形が曲線で構成される体内臓器でも、不要な体内組織を混合することなく、明瞭に３次元画像を表示が可能という作用を有する。
【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの互いに平行な断面画像を２つ以上表示し、上記複数の断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記複数の有効領域境界を断面として有する空間領域を生成し、その空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置であり、外形が複雑な曲面で構成される体内臓器でも、不要な体内組織を混合することなく、明瞭に３次元画像を表示が可能という作用を有する。
【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定することを特徴とした請求項１記載の超音波３次元画像表示装置であり、体内臓器の外形に沿った有効領域境界を容易に設定でき、不要な体内組織を混合することなく、明瞭な３次元画像を表示が簡便に行える可能という作用を有する。
【００１０】本発明の請求項４に記載の発明は、有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定し、複数の有効領域境界を線型補間することで有効領域境界から有効領域空間を形成することを特徴とした請求項２記載の超音波３次元画像表示装置であり、体内臓器が複雑な曲面により構成される場合でも、体内臓器の外形に沿った有効領域境界を容易に設定でき、不要な体内組織を混合することなく、明瞭な３次元画像を表示が簡便に行える可能という作用を有する。
【００１１】以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態の説明において、同一の部分は同一の符号を用い、重複した説明は省略する。
【００１２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１の超音波３次元画像表示装置の構成を示すブロック図である。送受信部１は、プローブ２を介して超音波パルスを生体内に送受信し、超音波エコーデータを出力する。超音波エコーデータは、Ａ／Ｄ変換部３によりディジタル信号に変換された後、３次元データメモリ４に蓄積させれると同時に、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）５によりリアルタイムの断層像が生成される。ＤＳＣ５で生成された画像は、Ｄ／Ａ変換部６によりビデオ信号に変換されモニタ７により表示される。プローブ２は、手動走査もしくは機械走査により、生体内の３次元領域での超音波走査を行い、そのデータは３次元データメモリ４に記憶される。
【００１３】バス８を介し、３次元データメモリ４、中央処理ユニット（ＣＰＵ）９、レンダリング演算部１０、ＤＳＣ５が接続されている。ＣＰＵ９は、スイッチ群１１および移動量入力装置群１２からのデータによりレンダリングに用いる視線方向および有効データ領域を決定する。この有効データ領域の決定方法は後に詳述する。ＣＰＵ９およびスイッチ群１１および移動量入力装置群１２により有効領域指定手段１３を構成する。またＣＰＵ９は、図１中の全ての構成要素の動作の制御も行う。
【００１４】投影処理手段であるレンダリング演算部１０は、３次元データメモリ４に記憶された３次元データのうち、ＣＰＵ９で指定された有効データ領域内に属する３次元データを用い、指定された視線方向に沿ってレイキャスティング法等のレンダリング処理を行い、３次元画像を生成し、ＤＳＣ５を介して３次元画像をモニタ７に表示する。
【００１５】スイッチ群１１および移動量入力装置群１２は、それぞれ複数のスイッチおよび移動量入力装置で構成され、有効データ領域を指示するためのもので、ＣＰＵ９に接続されている。移動量入力装置は、方向の正負、および移動量を検出できるデバイスで、例えばロータリエンコーダやトラックボールなどが好適である。
【００１６】次に、図２を用いて手動により３次元データを取得する様子を説明する。２次元断層像を取得できるプローブを用い、図２（ａ）に示すようにプローブを断層象とは垂直の方向に手動で移動させることにより、図２（ｂ）に示す範囲の３次元エコーデータを取得することが可能である。以降の説明に用いる座標系を、図２（ｂ）に示すように、プローブによる走査断面をｘｙ平面、手動による移動方向をｚ軸と定義する。
【００１７】図３はモニタ７に表示される画面の例であり、有効データ領域の決定方法について説明している。正面画像３０は、プローブ走査により得られる断層画像であり、図２（ｂ）でのｘｙ断面像である。側面画像３１は、正面画像３０上でのグラフィック線３２を通る図２R>２（ｂ）でのｘｚ断面像である。正面画像３０と側面画像３１は、たがいに直交する断面である。側面画像３１上のグラフィック線３３は、正面画像３０に表示されている断面の位置を示している。グラフィック線３２、３３は、画像中央部で切断されているが、これはグラフィック線により正面画像３０および側面画像３１の中央部を隠さないようにするためである。グラフィック線３２の位置は、移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて側面画像３１もリアルタイムで更新、表示される。同様にグラフィック線３３の位置も、移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて正面画像３０もリアルタイムで更新、表示される。このようにして、操作者は有効データ領域の指定方法に好適な正面画像３０および側面画像３１を選択、表示する。なお、本実施の形態１では、正面画像３０は参照のために用いているのみであり、正面画像３０の表示は必ずしも必要でない。続いて、スイッチ群１１のスイッチにより、有効データ領域指示曲線３４を側面画像３１上に表示させる。有効データ領域指示曲線４３は楕円であり、側面画像範囲３１内に存在する部分のみをが表示される。３次元表示対象の臓器３５を囲むように有効データ領域指示曲線３４は設定される。
【００１８】以下に、有効データ領域の指定方法を詳細に説明する。図４は図３の有効データ領域指示曲線３４のみを抜き出し、その変形方法を示したものである。有効データ領域指示曲線３４が３次元表示を行いたい領域のみを含むように、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３種の操作により調整される。図４（ａ）は回転を示しており、移動量入力装置群１２の移動量入力装置でその方向および量を指定する。回転は、画面中央に近い楕円弧上の点を中心に行われる。図４（ｂ）は平行移動を示す。この平行移動量を指定する移動量入力装置群１２の移動量入力装置は、トラックボールなどの２次元座標を指定できるデバイスが好適である。図４（ｃ）は曲率の変更である。
【００１９】まず、曲率の変更方法の説明を簡単にするために、楕円の長軸、短軸がｘ軸、ｚ軸に一致している場合を考える。この場合の楕円は、次式で表される。
（ｘ／ａ）2 ＋（ｚ／ｂ）2 ＝ｃ2 ・・・（１）
移動量入力装置群１２の移動量入力装置で式（１）のｂの値を増減し、式（１）のａ、ｃの値を ａ＋ｂ＝ｋ１ （ｋ１は定数） ・・・（２）
ｂ＊ｃ＝ｋ２ （ｋ２は定数） ・・・（３）
となるように変更して楕円の曲率を変更する。ただし、ｂ＝０となる場合は ｚ＝ｋ２ ・・・（４）
となる直線となり、ｂ＜０となる場合は式（１）を直線ｚ＝ｋ２に関して対称移動させた楕円とする。このようにして、楕円の曲率を変更する。この基本楕円の式が決まれば、この楕円に指定された回転と平行移動を施す。以上により、図４（ｃ）に示すような曲率の変形が行える。
【００２０】式（２）、（３）での定数ｋ１，ｋ２は、楕円の２／３から１／４が表示される程度に設定するのが良い。例えば画像表示領域のｘ方向の幅をｘｗ、ｚ方向の幅をｚｗとすると、ｋ１＝ｘｗ +ｚｗｋ２＝（ｘｗ +ｚｗ）／２程度にするのがよい。
【００２１】次に、有効データ領域指示曲線３４から３次元有効データ領域を決定する方法を説明する。有効データ領域は、図５（ａ）の斜線で示すように、有効データ領域指示曲線３４と側面画像範囲３６に囲まれた領域とする。また、スイッチ群１１のスイッチにより、図５（ｂ）のように、現在の有効データ領域とそれ以外の領域とを反転することも可能である。以上の方法でｘｚ平面内での有効データ領域を指定し、さらにこのｘｚ平面内の有効データ領域を全てのｘｚ平面内に垂直なｙ軸方向に平行移動することにより、図６の斜線で示すように有効データ領域６０を構成し、３次元データメモリ４のデータ空間内の有効データ領域を指定する。
【００２２】なお、上記実施の形態１では、ｘｚ平面の側面画像３１で有効データ領域指示曲線３４を指定しているが、任意の断面で有効データ領域指示曲線３４を行うことが可能である。その場合にも有効データ領域指示曲線を指定した断面に垂直方向に有効データ領域指示曲線を移動させ有効データ領域を構成する。
【００２３】（実施の形態２）図７は本発明の実施の形態２におけるモニタ７に表示される画面の例である。以下，図７を用いて各画像について説明する。正面画像７０は、プローブによる走査で得られるＢモード画像であり、図２のｘｙ断面像である。第１の側面画像７１は、正面画像７０上でのグラフィック線７３を通る図２でのｘｚ断面像であり、第２の側面画像７２は、正面画像７０上でのグラフィック線７４を通る図２でのｘｚ断面像である。正面画像７０と側面画像７１、７２は、たがいに直交する断面である。側面画像７１、７２上のグラフィック線７５は、正面画像７０に表示されている断面の位置を示している。グラフィック線７３、７４の位置は、移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて側面画像７１、７２もリアルタイムで更新、表示される。同様に側面画像７１、７２上のグラフィック線７５の位置も移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて正面画像７０もリアルタイムで更新、表示される。このようにして、操作者は有効データ領域の指定方法に好適な正面画像７０および側面画像７１、７２を選択、表示する。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、正面画像７０は参照のために用いているのみであり、正面画像７０の表示は必ずしも必要でない。続いて、スイッチ群１１のスイッチにより、有効データ領域指示曲線７６を側面画像７１上で、有効データ領域指示曲線７７を側面画像７２上で設定する。有効データ領域指示曲線７６、７７の設定の方法は、実施の形態１と同様に行う。
【００２４】以下、有効データ領域指示曲線７６、７７から３次元有効データ領域の決定方法を説明する。有効データ領域指示曲線７６を決定するパラメータを、回転角：ｗ１曲率：ｂ１平行移動距離：（ｘ１, ｚ１）
とし、有効データ領域指示曲線７７を決定するパラメータを、回転角：ｗ２曲率：ｂ２平行移動距離：（ｘ２, ｚ２）
とする。側面画像７１、７２のｙ座標の値がそれぞれｙ１, ｙ２であるとする。このとき、ｙ座標がＹとなるｘｚ断面での有効データ領域指示曲線を決定するパラメータを線型補間により以下の式で求める。
回転角：（ｗ２−ｗ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｗ１曲率：（ｂ２−ｂ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｂ１平行移動距離：（（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｘ１ ,（ｚ２−ｚ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｚ１）
これにより、任意のｙ座標でのｘｚ断面での有効データ領域指示曲線を生成することができ、３次元有効データ領域を決定することが出来る。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、３次元表示を行いたい体内組織が含まれる領域を、その形状に合った曲線により有効領域を指定し、有効領域のみを用いて３次元表示を行うので、隣接した他の臓器と混合することなく、明瞭な３次元画像を表示できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における超音波３次元画像表示装置のブロック図
【図２】実施の形態１における３次元走査と取得される３次元データを説明する模式図
【図３】実施の形態１における画面表示を説明する模式図
【図４】実施の形態１における有効領域境界の設定方法を説明する模式図
【図５】実施の形態１における有効領域境界から２次元の有効領域を選択する方法を説明する模式図
【図６】実施の形態１における２次元の有効領域から３次元の有効領域を選択する方法を説明する模式図
【図７】実施の形態２における画面表示を説明する模式図
【図８】従来例における有効領域境界設定方法を説明する模式図
【図９】従来例における３次元表示画面を説明する模式図
【符号の説明】
１ 送受信部
２ プローブ
３ Ａ／Ｄ変換部
４ ３次元データメモリ
５ ディジタルスキャンコンバータ
６ Ｄ／Ａ変換部
７ モニタ
８ バス
９ ＣＰＵ
１０ レンダリング演算部（投影処理手段）
１１ スイッチ群
１２ 移動量入力装置群
１３ 有効領域指定手段
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を走査して求めた被検体の３次元データを、画像データに変換して画像表示を行う超音波３次元画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波３次元画像表示装置は、被検体への超音波パルスの送受信を３次元空間内で行い、被検体内の３次元データを取得し、投影法などのレンダリング処理をにより３次元データを２次元画像に変換しモニタ画面上に表示する。
【０００３】従来の超音波３次元画像表示装置における３次元データの２次元画像へのレンダリング処理方法として、特公平５ー２４５１４６号公報に記載されているものがある。この装置は、レンダリング処理に積算処理を用い、積算範囲の開始位置、終了位置を設定することで所望の範囲のみの３次元データを可視化する。この場合、開始位置、終了位置は、積算画像に平行、すなわち視線方向に垂直な平面である。従来例での積算範囲の開始位置、終了位置の設定方法を図８に示す。視線方向に平行な断層像８０を表示し、断層像８０上に開始位置直線８１、終了位置直線８２を表示し、断層像８０を参照しながら、子宮壁８３を含まず、胎児８４のみを含むように開始位置直線８１、終了位置直線８２を決定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例には以下のような課題がある。体内臓器、特に子宮内の胎児のみを３次元表示する場合、胎児の外形形状はおおよそ楕円体であり、従来例のようにレンダリング開始位置を超音波ビーム方向に垂直な平面で指定したのでは、図９に示すように、レンダリングされた画像９０に子宮壁８３等の不要な体内組織も表示され、明瞭に胎児８４のみの画像を表示することは困難となる。
【０００５】本発明は、上記従来の課題を解決するもので、おおよそ楕円体に近い形状をした体内臓器の３次元画像を、隣接した他の臓器と混合することなく、明瞭に表示することのできる超音波３次元画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波３次元画像表示装置は、投影処理に用いる３次元エコーデータの有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの断面画像を表示し、上記断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記有効領域境界を上記断面画像に対し平行移動させて形成される空間領域を有効領域としたものである。この発明によれば、隣接した不要な臓器と混合することなく、目的とする臓器のみを明瞭に表示可能な超音波３次元画像表示装置が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの断面画像を１つ表示し、上記断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記有効領域境界を上記断面画像に対し平行移動させて形成される空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置であり、外形が曲線で構成される体内臓器でも、不要な体内組織を混合することなく、明瞭に３次元画像を表示が可能という作用を有する。
【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの互いに平行な断面画像を２つ以上表示し、上記複数の断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記複数の有効領域境界を断面として有する空間領域を生成し、その空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置であり、外形が複雑な曲面で構成される体内臓器でも、不要な体内組織を混合することなく、明瞭に３次元画像を表示が可能という作用を有する。
【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定することを特徴とした請求項１記載の超音波３次元画像表示装置であり、体内臓器の外形に沿った有効領域境界を容易に設定でき、不要な体内組織を混合することなく、明瞭な３次元画像を表示が簡便に行える可能という作用を有する。
【００１０】本発明の請求項４に記載の発明は、有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定し、複数の有効領域境界を線型補間することで有効領域境界から有効領域空間を形成することを特徴とした請求項２記載の超音波３次元画像表示装置であり、体内臓器が複雑な曲面により構成される場合でも、体内臓器の外形に沿った有効領域境界を容易に設定でき、不要な体内組織を混合することなく、明瞭な３次元画像を表示が簡便に行える可能という作用を有する。
【００１１】以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態の説明において、同一の部分は同一の符号を用い、重複した説明は省略する。
【００１２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１の超音波３次元画像表示装置の構成を示すブロック図である。送受信部１は、プローブ２を介して超音波パルスを生体内に送受信し、超音波エコーデータを出力する。超音波エコーデータは、Ａ／Ｄ変換部３によりディジタル信号に変換された後、３次元データメモリ４に蓄積させれると同時に、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）５によりリアルタイムの断層像が生成される。ＤＳＣ５で生成された画像は、Ｄ／Ａ変換部６によりビデオ信号に変換されモニタ７により表示される。プローブ２は、手動走査もしくは機械走査により、生体内の３次元領域での超音波走査を行い、そのデータは３次元データメモリ４に記憶される。
【００１３】バス８を介し、３次元データメモリ４、中央処理ユニット（ＣＰＵ）９、レンダリング演算部１０、ＤＳＣ５が接続されている。ＣＰＵ９は、スイッチ群１１および移動量入力装置群１２からのデータによりレンダリングに用いる視線方向および有効データ領域を決定する。この有効データ領域の決定方法は後に詳述する。ＣＰＵ９およびスイッチ群１１および移動量入力装置群１２により有効領域指定手段１３を構成する。またＣＰＵ９は、図１中の全ての構成要素の動作の制御も行う。
【００１４】投影処理手段であるレンダリング演算部１０は、３次元データメモリ４に記憶された３次元データのうち、ＣＰＵ９で指定された有効データ領域内に属する３次元データを用い、指定された視線方向に沿ってレイキャスティング法等のレンダリング処理を行い、３次元画像を生成し、ＤＳＣ５を介して３次元画像をモニタ７に表示する。
【００１５】スイッチ群１１および移動量入力装置群１２は、それぞれ複数のスイッチおよび移動量入力装置で構成され、有効データ領域を指示するためのもので、ＣＰＵ９に接続されている。移動量入力装置は、方向の正負、および移動量を検出できるデバイスで、例えばロータリエンコーダやトラックボールなどが好適である。
【００１６】次に、図２を用いて手動により３次元データを取得する様子を説明する。２次元断層像を取得できるプローブを用い、図２（ａ）に示すようにプローブを断層象とは垂直の方向に手動で移動させることにより、図２（ｂ）に示す範囲の３次元エコーデータを取得することが可能である。以降の説明に用いる座標系を、図２（ｂ）に示すように、プローブによる走査断面をｘｙ平面、手動による移動方向をｚ軸と定義する。
【００１７】図３はモニタ７に表示される画面の例であり、有効データ領域の決定方法について説明している。正面画像３０は、プローブ走査により得られる断層画像であり、図２（ｂ）でのｘｙ断面像である。側面画像３１は、正面画像３０上でのグラフィック線３２を通る図２R>２（ｂ）でのｘｚ断面像である。正面画像３０と側面画像３１は、たがいに直交する断面である。側面画像３１上のグラフィック線３３は、正面画像３０に表示されている断面の位置を示している。グラフィック線３２、３３は、画像中央部で切断されているが、これはグラフィック線により正面画像３０および側面画像３１の中央部を隠さないようにするためである。グラフィック線３２の位置は、移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて側面画像３１もリアルタイムで更新、表示される。同様にグラフィック線３３の位置も、移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて正面画像３０もリアルタイムで更新、表示される。このようにして、操作者は有効データ領域の指定方法に好適な正面画像３０および側面画像３１を選択、表示する。なお、本実施の形態１では、正面画像３０は参照のために用いているのみであり、正面画像３０の表示は必ずしも必要でない。続いて、スイッチ群１１のスイッチにより、有効データ領域指示曲線３４を側面画像３１上に表示させる。有効データ領域指示曲線４３は楕円であり、側面画像範囲３１内に存在する部分のみをが表示される。３次元表示対象の臓器３５を囲むように有効データ領域指示曲線３４は設定される。
【００１８】以下に、有効データ領域の指定方法を詳細に説明する。図４は図３の有効データ領域指示曲線３４のみを抜き出し、その変形方法を示したものである。有効データ領域指示曲線３４が３次元表示を行いたい領域のみを含むように、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３種の操作により調整される。図４（ａ）は回転を示しており、移動量入力装置群１２の移動量入力装置でその方向および量を指定する。回転は、画面中央に近い楕円弧上の点を中心に行われる。図４（ｂ）は平行移動を示す。この平行移動量を指定する移動量入力装置群１２の移動量入力装置は、トラックボールなどの２次元座標を指定できるデバイスが好適である。図４（ｃ）は曲率の変更である。
【００１９】まず、曲率の変更方法の説明を簡単にするために、楕円の長軸、短軸がｘ軸、ｚ軸に一致している場合を考える。この場合の楕円は、次式で表される。
（ｘ／ａ）2 ＋（ｚ／ｂ）2 ＝ｃ2 ・・・（１）
移動量入力装置群１２の移動量入力装置で式（１）のｂの値を増減し、式（１）のａ、ｃの値を ａ＋ｂ＝ｋ１ （ｋ１は定数） ・・・（２）
ｂ＊ｃ＝ｋ２ （ｋ２は定数） ・・・（３）
となるように変更して楕円の曲率を変更する。ただし、ｂ＝０となる場合は ｚ＝ｋ２ ・・・（４）
となる直線となり、ｂ＜０となる場合は式（１）を直線ｚ＝ｋ２に関して対称移動させた楕円とする。このようにして、楕円の曲率を変更する。この基本楕円の式が決まれば、この楕円に指定された回転と平行移動を施す。以上により、図４（ｃ）に示すような曲率の変形が行える。
【００２０】式（２）、（３）での定数ｋ１，ｋ２は、楕円の２／３から１／４が表示される程度に設定するのが良い。例えば画像表示領域のｘ方向の幅をｘｗ、ｚ方向の幅をｚｗとすると、ｋ１＝ｘｗ +ｚｗｋ２＝（ｘｗ +ｚｗ）／２程度にするのがよい。
【００２１】次に、有効データ領域指示曲線３４から３次元有効データ領域を決定する方法を説明する。有効データ領域は、図５（ａ）の斜線で示すように、有効データ領域指示曲線３４と側面画像範囲３６に囲まれた領域とする。また、スイッチ群１１のスイッチにより、図５（ｂ）のように、現在の有効データ領域とそれ以外の領域とを反転することも可能である。以上の方法でｘｚ平面内での有効データ領域を指定し、さらにこのｘｚ平面内の有効データ領域を全てのｘｚ平面内に垂直なｙ軸方向に平行移動することにより、図６の斜線で示すように有効データ領域６０を構成し、３次元データメモリ４のデータ空間内の有効データ領域を指定する。
【００２２】なお、上記実施の形態１では、ｘｚ平面の側面画像３１で有効データ領域指示曲線３４を指定しているが、任意の断面で有効データ領域指示曲線３４を行うことが可能である。その場合にも有効データ領域指示曲線を指定した断面に垂直方向に有効データ領域指示曲線を移動させ有効データ領域を構成する。
【００２３】（実施の形態２）図７は本発明の実施の形態２におけるモニタ７に表示される画面の例である。以下，図７を用いて各画像について説明する。正面画像７０は、プローブによる走査で得られるＢモード画像であり、図２のｘｙ断面像である。第１の側面画像７１は、正面画像７０上でのグラフィック線７３を通る図２でのｘｚ断面像であり、第２の側面画像７２は、正面画像７０上でのグラフィック線７４を通る図２でのｘｚ断面像である。正面画像７０と側面画像７１、７２は、たがいに直交する断面である。側面画像７１、７２上のグラフィック線７５は、正面画像７０に表示されている断面の位置を示している。グラフィック線７３、７４の位置は、移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて側面画像７１、７２もリアルタイムで更新、表示される。同様に側面画像７１、７２上のグラフィック線７５の位置も移動量入力装置群１２の移動量入力装置により自由に移動でき、それに合わせて正面画像７０もリアルタイムで更新、表示される。このようにして、操作者は有効データ領域の指定方法に好適な正面画像７０および側面画像７１、７２を選択、表示する。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、正面画像７０は参照のために用いているのみであり、正面画像７０の表示は必ずしも必要でない。続いて、スイッチ群１１のスイッチにより、有効データ領域指示曲線７６を側面画像７１上で、有効データ領域指示曲線７７を側面画像７２上で設定する。有効データ領域指示曲線７６、７７の設定の方法は、実施の形態１と同様に行う。
【００２４】以下、有効データ領域指示曲線７６、７７から３次元有効データ領域の決定方法を説明する。有効データ領域指示曲線７６を決定するパラメータを、回転角：ｗ１曲率：ｂ１平行移動距離：（ｘ１, ｚ１）
とし、有効データ領域指示曲線７７を決定するパラメータを、回転角：ｗ２曲率：ｂ２平行移動距離：（ｘ２, ｚ２）
とする。側面画像７１、７２のｙ座標の値がそれぞれｙ１, ｙ２であるとする。このとき、ｙ座標がＹとなるｘｚ断面での有効データ領域指示曲線を決定するパラメータを線型補間により以下の式で求める。
回転角：（ｗ２−ｗ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｗ１曲率：（ｂ２−ｂ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｂ１平行移動距離：（（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｘ１ ,（ｚ２−ｚ１）／（ｙ２−ｙ１）＊（Ｙ−ｙ１）＋ｚ１）
これにより、任意のｙ座標でのｘｚ断面での有効データ領域指示曲線を生成することができ、３次元有効データ領域を決定することが出来る。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、３次元表示を行いたい体内組織が含まれる領域を、その形状に合った曲線により有効領域を指定し、有効領域のみを用いて３次元表示を行うので、隣接した他の臓器と混合することなく、明瞭な３次元画像を表示できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における超音波３次元画像表示装置のブロック図
【図２】実施の形態１における３次元走査と取得される３次元データを説明する模式図
【図３】実施の形態１における画面表示を説明する模式図
【図４】実施の形態１における有効領域境界の設定方法を説明する模式図
【図５】実施の形態１における有効領域境界から２次元の有効領域を選択する方法を説明する模式図
【図６】実施の形態１における２次元の有効領域から３次元の有効領域を選択する方法を説明する模式図
【図７】実施の形態２における画面表示を説明する模式図
【図８】従来例における有効領域境界設定方法を説明する模式図
【図９】従来例における３次元表示画面を説明する模式図
【符号の説明】
１ 送受信部
２ プローブ
３ Ａ／Ｄ変換部
４ ３次元データメモリ
５ ディジタルスキャンコンバータ
６ Ｄ／Ａ変換部
７ モニタ
８ バス
９ ＣＰＵ
１０ レンダリング演算部（投影処理手段）
１１ スイッチ群
１２ 移動量入力装置群
１３ 有効領域指定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの断面画像を１つ表示し、上記断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記有効領域境界を上記断面画像に対し平行移動させて形成される空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置。
【請求項２】 生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの互いに平行な断面画像を２つ以上表示し、上記複数の断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記複数の有効領域境界を断面として有する空間領域を生成し、その空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置。
【請求項３】 有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定することを特徴とした請求項１記載の超音波３次元画像表示装置。
【請求項４】 有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定し、複数の有効領域境界を線型補間することで有効領域境界から有効領域空間を形成することを特徴とした請求項２記載の超音波３次元画像表示装置。
【請求項１】 生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの断面画像を１つ表示し、上記断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記有効領域境界を上記断面画像に対し平行移動させて形成される空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置。
【請求項２】 生体内への超音波送受信を３次元領域に対して行い、取得した３次元エコーデータを画像表示する超音波３次元画像表示装置において、３次元エコーデータ内の有効領域のみを投影処理して画像を生成する投影処理手段と、投影処理に用いる有効領域を指定する有効領域指定手段を備え、有効領域指定手段は、３次元エコーデータの互いに平行な断面画像を２つ以上表示し、上記複数の断面画像上で２次曲線により有効領域境界を指定し、上記複数の有効領域境界を断面として有する空間領域を生成し、その空間領域を有効領域とすることを特徴とした超音波３次元画像表示装置。
【請求項３】 有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定することを特徴とした請求項１記載の超音波３次元画像表示装置。
【請求項４】 有効領域指定手段は、有効領域境界を指定するために使用する２次曲線は楕円であり、楕円の回転角、曲率、平行移動距離を調節することで有効領域境界を指定し、複数の有効領域境界を線型補間することで有効領域境界から有効領域空間を形成することを特徴とした請求項２記載の超音波３次元画像表示装置。
【図１】
【図５】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図５】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【公開番号】特開平１１−２２１２２０
【公開日】平成１１年（１９９９）８月１７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−２５８１６
【出願日】平成１０年（１９９８）２月６日
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【公開日】平成１１年（１９９９）８月１７日
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年（１９９８）２月６日
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
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